一种多晶硅行业废气水洗处理方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提出一种多晶硅生产过程中产生的含氯硅烷废气水洗处理方法及装置。其包括废气缓冲罐，与废气缓冲罐的入口连接的含氯硅烷废气供应管路，与废气缓冲罐的出口连接的正常废气喷淋系统、事故废气喷淋系统及应急水洗系统。本发明将含氯硅烷的废气送入喷淋塔，用10～30％氢氧化钠喷林洗涤。喷淋后产生的气体经水封罐排入大气。此方法有效解决了氯化氢逃逸的问题，并解决了传统水洗会产生二氧化硅堵塞管道的问题，实现环保治理的无害化。本发明装置既能有效地对氯硅烷废气进行无害化处理，又能有效减少氯化氢逃逸，反应产生的硅酸钠也相对便于清除。
【专利说明】一种多晶硅行业废气水洗处理方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多晶硅生产过程中产生的含氯硅烷废气无公害处理水洗处理方法，以及一种多晶硅生产过程中产生的含氯硅烷废气的水洗处理装置。
【背景技术】
[0002]多晶硅行业生产过程产生的废气中含大量氯硅烷，为了使废气能够得到有效处理以及使尾气能够达标排放，目前国内主要采用传统的水洗工艺进行处理，即用工业水对烟气进行洗涤，水解废气中的氯硅烷。工业水洗涤法虽然对氯硅烷有较高的水解效率，但是氯硅烷水解后大量的氯化氢和二氧化硅固体。其中部分氯化氢在溶于工业水的同时，会从水中逃逸至大气中，对环境造成污染；并且工业水吸收氯化氢后形成的工业废水显酸性，对后续的污水处理造成极大的困难，而产生的二氧化硅固体更是难于从系统中清除。随着多晶硅行业的发展，含氯硅烷废气、废液的产生量也与日俱增，含氯硅烷废气、废液的无害化处理具有越来越广阔的市场前景。
【发明内容】
[0003]本发明涉及一种多晶硅生产过程中产生的含氯硅烷废气水洗处理方法及装置，实现对烟气中氯化氢气体的吸收和最终脱除以保证烟气能够满足国家环保标准的要求。
[0004]实现本发明目的的技术方案:一种多晶硅行业废气水洗处理装置，其包括废气缓冲罐，与废气缓冲罐的入口连接的含氯硅烷废气供应管路，与废气缓冲罐的出口连接的正常废气喷淋系统、事故废气喷淋系统及应急水洗系统；
[0005]所述的正常废气喷淋系统包括正常废气喷林塔一和正常废气喷林塔二，虹吸罐一和虹吸罐二、正常废气喷淋循环泵一和正常废气喷淋塔循环泵二及碱液池一和碱液池二 ；其中，废气缓冲罐的出口与正常废气喷林塔一的入口相连，正常废气喷林塔一的出口与碱液池一的入口相连，虹吸罐一的入口与碱液池一的出口相连，虹吸罐一的出口与正常废气喷淋循环泵一的入口相连，正常废气喷淋循环泵一的出口与正常废气喷淋塔一塔顶的喷淋口相连；废气缓冲罐的出口与正常废气喷林塔二的入口相连，正常废气喷林塔二的出口与碱液池二的入口相连，虹吸罐二的入口与碱液池二的出口相连，虹吸罐二的出口与正常废气喷淋塔循环泵二的入口相连，正常废气喷淋塔循环泵二的出口与正常废气喷林塔二塔顶的喷淋口相连；
[0006]所述的事故废气喷淋系统包括事故废气喷淋塔一和事故废气喷林塔二，虹吸罐三和虹吸罐四、事故废气喷淋塔循环泵一和事故废气喷淋塔循环泵二 ；其中，废气缓冲罐的出口与事故废气喷淋塔一的入口相连，事故废气喷淋塔一的出口与碱液池一的入口相连，虹吸罐三的入口与碱液池一的出口相连,虹吸罐三的出口与事故废气喷淋循环泵一的入口相连，事故废气喷淋循环泵一的出口与事故废气喷淋塔一塔顶的喷淋口相连；废气缓冲罐的出口与事故废气喷淋塔二的入口相连，事故废气喷淋塔二的出口与碱液池二的入口相连，虹吸罐四的入口与碱液池二的出口相连，虹吸罐四的出口与事故废气喷淋塔循环泵二的入口相连，事故废气喷淋塔循环泵二的出口与事故废气喷林塔二塔顶的喷淋口相连；
[0007]所述的应急水洗系统包括事故废气输送管线和应急水洗池一、应急水洗池二；其中，废气缓冲罐的出口通过多根管线进入应急水洗池一和应急水洗池二液面一下；
[0008]所述的正常废气喷林塔一和正常废气喷林塔二的塔顶出气口、事故废气喷淋塔一和事故废气喷林塔二的塔顶出气口连接水封罐的入口，水封罐的出气口与大气相通。
[0009]如上所述的一种多晶硅行业废气水洗处理装置，其所述的正常废气喷淋系统、事故废气喷淋系统及应急水洗系统各设备之间均由衬氟管道连接。
[0010]如上所述的一种多晶硅行业废气水洗处理装置，其所述的正常废气喷林塔一和正常废气喷林塔二为玻璃钢材料，喷淋采用两级空锥喷淋。
[0011]如上所述的一种多晶硅行业废气水洗处理装置，其所述的事故废气喷林塔一和事故废气喷林塔二为玻璃钢材料，喷淋采用三级空锥喷淋。
[0012]如上所述的一种多晶硅行业废气水洗处理装置，其所述的碱液池一和碱液池二为水泥池内镶衬防腐砖，液体为10?30%氢氧化钠溶液。
[0013]如上所述的一种多晶硅行业废气水洗处理装置，其所述的应急水洗池一和应急水洗池二为水泥池内镶衬防腐砖，液体为15?45%氢氧化钠溶液。
[0014]本发明所述的一种多晶硅行业废气水洗处理方法，其包括如下步骤:
[0015](a)通过含氯硅烷废气供应管路将含氯硅烷废气输送至废气缓冲罐，再通过废气供应管路将废气输送至正常废气喷林塔一，废气自下而上在塔内运行；碱液池一中存放10?30%碱液，碱液作为喷淋液经虹吸罐一、由正常废气喷淋循环泵一送至正常废气喷林塔一塔顶，喷淋液自上而下与废气逆流接触，处理后的气体经正常废气喷林塔一的塔顶的水封罐排入大气；
[0016]通过含氯硅烷废气供应管路将含氯硅烷废气输送至废气缓冲罐，再通过废气供应管路将废气输送至正常废气喷林塔二，废气自下而上在塔内运行；碱液池二中存放10?30%碱液，碱液作为喷淋液经虹吸罐二、由正常废气喷淋塔循环泵二送至正常废气喷林塔二塔顶，喷淋液自上而下与废气逆流接触，处理后的气体经正常废气喷林塔二的塔顶的水封罐排入大气；
[0017](b)当前段工序发生事故时，废气量突然增大到超过了正常废气喷林塔一和正常废气喷林塔二的处理能力时，废气会转入事故废气喷淋塔一和事故废气喷林塔二，此时废气自下而上在事故废气喷淋塔一和事故废气喷林塔二塔内运行；碱液池一中存放大量10?30%碱液，经虹吸罐三由事故废气喷淋塔循环泵一送至事故废气喷淋塔一塔顶，喷淋液自上而下与废气逆流接触，处理后的气体经事故废气喷淋塔一的塔顶部的水封罐排入大气；碱液池二中存放大量10?30%碱液，经虹吸罐四由事故废气喷淋塔循环泵二送至事故废气喷林塔二塔顶，喷淋液自上而下与废气逆流接触，处理后的气体经事故废气喷林塔二的塔顶部的水封罐排入大气；
[0018](c)当前段工序发生事故造成废气量不能稳定在设计范围之内，废气会自动转应急水洗池一和应急水洗池二，氯硅烷在水池中水解，水解产生的氯化氢又进一步与氢氧化钠反应，减少了进入大气的量，避免HCl气体过多而逃逸。
[0019]如上所述的一种多晶硅行业废气水洗处理方法，其所述的液体为10?30%氢氧化钠溶液。[0020]本发明的效果在于:
[0021]本发明将含氯硅烷的废气送入喷淋塔，用10?30%氢氧化钠喷林洗涤。喷淋后产生的气体经水封罐排入大气。此方法有效解决了氯化氢逃逸的问题，并解决了传统水洗会产生二氧化硅堵塞管道的问题，实现环保治理的“无害化。氯硅烷水解彻底，水解率达99.9% ;氯化氢被氢氧化钠溶液吸收中和，吸收率达98% ;管道里液体循环流通顺畅，有效解决了多晶硅生产中产生的氯硅烷带来的危险与危害。
[0022]本发明装置既能有效地对氯硅烷废气进行无害化处理，又能有效减少氯化氢逃逸，反应产生的硅酸钠也相对便于清除。随着多晶硅、有机硅行业的发展，这种新的多晶硅废气水洗工艺将会得到更广泛的推广。设计了正常喷林塔、事故喷林塔、水封罐和应急水池，最后保证排放尾气符合GB16297-1996标准的排放要求。整个系统工艺流程简单、实用、
合理、可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明所述的一种多晶硅行业废气水洗处理方法及装置示意图。
[0024]图中:1.废气缓冲罐；2.正常废气喷林塔一；3.事故废气喷林塔一 ；4.水封罐；
5.事故废气喷林塔二 ；6.正常废气喷林塔二 ；7.正常废气喷淋塔循环泵一 ；8.虹吸罐一；
9.碱液池一 ；10.虹吸罐三；11.事故废气喷淋塔循环泵一 ；12.事故废气喷淋塔循环泵二 ；
13.虹吸罐四；14.碱液池二 ；15.虹吸罐二 ；16.正常废气喷淋塔循环泵二 ；17.应急水洗池一 ；18.应急水洗池二。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明所述的一种多晶硅行业废气水洗处理方法及装置作进一步描述。
[0026]实施例1
[0027]如图1所示，本发明所述的一种多晶硅行业废气水洗处理方法及装置，它包括废气缓冲罐1，与废气缓冲罐I的入口连接的含氯硅烷废气供应管路，与废气缓冲罐I的出口连接的正常废气喷淋系统、事故废气喷淋系统及应急水洗系统；
[0028]所述的正常废气喷淋系统包括正常废气喷林塔一 2和正常废气喷林塔二 6，虹吸罐一 8和虹吸罐二 15、正常废气喷淋循环泵一 7和正常废气喷淋塔循环泵二 16、碱液池一
9和碱液池二 14 ;其中，废气缓冲罐I的出口与正常废气喷林塔一 2的入口相连，正常废气喷林塔一 2的出口与碱液池一 9的入口相连,虹吸罐一 8的入口与碱液池一 9的出口相连，虹吸罐一 8的出口与正常废气喷淋循环泵一 7的入口相连，正常废气喷淋循环泵一 7的出口与正常废气喷淋塔一 2塔顶的喷淋口相连；废气缓冲罐I的出口与正常废气喷林塔二 6的入口相连，正常废气喷林塔二 8的出口与碱液池二 14的入口相连，虹吸罐二 15的入口与碱液池二 14的出口相连，虹吸罐二 15的出口与正常废气喷淋塔循环泵二 16的入口相连，正常废气喷淋塔循环泵二 16的出口与正常废气喷林塔二 6塔顶的喷淋口相连；
[0029]所述的事故废气喷淋系统包括事故废气喷淋塔一 3和事故废气喷林塔二 5，虹吸罐三10和虹吸罐四13、事故废气喷淋塔循环泵一 11和事故废气喷淋塔循环泵二 12 ;其中，废气缓冲罐I的出口与事故废气喷淋塔一 3的入口相连，事故废气喷淋塔一 3的出口与碱液池一 9的入口相连，虹吸罐三10的入口与碱液池一 9的出口相连，虹吸罐三10的出口与事故废气喷淋循环泵一 11的入口相连，事故废气喷淋循环泵一 11的出口与事故废气喷淋塔一 3塔顶的喷淋口相连；废气缓冲罐I的出口与事故废气喷淋塔二 5的入口相连，事故废气喷淋塔二 5的出口与碱液池二 14的入口相连，虹吸罐四13的入口与碱液池二 14的出口相连，虹吸罐四13的出口与事故废气喷淋塔循环泵二 12的入口相连，事故废气喷淋塔循环泵二 12的出口与事故废气喷林塔二 5塔顶的喷淋口相连；
[0030]所述的应急水洗系统包括事故废气输送管线和应急水洗池一 17、应急水洗池二18 ;其中，废气缓冲罐I的出口通过多根管线进入应急水洗池一 17和应急水洗池二 18液面一下;
[0031]所述的正常废气喷林塔一 2和正常废气喷林塔二 6的塔顶出气口、事故废气喷淋塔一 3和事故废气喷林塔二 5的塔顶出气口连接水封罐4的入口，水封罐4的出气口与大气相通。
[0032]所述的正常废气喷淋系统、事故废气喷淋系统及应急水洗系统各设备之间均由衬氟管道连接。
[0033]所述的正常废气喷林塔一 2和正常废气喷林塔二 6为玻璃钢材料，喷淋采用两级空锥喷淋。
[0034]所述的事故废气喷林塔一 3和事故废气喷林塔二 5为玻璃钢材料，喷淋采用三级空锥喷淋。
[0035]所述的碱液池一 9和碱液池二 14为水泥池内镶衬防腐砖，液体为10?30%氢氧化钠溶液。
[0036]所述的应急水洗池一 17和应急水洗池二 18为水泥池内镶衬防腐砖，液体为15?45%氢氧化钠溶液。
[0037]实施例2
[0038]一种多晶硅行业废气水洗处理方法，其包括如下步骤:
[0039](a)通过含氯硅烷废气供应管路将含氯硅烷废气输送至废气缓冲罐1，再通过废气供应管路将废气输送至正常废气喷林塔一 2，废气自下而上在塔内运行；碱液池一 9中存放10?30%碱液，碱液作为喷淋液经虹吸罐一 8、由正常废气喷淋循环泵一 7送至正常废气喷林塔一 2塔顶，喷淋液自上而下与废气逆流接触，处理后的气体经正常废气喷林塔一 2的塔顶的水封罐4排入大气；
[0040]通过含氯硅烷废气供应管路将含氯硅烷废气输送至废气缓冲罐1，再通过废气供应管路将废气输送至正常废气喷林塔二 6，废气自下而上在塔内运行；碱液池二 14中存放
10?30%碱液，碱液作为喷淋液经虹吸罐二 15、由正常废气喷淋塔循环泵二 16送至正常废气喷林塔二 6塔顶，喷淋液自上而下与废气逆流接触，处理后的气体经正常废气喷林塔二 6的塔顶的水封罐4排入大气；
[0041](b)当前段工序发生事故时，废气量突然增大到超过了正常废气喷林塔一 2和正常废气喷林塔二 6的处理能力时，废气会转入事故废气喷淋塔一 3和事故废气喷林塔二 5，此时废气自下而上在事故废气喷淋塔一 3和事故废气喷林塔二 5塔内运行；
[0042]碱液池一 9中存放大量10?30%碱液，经虹吸罐三10由事故废气喷淋塔循环泵
一11送至事故废气喷淋塔一 3塔顶，喷淋液自上而下与废气逆流接触，处理后的气体经事故废气喷淋塔一 3的塔顶部的水封罐4排入大气；
[0043]碱液池二 14中存放大量10?30%碱液，经虹吸罐四13由事故废气喷淋塔循环泵
二12送至事故废气喷林塔二 5塔顶，喷淋液自上而下与废气逆流接触，处理后的气体经事故废气喷林塔二 5的塔顶部的水封罐4排入大气；
[0044](c)当前段工序发生事故造成废气量不能稳定在设计范围之内，废气会自动转应急水洗池一 17和应急水洗池二 18，氯硅烷在水池中水解，水解产生的氯化氢又进一步与氢氧化钠反应，减少了进入大气的量，避免HCl气体过多而逃逸。
[0045]上述液体为10?30%氢氧化钠溶液。
【权利要求】
1.一种多晶硅行业废气水洗处理装置，其特征在于，该装置包括废气缓冲罐(I)，与废气缓冲罐(I)的入口连接的含氯硅烷废气供应管路，与废气缓冲罐(I)的出口连接的正常废气喷淋系统、事故废气喷淋系统及应急水洗系统； 所述的正常废气喷淋系统包括正常废气喷林塔一(2)和正常废气喷林塔二(6)，虹吸罐一(8)和虹吸罐二( 15)、正常废气喷淋循环泵一(7)和正常废气喷淋塔循环泵二( 16)及碱液池一(9)和碱液池二(14);其中，废气缓冲罐(I)的出口与正常废气喷林塔一(2)的入口相连，正常废气喷林塔一(2)的出口与碱液池一(9)的入口相连，虹吸罐一(8)的入口与碱液池一(9)的出口相连，虹吸罐一(8)的出口与正常废气喷淋循环泵一(7)的入口相连，正常废气喷淋循环泵一(7)的出口与正常废气喷淋塔一(2)塔顶的喷淋口相连；废气缓冲罐(I)的出口与正常废气喷林塔二(6)的入口相连，正常废气喷林塔二(8)的出口与碱液池二(14)的入口相连，虹吸罐二(15)的入口与碱液池二(14)的出口相连，虹吸罐二(15)的出口与正常废气喷淋塔循环泵二(16)的入口相连，正常废气喷淋塔循环泵二(16)的出口与正常废气喷林塔二(6)塔顶的喷淋口相连； 所述的事故废气喷淋系统包括事故废气喷淋塔一(3)和事故废气喷林塔二(5)，虹吸罐三(10)和虹吸罐四(13)、事故废气喷淋塔循环泵一(11)和事故废气喷淋塔循环泵二(12);其中，废气缓冲罐(I)的出口与事故废气喷淋塔一(3)的入口相连，事故废气喷淋塔一(3)的出口与碱液池一(9)的入口相连，虹吸罐三(10)的入口与碱液池一(9)的出口相连，虹吸罐三(10))的出口与事故废气喷淋循环泵一(11)的入口相连，事故废气喷淋循环泵一(11)的出口与事故废气喷淋塔一(3)塔顶的喷淋口相连；废气缓冲罐(I)的出口与事故废气喷淋塔二(5)的入口相连，事故废气喷淋塔二(5)的出口与碱液池二( 14)的入口相连，虹吸罐四(13)的入口与碱液池二(14)的出口相连，虹吸罐四(13)的出口与事故废气喷淋塔循环泵二( 12)的入口相连，事故废气喷淋塔循环泵二( 12)的出口与事故废气喷林塔二(5)塔顶的喷淋口相连； 所述的应急水洗系统包括事故废气输送管线和应急水洗池一(17)、应急水洗池二(18);其中，废气缓冲罐(I)的出口通过多根管线进入应急水洗池一(17)和应急水洗池二(18)液面一下； 所述的正常废气喷林塔一(2)和正常废气喷林塔二(6)的塔顶出气口、事故废气喷淋塔一(3 )和事故废气喷林塔二( 5 )的塔顶出气口连接水封罐(4 )的入口，水封罐(4 )的出气口与大气相通。
2.根据权利要求1所述的一种多晶硅行业废气水洗处理装置，其特征在于:所述的正常废气喷淋系统、事故废气喷淋系统及应急水洗系统各设备之间均由衬氟管道连接。
3.根据权利要求1所述的一种多晶硅行业废气水洗处理装置，其特征在于:所述的正常废气喷林塔一(2)和正常废气喷林塔二(6)为玻璃钢材料，喷淋采用两级空锥喷淋。
4.根据权利要求1所述的一种多晶硅行业废气水洗处理装置，其特征在于:所述的事故废气喷林塔一(3)和事故废气喷林塔二(5)为玻璃钢材料，喷淋采用三级空锥喷淋。
5.根据权利要求1所述的一种多晶硅行业废气水洗处理装置，其特征在于:所述的碱液池一(9)和碱液池二(14)为水泥池内镶衬防腐砖，液体为10~30%氢氧化钠溶液。
6.根据权利要求1所述的一种多晶硅行业废气水洗处理装置，其特征在于:所述的应急水洗池一(17)和应急水洗池二(18)为水泥池内镶衬防腐砖，液体为15~45%氢氧化钠溶液。
7.一种多晶硅行业废气水洗处理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: (a)通过含氯硅烷废气供应管路将含氯硅烷废气输送至废气缓冲罐(1)，再通过废气供应管路将废气输送至正常废气喷林塔一(2)，废气自下而上在塔内运行；碱液池一(9)中存放10~30%碱液，碱液作为喷淋液经虹吸罐一(8)、由正常废气喷淋循环泵一(7)送至正常废气喷林塔一(2)塔顶，喷淋液自上而下与废气逆流接触，处理后的气体经正常废气喷林塔一(2)的塔顶的水封罐(4)排入大气； 通过含氯硅烷废气供应管路将含氯硅烷废气输送至废气缓冲罐(O,再通过废气供应管路将废气输送至正常废气喷林塔二(6)，废气自下而上在塔内运行；碱液池二(14)中存放10~30%碱液，碱液作为喷淋液经虹吸罐二( 15)、由正常废气喷淋塔循环泵二( 16)送至正常废气喷林塔二(6)塔顶，喷淋液自上而下与废气逆流接触，处理后的气体经正常废气喷林塔二(6)的塔顶的水封罐(4)排入大气； (b)当前段工序发生事故时，废气量突然增大到超过了正常废气喷林塔一(2)和正常废气喷林塔二(6)的处理能力时，废气会转入事故废气喷淋塔一(3)和事故废气喷林塔二(5),此时废气自下而上在事故废气喷淋塔一(3)和事故废气喷林塔二(5)塔内运行； 碱液池一(9)中存放大量10~30%碱液，经虹吸罐三(10)由事故废气喷淋塔循环泵一(11)送至事故废气喷淋塔一(3)塔顶，喷淋液自上而下与废气逆流接触，处理后的气体经事故废气喷淋塔一(3)的塔顶部的水封罐(4)排入大气； 碱液池二( 14)中存放大量10~30%碱液，经虹吸罐四(13)由事故废气喷淋塔循环泵二( 12)送至事故废气喷林塔二(5)塔顶，喷淋液自上而下与废气逆流接触，处理后的气体经事故废气喷林塔二(5)的塔`顶部的水封罐(4)排入大气； (C)当前段工序发生事故造成废气量不能稳定在设计范围之内，废气会自动转应急水洗池一(17)和应急水洗池二( 18)，氯硅烷在水池中水解，水解产生的氯化氢又进一步与氢氧化钠反应，减少了进入大气的量，避免HCl气体过多而逃逸。
8.根据权利要求1所述的一种多晶硅行业废气水洗处理方法，其特征在于，所述的液体为10~30%氢氧化钠溶液。
【文档编号】B01D53/78GK103505996SQ201310438955
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】李鹏飞, 张 杰, 王为伟, 罗剑, 蒋巍, 李玉峰, 李双成, 郑全军, 胡佳, 肖伸亮 申请人:北京航天动力研究所