[发明专利]一种多晶硅还原尾气回收利用的方法及系统

说明书

技术领域

    本发明属于多晶硅生产技术领域，具体地说本发明涉及一种多晶硅还原尾气回收利用的方法及系统。

背景技术

公知的，目前国内多晶硅生产系统中制备多晶硅的工艺是将三氯氢硅和氢气混合后通入还原炉中，在1100摄氏度的硅芯上反应沉积多晶硅；由于从还原炉排出的尾气含有大量氯硅烷、氢气、氯化氢等组分，为了实现物料的循环利用、降低生产成本的目的，需要对尾气中的各组分进行分离。

目前国内外多晶硅厂家主要采用CDI工艺对还原尾气进行处理，其主要工艺特点是通过对尾气降温、冷凝，加压后再用低温氯硅烷吸收氯硅烷和氯化氢，吸收后的气体经过复杂的吸附，得到纯净氢气，吸收后的液体通过加热再生，析出氯化氢气体，液体部分冷冻后作为吸收液循环使用；由于上述工艺中大量循环的氯硅烷液体不断进行降温和升温操作，系统本身的能量未充分使用，而需要大量补充外部能源，因此不但系统运行能耗较高，且所需设备也较多；另外，国内也有的厂家采用变压吸附工艺处理还原尾气，但是变压吸附运行时需要产生负压，极易造成内漏，不但严重影响多晶硅产品的品质，且存在极大的安全隐患。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明提供了一种多晶硅还原尾气回收利用的方法及其系统，实现了系统内物料之间分阶段相互换热，充分利用系统本身能量，达到节能降耗目的。

实现本发明的技术方案如下：

一种多晶硅还原尾气回收利用的方法，所述还原尾气包括氯硅烷、氢气和氯化氢，所述方法包括以下步骤：

（1）第一次气液分离步骤：将还原尾气冷却后进行第一次气液分离，将分离后的气体进行第一次换热，冷凝下的液体进入冷凝液罐后与进行换热的气体进行换热；

（2）换热步骤：接上一步骤，换热后，冷凝下的液体通过冷凝液体管道进入提纯系统循环利用，将气体进行第二次换热；

（3）第二次气液分离步骤：接上一步骤，将换热后的气体进行第二次气液分离，将分离后的气体进行第三次换热冷却；

（4）第三次气液分离步骤：接上一步骤，换热冷却后气体中的氯硅烷汇集到冷凝液罐，将气体中的氢气和氯化氢继续进行第四次换热；

（5）吸附步骤：接上一步骤，换热后的氢气和氯化氢进入活性炭吸附柱中将氯化氢吸附，剩余的氢气进入纯净氢气管道回到生产系统循环使用，氯化氢由活性炭吸附柱解析后通过再生气管道氢化作为原料使用。

所述的多晶硅还原尾气回收利用的方法，在第一次气液分离步骤中将还原尾气进入一级换热器冷却，所述冷却的温度为60℃以下。

所述的多晶硅还原尾气回收利用的方法，在第一次气液分离步骤中，分离后的气体进入二级换热器进行第一次换热，所述二级换热器为氯硅烷换热器。

所述的多晶硅还原尾气回收利用的方法，在换热步骤中的气体进入三级换热器进行第二次换热，所述换热达到的冷却温度为－15 ～ －35℃。

所述的多晶硅还原尾气回收利用的方法，在第二次气液分离步骤中将换热后的气体进入四级换热器冷却后进行第二次气液分离，所述冷却的温度为－15 ～ －35℃，所述的四级换热器为过冷换热器。 

所述的多晶硅还原尾气回收利用的方法，在第二次气液分离步骤中分离后的气体回到三级换热器，由压缩机输送到五级换热器，然后利用六级换热器的冷气预冷，进入六级换热器后进行冷却，冷却的温度为－35～ －65℃。

所述的多晶硅还原尾气回收利用的方法，在第三次气液分离步骤中，气体中的氢气和氯化氢进入五级换热器继续进行第四次换热。

一种多晶硅还原尾气回收利用系统，所述系统包括一级换热器、二级换热器、三级换热器、四级换热器、五级换热器、六级换热器、冷凝液罐和活性炭吸附柱，所述的一级换热器、二级换热器、三级换热器、四级换热器、五级换热器、六级换热器和冷凝液灌之间均通过管道连接，在二级换热器出口和冷凝液灌进口之间的管路上设有冷凝液输送泵，在三级换热器和五级换热器之间的管路上设有压缩机，所述五级换热器的出口与活性炭吸附柱的进口连接，在活性炭吸附柱的两侧分别设有纯净氢气管道和再生气管道。

所述的多晶硅还原尾气回收利用系统，所述二级换热器的出口与冷凝液体管道的进口连接。

所述的多晶硅还原尾气回收利用系统，所述一级换热器的进气口与尾气管道的出气口连接。

通过上述公开内容，本发明的有益效果是： 

本发明所述的多晶硅还原尾气回收利用的方法及系统，与现有技术相比具有以下优点：

1、系统本身能量得到充分利用，外供能量少，降低了系统的能耗；