[实用新型]多晶硅尾气回收系统中氢气的连续吸附再生装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多晶硅尾气回收系统中氢气的连续吸附再生装置，属吸附分离工程技术领域。

背景技术

多晶硅生产过程中会产生大量的尾气，尾气中主要含有HCl、SiH₂Cl₂、SiHCl₃、SiCl₄以及H₂等多晶硅生产原料，需进入尾气回收系统分别加以回收。改良的“西门子”多晶硅生产工艺中尾气回收系统主要分为加压冷凝单元、氯化氢吸收单元、氯化氢分离单元、四氯化硅精馏单元和氢气回收单元几个部分，其中氢气回收单元普遍采用活性炭吸附技术去除氢气中夹杂的氯化氢和少量的四氯化硅。氢气中的杂质与氢气分离后，吸附到吸附床中的吸附剂表面。在操作过程中，各杂质的浓度在吸附床上游的浓度最高，经过传质区，浓度会进一步增加。随吸附时间增加，传质区会逐渐向下游移动，直到在吸附床尾穿出，造成杂质仍然存在于气流中。因此，要在吸附床饱和之前结束吸附，对吸附床进行解吸再生，循环利用。

常用的氢回收装置是采用三个吸附塔轮流实现吸附、升温解吸、冷却的功能，通过不间断的吸附过程，得到连续的纯氢气流。净化后的氢气一部分回到多晶硅还原炉，一部分回流用于反吹再生吸附塔。吸附塔加热方式一般为加热管加热或热氢气反吹，但是加热管方法加热不均匀，不容易达到规定的再生温度，杂质解析不完全。热氢气加热方法虽然传热效率高，但氢气的使用量大，且易燃易爆，存在安全隐患。三塔的冷却方式一般为大量的循环氢吹扫降温，同样浪费大量的净化氢气，再生成本高。如能改用合适的解析再生装置，不但能优化氢回收工艺，提高吸附塔效率，还能将处于再生阶段的升温解吸与冷却阶段合并至一个塔中，减少塔数量。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有连续吸附塔再生技术的不足，提出了多晶硅尾气回收系统中氢气的连续吸附再生装置，包括两个交替使用的第一吸附塔1（简称“一塔”）和第二吸附塔2（简称“二塔”）。

具体技术方案如下：

一种多晶硅尾气回收系统中连续吸附塔再生装置，包括两个交替使用的吸附塔，两组电加热器，氮气冷却器，废气冷却器，尾气进气管，纯氢出气管，氮气入气管，废气出气管，氢气压缩机；两个吸附塔顶部均分别设置两个进气口和一个出气口，两个进气口通过管路分别与并联的电加热器和氮气冷却器出气口相连，两个并联装置进气口分别与氮气入气管相连；两吸附塔顶部出气口通过管路与纯氢出气管连接，并通过氢气回流管与氢气压缩机相连，氢气压缩机出气口与氮气入气管连接；吸附塔的塔釜也分别设置一个进气口和两个出气口，进气口与尾气进气管连接，两个出气口与串联的废气电加热器、废气冷却器连接，串联的废气电加热器、废气冷却器与废气出气管连接。

每个吸附塔设置对应的阀门，包括一塔尾气进气阀和二塔尾气进气阀，一塔纯氢出气阀和二塔纯氢出气阀，一塔氮气进气冷阀、一塔氮气进气热阀、二塔氮气进气冷阀和二塔氮气进气热阀，一塔废气出气冷阀、一塔废气出气热阀、二塔废气出气冷阀和二塔废气出气热阀。

尾气进气管分别与第一吸附塔、第二吸附塔塔底的一塔尾气进气阀、二塔尾气进气阀连接，第一吸附塔、第二吸附塔塔顶的一塔纯氢出气阀、二塔纯氢出气阀分别与纯氢出气管连接；纯氢出气管通过氢气回流管与氢气压缩机相连，氢气压缩机出气口与氮气入气管连接；氮气入气管与并联的氮气电加热器和氮气冷却器进气口分别相连，氮气电加热器出气口与两个吸附塔塔顶的一塔氮气进气热阀、二塔氮气进气热阀分别通过管路相连，氮气冷却器出气口与一塔氮气进气冷阀、二塔氮气进气冷阀通过管路分别相连；两个吸附塔的塔底一塔废气出气冷阀和二塔废气出气冷阀并联，一塔废气出气热阀和二塔废气出气热阀并联，然后一塔废气出气冷阀、二塔废气出气冷阀、一塔废气出气热阀、二塔废气出气热阀的管路与废气电加热器连接；电加热器和废气冷却器与废气出气管串联连接。

本实用新型的氢气连续吸附再生装置的具体操作方法如下：吸附过程在装有用于除杂的活性炭吸附塔第一吸附塔1或第二吸附塔2中完成。将来自氯化氢吸收塔的尾气送入其中一个吸附塔，例如第二吸附塔2的塔底，由二塔尾气进气阀18进入，氯化氢和氯硅烷等杂质吸附在吸附塔中的活性碳上，提纯后的氢气从第二吸附塔2塔顶二塔纯氢出气阀15离开，通过纯氢出气管21离开装置储存或使用。