[發(fā)明專利]多晶硅還原尾氣回收方法及回收系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610240091.5
• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN107304050B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱成武;周玲英;東曉庚;孫榮義
• 申請（專利權(quán)）人: 新特能源股份有限公司
• 主分類號: C01B33/107
• 分類號: C01B33/107;C01B3/50
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

本發(fā)明提供一種多晶硅還原尾氣回收方法，包括：向還原尾氣中通入外補的氯化氫氣體，并使還原尾氣中的無定形硅粉與其中的氯化氫氣體及外補的氯化氫氣體充分反應(yīng)；通過分離膜將已去除無定形硅粉的還原尾氣中的氫氣和少量的氯化氫的混合氣與氣相氯硅烷分離；對所述混合氣進行吸附處理；對氣相氯硅烷進行加壓冷凝處理，從而將液相的三氯氫硅與氣相的四氯化硅、二氯二氫硅和少量的三氯氫硅分離；對氣相的四氯化硅、二氯二氫硅和少量的三氯氫硅再進行加壓冷凝處理，從而將四氯化硅富液與富含二氯二氫硅的不凝氣分離。相應(yīng)地，提供一種多晶硅還原尾氣回收系統(tǒng)。本發(fā)明所述回收方法和系統(tǒng)的工藝流程簡單、能耗少且有效去除了還原尾氣中的無定形硅粉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多晶硅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多晶硅還原尾氣回收方法和一種多晶硅還原尾氣回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)

多晶硅是太陽能光伏行業(yè)的基礎(chǔ)材料。目前，多晶硅主要采用改良西門子法(即三氯氫硅還原法)生產(chǎn)，指的是利用氣相沉積法在還原爐中通過H₂來還原SiHCl₃從而制備多晶硅，具體反應(yīng)方程式為：

3SiHCl₃+H₂→2Si+5HCl+SiCl₄

由于還原爐中的溫度等條件很難達到均一，導(dǎo)致實際的還原過程十分復(fù)雜，并伴隨副反應(yīng)發(fā)生，這樣就使得還原尾氣中的成分較為復(fù)雜，主要包括H₂、HCl氣體、氣相氯硅烷和無定形硅粉等，其中氣相氯硅烷包括SiHCl₃(也稱為TCS)氣體、SiCl₄(也稱為STC)氣體和SiH₂Cl₂(也稱為DCS)氣體。雖然還原尾氣的成分復(fù)雜，但其中的其他干擾雜質(zhì)較少，可對其進行簡單分離后，再次進入還原系統(tǒng)。目前，還原尾氣的回收工藝主要包括以下三種：濕法回收、干法回收和膜分離回收。

由于濕法回收工藝造成的物料損失較大，成本較高，膜分離回收涉及高壓及苛刻的分離膜使用條件等技術(shù)問題，而干法回收工藝不存在上述問題，故目前普遍采用干法回收工藝對還原尾氣進行處理。具體為，利用冷凍鹽水對還原尾氣進行氣液分離，即，將氣相氯硅烷液化，從而將H₂和HCl的混合氣與氯硅烷液體分離；再對分離出的H₂和HCl的混合氣中的HCl氣體采用氯硅烷液體進行噴淋、吸收，并使未被吸收的H₂和少量HCl的混合氣經(jīng)過吸附柱進行變壓吸附，從而除去所述混合氣中的HCl氣體，同時使溶解有HCl氣體的氯硅烷液體經(jīng)過解析塔解析、分離出氯硅烷液體和HCl氣體。可見，在干法回收工藝中，需要大量的電能消耗和蒸汽消耗，所需設(shè)備也較多，工藝流程復(fù)雜。

為解決干法回收工藝存在的上述問題，現(xiàn)有技術(shù)提出如下解決方案：

申請?zhí)枮镃N201210469181.3，公開為號CN102923715A的中國專利申請“一種回收多晶硅生產(chǎn)所產(chǎn)生的尾氣的新工藝”公開了一種回收多晶硅生產(chǎn)所產(chǎn)生的尾氣的新工藝，其包括以下步驟：將還原爐輸出的溫度為500～600℃的尾氣經(jīng)第一次冷卻后完成氣液分離，并將分離出的H₂和HCl的混合氣輸送至HCl轉(zhuǎn)化器；在HCl轉(zhuǎn)化器中使HCl氣體與SiHCl₃和SiH₂Cl₂的混合氣反應(yīng)完全，并生成相應(yīng)的氯硅烷氣體；再使HCl轉(zhuǎn)化器輸出的尾氣(包括H₂和氯硅烷氣體)經(jīng)第二次冷卻以使其溫度降至常溫；然后用SiCl₄冷凍液對其進行噴淋，從而對H₂與氯硅烷氣體進行氣液分離，將分離出的H₂經(jīng)過吸附柱進行吸附除雜后，進行回收處理，同時將氯硅烷液體(溶解有氯硅烷氣體的SiCl₄冷凍液)經(jīng)過精餾后分離出SiHCl₃氣體，再將分離出的SiHCl₃氣體進行回收處理。