一種改進的多晶硅生產(chǎn)尾氣冷凝分離裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及多晶硅生產(chǎn)中還原尾氣回收領(lǐng)域，現(xiàn)有的分離裝置是由多個不同溫度的換熱器分散式水平分布組成，造成能耗高，冷量得不到充分回收利用，為此本發(fā)明提供了一種立體組合式的分離裝置，將還原尾氣集液器、循環(huán)水換熱器、氣氣換熱器、氟利昂換熱器從下往上依次連接，并在各換熱器間及頂部設(shè)有還原尾氣再分布器及除沫器，整個裝置呈塔式結(jié)構(gòu)，在還原尾氣集液器側(cè)面裝有還原尾氣進口，在其底部裝有分離出的氯硅烷液體出口，本發(fā)明具有節(jié)約能量消耗，節(jié)約基礎(chǔ)建造成本，設(shè)備檢修方便，分離效果高，設(shè)備運行費用低的有益效果。
【專利說明】一種改進的多晶硅生產(chǎn)尾氣冷凝分離裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于多晶硅生產(chǎn)中還原尾氣回收領(lǐng)域，具體涉及一種還原尾氣冷凝分離的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在多晶硅生產(chǎn)過程中，還原尾氣冷凝分離系統(tǒng)是將還原尾氣中的可被冷凝的氯硅烷與不可被冷凝的氫氣及大部分氯化氫分離開來。
[0003]傳統(tǒng)的尾氣回收方法如附圖1所示是還原尾氣逐步通過分散式水平分布的循環(huán)水換熱器、氣氣換熱器、冷凍鹽水換熱器及氟利昂換熱器進行降溫冷卻，以達到分離的目的。該方法需要大量的冷量才能將尾氣中的可凝組分與非可凝組分分離開來，不僅需要氟利昂冷凍機組，還需要鹽水冷凍機組，能耗較高，冷量不能得到充分回收利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的為解決上述能量消耗較高問題，提供一種多晶硅生產(chǎn)中尾氣冷凝分離裝置，利用冷凝過程中的冷量及熱量進行相互換熱，充分利用冷量，從而達到較好的冷凝分離效果及降低生產(chǎn)能耗的目的。
[0005]實現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)方案如下:
一種改進的多晶硅生產(chǎn)尾氣冷凝分離裝置，具有還原尾氣集液器、循環(huán)水換熱器、氣氣換熱器、氟利昂換熱器，其特征為在循環(huán)水換熱器、氣氣換熱器、氟利昂換熱器三個換熱器分別裝有還原尾氣再分布器，然后從下往上依次連接上述四個設(shè)備，在氟利昂換熱器尾氣再分布器上面裝有還原尾氣除沫器，整個裝置呈塔式結(jié)構(gòu)，在還原尾氣集液器側(cè)面裝有還原尾氣進口，在還原尾氣集液器底部出口連接有物料輸送泵，物料輸送泵再與氯化氫脫吸塔連接。
[0006]進一步改進為:
還原尾氣集液器、循環(huán)水換熱器、氣氣換熱器、氟利昂換熱器和還原尾氣除沫器之間均通過法蘭連接。
[0007]還原尾氣除沫器出口與氣氣換熱器殼程進口通過管道連接。
[0008]還原尾氣在裝置中的工藝過程為:
1)100°C以上的還原尾氣通過還原尾氣進口進入還原尾氣集液器，在其中緩沖，還原尾氣中的部分氯硅烷冷凝成液體，在重力作用下進行冷凝分離；
2)分離后的還原尾氣進入循環(huán)水換熱器，還原尾氣的溫度下降到30°C左右，其中大部分氯硅烷冷凝成液體，在還原尾氣再分布器中利用重力分離，進入還原尾氣集液器；
3)不凝氣進入上層氣氣換熱器，還原尾氣的溫度下降到_15°C左右，其中大部分氯硅烷冷凝成液體，在還原尾氣再分布器中重力分離，液體氯硅烷通過循環(huán)水換熱器進入還原尾氣集液器；
4)剩下的少量氯硅烷和大部分氯化氫氣體，進入氟利昂換熱器，還原尾氣溫度下降至-40°C左右，大部分氯硅烷和部分氯化氫冷凝成液體，在還原尾氣再分布器中分離，液體氯硅烷和氯化氫在重力作用下經(jīng)過氣氣換熱器、循環(huán)水換熱器后進入到還原尾氣集液器；
5 )含微量氯硅烷和部分氯化氫的還原尾氣通過還原尾氣除沫器將其中液體組分分離，并進入還原尾氣集液器；
6)聚集在還原尾氣集液器中的冷凝液溫度為70°C左右，通過底部出口，經(jīng)物料輸送泵進入氯化氫脫吸塔；
7)從還原尾氣除沫器上端出口放出的還原尾氣不凝器，作為冷媒進入氣氣換熱器殼程管道，進行冷量回收。
[0009]詳細的還原尾氣冷凝分離裝置結(jié)構(gòu)及工藝過程如下:
還原尾氣包括氫氣、氯硅烷和氯化氫。所述本發(fā)明裝置包括還原尾氣集液器、循環(huán)水換熱器、氣氣換熱器、氟利昂換熱器、自下而上串聯(lián)，頂端具有還原尾氣冷凝封頭、中間裝有多個還原尾氣再分布器底部連接物料輸送泵，它們之間均通過法蘭及管道連接。100°C以上的還原尾氣通過還原尾氣進口進入尾氣冷凝分離裝置，在還原尾氣集液器中緩沖，還原尾氣中的部分氯硅烷就冷凝成液體，在重力作用下進行初步還原尾氣冷凝分離；分離后的還原尾氣進入循環(huán)水換熱器，還原尾氣的溫度下降至30°c左右，其中大部分的氯硅烷被冷凝成液體，在還原尾氣再分布器中利用重力分離，冷凝的氯硅烷通過循環(huán)水換熱器進入還原尾氣集液器；不凝氣體進入氣氣換熱器，還原尾氣的溫度下降至_15°C左右，其中大部分的氯硅烷被冷凝下來，在還原尾氣再分布器中分離，液體氯硅烷通過循環(huán)水換熱器進入到還原尾氣集液器；通過氣氣換熱器后還會有少量的氯硅烷及大部分的氯化氫組分，它們進入氟利昂換熱器后，還原尾氣溫度下降至_40°C左右，尾氣中絕大部分的氯硅烷及部分氯化氫冷凝成液體，在還原尾氣再分布器中分離，液體氯硅烷及氯化氫在重力的作用下經(jīng)過氣氣換熱器、循環(huán)水換熱器后進入到還原尾氣集液器中；含微量氯硅烷及部分氯化氫的還原尾氣通過還原尾氣除沫器將其中的液體組分除去，通過管道進入氣氣換熱器的殼程內(nèi)，將還原尾氣的冷量回收，氣氣換熱器的殼程出口溫度為-1o°c以下，進入到壓縮系統(tǒng)。氯硅烷液體集中在還原尾氣集液器中，物料溫度為70°C左右，這部分氯硅烷通過物料輸送泵輸送至氯化氫脫吸塔，將其中的氯化氫脫除。
[0010]本發(fā)明除了達到發(fā)明目的的外，還具有以下有益效果:
循環(huán)水換熱器、氣氣換熱器、氟利昂換熱器從下往上依次連接，中間有還原尾氣再分布器，塔底有還原尾氣集液器、塔頂有還原尾氣除沫器。整套尾氣冷凝分離裝置成塔狀，能節(jié)約還原尾氣回收工序基礎(chǔ)建造成本15%。
[0011]循環(huán)水換熱器、氣氣換熱器、氟利昂換熱器、還原尾氣除沫器、還原尾氣集液器均通過法蘭連接，設(shè)備檢修較為方便。
[0012]循環(huán)水換熱器、氣氣換熱器、氟利昂換熱器、還原尾氣除沫器之間都有還原尾氣再分布器，還原尾氣經(jīng)過換熱器冷卻后能在還原尾氣再分布器中得到較為充分的緩沖，使得冷凝的氯硅烷在重力作用下能和不凝性氣體充分分離。
[0013]冷凝得到的氯硅烷液體在重力的作用下向下流動，經(jīng)過氟利昂換熱器、氣氣換熱器、循環(huán)水換熱器及還原尾氣集液器后，氯硅烷液體所帶的冷量能得到充分的回收。
[0014]循環(huán)水換熱器的位置在地面上10米至20米之間，可以不用循環(huán)水增壓泵即可達到循環(huán)水換熱器的設(shè)計要求，能節(jié)約設(shè)備投入及運行費用。[0015]在裝置頂端有除沫器，使得經(jīng)過氟利昂換熱器后的少部分氯硅烷得到最大效率分離。
[0016]還原尾氣集液器得到的氯硅烷的溫度在50°C至80°C，該部分氯硅烷通過物料輸送泵直接送到氯化氫脫吸塔中，能降低10%至15%的蒸汽消耗。
[0017]還原尾氣經(jīng)過循環(huán)水換熱器及氣氣換熱器后，冷凝的氯硅烷在重力的作用下歸集到還原尾氣集液器中，氣氣換熱器的管程出口溫度能達到_15°C至_20°C。不用鹽水換熱器就能直接進入氟利昂換熱器中進行換熱，節(jié)省鹽水冷凍設(shè)備投入費用及其運行費用?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的還原尾氣回收裝置組成示意圖；
圖2為本發(fā)明技術(shù)還原尾氣冷凝分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1-1、循環(huán)水換熱器 1-2、氣氣換熱器 1-3、鹽水換熱器 1-4、氟利昂換熱器 1-5、氯硅烷集液灌；
I 一還原尾氣進口 2—循環(huán)水換熱器3—氣氣換熱器4一氟利昂換
熱器5—還原尾氣出口6—還原尾氣出口管線7—氣氣換熱器殼程
進口管線8—壓縮系統(tǒng)9 一循環(huán)水換熱器水路進口 10—循環(huán)水換熱器
水路出口 11一氟利昂換熱器氟利昂進口管線12—氟利昂換熱器氟利昂出口管
線13—還原尾氣集液器出口管線14一物料輸送泵15—氯化氫脫吸塔
16—循環(huán)水換熱器接口法蘭 17—氣氣換熱器接口法蘭18—氟利昂換熱器接
口法蘭19 一冷凝塔封頭接口法蘭20—還原尾氣集液器 21—還原尾
氣再分布器 22—還原尾氣冷凝裝置封頭23—還原尾氣除沫器 24—還
原尾氣冷凝裝置。
【具體實施方式】
[0019]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0020]本實施例中，一種用于改進的多晶硅生產(chǎn)尾氣冷凝分離方法的裝置的結(jié)構(gòu)如圖2所示，120°C的還原尾氣通過還原尾氣進口(I)留在還原尾氣集液器(20)中，在重力的作用下，初步進行分離，分離后的氯硅烷液體進入到還原尾氣集液器(20)中；氣體則進入循環(huán)水換熱器(2)中進行換熱，循環(huán)水換熱器(2)的出口溫度為30°C至50°C，冷凝后的汽液混合物進入到還原尾氣再分布器(21)中，在重力的作用下進行進一步的汽液分離，分離的氯硅烷液體向下進入還原尾氣集液器中，并在下降的過程中被上升的還原尾氣氣流再次加熱至50°C至80°C;氣體則進入到氣氣換熱器(3)中，與還原尾氣冷凝裝置(24)頂部出來的-30°C至-40°C的氣相進行換熱，在氣氣換熱器(3)出口得到溫度為-15°C至_20°C的汽液混合物，冷凝后的汽液混合物進入到還原尾氣再分布器(21)中，在重力的作用下進行進一步的汽液分離，分離的氯硅烷液體向下進入還原尾氣集液器中，并在下降的過程中被上升的還原尾氣氣流逐步加熱至50°C至80°C，進入到還原尾氣集液器(20)中；溫度為_15°C至_20°C的氣相進入到氟利昂換熱器(4)中，在氟利昂的作用下進行深冷，在氟利昂換熱器(4)的出口得到溫度為_35°C至_40°C的汽液混合物，冷凝后的汽液混合物進入到還原尾氣再分布器(21)中，在重力的作用下進行最后一步的汽液分離，分離的氯硅烷液體向下進入還原尾氣集液器中，并在下降的過程中被上升的還原尾氣氣流逐步加熱至50°C至80°C，進入到還原尾氣集液器(20)中；溫度為_35°C至_40°C的氣相在還原尾氣除沫器(23)中將液體分離，分離后的氣相通過還原尾氣出口管線(6 )進入到氣氣換熱器(3 )中換熱后去往壓縮系統(tǒng)(8 )。逐步冷凝后得到的50°C至80°C的氯硅烷液體通過冷凝塔液相出口管線(13)和物料輸送泵
(14)通過管線(15)去往氯化氫脫吸塔將其中的氯化氫脫除。
[0021]本裝置在實施過程中減少了一個鹽水換熱器及其相對應(yīng)的鹽水換熱機組，節(jié)約了在建設(shè)成本，降低鹽水換熱機組的運行成本。
[0022]本裝置在實施過程中將還原尾氣冷凝裝置得到的50°C至80°C之間的氯硅烷液體送至氯化氫脫吸塔進行脫吸，將原設(shè)計上的進料溫度由30°C提高，節(jié)約蒸汽消耗10%至15%。
【權(quán)利要求】
1.一種改進的多晶硅生產(chǎn)尾氣冷凝分離裝置，具有還原尾氣集液器、循環(huán)水換熱器、氣氣換熱器、氟利昂換熱器，其特征為在循環(huán)水換熱器、氣氣換熱器、氟利昂換熱器三個換熱器分別裝有還原尾氣再分布器，然后從下往上依次連接上述四個設(shè)備，在氟利昂換熱器頂部尾氣再分布器上面裝有還原尾氣除沫器，整個裝置呈塔式結(jié)構(gòu)，在還原尾氣集液器側(cè)面裝有還原尾氣進口，在還原尾氣集液器底部具有氯硅烷液體出口，通過管道連接有物料輸送泵，物料輸送泵再與氯化氫脫吸塔連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進的多晶硅生產(chǎn)尾氣冷凝分離裝置，其特征為還原尾氣集液器、循環(huán)水換熱器、氣氣換熱器、氟利昂換熱器和還原尾氣除沫器之間均通過法蘭連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進的多晶硅生產(chǎn)尾氣冷凝分離裝置，其特征為還原尾氣除沫器出口與氣氣換熱器殼程進口通過管道連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進的多晶硅生產(chǎn)尾氣冷凝分離裝置，其特征為還原尾氣在裝置中的工藝過程為: 1)100°C以上的還原尾氣通過還原尾氣進口進入還原尾氣集液器，在其中緩沖，還原尾氣中的部分氯硅烷冷凝成液體，在重力作用下進行冷凝分離； 2)分離后的還原尾氣進入循環(huán)水換熱器，還原尾氣的溫度下降到30°C左右，其中大部分氯硅烷冷凝成液體，在還原尾氣再分布器中利用重力分離，進入還原尾氣集液器； 3)不凝氣進入上層氣氣換熱器，還原尾氣的溫度下降到_15°C左右，其中大部分氯硅烷冷凝成液體，在還原尾氣再分布器中重力分離，液體氯硅烷通過循環(huán)水換熱器進入還原尾氣集液器； 4)剩下的少量氯硅烷和大部分氯化氫氣體，進入氟利昂換熱器，還原尾氣溫度下降至-40°C左右，大部分氯硅烷和部分氯化氫冷凝成液體，在還原尾氣再分布器中分離，液體氯硅烷和氯化氫在重力作用下經(jīng)過氣氣換熱器、循環(huán)水換熱器后進入到還原尾氣集液器； 5)含微量氯硅烷和部分氯化氫的還原尾氣通過還原尾氣除沫器將其中液體組分分離，并進入還原尾氣集液器； 6)聚集在還原尾氣集液器中的冷凝液溫度為70°C左右，通過底部出口，經(jīng)物料輸送泵進入氯化氫脫吸塔； 7)從還原尾氣除沫器上端出口放出的還原尾氣不凝器，作為冷媒進入氣氣換熱器殼程管道，進行冷量回收。
【文檔編號】B01D45/02GK103611385SQ201310538878
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】王東, 陳文岳, 羅永軍 申請人:新特能源股份有限公司