專利名稱：一種從三氯氫硅尾氣中回收氯化氫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體的分離，具體地講，涉及一種從三氯氫硅生產(chǎn)尾氣中回收氯化氫的方法。
背景技術(shù)：
三氯氫硅合成的基本反應(yīng)式為H2+C12 = 2HC1, Si+3HC1 = SiHCl3+H2,在三氯
氫硅合成過程中，氯化氫的轉(zhuǎn)化率一般為80%，有約20%的氯化氫未參加反應(yīng)。三氯氫 硅合成尾氣的主要成分有氯化氫、三氯氫硅、四氯化硅、氫氣、氮?dú)?。尾氣中含有大?的氯化物，如果處理不當(dāng)必定會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良的影響。很明顯，合成爐尾氣均為可回 收的產(chǎn)品或可循環(huán)使用的原料。對(duì)尾氣進(jìn)行有效的分離回收，不僅可以提高原料的利用 率，還可以降低三廢的排放量。目前，三氯氫硅尾氣的回收處理有以下幾種方法淋洗綜合處理將從三氯氫硅合成爐排出的尾氣送至尾氣淋洗塔，用大量水進(jìn) 行噴淋吸收，氯化氫溶解于水中，三氯氫硅等氯硅烷水解生成二氧化硅和溶于水的氯化 氫，氯化氫水溶液經(jīng)氫氧化鈉中和達(dá)標(biāo)后排放。該方法工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，投資少， 通過控制噴淋系統(tǒng)的水量和中和池的氫氧化鈉的投入量，也可以很好地實(shí)現(xiàn)合格排放。 缺點(diǎn)是沒有對(duì)氯化氫和氫氣進(jìn)行二次利用，經(jīng)濟(jì)效益低。另外尾氣中的氯硅烷與水反應(yīng) 生成不溶于水的二氧化硅和鹽酸造成二次污染，三廢處理量大。綜合回收法將從三氯氫硅合成爐排出的尾氣加壓冷凝，三氯氫硅和四氯化硅 冷凝成液體回收，未冷凝的氯化氫、氫氣返回氯化氫合成系統(tǒng)，氫氣與氯氣按一定比例 混合，燃燒生成氯化氫，循環(huán)使用。該方法提高原材料利用率，除低了原材料單耗，實(shí) 現(xiàn)了無(wú)廢氣排出，徹底解決了環(huán)境污染問題。但是，未冷凝的氯化氫和氫氣純度較低， 進(jìn)入合成爐會(huì)導(dǎo)致三氯氫硅的收率降低，另外，在實(shí)際生產(chǎn)過程中。吸附處理法尾氣通過吸附塔時(shí)，利用吸附劑的吸附作用對(duì)尾氣中的氯化氫進(jìn) 行吸附分離，然后通過吸附劑的再生回收氯化氫，氫氣和氮?dú)鈴乃斄鞒?。吸附劑通過
“吸附_再生”循環(huán)，實(shí)現(xiàn)氣體的連續(xù)分離與提純，但是，在吸附劑再生的過程中，吸附 塔內(nèi)的死空間中的雜氣將一起被回收。吸附處理法的優(yōu)點(diǎn)是工藝路線成熟，缺點(diǎn)是是分 離不徹底，回收的氯化氫的純度低，回收的氯化氫通入三氯化硅合成爐后會(huì)降低三氯化 硅的收率，另外在回收的氯化氫和原氯化氫氣體匯合處易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，而且由于是負(fù) 壓操作，外界的空氣易進(jìn)入系統(tǒng)，存在安全隱患。為了提高回收的氯化氫的純度，變壓吸附系統(tǒng)通過均壓降將吸附塔死空間內(nèi)的 雜氣排出吸附塔，但均壓降的過程不能使塔內(nèi)死空間中的雜氣以較高的比例有效地被排 出，無(wú)法顯著地提高氯化氫的純度，并且，填料塔和吸附劑的利用率低；另外，在均壓 降的過程中，被吸附劑吸附的氯化氫會(huì)隨著塔內(nèi)壓強(qiáng)的降低而從吸附劑中逸出，被一起 排出吸附塔，在閉合的吸附系統(tǒng)中降低了工作效率，為了提高回收的氯化氫的純度，可 以采用多次均壓降，這樣，吸附系統(tǒng)的工作效率將會(huì)更低，而且增加了吸附系統(tǒng)的運(yùn)行成本。
鑒于此，特提出本技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種從三氯氫硅生產(chǎn)尾氣中回收氯化氫的方法，該方法 工藝簡(jiǎn)單、投資少、運(yùn)行費(fèi)用較低，氯化氫回收率高，回收的氯化氫純度高，實(shí)現(xiàn)了氯 化氫的零排放，徹底解決了環(huán)境污染問題。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用如下技術(shù)方案一種從三氯氫硅尾氣中回收氯化氫的方法，包括以下步驟(a)對(duì)三氯氫硅尾氣進(jìn)行壓縮、冷凝，尾氣中的SiHCl3、SiH2Cl2和SiCl4被冷凝 成液體并被回收；(b)對(duì)尾氣中的不凝氣體進(jìn)行加熱；(c)加熱后的不凝氣體進(jìn)入填料塔中，氯化氫被填料塔內(nèi)的吸附劑吸附；(d)待填料塔停止吸附后，將凈化后的HCl氣體從塔底通入，同時(shí)用負(fù)壓泵從填 料塔的塔頂將填料塔內(nèi)停留的未被吸附的雜氣抽送至中充緩沖罐，進(jìn)行排雜，排雜過程 保持填料塔內(nèi)壓強(qiáng)不會(huì)降低，排雜過程保持填料塔內(nèi)壓強(qiáng)不低于吸附停止時(shí)填料塔內(nèi)的 壓強(qiáng)，當(dāng)凈化氣前沿移動(dòng)到塔頂時(shí)，排雜結(jié)束；(e)用真空泵從填料塔的底部將填料塔中吸附劑吸附的氯化氫抽送至氯化氫緩沖 罐；(f)將氯化氫緩沖罐中的氯化氫抽送至三氯氫硅合成爐回收利用；所述雜氣為氫氣、氮?dú)夂蜕倭柯然瘹涞幕旌蠚怏w。所述三氯氫硅尾氣包括HC1、H2 > N2 > SiHCl3、SiH2Cl2 和 SiCl4。所述步驟(a)中將三氯氫硅尾氣壓縮至0.6MPa后，再通入-30°C冷凝器進(jìn)行 冷凝，三氯氫硅尾氣中的SiHCl3、SiH2ClJP SiCl4被冷凝成液體并被回收，不凝氣體包括 HCL H2> N2,不凝氣體HC1、H2與N2的體積比為35 60 5。。所述步驟(b)中將不凝氣體加熱至45_60°C。所述吸附系統(tǒng)包括5臺(tái)并聯(lián)的填料塔，其中，1臺(tái)填料塔備用，兩臺(tái)填料塔處于 吸附狀態(tài)，兩臺(tái)填料塔處于排雜或脫附狀態(tài)，吸附與排雜脫附周期性相互交替進(jìn)行。上述吸附系統(tǒng)工作時(shí)，吸附時(shí)間等于排雜時(shí)間和脫附時(shí)間之和，吸附系統(tǒng)中， 當(dāng)兩臺(tái)填料塔處于吸附狀態(tài)時(shí)，另外兩臺(tái)吸附塔處于排雜和脫附階段，吸附與排雜和脫 附周期性相互交替進(jìn)行，每個(gè)處于工作狀態(tài)的填料塔重復(fù)吸附-排雜-脫附的循環(huán)，這 樣，可以保證從加熱器出來(lái)的尾氣可以連續(xù)不斷地進(jìn)入吸附系統(tǒng)中被吸附回收，保證了 吸附的連續(xù)性。上述吸附系統(tǒng)工作時(shí)，吸附溫度為45_60°C，吸附壓強(qiáng)為0.02_0.6MPa。吸附過程中，氯化氫被填料塔內(nèi)的吸附劑吸附，氫氣和氮?dú)鈴乃敳沙觥Ｉ鲜鎏盍纤倪M(jìn)氣管道上設(shè)有中充緩沖罐，中充緩沖罐內(nèi)起到均衡填料塔進(jìn)氣 管道壓力的作用。所述填料塔的高度和內(nèi)徑比為8 10 1，優(yōu)選10 1。所述填料塔內(nèi)的吸附劑為活性炭和4A分子蹄，填料塔內(nèi)的空隙體積占填料塔體積的32%。所述吸附劑在填料塔內(nèi)自下而上的填裝方式為活性炭-4A分子篩_活性炭-4A分子篩，其填裝高度比為2 3 1 2 3 1，活性炭層的頂面為凸面，4A分子篩層 的底面為凹面。本發(fā)明中，不凝氣體中的HC1、H2與N2的體積比為35 60 5，進(jìn)入填料塔 的不凝氣體中HCl的體積百分含量為35%，含量較低，在不凝氣體中的分壓較低。由于 活性炭對(duì)不凝氣體中氯化氫有較強(qiáng)的吸附能力，其吸附容量較大，雖然氯化氫在不凝氣 體中的分壓較低，但是，不凝氣體進(jìn)入填料塔后，不凝氣體中的氯化氫很容易被吸附能 力強(qiáng)的活性炭吸附，但吸附速度較慢，吸附前沿向上推進(jìn)的速度較慢，濃度梯度的長(zhǎng)度 較長(zhǎng)，吸附劑的利用率較低，這時(shí)在活性炭層之上填充4A分子篩，而4A分子篩對(duì)氯化 氫的選擇性很強(qiáng)，在吸附分離氯化氫與另外的氫氣和氮?dú)鈺r(shí)具有較大的分離系數(shù)，并且 吸附速度快，吸附劑的利用率高，可以有效地縮短濃度梯度的長(zhǎng)度，快速地推進(jìn)吸附前 沿，當(dāng)濃度梯度的長(zhǎng)度固定之后，不凝氣體向上流動(dòng)再進(jìn)入活性炭吸附層，利用活性炭 吸附能力強(qiáng)，吸附容量大的優(yōu)點(diǎn)，不凝氣體中的氯化氫被大量吸附，最后經(jīng)4A分子篩層 后從塔頂采出，由于4A分子篩對(duì)不凝氣體中氯化氫的選擇性高，所以，為了提高氯化氫 的回收率和吸附劑的利用率，4A分子篩位于填料塔的最上層。本發(fā)明中活性炭和4A分 子篩的交錯(cuò)填充，不僅利用了活性炭的較強(qiáng)吸附能力和4A分子篩對(duì)不凝氣體中氯化氫的 高選擇性，并通過控制填料塔中每層的填充高度比，使其各自的優(yōu)勢(shì)相互協(xié)同促進(jìn)，并 回避了各自的不足，提高了吸附系統(tǒng)的工作效率，以及氯化氫的回收率。一般來(lái)說(shuō)，氣體在進(jìn)入填料塔后，自下而上流動(dòng)時(shí)，位于中心的氣體向上流動(dòng) 較快，而外圍的不凝氣體向上流動(dòng)較慢，這樣，吸附前沿的中心和外圍就不能同時(shí)到達(dá) 塔頂，這將影響到氯化氫的回收率和回收純度，本發(fā)明中活性炭層的頂面為凸面，4A分 子篩層的底面為凹面，由于4A分子篩的吸附速度比活性炭快，這樣就加快了外圍的吸附 前沿向上推進(jìn)的速度，有效地消除了上述的不利影響。本發(fā)明中，所述吸附劑中混有活性組分ZrO2、NiO> CuO> MnO2、Mn2O3、 CeO2中的一種或多種。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在吸附劑中混入活性組分ZrO2、NiO> CuO> MnO2、Mn2O3、 CeO2中的一種或多種，這些活性組分可以提高吸附劑對(duì)氯化氫的吸附選擇性，并增強(qiáng)吸 附劑的機(jī)械性能，延長(zhǎng)吸附劑的使用壽命。所述步驟(d)中通入的凈化的氯化氫氣體的壓強(qiáng)為0.6 0.65MPa，通入的凈
化的氯化氫氣體的進(jìn)氣流量大于或等于負(fù)壓泵抽氣流量。上述步驟(d)的優(yōu)選方案為從填料塔的塔頂通入的凈化的氯化氫氣體的壓強(qiáng) 為0.62MPa，凈化氣的進(jìn)氣流量等于負(fù)壓泵抽氣流量。上述凈化氣管道上設(shè)有氯化氫緩沖罐。變壓吸附系統(tǒng)中，隨著壓強(qiáng)的增大，吸附劑的吸附量也隨之增大，反之，隨著 壓強(qiáng)的降低，被吸附的物質(zhì)會(huì)從吸附劑中逸出。在排雜過程中，用負(fù)壓泵從塔頂抽雜 氣，同時(shí)從塔底通入凈化的氯化氫以補(bǔ)充塔內(nèi)的壓強(qiáng)，而且，通入的凈化的氯化氫氣體 的前沿對(duì)雜氣有一個(gè)推力，使得雜氣不斷向上運(yùn)動(dòng)，從塔頂被抽出，并且不會(huì)在塔內(nèi)亂 竄。凈化的氯化氫氣體的壓強(qiáng)不低于塔內(nèi)的壓強(qiáng)，凈化的氯化氫氣體的進(jìn)氣流量大于或等于負(fù)壓泵抽氣流量，以保證排雜過程中填料塔內(nèi)的壓強(qiáng)不會(huì)降低，即被吸附劑吸附的 氯化氫不會(huì)在排雜的過程中從吸附劑中逸出而混入雜氣中。在排雜過程中，從填料塔的塔底通入的凈化的氯化氫氣體在自下而上的流動(dòng)過 程中，凈化的氯化氫氣體的前沿會(huì)和塔內(nèi)未被吸附的雜氣相互擴(kuò)散，從而增加了凈化的 氯化氫氣體的用量，影響排雜的效率，本發(fā)明中填料塔的高度和內(nèi)徑比為8 10 1，該 填料塔的高度和內(nèi)徑比，充分考慮到吸附分離的效率、吸附分離的效果以及排雜過程中 凈化的氯化氫和雜氣之間相互擴(kuò)散的影響，在不影響吸附系統(tǒng)工作效率以及吸附分離效 果的情況下，排雜時(shí)凈化的氯化氫氣體相當(dāng)于在一個(gè)細(xì)而高的塔內(nèi)流動(dòng)，凈化的氯化氫 氣體和雜氣的接觸面積很小，并且在負(fù)壓泵抽力的作用下，雜氣向上運(yùn)動(dòng)，再加上填料 塔內(nèi)裝滿了吸附劑，降低了氣體的流動(dòng)性，凈化的氯化氫氣體的前沿和雜氣間相互擴(kuò)散 的程度顯著減小，不僅有利于更徹底地排出填料塔內(nèi)的雜氣，而且提高了排雜的效率， 并減少了凈化的氯化氫氣體的用量。專利201010112675.7公開了一種三氯氫硅尾氣變壓吸附設(shè)備及其工藝，該工藝 中將氫氣作為凈化的氯化氫氣體從塔頂采出，將HC1、SiHCl3和SiCl4作為雜質(zhì)組分被吸 附劑吸附，并通過多次均壓降回收吸附塔內(nèi)停留的雜氣，大大降低了吸附系統(tǒng)的工作效 率，吸附塔和吸附劑的利用率低。雜質(zhì)解析后送入三氯氫硅合成爐中回收利用，但是， 解析氣中只有HCl對(duì)三氯氫硅合成做出了貢獻(xiàn)，解析氣中含有大量的SiHCl3,被添加到 三氯氫硅合成爐中會(huì)嚴(yán)重影響SiHCl3的轉(zhuǎn)化率，雖然解析氣中的SiCl4會(huì)擬制副反應(yīng)的發(fā) 生，提高主反應(yīng)三氯氫硅的轉(zhuǎn)化率，但是，在三氯氫硅尾氣中，三氯氫硅的含量一般為 6%作用，四氯化硅的含量一般為0.3%左右，三氯氫硅的含量遠(yuǎn)高于四氯化硅的含量， 所以，綜合看來(lái)，將解析后的HC1、SiHClJP SiCl4通入三氯氫硅合成爐會(huì)降低三氯氫硅 的收率，而且解析氣中的3^03和幻04通的沸點(diǎn)很低，容易冷凝成液體，所以回收的氯 化氫和新制的氯化氫氣體在匯合處易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。另外，該變壓吸附設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 操作成本高，吸附不能連續(xù)地進(jìn)行，工作效率低。由于三氯氫硅尾氣中的SiHCl3、SiH2Cl2和SiCl4的沸點(diǎn)較低，本發(fā)明中通過加 壓、冷凝的方式使SiHCl3、SiH2Cl2* SiCl4冷凝成液態(tài)被回收，不凝的HCl、H2和N2可 通過吸附系統(tǒng)被分離，其中，H2和N2作為雜質(zhì)氣體從塔頂采出，進(jìn)入下一級(jí)分離系統(tǒng)被 回收利用，氯化氫被吸附劑吸附，并作為凈化氣從塔頂抽出，被回收利用，通過負(fù)壓泵 和從塔底通入凈化的氯化氫的方式排雜，尾氣回收方法簡(jiǎn)單，操作成本低，回收的氯化 氫純度高，氯化氫的回收率高，不會(huì)影響三氯氫硅的轉(zhuǎn)化率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的從三氯氫硅生產(chǎn)尾氣中回收氯化氫的方法的有 益效果為1.本發(fā)明的氯化氫回收方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，填料塔吸附-脫附的周期短，尾氣處理速 率快，回收處理設(shè)備投資較少，運(yùn)行費(fèi)用較低。2.通過選擇合適的吸附劑，改變吸附劑的填裝方式以及控制吸附劑的填裝高度 比，使不同的吸附劑的優(yōu)勢(shì)能夠相互協(xié)同促進(jìn)，并回避了其各自的不足，提高了吸附系 統(tǒng)的工作效率，以及氯化氫的回收率。3.通過從填料塔的塔頂 用負(fù)壓泵將雜氣抽出，同時(shí)從填料塔的塔底通入凈化的 氯化氫氣體，凈化的氯化氫氣體將停留在填料塔內(nèi)未被吸附的雜氣徹底推出填料塔，極大地提高了氯化氫的回收純度，回收的氯化氫直接通入三氯氫硅合成爐內(nèi)循環(huán)利用，即 可以節(jié)省生產(chǎn)成本，又不會(huì)影響合成爐內(nèi)三氯氫硅生產(chǎn)的收率，提高了經(jīng)濟(jì)效益。排雜 時(shí)真空泵抽出來(lái)的雜氣進(jìn)入中充緩沖罐重新進(jìn)行吸附，尾氣中的氯化氫是在一個(gè)閉合的 路線中被回收，氯化氫基本實(shí)現(xiàn)全部回收利用和零排放，徹底解決了三廢污染問題。另 夕卜，由于在排雜的過程中塔內(nèi)壓強(qiáng)不會(huì)降低，被吸附的氯化氫不會(huì)再?gòu)奈絼┲幸莩龆?混入要被排出的雜氣中，吸附系統(tǒng)的工作效率高，氯化氫的回收率高，回收的氯化氫的 純度高。


圖1為本發(fā)明從三氯氫硅生產(chǎn)尾氣中回收氯化氫的裝置圖
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不因此 而限定本發(fā)明的內(nèi)容。實(shí)施例1如圖1所示，三氯氫硅生產(chǎn)的尾氣進(jìn)入壓縮機(jī)中6中，被加壓至0.6MPa后，通 入回收冷凝器7，用_30°C的冷凝器進(jìn)行加壓冷凝，三氯氫硅尾氣中的SiHCl3、SiH2Cl2和 SiCl4被冷凝成液體并回收到三氯氫硅貯槽16，不凝氣體包括HC1、H2*N2，其體積百分 含量為HCl占35%、H2占60%和N2占5%。從冷凝器7出來(lái)的不凝氣體進(jìn)入加熱器8 進(jìn)行加熱，加熱溫度為45°C。從加熱器8出來(lái)的不凝氣體壓強(qiáng)為0.6MPa，溫度為45°C，從吸附系統(tǒng)的進(jìn)氣管 道14進(jìn)入填料塔1和2的塔底，不凝尾氣自下而上進(jìn)入填料塔1和2，開始吸附。填料 塔的高度和直徑比為10 1，填料塔內(nèi)自下而上吸附劑的填充高度比為活性炭4A分 子篩活性炭4A分子篩=3 1 3 1，吸附劑內(nèi)混有Zr02。填料塔1和2吸附時(shí)，程控閥101、102、201、202處于開啟狀態(tài)，程控閥103、 203、104、204處于關(guān)閉狀態(tài)，不凝尾氣中的HCl被填料塔中的吸附劑吸附，H2和N2從 填料塔的塔頂通過排氣管道15采出，進(jìn)入下一級(jí)H2的提純處理。當(dāng)吸附進(jìn)行了 60s時(shí)， 停止吸附，關(guān)閉程控閥101、102、201、202，填料塔1和2接著進(jìn)入排雜和脫附階段。填料塔3為備用塔，程控閥301、302、303、304均處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)填料塔1 和2處于吸附狀態(tài)時(shí)，填料塔4和5處于排雜和脫附狀態(tài)。排雜時(shí)，程控閥401、402、 501、502、132均處于關(guān)閉狀態(tài)，打開程控閥403、404、503、504和131，從增壓機(jī)13 出來(lái)的壓強(qiáng)為0.6MPa的凈化的氯化氫氣體的從填料塔5和4的塔底通入填料塔，同時(shí)用 負(fù)壓泵12從填料塔5和4的塔頂將填料塔內(nèi)的雜氣抽送至中充緩沖罐9，負(fù)壓泵的抽氣流 量等于凈化的氯化氫氣體的進(jìn)氣流量，當(dāng)凈化的氯化氫氣體前沿移動(dòng)到塔頂時(shí)，排雜結(jié) 束，負(fù)壓泵12的工作時(shí)間為10s，關(guān)閉程控閥404、504和131，打開程控閥132，接著用 真空泵11從填料塔4和5的底部將填料塔中吸附的氯化氫抽送至氯化氫緩沖罐10，抽送 時(shí)間為50s，脫附結(jié)束后關(guān)閉程控閥403、503和132。。填料塔1和2與填料塔4和5每隔60s相互交替循環(huán)，脫附同時(shí)，用增壓機(jī)將來(lái) 自氯化氫緩沖罐的凈化的氯化氫氣體送至三氯氫硅合成爐，實(shí)現(xiàn)回收利用?；厥盏穆然瘹涞募兌葹?9.5%，氯化氫的回收率為99.2%。實(shí)施例2如圖1所示，三氯氫硅生產(chǎn)的尾氣進(jìn)入壓縮機(jī)中6中，被加壓至0.6MPa后，通 入回收冷凝器7，用_30°C的冷凝器進(jìn)行加壓冷凝，三氯氫硅尾氣中的SiHCl3、SiH2Cl2和 SiCl4被冷凝成液體并回收到三氯氫硅貯槽16，不凝氣體包括HC1、H2*N2，其體積百分 含量為HCl占35%、H2占60%和N2占5%。從冷凝器7出來(lái)的不凝氣體進(jìn)入加熱器8 進(jìn)行加熱，加熱溫度為60°C。從加熱器8出來(lái)的不凝氣體壓強(qiáng)為0.6MPa，溫度為60°C，從吸附系統(tǒng)的進(jìn)氣管 道14進(jìn)入填料塔1和2的塔底，不凝尾氣自下而上進(jìn)入填料塔1和2，開始吸附。填料 塔的高度和直徑比為9 1，填料塔內(nèi)自下而上吸附劑的填充高度比為活性炭4A分 子篩活性炭4A分子篩=2 1 2 1，吸附劑內(nèi)混有MnO2、CuO。填料塔1和2吸附時(shí)，程控閥101、102、201、202處于開啟狀態(tài)，程控閥103、 203、104、204處于關(guān)閉狀態(tài)，不凝尾氣中的HCl被填料塔中的吸附劑吸附，H2和N2從 填料塔的塔頂通過排氣管道15采出，進(jìn)入下一級(jí)H2的提純處理。當(dāng)吸附進(jìn)行了 60s時(shí)， 停止吸附，關(guān)閉程控閥101、102、201、202，填料塔1和2接著進(jìn)入排雜和脫附階段。填料塔3為備用塔，程控閥301、302、303、304均處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)填料塔1 和2處于吸附狀態(tài)時(shí)，填料塔4和5處于排雜和脫附狀態(tài)。排雜時(shí)，程控閥401、402、 501、502、132均處于關(guān)閉狀態(tài)，打開程控閥403、404、503、504和131，從增壓機(jī)13 出來(lái)的壓強(qiáng)為0.65MPa的凈化的氯化氫氣體的從填料塔5和4的塔底通入填料塔，同時(shí)用 負(fù)壓泵12從填料塔5和4的塔頂將填料塔內(nèi)的雜氣抽送至中充緩沖罐9，負(fù)壓泵的抽氣流 量等于凈化的氯化氫氣體的進(jìn)氣流量，當(dāng)凈化的氯化氫氣體前沿移動(dòng)到塔頂時(shí)，排雜結(jié) 束，負(fù)壓泵12的工作時(shí)間為10s，關(guān)閉程控閥404、504和131，打開程控閥132，接著用 真空泵11從填料塔4和5的底部將填料塔中吸附的氯化氫抽送至氯化氫緩沖罐10，抽送 時(shí)間為50s，脫附結(jié)束后關(guān)閉程控閥403、503和132。。填料塔1和2與填料塔4和5每隔60s相互交替循環(huán)，脫附同時(shí)，用增壓機(jī)將來(lái) 自氯化氫緩沖罐的凈化的氯化氫氣體送至三氯氫硅合成爐，實(shí)現(xiàn)回收利用?；厥盏穆然?氫的純度為99.2%，氯化氫的回收率為99.1%。實(shí)施例3如圖1所示，三氯氫硅生產(chǎn)的尾氣進(jìn)入壓縮機(jī)中6中，被加壓至0.6MPa后，通 入回收冷凝器7，用_30°C的冷凝器進(jìn)行加壓冷凝，三氯氫硅尾氣中的SiHCl3、SiH2Cl2和 SiCl4被冷凝成液體并回收到三氯氫硅貯槽16，不凝氣體包括HC1、H2和N2,其體積百 分含量為HCl占35%、H2占60%和N2占5%。從冷凝器7出來(lái)的不凝氣體進(jìn)入加熱器 8進(jìn)行加熱，加熱溫度為50°C。從加熱器8出來(lái)的不凝氣體壓強(qiáng)為0.6MPa，溫度為50°C，從吸附系統(tǒng)的進(jìn)氣管 道14進(jìn)入填料塔1和2的塔底，不凝尾氣自下而上進(jìn)入填料塔1和2，開始吸附。填料 塔的高度和直徑比為8 1，填料塔內(nèi)自下而上吸附劑的填充高度比為活性炭4A分 子篩活性炭4A分子篩=3 1 2 1，吸附劑內(nèi)混有NiO。
填料塔1和2吸附時(shí)，程控閥101、102、201、202處于開啟狀態(tài)，程控閥103、 203、104、204處于關(guān)閉狀態(tài)，不凝尾氣中的HCl被填料塔中的吸附劑吸附，H2和N2從填料塔的塔頂通過排氣管道15采出，進(jìn)入下一級(jí)H2的提純處理。當(dāng)吸附進(jìn)行了 60s時(shí)， 停止吸附，關(guān)閉程控閥101、102、201、202，填料塔1和2接著進(jìn)入排雜和脫附階段。填料塔3為備用塔，程控閥301、302、303、304均處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)填料塔1 和2處于吸附狀態(tài)時(shí)，填料塔4和5處于排雜和脫附狀態(tài)。排雜時(shí)，程控閥401、402、 501、502、132均處于關(guān)閉狀態(tài)，打開程控閥403、404、503、504和131，從增壓機(jī)13 出來(lái)的壓強(qiáng)為0.62MPa的凈化的氯化氫氣體的從填料塔5和4的塔底通入填料塔，同時(shí)用 負(fù)壓泵12從填料塔5和4的塔頂將填料塔內(nèi)的雜氣抽送至中充緩沖罐9，負(fù)壓泵的抽氣流 量等于凈化的氯化氫氣體的進(jìn)氣流量，當(dāng)凈化的氯化氫氣體前沿移動(dòng)到塔頂時(shí)，排雜結(jié) 束，負(fù)壓泵12的工作時(shí)間為10s，關(guān)閉程控閥404、504和131，打開程控閥132，接著用 真空泵11從填料塔4和5的底部將填料塔中吸附的氯化氫抽送至氯化氫緩沖罐10，抽送 時(shí)間為50s，脫附結(jié)束后關(guān)閉程控閥403、503和132。。填料塔1和2與填料塔4和5每隔60s相互交替循環(huán)，脫附同時(shí)，用增壓機(jī)將來(lái) 自氯化氫緩沖罐的凈化的氯化氫氣體送至三氯氫硅合成爐，實(shí)現(xiàn)回收利用?；厥盏穆然?氫的純度為99.3%，氯化氫的回收率為99.1%。實(shí)驗(yàn)例1本實(shí)驗(yàn)例通過對(duì)均壓降的排雜方式回收三氯氫硅尾氣中氯化氫氣體的結(jié)果和本 發(fā)明的實(shí)施例1的結(jié)果進(jìn)行比較。用均壓降的排雜方式回收三氯氫硅尾氣中氯化氫氣體的實(shí)驗(yàn)采用本發(fā)明實(shí)施例1 的回收裝置和工藝參數(shù)(三氯氫硅尾氣的進(jìn)氣量、進(jìn)氣速度、吸附溫度、吸附壓強(qiáng)等)。對(duì)比的均壓降排雜方式三氯氫硅尾氣壓縮至0.6Mpa，再經(jīng)過_30°C的冷凝 器，尾氣中的SiHCl3、SiH2Cl2和SiCl4被冷凝成液體并回收，不凝氣體HC1、H2和N2經(jīng) 加熱器被加熱到45°C，從加熱器出來(lái)的不凝氣體進(jìn)入填料塔1和2，其中HCl被填料塔內(nèi) 吸附劑吸附，氫氣和氮?dú)鈴乃敳沙觥４浇Y(jié)束后，將程控閥101和201關(guān)閉，打開 程控閥402和502，使填料塔1和2與填料塔4和5進(jìn)行壓力均衡，待填料塔1、2、4和 5的壓力基本相等時(shí)，關(guān)閉程控閥102和202，用真空泵將填料塔內(nèi)的氯化氫抽送至氯化 氫緩沖罐回收利用。當(dāng)填料塔1和2處理吸附狀態(tài)時(shí)，填料塔4和5處理真空泵抽空狀 態(tài)，當(dāng)填料塔1和2吸附完畢時(shí)，填料塔4和5抽空完畢。吸附和抽空周期性循環(huán)交替進(jìn)行。表1采用不同排雜方式回收三氯氫硅尾氣中氯化氫的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種從三氯氫硅尾氣中回收氯化氫的方法，其特征在于，包括以下步驟(a)對(duì)三氯氫硅尾氣進(jìn)行壓縮、冷凝，尾氣中的SiHCl3、SiH2Cl2和SiCl4被冷凝成液 體并被回收；(b)對(duì)尾氣中的不凝氣體進(jìn)行加熱；(c)加熱后的不凝氣體進(jìn)入吸附系統(tǒng)中，氯化氫被吸附系統(tǒng)中填料塔內(nèi)的吸附劑吸附；(d)待填料塔停止吸附后，將凈化后的HCl氣體從填料塔的塔底通入，同時(shí)用負(fù)壓泵 從填料塔的塔頂將填料塔內(nèi)停留的未被吸附的雜氣抽送至中充緩沖罐，進(jìn)行排雜，排雜 過程保持填料塔內(nèi)壓強(qiáng)不會(huì)降低，當(dāng)凈化的氯化氫氣體前沿移動(dòng)到塔頂時(shí)，排雜結(jié)束；(e)用真空泵從填料塔的底部將填料塔中吸附劑吸附的氯化氫抽送至氯化氫緩沖罐；(f)將氯化氫緩沖罐中的氯化氫抽送至三氯氫硅合成爐回收利用；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從三氯氫硅尾氣中回收氯化氫的方法，其特征在于，所述步 驟(a)中將三氯氫硅尾氣壓縮至0.6MPa后，再通入-30°C冷凝器進(jìn)行冷凝，尾氣中的 SiHCl3、SiH2Cl2和SiCl4被冷凝成液體并被回收，不凝氣體包括HC1、H2, N2,不凝氣體 HCL H2與N2的體積比為35 60 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從三氯氫硅尾氣中回收氯化氫的方法，其特征在于，所述步 驟(b)中將不凝氣體加熱至45 60°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從三氯氫硅尾氣中回收氯化氫的方法，其特征在于，所述吸 附系統(tǒng)包括5臺(tái)并聯(lián)的填料塔，其中，1臺(tái)填料塔備用，兩臺(tái)填料塔處于吸附狀態(tài)，兩臺(tái) 填料塔處于脫附狀態(tài)，吸附和脫附周期性相互交替進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的從三氯氫硅尾氣中回收氯化氫的方法，其特征在于，所 述填料塔的高度和內(nèi)徑比為8 10 1，優(yōu)選10 1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的從三氯氫硅尾氣中回收氯化氫的方法，其特征在于，所 述填料塔內(nèi)的吸附劑為活性炭和4A分子篩，填料塔內(nèi)的空隙體積占填料塔體積的32%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的從三氯氫硅尾氣中回收氯化氫的方法，其特征在于，所述吸 附劑在填料塔內(nèi)自下而上的填裝方式為活性炭-4A分子篩-活性炭-4A分子篩，其填 裝高度比為2 3 1 2 3 1，活性炭層的頂面為凸面，4A分子篩層的底面為凹
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的從三氯氫硅尾氣中回收氯化氫的方法，其特征在于，所述吸 附劑中混有活性組分Zr02、NiO> CuO> MnO2> Mn2O3> CeO2中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從三氯氫硅尾氣中回收氯化氫的方法，其特征在于，所述步 驟(C)中吸附的溫度為45-60°C，吸附的壓強(qiáng)為0.02-0.6MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從三氯氫硅尾氣中回收氯化氫的方法，其特征在于，所述 步驟(d)中從填料塔的塔底通入凈化后的氯化氫氣體的壓強(qiáng)為0.6 0.65MPa，凈化的 氯化氫氣體的進(jìn)氣流量大于或等于負(fù)壓泵抽氣流量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的從三氯氫硅尾氣中回收氯化氫的方法，其特征在于，所述 步驟(d)中從填料塔的塔頂通入的凈化的氯化氫氣體的壓強(qiáng)為0.62MPa，凈化的氯化氫 氣體的進(jìn)氣流量等于負(fù)壓泵抽氣流量。
全文摘要
本發(fā)明涉及氣體的分離，具體涉及一種從三氯氫硅尾氣中回收氯化氫的方法，該方法包括以下步驟三氯氫硅尾氣進(jìn)入壓縮機(jī)，經(jīng)壓縮后進(jìn)入回收冷凝器，尾氣中的三氯氫硅、二氯二氫硅和四氯化硅由氣態(tài)被冷凝成液態(tài)回收，尾氣中的不凝氣體經(jīng)加熱后進(jìn)入吸附系統(tǒng)，氯化氫在填料塔中被吸附劑吸附，后經(jīng)排雜、脫附，氯化氫從尾氣中分離出來(lái)，分離出的氯化氫再被送至三氯氫硅合成爐回收利用。該方法投資少、運(yùn)行費(fèi)用較低、工藝簡(jiǎn)單，三氯氫硅尾氣中的氯化氫回收率高，回收的氯化氫純度高。
文檔編號(hào)C01B7/07GK102009955SQ201010602300
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者李明生, 邱順恩, 郎豐平, 黃小明, 黃少輝 申請(qǐng)人:江西嘉柏新材料有限公司