制備多晶硅的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種制備多晶硅的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：多個還原爐，多個還原爐通過管道串聯(lián)連接；三氯氫硅入口，三氯氫硅入口設(shè)置在管道上；氫氣入口，氫氣入口設(shè)置在管道上；三氯氫硅儲罐，三氯氫硅儲罐分別與第一個還原爐和三氯氫硅入口相連；以及氫氣儲罐，氫氣儲罐分別與第一個還原爐和氫氣入口相連。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)物料的循環(huán)使用，并且顯著降低還原尾氣的處理成本。
【專利說明】制備多晶娃的系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于多晶硅生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，本實用新型涉及一種制備多晶娃的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]多晶硅是太陽能光伏用原料，在光伏電池生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用，如何低成本的生產(chǎn)高品質(zhì)的多晶硅是多晶硅生產(chǎn)工作者一直以來孜孜追求的目標?，F(xiàn)有的多晶硅生產(chǎn)80%以上采用改良西門子工藝技術(shù)，即將高純?nèi)葰涔韬透呒儦錃饣旌虾筮M入到還原爐內(nèi)進行氣相沉積獲得高純多晶硅，從還原爐內(nèi)出來的還原尾氣進入到尾氣回收工序進行處理，還原尾氣通過冷媒介質(zhì)不斷的冷凝分離出三氯氫硅、四氯化硅、二氯二氫硅、氫氣及氯化氫，然后經(jīng)過提純處理后將尾氣中的各種物料循環(huán)利用。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝中，尾氣先通過回收分離，造成能耗較高，物料的單程轉(zhuǎn)化率較低。
[0003]因此，現(xiàn)有的多晶娃生廣技術(shù)有待進一步改進。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種制備多晶硅的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)物料的循環(huán)使用，并且顯著降低還原尾氣的處理成本。
[0005]在本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種制備多晶硅的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0006]多個還原爐，所述多個還原爐通過管道串聯(lián)連接；
[0007]三氯氫硅入口，所述三氯氫硅入口設(shè)置在所述管道上；
[0008]氫氣入口，所述氫氣入口設(shè)置在所述管道上；
[0009]三氯氫硅儲罐，所述三氯氫硅儲罐分別與第一個還原爐和所述三氯氫硅入口相連；以及
[0010]氫氣儲罐，所述氫氣儲罐分別與所述第一個還原爐和所述氫氣入口相連。
[0011]根據(jù)本實用新型實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)通過管道將上游還原爐產(chǎn)生的還原尾氣直接供給至下游還原爐中參與還原反應(yīng)，可以實現(xiàn)物料的循環(huán)利用，同時在將還原尾氣供給至下游還原爐參與還原反應(yīng)之前，將還原尾氣與三氯氫硅和氫氣在管道中進行混合，可以實現(xiàn)對三氯氫硅和氫氣的預(yù)熱，進而降低了能耗，另外，還原尾氣中的二氯二氫硅、氯化氫和四氯化硅可以有效抑制部分副反應(yīng)，從而顯著提高三氯氫硅轉(zhuǎn)化率，并且所得到多晶娃純度并未降低。
[0012]另外，根據(jù)本實用新型上述實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0013]在本實用新型的一些實施例中，所述制備多晶硅的系統(tǒng)包括3?6個所述還原爐。
由此，可以顯著提高三氯氫硅轉(zhuǎn)化率。
[0014]在本實用新型的一些實施例中，所述制備多晶硅的系統(tǒng)進一步包括:還原尾氣返回管路，所述還原尾氣返回管路分別與所述第一個還原爐和最后一個還原爐相連。由此，可以實現(xiàn)物料的循環(huán)利用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是根據(jù)本實用新型一個實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是根據(jù)本實用新型又一個實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是利用本實用新型一個實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)制備多晶硅的方法流程示意圖；
[0018]圖4是利用本實用新型又一個實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)制備多晶硅的方法流程不意圖。

【具體實施方式】
[0019]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0020]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0021]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
[0022]在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
[0023]在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0024]在本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種制備多晶硅的系統(tǒng)。根據(jù)本實用新型的實施例，該系統(tǒng)包括多個還原爐，根據(jù)本實用新型的具體實施例，多個還原爐通過管道串聯(lián)連接，并將上游還原爐產(chǎn)生的尾氣供給至下游還原爐，根據(jù)本實用新型的具體示例，還原爐可以為3?6個。
[0025]下面參考圖1-2對本實用新型實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)進行詳細描述。以3個還原爐為例，三個還原爐依次為第一還原爐100、第二還原爐200和第三還原爐300，并且第一還原爐100和第二還原爐200、第二還原爐200和第三還原爐300之間通過管道400串聯(lián)連接，用于將上游還原爐產(chǎn)生的還原尾氣供給至下游還原爐中。需要解釋的是，第一還原爐相對于第二還原爐稱為上游還原爐，而第二還原爐相對于第一還原爐稱為下游還原爐。根據(jù)本實用新型的實施例，還原反應(yīng)的條件并不受特別限制，根據(jù)本實用新型的具體實施例，還原反應(yīng)可以在溫度為1050攝氏度和壓力為0.3?0.55MPa條件下進行。根據(jù)本實用新型的實施例，管道400上可以設(shè)置有三氯氫硅入口 401和氫氣入口 402。
[0026]根據(jù)本實用新型的實施例，制備多晶硅的系統(tǒng)進一步包括三氯氫硅儲罐500和氫氣儲罐600，根據(jù)本實用新型的具體實施例，三氯氫硅儲罐500分別與第一還原爐100和三氯氫娃入口 401相連,且適于將三氯氫娃供給至還原爐中，氫氣儲罐600分別與第一還原爐100和氫氣入口 402相連，且適于將氫氣供給至還原爐中。具體的，將三氯氫硅和氫氣供給至第一還原爐中發(fā)生還原反應(yīng)，得到多晶硅和第一還原尾氣，然后通過管道將第一還原尾氣供給至第二還原爐中，并通過管道上的三氯氫硅入口和氫氣入口分別供給三氯氫硅和氫氣，使得第一還原尾氣與三氯氫硅和氫氣接觸，進而實現(xiàn)對三氯氫硅和氫氣的預(yù)熱，然后將含有三氯氫硅、氫氣和第一還原尾氣的混合物供給至第二還原爐中進行還原反應(yīng)，得到多晶硅和第二還原尾氣，然后將第二還原尾氣通過管道供給至第三還原爐，同樣通過管道上的三氯氫娃入口和氫氣入口分別供給三氯氫娃和氫氣，使得第二還原尾氣與三氯氫娃和氫氣接觸，進而實現(xiàn)對三氯氫硅和氫氣的預(yù)熱，然后將含有三氯氫硅、氫氣和第二還原尾氣的混合物供給至第三還原爐中進行還原反應(yīng)，得到多晶硅和第三還原尾氣。
[0027]根據(jù)本實用新型實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)通過管道將上游還原爐產(chǎn)生的還原尾氣直接供給至下游還原爐中參與還原反應(yīng)，可以實現(xiàn)物料的循環(huán)利用，同時在將還原尾氣供給至下游還原爐參與還原反應(yīng)之前，將還原尾氣與三氯氫硅和氫氣在管道中進行混合，可以實現(xiàn)對三氯氫硅和氫氣的預(yù)熱，進而降低了能耗，另外，還原尾氣中的二氯二氫硅、氯化氫和四氯化硅可以有效抑制部分副反應(yīng)，從而顯著提高三氯氫硅轉(zhuǎn)化率，并且所得到多晶硅純度并未降低。
[0028]參考圖2，根據(jù)本實用新型實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)進一步包括:
[0029]還原尾氣返回管路700:根據(jù)本實用新型的實施例，還原尾氣返回管路700分別與第一個還原爐和最后一個還原爐相連，用于將最后一個還原爐中產(chǎn)生的還原尾氣供給至第一個還原爐中，根據(jù)本實用新型的具體實施例，本文中的第一個還原爐可以為第一還原爐100，最后一個還原爐可以為第三還原爐300，即還原尾氣返回管路700分別與第一還原爐100和第三還原爐300相連，且適于將第三還原爐300中產(chǎn)生的第三還原尾氣返回第一還原爐100中。
[0030]如上所述，根據(jù)本實用新型實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)可以具有選自下列的優(yōu)點至少之一:
[0031]根據(jù)本實用新型實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)通過將上游還原爐內(nèi)出來的還原尾氣直接作為原料氣供給至下游還原爐使用，可以減少多晶硅生產(chǎn)過程中的能耗；
[0032]根據(jù)本實用新型實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)通過將高溫還原尾氣直接從第一還原爐輸送至第二還原爐，不需要經(jīng)過降溫，減少了冷媒的使用量；
[0033]根據(jù)本實用新型實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)在還原爐中間增加三氯氫硅供料管道，高溫還原尾氣可以直接將三氯氫硅氣體升溫，不需要再增加熱源；
[0034]根據(jù)本實用新型實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)在補充三氯氫硅的管道上，配置補氫管道，可以防止因為第一還原爐的不正常生產(chǎn)導(dǎo)致后續(xù)還原爐的不穩(wěn)定性；
[0035]根據(jù)本實用新型實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)產(chǎn)生的還原尾氣經(jīng)過多個還原爐的串聯(lián)運行后，尾氣中的二氯二氫硅、氯化氫及四氯化硅能夠有效的抑制部分副反應(yīng)；
[0036]根據(jù)本實用新型實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)可以減少還原尾氣的處理量，節(jié)省大量冷媒介質(zhì)。
[0037]以上對本實用新型實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)進行了詳細描述，為了方便理解，下面對利用本實用新型實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)制備多晶硅的方法進行詳細描述。根據(jù)本實用新型的實施例，該方法包括采用多個還原爐將三氯氫硅和氫氣進行還原反應(yīng)，以便得到多晶硅和還原尾氣，其中，將上游還原爐產(chǎn)生的還原尾氣通過管道供給至下游所述還原爐中參與還原反應(yīng)。根據(jù)本實用新型的實施例，還原爐可以為3?6個。
[0038]參考圖3-4對利用本實用新型實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)制備多晶硅的方法進行詳細描述。具體的，以3個還原爐為例:
[0039]SlOO:第一還原反應(yīng)
[0040]根據(jù)本實用新型的實施例，將三氯氫硅和氫氣在第一還原爐中進行第一還原反應(yīng)，以便得到多晶硅和第一還原尾氣，根據(jù)本實用新型的具體實施例，第一還原尾氣可以含有二氯二氫硅、四氯化硅和氯化氫。根據(jù)本實用新型的實施例，第一還原反應(yīng)的條件并不受特別限制，根據(jù)本實用新型的具體實施例，第一還原反應(yīng)可以在溫度為1050攝氏度和壓力為0.5?0.55MPa條件下進行。
[0041]S200:第二還原反應(yīng)
[0042]根據(jù)本實用新型的實施例，將上述得到的第一還原尾氣與三氯氫硅和氫氣在管道中進行混合，以便使得高溫第一還原尾氣對三氯氫硅和氫氣進行預(yù)熱，并將所得到的含有三氯氫硅、氫氣和第一還原尾氣的混合物供給至第二還原爐中進行第二還原反應(yīng)，以便得到多晶硅和第二還原尾氣。根據(jù)本實用新型的實施例，第二還原反應(yīng)的條件并不受特別限制，根據(jù)本實用新型的具體實施例，第二還原反應(yīng)可以在溫度為1050攝氏度和壓力為0.4?0.45MPa條件下進行。
[0043]S300:第三還原反應(yīng)
[0044]根據(jù)本實用新型的實施例，將S200得到的第二還原尾氣與三氯氫硅和氫氣在管道中進行混合，以便使得高溫第二還原尾氣對三氯氫硅和氫氣進行預(yù)熱，并將所得到的含有三氯氫硅、氫氣和第二還原尾氣的混合物供給至第三還原爐中進行第三還原反應(yīng)，以便得到多晶硅和第三還原尾氣。根據(jù)本實用新型的實施例，第三還原反應(yīng)的條件并不受特別限制，根據(jù)本實用新型的具體實施例，第三還原反應(yīng)可以在溫度為1050攝氏度和壓力為0.3?0.4MPa條件下進行。
[0045]利用本實用新型實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)制備多晶硅的方法通過管道將上游還原爐產(chǎn)生的還原尾氣直接供給至下游還原爐中參與還原反應(yīng)，可以實現(xiàn)物料的循環(huán)利用，同時在將還原尾氣供給至下游還原爐參與還原反應(yīng)之前，將還原尾氣與三氯氫硅和氫氣在管道中進行混合，可以實現(xiàn)對三氯氫硅和氫氣的預(yù)熱，進而降低了能耗，另外，還原尾氣中的二氯二氫硅、氯化氫和四氯化硅可以有效抑制部分副反應(yīng)，從而顯著提高三氯氫硅轉(zhuǎn)化率，并且所得到多晶硅純度并未降低。
[0046]參考圖4，利用本實用新型實施例的制備多晶硅的系統(tǒng)制備多晶硅的方法進一步包括:
[0047]S400:將第三還原尾氣返回參與第一還原反應(yīng)
[0048]根據(jù)本實用新型的實施例，將上述得到的第三還原尾氣返回至第一個還原爐中進行第一還原反應(yīng)。由此，可以實現(xiàn)物料的循環(huán)使用，從而降低多晶硅生產(chǎn)成本。
[0049]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。
[0050]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種制備多晶娃的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 多個還原爐，所述多個還原爐通過管道串聯(lián)連接； 三氯氫硅入口，所述三氯氫硅入口設(shè)置在所述管道上； 氫氣入口，所述氫氣入口設(shè)置在所述管道上； 三氯氫硅儲罐，所述三氯氫硅儲罐分別與第一個還原爐和所述三氯氫硅入口相連；以及 氫氣儲罐，所述氫氣儲罐分別與所述第一個還原爐和所述氫氣入口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備多晶硅的系統(tǒng)，其特征在于，包括3?6個所述還原爐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備多晶硅的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括: 還原尾氣返回管路，所述還原尾氣返回管路分別與所述第一個還原爐和最后一個還原爐相連。
【文檔編號】C01B33/035GK204039069SQ201420431176
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】石何武, 鄭紅梅, 嚴大洲, 湯傳斌, 肖榮暉 申請人:中國恩菲工程技術(shù)有限公司