CN217627627U - 一种多晶硅生产能量循环*** - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种多晶硅生产能量循环***，还原炉的尾气出口与第一换热器的壳程进口相连，第一换热器的壳程出口与冷却换热***的尾气进口相连，吸收塔的冷氢出口与冷却换热***的冷媒进口相连，冷却换热***的冷媒出口与活性炭吸附柱的吸附进口相连，活性炭吸附柱的吸附出口连接有氢气储罐，且与第一换热器的管程进口相连通，第一换热器的管程出口与活性炭吸附柱的脱附进口相连。上述***通过高温尾气加热回收的低温氢气，避免额外需要热源加热回收的低温氢气，从而避免需要消耗大量的热量，防止活性炭吸附柱脱附再生过程的功耗较大，成本较高，同时，将回收的低温氢气作为冷却换热***的冷媒，充分回收利用尾气回收过程后低温氢气中的冷量。

Description

一种多晶硅生产能量循环***

技术领域

本申请涉及多晶硅尾气回收技术领域，特别是涉及一种多晶硅生产能量循环***。

背景技术

改良西门子法三氯氢硅氢还原生产多晶硅过程，反应转化率在10％左右，未反应的氢气、三氯氢硅和反应副产物四氯化硅、氯化氢共同组成尾气，进入尾气干法回收***分离、回收。在尾气干法回收***中依次经冷凝回收氯硅烷，低温氯硅烷吸收、高温脱吸分离氯化氢，以及活性炭吸附净化回收氢工序，从而回收纯氢返回至还原***参与硅沉积反应。

在尾气干法回收***中，活性炭吸附净化工序对回收纯氢中硼、磷、碳、氧及金属杂质含量起到关键作用。目前最常用的吸附工艺为三个活性炭吸附柱为一组，实现“低温高压吸附-降温-高温低压脱附”的循环工作。

现有技术中，通常使用活性炭吸附净化回收氢工序所回收的氢气反吹活性炭吸附柱，实现脱附再生，由于活性炭吸附净化回收氢工序所回收的氢气温度较低，而活性炭吸附柱脱附再生需要高温氢气反吹，因此需要将活性炭吸附净化回收氢工序所回收的低温氢气加热至182℃，然后利用182℃的氢气反吹扫活性炭吸附柱，在将活性炭吸附净化回收氢工序所回收的低温氢气加热至182℃的过程中，需要消耗大量的热量，导致活性炭吸附柱脱附再生过程的功耗较大，活性炭吸附柱脱附再生的成本较高。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有的技术中，由于活性炭吸附净化回收氢工序所回收的氢气温度较低，而活性炭吸附柱脱附再生需要高温氢气反吹，在将活性炭吸附净化回收氢工序所回收的低温氢气加热至182℃的过程中，需要消耗大量的热量，导致活性炭吸附柱脱附再生过程的功耗较大，活性炭吸附柱脱附再生的成本较高。提供一种多晶硅生产能量循环***，通过高温尾气加热回收的低温氢气，避免额外需要热源加热回收的低温氢气，从而避免需要消耗大量的热量，防止活性炭吸附柱脱附再生过程的功耗较大，避免活性炭吸附柱脱附再生的成本较高，回收的低温氢气吸收尾气中的一部分热量，从而回收尾气中的热量，避免尾气中的热量在冷却换热***被冷却散失，充分利用尾气中的热量，同时，将回收的低温氢气作为冷却换热***的冷媒，避免额外需要冷源冷却尾气，充分回收利用尾气回收过程后低温氢气中的冷量，避免造成能源、资源的浪费。

一种多晶硅生产能量循环***，包括还原炉、第一换热器、冷却换热***、吸收塔和活性炭吸附柱，所述还原炉的尾气出口与所述第一换热器的壳程进口相连，所述第一换热器的壳程出口与所述冷却换热***的尾气进口相连，所述冷却换热***的气相出口与所述吸收塔的废气进口相连，所述吸收塔的冷氢出口与所述冷却换热***的冷媒进口相连，所述冷却换热***的冷媒出口与所述活性炭吸附柱的吸附进口相连，所述活性炭吸附柱的吸附出口连接有氢气储罐，所述氢气储罐与所述第一换热器的管程进口相连通，所述第一换热器的管程出口与所述活性炭吸附柱的脱附进口相连，所述活性炭吸附柱的脱附出口与所述冷却换热***的尾气进口相连通。

优选地，上述一种多晶硅生产能量循环***中，还包括第二换热器，所述氢气储罐与所述第二换热器的管程进口相连，所述第二换热器的管程出口与所述第一换热器的管程进口相连，所述活性炭吸附柱的脱附出口与所述第二换热器的壳程进口相连，所述述第二换热器的壳程出口与所述冷却换热***的尾气进口相连。

优选地，上述一种多晶硅生产能量循环***中，所述活性炭吸附柱的数量为至少三个，且至少三个所述活性炭吸附柱并联设置，所述氢气储罐还连接有氢气回收管道。

优选地，上述一种多晶硅生产能量循环***中，还包括第三换热器和解析塔，所述还原炉的尾气出口还与所述第三换热器的壳程进口相连，所述第三换热器的壳程出口与所述冷却换热***的尾气进口相连，所述冷却换热***的液相出口与所述第三换热器的管程进口相连通，所述第三换热器的管程出口与所述解析塔的富液进口相连。

优选地，上述一种多晶硅生产能量循环***中，还包括第五换热器，所述吸收塔的富液出口与所述第五换热器的壳程进口相连，所述第五换热器的壳程出口与所述第三换热器的管程进口相连通，所述解析塔的贫液出口与所述第五换热器的管程进口相连通，所述第五换热器的管程出口与所述吸收塔的贫液进口相连。

优选地，上述一种多晶硅生产能量循环***中，还包括第四换热器，所述冷却换热***的液相出口与所述第四换热器的壳程进口相连，所述第四换热器的壳程出口与所述第三换热器的管程进口相连，所述第五换热器的壳程出口与所述第四换热器的壳程进口相连，所述解析塔的贫液出口与所述第四换热器的管程进口相连，所述第四换热器的管程出口与所述第五换热器的管程进口相连。

优选地，上述一种多晶硅生产能量循环***中，所述冷却换热***包括一级换热器和二级换热器，所述第一换热器的壳程出口与所述一级换热器的壳程进口相连，所述一级换热器的气相出口与所述二级换热器的壳程进口相连，所述二级换热器的气相出口与所述吸收塔的废气进口相连，所述吸收塔的冷氢出口与所述二级换热器管程进口相连，所述二级换热器管程出口与所述一级换热器的管程进口相连，所述一级换热器的管程出口与所述活性炭吸附柱的吸附进口相连。

优选地，上述一种多晶硅生产能量循环***中，所述冷却换热***还包括初级换热器和压缩机，所述初级换热器为空气冷却器，所述第一换热器的壳程出口与所述初级换热器的壳程进口相连，所述初级换热器的气相出口与所述压缩机的进口相连，所述压缩机的出口与所述一级换热器的壳程进口相连。

优选地，上述一种多晶硅生产能量循环***中，还包括氢气换热器和TCS换热器，所述还原炉的尾气出口分别与所述氢气换热器和所述TCS换热器的壳程进口相连，所述氢气换热器和所述TCS换热器的壳程出口均与所述第一换热器的壳程进口相连，所述氢气换热器和所述TCS换热器的管程出口均与所述还原炉原料进口相连。

优选地，上述一种多晶硅生产能量循环***中，还包括硅粉除尘装置，所述还原炉的尾气出口与所述硅粉除尘装置的进口相连，所述硅粉除尘装置的出口分别与所述氢气换热器和所述TCS换热器的壳程进口相连。

本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本申请实施例公开的一种多晶硅生产能量循环***中，首先，由于吸收塔的工作需要，所回收的氢气温度约-65℃，将回收的低温氢气作为冷却换热***的冷媒，避免额外需要冷源冷却尾气，充分回收利用尾气回收过程后低温氢气中的冷量，避免造成低温氢气中的冷量的浪费，从而避免造成能源、资源的浪费。其次，所回收的低温氢气在第一换热器的管程内与第一换热器壳程内的高温尾气进行换热，通过高温尾气加热低温氢气，以使氢气温度达到活性炭吸附柱脱附再生的工作温度要求，避免额外需要热源加热氢气，从而避免需要消耗大量的热量，防止活性炭吸附柱脱附再生过程的功耗较大，避免活性炭吸附柱脱附再生的成本较高，氢气吸收尾气中的一部分热量，从而回收尾气中的热量，避免尾气中的热量在冷却换热***被冷却散失，充分回收利用尾气中的热量，同时，由于尾气回收过程中需要进行冷却，这里的第一换热器能够起到预先冷却的作用，以使通入到冷却换热***中尾气的温度得到降低，从而能够降低冷却换热***的冷却负荷，进而能够提高冷却换热***对尾气的冷却效果，提高对尾气的回收效率。

附图说明

图1为本申请实施例公开的一种多晶硅生产能量循环***的示意图。

其中：还原炉100、第一换热器210、第二换热器220、第三换热器230、第四换热器240、第五换热器250、冷却换热***300、一级换热器310、二级换热器320、初级换热器340、压缩机350、吸收塔400、活性炭吸附柱500、氢气储罐510、氢气回收管道520、解析塔600、氢气换热器710、TCS换热器720、硅粉除尘装置730、氯硅烷回收管道800。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考图1，本申请实施例公开一种多晶硅生产能量循环***，包括还原炉100、第一换热器210、冷却换热***300、吸收塔400和活性炭吸附柱500，其中：

还原炉100生产尾气的温度约220℃，其主要成分为：氯化氢、氢气和氯硅烷（三氯氢硅和四氯化硅），还原炉100的尾气出口与第一换热器210的壳程进口相连通，以将还原炉100内的尾气排入到第一换热器210的壳程内，第一换热器210的壳程出口与冷却换热***300的尾气进口相连，将在第一换热器210内释放一部分热量后的尾气通入到冷却换热***300内，以冷却尾气，尾气在冷却后得到液相的氯硅烷富液（液体中有少量的氯化氢）和气态的废气（主要为氯化氢和氢气）。

冷却换热***300的气相出口与吸收塔400的废气进口相连，以将废气通入到吸收塔400内，通过液相的氯硅烷贫液喷淋吸收废气中的氯化氢，废气中的氯化氢溶解到液相的氯硅烷贫液，废气中的氢气通过吸收塔400塔顶回收，在吸收塔400内，塔顶温度约-65℃，塔底温度约-58℃，即回收的氢气温度约-65℃，需要通入到吸收塔400内的液相氯硅烷贫液温度约-65℃，吸收废气中的氯化氢后的液相氯硅烷富液温度约-58℃。由于回收的氢气温度约-65℃，可以将回收的低温氢气作为冷却换热***300的冷媒，以冷却尾气，吸收塔400的冷氢出口与冷却换热***300的冷媒进口相连，从而将回收的氢气通入到冷却换热***300冷却尾气，冷却后的废气温度约-58℃，直接使用回收的低温氢气作为冷却换热***300的冷媒，避免额外需要冷源冷却尾气，充分回收利用氢气中的冷量，在冷却换热***300换热后的氢气温度约为-15℃。

冷却换热***300的冷媒出口与活性炭吸附柱500的吸附进口相连，以将在冷却换热***300换热后的氢气通入到活性炭吸附柱500中吸附净化，回收高纯氢气，活性炭吸附柱500吸附净化的工作环境为高压低温，因此，在冷却换热***300换热后的氢气温度约为-15℃，正好满足活性炭吸附柱500吸附净化的工作温度。活性炭吸附柱500的吸附出口连接有氢气储罐510，在活性炭吸附柱500内吸附净化后的氢气通过氢气储罐510回收储存。

在活性炭吸附柱500吸附饱和后，需要对活性炭吸附柱500进行脱附再生，活性炭吸附柱500脱附再生的工作条件是低压高温，需要温度为182℃氢气进行反吹，由于氢气储罐510中的氢气温度较低，因此需要加热，即氢气储罐510与第一换热器210的管程进口相连通，以将氢气储罐510中的低温氢气通入到第一换热器210的管程内，与第一换热器210的壳程内的尾气进行换热，低温氢气吸收尾气中的一部分热量，以加热低温氢气，第一换热器210的管程出口与活性炭吸附柱500的脱附进口相连，被加热后的氢气通入到活性炭吸附柱500内进行反吹，氢气在反吹的过程中，将吸附在活性炭吸附柱500上的氯化氢等杂质吹走，以使活性炭吸附柱500脱附再生，从而使得活性炭吸附柱500能够循环重复使用。由于尾气温度约至220℃，可以直接通过第一换热器210壳程内的尾气将管程内的低温氢气加热182℃，以满足活性炭吸附柱500脱附再生的工作温度要求，避免额外需要热源加热低温氢气，从而避免需要消耗大量的热量，防止活性炭吸附柱500脱附再生过程的功耗较大，避免活性炭吸附柱500脱附再生的成本较高，充分回收利用尾气中的热量。

由于反吹后的氢气中携带有氯化氢等杂质，因此，活性炭吸附柱500的脱附出口与冷却换热***300的尾气进口相连通，以将携带有氯化氢等杂质的氢气重新进行回收。

本申请实施例公开的一种多晶硅生产能量循环***中，首先，由于吸收塔400的工作需要，所回收的氢气温度约-65℃，将回收的低温氢气作为冷却换热***300的冷媒，避免额外需要冷源冷却尾气，充分回收利用尾气回收过程后低温氢气中的冷量，避免造成低温氢气中的冷量的浪费，从而避免造成能源、资源的浪费。其次，所回收的低温氢气在第一换热器210的管程内与第一换热器210壳程内的高温尾气进行换热，通过高温尾气加热低温氢气，以使氢气温度达到活性炭吸附柱500脱附再生的工作温度要求，避免额外需要热源加热氢气，从而避免需要消耗大量的热量，防止活性炭吸附柱500脱附再生过程的功耗较大，避免活性炭吸附柱500脱附再生的成本较高，氢气吸收尾气中的一部分热量，从而回收尾气中的热量，避免尾气中的热量在冷却换热***300被冷却散失，充分回收利用尾气中的热量，同时，由于尾气回收过程中需要进行冷却，这里的第一换热器210能够起到预先冷却的作用，以使通入到冷却换热***300中尾气的温度得到降低，从而能够降低冷却换热***300的冷却负荷，进而能够提高冷却换热***300对尾气的冷却效果，提高对尾气的回收效率，起到一物两用的效果。

在182℃的氢气反吹活性炭吸附柱500后，氢气温度降至164℃，此部分氢气温度较高，如果直接通入到冷却换热***300进行冷却回收，此部分氢气中的热量就会浪费，造成能源、资源的浪费。基于此，在一种可选的实施例中，本申请公开的一种多晶硅生产能量循环***还可以包括第二换热器220，氢气储罐510与第二换热器220的管程进口相连，第二换热器220的管程出口与第一换热器210的管程进口相连，活性炭吸附柱500的脱附出口与第二换热器220的壳程进口相连，述第二换热器220的壳程出口与冷却换热***300的尾气进口相连，以将吹扫后164℃的氢气通入到第二换热器220中对低温氢气进行预热，然后将预热后的氢气通入到第一换热器210内被尾气加热至182℃后对活性炭吸附柱500进行吹扫，此技术方案充分回收利用吹扫后164℃的氢气中的热量，避免造成热量的浪费，且预热后的氢气在第一换热器210较容易被尾气加热至182℃，同时，由于吹扫后的氢气通入到冷却换热***300循环回收，即吹扫后的氢气需要进行冷却，这里的第二换热器220能够起到预先冷却的作用，以使通入到冷却换热***300中氢气（携带有氯化氢杂质）的温度得到降低，从而能够降低冷却换热***300的冷却负荷，起到一物两用的效果。

作为优选，活性炭吸附柱500的数量为至少三个，且至少三个活性炭吸附柱500并联设置，至少三个活性炭吸附柱500其中的一个或多个用于吸附净化氢气，其中的一个用于脱附再生，其中的一个用于备用，至少三个活性炭吸附柱500以使整个尾气回收过程能够连续不中断。氢气储罐510还可以连接有氢气回收管道520，通过氢气回收管道520将氢气通入到还原炉100内，作为还原炉100的生产原料，防止尾气中的氢气浪费，提高多晶硅生产过程的环保节能性和资源回收节约性。

在本申请中，多晶硅生产能量循环***还可以包括第三换热器230和解析塔600，还原炉100的尾气出口还与第三换热器230的壳程进口相连，以将还原炉100内的尾气排入到第三换热器230的壳程内，第三换热器230的壳程出口与冷却换热***300的尾气进口相连，将在第三换热器230内释放一部分热量后的尾气通入到冷却换热***300内，以冷却尾气。冷却换热***300的液相出口与第三换热器230的管程进口相连通，以将液相的氯硅烷富液通入到第三换热器230的管程内，与第三换热器230的壳程内的尾气进行换热，液相的氯硅烷富液吸收尾气中的一部分热量，以加热液相的氯硅烷富液，第三换热器230的管程出口与解析塔600的富液进口相连，被加热后的液相氯硅烷富液通入到解析塔600内进行解析，解析出液相氯硅烷富液中的氯化氢，氯化氢通过解析塔600塔顶回收，在解析塔600内，塔底温度约110℃，塔顶温度约60℃，即回收的氯化氢气体温度约60℃，需要通入到解析塔600内的液相氯硅烷富液温度约110℃，解析后的液相氯硅烷贫液温度约110℃。由于尾气温度约至220℃，可以直接通过第三换热器230壳程内的尾气将管程内的液相的氯硅烷富液加热110℃，以满足解析塔600的解析温度要求，避免额外需要热源加热液相的氯硅烷富液，充分回收利用尾气中的热量，避免造成能源、资源的浪费。

如上文所述，在解析塔600内，解析后的液相氯硅烷贫液温度约110℃，在将解析后的液相氯硅烷贫液通入到吸收塔400内吸收废气中的氯化氢时，首先需要将110℃的液相氯硅烷贫液降温冷却至吸收塔400的工作温度，这就需要消耗大量的冷量；在吸收塔400内，吸收废气中的氯化氢后的液相氯硅烷富液温度约-58℃，在将吸收废气中的氯化氢后的液相氯硅烷富液通入到解析塔600内解析出氯化氢时，首先需要将-58℃的液相氯硅烷富液加热至解析塔600的工作温度，这就需要消耗大量的热量。基于此，在一种可选的实施例中，本申请公开的一种多晶硅生产能量循环***还可以包括第五换热器250，吸收塔400的富液出口与第五换热器250的壳程进口相连，解析塔600的贫液出口与第五换热器250的管程进口相连通，以使温度较高的液相氯硅烷贫液与温度较低的液相氯硅烷富液在第五换热器250内进行换热，充分回收利用各自所携带的热量及冷量，温度较低的液相氯硅烷富液经换热后温度上升，第五换热器250的壳程出口与第三换热器230的管程进口相连通，将液相氯硅烷富液通入到第三换热器230内与尾气换热，以将液相氯硅烷富液加热至解析塔600的工作温度，从吸收塔400内排出的低温液相氯硅烷富液的加热过程中无额外热源引入，均是通过***自身热量加热至解析塔600的工作温度，从而充分回收利用***中的热量，避免热量浪费。

同时，第五换热器250的管程出口与吸收塔400的贫液进口相连，温度较高的液相氯硅烷贫液经换热后温度降低，再仅需额外增加少量的冷量便可以将液相氯硅烷贫液冷却至吸收塔400的工作温度，从而能够减少额外增加的冷量，降低尾气回收过程中冷量的使用量，从而避免温度较高的液相氯硅烷贫液中热量浪费，以及避免温度较低的液相氯硅烷富液中冷量的浪费，提高***的环保性和冷量、热量回收利用效率。

进一步地，本申请公开的一种多晶硅生产能量循环***还可以包括第四换热器240，冷却换热***300的液相出口与第四换热器240的壳程进口相连，以将冷却后得到液相的氯硅烷富液通入到第四换热器240的壳程内，解析塔600的贫液出口与第四换热器240的管程进口相连，以将解析塔600内温度较高的液相氯硅烷贫液通入到第四换热器240的管程内，以使温度较高的液相氯硅烷贫液与冷却后得到液相的氯硅烷富液进行换热，以对冷却后得到液相的氯硅烷富液进行预热，第四换热器240的壳程出口与第三换热器230的管程进口相连，将预热后的氯硅烷富液通入到第三换热器230中通过尾气加热至解析塔600的工作温度，第四换热器240的管程出口与第五换热器250的管程进口相连，在第四换热器240换热后的液相氯硅烷贫液通入到第五换热器250再进行换热，第五换热器250的壳程出口与第四换热器240的壳程进口相连，以将经过换热后的液相氯硅烷富液通入到第四换热器240进行换热，以对液相氯硅烷富液进行预热。此技术方案中，增加第四换热器240，与第五换热器250分级使用，分级回收利用***中的热量和冷量，从而避免温度较高的液相氯硅烷贫液中热量浪费，以及避免温度较低的液相氯硅烷富液中冷量的浪费，进一步提高***的环保性和冷量、热量回收利用效率。

作为优选，第五换热器250的管程进口处可以连接有氯硅烷回收管道800，通过回收一部分温度较高的液相氯硅烷贫液，以减少通入到第五换热器250内换热的温度较高的液相氯硅烷贫液，以使在第五换热器250内，温度较低的液相氯硅烷富液能够将较少量的液相氯硅烷贫液冷却至较低温度，进一步降低额外需要加入的冷量，以使再仅需额外增加更少量的冷量便可以将液相氯硅烷贫液冷却至吸收塔400的工作温度，从而能够进一步减少额外增加的冷量，降低尾气回收过程中冷量的使用量，进一步提高***的环保性，降低尾气回收成本。

如上文所述，将在第一换热器210内释放一部分热量后的尾气通入到冷却换热***300内，以冷却尾气，尾气在冷却后得到液相的氯硅烷富液（液体中有少量的氯化氢）和气态的废气（主要为氯化氢和氢气）。具体地，冷却换热***300可以包括一级换热器310和二级换热器320，第一换热器210的壳程出口与一级换热器310的壳程进口相连，一级换热器310的气相出口与二级换热器320的壳程进口相连，二级换热器320的气相出口与吸收塔400的废气进口相连，吸收塔400的冷氢出口与二级换热器320管程进口相连，二级换热器320管程出口与一级换热器310的管程进口相连，一级换热器310的管程出口与活性炭吸附柱500的吸附进口相连。通过两级换热冷却尾气，以使尾气的冷却效果好，从而提高氯硅烷富液与废气分离效果，同时，通过两级冷却能够使得回收的低温氢气中的冷量得到充分利用，避免仅设置一级冷却而使氢气中的冷量仅利用一部分，从而提高氢气中冷量的回收利用效率。

进一步地，冷却换热***300还可以包括初级换热器340和压缩机350，初级换热器340为空气冷却器，第一换热器210的壳程出口与初级换热器340的壳程进口相连，初级换热器340的气相出口与压缩机350的进口相连，压缩机350的出口与一级换热器310的壳程进口相连。通过压缩机350加压后冷却，一是能够提高尾气的冷却效果，从而提高氯硅烷富液与废气分离效果，同时，由于吸收塔400需要在高压低温的条件下工作，因此，相较于现有技术中仅在吸收塔400的废气进口处设置压缩装置以压缩废气，此处设置压缩机350压缩尾气既可以提高尾气的冷却效果，也可以后续直接通入到吸收塔400内，无需在吸收塔400的废气进口处设置压缩装置再压缩废气，起到一物两用的效果。

作为优选，本申请公开的一种多晶硅生产能量循环***还可以包括氢气换热器710和TCS换热器720，还原炉100的尾气出口分别与氢气换热器710和TCS换热器720的壳程进口相连，氢气换热器710和TCS换热器720的壳程出口均与第一换热器210的壳程进口相连，氢气换热器710和TCS换热器720的管程出口均与还原炉100原料进口相连。本技术方案中，利用高温尾气余热，提高氢气与TCS气体至一定温度后进入还原炉100内，从而节省用于提高氢气与TCS气体温度的热量，以降低还原炉100耗电量，进而达到节能的功效，同时，由于尾气回收过程中需要进行冷却，这里的氢气换热器710和TCS换热器720能够起到预先冷却的作用，以使通入到冷却换热***300中尾气的温度得到降低，从而能够降低冷却换热***300的冷却负荷，进而能够提高冷却换热***300对尾气的冷却效果。

还原炉100的尾气中，还含有硅粉，硅粉较容易堵塞后续***中的管道，基于此，在一种可选的实施例中，本申请公开的一种多晶硅生产能量循环***还可以包括硅粉除尘装置730，还原炉100的尾气出口与硅粉除尘装置730的进口相连，硅粉除尘装置730的出口分别与氢气换热器710和TCS换热器720的壳程进口相连。以使还原炉100的高温尾气首先经过硅粉除尘装置730回收其中的硅粉，然后将除去硅粉后的尾气通入到后续的***中，从而避免硅粉堵塞后续***中的管道，提高***的可靠性和稳定性。具体地，硅粉除尘装置730可以为布袋除尘器。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多晶硅生产能量循环***，其特征在于，包括还原炉（100）、第一换热器（210）、冷却换热***（300）、吸收塔（400）和活性炭吸附柱（500），所述还原炉（100）的尾气出口与所述第一换热器（210）的壳程进口相连，所述第一换热器（210）的壳程出口与所述冷却换热***（300）的尾气进口相连，所述冷却换热***（300）的气相出口与所述吸收塔（400）的废气进口相连，所述吸收塔（400）的冷氢出口与所述冷却换热***（300）的冷媒进口相连，所述冷却换热***（300）的冷媒出口与所述活性炭吸附柱（500）的吸附进口相连，所述活性炭吸附柱（500）的吸附出口连接有氢气储罐（510），所述氢气储罐（510）与所述第一换热器（210）的管程进口相连通，所述第一换热器（210）的管程出口与所述活性炭吸附柱（500）的脱附进口相连，所述活性炭吸附柱（500）的脱附出口与所述冷却换热***（300）的尾气进口相连通。

2.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产能量循环***，其特征在于，还包括第二换热器（220），所述氢气储罐（510）与所述第二换热器（220）的管程进口相连，所述第二换热器（220）的管程出口与所述第一换热器（210）的管程进口相连，所述活性炭吸附柱（500）的脱附出口与所述第二换热器（220）的壳程进口相连，所述第二换热器（220）的壳程出口与所述冷却换热***（300）的尾气进口相连。

3.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产能量循环***，其特征在于，所述活性炭吸附柱（500）的数量为至少三个，且至少三个所述活性炭吸附柱（500）并联设置，所述氢气储罐（510）还连接有氢气回收管道（520）。

4.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产能量循环***，其特征在于，还包括第三换热器（230）和解析塔（600），所述还原炉（100）的尾气出口还与所述第三换热器（230）的壳程进口相连，所述第三换热器（230）的壳程出口与所述冷却换热***（300）的尾气进口相连，所述冷却换热***（300）的液相出口与所述第三换热器（230）的管程进口相连通，所述第三换热器（230）的管程出口与所述解析塔（600）的富液进口相连。

5.根据权利要求4所述的一种多晶硅生产能量循环***，其特征在于，还包括第五换热器（250），所述吸收塔（400）的富液出口与所述第五换热器（250）的壳程进口相连，所述第五换热器（250）的壳程出口与所述第三换热器（230）的管程进口相连通，所述解析塔（600）的贫液出口与所述第五换热器（250）的管程进口相连通，所述第五换热器（250）的管程出口与所述吸收塔（400）的贫液进口相连。

6.根据权利要求5所述的一种多晶硅生产能量循环***，其特征在于，还包括第四换热器（240），所述冷却换热***（300）的液相出口与所述第四换热器（240）的壳程进口相连，所述第四换热器（240）的壳程出口与所述第三换热器（230）的管程进口相连，所述第五换热器（250）的壳程出口与所述第四换热器（240）的壳程进口相连，所述解析塔（600）的贫液出口与所述第四换热器（240）的管程进口相连，所述第四换热器（240）的管程出口与所述第五换热器（250）的管程进口相连。

7.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产能量循环***，其特征在于，所述冷却换热***（300）包括一级换热器（310）和二级换热器（320），所述第一换热器（210）的壳程出口与所述一级换热器（310）的壳程进口相连，所述一级换热器（310）的气相出口与所述二级换热器（320）的壳程进口相连，所述二级换热器（320）的气相出口与所述吸收塔（400）的废气进口相连，所述吸收塔（400）的冷氢出口与所述二级换热器（320）管程进口相连，所述二级换热器（320）管程出口与所述一级换热器（310）的管程进口相连，所述一级换热器（310）的管程出口与所述活性炭吸附柱（500）的吸附进口相连。

8.根据权利要求7所述的一种多晶硅生产能量循环***，其特征在于，所述冷却换热***（300）还包括初级换热器（340）和压缩机（350），所述初级换热器（340）为空气冷却器，所述第一换热器（210）的壳程出口与所述初级换热器（340）的壳程进口相连，所述初级换热器（340）的气相出口与所述压缩机（350）的进口相连，所述压缩机（350）的出口与所述一级换热器（310）的壳程进口相连。

9.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产能量循环***，其特征在于，还包括氢气换热器（710）和TCS换热器（720），所述还原炉（100）的尾气出口分别与所述氢气换热器（710）和所述TCS换热器（720）的壳程进口相连，所述氢气换热器（710）和所述TCS换热器（720）的壳程出口均与所述第一换热器（210）的壳程进口相连，所述氢气换热器（710）和所述TCS换热器（720）的管程出口均与所述还原炉（100）原料进口相连。

10.根据权利要求9所述的一种多晶硅生产能量循环***，其特征在于，还包括硅粉除尘装置（730），所述还原炉（100）的尾气出口与所述硅粉除尘装置（730）的进口相连，所述硅粉除尘装置（730）的出口分别与所述氢气换热器（710）和所述TCS换热器（720）的壳程进口相连。

Images