一种多晶硅还原尾气的处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种多晶硅还原尾气的处理装置，包括：洗涤塔，用于对还原尾气进行淋洗处理，并从塔釜输出含硅粉氯硅烷液体，从塔顶输出不凝气；循环泵保护单元，用于去除含硅粉氯硅烷液体中的硅粉和杂质后输出氯硅烷液体；洗涤塔循环泵，用于将氯硅烷液体增压后送回洗涤塔内部参与淋洗工作；除尘单元，用于去除不凝气中的硅粉，得到除尘后的不凝气；多级冷却单元，用于使除尘后的不凝气依次经过多级冷却处理，将其中的氯硅烷全部冷凝下来并送往氯硅烷冷凝液收集罐，同时输出含有杂质氢气；多级活性炭吸附单元，用于使多级冷却单元输出的含有杂质氢气依次经过多级吸附处理，得到纯净的氢气并送往氢气缓冲罐。本发明专利技术能够有效去除还原尾气中的硅粉。

A treatment device for polysilicon reduction tail gas

The invention provides a treatment device for polycrystalline silicon reduction tail gas, which includes a washing tower for washing the reduction tail gas, a liquid containing silicon powder chlorosilane from the tower kettle and a non-condensable gas from the top of the tower, and a circulating pump protection unit for removing silicon powder and impurities from the liquid containing silicon powder chlorosilane and exporting the liquid containing chlorosilane. The circulating pump of the scrubbing tower is used to pressurize the liquid chlorosilane and send it back to the scrubbing tower to participate in the washing work; the dust removal unit is used to remove the silicon powder in the non-condensable gas and obtain the non-condensable gas after the dust removal; the multi-stage cooling unit is used to make the non-condensable gas after the dust removal undergo multi-stage cooling treatment sequentially, and all the chlorosilane in it is cooled. Condensate and send to the collection tank of chlorosilane condensate, and output hydrogen containing impurities at the same time; multi-stage activated carbon adsorption unit, used to make the multi-stage cooling unit output hydrogen containing impurities through multi-stage adsorption treatment, to obtain pure hydrogen and send to the hydrogen buffer tank. The invention can effectively remove the silicon powder in the reduction tail gas.

【技术实现步骤摘要】
一种多晶硅还原尾气的处理装置
本专利技术涉及多晶硅生产
，具体涉及一种多晶硅还原尾气的处理装置。
技术介绍
多晶硅是集成电路和光伏发电所采用的关键原材料，是国家新能源开发所必须的原材料。在当下化石能源日益短缺的时代，新型能源的崛起已成为必然趋势。在我国的多晶硅生产过程中，90％的多晶硅生产企业都采用改良西门子法多晶硅生产工艺进行多晶硅的生产，同时采用CDI装置(即尾气干法回收装置)对还原装置产生的尾气(即还原尾气)进行回收处理。具体为，对还原尾气中的氢气及氯硅烷进行分离处理，然后除掉CDI装置分离出来的氢气中含有的杂质，并使其重复进入还原装置中，用于生产使用；将CDI装置分离出来的氯硅烷输送到精馏装置，以将四氯化硅分离出来，并输送至冷氢化或热氢化装置中作为原料，重新生产出三氯氢硅，然后送入还原装置中参与还原反应，而从精馏装置分离出来的三氯氢硅及二氯二氢硅则直接送入还原装置中参与还原反应，以生产多晶硅。在改良西门子法多晶硅生产工艺中，CDI装置的尾气处理流程的特点是，使还原尾气依次经过循环水冷却器、盐水冷却器、氟利昂冷却器进行冷却，从而将大部分氯硅烷冷凝下来，使氢气与氯硅烷分离，分离出来的氢气经氢压机进行压缩处理，压缩后的氢气进入吸收塔洗涤，经-44℃的循环氯硅烷洗涤后再送入活性碳吸附柱中，以吸收氢气中夹杂的少量氯硅烷、HCl、PH3等，然后送入还原装置中，重复参与生产。吸收塔中洗涤氢气后的循环氯硅烷送入解析塔，将其中HCl、二氯二氢硅、PH3蒸发后的部分氯硅烷通过泵加压送入吸收塔以循环使用，同时将富余部分氯硅烷输送至精馏工序。专利技术人发现，采用CDI装置对还原尾气进行处理存在着三大缺陷：一是无法有效除掉还原生产后通过尾气带入CDI装置的硅粉。带入的硅粉将会使CDI装置的塔、泵堵塞、磨损，从而导致设备损坏或系统停车，并会对下游工序造成影响。二是CDI装置能耗偏高。通过对国内一些多晶硅生产企业进行数据统计后发现，在万吨级的多晶硅生产企业中，多晶硅的生产总电耗平均为8.2万度/吨硅，而CDI装置电耗平均占多晶硅生产总电耗的15％，达到1.2万度/吨硅。三是系统庞大、设备庞多，检修、维护困难。万吨级的多晶硅企业的CDI装置，占地面积达到12000m2以上，投资达到2亿元以上，各类塔、泵、换热器、压缩机、冷冻机、槽、罐等设备达到200台之多，且每一套装置损坏，皆可能造成多晶硅生产线局部或全系统停车。以上原因导致多晶硅生产过程中成本上升，系统故障频繁，导致企业竞争力下降。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种多晶硅还原尾气的处理装置，能够有效去除还原尾气中的硅粉，大幅度降低还原尾气的处理能耗，大幅缩减还原尾气处理所需设备量。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种多晶硅还原尾气的处理装置，所述还原尾气包括氢气、氯硅烷和少量硅粉的混合气，所述处理装置包括：洗涤塔，用于利用塔内自上而下的氯硅烷淋洗液对所述还原尾气进行淋洗处理，并从塔釜输出含硅粉氯硅烷液体，从塔顶输出不凝气，所述不凝气包括氢气、未被吸收的氯硅烷和硅粉的混合气；循环泵保护单元，用于去除洗涤塔塔釜输出的含硅粉氯硅烷液体中的硅粉和杂质后输出氯硅烷液体；洗涤塔循环泵，用于将循环泵保护单元输出的氯硅烷液体增压后经洗涤塔上部的一级喷淋口送入洗涤塔内部参与淋洗工作；除尘单元，用于去除洗涤塔塔顶输出的不凝气中的硅粉，得到除尘后的不凝气；多级冷却单元，用于使除尘后的不凝气依次经过多级冷却处理，将除尘后的不凝气中的氯硅烷全部冷凝下来并送往氯硅烷冷凝液收集罐，同时输出含有杂质氢气；多级活性炭吸附单元，用于使多级冷却单元输出的含有杂质氢气依次经过多级吸附处理，得到纯净的氢气并送往氢气缓冲罐。可选地，所述循环泵保护单元包括第一压差表、第一控制单元和两台陶瓷过滤器，所述两台陶瓷过滤器并联连接，且一开一备，所述第一压差表分别与两台陶瓷过滤器的入口和出口连接，用于测量处于运行状态的陶瓷过滤器的前后压差，所述第一控制单元用于在第一压差表的测量值大于0.1MPa时将处于运行状态的陶瓷过滤器切除，同时将处于备用状态的陶瓷过滤器切换为运行状态。可选地，所述循环泵保护单元还包括液位开关罐，其分别与两台陶瓷过滤器的出口和洗涤塔循环泵的入口连接，液位开关罐上设置有液位开关，用于测量液位开关罐内的液位，所述第一控制单元还用于在液位开关罐内的液位低于70％时使洗涤塔循环泵联锁停车。可选地，所述液位开关罐上还设置有压力表，用于测量液位开关罐内的液体压力，所述第一控制单元还用于在液位开关罐内的液体压力低于0.1MPa时使洗涤塔循环泵联锁停车。可选地，所述洗涤塔的底部设置有竖直的隔离滤网，用于将洗涤塔内的底部区域分隔成喷淋液区和泵抽液区，且洗涤塔循环泵经循环泵保护单元从所述泵抽液区抽取液体；在隔离滤网的上方设置有倾斜的隔离挡板，所述隔离挡板的一端固定在洗涤塔的内壁上，另一端为自由端且向所述喷淋液区倾斜，用于将洗涤塔内淋洗下来的含硅粉氯硅烷液体导流入所述喷淋液区，而进入喷淋液区的含硅粉氯硅烷液体经隔离滤网过滤后进入泵抽液区。可选地，所述隔离滤网的上部设有溢流口，用于在喷淋液区的液位达到预设位置时，通过该溢流口进入泵抽液区。可选地，所述洗涤塔循环泵的出口还通过隔离滤网反冲洗管线与洗涤塔底部的泵抽液区相连，所述隔离滤网反冲洗管线上设置有控制阀，其用于在喷淋液区的液位达到预设位置，且泵抽液区的液位下降，而洗涤塔循环泵运行正常时打开，以利用洗涤塔循环泵输出的增压后的氯硅烷液体对隔离滤网进行反冲洗。可选地，所述除尘单元包括第二压差表、第二控制单元和两台除尘器，所述两台除尘器并联连接，且一开一备，所述第二压差表分别与两台除尘器的入口和出口连接，用于测量处于运行状态的除尘器的前后压差，所述第二控制单元用于在第二压差表的测量值大于0.1MPa时将处于运行状态的除尘器切除，同时将处于备用状态的除尘器切换为运行状态。可选地，所述多级冷却单元包括空气冷却器和氟利昂冷却器，所述空气冷却器采用八台，用于对除尘后的不凝气进行冷却处理，将除尘后的不凝气中的大部分氯硅烷冷凝下来并送往氯硅烷冷凝液收集罐，同时输出剩余不凝气至氟利昂冷却器；所述氟利昂冷却器用于对所述剩余不凝气进行冷却处理，将所述剩余不凝气中的其余氯硅烷冷凝下来并送往氯硅烷冷凝液收集罐，同时输出含有杂质氢气。可选地，所述多级冷却单元还包括位于空气冷却器和氟利昂冷却器之间的冷热介质换热器，其用于利用氟利昂冷却器输出的含有杂质氢气的冷量对空气冷却器输出的剩余不凝气进行冷却处理，并将冷却处理过程中冷凝下来的氯硅烷送往氯硅烷冷凝液收集罐。可选地，所述处理装置还包括第一输送泵，用于将氯硅烷冷凝液收集罐中的氯硅烷冷凝液增压后经洗涤塔上部的二级喷淋口送入洗涤塔内部参与淋洗工作。有益效果：本专利技术所述多晶硅还原尾气的处理装置，能够在保障分离出的氢气质量的情况下，将还原尾气带入的硅粉进行有效处理，大幅度降低还原尾气的处理能耗，将还原尾气处理装置的设备量大幅缩减，减少系统检修、维护的难度，还能够在新企业建设时大幅减少投资额度，为企业创造更高的经济效益。附图说明图1为本专利技术实施例提供的多晶硅还原尾气的处理装置的结构示意图；图2为图1中洗涤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多晶硅还原尾气的处理装置，所述还原尾气包括氢气、氯硅烷和少量硅粉的混合气，其特征在于，所述处理装置包括：洗涤塔，用于利用塔内自上而下的氯硅烷淋洗液对所述还原尾气进行淋洗处理，并从塔釜输出含硅粉氯硅烷液体，从塔顶输出不凝气，所述不凝气包括氢气、未被吸收的氯硅烷和硅粉的混合气；循环泵保护单元，用于去除洗涤塔塔釜输出的含硅粉氯硅烷液体中的硅粉和杂质后输出氯硅烷液体；洗涤塔循环泵，用于将循环泵保护单元输出的氯硅烷液体增压后经洗涤塔上部的一级喷淋口送入洗涤塔内部参与淋洗工作；除尘单元，用于去除洗涤塔塔顶输出的不凝气中的硅粉，得到除尘后的不凝气；多级冷却单元，用于使除尘后的不凝气依次经过多级冷却处理，将除尘后的不凝气中的氯硅烷全部冷凝下来并送往氯硅烷冷凝液收集罐，同时输出含有杂质氢气；多级活性炭吸附单元，用于使多级冷却单元输出的含有杂质氢气依次经过多级吸附处理，得到纯净的氢气并送往氢气缓冲罐。

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅还原尾气的处理装置，所述还原尾气包括氢气、氯硅烷和少量硅粉的混合气，其特征在于，所述处理装置包括：洗涤塔，用于利用塔内自上而下的氯硅烷淋洗液对所述还原尾气进行淋洗处理，并从塔釜输出含硅粉氯硅烷液体，从塔顶输出不凝气，所述不凝气包括氢气、未被吸收的氯硅烷和硅粉的混合气；循环泵保护单元，用于去除洗涤塔塔釜输出的含硅粉氯硅烷液体中的硅粉和杂质后输出氯硅烷液体；洗涤塔循环泵，用于将循环泵保护单元输出的氯硅烷液体增压后经洗涤塔上部的一级喷淋口送入洗涤塔内部参与淋洗工作；除尘单元，用于去除洗涤塔塔顶输出的不凝气中的硅粉，得到除尘后的不凝气；多级冷却单元，用于使除尘后的不凝气依次经过多级冷却处理，将除尘后的不凝气中的氯硅烷全部冷凝下来并送往氯硅烷冷凝液收集罐，同时输出含有杂质氢气；多级活性炭吸附单元，用于使多级冷却单元输出的含有杂质氢气依次经过多级吸附处理，得到纯净的氢气并送往氢气缓冲罐。2.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述循环泵保护单元包括第一压差表、第一控制单元和两台陶瓷过滤器，所述两台陶瓷过滤器并联连接，且一开一备，所述第一压差表分别与两台陶瓷过滤器的入口和出口连接，用于测量处于运行状态的陶瓷过滤器的前后压差，所述第一控制单元用于在第一压差表的测量值大于0.1MPa时将处于运行状态的陶瓷过滤器切除，同时将处于备用状态的陶瓷过滤器切换为运行状态。3.根据权利要求2所述的处理装置，其特征在于，所述循环泵保护单元还包括液位开关罐，其分别与两台陶瓷过滤器的出口和洗涤塔循环泵的入口连接，液位开关罐上设置有液位开关，用于测量液位开关罐内的液位，所述第一控制单元还用于在液位开关罐内的液位低于70％时使洗涤塔循环泵联锁停车。4.根据权利要求3所述的处理装置，其特征在于，所述液位开关罐上还设置有压力表，用于测量液位开关罐内的液体压力，所述第一控制单元还用于在液位开关罐内的液体压力低于0.1MPa时使洗涤塔循环泵联锁停车。5.根据权利要求1-4中任一项所述的处理装置，其特征在于，所述洗涤塔的底部设置有竖直的隔离滤网，用于将洗涤塔内的底部区域分隔成喷淋液区和泵抽液区，且洗涤塔循环泵经循环泵保护单元从所述泵抽液区抽取液体；在隔离滤网的上方设置有倾...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世涛，王文，
申请(专利权)人：新特能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65