一種回收氯硅烷不凝尾氣的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種回收氯硅烷不凝尾氣的裝置，該裝置包括氣氣換熱器、尾氣吸收塔、回流液直冷器。所述氣氣換熱器的一端分別設(shè)有尾氣進(jìn)料管線、系統(tǒng)尾氣出口，其另一端則分別設(shè)有管道Ⅰ、管道Ⅱ；所述尾氣吸收塔的頂部設(shè)有氣相出口，其一側(cè)設(shè)有回流液入口；所述管道Ⅱ的末端與所述氣相出口相連；所述管道Ⅰ的末端與所述尾氣吸收塔中塔釜的頂部相連；所述尾氣吸收塔中塔釜內(nèi)通過管道Ⅲ連有氯硅烷輸送泵，該氯硅烷輸送泵分別與所述回流液直冷器的底部、管道Ⅳ相連；所述回流液直冷器的頂部通過管道Ⅴ與所述回流液入口相連。本發(fā)明投資小、操作簡單、回收效率高。
【專利說明】一種回收氯硅烷不凝尾氣的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多晶硅生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種回收氯硅烷不凝尾氣的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]生產(chǎn)多晶硅90%都是使用改良西門子法，但利用該方法企業(yè)都面臨著降低成本和保護(hù)環(huán)境的雙重壓力。如何盡可能地實(shí)現(xiàn)多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)的閉路循環(huán)、降低成本以及減小環(huán)境污染成為了企業(yè)的根本任務(wù)。三氯氫硅是多晶硅生產(chǎn)的主要原料，其純度直接影響多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量，而通過精餾提純的方法得到高純度的三氯氫硅是多晶硅生產(chǎn)的關(guān)鍵。但是由于精餾提純過程是一個復(fù)雜的物理過程，精餾塔在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量的不能正常通過塔頂冷凝器冷凝的氯硅烷尾氣。該尾氣含有大量的二氯二氫硅、三氯氫硅以及少量的四氯化硅，其逐步在精餾塔塔頂富集，會嚴(yán)重影響塔的正常運(yùn)行以及三氯氫硅的純度，進(jìn)而導(dǎo)致多晶硅的產(chǎn)品質(zhì)量變差。為了保證塔的正常運(yùn)行，需要將不凝氣體進(jìn)行排放，對于回收不凝尾氣中的氯硅烷，至今沒有很好的處理辦法。
[0003]目前常規(guī)的處理方法，都是利用尾氣冷凝器進(jìn)行簡單冷凝，一般都是_20°C冷凝，或者增加設(shè)備投資，提高運(yùn)行壓力再進(jìn)行冷凝的方法，回收尾氣中的氯硅烷，該方法回收氯硅烷量很少，一般在20°/『30%之間，大量不凝尾氣帶出的氯硅烷氣體直接排放至尾氣處理，利用堿液或者中水進(jìn)行噴淋吸收尾氣中的氯硅烷，進(jìn)行簡單中和處理，最后排放至大氣中，吸收氯硅烷的酸性水需要加石灰乳進(jìn)行中和，會產(chǎn)生大量的固體廢渣，對環(huán)境產(chǎn)生很大的固體廢棄物污染和廢氣污染，同時尾氣處理的運(yùn)行成本也較高。
[0004]中國專利CN202398133 U公開了一種尾氣回收裝置，包括水冷卻器、尾氣收集罐、小型壓縮機(jī)、高壓冷卻器、回收料液罐，通過系統(tǒng)回收處理后減小尾氣的排放。該專利中裝置都比較復(fù)雜，一方面系統(tǒng)使用氣體壓縮機(jī)，運(yùn)行成本較高；另一方面，由于氯硅烷具有易燃易爆等特性，系統(tǒng)進(jìn)行增壓造成系統(tǒng)運(yùn)行壓力高，增加了系統(tǒng)完全穩(wěn)定運(yùn)行的隱患，且不能將不凝尾氣中的氯硅烷進(jìn)行充分吸收。
[0005]中國專利CN103553057A公開了一種尾氣回收方法，涉及利用反應(yīng)精餾技術(shù)處理氯硅烷廢氣的方法，包括反應(yīng)精餾塔、換熱器、冷凝器以及反應(yīng)使用的催化劑。該專利中反應(yīng)精餾塔需要使用蒸汽和循環(huán)水，運(yùn)行成本較高而且所使用的催化劑價格昂貴，設(shè)備投資較大且催化劑較易失效，失效后不能再生必須更換。同時由于催化劑在使用過程中吸附大量的氯硅烷，更換催化劑時不容易置換干凈，遇空氣著火，危險性較大。此外，更換催化劑時系統(tǒng)必須停車，不能保證系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0006]綜上所述，目前的尾氣回收方法存在以下問題:
⑴尾氣中的氯硅烷回收率低，大量的不凝氣體直接排放至尾氣處理工序，物耗成本尚;
⑵用水進(jìn)行噴淋后，大量的酸水需要用石灰乳中和處理，產(chǎn)生大量的固體廢渣，增加了系統(tǒng)運(yùn)行成本；
⑶常規(guī)方法回收后仍有大量不能回收的尾氣排空，加大了環(huán)境污染； ⑷公開的專利存在設(shè)備投資較大，成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種投資小、操作簡單、回收效率高的回收氯硅烷不凝尾氣的裝置。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明所述的一種回收氯硅烷不凝尾氣的裝置，其特征在于：該裝置包括氣氣換熱器、尾氣吸收塔、回流液直冷器；所述氣氣換熱器的一端分別設(shè)有尾氣進(jìn)料管線、系統(tǒng)尾氣出口，其另一端則分別設(shè)有管道I、管道II ;所述尾氣吸收塔的頂部設(shè)有氣相出口，其一側(cè)設(shè)有回流液入口 ；所述管道II的末端與所述氣相出口相連；所述管道I的末端與所述尾氣吸收塔中塔釜的頂部相連；所述尾氣吸收塔中塔釜內(nèi)通過管道III連有氯硅烷輸送泵，該氯硅烷輸送泵分別與所述回流液直冷器的底部、管道IV相連；所述回流液直冷器的頂部通過管道V與所述回流液入口相連。
[0009]所述氣氣換熱器為列管式換熱器。
[0010]所述尾氣吸收塔為兩段式填料塔，其中填料為鮑爾環(huán)的散堆填料。
[0011]所述回流液直冷器為浮頭式的U型管換熱器，其介質(zhì)為-45°c ~_50°C的氟利昂。
[0012]所述氯硅烷輸送泵為屏蔽泵。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、由于本發(fā)明中尾氣吸收塔為兩段式填料塔，其中填料為鮑爾環(huán)的散堆填料，因此，不但增大了汽液接觸面積，而且降低了吸收塔的壓差，提高了尾氣吸收率。
[0014]2、本發(fā)明中回流液直冷器為浮頭式的U型管換熱器，其介質(zhì)為_45°C ~_50°C的氟利昂，因此，可以有效保證液體在換熱器中的停留時間，從而達(dá)到有效降溫的目的。
[0015]3、本發(fā)明中氯硅烷輸送泵為屏蔽泵，因此，可以有效減小有毒易燃物料泄漏，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0016]4、本發(fā)明經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，尾氣回收塔頂溫在-38 V —40 °C，塔釜溫度在-43°C ~_45°C，塔頂壓力在40KPa~60KPa，回流量4~6t/h，不凝尾氣進(jìn)口中，HCl含量為5. 36%，二氯二氫硅含量為7. 15%，三氯氫硅含量為21. 71%，氮?dú)夂繛?5. 78%，每小時進(jìn)氣量為300立方米，平均每小時回收氯硅烷70~78kg，實(shí)際回收率為80%~90%。年產(chǎn)5000t的多晶硅生產(chǎn)裝置，每年可以回收氯硅烷500t，直接經(jīng)濟(jì)效益明顯。
[0017]5、本發(fā)明系統(tǒng)設(shè)備少，流程短，投資費(fèi)用小，操作彈性大，控制方法簡單，保證系統(tǒng)長期安全穩(wěn)定運(yùn)行，且裝置開停車操作簡便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0019]圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中：1 一尾氣進(jìn)料管線2—?dú)鈿鈸Q熱器 3—系統(tǒng)尾氣出口 4一尾氣吸收塔 5—氯硅烷輸送泵 6—管道IV 7—回流液直冷器8—回流液入口9一氣相出口 10—管道I 11 一管道III 12—管道II 13—管道V。

【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖I所示，一種回收氯硅烷不凝尾氣的裝置，該裝置包括氣氣換熱器2、尾氣吸收塔4、回流液直冷器7。
[0022]氣氣換熱器2的一端分別設(shè)有尾氣進(jìn)料管線1、系統(tǒng)尾氣出口 3，其另一端則分別設(shè)有管道I 10、管道II 12 ;尾氣吸收塔4的頂部設(shè)有氣相出口 9，其一側(cè)設(shè)有回流液入口 8 ；管道II 12的末端與氣相出口 9相連；管道I 10的末端與尾氣吸收塔4中塔釜的頂部相連；尾氣吸收塔4中塔釜內(nèi)通過管道III 11連有氯硅烷輸送泵5，該氯硅烷輸送泵5分別與回流液直冷器7的底部、管道IV 6相連；回流液直冷器7的頂部通過管道V 13與回流液入口 8相連。
[0023]其中：
氣氣換熱器2為列管式換熱器。
[0024]尾氣吸收塔4為兩段式填料塔，其中填料為鮑爾環(huán)的散堆填料。
[0025]回流液直冷器7為浮頭式的U型管換熱器，其介質(zhì)為_45°C ~_50°C的氟利昂。
[0026]氯娃燒輸送泵5為屏蔽泵。
[0027]使用時，自改良西門子法精餾提純系統(tǒng)的富含氯硅烷的不凝尾氣通過尾氣進(jìn)料管線I進(jìn)入氣氣換熱器2降溫后，通過管道I 10進(jìn)入尾氣吸收塔4中塔釜內(nèi)，塔內(nèi)先補(bǔ)充氯硅烷液體，氯硅烷液體通過管道III 11，經(jīng)氯硅烷輸送泵5、回流液直冷器7，由回流液入口 8噴淋至塔頂，尾氣通過與塔頂噴淋的循環(huán)低溫氯硅烷傳質(zhì)、傳熱，尾氣中的氯硅烷組分冷凝下來，從塔頂氣相出口 9排出，未凝氣體經(jīng)管道II 12進(jìn)入氣氣換熱器2與尾氣換熱進(jìn)行冷量回用后經(jīng)系統(tǒng)尾氣出口 3排至界區(qū)外。隨著回收的氯硅烷逐漸增加，尾氣吸收塔4中塔釜排出的多余氯硅烷由氯硅烷輸送泵5經(jīng)管道IV 6送出界區(qū)，同時將尾氣冷凝液經(jīng)回流液直冷器7回收利用。
【權(quán)利要求】
1.一種回收氯硅烷不凝尾氣的裝置，其特征在于:該裝置包括氣氣換熱器(2)、尾氣吸收塔(4)、回流液直冷器(7);所述氣氣換熱器(2)的一端分別設(shè)有尾氣進(jìn)料管線(1)、系統(tǒng)尾氣出口(3)，其另一端則分別設(shè)有管道I (10)、管道II (12);所述尾氣吸收塔(4)的頂部設(shè)有氣相出口(9)，其一側(cè)設(shè)有回流液入口(8);所述管道II (12)的末端與所述氣相出口(9)相連；所述管道I (10)的末端與所述尾氣吸收塔(4)中塔釜的頂部相連；所述尾氣吸收塔(4)中塔釜內(nèi)通過管道IIK11)連有氯硅烷輸送泵(5)，該氯硅烷輸送泵(5)分別與所述回流液直冷器(7)的底部、管道IV(6)相連；所述回流液直冷器(7)的頂部通過管道V (13)與所述回流液入口(8)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種回收氯硅烷不凝尾氣的裝置，其特征在于:所述氣氣換熱器(2)為列管式換熱器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種回收氯硅烷不凝尾氣的裝置，其特征在于:所述尾氣吸收塔(4)為兩段式填料塔，其中填料為鮑爾環(huán)的散堆填料。
4.如權(quán)利要求1所述的一種回收氯硅烷不凝尾氣的裝置，其特征在于:所述回流液直冷器(7)為浮頭式的U型管換熱器，其介質(zhì)為-45°C ~_50°C的氟利昂。
5.如權(quán)利要求1所述的一種回收氯硅烷不凝尾氣的裝置，其特征在于:所述氯硅烷輸送泵(5)為屏蔽泵。
【文檔編號】C01B33/107GK104495854SQ201410721644
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】唐東昌, 董海濤, 朱明龍, 李彥 申請人:亞洲硅業(yè)（青海）有限公司