一种多晶硅生产中尾气回收系统的制作方法

1.本实用新型属于多晶硅生产技术领域，具体涉及一种多晶硅生产中尾气回收系统。


背景技术：

2.目前，国内采用的多晶硅生产方法已由传统的改良西门子法发展到“改进型”改良西门子法，即增加尾气回收工序处理、还原反应过程副产的细硅粉、二氯二氢硅、氯化氢、四氯化硅副产物，以实现全物料的闭路循环。
3.尾气回收工艺是指通过硅粉过滤器将热态下的硅粉进行拦截，剩余的气体经过多级冷凝将尾气中的二氯二氢硅、三氯氢硅、四氯化硅与氢气和氯化氢进行分离，由于三氯氢硅还原反应会产生一定比例的硅粉单体，所以不可避免的有大量的微米级的硅粉进入后续系统。
4.目前国内大部分的厂家使用换热器将还原尾气进行冷凝，然后将含细硅粉的液相氯硅烷进行过滤的方式来分离细硅粉，但是硅粉遇到液相氯硅烷会凝结成块状，会导致危险介质氯硅烷置换不干净，在清理硅粉时容易发生安全事故，且造成物料的大量损耗。
5.另外，国内也有部分多晶硅生产企业使用气相硅粉过滤器对硅粉进行回收，但因使用的氢气温度不合适等因素，造成还原尾气中的氯硅烷瞬间冷凝并与纳米级硅粉形成块状物，导致硅粉过滤器滤芯堵塞或硅粉下料管线堵塞。
6.综上所述，如何更加有效的回收还原反应尾气中的硅粉，成为了本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

7.本实用新型旨在解决现有技术中，多晶硅生产中硅粉过滤器对还原气体中的硅粉进行过滤拦截时，硅粉过滤器易发生堵塞，滤芯寿命较短，系统回收硅粉效率较低的问题。
8.为了实现上述发明目的，本实用新型的技术方案如下：
9.一种多晶硅生产中尾气回收系统，包括活性炭吸附柱、换热器、硅粉过滤器和收集罐，所述活性炭吸附柱包括用于通热水的内外盘管、进料口和出料口，所述换热器包括进口和出口，所述硅粉过滤器上部设有氢气进料口、尾气进气口、气相出口，硅粉过滤器底部设有硅粉排出口，所述收集罐上部设有进料口i；顶部设有放空管线；底部设有固体出口，所述出料口与进口连通，所述出口连通氢气进料口，所述硅粉排出口与进料口i连通。
10.进一步地，所述硅粉过滤器底部硅粉排出口与换热器之间还设有氢气反吹管线，所述氢气反吹管线上设有阀门i。
11.进一步地，所述氢气进料口与出口连接的管线上还设有缓冲气包组。
12.进一步地，所述内外盘管包括内盘管和外盘管，所述内盘管内置于活性炭吸附柱中，所述外盘管嵌设于活性炭吸附柱外壁上。
13.进一步地，所述收集罐顶部设有过滤装置，所述过滤装置的过滤精度为1-2μm。
14.进一步地，所述活性炭吸附柱的上部、中部和下部均安装有远传温度计。
15.进一步地，所述活性炭吸附柱的进料口与出料口均设有压力表。
16.进一步地，所述换热器为u型换热器，所述u型换热器的出口处设置有远传温度计。
17.进一步地，所述硅粉过滤器的过滤精度为5μm。
18.进一步地，所述硅粉过滤器上设有压力表和远传温度计；所述收集罐上设有压力表和远传温度计。
19.本实用新型的有益效果：
20.一、本实用新型中，采用本尾气回收系统，能够更加有效的回收还原反应尾气中的硅粉。利用活性炭吸附柱净化回收工段得到的含少量氯硅烷、氯化氢的氢气，达到纯净的氢气，在通过换热器对氢气进行加热，将最后得到的热氢气对硅粉过滤器进行吹扫，顺利的将硅粉拦截下来，较于现有技术，明显减少硅粉在滤芯表面的结块现象，明显改善系统管线的气液冲刷造成的滤芯寿命较短的问题，提高硅粉过滤效率，最后的气相也可再次利用。
21.二、本实用新型中，所述硅粉过滤器底部硅粉排出口与换热器之间还设有氢气反吹管线，所述氢气反吹管线上设有阀门i，可防止硅粉过滤器下部积累大量硅粉导致堵塞。
22.三、本实用新型中，所述氢气进料口与出口连接的管线上还设有缓冲气包组，可防止管线上气压不够，使硅粉过滤器中含氯硅烷的氢气反窜进入换热器，影响该系统正常运行。
23.四、本实用新型中，所述内外盘管包括内盘管和外盘管，所述内盘管内置于活性炭吸附柱中，所述外盘管嵌设于活性炭吸附柱外壁上，使含部分氯硅烷、氯化氢的氢气通过该活性炭吸附柱后得到纯净的氢气，可供后续系统使用。
24.五、本实用新型中，所述收集罐顶部设有过滤装置，所述过滤装置的过滤精度为1-2μm，防止硅粉从收集罐顶部的放空管线排至空气中。
25.六、本实用新型中，所述活性炭吸附柱的上部、中部和下部均安装有远传温度计，可以监测活性炭吸附柱中的内外盘管中的温度在要求范围内，以达到纯化氢气的目的。
26.七、本实用新型中，所述活性炭吸附柱的进料口与出料口均设有压力表，保证活性炭吸附柱内压力在要求范围内，一方面保证活性炭吸附柱设备的安全、稳定的运行，另一方面可保证工艺气体压力要求。
27.八、本实用新型中，所述换热器为u型换热器，所述u型换热器的出口处设置有远传温度计，用于监测u型换热器的出口处气体的温度，便于换热器的调整，保证达到工艺中气体的温度要求。
28.九、本实用新型中，实际生产中，进入硅粉过滤器中的还原气体中的硅粉粒径主要为4-10μm，硅粉过滤器的过滤精度为5μm，可以拦截大部分颗粒。
29.十、本实用新型中，所述硅粉过滤器上设有压力表和远传温度计；所述收集罐上设有压力表和远传温度计，用于检测硅粉过滤器以及收集罐的中气体的压力和温度，保证设备中的气体温度、压强在要求范围内，达到预期目的的同时，设备能安全稳定的运行。
附图说明
30.图1为本实用新型的系统结构连接图。
31.图2为较优实施方式的系统结构连接图。
32.图3是另一种实施方式的系统结构连接图。
33.图4是活性炭吸附柱的结构示意图。
34.图5是又一种实施方式的系统结构连接图。
35.其中，1、活性炭吸附柱；2、换热器；3、硅粉过滤器；4、收集罐；5、氢气反吹管线；6、阀门i；7、缓冲气包组；8、过滤装置；9、远传温度计；10、压力表；1.1、内外盘管；1.2、进料口；1.3、出料口；1.4、人孔；2.1、进口；2.2、出口；3.1、氢气进料口；3.2、尾气进气口；3.3、气相出口；3.4、硅粉排出口；4.1、进料口i；4.2、放空管线；4.3、固体出口；1.1.1、内盘管；1.1.2、外盘管。
具体实施方式
36.下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
37.实施例1
38.一种多晶硅生产中尾气回收系统，属于多晶硅生产技术领域，包括活性炭吸附柱1、换热器2、硅粉过滤器3和收集罐4，参考图1，所述活性炭吸附柱1包括用于通热水的内外盘管1.1、进料口1.2和出料口1.3，所述换热器2包括进口2.1和出口2.2，所述硅粉过滤器3上部设有氢气进料口3.1、尾气进气口3.2、气相出口3.3，硅粉过滤器3底部设有硅粉排出口3.4，所述收集罐4上部设有进料口i4.1；顶部设有放空管线4.2；底部设有固体出口4.3，所述出料口1.3与进口2.1连通，所述出口2.2连通氢气进料口3.1，所述硅粉排出口3.4与进料口i4.1连通。
39.本实施例为最基本的实施方式，本尾气回收系统主要目的是回收还原反应尾气中硅粉，具体操作方法为：
40.a.将回收工段得到的氢气（含少量氯硅烷和氯化氢）通入活性炭吸附柱1的内外盘管1.1中，所述活性炭吸附柱1中保持25℃，800-980kpa的压力条件下，将原来的混合气体纯化后得到不含氯化氢及氯硅烷的氢气；
41.b.再将步骤a中纯化后的氢气从进口2.1进入换热器2，将氢气加热至160-190℃，压力条件控制在900-1000kpa；
42.c.再将步骤b中，加热后的热氢气通入至硅粉过滤器3，热氢气从氢气进料口3.1进入，向硅粉过滤器3鼓气，同时，将回收工段得到含硅粉的还原尾气从尾气进气口3.2进入到硅粉过滤器3中，硅粉过滤器3截留下来的硅粉等粉尘通过气体冲击震动滤芯后，使硅粉到达硅粉过滤器3下部，其余气体通过硅粉过滤器3的滤芯到达后端，最后，硅粉过滤器3顺利拦截还原尾气中的硅粉并从硅粉排出口3.4排出，气相从硅粉过滤器3的气相出口3.3排出；
43.d. 收集罐4收集从硅粉过滤器3截留下的硅粉，暂存至一定量后，从固体出口4.3排出硅粉，下放至收集罐4中的气体从放空管线4.2排出。
44.采用本实施例的尾气回收系统，可以有效的解决还原尾气干法除尘带来的硅粉过滤器3滤芯易堵塞的问题。
45.实施例2
46.本实施例是在实施例1上的进一步改进，所述硅粉过滤器3底部硅粉排出口3.4与换热器2之间还设有氢气反吹管线5，如图2所示，所述氢气反吹管线5上设有阀门i6，为防止
硅粉过滤器3下部积累大量硅粉导致堵塞，增设置氢气反吹管线5用于对硅粉过滤器3的反吹。
47.实施例3
48.本实施例与实施例1-2相比，区别在于，所述氢气进料口3.1与出口2.2连接的管线上还设有缓冲气包组7，设计时，所述缓冲气包组7一般采用两个缓冲气包并联后接入该管线上，参考图3，可防止管线上气压不够，使硅粉过滤器3中含氯硅烷的氢气反窜进入换热器2。
49.实施例4
50.本实施例与实施例1-3相比，区别在于，所述内外盘管1.1包括内盘管1.1.1和外盘管1.1.2，所述内盘管1.1.1内置于活性炭吸附柱1中，所述外盘管1.1.2嵌设于活性炭吸附柱1外壁上。在实际设计时，还可以设计人孔1.4，用于查看活性炭吸附柱1的运行状态。参考图4，所述活性炭吸附柱1底部设有进料口1.2，用于通入从回收工段过来的含硅烷及氯化氢的氢气，在活性炭吸附柱1中净化后，得到比较纯净的氢气，并从出料口1.3送至换热器2中。
51.实施例5
52.本实施例与实施例1-4相比，区别在于，所述收集罐4顶部设有过滤装置8，所述过滤装置8的根据实际生产需求选用不同的滤芯，一般将过滤精度控制为1-2μm。
53.实施例6
54.本实施例与实施例1-5相比，区别在于，参考图5，所述活性炭吸附柱1的上部、中部和下部均安装有远传温度计9，用于监测活性炭吸附柱1的上部、中部和下部的温度。
55.实施例7
56.本实施例与实施例1-6相比，区别在于，参考图5，所述活性炭吸附柱1的进料口1.2与出料口1.3均设有压力表10。
57.实施例8
58.本实施例与实施例1-7相比，区别在于，参考图5，所述换热器2为u型换热器2，所述u型换热器2的出口2.2处设置有远传温度计9。
59.实施例9
60.本实施例与实施例1-8相比，区别在于，所述硅粉过滤器3的过滤精度为5μm。
61.实施例10
62.本实施例与实施例1-9相比，区别在于，参考图5，所述硅粉过滤器3上设有压力表10和远传温度计9；所述收集罐4上设有压力表10和远传温度计9。
63.实施例11
64.本实施例为较佳的实施方式，一种多晶硅生产中尾气回收系统，属于多晶硅生产技术领域，包括活性炭吸附柱1、换热器2、硅粉过滤器3和收集罐4，所述活性炭吸附柱1包括内外盘管1.1、进料口1.2和出料口1.3，所述换热器2包括进口2.1和出口2.2，所述硅粉过滤器3上部设有氢气进料口3.1、尾气进气口3.2、气相出口3.3，硅粉过滤器3底部设有硅粉排出口3.4，所述收集罐4上部设有进料口i4.1；顶部设有放空管线4.2；底部设有固体出口4.3，所述出料口1.3与进口2.1连通，所述出口2.2连通氢气进料口3.1，所述硅粉排出口3.4与进料口i4.1连通。
65.进一步地，参考图5，所述硅粉过滤器3底部硅粉排出口3.4与换热器2之间还设有
氢气反吹管线5，所述氢气反吹管线5上设有阀门i6。当硅粉过滤器3底部因存在盲区发生氯硅烷的冷凝，从而造成堵塞时，开启阀门i6，换热器2出口2.2排出的热氢气可以通过硅粉过滤器3底部进行加热反吹，防止硅粉过滤器3至收集罐4的下料不畅。
66.进一步地，所述氢气进料口3.1与出口2.2连接的管线上还设有缓冲气包组7，所述缓冲气包组7为两个缓冲气包并联后接入到该管线上。
67.进一步地，所述内外盘管1.1包括内盘管1.1.1和外盘管1.1.2，所述内盘管1.1.1内置于活性炭吸附柱1中，所述外盘管1.1.2嵌设于活性炭吸附柱1外壁上。
68.进一步地，所述收集罐4顶部设有过滤装置8，所述过滤装置8的过滤精度为1μm，防止硅粉进入硅粉过滤器3与收集器之间的下料管线中，同时也减少硅粉进入放空管线4.2中。
69.进一步地，所述活性炭吸附柱1的上部、中部和下部均安装有远传温度计9。
70.进一步地，所述活性炭吸附柱1的进料口1.2与出料口1.3均设有压力表10。
71.进一步地，所述换热器2为u型换热器2，所述u型换热器2的出口2.2处设置有远传温度计9。
72.进一步地，所述硅粉过滤器3的过滤精度为5μm。
73.进一步地，所述硅粉过滤器3上设有压力表10和远传温度计9；所述收集罐4上设有压力表10和远传温度计9。
74.本技术方案中，用于检测温度的装置选用了远传温度计9，较于其他普通温度计，远传温度计9可用于自动控制系统中，所述压力表也可以选用远传压力表，便于实现远程控制、自动化生产。