一种多晶硅尾气中氯化氢的回收系统及回收方法技术方案

本发明专利技术提供一种多晶硅尾气中氯化氢的回收系统及回收方法，包括回收氯化氢吸收塔以及加压泵；所述回收氯化氢吸收塔的回收氯化氢入口与尾气氯化氢解析塔的回收氯化氢出口连通，所述加压泵的入口与所述回收氯化氢吸收塔的氯化氢

【技术实现步骤摘要】
一种多晶硅尾气中氯化氢的回收系统及回收方法


[0001]本专利技术涉及一种多晶硅尾气中氯化氢的回收系统及回收方法，属于多晶硅生产


技术介绍

[0002]多晶硅是制造集成电路、光伏太阳能电池及高纯硅制品的关键材料。随着电子信息产业和太阳能光伏产业的快速发展，市场对多晶硅的需求不断增加。目前，制备多晶硅的主流工艺为改良西门子法，通过工业硅与还原尾气回收的四氯化硅、氯化氢以及氢气反应，反应体系经除尘后通过冷凝、回收分离得到氢气和由反应生成的三氯氢硅、未反应的四氯化硅等组成的混合液，氢气回系统重新参与反应，混合液则用精馏的方法分离出高纯度的三氯氢硅(四氯化硅经过提纯后回氢化回收利用)，再将汽化的三氯氢硅与氢气按一定比例混合引入多晶硅还原炉，在置于还原炉内的棒状硅芯两端加以电压，产生高温，在高温硅芯表面，三氯氢硅被氢气还原成元素硅，并沉积在硅芯表面，逐渐生成所需规格的多晶硅棒。进入还原炉的三氯氢硅仅有8～12％左右转化成多晶硅，还原尾气中含有大量未反应的生产原料氢气(H2)、三氯氢硅(SiHCl3)和反应副产物四氯化硅(SiCl4)、氯化氢(HCl)、二氯二氢硅(SiH2Cl2)等。通过尾气回收装置，经“干法”分离回收，分离出的氯硅烷到精馏提纯，氢气回还原炉循环使用，氯化氢送至冷氢化装置。
[0003]现有尾气回收工艺采用干法回收技术，基本可以全部分离回收还原尾气中的各组份。但是，随着多晶硅技术的发展，尾气回收工艺仍存在提高回收产品质量与能耗增高的矛盾。图1为现有技术中多晶硅尾气回收工艺的示意图；图2为现有技术中多晶硅尾气回收系统的示意图。如图1和图2所示，现有的多晶硅尾气回收系统包括尾气冷凝单元、氢气压缩单元、尾气氯化氢吸收单元、尾气氯化氢解析单元和氢气吸附单元；其中，还原尾气经尾气冷凝单元初步将氢气尾气(含氯化氢和少量氯硅烷)与氯硅烷(主要为三氯氢硅和四氯化硅)气液分离；尾气冷凝单元产生的不凝氢气经氢气压缩单元加压后送至尾气氯化氢吸收单元(尾气氯化氢吸收塔1)，在尾气氯化氢吸收单元中，氯硅烷会吸收氢气尾气中的氯化氢，尾气氯化氢吸收单元产出脱除氯化氢的氢气经氢气吸附单元进一步纯化后，得到纯度达99.9999％的回收氢气供还原单元及其他单元使用，氢气吸附单元再生的副产品氯硅烷废液送至精馏单元；尾气冷凝单元产生的氯硅烷与尾气氯化氢吸收单元(尾气氯化氢吸收塔1)输出的富含氯化氢的氯硅烷富液一起进入尾气氯化氢解析单元(尾气氯化氢解析塔2)中升温减压脱吸氯化氢，塔顶产出回收氯化氢(包含氯化氢、少量氢气以及少量二氯硅烷)送至冷氢化单元或三氯氢硅合成单元，塔底氯硅烷贫液一部分作为尾气氯化氢单元的吸收剂送至尾气氯化氢吸收单元，一部分作为回收产品送至精馏单元进一步处理。
[0004]目前主要通过液相采出或气相采出的方式将尾气氯化氢解析塔2塔顶产生的回收氯化氢采出。其中，由于氯化氢的常压沸点为
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85℃，冷凝温度低，在对回收氯化氢进行液相采出时，尾气氯化氢解析塔2塔顶需要大量的低温冷媒才可以将回收氯化氢转化为液相，并且尾气氯化氢解析塔2塔釜需要消耗大量的蒸汽为尾气氯化氢解析塔2提供能量，会产生较
多的能耗；并且在进行液相采出时，还需要提高尾气氯化氢吸收塔1与尾气氯化氢解析塔2的操作压力，以及对氢气压缩单元的压缩比以及压缩功率具有较高的要求；此外，氯化氢的饱和蒸汽压为4225.6kPa(20℃)，还对设备以及管线的设计压力要求较高，并且为了提高系统的安全性能，还需要在设备和阀门之间设置安全阀，投资费用高。
[0005]关于回收氯化氢的气相采出方案，通常情况经尾气氯化氢解析塔2采出的气相回收氯化氢的压力为0.4～0.9MPaG，为了使尾气氯化氢解析塔2塔顶采出的气相回收氯化氢能够进入冷氢化单元中用于制备多晶硅，需要根据冷氢化单元的压力(3.5MPaG及以上)，对尾气氯化氢解析塔2塔顶采出的气相回收氯化氢进行加压，故需要增设压缩机对尾气氯化氢解析塔2塔顶采出的气相回收氯化氢进行加压。然而，如果单独对尾气氯化氢解析塔2塔顶采出的气相回收氯化氢单独加压，需要使用隔膜压缩机，但是隔膜压缩机的压缩机输送能力小，气体输送压力脉动大，成本较高，并且在实际应用中，隔膜压缩机还存在连杆易腐蚀以及操作不稳定的缺陷，甚至会出现故障频发导致频繁停车的问题。由于氢气吸附单元产生的氢气经再生后产生的再生氢气也可以再进入冷氢化单元中参与冷氢化反应，因此可以对再生氢气以及尾气氯化氢解析塔2产生的气相尾气氯化氢进行混合加压，由于混合加压的压缩气中氢气的含量较高，氯化氢的含量较低(15％以下)，因此可以使用氢气压缩机进行加压，常用的氢气压缩机为往复压缩机，往复压缩机的使用虽然可以克服隔膜压缩机的弊端，但是这种方案也存在相应的缺陷，一方面由于再生氢气的压力较低(小于0.05MPaG)，为了将再生氢气和气相回收氯化氢混合，需要对气相回收氯化氢进行泄压处理，使气相回收氯化氢的压力与再生氢气的压力接近，因此会浪费气相回收氯化氢的压力，增加能耗；另一方面，由于气相回收氯化氢的含量和再生氢气的含量存在一定程度的波动，因此也会对往复式压缩机的正常运行产生不利影响。
[0006]因此，有必要提供一种安全性能优异且节约能耗的多晶硅尾气中氯化氢的回收系统。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种多晶硅尾气中氯化氢的回收系统，该回收系统不仅安全性能优异，而且能够有效节约多晶硅尾气回收过程中的能耗以及物耗，降低尾气回收的生产成本，提高企业的竞争力。
[0008]本专利技术提供一种多晶硅尾气中氯化氢的回收方法，使用上述的回收系统进行，因此该回收方法具有安全性能优异、能耗低以及物耗低的优点，适用于广泛推广应用。
[0009]本专利技术提供一种多晶硅尾气中氯化氢的回收系统，其中，包括回收氯化氢吸收塔以及加压泵；
[0010]所述回收氯化氢吸收塔的回收氯化氢入口与尾气氯化氢解析塔的回收氯化氢出口连通，所述加压泵的入口与所述回收氯化氢吸收塔的氯化氢
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氯硅烷出口连通；
[0011]所述回收氯化氢吸收塔具有四氯化硅入口。
[0012]如上所述的回收系统，其中，还包括回收氯化氢解析塔；
[0013]所述加压泵的出口与所述回收氯化氢解析塔的氯化氢
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氯硅烷入口连通。
[0014]如上所述的回收系统，其中，还包括第一换热器；
[0015]所述尾气氯化氢解析塔的回收氯化氢出口与所述第一换热器的热介质入口连通，
所述回收氯化氢吸收塔的氢气出口与所述第一换热器的冷介质入口连通；
[0016]所述第一换热器的热介质出口与所述回收氯化氢吸收塔的回收氯化氢入口连通。
[0017]如上所述的回收系统，其中，精馏单元的四氯化硅出口与所述回收氯化氢吸收塔的四氯化硅入口连通。
[0018]如上所述的回收系统，其中，还包括第二换热器；
[0019]所述加压泵的出口与所述第二换热器的冷介质入口连通，四氯化硅经所述第二换热器的热介质入口进入所述第二换热器；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅尾气中氯化氢的回收系统，其特征在于，包括回收氯化氢吸收塔以及加压泵；所述回收氯化氢吸收塔的回收氯化氢入口与尾气氯化氢解析塔的回收氯化氢出口连通，所述加压泵的入口与所述回收氯化氢吸收塔的氯化氢
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氯硅烷出口连通；所述回收氯化氢吸收塔具有四氯化硅入口。2.根据权利要求1所述的回收系统，其特征在于，还包括回收氯化氢解析塔；所述加压泵的出口与所述回收氯化氢解析塔的氯化氢
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氯硅烷入口连通。3.根据权利要求2所述的回收系统，其特征在于，还包括第一换热器；所述尾气氯化氢解析塔的回收氯化氢出口与所述第一换热器的热介质入口连通，所述回收氯化氢吸收塔的氢气出口与所述第一换热器的冷介质入口连通；所述第一换热器的热介质出口与所述回收氯化氢吸收塔的回收氯化氢入口连通。4.根据权利要求2或3所述的回收系统，其特征在于，精馏单元的四氯化硅出口与所述回收氯化氢吸收塔的四氯化硅入口连通。5.根据权利要求4所述的回收系统，其特征在于，还包括第二换热器；所述加压泵的出口与所述第二换热器的冷介质入口连通，四氯化硅经所述第二换热器的热介质入口进入所述第二换热器；所述第二换热器的热介质出口与所述回收氯化氢吸收塔的四氯化硅入口连通。6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈琛，李超，刘继三，柯曾鹏，姚又省，董文胜，陈维平，
申请(专利权)人：华陆工程科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：