[发明专利]用于在多晶硅生产工艺中使用液态氮提纯硅烷的系统和方法

权利要求书

1.一种用于多晶硅生产中的氢中硅烷工艺流的低温冷却的方法，所述方法包括以下步骤：

使用冷却流和一个或多个经济器来预冷氢中硅烷工艺流；

在低温热交换器中用液态氮将所述预冷的工艺流冷却到预定的最终温度；

将所述预定的最终温度下的所述冷却的工艺流分离成液态硅烷产物和冷氢流；

再循环所述冷氢流，以形成所述一个或多个经济器中的所述冷却流的一部分，以预冷所述工艺流；

将用过的氢流的部分或全部从所述一个或多个经济器强制地引导到辅助热交换器中；以及

将所述氮流从所述低温热交换器引导到所述辅助热交换器中，以再冷却所述用过的氢流；以及

引导所述再冷却的用过的氢流，以形成所述一个或多个经济器中的所述冷却流的一部分，以预冷所述工艺流。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冷却流由所述冷氢流和所述用过的氢流的混合物构成，并且其中所述冷氢流的多余制冷能力直接地传递至所述工艺流，而所述氮流的多余制冷能力经由所述用过的氢流间接地传递至所述工艺流。

3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括以下步骤：通过在与所述冷氢流混合之前排放所述用过的氢流的一部分以改变形成所述冷却流的所述冷氢流和所述用过的氢流的所述混合物来调整所述冷却流的特性。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过调整所述进入的氢中硅烷工艺流的流动；穿过所述低温热交换器的液态氮的流动；以及穿过所述辅助热交换器的所述用过的氢气的流动来控制所述氢中硅烷工艺流的低温冷却。

5.一种低温冷却系统，包括：

氢中硅烷工艺流；

液态氮源；

用于使用所述液态氮来冷却所述工艺流的低温热交换器；

设置在所述低温热交换器下游的分相器，所述分相器适用于将所述冷却的工艺流分离成液态硅烷产物和冷氢流；

用于用所述冷氢流来预冷所述工艺流的一个或多个经济器，所述一个或多个经济器设置在所述低温热交换器的上游；

第一再循环管道，所述第一再循环管道将所述分相器的出口联接到所述一个或多个经济器上，以将所述冷氢流从所述分相器引导到所述经济器中以预冷所述工艺流；

第二热交换器，所述第二热交换器联接到所述低温热交换器上，且所述第二热交换器适用于使用从所述低温热交换器排出的所述氮流来冷却用过的氢流；

第二再循环管道，所述第二再循环管道通过所述第二热交换器联接所述一个或多个经济器的出口，且联接到所述第一再循环管道上或所述一个或多个经济器的入口上，以预冷所述工艺流；

风机，所述风机设置成与所述第二再循环管道起作用地相关联，以强制地推动来自所述一个或多个经济器的出口的所述用过的氢流穿过所述第二热交换器，且至所述第一再循环管道或所述一个或多个经济器的入口；

其中从所述低温热交换器中排出的所述氮的多余制冷能力首先传递至流过所述第二热交换器的所述用过的氢流，且随后传递至流过所述一个或多个经济器的所述工艺流；以及

其中排出所述分相器的所述冷氢流的多余制冷能力直接地传递至流过所述一个或多个经济器的所述工艺流。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述低温热交换器和所述第二热交换器集成为三股流的热交换器，其中所述氮流冷却所述预冷的工艺流和所述用过的氢流。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述低温热交换器和所述一个或多个经济器集成为多股流的热交换器，其中所述冷氢流预冷所述工艺流，且所述氮流冷却所述预冷的工艺流。

8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述低温热交换器、所述辅助热交换器和所述一个或多个经济器集成为多股流的热交换器，其中所述冷氢流预冷所述工艺流，且所述氮流冷却所述预冷的工艺流和所述用过的氢流。

9.根据权利要求5所述的系统，其进一步包括第三热交换器，所述第三热交换器用于传递来自所述氮流的任何剩余的制冷能力，以冷却空气流。