一种含硅烷尾气中硅烷回收系统及方法与流程

本发明涉及一种含硅烷尾气中硅烷回收系统及方法，属于高纯多晶硅制备领域。

背景技术：

1、甲硅烷是流化床法制备粒状多晶硅和改良西门子法制备棒状多晶硅的基础原料，甲硅烷通常也称硅烷，在硅烷气制备和硅烷气精馏提纯（如中国专利2010800034385）过程中有部分尾气排放，排放的尾气中主要为氢气，并含有少量硅烷以及甲烷等含碳化合物杂质，这部分尾气直接处理会导致硅烷浪费以及氢气的浪费。

技术实现思路

1、目的：为克服现有技术的不足，本发明提供了一种含硅烷尾气中硅烷回收系统及方法，将膜分离过程和冷凝系统进行组合，从而提高含硅烷尾气在冷凝时尾气中的硅烷浓度，有利于降低系统整体冷量需求，并提升回收氢气的纯度。

2、技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、第一方面，提供一种含硅烷尾气中硅烷回收系统，包括：第一储罐、第一尾气管、膜分离器、冷凝器、除雾器、第三储罐；

4、所述第一储罐用于储存含硅烷尾气，且设置有进气口和出气口；其中第一储罐的进气口与第一尾气管连接；第一储罐的出气口与膜分离器的进口连接；

5、所述膜分离器设置有第一出口和第二出口，膜分离器的第一出口与冷凝器的进口连接，冷凝器的出液口与第三储罐的进口连接，冷凝器的出气口与除雾器的进气口连接，除雾器的出液口与第三储罐的进口连接，回收的硅烷存储在第三储罐中。

6、在一些实施例中，所述的含硅烷尾气中硅烷回收系统还包括第二储罐和压缩机；所述膜分离器的第二出口与第二储罐的进口连接，第二储罐的出口与压缩机的进气口连接。

7、在一些实施例中，所述的含硅烷尾气中硅烷回收系统还包括氢气管，所述氢气管一端与压缩机的出气口连接，另一端连接流化床装置或改良西门子法多晶硅沉积还原炉或四氯化硅氢化装置。

8、在一些实施例中，所述除雾器的出气口连至第二尾气管，用于将第二尾气管中的不凝气体返回第一尾气管至第一储罐循环回收，或至尾气洗涤中和装置处理。

9、在一些实施例中，所述第三储罐设置有出口，第三储罐的出口与硅烷回收管相连通。

10、在一些实施例中，所述第三储罐通过硅烷回收管连至硅烷精制装置。

11、在一些实施例中，所述膜分离器所采用的膜为致密金属膜、无机多孔膜、金属–有机框架mof膜、有机聚合物膜、混合基质膜中的一种或几种；其中无机多孔膜中为分子筛膜、sio2膜、炭基材料膜中的一种或几种。

12、进一步地，在一些实施例中，膜分离器所采用的膜选自peek膜、聚酰亚胺膜、聚二甲基硅氧烷膜、全氟聚合物基膜、聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚丙烯毛细管膜、聚砜中空纤维膜、立方晶体型分子筛膜、na-lta型分子筛膜、石墨烯膜、二乙胺修饰六氟二酐 – 四甲苯聚酰亚胺膜、聚酰亚胺 / sio2混合基质膜中的一种或几种。

13、第二方面，提供一种含硅烷尾气中硅烷回收方法，基于所述含硅烷尾气中硅烷回收系统，方法包括：

14、含硅烷尾气通过第一尾气管进入第一储罐，然后通过膜分离器，在膜分离器中，第一部分氢气被分离进入第二储罐，第二部分氢气和硅烷进入冷凝器，硅烷在冷凝器中冷凝，冷凝下来的硅烷液体进入第三储罐，冷凝后的气体进入除雾器将气体中的硅烷微小液滴过滤下来进入第三储罐，得到回收的硅烷存储在第三储罐中。

15、在一些实施例中，所述的含硅烷尾气中硅烷回收方法，还包括：进入第二储罐的氢气经压缩机压缩后通过氢气管返回流化床装置或者改良西门子法多晶硅沉积还原炉或者四氯化硅氢化装置。

16、在一些实施例中，所述的含硅烷尾气中硅烷回收方法，还包括：存储在第三储罐中的回收的硅烷通过硅烷回收管至硅烷精制装置。

17、进一步地，硅烷回收管中的硅烷通过硅烷精制装置进一步提纯后进入流化床装置生产颗粒硅或改良西门子法多晶硅沉积还原炉生产棒状多晶硅。

18、有益效果：本发明提供的一种含硅烷尾气中硅烷回收系统及方法，具有以下优点：

19、（1）含硅烷尾气在经过膜分离器后分离出大部分氢气，减轻了系统所需的冷凝负荷。

20、（2）通过膜分离器分离出大量氢气，提升了含硅烷尾气中回收的氢气纯度。

21、综上所述，本申请在回收了硅烷、氢气的同时，减轻了硅烷气冷凝负荷，提升了硅烷冷凝效果，降低了含硅烷尾气回收的成本，同时提升了回收氢气的纯度。

技术特征：

1.一种含硅烷尾气中硅烷回收系统，其特征在于，包括：第一储罐（1）、第一尾气管（2）、膜分离器（3）、冷凝器（7）、除雾器（8）、第三储罐（9）；

2.根据权利要求1所述的含硅烷尾气中硅烷回收系统，其特征在于，还包括第二储罐（4）和压缩机（5）；所述膜分离器（3）的第二出口与第二储罐（4）的进口连接，第二储罐（4）的出口与压缩机（5）的进气口连接。

3.根据权利要求2所述的含硅烷尾气中硅烷回收系统，其特征在于，还包括氢气管（6），所述氢气管（6）一端与压缩机（5）的出气口连接，另一端连接流化床装置或改良西门子法多晶硅沉积还原炉或四氯化硅氢化装置。

4.根据权利要求1所述的含硅烷尾气中硅烷回收系统，其特征在于，所述除雾器（8）的出气口连至第二尾气管（11），用于将第二尾气管（11）中的不凝气体返回第一尾气管（2）至第一储罐（1）循环回收，或至尾气洗涤中和装置处理。

5.根据权利要求1所述的含硅烷尾气中硅烷回收系统，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的含硅烷尾气中硅烷回收系统，其特征在于，所述第三储罐（9）通过硅烷回收管（10）连至硅烷精制装置。

7.根据权利要求1-6任一项所述的含硅烷尾气中硅烷回收系统，其特征在于，所述膜分离器所采用的膜为致密金属膜、无机多孔膜、金属–有机框架mof膜、有机聚合物膜、混合基质膜中的一种或几种；其中无机多孔膜中为分子筛膜、sio2膜、炭基材料膜中的一种或几种；

8.一种含硅烷尾气中硅烷回收方法，基于权利要求1-7任一项所述的含硅烷尾气中硅烷回收系统，其特征在于，方法包括：

9.根据权利要求8所述的含硅烷尾气中硅烷回收方法，其特征在于，还包括：进入第二储罐（4）的氢气经压缩机（5）压缩后通过氢气管（6）返回流化床装置或者改良西门子法多晶硅沉积还原炉或者四氯化硅氢化装置。

10.根据权利要求8所述的含硅烷尾气中硅烷回收方法，其特征在于，还包括：存储在第三储罐（9）中的回收的硅烷通过硅烷回收管（10）至硅烷精制装置；

技术总结
本发明公开了一种含硅烷尾气中硅烷回收系统及方法，属于高纯多晶硅制备技术领域。系统包括第一储罐、第一尾气管、膜分离器、冷凝器、除雾器、第三储罐；第一储罐用于储存含硅烷尾气，且设置有进气口和出气口；第一储罐的进气口与第一尾气管连接；第一储罐的出气口与膜分离器的进口连接；膜分离器设置有第一出口和第二出口，膜分离器的第一出口与冷凝器的进口连接，冷凝器的出液口与第三储罐的进口连接，冷凝器的出气口与除雾器的进气口连接，除雾器的出液口与第三储罐的进口连接，回收的硅烷存储在第三储罐中。在回收了硅烷、氢气的同时，减轻了硅烷气冷凝负荷，提升了硅烷冷凝效果，降低了含硅烷尾气回收的成本，同时提升了回收氢气的纯度。

技术研发人员：陈其国,赵彦清,张森,陈辉,兰天石
受保护的技术使用者：江苏中能硅业科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13