CN211056728U - 还原尾气的无定形硅处理*** - Google Patents

还原尾气的无定形硅处理*** Download PDF

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Abstract

本实用新型公开一种还原尾气的无定形硅处理***,包括依次连接的喷淋洗涤装置、过滤装置、换热组件和冷凝装置;所述喷淋洗涤装置用于洗涤还原尾气,得到第一固液混合物;所述过滤装置用于分离所述第一固液混合物,得到液相和第二固液混合物;换热组件用于加热第二固液混合物,分离得到气相和固相;所述冷凝装置用于冷凝所述气相,得到液相;本申请提供的还原尾气的无定形硅处理***,可以有效分离还原尾气,得到纯净的无定形硅粉和氯硅烷,具有回收利用率高,排放少,能耗小的优点。

Description

还原尾气的无定形硅处理***
技术领域
本实用新型涉及多晶硅生产制备领域,具体涉及一种还原尾气的无定形硅处理***。
背景技术
多晶硅是太阳能光伏行业的基础材料。目前,多晶硅主要采用改良西门子法(即三氯氢硅还原法)生产,指的是利用气相沉积法在还原炉中通过H2来还原SiHCl3从而制备多晶硅,具体反应方程式为:
3SiHCl3+H2→2Si+5HCl+SiCl4
在实际生产中,还原过程十分复杂,还原尾气主要包括H2、HCl、气相氯硅烷和无定形硅粉等,其中气相氯硅烷包括SiHCl3、SiCl4气体和SiH2Cl2。为了降低原料浪费,一般将还原尾气中的各组分加以回收利用,再次应用于还原***。
现有的还原尾气回收***,一般使尾气中的无定形硅粉使用过滤器简单过滤后作为废弃物处置;出现无定形硅粉进入气相后***,造成尾气***不能长期稳定运行、***故障率较高,排出硅粉处理难度、费用增加。
实用新型内容
有鉴于此,本申请提供一种还原尾气的无定形硅处理***,可以有效分离还原尾气,得到纯净的无定形硅粉和氯硅烷,具有回收利用率高,排放少,能耗小的优点。
为解决以上技术问题,本实用新型提供的技术方案是一种还原尾气的无定形硅处理***,包括依次连接的喷淋洗涤装置、过滤装置、换热组件和冷凝装置;
所述喷淋洗涤装置用于通入洗涤液洗涤还原尾气,得到第一固液混合物;
所述过滤装置用于分离所述第一固液混合物,得到液相和第二固液混合物;
换热组件用于加热第二固液混合物,分离得到气相和固相;
所述冷凝装置用于冷凝所述气相,得到洗涤液。
优选的,所述喷淋洗涤装置包括:
还原尾气入口,用于通入所述还原尾气;
喷淋组件,设置于所述喷淋洗涤装置内,并连接有液相管道,用于喷淋液相氯硅烷洗涤所述还原尾气,得到所述第一固液混合物;
第一出口,设置于所述喷淋洗涤装置的底部,并连接所述过滤装置,用于送出第一固液混合物。
优选的,所述过滤装置包括:
固液入口,连接所述喷淋洗涤装置,用于通入第一固液混合物;
金属过滤网,设置于固液入口的下方,用于过滤所述第一固液混合物中的固体颗粒物,得到位于上层的液相和位于下层的第二固液混合物;
第一液相出口,设置于过滤装置的顶部,用于送出过滤装置内静置的液相;
混合物出口,设置于所述金属过滤网的正下方,连接所述换热组件,用于送出第二固液混合物。
优选的,所述过滤装置的顶部还连接有反冲洗管路,用于通入中高压氮气,去除金属过滤网上附着的第二固液混合物。
优选的,所述换热组件包括第一换热器,所述第一换热器内通入有第一热交换管道,所述第一热交换管道连接有热源;
所述第一换热器设置有气相出口,所述气相出口连接所述冷凝装置。
优选的,所述换热组件还包括第二换热器,所述第二换热器内通入有第二热交换管道,所述第二热交换管道与所述第一热交换管道并联连接所述热源;
所述第二换热器上的气相出口连接所述冷凝装置。
优选的,所述冷凝装置包括:
气相入口,连接所述换热组件,用于通入气相;
冷凝管路,设置于所述冷凝装置内,用于使所述气相冷凝得到氯硅烷洗涤液;
第二液相出口,连接所述喷淋洗涤装置,用于将氯硅烷洗涤液送出至喷淋洗涤装置。
本申请与现有技术相比,其详细说明如下:
本申请公开了一种多晶硅还原尾气的无定形硅处理***,本***通过喷淋氯硅烷液相溶解还原尾气中的HCl、氯硅烷气体,并吸附其中的无定形硅粉,得到第一固液混合物;通过过滤装置分离出硅粉,硅粉和部分液相构成的第二混合物经加热分离得到纯净的无定形硅粉,从而实现还原尾气中的无定形硅粉的回收。
本***与现有技术相比,可以直接分离得到无定形硅粉,无需添加新的反应原料即可以完成无定形硅粉的回收。
过滤装置通过金属过滤网分离去除硅粉,得到位于上层的液相,液相可通过变压分馏得到单一组分用于多晶硅工艺的原料,实现还原尾气中氯硅烷的回收。
加热分离第二固液混合物,得到去除氯硅烷的无定形硅粉,加热分离得到的气相经冷凝后得到的氯硅烷洗涤液还可以通入喷淋洗涤装置中,作为洗涤液重复利用,具有原料重复利用率高的优点。
附图说明
图1为本实用新型的***示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1所示,一种还原尾气的无定形硅处理***,包括依次连接的喷淋洗涤装置(1)、过滤装置(3)、换热组件和冷凝装置(5),其中:
所述喷淋洗涤装置(1)包括:
还原尾气入口(11),用于通入还原尾气;
喷淋组件(12),设置于所述喷淋洗涤装置(1)内的上方,并连接有液相管道,氯硅烷洗涤液经喷淋组件(12)喷出形成喷雾,洗涤还原尾气中的HCl、H2,吸附还原尾气中的固体颗粒物;
喷淋洗涤装置(1)的内壁设置有冷却水管,用于使喷淋洗涤装置(1)保持低温,还原尾气中的氯硅烷气体遇冷液化,得到第一固液混合物;
第一出口(13),设置于所述喷淋洗涤装置(1)的底部,并连接所述过滤装置(3),用于送出第一固液混合物;
第一固液混合物送入缓冲罐(2)静置后,通过泵(21)送至过滤装置(3)。
所述过滤装置(3)包括:
固液入口(31),连接所述缓冲罐(2),用于通入第一固液混合物;
金属过滤网(32),所述金属过滤网(32)具体为设置于所述过滤装置(3) 内固液入口(31)下方的金属滤网,第一固液混合物经金属过滤网(32)过滤得到位于上层的液相和位于下层的第二固液混合物。
在所述过滤装置(3)的顶部设置有第一液相出口(34),当液相的液位逐渐上升,从顶部的第一液相出口(34)溢流送出,可通过变压分离或精馏得到纯净的单一组份,包括HCl、H2、SiHCl3、SiCl4和SiH2Cl2中的一种或多种。
在所述过滤装置(3)的底部设置有混合物出口(33),设置于所述硅粉过滤装置(3)的正下方,连接所述换热组件,用于送出第二固液混合物。
所述过滤装置(3)的顶部还连接有反冲洗管路(35),用于通入中高压氮气,中高压氮气用于去除硅粉过滤装置(3)上附着的第二固液混合物,将第二固液混合物冲洗出过滤装置(3),送入换热组件中。
在本优选实施例中,所述换热组件包括第一换热器(41)和第二换热器(43),第一换热器(41)和第二换热器(43)并联所述混合物出口(33),用于同时对第二固液混合物加热。所述第一换热器(41)内设置有第一热交换管道(42),所述第二换热器(43)中设置有第二热交换管道(44);所述第一热交换管道(42)和所述第二热交换管道(44)的入口并联连接有热源(45),用于通入温度高于60℃的热水或蒸汽,热源(45)在第一换热器(41)和第二换热器(43)内产生热交换,第二固液混合物中的氯硅烷受热汽化得到气相和固相,气相从气相出口(46)送出至冷凝装置(5)。在本申请的其他实施例中,换热组件还可以为连接所述混合物出口(33)的第一换热器(41),第一换热器(41)中的第一热交换管道(42)连接热源对第二固液混合物加热,分离得到的气相从气相出口(46)排出送入冷凝装置 (5)。该实施例是本领域技术人员在上述优选实施例基础上可以做出的改进,故未在附图中示出。
第二固液混合物在换热组件中去除氯硅烷后所得的固相即为纯净的无定形硅粉。
所述冷凝装置(5)包括:
气相入口(51),连接所述换热组件的气相出口(46),用于通入气相;
冷凝管路(52),设置于所述冷凝装置(5)内,用于通入温度低于4℃的冷却水,使所述气相冷凝得到氯硅烷洗涤液;
第二液相出口(53),连接所述喷淋洗涤装置(1),用于将氯硅烷洗涤液送出至喷淋洗涤装置(1),实现氯硅烷洗涤液的循环利用。
以上仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制,本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种还原尾气的无定形硅处理***,其特征在于,包括依次连接的喷淋洗涤装置(1)、过滤装置(3)、换热组件和冷凝装置(5);
所述喷淋洗涤装置(1)用于通入洗涤液洗涤还原尾气,得到第一固液混合物;
所述过滤装置(3)用于分离所述第一固液混合物,得到液相和第二固液混合物;
换热组件用于加热第二固液混合物,分离得到气相和固相;
所述冷凝装置(5)用于冷凝所述气相,得到洗涤液。
2.根据权利要求1所述的还原尾气的无定形硅处理***,其特征在于,所述喷淋洗涤装置(1)包括:
还原尾气入口(11),用于通入所述还原尾气;
喷淋组件(12),设置于所述喷淋洗涤装置(1)内,并连接有液相管道,用于喷淋氯硅烷洗涤液洗涤所述还原尾气,得到所述第一固液混合物;
第一出口(13),设置于所述喷淋洗涤装置(1)的底部,并连接所述过滤装置(3),用于送出第一固液混合物。
3.根据权利要求1所述的还原尾气的无定形硅处理***,其特征在于,所述过滤装置(3)包括:
固液入口(31),连接所述喷淋洗涤装置(1),用于通入第一固液混合物;
金属过滤网(32),设置于固液入口(31)的下方,用于过滤所述第一固液混合物中的固体颗粒物,得到位于上层的液相和位于下层的第二固液混合物;
第一液相出口(34),设置于过滤装置(3)的顶部,用于溢流过滤装置(3)内静置的液相;
混合物出口(33),设置于所述金属过滤网(32)的正下方,连接所述换热组件,用于送出第二固液混合物。
4.根据权利要求3所述的还原尾气的无定形硅处理***,其特征在于,所述过滤装置(3)的顶部还连接有反冲洗管路(35),用于通入中高压氮气,去除金属过滤网(32)上附着的第二固液混合物。
5.根据权利要求1所述的还原尾气的无定形硅处理***,其特征在于,所述换热组件包括第一换热器(41),所述第一换热器(41)内通入有第一热交换管道(42),所述第一热交换管道(42)连接有热源(45);
所述第一换热器(41)设置有气相出口(46),所述气相出口(46)连接所述冷凝装置(5)。
6.根据权利要求5所述的还原尾气的无定形硅处理***,其特征在于,所述换热组件还包括第二换热器(43),所述第二换热器(43)内通入有第二热交换管道(44),所述第二热交换管道(44)与所述第一热交换管道(42)并联连接所述热源(45);
所述第二换热器(43)上的气相出口(46)连接所述冷凝装置(5)。
7.根据权利要求1所述的还原尾气的无定形硅处理***,其特征在于,所述冷凝装置包括:
气相入口(51),连接所述换热组件,用于通入气相;
冷凝管路(52),设置于所述冷凝装置(5)内,用于使所述气相冷凝得到氯硅烷洗涤液;
第二液相出口(53),连接所述喷淋洗涤装置(1),用于将氯硅烷洗涤液送出至喷淋洗涤装置(1)。
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