一种节能的冷氢化系统及多晶硅生产系统技术方案

本申请是申请号为202320118427.6的分案申请。本申请涉及一种节能的冷氢化系统及多晶硅生产系统，混合器的出口与气化塔的进口相连，气化塔的出气口与流化床相连，再热系统包括至少两个依次串联的换热器，形成多级换热器，还包括电加热器，气化塔的出气口与多级换热器的壳程进口相连，多级换热器的壳程出口与电加热器的进口相连，电加热器的出口与流化床相连，流化床的出口与多级换热器的管程进口相连。将高温的产物通入到换热器的管程中，与换热器壳程内的混合气换热，以将混合气进行加热，再用电加热器辅助加热，避免完全需要电加热器进行加热，能够降低电能的消耗，从而降低生产成本，且利用产物中的热量，避免热量浪费。避免热量浪费。避免热量浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种节能的冷氢化系统及多晶硅生产系统
[0001]本申请是申请日为2023年01月19日、申请号为202320118427.6、专利技术创造名称为《一种冷氢化系统及多晶硅生产系统》的分案申请。


[0002]本申请涉及多晶硅生产
，特别是涉及一种节能的冷氢化系统及多晶硅生产系统。

技术介绍

[0003]随着全球工业的大幅发展，能源需求日益加剧。但是传统的石油能源逐渐枯竭，且具有诸多缺点，例如：储存量有限，开采会对环境产生巨大损伤，燃烧产物具有大量有害物质等，已无法满足当今工业的发展和要求，因此，探索一种高效、可行的替代能源，已是迫在眉睫，在众多能源替代方案中，太阳能以其绿色、和平、安全、储量丰富等诸多优势成为当下研究的热点，有望成为下一代能源，太阳能作为最丰富的可再生能源，与其他能源相比具有清洁性、安全性、广泛性、资源充足性和潜在的经济性等优点。充分利用太阳能，对在低碳模式下实现可持续发展具有重要的经济和战略意义。而多晶硅是生产太阳能光伏电池的主要原料。
[0004]多晶硅是太阳能光伏产业的主要原料。目前，改良西门子法是生产多晶硅的主流工艺，但是改良西门子法生产多晶硅的过程中会产生大量的中间产物，即对环境及人体有较大危害的四氯化硅，据统计，每生产1kg多晶硅会产生13kg至16kg的四氯化硅，随着近年来我国多晶硅生产规模的急剧扩大，液体副产物四氯化硅产生的数量将是一个庞大的数字，如何处理数量庞大的四氯化硅，成为制约多晶硅产业发展的巨大瓶颈，如果使四氯化硅高效的转化为具备高附加值的三氯氢硅，将有力的促进多晶硅产业的进一步发展。
[0005]如何保证四氯化硅全部转化为三氯氢硅是制约多晶硅生产规模扩大的瓶颈。为了循环利用副产物四氯化硅，现在国际上通常采用两种方法对四氯化硅进行转化，一种是高温热氢化法，就是将四氯化硅与氢气在900～1200℃的温度下在氢化炉内部反应以生成三氯氢硅；另外一种方法为冷氢化法，主要是将四氯化硅与氢气混合后再与硅粉和催化剂在500～600℃下的温度通过流化床反应器生成三氯氢硅。
[0006]冷氢化工序是改良西门子法生产多晶硅的重要工序之一。通常的冷氢化工序是将四氯化硅与氢气混合加热气化，加热至550℃，通入流化床与硅粉发生反应生成三氯氢硅的过程。现有技术中，通过卧式气化器加热气化后的混合气温度还未达到500～600℃，需要通过额外使用电能的加热器进行加热，以将混合气加热至500～600℃，然后再通入到流化床中，这就导致需要消耗大量的电能，导致成本较高，效益较低。

技术实现思路

[0007]基于此，有必要针对现有的技术中，需要通过额外使用电能的加热器进行加热，以将混合气加热至500～600℃，然后再通入到流化床中，这就导致需要消耗大量的电能，导致
成本较高，效益较低的问题。有必要提供一种节能的冷氢化系统及多晶硅生产系统，能够解决现有技术中的上述问题。
[0008]一种节能的冷氢化系统，包括混合器、气化塔、流化床和再热系统，所述混合器具有氢气进气管道和进液管道，所述混合器的出口与所述气化塔的进口相连，所述气化塔的出气口与所述流化床相连，所述再热系统包括至少两个依次串联的换热器，形成多级换热器，还包括电加热器，所述气化塔的出气口与所述多级换热器的壳程进口相连，所述多级换热器的壳程出口与所述电加热器的进口相连，所述电加热器的出口与所述流化床相连，所述流化床的出口与所述多级换热器的管程进口相连，所述多级换热器的管程出口为产物出口。
[0009]优选地，上述一种节能的冷氢化系统中，还包括旋风除尘器、硅粉过滤器和硅粉储罐，所述多级换热器的管程出口与所述旋风除尘器的进口相连，所述旋风除尘器的气体出口与所述硅粉过滤器的进口相连，所述硅粉过滤器的气体出口为所述产物出口，所述旋风除尘器的固体出口为杂质出口，所述硅粉过滤器的固体出口与所述硅粉储罐的进口相连，所述硅粉储罐的出口与所述流化床的硅粉进口相连，且所述流化床的硅粉进口还连接有硅粉补充管道。
[0010]优选地，上述一种节能的冷氢化系统中，还包括氢气旁路管道，所述氢气旁路管道的一端与所述氢气进气管道相连，另一端与所述流化床相连，且所述氢气旁路管道上设置有阀门。
[0011]优选地，上述一种节能的冷氢化系统中，所述气化塔的出气口与所述氢气旁路管道相连，所述阀门位于所述氢气进气管道与所述气化塔的出气口之间，且所述气化塔的出气口安装有逆止阀。
[0012]一种多晶硅生产系统，包括如上所述的一种节能的冷氢化系统。
[0013]优选地，上述一种多晶硅生产系统中，还包括依次相连的TCS合成系统、TCS精馏提纯系统、还原炉和尾气系统，所述TCS精馏提纯系统和所述尾气系统均与所述冷氢化系统的所述进液管道相连，所述冷氢化系统的产物出口与所述TCS精馏提纯系统进口相连。
[0014]本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：
[0015]本申请实施例公开的一种节能的冷氢化系统及多晶硅生产系统中，将高温的产物通入到换热器的管程中，与换热器壳程内的混合气换热，以将混合气进行加热，再用电加热器辅助加热，避免完全需要电加热器进行加热，能够降低电能的消耗，从而降低生产成本，提高生产效益。且利用产物中的热量，避免这部分热量浪费。同时，多级换热器由两个依次串联的换热器组成，以使混合气升温平稳，能有效防止仅用一个换热器而使得换热器热疲劳损伤的情形发生。同时，还能够充分利用产物中的热量。
[0016]通过硅粉过滤器实现硅粉的回收就重复使用，避免硅粉浪费，降低物料成本，同时，经过硅粉过滤器除尘过滤后的产物较难堵塞后续工序中的管道，避免影响系统可靠性，且氢气旁路管道的设置能够进一步避免需要整个冷氢化系统停车等待检修，而避免影响多晶硅的正常生产，即避免影响系统可靠性，进一步提高系统可靠性。
附图说明
[0017]图1为本申请实施例公开的冷氢化系统的示意图；
[0018]图2为本申请实施例公开的淋洗冷却系统的示意图。
[0019]其中：混合器100、氢气进气管道110、进液管道120、气化塔200、塔体210、蒸汽加热外盘管220、第一填料层230、第一循环管道240、第一循环泵250、逆止阀260、流化床300、硅粉补充管道310、氢气旁路管道400、阀门410、再热系统500、换热器510、电加热器520、旋风除尘器610、硅粉过滤器620、硅粉储罐630、淋洗冷却系统700、淋洗塔710、第二填料层711、空冷器720、回流罐730、第二循环管道740、液态产物管道750、第二循环泵760。
实施方式
[0020]为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
[0021]需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节能的冷氢化系统，其特征在于，包括混合器（100）、气化塔（200）、流化床（300）和再热系统（500），所述混合器（100）具有氢气进气管道（110）和进液管道（120），所述混合器（100）的出口与所述气化塔（200）的进口相连，所述气化塔（200）的出气口与所述流化床（300）相连，所述再热系统（500）包括至少两个依次串联的换热器（510），形成多级换热器，还包括电加热器（520），所述气化塔（200）的出气口与所述多级换热器的壳程进口相连，所述多级换热器的壳程出口与所述电加热器（520）的进口相连，所述电加热器（520）的出口与所述流化床（300）相连，所述流化床（300）的出口与所述多级换热器的管程进口相连，所述多级换热器的管程出口为产物出口。2.根据权利要求1所述的一种节能的冷氢化系统，其特征在于，还包括旋风除尘器（610）、硅粉过滤器（620）和硅粉储罐（630），所述多级换热器的管程出口与所述旋风除尘器（610）的进口相连，所述旋风除尘器（610）的气体出口与所述硅粉过滤器（620）的进口相连，所述硅粉过滤器（620）的气体出口为所述产物出口，所述旋风除尘器（610）的固体出口为杂质出口，所述硅粉过滤器（62...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，赵琦，
申请(专利权)人：宁夏润阳硅材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：