專利名稱：一種從三氯氫硅尾氣中回收氫氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體的吸附分離，具體地講，涉及一種從三氯氫硅生產(chǎn)尾氣中回收氫 氣的方法。
背景技術(shù)：
三氯氫硅又稱三氯硅烷、硅氯仿，是一種易揮發(fā)、易潮解的無色液體，同時也是一 種應(yīng)用廣泛的有機硅單體，廣泛用于有機硅烷和烷基、芳基以及有機官能團氯硅烷的合成， 是有機硅烷偶聯(lián)劑中最基本的單體，也是生產(chǎn)多晶硅的主要原料。
現(xiàn)有技術(shù)中，常見的合成三氯氫硅的方法如下
1.合成氯化氫H2+C12 = 2HC1，
2.合成三氯氫硅
Si+3HC1 = SiHCl3+H2 (主反應(yīng))
Si+4HC1 — SiCl4+2H2 (副反應(yīng))
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、氮氣。氫氣是合 成三氯氫硅的原料之一，尾氣中含有大量的氫氣，如果能將其回收并作為可循環(huán)使用的原 料，則不僅可以提高原料的利用率，還能降低成產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。
目前，三氯氫硅尾氣中處理氫氣的方法有以下幾種方法
一、氫氣直接排放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 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)氫氧化鈉中和達標(biāo)后排放，氫氣直接排放到空氣中。該方法工藝簡單，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，也可以很好地實現(xiàn) 合格排放。缺點是沒有對氯化氫和氫氣進行二次利用，經(jīng)濟效益低。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。
二、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，實現(xiàn)了無廢 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，進入合成爐會 導(dǎo)致三氯氫硅的收率降低，另外，在實際生產(chǎn)過程中。
三、吸附處理法尾氣通過吸附塔時，利用吸附劑的吸附作用對尾氣中的氫氣進行 吸附分離，然后通過吸附劑的再生回收氫氣，其余氣體從塔頂采出。吸附劑通過“吸附-再 生”循環(huán)，實現(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)點是工藝路線成熟，缺點是是分離不徹底，回收的氣 體純度低，回收的氫氣進入氯化氫合成爐內(nèi)不但會影響氯化氫的收率，也為安全生產(chǎn)帶來 急 ^^ ο
為了提高回收的氫氣的純度，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，這 降低了回收的氫氣的純度，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 吸附劑吸附的氫氣會隨著塔內(nèi)壓強的降低而從吸附劑中逸出，被一起排出吸附塔，降低了 工作效率，為了提高回收的氫氣的純度，可以采用多次均壓降，這樣，吸附系統(tǒng)的工作效率 將會更低，而且增加了吸附系統(tǒng)的運行成本。
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)尾氣中回收氫氣的方法，該方法工藝 簡單、投資少、運行費用較低，回收的氫氣純度高，氫氣的回收率高，并同時回收尾氣中的氮氣。
為了實現(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氫氣的方法，包括以下步驟
(a)對三氯氫硅尾氣進行壓縮、加熱；
(b)壓縮加熱后的三氯氫硅尾氣進入吸附系統(tǒng)中，三氯氫硅尾氣中的氫氣被填料 塔內(nèi)的吸附劑吸附，氮氣從塔頂采出；
(c)在填料塔停止吸附后，將凈化的氫氣氣從塔底通入，用負壓泵從填料塔的塔 頂將填料塔中停留的雜氣抽送至中充緩沖罐，進行排雜，該雜氣為未被吸附的氮氣和少量 氫氣，排雜過程中，保持填料塔內(nèi)壓強不會降低，當(dāng)凈化的氫氣前沿移動到塔頂時，排雜結(jié) 束；
(d)用真空泵從填料塔的底部將填料塔中被吸附的氫氣抽送至氫氣緩沖罐；
(e)從塔頂采出的氮氣經(jīng)淋洗塔被水洗，將水洗后的氮氣送至布袋過濾器回收利 用；
(f)將氫氣緩沖罐中的氫氣送至氯化氫合成爐循環(huán)利用。
本發(fā)明中的三氯氫硅尾氣是指經(jīng)過除塵并回收氯硅烷和氯化氫之后的尾氣，所述 三氯氫硅尾氣包括H2和N2。
本發(fā)明中，三氯氫硅尾氣進入吸附系統(tǒng)，尾氣中的氫氣被填料塔中的吸附劑吸附， 氮氣從塔頂采出，由于該三氯氫硅尾氣中含有微量的氯硅烷和氯化氫，氯化氫極易容易水， 氯硅烷遇水水解，從塔頂采出的氮氣經(jīng)水洗后通入布袋過濾器回收利用。
所述步驟(a)中將尾氣加壓至0. 6MPa,加熱到60 70°C。
所述步驟(b)中吸附的溫度為60_70°C，吸附的壓強為0. 02-0. 6MPa。
所述吸附系統(tǒng)為5臺并聯(lián)的填料塔，其中，1臺填料塔備用，兩臺處于吸附狀態(tài)，兩 臺處于脫附狀態(tài)，吸附和脫附周期性相互交替進行。
上述吸附系統(tǒng)工作時，吸附時間等于排雜時間和脫附時間之和。當(dāng)兩臺填料塔處 于吸附狀態(tài)時，另外兩臺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 進行，每個處于工作狀態(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 出來的尾氣可以連續(xù)不斷地進入吸附系統(tǒng)中被吸附回收，保證了吸附的連續(xù)性。
所述填料塔的高度和直徑比為8 10 1，優(yōu)選為10 1。
所述填料塔內(nèi)的吸附劑為η型活性氧化鋁和球型硅膠，填料塔的空隙體積為填4料塔體積的41%。
所述吸附劑在填料塔內(nèi)自下而上的填裝方式為η型活性氧化鋁-球型硅膠-η 型活性氧化鋁-球型硅膠，其填裝高度比為2 3 1 2 3 1，η型活性氧化鋁層的 頂面為凸面，球型硅膠層的底面為凹面。
本發(fā)明中，三氯氫硅尾氣中的吐與隊的體積比為85 15，吐與隊都屬于較弱的吸 附質(zhì)，三氯氫硅尾氣進入填料塔后，填料塔內(nèi)的n型活性氧化鋁對三氯氫硅尾氣中的氫氣 有較強的吸附能力，且其吸附容量非常大，氫氣很容易被吸附能力強的n型活性氧化鋁吸 附，但吸附速度較慢，吸附前沿向上推進的速度較慢，濃度梯度的長度較長，吸附劑的利用 率較低，這時在活性炭層之上填充球型硅膠，而球型硅膠對氫氣的選擇性很強，在吸附分離 氫氣和氮氣時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 濃度梯度的長度，快速地推進吸附前沿，當(dāng)濃度梯度的長度固定之后，三氯氫硅尾氣向上流 動再進入n型活性氧化鋁層，利用n型活性氧化鋁吸附能力強，吸附容量大的優(yōu)點，氫氣 被大量吸附，最后經(jīng)球型硅膠層后從塔頂采出，由于球型硅膠對不凝氣體中氫氣的選擇性 高，所以，為了提高氫氣的回收率和吸附劑的利用率，球型硅膠位于填料塔的最上層。本發(fā) 明中n型活性氧化鋁和球型硅膠的交錯填充，不僅利用了 n型活性氧化鋁的較強吸附能 力和球型硅膠對氫氣的高選擇性，并通過控制填料塔中每層的填充高度比，使其各自的優(yōu) 勢相互協(xié)同促進，并回避了各自的不足，提高了吸附系統(tǒng)的工作效率，以及氫氣的回收率。
一般來說，氣體在進入填料塔后，自下而上流動時，位于中心的氣體向上流動較 快，而外圍的氣體向上流動較慢，這樣，吸附前沿的中心和外圍就不能同時到達塔頂，這將 影響到氫氣的回收率和回收純度，本發(fā)明中n型活性氧化鋁層的頂面為凸面，球型硅膠層 的底面為凹面，由于n型活性氧化鋁的吸附速度比球型硅膠快，這樣就加快了填料塔內(nèi)外 圍的吸附前沿向上推進的速度，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Au、Pt、Pd、CoO, TiO2, VO2, V2O4, MoO3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Au、Pt、Pd、CoO, TiO2, VO2, V2O4, MoO3中的一 種或多種，這些活性組分可以提高吸附劑對氫氣的吸附選擇性，并增強吸附劑的機械性能， 延長吸附劑的使用壽命。
所述步驟(c)中通入的凈化的氫氣的壓強為0. 6 0. 65MPa,通入的凈化的氫氣的進氣量大于或等于負壓泵抽氣量。
上述步驟(c)的優(yōu)選方案為通入的凈化的氫氣的壓強為0. 62MPa，通入的凈化的氫氣的進氣量等于負壓泵抽氣量。
變壓吸附系統(tǒng)中，隨著壓強的增大，吸附劑的吸附量也隨之增大，反之，隨著壓強 的降低，被吸附的物質(zhì)會從吸附劑中逸出。在排雜過程中，用負壓泵從塔頂抽雜氣，同時從 塔底通入凈化的氫氣以補充塔內(nèi)的壓強，而且，通入的凈化的氫氣的氣體前沿對雜氣有一 個推力，使得雜氣不斷向上運動，從塔頂被抽出，并且不會在塔內(nèi)亂竄。通入的凈化的氫氣 的壓強不低于塔內(nèi)的壓強，凈化的氫氣的進氣流量大于或等于負壓泵抽氣流量，以保證吸 附結(jié)束后塔內(nèi)的壓強不會隨著排雜而降低，即被吸附劑吸附的氫氣不會在排雜的過程中從 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氫氣在自下而上的流動過程中，凈化的氫氣的氣體前沿會和塔內(nèi)未被吸附的雜氣相互擴散，從而增加了凈化的氫氣的用量， 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，凈化 的氫氣相當(dāng)于在一個細而高的塔內(nèi)流動，并且在負壓泵抽力的作用下，凈化的氫氣和雜氣 間相互擴散的程度大大減小，有利于雜氣更徹底地排出填料塔，并提高了排雜的效率。
所述填料塔的進氣管道上設(shè)有中充緩沖罐，中充緩沖罐的作用為均衡進氣管道中 的壓力。
所述凈化氣管道上設(shè)有氫氣緩沖罐。
三氯氫硅工業(yè)化生產(chǎn)過程中，工藝流程為氯化氫合成-三氯氫硅合成-尾氣除 塵-回收尾氣中的氯化氫-回收尾氣中的氫氣和氮氣，三氯氫硅合成過程中尾氣持續(xù)地被 排出，并且產(chǎn)生的尾氣量非常大，本發(fā)明提供的尾氣回收方法，不僅可以快速、高效、持續(xù)地 回收處理大量尾氣，吸附分離工作效率高，三氯氫硅尾氣處理量大，并在尾氣分離回收的同 時，將回收的氫氣和氮氣再次作為原料，并分別送入氯化氫合成爐和布袋過濾器中循環(huán)利 用，不僅可以保證三氯氫硅工業(yè)化生產(chǎn)中各個環(huán)節(jié)正常、有序地進行，還考慮到成本投入與 產(chǎn)出，尾氣回收方法簡單、操作成本低、運行費用低，回收的氫氣和氮氣純度高、回收率高， 具有顯著的經(jīng)濟效益。
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)明的氫氣回收方法設(shè)計簡單，填料塔吸附-脫附的周期短，尾氣處理速率 快，處理量大，設(shè)備投資較少，運行費用較低，另外，尾氣是在一個閉合的路線中被循環(huán)吸附 分離，氫氣和氮氣全部被回收，回收的氫氣和氮氣純度高，具有顯著的經(jīng)濟效益。
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)勢能夠相互協(xié)同促進，并回避了其各自的不足，提高了吸附系統(tǒng)的 工作效率，以及氫氣的回收率。
3.通過從填料塔的塔底通入凈化的氫氣，同時從填料塔的塔頂用負壓泵抽出氮 氣，通入的凈化的氫氣的壓強不低于填料塔內(nèi)雜氣的壓強，凈化的氫氣的前沿對雜氣有推 的作用，負壓泵對雜氣有抽的作用，將停留在填料塔死內(nèi)未被吸附的雜氣徹底推出填料塔， 極大地提高了回收的氫氣的純度，回收的高純度氫氣直接通入氯化氫合成爐內(nèi)循環(huán)利用， 即可以節(jié)省生產(chǎn)成本，又不會影響合成爐內(nèi)氯化氫的合成產(chǎn)率，提高了經(jīng)濟效益。另外，由 于在排雜的過程中塔內(nèi)壓強不會降低，被吸附的氫氣不會再從吸附劑中逸出而混入將要被 排出的雜氣中，被排出的雜氣中只混有少量的氫氣，吸附-脫附回收氫氣的工作效率高，回 收的氫氣的純度高。


圖1為本發(fā)明從三氯氫硅生產(chǎn)尾氣中回收氫氣的裝置圖具體實施方式
下面通過具體實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容進一步的說明，但并不因此而限定本發(fā)明的內(nèi)容。
實施例1
如圖1所示，三氯氫硅尾氣進入壓縮機6中被加壓至0.6ΜΙ^后，通入加熱器8進 行加熱，加熱溫度為60°C，之后進入吸附系統(tǒng)進行吸附分離提純。
填料塔的高度和直徑比為10 1，吸附塔內(nèi)自下而上吸附劑的填充高度比為η 型活性氧化鋁-球型硅膠-η型活性氧化鋁-球型硅膠，其填裝高度比為3 1 3 1， 吸附劑內(nèi)混有Pd。
尾氣從吸附系統(tǒng)的進氣管道14進入填料塔1和2的塔底，自下而上通過填料塔， 開始吸附，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)，尾氣中的壓被填料塔中的吸附劑吸附，N2從填料塔的塔頂采出，通過出氣管道15進入 淋洗塔7，N2中混有微量的氯化氫在淋洗塔7中被水吸收，淋洗液用堿中和處理，水洗后的 氮氣用增壓機送入布袋過濾器中。當(dāng)吸附進行了 60s時，停止吸附，關(guān)閉程控閥101、102、 201、202，填料塔1和2接著進入排雜和脫附階段。
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，填料塔4和5處于排雜和脫附狀態(tài)。排雜時，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13出來的壓強為0. 6MPa 的凈化的氫氣的從填料塔4和5的塔底通入填料塔，同時用負壓泵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，負壓泵的抽氣流量等于凈化的氯化氫氣體的進 氣流量，當(dāng)凈化的氫氣前沿移動到塔頂時，排雜結(jié)束，負壓泵12的工作時間為10s，關(guān)閉程 控閥404、504和131。打開程控閥132，接著用真空泵11從填料塔的底部將填料塔中吸附 的氫氣抽送至氫氣緩沖罐10，抽送時間為50s，脫附結(jié)束后關(guān)閉程控閥403、503和132。
填料塔1、2和填料塔4、5每隔60s相互交替循環(huán)，用增壓機13將來自氫氣緩沖罐 的凈化的氫氣送至氯化氫合成爐，實現(xiàn)回收利用?；厥盏臍錃獾募兌葹?9. 4%，回收的氮氣 的純度為99. 6 %，氫氣的回收率為99. 3 %，氮氣的回收率為99. 1%。
實施例2
如圖1所示，三氯氫硅尾氣進入壓縮機6中被加壓至0.6ΜΙ^后，通入加熱器8進 行加熱，加熱溫度為70°C，之后進入吸附系統(tǒng)進行吸附分離提純。
填料塔的高度和直徑比為9 1，吸附塔內(nèi)自下而上吸附劑的填充高度比為η型 活性氧化鋁-球型硅膠-η型活性氧化鋁-球型硅膠，其填裝高度比為2 1 2 1，吸 附劑內(nèi)混有TiO2。
尾氣從吸附系統(tǒng)的進氣管道14進入填料塔1和2的塔底，自下而上通過填料塔， 開始吸附，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)，尾氣中的吐被填料塔中的吸附劑吸附，N2從填料塔的塔頂采出，通過出氣管道15進入 淋洗塔7，N2中混有微量的氯化氫在淋洗塔7中被水吸收，淋洗液用堿中和處理，水洗后的 氮氣用增壓機送入布袋過濾器中。當(dāng)吸附進行了 60s時，停止吸附，關(guān)閉程控閥101、102、 201、202，填料塔1和2接著進入排雜和脫附階段。
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，填料塔4和5處于排雜和脫附狀態(tài)。排雜時，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13出來的壓強為0. 65MPa的凈化的氫氣的從填料塔4和5的塔底通入填料塔，同時用負壓泵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，負壓泵的抽氣流量等于凈化的氯化氫氣體的進 氣流量，當(dāng)凈化的氫氣前沿移動到塔頂時，排雜結(jié)束，負壓泵12的工作時間為10s，關(guān)閉程 控閥404、504和131。打開程控閥132，接著用真空泵11從填料塔的底部將填料塔中吸附 的氫氣抽送至氫氣緩沖罐10，抽送時間為50s，脫附結(jié)束后關(guān)閉程控閥403、503和132。
填料塔1、2和填料塔4、5每隔60s相互交替循環(huán)，用增壓機將來自氫氣緩沖罐的 凈化的氫氣送至氯化氫合成爐，實現(xiàn)回收利用。回收的氫氣的純度為99. 1%，回收的氮氣的 純度為99. 3%，氫氣的回收率為99%，氮氣的回收率為99%。
實施例3
如圖1所示，三氯氫硅尾氣進入壓縮機6中被加壓至0.6ΜΙ^后，通入加熱器8進 行加熱，加熱溫度為65°C，之后進入吸附系統(tǒng)進行吸附分離提純。
填料塔的高度和直徑比為8 1，吸附塔內(nèi)自下而上吸附劑的填充高度比為η型 活性氧化鋁-球型硅膠-η型活性氧化鋁-球型硅膠，其填裝高度比為3 1 2 1，吸 附劑內(nèi)混有Pt和V2O4。
尾氣從吸附系統(tǒng)的進氣管道14進入填料塔1和2的塔底，自下而上通過填料塔， 開始吸附，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)，尾氣中的壓被填料塔中的吸附劑吸附，N2從填料塔的塔頂采出，通過出氣管道15進入 淋洗塔7，N2中混有微量的氯化氫在淋洗塔7中被水吸收，淋洗液用堿中和處理，水洗后的 氮氣用增壓機送入布袋過濾器中。當(dāng)吸附進行了 60s時，停止吸附，關(guān)閉程控閥101、102、 201、202，填料塔1和2接著進入排雜和脫附階段。
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，填料塔4和5處于排雜和脫附狀態(tài)。排雜時，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13出來的壓強為0. 62MPa 的凈化的氫氣的從填料塔4和5的塔底通入填料塔，同時用負壓泵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，負壓泵的抽氣流量等于凈化的氯化氫氣體的進 氣流量，當(dāng)凈化的氫氣前沿移動到塔頂時，排雜結(jié)束，負壓泵12的工作時間為10s，關(guān)閉程 控閥404、504和131。打開程控閥132，接著用真空泵11從填料塔的底部將填料塔中吸附 的氫氣抽送至氫氣緩沖罐10，抽送時間為50s，脫附結(jié)束后關(guān)閉程控閥403、503和132。
填料塔1、2和填料塔4、5每隔60s相互交替循環(huán)，用增壓機將來自氫氣緩沖罐的 凈化的氫氣送至氯化氫合成爐，實現(xiàn)回收利用?；厥盏臍錃獾募兌葹?9. 3%，回收的氮氣的 純度為99. 4%，氫氣的回收率為99. 2 %，氮氣的回收率為99%。
實驗例1
本實驗例通過對均壓降的排雜方式回收三氯氫硅尾氣中氫氣的結(jié)果和本發(fā)明的 實施例1的結(jié)果進行比較。
用均壓降的排雜方式回收三氯氫硅尾氣中氫氣的實驗采用本發(fā)明實施例1的回 收裝置和工藝參數(shù)(三氯氫硅尾氣的進氣量、進氣速度、吸附溫度、吸附壓強等)。
對比的均壓降排雜方式三氯氫硅尾氣壓縮至0.6Mpa，再經(jīng)加熱器被加熱到 60°C，從加熱器出來的三氯氫硅尾氣進入填料塔1和2，其中氫氣被填料塔內(nèi)吸附劑吸附， 氮氣從塔頂采出。待吸附結(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進行壓力均衡，待填料塔1、2、4和5的壓力基本相等時，關(guān)閉程 控閥102和202，用真空泵將填料塔內(nèi)的氫氣抽送至氫氣緩沖罐回收利用。當(dāng)填料塔1和2 處理吸附狀態(tài)時，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，填料塔 4和5抽空完畢。吸附和抽空周期性循環(huán)交替進行。
表1采用不同排雜方式回收三氯氫硅尾氣中氫氣的對比實驗結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種從三氯氫硅尾氣中回收氫氣的方法，其特征在于，包括以下步驟(a)對三氯氫硅尾氣進行壓縮、加熱，所述三氯氫硅尾氣為氫氣和氮氣；(b)壓縮加熱后的三氯氫硅尾氣進入吸附系統(tǒng)中，三氯氫硅尾氣中的氫氣被吸附系統(tǒng) 中填料塔內(nèi)的吸附劑吸附，氮氣從塔頂采出；(c)在填料塔停止吸附后，將凈化的氫氣從塔底通入，用負壓泵從填料塔的塔頂將填料 塔中停留的雜氣抽送至中充緩沖罐，進行排雜，該雜氣為未被吸附的氮氣和少量氫氣，排雜 過程中，保持填料塔內(nèi)壓強不會降低，當(dāng)凈化的氫氣前沿移動到塔頂時，排雜結(jié)束；(d)用真空泵從填料塔的底部將填料塔中被吸附的氫氣抽送至氫氣緩沖罐；(e)從塔頂采出的氮氣經(jīng)淋洗塔被水洗，將水洗后的氮氣送至布袋過濾器循環(huán)利用；(f)將氫氣緩沖罐中的氫氣送至氯化氫合成爐回收利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從三氯氫硅尾氣中回收氫氣的方法，其特征在于，所述步驟(a)中將尾氣加壓至0.6MPa，加熱到60 70°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從三氯氫硅尾氣中回收氫氣的方法，其特征在于，所述步驟(b)中吸附的溫度為60-70°C，吸附的壓強為0.02-0. 6MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從三氯氫硅尾氣中回收氫氣的方法，其特征在于，所述吸附 系統(tǒng)為5臺并聯(lián)的填料塔，其中，1臺填料塔備用，兩臺處于吸附狀態(tài)，兩臺處于脫附狀態(tài)， 吸附和脫附周期性相互交替進行。
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氫氣的方法，其特征在于，所述填 料塔的高度和直徑比為8 10 1，優(yōu)選為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氫氣的方法，其特征在于，所述填 料塔內(nèi)的吸附劑為n型活性氧化鋁和球型硅膠，填料塔的空隙體積為填料塔體積的41%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的從三氯氫硅尾氣中回收氫氣的方法，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n型活性氧化鋁-球型硅膠-η型活性氧化鋁-球 型硅膠，其填裝高度比為2 3 1 2 3 1，η型活性氧化鋁層的頂面為凸面，球型 硅膠層的底面為凹面。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的從三氯氫硅尾氣中回收氫氣的方法，其特征在于，所述吸附 劑中混有活性組分Au、Pt、Pd、CoO, TiO2, VO2, V2O4, MoO3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氫氣的方法，其特征在于，所述步驟(c)中通入凈化的氫氣的壓強為0.6 0. 65MPa，通入凈化的氫氣的進氣量大于或等于負 壓泵抽氣量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的從三氯氫硅尾氣中回收氫氣的方法，其特征在于，所述步驟 (c)中通入凈化的氫氣的壓強為0.62MPa，通入凈化的氫氣的進氣量等于負壓泵抽氣量。
全文摘要
本發(fā)明涉及氣體的吸附分離，具體涉及一種從三氯氫硅尾氣中回收氫氣的方法，該三氯氫硅尾氣為經(jīng)過除塵、回收氯硅烷和回收氯化氫后的三氯氫硅尾氣，含有85％的氫氣和15％的氮氣，該三氯氫硅尾氣經(jīng)加壓加熱后進入吸附系統(tǒng)，氫氣在填料塔中被吸附劑吸附，吸附結(jié)束后，通過用真空泵從塔頂抽氣，同時從填料塔的塔底通入凈化的氫氣的方式，將停留在填料塔內(nèi)未被吸附的雜氣排出填料塔，排雜結(jié)束后，用真空泵將吸附在填料塔內(nèi)的氫氣脫附并抽送至氯化氫合成爐回收利用；氮氣從塔頂采出，經(jīng)淋洗后通入布袋過濾器循環(huán)利用。該方法投資少、運行費用較低、工藝簡單，氫氣的回收率高，回收的氫氣純度高。
文檔編號C01B3/56GK102030312SQ20101060297
公開日2011年4月27日 申請日期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 申請人:江西嘉柏新材料有限公司