[发明专利]一种三氯氢硅合成尾气净化系统

说明书

本发明提供一种三氯氢硅合成尾气净化系统，包括洗涤塔和粗馏塔，洗涤塔用于通过氯硅烷洗涤液对合成尾气进行淋洗处理，合成尾气中的硅粉和部分高沸点组分随氯硅烷洗涤液从洗涤塔的排液口输出至残液吸收系统，低沸点组分、其余高沸点组分和氯硅烷洗涤液中的低沸点组分作为初步净化后的合成尾气从洗涤塔的气相出口输出至粗馏塔；粗馏塔用于通过氯硅烷洗涤液对初步净化后的合成尾气进行淋洗处理，初步净化后的合成尾气中的其余高沸点组分随氯硅烷洗涤液从粗馏塔的排液口输出至废氯硅烷储罐，初步净化后的合成尾气和氯硅烷洗涤液中的低沸点组分从粗馏塔的气相出口输出至氯硅烷冷却及提纯系统。本发明所述净化系统的净化效果好且检修工作量小。

技术领域

本发明涉及三氯氢硅生产技术领域，具体涉及一种三氯氢硅合成尾气净化系统。

背景技术

现有技术中，三氯氢硅主要是通过冶金级硅粉与氯化氢气体在流化床合成炉内进行气固非均相反应而生成，从合成炉排出的合成尾气中不仅含有氯硅烷(三氯氢硅、四氯化硅和二氯二氢硅)、氢气和氯化氢，还含有金属氯化物和氯硅烷高聚物等，同时携带少量的固体硅粉颗粒。

从合成炉排出的合成尾气需要经过干法除尘系统除去其中较大颗粒的硅粉，再经过湿法除尘系统除去其中的细小硅粉、金属氯化物和氯硅烷高聚物等，然后经过干法尾气回收系统进行冷却、分离，以回收氯硅烷、氢气和氯化氢。

传统的尾气湿法除尘装置按照回流方式可分为自然回流型和强制回流型。

其中，自然回流型尾气湿法除尘装置(也可称为自然回流型洗涤塔)的工作原理为：来自干法除尘系统的合成尾气从洗涤塔下部进入洗涤塔，合成尾气自下而上与来自洗涤塔顶部自上而下的氯硅烷回流液逆流接触，进行传热传质，合成尾气中的细小硅粉、金属氯化物和高聚物被氯硅烷回流液淋洗下来并在洗涤塔塔釜聚集，通过塔釜定期排液将洗涤塔塔釜中硅粉、金属氯化物和高聚物的浓度控制在一定的范围内，经过洗涤后的合成尾气从洗涤塔塔顶排出后进入塔顶冷凝器中进行冷却，其中一部分氯硅烷(主要是四氯化硅，含有少部分三氯氢硅)气体被冷凝为液体后经回流管线进入洗涤塔的顶部进行回流，未被冷凝下来的合成尾气至干法尾气回收系统进行冷却、分离，以回收合成尾气中的氯硅烷、氢气和氯化氢。

自然回流型洗涤塔为了确保由塔顶冷凝器冷凝下来的氯硅烷液体能够顺利的进入洗涤塔顶部进行回流，通常洗涤塔塔顶冷凝器的位置需要高于洗涤塔顶部一定的高度，同时回流管线需要做成U型，以便氯硅烷液体在回流管线内形成液封，防止洗涤塔中的合成尾气直接由回流管线进入塔顶冷凝器，影响正常回流。由于洗涤塔仅对合成尾气进行初步净化，从洗涤塔塔顶排出的合成尾气中仍然含有部分金属氯化物，容易在洗涤塔回流管线内聚集，同时自然回流型洗涤塔处理量小，而且受流化床温度及压力波动的影响，回流量不稳定，控制参数波动大，导致洗涤塔洗涤效果差，塔顶冷凝器、回流管堵塞频繁，检修周期短，检修工作量大。

强制回流型尾气湿法除尘装置(也可称为强制回流型洗涤塔)的工作原理为：来自干法除尘系统的合成尾气从洗涤塔的下部进入洗涤塔中，自下而上与来自洗涤塔顶部自上而下的氯硅烷回流液逆流接触，进行传热传质，合成尾气中的细小硅粉、金属氯化物和高聚物被氯硅烷回流液淋洗下来并在洗涤塔塔釜聚集，通过塔釜定期排液将洗涤塔塔釜中硅粉、金属氯化物和高聚物的浓度控制在一定的范围内，经过洗涤后的合成尾气从洗涤塔塔顶排出后进入塔顶冷凝器中进行冷却，其中一部分氯硅烷(主要是四氯化硅，含有少部分三氯氢硅)气体被冷凝为液体后经回流管线进入回流罐中，经过回流罐缓冲后再进入洗涤塔回流泵进口，经过洗涤塔回流泵加压后送往洗涤塔顶部进行回流，未被冷凝下来的合成尾气至干法尾气回收系统进行冷却、分离，以回收合成尾气中的氯硅烷、氢气和氯化氢。

相比于自然回流型洗涤塔，强制回流型洗涤塔的处理量较大，运行平稳，操作控制简单，回流量大，洗涤效果较好，但是所需要的洗涤塔再沸器的负荷较大，因此再沸器体积较大。

此外，根据再沸器形式的不同，强制回流型洗涤塔还可分为两类，一类采用虹吸式再沸器，另一类采用卧式再沸器。