[发明专利]多晶硅生产中回收氯化氢的脱吸塔热能利用系统

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅尾气回收技术领域，具体地说是一种多晶硅生产中含有H₂、HCl的还原尾气的脱吸塔换热网络的热能利用系统。

背景技术

改良西门子法生产多晶硅的还原尾气回收一般采用吸附分离法，一般先通过降温冷凝将尾气中的氯硅烷气体冷凝成氯硅烷液体，经过冷凝分离后，其混合尾气主要成分为 H₂ 和 HCl气体，该混合尾气的回收采用吸收脱吸的分离方法，其原理是利用 HCl 可以大量溶解于氯硅烷，而H₂ 基本不溶于氯硅烷的特性，用氯硅烷将HCl吸收，然后再将HCl从氯硅烷中脱吸出来，从而达到使H₂和HCl分离的目的。吸收脱吸分离方法具体为：先采用低温氯硅烷液体吸收混合气体中的HCl，将其与 H₂ 分离，从而得到比较纯净的H₂，然后再从吸收有HCl的氯硅烷富液中分离出HCl。参见图1，工艺流程如下：

经过冷凝分离后主要成分为 H₂ 和 HCl的40～55℃的混合尾气，与吸收塔T1顶部出来的-35～-45℃的H₂经吸收塔进料冷却器换热后，降温至-15～-25℃进入吸收塔T1的近底部进口，而换热后升温至15～30℃的H₂则送往吸附柱。-35～-45℃的低温氯硅烷液体进入吸收塔内，从吸收塔T1的近顶部喷淋而下，作为喷淋液的氯硅烷此时称为“贫液”，这是因为此时的氯硅烷液体中的 HCl含量较低，可以用于吸收 HCl气体。混合尾气中的HCl被贫液吸收后，从吸收塔T1的塔顶部出去的气体基本上全是H₂，只含有极少量的HCl和氯硅烷，然后被送到吸附柱进行吸附。贫液吸收了混合尾气中的 HCl后成为富液，即富含 HCl的氯硅烷液体，-30～-40℃的富液从吸收塔T1底部出来后，进入第一进料换热器E0的管程换热至15～30℃后进入HCl脱吸塔T2；

HCl脱吸塔T2相当于一个蒸馏塔，其下部设有再沸器H，热源为蒸汽，用于给脱吸塔提供热源。该再沸器H将进入HCl脱吸塔T2中的富液进行蒸馏，富液中的HCl被分离出来，以气态形式从HCl脱吸塔T2的塔顶部出去，蒸馏出来的70℃的气态HCl只含有少量氢气和氯硅烷，可以直接用于SiHCl₃ 合成，被送到合成工序。富液被脱吸出其中的大部分 HCl后，又成为“贫液”，该115～140℃的贫液从HCl脱吸塔T2塔底出来后分成两路，一路经HCl脱吸塔T2底部的再沸器H加热后返回HCl脱吸塔T2内，另一路又可作为吸收塔T1内的淋洗液经循环水冷却器C1换热降温至40～45℃后，由输送泵P分两路输送，一路输送至第一进料换热器E0的管程与第一进料换热器E0壳程内的-30～-40℃的富液换热到-15～-20℃后，再经氟利昂冷却器C2深冷降温到-35～-45℃后送回吸收塔T1内当作贫液喷淋液使用；输送泵P的另一路输送多余的氯硅烷到下游装置，这是由于尾气中被冷凝下来的氯硅烷液体也会不断进入这个循环中，因此氯硅烷的量将会不断增加，需要将多余的氯硅烷排出，以维持这一体系中循环氯硅烷的流量不变。

因此，氯硅烷作为 HCl的吸收剂，在吸收塔T1和HCl脱吸塔T2之间不断按照贫液→富液→贫液→富液这样循环。

该工艺虽然利用了吸收塔T1底部出料的富液的冷量冷却进入吸收塔T1的贫液，但没有利用HCl脱吸塔T2底部贫液的热量，使该装置的能耗较高，不利于达到节能降耗的目的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，通过工艺流程改造，合理利用能量，达到节能降耗的目的。