[發(fā)明專利]一種回收氯硅烷不凝尾氣的裝置

有效

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• 申請日: 2014-12-03
• 公開（公告）號: CN104495854A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐東昌;董海濤;朱明龍;李彥
• 申請（專利權(quán)）人: 亞洲硅業(yè)（青海）有限公司
• 主分類號: C01B33/107
• 分類號: C01B33/107
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司62002
• 代理人: 李艷華

技術(shù)領(lǐng)域

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)

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(gè)復(fù)雜的物理過程，精餾塔在運(yùn)行過程中會(huì)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(huì)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。

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℃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(huì)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(shí)尾氣處理的運(yùn)行成本也較高。

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。

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(jià)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(shí)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(shí)不容易置換干凈，遇空氣著火，危險(xiǎn)性較大。此外，更換催化劑時(shí)系統(tǒng)必須停車，不能保證系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

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，物耗成本高；

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

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。

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。

所述氣氣換熱器為列管式換熱器。

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。

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℃~-50℃的氟利昂。

所述氯硅烷輸送泵為屏蔽泵。

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。

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℃~-50℃的氟利昂，因此，可以有效保證液體在換熱器中的停留時(shí)間，從而達(dá)到有效降溫的目的。

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。