CN111072033B - 氯硅烷残液的预处理***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氯硅烷残液的预处理***和方法，其中，所述***包括：氯硅烷残液设备、氮气储罐和液氨供给单元，所述氯硅烷残液设备内自上而下形成排气区、反应区和进料区，并且所述进料区和所述反应区之间设有滤网，所述排气区设有氮气入口和尾气出口，所述进料区设有液态料出口；所述氮气储罐通过第一输气管道与所述氮气入口相连，并且所述第一输气管道上设有第一阀门；所述液氨供给单元包括依次相连的液氨储罐、气化器和减压阀，所述减压阀通过第二输气管道与所述进料区相连，并且所述第二输气管道上设有第二阀门。采用该***可以解决现有氯硅烷残液设备在检修时氯硅烷残液氮气置换时间长、检修作业烟雾大和残渣处理烟雾大的问题。

Description

氯硅烷残液的预处理***和方法
技术领域
本发明属于多晶硅技术领域，具体涉及一种氯硅烷残液的预处理***和方法。
背景技术
改良西门子法生产多晶硅过程中会产生大量的副产物四氯化硅。目前，90%以上的多晶硅企业均采用四氯化硅冷氢化技术处理副产物，将其转化为生产多晶硅的原料三氯氢硅。四氯化硅冷氢化技术是将冶金级硅粉、氢气、四氯化硅在一定的温度、压力条件下，在催化剂作用下反应，生成三氯氢硅。由于冶金级硅粉中含有金属杂质，因此氢化产品（氯硅烷）里引入了细微的硅粉和金属杂质。在急冷塔或淋洗塔以及后续的氯硅烷粗馏过程中，为防止堵塞设备和脱除金属杂质，这些细微硅粉和金属杂质将随四氯化硅液体由塔底排出，排出的这部分固液混合物即为氢化残液。另外，在还原过程中，除了硅、SiCl4、SiH2Cl2、H2和HCl等生成外，还有Si2Cl6、Si2HCl5、Si2H2Cl4、Cl6OSi2和Si3Cl8等一些列的双硅和多硅原子化合物副产物产生，相对于三氯氢硅和四氯化硅，双硅和多硅原子化合物的沸点较高，即为氯硅烷高沸物。还原尾气经过干法回收和精馏提纯后，SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2、H2和HCl等物料返回***重复利用，而氯硅烷高沸物和部分四氯化硅及少量无定形硅从精馏塔釜排出后，排出的物料即为固液混合物即为提纯残液。氢化残液和提纯残液一般混合后一并处理，即为多晶硅行业的氯硅烷残液。氯硅烷残液中液态的氯硅烷被分离后，剩余固态杂质如细微硅粉、金属氯化物等及残留在固态杂质表面的少量氯硅烷即为氯硅烷残渣。氯硅烷在空气中易形成HCl酸雾，反应式为SiCl4+4H2O=H4SiO4+4HCl。
较大的氯硅烷残液设备检修时需要打开设备人孔，检修人员从人孔进入设备进行检修作业。现行常规的方法是检修前一般先将设备内的残液尽可能全部倒出，再用氮气进行置换，即通过不停导入氮气使液态物料不断挥发进入氮气中而被带出设备，待从设备置换出来的氮气几乎没有酸雾时，就打开设备检修孔，待空气进入设备后，无明显酸雾或气味，则说明设备内残留氯硅烷已经很少，可进行检修作业，若仍有明显酸雾或气味，则需要关闭检修孔，重新进行氮气置换，直至满足检修要求。该设备检修前的置换过程是液态物料不断挥发进入氮气中，被氮气带出设备，所以固态的残渣仍然留着设备中，由于残渣中的细硅粉极易吸附氯硅烷，导致置换时间较长。置换操作是针对氮气可到达区域，若残渣结块较厚，残渣内部的氯硅烷无法与氮气接触，而无法被带出，即使置换合格，在检修过程中表面残渣被除去后，内部的残渣接触空气而反应产生大量烟雾，导致检修作业无法连续进行。在检修过程中同时部分设备由于存在死角，置换效果较差，导致长时间置换后仍无法满足检修要求，检修人员只能身穿专用防护服和呼吸器进行检修，存在一定的安全隐患，检修效率也较低，延迟长检修时间，增加了检修费用，甚至耽误正常生产。
较小的氯硅烷残液设备如过滤器、泵等，以及残液管道检修前同样需要先进行氮气置换，待置换合格要求后，检修人员将设备或管道法兰打开对空进行检修。该类氯硅烷残液设备和残液管道在氮气置换时很难彻底置换干净，检修过程中残渣接触空气易产生酸雾，严重影响厂区环境。同时在残渣处置过程中，一般用水解或碱液中和，反应较为剧烈，酸雾现象严重。
因此，现有的氯硅烷残液设备检修前的操作有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种氯硅烷残液的预处理***和方法，采用该***可以解决现有氯硅烷残液设备在检修时氯硅烷残液氮气置换时间长、检修作业烟雾大和残渣处理烟雾大的问题。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种氯硅烷残液的预处理***。根据本发明的实施例，所述***包括：
氯硅烷残液设备，所述氯硅烷残液设备内自上而下形成排气区、反应区和进料区，并且所述进料区和所述反应区之间设有滤网，所述排气区设有氮气入口和尾气出口，所述进料区设有液态料出口；
氮气储罐，所述氮气储罐通过第一输气管道与所述氮气入口相连，并且所述第一输气管道上设有第一阀门；
液氨供给单元，所述液氨供给单元包括依次相连的液氨储罐、气化器和减压阀，所述减压阀通过第二输气管道与所述进料区相连，并且所述第二输气管道上设有第二阀门。
根据本发明实施例的氯硅烷残液的预处理***通过采用氮气先将氯硅烷残液设备中的液态料从设备底部压出，为避免固体颗粒随液态料带出，反应区底部设有滤网，可拦截残液中的固体颗粒，然后关闭进料区底部的液态料出口阀门，从氮气入口持续通入氮气，固体颗粒表面残留的氯硅烷不断挥发而进入氮气中从尾气出口排出，待尾气出口的尾气排空与空气接触无明显酸雾现象后，关闭氮气供给，通过液氨供给单元向氯硅烷残液设备中供给氨气，使得氯硅烷残液设备中的氯硅烷残渣中氯硅烷与NH3(液/气)反应生成硅亚胺Si(NH)2，其通用化学反应方程式为：，其中，式中x为硅化亚胺聚合度，并且氯硅烷残渣中的金属氯化物杂质与NH3(液/气)反应生成金属氯化物的络合物，其通用化学反应方程式为：，其中，Me为铝、钛、铁等，上述两个反应在常温常压下即可进行，并放出较多热量，并且上述反应生成的硅亚胺Si(NH)2、氯化铵和金属络合物均为固态物，在空气中较为稳定，所以反应过程中压力不会升高，不存在超压风险，相较于现有的氯硅烷残液设备检修前的置换技术，本申请的方法不需要将氯硅烷残液中氯硅烷彻底置换，大大缩短了氮气置换时间，并且反应后生成的硅亚胺、氯化铵和金属络合物遇水或酸碱反应温和，无酸雾产生，即后续利用水解或酸碱中和即可除去氯硅烷残液设备中反应后的固体。由此，采用该方法可以解决现有氯硅烷残液设备在检修时氯硅烷残液氮气置换时间长、检修作业烟雾大和残渣处理烟雾大的问题，具有较高的环保效益和经济效益。
另外，根据本发明上述实施例的氯硅烷残液的预处理***还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述滤网的孔径为30~50微米。
在本发明的一些实施例中，所述氮气储罐通过第三输气管道与所述进料区相连，并且所述第三输气管道上设有第三阀门。
在本发明的一些实施例中，上述***进一步包括：控制单元，所述控制单元与所述氯硅烷残液设备上温度检测装置以及所述第二阀门和所述第三阀门相连。
在本发明的一些实施例中，上述***进一步包括：尾气净化单元，所述尾气净化单元与所述尾气出口相连。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种氯硅烷残液的预处理方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：
（1）采用所述氮气储罐通过所述第一输气管道向所述氯硅烷残液设备供给氮气，以便对氯硅烷残液进行固液分离，分别得到液态料和固体颗粒，然后停止所述液态料的排放，所述固体颗粒表面残留的氯硅烷挥发随氮气进入尾气，得到氯硅烷残渣；
（2）待所述尾气排空无明显酸雾后，关闭所述第一阀门，采用所述液氨供给单元通过所述第二输气管道向所述氯硅烷残液设备中供给氨气，以便使得所述氯硅烷残渣与氨气反应，得到含有硅亚胺、氯化铵和金属络合物的固态反应物。
根据本发明实施例的氯硅烷残液的预处理方法通过采用氮气先将氯硅烷残液设备中的液态料从设备底部压出，为避免固体颗粒随液态料带出，反应区底部设有滤网，可拦截残液中的固体颗粒，然后关闭进料区底部的液态料出口阀门，从氮气入口持续通入氮气，固体颗粒表面残留氯硅烷不断挥发而进入氮气中从尾气出口排出，待尾气出口的尾气排空与空气接触无明显酸雾现象后，关闭氮气供给，通过液氨供给单元向氯硅烷残液设备中供给氨气，使得氯硅烷残液设备中的氯硅烷残渣中氯硅烷与NH3(液/气)反应生成硅亚胺Si(NH)2，其通用化学反应方程式为：，其中，式中x为硅化亚胺聚合度，并且氯硅烷残渣中的金属氯化物杂质与NH3(液/气)反应生成金属氯化物的络合物，其通用化学反应方程式为：，其中，Me为铝、钛、铁等，上述两个反应在常温常压下即可进行，并放出较多热量，并且上述反应生成的硅亚胺Si(NH)2、氯化铵和金属络合物均为固态物，在空气中较为稳定，所以反应过程中压力不会升高，不存在超压风险，相较于现有的氯硅烷残液设备检修前的置换技术，本申请的方法不需要将氯硅烷残液中氯硅烷彻底置换，大大缩短了氮气置换时间，并且反应后生成的硅亚胺、氯化铵和金属络合物遇水或酸碱反应温和，无酸雾产生，即后续利用水解或酸碱中和即可除去氯硅烷残液设备中反应后的固体。由此，采用该方法可以解决现有氯硅烷残液设备在检修时氯硅烷残液氮气置换时间长、检修作业烟雾大和残渣处理烟雾大的问题，具有较高的环保效益和经济效益。
另外，根据本发明上述实施例的氯硅烷残液的预处理方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，经所述液氨供给单元的减压阀后的氨气压力为2~3bar。
在本发明的一些实施例中，上述方法进一步包括：（3）所述氯硅烷残液设备温度高于300摄氏度，利用所述氮气储罐通过所述第三输气管道向所述进料区供给氮气。
在本发明的一些实施例中，步骤（3）进一步包括，利用所述控制单元基于所述氯硅烷残液设备上温度检测装置的显示，控制所述第二阀门和所述第三阀门的开度。
在本发明的一些实施例中，将所述尾气供给至所述尾气净化单元进行净化处理。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的氯硅烷残液的预处理***的结构示意图；
图2是根据本发明再一个实施例的氯硅烷残液的预处理***的结构示意图；
图3是根据本发明又一个实施例的氯硅烷残液的预处理***的结构示意图；
图4是根据本发明一个实施例的氯硅烷残液的预处理方法的流程示意图；
图5是根据本发明再一个实施例的氯硅烷残液的预处理方法的流程示意图；
图6是根据本发明又一个实施例的氯硅烷残液的预处理方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种氯硅烷残液的预处理***。根据本发明的实施例，参考图1-3，该***包括：氯硅烷残液设备100、氮气储罐200和液氨供给单元300。
根据本发明的实施例，氯硅烷残液设备100内自上而下形成排气区11、反应区12和进料区13，并且进料区13和反应区12之间设有滤网14，排气区11设有氮气入口101和尾气出口102，进料区13设有液态料出口103。具体的，滤网14的孔径为30~50微米（滤网孔径过大，无法有效拦截固体颗粒，孔径过小，滤网易堵塞，流体阻力大），从而在可以提高固液分离效率的同时避免滤网14的堵塞，通过从排气区11供给氮气对氯硅烷残液设备100中加压对其中的氯硅烷残液经滤网14进行过滤，使得大部分液态料从设备底部的液态料出口103压出，然后关闭液态料出口103处阀门，并经氮气入口101持续通入氮气，拦截在滤网14上的固体颗粒表面残留的氯硅烷不断挥发进入氮气中从尾气出口102排出，而剩余的氯硅烷残渣停留在滤网14之上的反应区12，该氯硅烷残渣的主要成分为：少量氯硅烷（主要为四氯化硅）、细硅粉及铝、钛、铁等金属氯化物。需要说明的是，本申请的“氯硅烷残液设备100”为多晶硅生产过程中常规使用的设备，此处不再赘述。
根据本发明的实施例，氮气储罐200通过第一输气管道21与氮气入口101相连，并且第一输气管道21上设有第一阀门211，即通过第一输气管道21将氮气储罐200中的氮气持续供给至氯硅烷残液设备100中对其内部进行置换，待置换后的尾气经尾气出口102排空与空气接触无明显酸雾现象后，即为置换完成，关闭第一阀门211。具体的，若尾气中含有氯硅烷，其极易与空气中水发生反应得到盐酸而形成酸雾。需要说明的是，本申请中“无明显酸雾现象”可以理解为肉眼无法观察到酸雾形成，并且本领域技术人员可以根据经验进行分辨。
根据本发明的实施例，液氨供给单元300包括依次相连的液氨储罐31、气化器32和减压阀33，减压阀33通过第二输气管道34与进料区13相连，并且第二输气管道34上设有第二阀门341。具体的，待上述氮气置换完成后，将存储在液氨储罐31中的液氨经气化器32加热升温后气化为氨气，然后经减压阀33减压后控制其压力为2~3bar后再经第二输气管道34自进料区13供给至氯硅烷残液设备100中与其中的氯硅烷残渣发生反应，使得氯硅烷残液设备100中的氯硅烷残渣中氯硅烷与NH3(液/气)反应生成硅亚胺Si(NH)2，其通用化学反应方程式为：，其中，式中x为硅化亚胺聚合度，并且氯硅烷残渣中的金属氯化物杂质与NH3(液/气)反应生成金属氯化物的络合物，其通用化学反应方程式为：，其中，Me为铝、钛、铁等，上述两个反应在常温常压下即可进行，并放出较多热量，并且上述反应生成的硅亚胺Si(NH)2、氯化铵和金属络合物均为固态物，在空气中较为稳定，所以反应过程中压力不会升高，不存在超压风险，相较于现有的氯硅烷残液设备检修前的置换技术，本申请的方法不需要将氯硅烷残液中氯硅烷彻底置换，大大缩短了氮气置换时间，并且反应后生成的硅亚胺、氯化铵和金属络合物遇水或酸碱反应温和，无酸雾产生，即后续利用水解或酸碱中和即可除去氯硅烷残液设备中反应后的固体。同时在将氨气供给至氯硅烷残液设备完成置换氮气时，保持尾气出口阀门的关闭或微开，节省氨气。
根据本发明实施例的氯硅烷残液的预处理***通过采用氮气先将氯硅烷残液设备中的液态料从设备底部压出，为避免固体颗粒随液态料带出，反应区底部设有滤网，可拦截残液中的固体颗粒，然后关闭进料区底部的液态料出口阀门，从氮气入口持续通入氮气，固体颗粒表面残留的氯硅烷不断挥发而进入氮气中从尾气出口排出，待尾气出口的尾气排空与空气接触无明显酸雾现象后，关闭氮气供给，通过液氨供给单元向氯硅烷残液设备中供给氨气，使得氯硅烷残液设备中的氯硅烷残渣中氯硅烷与NH3(液/气)反应生成硅亚胺Si(NH)2，其通用化学反应方程式为：，其中，式中x为硅化亚胺聚合度，并且氯硅烷残渣中的金属氯化物杂质与NH3(液/气)反应生成金属氯化物的络合物，其通用化学反应方程式为：，其中，Me为铝、钛、铁等，上述两个反应在常温常压下即可进行，并放出较多热量，并且上述反应生成的硅亚胺Si(NH)2、氯化铵和金属络合物均为固态物，在空气中较为稳定，所以反应过程中压力不会升高，不存在超压风险，相较于现有的氯硅烷残液设备检修前的置换技术，本申请的方法不需要将氯硅烷残液中氯硅烷彻底置换，大大缩短了氮气置换时间，并且反应后生成的硅亚胺、氯化铵和金属络合物遇水或酸碱反应温和，无酸雾产生，即后续利用水解或酸碱中和即可除去氯硅烷残液设备中反应后的固体。由此，采用该方法可以解决现有氯硅烷残液设备在检修时氯硅烷残液氮气置换时间长、检修作业烟雾大和残渣处理烟雾大的问题，具有较高的环保效益和经济效益。
进一步的，参考图2，氮气储罐200通过第三输气管道22与进料区13相连，并且第三输气管道22上设有第三阀门221。具体的，随着上述氨气供给至氯硅烷残液设备100中，使得氯硅烷残液设备100中氮气逐渐被氨气置换出来且从尾气出口102排出，并且随着氯硅烷残液设备100内氨气浓度升高，反应逐渐加快，使得氯硅烷残液设备100内温度快速升高，通过在氯硅烷残液设备100上布置温度检测装置15，例如该温度检测装置15为测温枪，其布置在氯硅烷残液设备100反应区12的侧壁上，来实时检测氯硅烷残液设备100侧壁的温度，待测温枪温度显示高于300摄氏度时，则开启第三阀门221向进料区13内供给氮气来降低氯硅烷残液设备100中氨气浓度，从而降低反应速率，达到降低氯硅烷残液设备100内温度的目的，优选的，参考图2，本申请中也可以通过第三输气管道22将氮气直接输送到第二输气管道34内先与氨气混合后再供给至氯硅烷残液设备100的进料区13。需要说明的是，该步骤过程供给氮气的体积和/或流量以将氯硅烷残液设备100上的温度检测装置15显示低于300摄氏度为准。优选的，可以通过设置控制单元400来提高本申请***的自动化，该控制单元400与氯硅烷残液设备100上温度检测装置15以及第二阀门341和第三阀门221相连，且适于基于温度检测装置15的温度显示来自动调节第二阀门341和第三阀门221的开度，例如当温度检测装置15显示温度高于300摄氏度，则控制单元400自动控制打开第三阀门221和/或减小第二阀门221的开度。需要说明的是，该控制单元400为本领域常规的控制装置，只要能实现上述功能即可，此处对其结构不再赘述。
进一步的，参考图3，上述***进一步包括尾气净化单元500，该尾气净化单元500与尾气出口102相连，且适于在氨气供给至氯硅烷残液设备完成置换氮气后，将含有少量氨气的尾气供给至尾气净化单元500中。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对该尾气净化单元500的类型进行选择，只要能够实现尾气的达标排放即可，此处对其结构不再赘述。
进一步的，在上述经第二输气管道34向进料区13供给氨气过程中，若氯硅烷残液设备100上温度检测装置15显示逐渐降低，即表明氯硅烷残液设备100内氯硅烷和金属氯化物已基本反应完全，关闭第二阀门341和第三阀门221，若氯硅烷残液设备上压力表压力稳定，可确认反应已彻底，再打开第一阀门211通入氮气将氯硅烷残液设备100内氨气置换干净后即可将氯硅烷残液设备100对空进行检修。
在本发明的第三个方面，本发明提出了一种采用上述***实施氯硅烷残液的预处理方法。根据本发明的实施例，参考图4-6，该方法包括：
S100：采用氮气储罐通过第一输气管道向氯硅烷残液设备供给氮气
该步骤中，采用氮气储罐通过第一输气管道向氯硅烷残液设备供给氮气，以便对氯硅烷残液进行固液分离，分别得到液态料、氯硅烷残渣和尾气。具体的，通过从排气区11供给氮气对氯硅烷残液设备100中加压对其中的氯硅烷残液经滤网14进行过滤，使得大部分液态料从设备底部的液态料出口103压出，然后关闭液态料出口103处阀门，并经氮气入口101持续通入氮气，拦截在滤网14上的固体颗粒表面残留的氯硅烷不断挥发进入氮气中从尾气出口102排出，而剩余的氯硅烷残渣停留在滤网14之上的反应区12，该氯硅烷残渣的主要成分为：少量氯硅烷（主要为四氯化硅）、细硅粉及铝、钛、铁等金属氯化物。需要说明的是，本申请的“氯硅烷残液设备100”为多晶硅生产过程中常规使用的设备，此处不再赘述。
S200：待尾气排空无明显酸雾后，关闭第一阀门，采用液氨供给单元通过第二输气管道向氯硅烷残液设备中供给氨气
该步骤中，待尾气排空无明显酸雾后，关闭第一阀门211，采用液氨供给单元300通过第二输气管道34向氯硅烷残液设备100中供给氨气，以便使得氯硅烷残渣与氨气反应，得到含有硅亚胺、氯化铵和金属络合物的固态反应物。具体的，若尾气中含有氯硅烷，其与空气极易与空气中水发生反应得到盐酸而形成酸雾。待上述氮气置换完成后，将存储在液氨储罐31中的液氨经气化器32加热升温后气化为氨气，然后经减压阀33减压后控制其压力为2~3bar后再经第二输气管道34自进料区13供给至氯硅烷残液设备100中与其中的氯硅烷残渣发生反应，使得氯硅烷残液设备100中的氯硅烷残渣中氯硅烷与NH3(液/气)反应生成硅亚胺Si(NH)2，其通用化学反应方程式为：，其中，式中x为硅化亚胺聚合度，并且氯硅烷残渣中的金属氯化物杂质与NH3(液/气)反应生成金属氯化物的络合物，其通用化学反应方程式为：，其中，Me为铝、钛、铁等，上述两个反应在常温常压下即可进行，并放出较多热量，并且上述反应生成的硅亚胺Si(NH)2、氯化铵和金属络合物均为固态物，在空气中较为稳定，所以反应过程中压力不会升高，不存在超压风险，相较于现有的氯硅烷残液设备检修前的置换技术，本申请的方法不需要将氯硅烷残液中氯硅烷彻底置换，大大缩短了氮气置换时间，并且反应后生成的硅亚胺、氯化铵和金属络合物遇水或酸碱反应温和，无酸雾产生，即后续利用水解或酸碱中和即可除去氯硅烷残液设备中反应后的固体。需要说明的是，本申请中“无明显酸雾现象”可以理解为肉眼无法观察到酸雾形成，并且本领域技术人员可以根据经验进行分辨。同时在将氨气供给至氯硅烷残液设备完成置换氮气时，保持尾气出口阀门的关闭或微开，节省氨气。
根据本发明实施例的氯硅烷残液的预处理方法通过采用氮气先将氯硅烷残液设备中的液态料从设备底部压出，为避免固体颗粒随液态料带出，反应区底部设有滤网，可拦截残液中的固体颗粒，然后关闭进料区底部的液态料出口阀门，从氮气入口持续通入氮气，固体颗粒表面残留的氯硅烷不断挥发而进入氮气中从尾气出口排出，待尾气出口的尾气排空与空气接触无明显酸雾现象后，关闭氮气供给，通过液氨供给单元向氯硅烷残液设备中供给氨气，使得氯硅烷残液设备中的氯硅烷残渣中氯硅烷与NH3(液/气)反应生成硅亚胺Si(NH)2，其通用化学反应方程式为：，其中，式中x为硅化亚胺聚合度，并且氯硅烷残渣中的金属氯化物杂质与NH3(液/气)反应生成金属氯化物的络合物，其通用化学反应方程式为：，其中，Me为铝、钛、铁等，上述两个反应在常温常压下即可进行，并放出较多热量，并且上述反应生成的硅亚胺Si(NH)2、氯化铵和金属络合物均为固态物，在空气中较为稳定，所以反应过程中压力不会升高，不存在超压风险，相较于现有的氯硅烷残液设备检修前的置换技术，本申请的方法不需要将氯硅烷残液中氯硅烷彻底置换，大大缩短了氮气置换时间，并且反应后生成的硅亚胺、氯化铵和金属络合物遇水或酸碱反应温和，无酸雾产生，即后续利用水解或酸碱中和即可除去氯硅烷残液设备中反应后的固体。由此，采用该方法可以解决现有氯硅烷残液设备在检修时氯硅烷残液氮气置换时间长、检修作业烟雾大和残渣处理烟雾大的问题，具有较高的环保效益和经济效益。
进一步的，参考图5，上述方法进一步包括
S300：氯硅烷残液设备温度高于300摄氏度，利用氮气储罐通过第三输气管道向进料区供给氮气
该步骤中，具体的，随着上述氨气供给至氯硅烷残液设备100中，使得氯硅烷残液设备100中氮气逐渐被氨气置换出来且从尾气出口102排出，并且随着氯硅烷残液设备100内氨气浓度升高，反应逐渐加快，使得氯硅烷残液设备100内温度快速升高，通过在氯硅烷残液设备100上布置温度检测装置15，例如该温度检测装置15为测温枪，其布置在氯硅烷残液设备100的侧壁上，来实时检测氯硅烷残液设备100侧壁的温度，待测温枪温度显示高于300摄氏度时，则开启第三阀门221向进料区13内供给氮气来降低氯硅烷残液设备100中氨气浓度，从而降低反应速率，达到降低氯硅烷残液设备100内温度的目的。优选的，该步骤中，可以通过设置控制单元400来提高本申请***的自动化，该控制单元400与氯硅烷残液设备100上温度检测装置15以及第二阀门341和第三阀门221相连，且适于基于温度检测装置15的温度显示来自动调节第二阀门341和第三阀门221的开度，例如当温度检测装置15显示温度高于300摄氏度，则控制单元400自动控制打开第三阀门221和/或减小第二阀门221的开度。
进一步的，参考图6，上述方法进一步包括：
S400：将尾气供给至尾气净化单元进行净化处理
该步骤中，在上述步骤S200的氨气供给至氯硅烷残液设备完成置换氮气后，将含有少量氨气的尾气供给至尾气净化单元500中。
进一步的，在上述经第二输气管道34向进料区13供给氨气过程中，若氯硅烷残液设备100上温度检测装置15显示逐渐降低，即表明氯硅烷残液设备100内氯硅烷和金属氯化物已基本反应完全，关闭第二阀门341和第三阀门221，若氯硅烷残液设备上压力表压力稳定，可确认反应已彻底，再打开第一阀门211通入氮气将氯硅烷残液设备100内氨气置换干净后即可将氯硅烷残液设备100对空进行检修。
需要说明的是，上述针对氯硅烷残液的预处理***所描述的特征和优点同样适用于该氯硅烷残液的预处理方法，此处不再赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种氯硅烷残液的预处理***，其特征在于，包括：
氯硅烷残液设备，所述氯硅烷残液设备内自上而下形成排气区、反应区和进料区，并且所述进料区和所述反应区之间设有滤网，所述排气区设有氮气入口和尾气出口，所述进料区设有液态料出口；
氮气储罐，所述氮气储罐通过第一输气管道与所述氮气入口相连，并且所述第一输气管道上设有第一阀门；
液氨供给单元，所述液氨供给单元包括依次相连的液氨储罐、气化器和减压阀，所述减压阀通过第二输气管道与所述进料区相连，并且所述第二输气管道上设有第二阀门；
所述氮气储罐通过第三输气管道与所述进料区相连，并且所述第三输气管道上设有第三阀门；
控制单元，所述控制单元与所述氯硅烷残液设备上温度检测装置以及所述第二阀门和所述第三阀门相连，所述温度检测装置为测温枪，所述测温枪布置在所述反应区的侧壁上。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述滤网的孔径为30~50微米。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，进一步包括：尾气净化单元，所述尾气净化单元与所述尾气出口相连。
4.一种利用权利要求1-3中任一项所述的***实施氯硅烷残液的预处理方法，其特征在于，包括：
（1）采用所述氮气储罐通过所述第一输气管道向所述氯硅烷残液设备供给氮气，以便对氯硅烷残液进行固液分离，分别得到液态料和固体颗粒，然后停止所述液态料的排放，所述固体颗粒表面残留的氯硅烷挥发随氮气进入尾气，得到氯硅烷残渣；
（2）待所述尾气排空无明显酸雾后，关闭所述第一阀门，采用所述液氨供给单元通过所述第二输气管道向所述氯硅烷残液设备中供给氨气，以便使得所述氯硅烷残渣与氨气反应，得到含有硅亚胺、氯化铵和金属络合物的固态反应物。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，经所述液氨供给单元的减压阀后的氨气压力为2~3bar。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括：
（3）所述氯硅烷残液设备温度高于300摄氏度，利用所述氮气储罐通过所述第三输气管道向所述进料区供给氮气。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤（3）进一步包括，利用所述控制单元基于所述氯硅烷残液设备上温度检测装置的显示，控制所述第二阀门和所述第三阀门的开度。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述尾气供给至所述尾气净化单元进行净化处理。
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