[實用新型]多晶硅尾氣回收系統中氫氣的連續吸附再生裝置

有效

• 申請號: 201320396439.1
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN203333287U
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 王志杰;時加林;韓禎
• 申請（專利權）人: 山西潞安礦業（集團）有限責任公司;北洋國家精餾技術工程發展有限公司
• 主分類號: C01B3/56
• 分類號: C01B3/56
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本實用新型涉及一種多晶硅尾氣回收系統中氫氣的連續吸附再生裝置，屬吸附分離工程技術領域。

背景技術

多晶硅生產過程中會產生大量的尾氣，尾氣中主要含有HCl、SiH₂Cl₂、SiHCl₃、SiCl₄以及H₂等多晶硅生產原料，需進入尾氣回收系統分別加以回收。改良的“西門子”多晶硅生產工藝中尾氣回收系統主要分為加壓冷凝單元、氯化氫吸收單元、氯化氫分離單元、四氯化硅精餾單元和氫氣回收單元幾個部分，其中氫氣回收單元普遍采用活性炭吸附技術去除氫氣中夾雜的氯化氫和少量的四氯化硅。氫氣中的雜質與氫氣分離后，吸附到吸附床中的吸附劑表面。在操作過程中，各雜質的濃度在吸附床上游的濃度最高，經過傳質區，濃度會進一步增加。隨吸附時間增加，傳質區會逐漸向下游移動，直到在吸附床尾穿出，造成雜質仍然存在于氣流中。因此，要在吸附床飽和之前結束吸附，對吸附床進行解吸再生，循環利用。

常用的氫回收裝置是采用三個吸附塔輪流實現吸附、升溫解吸、冷卻的功能，通過不間斷的吸附過程，得到連續的純氫氣流。凈化后的氫氣一部分回到多晶硅還原爐，一部分回流用于反吹再生吸附塔。吸附塔加熱方式一般為加熱管加熱或熱氫氣反吹，但是加熱管方法加熱不均勻，不容易達到規定的再生溫度，雜質解析不完全。熱氫氣加熱方法雖然傳熱效率高，但氫氣的使用量大，且易燃易爆，存在安全隱患。三塔的冷卻方式一般為大量的循環氫吹掃降溫，同樣浪費大量的凈化氫氣，再生成本高。如能改用合適的解析再生裝置，不但能優化氫回收工藝，提高吸附塔效率，還能將處于再生階段的升溫解吸與冷卻階段合并至一個塔中，減少塔數量。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有連續吸附塔再生技術的不足，提出了多晶硅尾氣回收系統中氫氣的連續吸附再生裝置，包括兩個交替使用的第一吸附塔1（簡稱“一塔”）和第二吸附塔2（簡稱“二塔”）。

具體技術方案如下：

一種多晶硅尾氣回收系統中連續吸附塔再生裝置，包括兩個交替使用的吸附塔，兩組電加熱器，氮氣冷卻器，廢氣冷卻器，尾氣進氣管，純氫出氣管，氮氣入氣管，廢氣出氣管，氫氣壓縮機；兩個吸附塔頂部均分別設置兩個進氣口和一個出氣口，兩個進氣口通過管路分別與并聯的電加熱器和氮氣冷卻器出氣口相連，兩個并聯裝置進氣口分別與氮氣入氣管相連；兩吸附塔頂部出氣口通過管路與純氫出氣管連接，并通過氫氣回流管與氫氣壓縮機相連，氫氣壓縮機出氣口與氮氣入氣管連接；吸附塔的塔釜也分別設置一個進氣口和兩個出氣口，進氣口與尾氣進氣管連接，兩個出氣口與串聯的廢氣電加熱器、廢氣冷卻器連接，串聯的廢氣電加熱器、廢氣冷卻器與廢氣出氣管連接。

每個吸附塔設置對應的閥門，包括一塔尾氣進氣閥和二塔尾氣進氣閥，一塔純氫出氣閥和二塔純氫出氣閥，一塔氮氣進氣冷閥、一塔氮氣進氣熱閥、二塔氮氣進氣冷閥和二塔氮氣進氣熱閥，一塔廢氣出氣冷閥、一塔廢氣出氣熱閥、二塔廢氣出氣冷閥和二塔廢氣出氣熱閥。

尾氣進氣管分別與第一吸附塔、第二吸附塔塔底的一塔尾氣進氣閥、二塔尾氣進氣閥連接，第一吸附塔、第二吸附塔塔頂的一塔純氫出氣閥、二塔純氫出氣閥分別與純氫出氣管連接；純氫出氣管通過氫氣回流管與氫氣壓縮機相連，氫氣壓縮機出氣口與氮氣入氣管連接；氮氣入氣管與并聯的氮氣電加熱器和氮氣冷卻器進氣口分別相連，氮氣電加熱器出氣口與兩個吸附塔塔頂的一塔氮氣進氣熱閥、二塔氮氣進氣熱閥分別通過管路相連，氮氣冷卻器出氣口與一塔氮氣進氣冷閥、二塔氮氣進氣冷閥通過管路分別相連；兩個吸附塔的塔底一塔廢氣出氣冷閥和二塔廢氣出氣冷閥并聯，一塔廢氣出氣熱閥和二塔廢氣出氣熱閥并聯，然后一塔廢氣出氣冷閥、二塔廢氣出氣冷閥、一塔廢氣出氣熱閥、二塔廢氣出氣熱閥的管路與廢氣電加熱器連接；電加熱器和廢氣冷卻器與廢氣出氣管串聯連接。

本實用新型的氫氣連續吸附再生裝置的具體操作方法如下：吸附過程在裝有用于除雜的活性炭吸附塔第一吸附塔1或第二吸附塔2中完成。將來自氯化氫吸收塔的尾氣送入其中一個吸附塔，例如第二吸附塔2的塔底，由二塔尾氣進氣閥18進入，氯化氫和氯硅烷等雜質吸附在吸附塔中的活性碳上，提純后的氫氣從第二吸附塔2塔頂二塔純氫出氣閥15離開，通過純氫出氣管21離開裝置儲存或使用。