CN104402001B - 多晶硅氢化尾气回收***及尾气利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多晶硅氢化尾气回收***及尾气利用方法，其中***包括：氯化氢储罐，存储低温氯化氢液体；吸收塔富液换热器，吸收塔富液和解析塔的氯化硅贫液在吸收塔富液换热器内换热；氯化氢蒸发器，其管程入口与吸收塔富液换热器连接，换热后的氯硅烷贫液进入氯化氢蒸发器的管程，所述氯化氢蒸发器的壳程连接氯化氢储罐；氟利昂蒸发器，连接氯化氢蒸发器管程的出口，氟利昂蒸发器对来自氯化氢蒸发器管程的氯硅烷贫液制冷后送入吸收塔；去精馏氯硅烷换热器，连接氯化氢蒸发器壳程，来自氯化氢蒸发器壳程的氯化氢在去精馏氯硅烷换热器内与去精馏的氯硅烷换热后输送至三氯氢硅合成。本发明能够降低能耗，提升氢化反应的产能。

Description

多晶硅氢化尾气回收***及尾气利用方法
技术领域
本发明涉及多晶硅制备技术领域，尤其涉及一种多晶硅氢化尾气回收***及尾气利用方法。
背景技术
改良西门子法生产多晶硅过程中，氢化反应所产生的氯化氢在冷凝分离、升压吸收后，由解析塔解析出氯化氢气体经过冷却至-40℃变为氯化氢液体，一部分回流至解析塔维持塔顶温度，一部分采出通过去精馏车间的氯硅烷加热为氯化氢气体送至三氯氢硅合成。-40℃氯化氢液体由去精馏车间的氯硅烷加热为氯化氢气体送至三氯氢硅合成，浪费掉了其中携带的大量冷量，而解析塔氯硅烷贫液与吸收塔氯硅烷富液换热至-15℃—-20℃后，需要大量氟利昂深冷。由此可见其中-40℃氯化氢液体所携带的冷量未能合理利用。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种多晶硅氢化尾气回收***及尾气利用方法，主要目的是降低能耗，提升氢化反应的产能。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种多晶硅氢化尾气回收***，包括：
氯化氢储罐，存储来自精馏塔2顶部低温氯化氢液体；
吸收塔富液换热器，所述吸收塔富液换热器接收吸收塔富液和解析塔的氯化硅贫液，所述吸收塔富液和解析塔氯化硅贫液在所述吸收塔富液换热器内换热；
氯化氢蒸发器，其管程入口与吸收塔富液换热器连接，换热后的氯硅烷贫液进入氯化氢蒸发器的管程，所述氯化氢蒸发器的壳程入口连接氯化氢储罐；
氟利昂蒸发器，连接氯化氢蒸发器管程的出口，所述氟利昂蒸发器对来自氯化氢蒸发器管程的氯硅烷贫液制冷后送入吸收塔；
去精馏氯硅烷换热器，连接氯化氢蒸发器壳程出口，来自氯化氢蒸发器壳程的氯化氢在去精馏氯硅烷换热器内与去精馏的氯硅烷换热后输送至三氯氢硅合成。
作为优选，所述氯化氢蒸发器的管程的入口与出口通过第一旁路管道连接，所述第一旁路管道上及第一旁路管道与氯化氢蒸发器的管程的出入口之间分别设有阀门。
作为优选，所述氯化氢储罐与氯化氢蒸发器之间设有氯化氢流量调节阀。
作为优选，所述氯化氢蒸发器的壳程的入口与出口通过第二旁路管道连接，所述第二旁路管道上及第二旁路管道与氯化氢蒸发器的壳程的出入口之间分别设有阀门。
另一方面，本发明实施例提供了一种多晶硅氢化尾气利用方法，包括如下步骤；
来自解析塔的氯化硅贫液与吸收塔富液换热；
换热后的氯化硅贫液作为热媒与作为冷媒的低温氯化氢液体进行热交换；
与氯化氢液体换热后的氯化硅贫液经深冷后用做吸收塔吸收剂吸收分离氢化反应中产生的氯化氢气体；
与氯化硅贫液换热后的氯化氢作为冷媒与作为热媒的去精馏车间的氯硅烷再次换热后送至三氯氢硅合成。
作为优选，与氯化硅贫液换热的氯化氢液体的流量根据氢化反应过程中产生的氯化氢量来调节。
作为优选，与吸收塔富液换热后-15℃～-20℃的氯化硅贫液与-40℃的氯化氢液体换热后温度降至-20℃～-25℃，-20℃～-25℃的氯化硅贫液深冷至-42℃～-44℃后用作吸收塔吸收剂吸收分离氢化反应中产生的氯化氢气体；与氯化硅贫液换热后的氯化氢温度升至-15℃～-20℃，将-15℃～-20℃氯化氢气体通过去精馏车间的30℃～35℃氯硅烷再次加热后送至三氯氢硅合成。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明实施例将氢化反应尾气中通过解析塔解析的-40℃氯化氢液体中所携带的大量冷量进行了合理利用，减少了氟利昂蒸发器中氟利昂的用量，从而降低了螺杆压缩机的负荷，打破了因螺杆压缩机满负荷运行所带来的氢化反应产能瓶颈，提升了氢化反应产能。
附图说明
图1是本发明实施例的多晶硅氢化尾气回收***的结构及流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
图1是本发明实施例的多晶硅氢化尾气回收***的结构及流程示意图。如图1所示，多晶硅氢化尾气回收***，包括：
氯化氢储罐1，存储来自精馏塔2顶部的低温氯化氢液体；
吸收塔富液换热器3，吸收塔富液换热器3接收吸收塔4富液和解析塔5的氯化硅贫液，吸收塔4富液和解析塔5氯化硅贫液在吸收塔富液换热器3内换热；
氯化氢蒸发器6，其管程入口与吸收塔富液换热器3连接，换热后的氯硅烷贫液进入氯化氢蒸发器6的管程，氯化氢蒸发器6的壳程入口连接氯化氢储罐1；
氟利昂蒸发器7，连接氯化氢蒸发器6管程的出口，氟利昂蒸发器7对来自氯化氢蒸发器6管程的氯硅烷贫液制冷后送入吸收塔4；
去精馏氯硅烷换热器8，连接氯化氢蒸发器6壳程出口，来自氯化氢蒸发器6壳程的氯化氢在去精馏氯硅烷换热器8内与去精馏的氯硅烷换热后输送至三氯氢硅合成。
本发明实施例将氢化反应尾气中通过解析塔解析的-40℃氯化氢液体中所携带的大量冷量进行了合理利用，减少了氟利昂蒸发器中氟利昂的用量，从而降低了螺杆压缩机的负荷，打破了因螺杆压缩机满负荷运行所带来的氢化反应产能瓶颈，提升了氢化反应产能。
本发明实施例提供的多晶硅氢化尾气利用方法，包括如下步骤；
来自解析塔5的氯化硅贫液与来自吸收塔4的含HCL氯硅烷富液换热；
换热后的氯化硅贫液作为热媒与作为冷媒的低温氯化氢液体进行热交换；
与氯化氢液体换热后的氯化硅贫液经深冷后用做吸收塔吸收剂吸收分离氢化反应中产生的氯化氢气体；
与氯化硅贫液换热后的氯化氢作为冷媒与作为热媒的去精馏车间的氯硅烷再次换热后送至三氯氢硅合成。
下面结合图1对本法实施例的尾气回收***和尾气利用方法进行说明。
来自解析塔5的氯化硅贫液与来自吸收塔4的吸收塔富液(含HCL氯硅烷富液)在吸收塔富液换热器3中换热后，氯化硅贫液至氯化氢蒸发器6，此时-15℃～-20℃的氯硅烷贫液为热媒进入氯化氢蒸发器6管程，氯化氢储罐1中-40℃氯化氢液体做冷媒进入氯化氢蒸发器6壳程，在连接氯化氢储罐1与氯化氢换热器6壳程入口的管线上增加一个氯化氢流量调节阀9，根据精馏塔2内氢化反应过程中产生的氯化氢量来调节氯化氢进入氯化氢蒸发器6的流量。通过氯化氢蒸发器6换热后，-15℃～-20℃的氯硅烷贫液可以冷却至-20℃至-25℃左右，-20℃至-25℃的氯硅烷贫液再经过氟利昂蒸发器7深冷至-42℃～-44℃用做吸收塔4吸收剂吸收分离氢化反应中产生的氯化氢气体。在氯化氢蒸发器6管程出入口增加第一旁路管道10，并设置相应阀门，以便在无氯化氢可利用的情况下-15℃～-20℃的氯硅烷贫液可以绕开氯化氢蒸发器6直接进入氟利昂蒸发器进行深冷。
氯化氢蒸发器6壳程出口的氯化氢气体温度升至-15℃～-20℃左右，温度仍然较低，为了不对三氯氢硅合成造成影响，将-15℃～-20℃氯化氢气体通过去精馏车间的30℃—35℃氯硅烷再次加热后送至三氯氢硅合成。在氯化氢蒸发器6壳程出入口之间增加第二旁路管道11，并设置相应阀门，以便在氯化氢蒸发器6出现异常时，可以将-40℃氯化氢液体直接送至去精馏氯硅烷换热器8加热后，变为气态氯化氢送至三氯氢硅合成。
下面通过应用实例来说明本发明的效果。
实例一：
-19.6℃、130M3/H的氯硅烷贫液进入氯化氢蒸发器管程，与-40℃氯化氢液体进入壳程相互换热，将-19.6℃的氯硅烷贫液降至-25.2℃后送到氟利昂蒸发器深冷。-40℃氯化氢液体变化为-17.9℃、2400M3/H氯化氢气体送到去精馏氯硅烷换热器换热后再去三氯氢硅合成。
本实例中，因降低了氟利昂蒸发器中氟利昂的用量，降低了螺杆压缩机运行负荷。在满足螺杆机满负荷运行条件下，可以增加氢化反应四氯化硅进料量10吨/H。
实例二：
-19.59℃、130M3/H的氯硅烷贫液进入氯化氢蒸发器管程，与-40℃氯化氢液体进入壳程相互换热，可将-19.56℃的氯硅烷贫液降至-26.22℃后送到氟利昂蒸发器深冷。-40℃氯化氢液体变化为-19.11℃、2600M3/H氯化氢气体送到去精馏氯硅烷换热器换热后再去三氯氢硅合成。
本实例中，因减少了氟利昂蒸发器中氟利昂的用量，降低了螺杆压缩机运行负荷。在满足螺杆机满负荷运行条件下，可以增加氢化反应四氯化硅进料量15吨/H。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.多晶硅氢化尾气回收***，其特征在于，包括：
氯化氢储罐，存储来自精馏塔顶部的低温氯化氢液体；
吸收塔富液换热器，所述吸收塔富液换热器接收吸收塔富液和解析塔的氯化硅贫液，所述吸收塔富液和氯化硅贫液在所述吸收塔富液换热器内换热；
氯化氢蒸发器，其管程入口与吸收塔富液换热器连接，换热后的氯硅烷贫液进入氯化氢蒸发器的管程，所述氯化氢蒸发器的壳程入口连接氯化氢储罐；
氟利昂蒸发器，连接氯化氢蒸发器管程的出口，所述氟利昂蒸发器对来自氯化氢蒸发器管程的氯硅烷贫液制冷后送入吸收塔；
去精馏氯硅烷换热器，连接氯化氢蒸发器壳程出口，来自氯化氢蒸发器壳程的氯化氢在去精馏氯硅烷换热器内与去精馏的氯硅烷换热后输送至三氯氢硅合成。
2.根据权利要求1所述的多晶硅氢化尾气回收***，其特征在于，所述氯化氢蒸发器的管程的入口与出口通过第一旁路管道连接，所述第一旁路管道上及第一旁路管道与氯化氢蒸发器的管程的出入口之间分别设有阀门。
3.根据权利要求1所述的多晶硅氢化尾气回收***，其特征在于，所述氯化氢储罐与氯化氢蒸发器之间设有氯化氢流量调节阀。
4.根据权利要求1所述的多晶硅氢化尾气回收***，其特征在于，所述氯化氢蒸发器的壳程的入口与出口通过第二旁路管道连接，所述第二旁路管道上及第二旁路管道与氯化氢蒸发器的壳程的出入口之间分别设有阀门。
5.多晶硅氢化尾气利用方法，其特征在于，包括如下步骤；
来自解析塔的氯化硅贫液与吸收塔富液换热；
换热后的氯化硅贫液作为热媒与作为冷媒的低温氯化氢液体进行热交换；
与氯化氢液体换热后的氯化硅贫液经深冷后用做吸收塔吸收剂吸收分离氢化反应中产生的氯化氢气体；
与氯化硅贫液换热后的氯化氢作为冷媒与作为热媒的去精馏车间的氯硅烷再次换热后送至三氯氢硅合成。
6.根据权利要求5所述的多晶硅氢化尾气利用方法，其特征在于，与氯化硅贫液换热的氯化氢液体的流量根据氢化反应过程中产生的氯化氢量来调节。
7.根据权利要求5所述的多晶硅氢化尾气利用方法，其特征在于，与吸收塔富液换热后-15℃～-20℃的氯化硅贫液与-40℃的氯化氢液体换热后温度降至-20℃～-25℃，-20℃～-25℃的氯化硅贫液深冷至-42℃～-44℃后用作吸收塔吸收剂吸收分离氢化反应中产生的氯化氢气体；与氯化硅贫液换热后的氯化氢温度升至-15℃～-20℃，将-15℃～-20℃氯化氢气体通过去精馏车间的30℃～35℃氯硅烷再次加热后送至三氯氢硅合成。
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