氯硅烷残液急冷除金属氯化物的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种氯硅烷残液急冷除金属氯化物的系统和方法，该系统包括：静态混合器，所述静态混合器具有氯硅烷残液入口、液氮入口和含金属氯化悬浮物及氮气的残液出口；气液分离罐，所述气液分离罐内自上而下形成气相空间和液相空间，所述液相空间设有液体入口和含金属氯化悬浮物的溶液出口，所述液体入口与所述含金属氯化悬浮物及氮气的残液出口相连，并且所述液相空间设有液位计，所述气相空间设有氮气出口；过滤器，所述过滤器具有含金属氯化悬浮物的溶液入口、金属氯化物出口、氯硅烷清液出口和滤芯，所述含金属氯化悬浮物的溶液入口与所述含金属氯化悬浮物的溶液出口相连。

【技术实现步骤摘要】
氯硅烷残液急冷除金属氯化物的系统和方法
本专利技术属于多晶硅生产领域，具体而言，本专利技术涉及氯硅烷残液急冷除金属氯化物的系统和方法。
技术介绍
多晶硅生产的西门子工艺，其原理是在1100℃左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在硅芯上。改良西门子工艺是在传统的西门子工艺的基础上，同时具备节能、降耗、回收利用生产过程中伴随产生的大量H2、HCl、SiCl4等副产物以及大量副产热能的配套工艺。在改良西门子法生产多晶硅过程中，会产生大量的副产物四氯化硅。目前，90％以上的多晶硅企业均采用四氯化硅冷氢化技术处理副产物，将其转化为生产多晶硅的原料三氯氢硅。四氯化硅冷氢化技术是将冶金级硅粉、氢气、四氯化硅在一定的温度、压力条件下，在催化剂作用下反应，生成三氯氢硅。由于冶金级硅粉中含有金属杂质，因此氢化产品(氯硅烷)里引入了细微的硅粉和金属杂质。在急冷塔或淋洗塔以及后续的氯硅烷粗馏过程中，为防止堵塞设备和脱除金属杂质，这些细微硅粉和金属杂质将随四氯化硅液体由塔底排出，排出的这部分固液混合物即为残液。残液中含有硅粉和金属氯化物，容易堵塞设备和管道，其中硅粉可通过过滤器除去，但是金属氯化物一般通过残液闪蒸工艺去除，氯硅烷蒸发成气体，金属氯化物留着设备内部。残液闪蒸工艺的主要缺点是金属氯化物附着在设备和管道内壁，易堵塞设备，处理非常困难，进而导致氯硅烷残液回收困难，回收率低。因此，现有处理氯硅烷残液的技术有待进一步改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种氯硅烷残液急冷除金属氯化物的系统和方法。该系统采用急冷工艺使金属氯化物从氯硅烷残液中析出，工艺简单，且有效避免了设备和管道的堵塞，大大提高了氯硅烷残液的回收率。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种氯硅烷残液急冷除金属氯化物的系统，根据本专利技术的实施例，该系统包括：静态混合器，所述静态混合器具有氯硅烷残液入口、液氮入口和含金属氯化悬浮物及氮气的残液出口；气液分离罐，所述气液分离罐内自上而下形成气相空间和液相空间，所述液相空间设有液体入口和含金属氯化悬浮物的溶液出口，所述液体入口与所述含金属氯化悬浮物及氮气的残液出口相连，并且所述液相空间设有液位计，所述气相空间设有氮气出口；过滤器，所述过滤器具有含金属氯化悬浮物的溶液入口、金属氯化物出口、氯硅烷清液出口和滤芯，所述含金属氯化悬浮物的溶液入口与所述含金属氯化悬浮物的溶液出口相连。根据本专利技术实施例的氯硅烷残液急冷除金属氯化物的系统，通过将氯硅烷残液和液氮供给至静态混合器中进行混合，氯硅烷残液在低温液氮的作用下实现急冷，使得氯硅烷残液中的金属氯化物快速析出，悬浮在液体中，同时，液氮由于温度的升高气化为气体，分散在残液中；含金属氯化悬浮物及氮气的残液经气液分离罐分离后，分散在残液中的氮气被分离出，得到含金属氯化悬浮物的溶液；该溶液再经过滤器过滤，悬浮在溶液中的金属氯化物被拦截在滤芯外壁，而氯硅烷清液渗入到滤芯内腔，从而实现金属氯化物与氯硅烷清液的分离。由此，该系统采用急冷工艺使金属氯化物从氯硅烷残液中析出，工艺简单，且有效避免了设备和管道的堵塞，大大提高了氯硅烷残液的回收率。另外，根据本专利技术上述实施例的氯硅烷残液急冷除金属氯化物的系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，上述氯硅烷残液急冷除金属氯化物的系统进一步包括：提纯分离装置，所述提纯分离装置具有氯硅烷清液入口、杂质出口和提纯后氯硅烷清液出口。由此，有利于提高氯硅烷清液的品质。在本专利技术的一些实施例中，所述过滤器内含有多个所述滤芯。由此，有利于提高含金属氯化悬浮物的溶液的过滤效率，提高氯硅烷清液的回收率。在本专利技术的一些实施例中，所述液相空间的液位高度不高于所述气液分离罐高度的80％。由此，有利于提高气液分离罐的分离效率。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种采用上述系统实施氯硅烷残液急冷除金属氯化物的方法，根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将氯硅烷残液和液氮供给至所述静态混合器中进行混合处理，以便得到含金属氯化悬浮物及氮气的残液；(2)将所述含金属氯化悬浮物及氮气的残液供给至所述气液分离罐中进行气液分离处理，以便得到氮气和含金属氯化悬浮物的溶液；(3)将所述含金属氯化悬浮物的溶液供给至所述过滤器中进行过滤处理，以便得到金属氯化物和氯硅烷清液。根据本专利技术实施例的氯硅烷残液急冷除金属氯化物的方法，通过将氯硅烷残液和液氮供给至静态混合器中进行混合，氯硅烷残液在低温液氮的作用下实现急冷，使得氯硅烷残液中的金属氯化物快速析出，悬浮在液体中，同时，液氮由于温度的升高气化为气体，分散在残液中；含金属氯化悬浮物及氮气的残液经气液分离罐分离后，分散在残液中的氮气被分离出，得到含金属氯化悬浮物的溶液；该溶液再经过滤器过滤，悬浮在溶液中的金属氯化物被拦截在滤芯外壁，而氯硅烷清液渗入到滤芯内腔，从而实现金属氯化物与氯硅烷清液的分离。由此，该方法采用急冷工艺使金属氯化物从氯硅烷残液中析出，工艺简单，且有效避免了设备和管道的堵塞，大大提高了氯硅烷残液的回收率。另外，根据本专利技术上述实施例的氯硅烷残液急冷除金属氯化物的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，上述氯硅烷残液急冷除金属氯化物的方法进一步包括：(4)将所述氯硅烷清液供给至所述提纯分离装置中进行提纯和分离处理，以便得到杂质和提纯后氯硅烷清液。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述氯硅烷残液的温度为70-90摄氏度。由此，可通过液氮急冷去除氯硅烷残液中的金属氯化物。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述含金属氯化悬浮物及氮气的残液的温度不大于40摄氏度。由此，可进一步实现氯硅烷残液急冷去除金属氯化物。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述金属氯化物为选自氯化铝、氯化钙、氯化铁和氯化钛中的至少之一。由此，可显著提高氯硅烷清液的品质。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的氯硅烷残液急冷除金属氯化物的系统结构示意图；图2是根据本专利技术再一个实施例的氯硅烷残液急冷除金属氯化物的系统结构示意图图3是根据本专利技术一个实施例的氯硅烷残液急冷除金属氯化物的方法流程示意图；图4是根据本专利技术再一个实施例的氯硅烷残液急冷除金属氯化物的方法流程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氯硅烷残液急冷除金属氯化物的系统，其特征在于，包括：静态混合器，所述静态混合器具有氯硅烷残液入口、液氮入口和含金属氯化悬浮物及氮气的残液出口；气液分离罐，所述气液分离罐内自上而下形成气相空间和液相空间，所述液相空间设有液体入口和含金属氯化悬浮物的溶液出口，所述液体入口与所述含金属氯化悬浮物及氮气的残液出口相连，并且所述液相空间设有液位计，所述气相空间设有氮气出口；过滤器，所述过滤器具有含金属氯化悬浮物的溶液入口、金属氯化物出口、氯硅烷清液出口和滤芯，所述含金属氯化悬浮物的溶液入口与所述含金属氯化悬浮物的溶液出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种氯硅烷残液急冷除金属氯化物的系统，其特征在于，包括：静态混合器，所述静态混合器具有氯硅烷残液入口、液氮入口和含金属氯化悬浮物及氮气的残液出口；气液分离罐，所述气液分离罐内自上而下形成气相空间和液相空间，所述液相空间设有液体入口和含金属氯化悬浮物的溶液出口，所述液体入口与所述含金属氯化悬浮物及氮气的残液出口相连，并且所述液相空间设有液位计，所述气相空间设有氮气出口；过滤器，所述过滤器具有含金属氯化悬浮物的溶液入口、金属氯化物出口、氯硅烷清液出口和滤芯，所述含金属氯化悬浮物的溶液入口与所述含金属氯化悬浮物的溶液出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：提纯分离装置，所述提纯分离装置具有氯硅烷清液入口、杂质出口和提纯后氯硅烷清液出口，所述氯硅烷清液入口与所述氯硅烷清液出口相连。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述过滤器内含有多个所述滤芯。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液相空间的液位高度不高于所述气液分离罐高度的80％。5.一种采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：万烨，曾晓国，严大洲，张升学，张伟，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，洛阳中硅高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11