多晶硅生产过程中物料循环利用的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了多晶硅生产过程中物料循环利用的方法和系统，该方法包括：（1）使三氯氢硅和氢气进行还原反应，得到多晶硅和还原尾气；（2）对还原尾气进行除尘处理，获得经过除尘的还原尾气；（3）对经过除尘的还原尾气进行压缩冷却处理，从还原尾气分离第一氯硅烷和压缩后气；（4）对第一氯硅烷进行精馏提纯处理，获得残液以及三氯氢硅、二氯二氢硅和四氯化硅；（5）将（4）中获得的三氯氢硅返回至（1）进行还原反应，并且将四氯化硅的一部分与硅粉和氢气发生氢化反应，获得第二氯硅烷；（6）使四氯化硅的一部分与二氯二氢硅发生反歧化反应，获得第三氯硅烷；（7）将第二氯硅烷和第三氯硅烷返回至（4）进行精馏提纯处理。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了多晶硅生产过程中物料循环利用的方法和系统，该方法包括：（1）使三氯氢硅和氢气进行还原反应，得到多晶硅和还原尾气；（2）对还原尾气进行除尘处理，获得经过除尘的还原尾气；（3）对经过除尘的还原尾气进行压缩冷却处理，从还原尾气分离第一氯硅烷和压缩后气；（4）对第一氯硅烷进行精馏提纯处理，获得残液以及三氯氢硅、二氯二氢硅和四氯化硅；（5）将（4）中获得的三氯氢硅返回至（1）进行还原反应，并且将四氯化硅的一部分与硅粉和氢气发生氢化反应，获得第二氯硅烷；（6）使四氯化硅的一部分与二氯二氢硅发生反歧化反应，获得第三氯硅烷；（7）将第二氯硅烷和第三氯硅烷返回至（4）进行精馏提纯处理。【专利说明】多晶硅生产过程中物料循环利用的方法和系统
本专利技术涉及多晶硅生产领域，具体而言，本专利技术涉及多晶硅生产过程中物料循环利用的方法和系统。
技术介绍
由于近年来环保要求日益严格，市场竞争的激烈，以及相关部门增强了对氯硅烷运输的管理，使得在改良西门子法生产多晶硅过程中产生的大量高沸物、低沸物、二氯二氢硅的处理成为了棘手问题。高沸物、低沸物的一般处理方法大概有这几种:水解、水解制酸后再把氯化氢解析出来、将这些物料重新再蒸馏和精馏。这几种方法会在在不增加废水的前提下大量损失氯，或者消耗能源回收一部分氯，剩余的水解处理。对于二氯二氢硅，大多是将其通入还原炉中，但会产生大量的粉尘需要扔掉。因此，多晶硅生产过程中尾气的处理方法有待进一步改善。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种更加节能、更加环保、经济效益更高、产品更多的多晶硅生产过程中物料循环利用的方法和系统。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种多晶硅生产过程中物料循环利用的方法，包括:(I)使三氯氢硅和氢气进行还原反应，以便得到多晶硅和还原尾气；(2)对所述还原尾气进行除尘处理，以便获得经过除尘`的还原尾气；(3)对所述经过除尘的还原尾气进行压缩冷却处理，以便从所述还原尾气分离第一氯硅烷和压缩后气；(4)对所述第一氯硅烷进行精馏提纯处理，以便分别获得残液以及三氯氢硅、二氯二氢硅和四氯化硅；(5)将步骤(4)中获得的三氯氢硅返回至步骤(1)进行还原反应，并且将所述四氯化硅的一部分与硅粉和氢气发生氢化反应，以便获得第二氯硅烷；(6)使所述四氯化硅的另一部分与所述二氯二氢硅发生反歧化反应，以便获得第三氯硅烷；以及(7)将所述第二氯硅烷和所述第三氯硅烷返回至步骤(4)进行精馏提纯处理。根据本专利技术实施例的多晶硅生产过程中物料循环利用的方法，有效地处理了多晶硅生产过程中所产生的还原尾气，并且最终通过对还原尾气进行处理而获得了具有高附加值的产品，例如三氯氢硅，降低了多晶硅的生产成本和还原尾气对环境的污染。另外，根据本专利技术上述实施例的多晶硅生产过程中物料循环利用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，所述多晶硅生产过程中物料循环利用的方法进一步包括:(8)将所述压缩后气与吸附剂接触，以便从所述压缩后气中分离氢气和吸附氯化氢和氯硅烷的吸附剂；(9)将所述吸附氯化氢和氯硅烷的吸附剂进行脱吸附处理，以便获得脱附再生气，其中，所述脱附再生气包含氯化氢和氯硅烷；以及(10)将步骤(8)中所获得的氢气返回至步骤(1)进行还原反应。由此，可以有效地对多晶硅还原尾气进行处理，能够将还原尾气中未反应的氢气进行回收，并用于三氯氢硅的还原反应，从而降低了三氯氢硅的生产成本和还原尾气对环境的污染。在本专利技术的一些实施例中，所述多晶硅生产过程中物料循环利用的方法进一步包括:(11)将所述脱附再生气用于制备白炭黑。由此，可以有效地通过对还原尾气处理而获得具有高附加值的白炭黑，进一步降低了三氯氢硅的生产成本和还原尾气对环境的污染。在本专利技术的一些实施例中，步骤(11)包括:将步骤(4)中所产生的残液与所述脱附再生气接触并发生燃烧反应，以便获得所述白炭黑和浓盐酸。由此，可以有效地利用残液作为原料，从而降低了生产白炭黑的成本，并且获得了浓盐酸，同时有效地处理了残液，尤其是残液中的高沸物和低沸物，进一步降低了还原尾气对环境的污染。在本专利技术的一些实施例中，所述多晶硅生产过程中物料循环利用的方法进一步包括:(12)将所述浓盐酸进行盐酸解析，以便获得氯化氢气体；以及(13)将步骤(12)中所得到的氯化氢气体返回至步骤(5)中进行氢化反应。由此，可以进一步实现对白炭黑生产过程中所产生浓盐酸的循环利用，从而进一步减少了还原尾气对环境的污染。在本专利技术的一些实施例中，所述多晶硅生产过程中物料循环利用的方法进一步包括:(14)制备氢气，并将所得到的氢气的一部分输送至步骤(1)进行所述还原反应，将所述得到氢气的另一部分输送至步骤(5)进行所述氢化反应。由此，可以进一步提高处理还原尾气的效率。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提出了多晶硅生产过程中物料循环利用的系统，包括:还原装置，所述还原装置用于使三氯氢硅和氢气进行还原反应，以便获得多晶硅和还原尾气；除尘装置，所述除尘装置与所述还原装置相连，用于对所述还原尾气进行除尘处理，以便获得经过`除尘的还原尾气；冷却装置，所述冷却装置与所述除尘装置相连，用于对所述经过除尘的还原尾气进行压缩冷却处理，以便从所述还原尾气分离第一氯硅烷和压缩后气；精馏装置，所述精馏装置分别与所述还原装置和所述冷却装置相连，用于对所述第一氯硅烷进行精馏提纯处理，以便分别获得残液以及三氯氢硅、二氯二氢硅和四氯化硅，并将所述精馏装置中所获得的所述三氯氢硅返回至所述还原装置进行还原反应；氢化装置，所述氢化装置与所述精馏装置相连，用于将所述四氯化硅的一部分与硅粉和氢气发生氢化反应，以便获得第二氯硅烷，并将所述第二氯硅烷返回至所述精馏装置；以及反歧化装置，所述反歧化装置与所述精馏装置相连，用于将所述精馏装置产生的所述四氯化硅的一部分与所述二氯二氢硅发生反歧化反应，以便获得第三氯硅烷，并将所述第三氯硅烷返回至所述精馏装置。根据本专利技术实施例的多晶硅生产过程中物料循环利用的系统，有效地处理了多晶硅生产过程中所产生的还原尾气，并且最终通过对还原尾气进行处理而获得了具有高附加值的产品，节省了大量的设备和运行成本，并且产生了巨大的经济效益。另外，根据本专利技术上述实施例的多晶硅生产过程中物料循环利用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，所述多晶硅生产过程中物料循环利用的系统进一步包括:吸附-脱吸装置，所述吸附-脱吸装置分别与所述冷却装置和所述还原装置相连，用于对所述压缩后气进行吸附处理和脱吸处理，以便获得氢气和脱附再生气，其中，所述脱附再生气包含氯化氢和氯硅烷，并将所述吸附-脱吸装置中所获得的所述氢气返回至所述还原装置进行还原反应。由此，可以有效地对多晶硅还原尾气进行处理，能够将还原尾气中未反应的氢气进行回收，并用于三氯氢硅的还原反应，从而降低了三氯氢硅的生产成本和还原尾气对环境的污染。在本专利技术的一些实施例中，所述多晶硅生产过程中物料循环利用的系统进一步包括:白炭黑合成装置，所述白炭黑合成装置与所述吸附-脱吸装置相连，用于利用所述脱附再生气制备白炭黑。由此，可以有效地通过对还原尾气处理而获得具有高附加值的白炭黑，进一步降低了三氯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅生产过程中物料循环利用的方法，其特征在于，包括：（1）使三氯氢硅和氢气进行还原反应，以便得到多晶硅和还原尾气；（2）对所述还原尾气进行除尘处理，以便获得经过除尘的还原尾气；（3）对所述经过除尘的还原尾气进行压缩冷却处理，以便从所述还原尾气分离第一氯硅烷和压缩后气；（4）对所述第一氯硅烷进行精馏提纯处理，以便分别获得残液以及三氯氢硅、二氯二氢硅和四氯化硅；（5）将步骤（4）中获得的三氯氢硅返回至步骤（1）进行还原反应，并且将所述四氯化硅的一部分与硅粉和氢气发生氢化反应，以便获得第二氯硅烷；（6）使所述四氯化硅的另一部分与所述二氯二氢硅发生反歧化反应，以便获得第三氯硅烷；以及（7）将所述第二氯硅烷和所述第三氯硅烷返回至步骤（4）进行精馏提纯处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：司文学，严大洲，肖荣晖，汤传斌，杨永亮，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：