一种多晶硅生产废气回收处理系统的制作方法

    专利2024-12-10  18


    本技术涉及废气处理领域,具体涉及一种多晶硅生产废气回收处理系统。


    背景技术:

    1、多晶硅生产过程中会产生大量的废气,这些废气的主要成分为sicl4、sihcl3、sih2cl2、hcl、h2、n2及少量的金属氯化物,不仅属于有毒有害物质,而且大多易燃易爆,如果没有经过处理就进行排放,不仅会对生态环境造成严重的污染,还可能会引发火灾、爆炸等安全事故,造成巨大的经济损失,还会对工作人员的人身安全,造成严重的威胁。因此,必须要采取有效的措施对其进行处理。

    2、目前针对多晶硅生产中放空废气处理方法中,最常用的是深冷水洗法,深冷水洗法是通过深冷使多晶硅放空废气中80%以上的硅烷气体经冷却回收再利用,少量硅烷和hcl气体通过喷淋水洗吸收,以达到对空排放标准。例如现有技术中,公开号为cn215822709u,公开日为2022年02月15日,名称为“多晶硅废气回收再利用系统”的中国实用新型专利,其技术方案为:多晶硅废气回收再利用系统,包括依次连接的压缩机、深冷装置和吸附装置,压缩机的进气口连通多晶硅废气管线,压缩机的排气口连接深冷装置,吸附装置上分设气体排放口和解析气出口,解析气出口连通冷氢化原料气管线。

    3、然而在上述专利中,吸附装置解吸过程所使用的热吹扫气使用的是外引气(一般是加热后的氢气),在吸附柱降压和吹扫的初期,这部分吹扫气没有进行回收,会造成氢气和氯硅烷的浪费,同时吹扫气使用外引气也提高了废气处理成本。


    技术实现思路

    1、本实用新型旨在解决现有技术中多晶硅生产废气的回收处理过程中,吸附装置使用额外的吹扫气造成的浪费问题,提出了一种多晶硅生产废气回收处理系统,该系统通过合理的管道结构设计,利用处理后的废气作为吸附装置中的吹扫气,使得废气中的氯硅烷能够尽可能的回收,同时也降低了生产成本。

    2、为了实现上述实用新型目的,本实用新型的技术方案如下:

    3、一种多晶硅生产废气回收处理系统,其特征在于,包括依次连接在多晶硅生产废气输送管道后端的过滤器、压缩机、深冷换热器和吸附装置;吸附装置的进气端与深冷换热器连接的同时,又通过支路管道接入压缩机的进气前端;吸附装置的出气端又通过设置分支管路接回吸附装置,使吸附处理后的气体进入吸附装置充当解吸过程中的吹扫气。

    4、进一步的,所述深冷换热器连接有冷凝液储罐和冷凝输送泵,所述冷凝液储罐用于对从废气中冷却的氯硅烷进行缓存,冷凝输送泵用于将冷凝液储罐中暂存的氯硅烷泵入精馏工序再使用。

    5、进一步的, 所述吸附装置的出气端连接有淋洗装置,所述淋洗装置用于对经过吸附后的气体喷淋后放空。

    6、进一步的,所述吸附装置包括至少三个吸附柱,三个吸附柱用于轮换进行吸附、解吸和准备状态。

    7、进一步的,三个吸附柱并排设置,每个吸附柱的进气口端分别通过支路管道接回压缩机的进气前端,出气口端通过分别设置支路管道接收处理后气体作为解吸过程中的吹扫气。

    8、进一步的,所述过滤器与各生产装置废气输送管道连接,用于拦截废气中的硅粉。

    9、进一步的,所述后缓冲罐与深冷换热器之间依次连接有二级冷却器和热量交换换热器。

    10、进一步的,深冷换热器与吸附装置之间连接有二次过滤器。

    11、本实用新型的工作原理如下:

    12、来自各生产装置的废气进入过滤器中,滤除废气中的硅粉,然后依次进入压缩机、深冷换热器中加压冷凝,废气中的大部分氯硅烷冷却后,进入到冷凝液储罐中缓存,并通过冷凝液输送泵输送到精馏工序再利用;经过冷凝后的废气残留少量的氯硅烷组分和hcl,这部分废气再进入吸附装置被吸附。在吸附过程中,废气中微量的hcl和氯硅烷吸附在活性炭内,而解吸过程使用吸附处理后的气体作为吹扫气,将活性炭内吸附的hcl和氯硅烷反冲洗带至压缩机进口,再次进行加压冷凝回收。由于解吸过程中所使用的吹扫气为吸附装置自身不含hlc和氯硅烷的产品气,从而可以达到一个自循环的目的,减少外界引入吹扫气(氢气或者氮气)所产生的消耗。

    13、综上所述,本实用新型具有以下优点:

    14、1、本实用新型对生产装置产生的废气进行过滤、加压和低温冷凝处理,冷凝后带有微量氯硅烷组分的废气再进入吸附装置被吸收,然后利用吸附后的气体作为吸附装置解吸过程的吹扫气,与解吸出来的氯硅烷和hcl再一同反冲洗带至压缩机进口,再次进行加压冷凝回收,形成一个自循环,以提高氯硅烷的回收利用率;

    15、2、本实用新型中,吸附装置采用变温变压吸附,在解吸过程中所使用的吹扫气为吸附装置自身不含hlc和氯硅烷的产品气,减少外界引入吹扫气(氢气或者氮气)所产生的消耗,降低成本;

    16、3、本实用新型中,吸附装置的出气端连接有喷淋装置,吸附处理后的气体进入淋洗装置中,经过喷淋吸收达到标准后进行放空,实现放空废气达标排放;

    17、4、本实用新型中,吸附装置包括至少三个吸附柱,这三个吸附柱用于轮换进行吸附、解吸和准备状态,从而保证吸附柱可以持续的进行吸附,保证生产的连续性;

    18、5、本实用新型中,深冷换热器连接有冷凝液储罐和冷凝液输送泵,冷凝液储罐对从废气中冷凝分离出的氯硅烷进行缓存,然后通过冷凝液输送泵输送到精馏工序再利用,以提高其利用率;

    19、6、本实用新型中,在压缩机后缓冲罐与深冷换热器之间设置有二级冷却器和热量交换换热器;二级换热器使用循环水作为冷媒,对压缩机出口的高温废气进行降温,以减少后端深冷换热器冷量使用,降低能耗;热量交换换热器用于将深冷后的低温废气中的冷量利用起来,对压缩机二级冷却后的废气进行冷凝,减少冷量浪费;

    20、7、本实用新型中,在深冷换热器与吸附装置之间连接有二次过滤器,可以确保过滤效果,防止吸附柱进口处的约翰逊过滤器堵塞。



    技术特征:

    1.一种多晶硅生产废气回收处理系统,其特征在于,包括依次连接在多晶硅生产废气输送管道后端的过滤器(8)、压缩机(1)、深冷换热器(2)和吸附装置(3);吸附装置(3)的进气端与深冷换热器(2)连接的同时,又通过支路管道接入压缩机(1)的进气前端;吸附装置(3)的出气端又通过设置分支管路接回吸附装置(3),使吸附处理后的气体进入吸附装置(3)充当解吸过程中的吹扫气。

    2.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产废气回收处理系统,其特征在于,所述深冷换热器(2)连接有冷凝液储罐(5)和冷凝输送泵,所述冷凝液储罐(5)用于对从废气中冷却的氯硅烷进行缓存,冷凝输送泵用于将冷凝液储罐(5)中暂存的氯硅烷泵入精馏工序再使用。

    3.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产废气回收处理系统,其特征在于, 所述吸附装置(3)的出气端连接有淋洗装置,所述淋洗装置用于对经过吸附后的气体喷淋后放空。

    4.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产废气回收处理系统,其特征在于,所述吸附装置(3)包括至少三个吸附柱,三个吸附柱用于轮换进行吸附、解吸和准备状态。

    5.根据权利要求4所述的一种多晶硅生产废气回收处理系统,其特征在于,三个吸附柱并排设置,每个吸附柱的进气口端分别通过支路管道接回压缩机(1)的进气前端,出气口端通过分别设置支路管道接收处理后气体作为解吸过程中的吹扫气。

    6.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产废气回收处理系统,其特征在于,所述过滤器(8)与各生产装置废气输送管道连接,用于拦截废气中的硅粉;在压缩机(1)的进气前端和出气口端分别连接有前缓冲罐(6)和后缓冲罐(7),前缓冲罐(6)设置在过滤器(8)的进气口端。

    7.根据权利要求6所述的一种多晶硅生产废气回收处理系统,其特征在于,所述后缓冲罐(7)与深冷换热器(2)之间依次连接有二级冷却器(10)和热量交换换热器(11)。

    8.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产废气回收处理系统,其特征在于,深冷换热器(2)与吸附装置(3)之间连接有二次过滤器(9)。


    技术总结
    本技术公开了一种多晶硅生产废气回收处理系统,属于多晶硅生产技术领域,包括依次连接在多晶硅生产废气输送管道后端的过滤器、压缩机、深冷换热器和吸附装置;吸附装置的进气端与深冷换热器连接的同时,又通过支路管道接入压缩机的进气前端;吸附装置的出气端又通过设置分支管路接回吸附装置,使吸附处理后的气体进入吸附装置充当解吸过程中的吹扫气,本技术可以实现多晶硅生产废气中氯硅烷的充分回收利用,并且减少吸附装置的吹扫外引气,降低处理成本。

    技术研发人员:杨华,雷旭东,蔡光明,刘品强,周权,王林,古晓玉,梁磊
    受保护的技术使用者:四川永祥多晶硅有限公司
    技术研发日:20230915
    技术公布日:2024/4/29
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