[發明專利]一種多晶硅還原尾氣中硅粉的回收利用系統及方法

在審

• 申請號: 202010572849.1
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111661827A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 冉祎;王琴;羅軒;曹建明
• 申請（專利權）人: 四川永祥多晶硅有限公司
• 主分類號: C01B21/068
• 分類號: C01B21/068;C04B35/626;C04B35/584;C01B33/107
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王學強

本發明公開了一種多晶硅還原尾氣中硅粉的回收利用系統及方法，該回收利用系統包括依次連接的主過濾器和殘液過濾器，所述殘液過濾器的硅粉出口連接有氮化爐，氮化爐的出口連接研磨器。本發明通過主過濾器和殘液過濾器的配合過濾，提高殘液過濾器內烘干液體的固含量，不僅可以減少烘干能耗，而且可以加強烘干效果。相對現有的硅渣回收方法，本發明方法中分離出的硅粉表面基本無硅烷殘留，活性高，可直接入氮化爐用于氮化硅粉的制作，回收利用價值高。本發明能耗低，烘干效果好，出過濾器的硅粉活性高，可直接回用，同時將價值低的硅粉變成了附加值更高的氮化硅產品，提高了多晶硅還原反應副產物的經濟價值。

技術領域

本發明涉及多晶硅生產技術領域，具體涉及一種多晶硅還原尾氣中硅粉的回收利用系統及方法。

背景技術

多晶硅是集成電路和光伏發電所采用的關鍵原材料，是國家新能源開發所必須的原材料。在當下化石能源日益短缺的時代，新型能源的崛起已成為必然趨勢。

在我國的多晶硅生產過程中，90％的多晶硅生產企業都采用改良西門子法多晶硅生產工藝進行多晶硅的生產，同時采用CDI裝置(即尾氣干法回收裝置)對還原裝置產生的尾氣(即還原尾氣)進行回收處理。具體為，對還原尾氣中的氫氣及氯硅烷進行分離處理，然后除掉CDI裝置分離出來的氫氣中含有的雜質，并使其重復進入還原裝置中，用于生產使用；將CDI裝置分離出來的氯硅烷輸送到精餾裝置，以將四氯化硅分離出來，并輸送至冷氫化或熱氫化裝置中作為原料，重新生產出三氯氫硅，然后送入還原裝置中參與還原反應，而從精餾裝置分離出來的三氯氫硅及二氯二氫硅則直接送入還原裝置中參與還原反應，以生產多晶硅。

在改良西門子法中，用氫氣還原三氯氫硅的過程中，由于溫度、配比以及三氯氫硅所攜帶的二氯二氫硅的量沒有控制好，經常會產生細硅粉(粒度在3μm左右)夾帶在還原尾氣中，而含有細硅粉的還原尾氣中通過CDI裝置尾氣回收，細硅粉進入氯硅烷液體中，如果不能有效除掉還原生產后通過尾氣帶入CDI裝置的細硅粉，帶入的細硅粉將會使CDI裝置的塔、泵堵塞、磨損，從而導致設備損壞或系統停車，并會對下游工序造成影響，同時細硅粉也具有較大的利用價值，需要對其進行回收利用。現有的操作方法是將含有細硅粉的氯硅烷液體直接放入帶夾套的加熱罐中進行蒸汽加熱，烘干硅渣，不僅所需熱能多，烘干效果差，而且加熱罐中心還常有硅烷殘留，影響了硅粉的回收利用。

發明內容

有鑒于此，針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種多晶硅還原尾氣中硅粉的回收利用系統及方法，解決硅粉對CDI裝置造成的不利影響，提高多晶硅還原反應副產物的經濟價值。

為實現上述目的，本發明提供了一種多晶硅還原尾氣中硅粉的回收利用系統，它包括依次連接的主過濾器和殘液過濾器，所述主過濾器包括圓筒狀的主過濾筒體和與主過濾筒體連接的錐形出料筒以及用于密封主過濾筒體頂部的弧形封板，所述主過濾筒體內設置有數組濾芯，主過濾筒體下部設置進料口，弧形封板上設置出料口、反沖洗口和排空口，錐形出料筒底部設置排渣口；所述殘液過濾器包括包括圓筒狀的殘液過濾筒體和與殘液過濾筒體連接的錐形殘液出料筒以及用于密封殘液過濾筒體頂部的弧形蓋板，所述殘液過濾筒體和錐形殘液出料筒外設置有夾套，所述錐形殘液出料筒筒壁上設置殘液進料口，所述錐形殘液出料筒底部設置硅粉出口，所述殘液過濾筒體內設置有數條濾袋，每條濾袋出口與濾清液管連通，濾清液管出口連接出料管，出料管兩端設置濾清液出口和反吹口，所述殘液過濾筒體上部設置有溢流放空口，所述夾套上設置有蒸汽進口和蒸汽出口；

所述殘液過濾器的硅粉出口連接有氮化爐，氮化爐的出口連接研磨器。

進一步的，所述主過濾器的弧形封板上設置有備用口，可以在弧形封板上的其它口出現問題時替代使用，避免影響系統運行。

進一步的，所述殘液過濾器的硅粉出口上設置有氮氣進口，可以加強殘液過濾器內固液混合物的加熱。

優選的是，所述主過濾器的濾芯采用316L金屬粉末燒結濾芯，過濾精度1μm，其強度高，過濾性能好，能有效攔截微細硅粉顆粒，使用時間長。