[发明专利]废气净化方法及用于该方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种废气净化方法及用于该方法的装置。更具体地，本发明涉及一种废气净化方法及用于该方法的装置，所述废气净化方法从用化学气相沉积进行多晶硅的沉积工艺后排放的废气中去除氯化氢，并且可以分离高纯度的氢气。

本申请要求了于2013年8月28日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2013-0102573的韩国专利申请的优先权，其全部内容在此以参考方式并入。

背景技术

已知的制备用于太阳能电池的多晶硅的方法之一是在化学气相沉积(CVD)反应器中沉积多晶硅，又称为西门子法。

在西门子法中，硅丝通常在1000℃以上的高温下暴露在三氯硅烷与载气中。三氯硅烷气体通过以下的化学方程式1分解成硅，并且硅沉积到加热的硅丝上，从而使加热的硅丝生长。

[化学方程式1]

2HSiCl₃->Si+2HCl+SiCl₄

通过化学气相沉积进行多晶硅的沉积工艺后，氯硅烷化合物例如二氯硅烷、三氯硅烷或四氯化硅，氢气和氯化氢被排放出来。

包含氯硅烷化合物、氢气和氯化氢的废气(OGR)通常经由以下4个步骤进行回收及再利用：1)冷凝&压缩工序，2)HCl吸收&蒸馏工序，3)氢气(H₂)吸附工序，以及4)氯硅烷化合物的分离工序。

更具体地，从多晶硅沉积反应器中排出的废气被转移至前述冷凝&压缩工序，冷却并被导入分离罐(knock-outdrum)。再根据温度来分离，氯硅烷化合物的冷凝相流被转移至所述吸收&蒸馏工序中的HCl蒸馏塔，并且非冷凝相流经冷却和压缩，然后被转移至HCl吸收塔的底部。在所述非冷凝相流中的氢气(H₂)的组成比约为90mol％或更多。

上述从吸收&蒸馏工序导入的非冷凝相流经冷却，然后被导入至HCl吸收塔。在HCl蒸馏塔中已去除了氯化氢的冷凝相流被喷洒并在吸收塔的上端混合，且非冷凝相流中的氯硅烷化合物及氯化氢被吸收并去除。

已去除了大部分氯硅烷化合物和氯化氢的氢气流被导入填充有活性碳的塔中，剩余的氯硅烷化合物和氯化氢被吸附，由此回收高纯度的氢气。

上述氢气净化工序是一种变压吸附(PSA)法，其用于多晶硅废气的分离和净化。

所述变压吸附法的缺点是能效低，这是因为其由冷凝和压缩工序组成，并且由于其是物理过程，所以维护费用高昂。并且，在变压吸附法中，吸附工序是一种通过使用活性碳选择性地吸附和移除氯化氢、氢气和氯硅烷化合物中所要被移除的气体的工艺，活性碳再生工序是一种从被氯化氢和氯硅烷化合物污染的吸附剂中解吸附所吸附的材料的工艺，且吸附工序和再生工序在至少两个吸附塔中交替地进行。然而，现有的变压吸附法的缺点是吸附工序和再生工序分别进行，因此，工艺非常复杂，且设备和处理费用昂贵。

此外，在使用活性碳的吸附过程中，氯硅烷化合物在活性碳的表面以液相凝结，并能轻易去除，但是因为氯化氢的低沸点使得其以气相在活性碳的表面形成物理键，其在室温下脱附，因此大部分氯化氢未被去除就被排出。且因为其相对氯硅烷化合物而言分子量低，所以需要应用额外的工序从氢气中完全分离。

因此，由于氯化氢的腐蚀可能造成诸如设备的机械故障、寿命缩短以及氯硅烷化合物的泄露等的问题，多晶硅的纯度可能受到影响。

发明内容

技术问题

为了解决现有技术的问题，本发明的一个目的是提供一种用于废气净化的方法，该方法可以有效地将氯化氢气体从用化学气相沉积(CVD)的多晶硅沉积工艺中产生的废气中去除，并且还提供一种用于所述方法的装置。

技术方案

本发明提供一种废气净化方法，该方法包括：

制备碳载体，在所述碳载体上负载有过渡金属催化剂；以及

将含有氯化氢(HCl)、氢气(H₂)和氯硅烷化合物的废气通过所述碳载体以去除氯化氢。

本发明还提供一种用于废气净化的装置，该装置包括：

催化反应器，其包括负载有过渡金属催化剂的碳载体，并使含有氯化氢(HCl)、氢气(H₂)和氯硅烷化合物的废气通过以去除氯化氢；以及

分离器，用于将氢气和氯硅烷化合物从已通过所述催化反应器的废气中分离出来。

有益效果