一種多晶硅還原尾氣回收利用的方法及系統的制作方法
【專利摘要】一種多晶硅還原尾氣回收利用的方法及系統，涉及多晶硅生產【技術領域】，將還原尾氣冷卻后進行多次氣液分離和換熱，將換熱后的氫氣和氯化氫進入活性炭吸附柱（7）中將氯化氫吸附，剩余的氫氣進入純凈氫氣管道（5）回到生產系統循環(huán)使用，氯化氫由活性炭吸附柱（7）解析后通過再生氣管道（6）氫化作為原料使用；本發(fā)明實現了系統內物料之間分階段相互換熱，充分利用系統本身能量，達到節(jié)能降耗目的。
【專利說明】—種多晶硅還原尾氣回收利用的方法及系統
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于多晶硅生產【技術領域】，具體地說本發(fā)明涉及一種多晶硅還原尾氣回收利用的方法及系統。
【背景技術】
[0002]公知的，目前國內多晶娃生產系統中制備多晶娃的工藝是將三氯氫娃和氫氣混合后通入還原爐中，在1100攝氏度的硅芯上反應沉積多晶硅；由于從還原爐排出的尾氣含有大量氯硅烷、氫氣、氯化氫等組分，為了實現物料的循環(huán)利用、降低生產成本的目的，需要對尾氣中的各組分進行分離。
[0003]目前國內外多晶硅廠家主要采用⑶I工藝對還原尾氣進行處理，其主要工藝特點是通過對尾氣降溫、冷凝，加壓后再用低溫氯硅烷吸收氯硅烷和氯化氫，吸收后的氣體經過復雜的吸附，得到純凈氫氣，吸收后的液體通過加熱再生，析出氯化氫氣體，液體部分冷凍后作為吸收液循環(huán)使用；由于上述工藝中大量循環(huán)的氯硅烷液體不斷進行降溫和升溫操作，系統本身的能量未充分使用，而需要大量補充外部能源，因此不但系統運行能耗較高，且所需設備也較多；另外，國內也有的廠家采用變壓吸附工藝處理還原尾氣，但是變壓吸附運行時需要產生負壓，極易造成內漏，不但嚴重影響多晶硅產品的品質，且存在極大的安全隱患。
【發(fā)明內容】

[0004]為了克服【背景技術】中的不足，本發(fā)明提供了一種多晶硅還原尾氣回收利用的方法及其系統，實現了系統內物料之間分階段相互換熱，充分利用系統本身能量，達到節(jié)能降耗目的。
[0005]實現本發(fā)明的技術方案如下:
一種多晶硅還原尾氣回收利用的方法，所述還原尾氣包括氯硅烷、氫氣和氯化氫，所述方法包括以下步驟:
(1)第一次氣液分離步驟:將還原尾氣冷卻后進行第一次氣液分離，將分離后的氣體進行第一次換熱，冷凝下的液體進入冷凝液罐后與進行換熱的氣體進行換熱；
(2)換熱步驟:接上一步驟，換熱后，冷凝下的液體通過冷凝液體管道進入提純系統循環(huán)利用，將氣體進行第二次換熱；
(3)第二次氣液分離步驟:接上一步驟，將換熱后的氣體進行第二次氣液分離，將分離后的氣體進行第三次換熱冷卻；
(4)第三次氣液分離步驟:接上一步驟，換熱冷卻后氣體中的氯硅烷匯集到冷凝液罐，將氣體中的氫氣和氯化氫繼續(xù)進行第四次換熱；
(5)吸附步驟:接上一步驟，換熱后的氫氣和氯化氫進入活性炭吸附柱中將氯化氫吸附，剩余的氫氣進入純凈氫氣管道回到生產系統循環(huán)使用，氯化氫由活性炭吸附柱解析后通過再生氣管道氫化作為原料使用。[0006]所述的多晶硅還原尾氣回收利用的方法，在第一次氣液分離步驟中將還原尾氣進入一級換熱器冷卻，所述冷卻的溫度為60°C以下。
[0007]所述的多晶硅還原尾氣回收利用的方法，在第一次氣液分離步驟中，分離后的氣體進入二級換熱器進行第一次換熱，所述二級換熱器為氯硅烷換熱器。
[0008]所述的多晶硅還原尾氣回收利用的方法，在換熱步驟中的氣體進入三級換熱器進行第二次換熱，所述換熱達到的冷卻溫度為一 15~一 35°C。
[0009]所述的多晶硅還原尾氣回收利用的方法，在第二次氣液分離步驟中將換熱后的氣體進入四級換熱器冷卻后進行第二次氣液分離，所述冷卻的溫度為一 15~一 35°C，所述的四級換熱器為過冷換熱器。
[0010]所述的多晶硅還原尾氣回收利用的方法，在第二次氣液分離步驟中分離后的氣體回到三級換熱器，由壓縮機輸送到五級換熱器，然后利用六級換熱器的冷氣預冷，進入六級換熱器后進行冷卻，冷卻的溫度為一 35~一 65°C。
[0011]所述的多晶硅還原尾氣回收利用的方法，在第三次氣液分離步驟中，氣體中的氫氣和氯化氫進入五級換熱器繼續(xù)進行第四次換熱。
[0012]一種多晶硅還原尾氣回收利用系統，所述系統包括一級換熱器、二級換熱器、三級換熱器、四級換熱器、五級換熱器、六級換熱器、冷凝液罐和活性炭吸附柱，所述的一級換熱器、二級換熱器、三級換熱器、四級換熱器、五級換熱器、六級換熱器和冷凝液灌之間均通過管道連接，在二級換熱器出口和冷凝液灌進口之間的管路上設有冷凝液輸送泵，在三級換熱器和五級換熱器之間的管路上設有壓縮機，所述五級換熱器的出口與活性炭吸附柱的進口連接，在活性炭吸附柱的兩側分別設有純凈氫氣管道和再生氣管道。
[0013]所述的多晶硅還原尾氣回收利用系統，所述二級換熱器的出口與冷凝液體管道的進口連接。
[0014]所述的多晶硅還原尾氣回收利用系統，所述一級換熱器的進氣口與尾氣管道的出氣口連接。
[0015]通過上述公開內容，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明所述的多晶硅還原尾氣回收利用的方法及系統，與現有技術相比具有以下優(yōu)
點：
1、系統本身能量得到充分利用，外供能量少，降低了系統的能耗；
2、各物料合理分流、循環(huán)，減少了能量損失；
3、設備使用量少，極大地降低了設備投資；
4、由于運行設備少，設備故障率低，安全系數高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明的流程圖；
在圖中:1、冷凝液體管道；2、尾氣管道；3、冷凝液罐；4、冷凝液輸送泵；5、純凈氫氣管道；6、活性炭吸附柱再生氣管道；7、活性炭吸附柱；8、六級換熱器；9、五級換熱器；
10、壓縮機；11、四級換熱器；12、三級換熱器；13、二級換熱器；14、一級換熱器。【具體實施方式】
[0017]通過下面的實施例可以更詳細的解釋本發(fā)明，本發(fā)明并不局限于下面的實施例；公開本發(fā)明的目的旨在保護本發(fā)明范圍內的一切變化和改進。
[0018]所述的多晶硅還原尾氣回收利用的方法，所述還原尾氣包括氯硅烷、氫氣和氯化氫，所述方法包括以下步驟:
(1)第一次氣液分離步驟:將還原尾氣冷卻后進行第一次氣液分離，將分離后的氣體進行第一次換熱，冷凝下的液體進入冷凝液罐3后與進行換熱的氣體進行換熱；所述的還原尾氣進入一級換熱器14冷卻，所述冷卻的溫度為60°C以下；所述分離后的氣體進入二級換熱器13進行第一次換熱，所述二級換熱器13為氯硅烷換熱器；
(2)換熱步驟:接上一步驟，換熱后，冷凝下的液體通過冷凝液體管道I進入提純系統循環(huán)利用，將氣體進行第二次換熱；所述氣體進入三級換熱器12進行第二次換熱，所述換熱達到的冷卻溫度為一 15~一 35°C ；
(3)第二次氣液分離步驟:接上一步驟，將換熱后的氣體進行第二次氣液分離，將分離后的氣體進行第三次換熱冷卻；所述換熱后的氣體進入四級換熱器11冷卻后進行第二次氣液分離，所述冷卻的溫度為一 15~一 35°C，所述的四級換熱器11為過冷換熱器；所述分離后的氣體回到三級換熱器12，由壓縮機10輸送到五級換熱器9，然后利用六級換熱器8的冷氣預冷，進入六級換熱器8后進行冷卻，冷卻的溫度為一 35~一 65°C ；
(4)第三次氣液分離步驟:接上一步驟，換熱冷卻后氣體中的氯硅烷匯集到冷凝液罐3，將氣體中的氫氣和氯化氫繼續(xù)進行第四次換熱；所述氣體中的氫氣和氯化氫進入五級換熱器9繼續(xù)進行第四次換熱；
(5)吸附步驟:接上一步驟，換熱后的氫氣和氯化氫進入活性炭吸附柱7中將氯化氫吸附，剩余的氫氣進入純凈氫氣管道5回到生產系統循環(huán)使用，氯化氫由活性炭吸附柱7解析后通過再生氣管道6作為氫化原料使用。
[0019]一種多晶硅還原尾氣回收利用系統，所述還原尾氣包括氯硅烷、氫氣和氯化氫，所述系統包括一級換熱器14、二級換熱器13、三級換熱器12、四級換熱器11、五級換熱器9、六級換熱器8、冷凝液罐3和活性炭吸附柱7，所述的一級換熱器14、二級換熱器13、三級換熱器12、四級換熱器11、五級換熱器9、六級換熱器8和冷凝液罐3之間均通過管道連接，所述一級換熱器14的進氣口與尾氣管道2的出氣口連接；所述二級換熱器13的出口與冷凝液體管道I的進口連接；在二級換熱器13和冷凝液罐3之間的管路上設有冷凝液輸送泵4，在三級換熱器12和五級換熱器9之間的管路上設有壓縮機10，所述五級換熱器9的出口與活性炭吸附柱7的進口連接，在活性炭吸附柱7的兩側分別設有純凈氫氣管道5和再生氣管道6。
[0020]實施本發(fā)明所述的多晶硅還原尾氣回收利用的方法及系統，在使用時，尾氣管道2內的還原尾氣進入一級換熱器14冷卻，冷卻溫度為-60°C以下；經一級換熱器14冷卻后的氣體進入二級換熱器13，所述二級換熱器13為氯硅烷換熱器；冷凝下的液體進入冷凝液罐3后通過冷凝液輸送泵4輸送至二級換熱器13進行換熱，換熱后還原尾氣中的氯硅烷通過冷凝液體管道I進入提純系統循環(huán)利用，換熱后的氣體進入三級換熱器12 ;進入三級換熱器12的氣體利用四級換熱器11的冷氣進行預冷后，進入四級換熱器11冷卻，冷卻的溫度為一 15~一 35°C，進行氣液分離，所述的四級換熱器11為過冷換熱器；分離后的氣體回到三級換熱器12，由壓縮機10輸送到五級換熱器9，然后利用六級換熱器8的冷氣預冷，進入六級換熱器8后進行冷卻，冷卻的溫度為一 35~一 65°C;經六級換熱器8冷卻后氣體中的氯硅烷匯集到冷凝液罐3，氣體中的氫氣和氯化氫進入五級換熱器9 ;五級換熱器9中的氫氣和氯化氫進入活性炭吸附柱7中將氯化氫吸附，剩余的氫氣進入純凈氫氣管道5回到生產系統循環(huán)使用，氯化氫由活性炭吸附柱7解析后通過再生氣管道6作為氫化原料使用；本發(fā)明的系統本身能量得到充分利用、外供能量少，不但降低了系統的能耗，且由于運行設備少，有效降低了設備的故障率，提高了安全系數。[0021]上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明創(chuàng)造所作的舉例，而并非對本發(fā)明創(chuàng)造【具體實施方式】的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造權利要求的保護范圍之中。
[0022]本發(fā)明未詳述部分為現有技術。
【權利要求】
1.一種多晶硅還原尾氣回收利用的方法，所述還原尾氣包括氯硅烷、氫氣和氯化氫，其特征是:所述方法包括以下步驟: (1)第一次氣液分離步驟:將還原尾氣冷卻后進行第一次氣液分離，將分離后的氣體進行第一次換熱，冷凝下的液體進入冷凝液罐(3)后與進行換熱的氣體進行換熱； (2)換熱步驟:接上一步驟，換熱后，冷凝下的液體通過冷凝液體管道(I)進入提純系統循環(huán)利用，將氣體進行第二次換熱； (3)第二次氣液分離步驟:接上一步驟，將換熱后的氣體進行第二次氣液分離，將分離后的氣體進行第三次換熱冷卻； (4)第三次氣液分離步驟:接上一步驟，換熱冷卻后氣體中的氯硅烷匯集到冷凝液罐(3)，將氣體中的氫氣和氯化氫繼續(xù)進行第四次換熱； (5)吸附步驟:接上一步驟，換熱后的氫氣和氯化氫進入活性炭吸附柱(7)中將氯化氫吸附，剩余的氫氣進入純凈氫氣管道(5)回到生產系統循環(huán)使用，氯化氫由活性炭吸附柱(7)解析后通過再生氣管道(6)氫化作為原料使用。
2.根據權利要求1所述的多晶硅還原尾氣回收利用的方法，其特征是:在第一次氣液分離步驟中將還原尾氣進入一級換熱器(14)冷卻，所述冷卻的溫度為60°C以下。
3.根據權利要求1所述的多晶硅還原尾氣回收利用的方法，其特征是:在第一次氣液分離步驟中，分離后的氣 體進入二級換熱器(13)進行第一次換熱，所述二級換熱器(13)為氯硅烷換熱器。
4.根據權利要求1所述的多晶硅還原尾氣回收利用的方法，其特征是:在換熱步驟中的氣體進入三級換熱器(12)進行第二次換熱，所述換熱達到的冷卻溫度為一 15~一35。。。
5.根據權利要求1所述的多晶硅還原尾氣回收利用的方法，其特征是:在第二次氣液分離步驟中將換熱后的氣體進入四級換熱器(11)冷卻后進行第二次氣液分離，所述冷卻的溫度為一 15~一 35°C，所述的四級換熱器(11)為過冷換熱器。
6.根據權利要求1所述的多晶硅還原尾氣回收利用的方法，其特征是:在第二次氣液分離步驟中分離后的氣體回到三級換熱器(12)，由壓縮機(10)輸送到五級換熱器(9)，然后利用六級換熱器(8)的冷氣預冷，進入六級換熱器(8)后進行冷卻，冷卻的溫度為一 35~—65。。。
7.根據權利要求1所述的多晶硅還原尾氣回收利用的方法，其特征是:在第三次氣液分離步驟中，氣體中的氫氣和氯化氫進入五級換熱器(9)繼續(xù)進行第四次換熱。
8.一種多晶硅還原尾氣回收利用系統，其特征是:所述系統包括一級換熱器(14)、二級換熱器(13)、三級換熱器(12)、四級換熱器(11)、五級換熱器(9)、六級換熱器(8)、冷凝液罐(3)和活性炭吸附柱(7)，所述的一級換熱器(14)、二級換熱器1(3)、三級換熱器(12)、四級換熱器(11)、五級換熱器(9)、六級換熱器(8)和冷凝液灌(3)之間均通過管道連接，在二級換熱器(13)出口和冷凝液灌(3)進口之間的管路上設有冷凝液輸送泵(4)，在三級換熱器(12)和五級換熱器(9)之間的管路上設有壓縮機(10)，所述五級換熱器(9)的出口與活性炭吸附柱(7)的進口連接，在活性炭吸附柱(7)的兩側分別設有純凈氫氣管道(5)和再生氣管道(6)。
9.所述的多晶硅還原尾氣回收利用系統，其特征是:所述二級換熱器(13)的出口與冷凝液體管道(1)的進口連接。
10.所述的多晶硅還原尾氣回收利用系統，其特征是:所述一級換熱器(14)的進氣口與尾氣管道(2)的出氣口連接。
【文檔編號】C01B33/03GK103896273SQ201410112982
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權日:2014年3月25日
【發(fā)明者】許超, 趙偉, 豐文祥, 趙繼增, 栗紀軍 申請人:洛陽利爾中晶光伏材料有限公司