[发明专利]尾气吸附再生气冷凝系统及方法

说明书

本发明公开了一种尾气吸附再生气冷凝系统及方法，该系统包括依次相连的预换热器、换热冷凝器、气液分离器；所述气液分离器分离出来的气体作为预换热器中的冷却介质。通过预换热和换热冷凝后进行气液分离，大大提高了氯硅烷的冷凝效果。减少冷氢化硅粉下料堵塞和卡阻现象；减少检修次数，节省人力成本；增强冷氢化装置的安全性、稳定性、连续生产能力；明显降低三氯氢硅进入冷氢化流化床，节省能量。

技术领域

本发明涉及一种冷氢化制硅工艺中尾气和吸附再生气中氯硅烷冷凝的系统及方法。

背景技术

改良西门子法多晶硅生产的西门子工艺，其原理就是在1100℃左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在硅芯上。改良西门子工艺是在传统的西门子工艺的基础上，同时具备节能、降耗、回收利用生产过程中伴随产生的大量H₂、HCI、SiCI₄等副产物以及大量副产热能的配套工艺。目前世界上绝大部分厂家均采用改良西门子法生产多晶硅。

现有的吸附柱再生氢气、解析塔氯化氢以及精馏的不凝气收集在再生氢气三级冷凝系统中，压力0.025Mpa，深冷温度-35℃，由于原有设计为低压冷凝，氢气占有的氢气分压较大，冷凝效果较差，原有设计的三级冷凝系统氯硅烷冷凝量占有总量的25％，不能大量冷凝。

深冷后的氢气经解析气压缩机送至冷氢化补充氢气压缩机入口缓冲罐，冷氢化补充氢气压缩机经二级压缩后，压料氢气进硅粉压料罐，随之未冷凝的硅烷代入硅粉储罐；硅粉储罐是间歇操作，氯硅烷代入硅粉中形成硅粉结块。带来硅粉下料形成堵塞或不畅通。而未冷凝的三氯氢硅被代入冷氢化系统中，冷氢化反应主方程式为SI+3SICl₄+2H₂——4SIHCl₃，三氯氢硅为产物。经计算三氯氢硅被带入量为0.2ton/h，形成冷氢化反应产物理论减少0.2ton/h三氯氢硅。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种尾气吸附再生气冷凝系统及方法，将吸附柱再生氢气、解析塔氯化氢以及精馏的不凝气进行深度冷凝后将氯硅烷与氢气分离，避免氯硅烷进入冷氢化系统。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种尾气吸附再生气冷凝系统，包括依次相连的预换热器、换热冷凝器、气液分离器；所述气液分离器分离出来的气体作为预换热器中的冷却介质。本申请中，利用气液分离器后的低温氢气对尾气和吸附再生气进行预冷却，大大提高了冷凝的效果，节约了能源。

作为一种改进，所述预换热器包括横卧的筒状壳体，壳体两端封闭；所述壳体内径向设置有前后两块封板；所述封板之间设置有若干换热管，所述换热管两端贯穿封板；所述壳体上位于两块封板的外侧分别设置有气体进口和气体出口；所述壳体上位于两块封板之间分别设置有冷却介质进口和冷却介质出口。收集而来的尾气和吸附再生气在换热管中与位于壳体内的低温氢气进行换热，使得尾气和吸附再生气提前降温，为下一步冷凝工作打好基础。同时低温氢气吸收热量后提高一定的温度，更加适用于冷氢化工序。

作为一种改进，所述壳体内位于两块封板之间设置有若干与封板平行的折流板，所述折流板沿壳体轴向上下交错设置。折流板的设置使得冷却介质在壳体内曲折行进，增加其行程从而提高换热效率。

作为一种优选，所述冷却介质进口和冷却介质出口分别设置在第一块折流板之前和最后一块折流板之后。进一步增加冷却介质在壳体内的行程，提高换热效率。