[发明专利]多晶硅还原尾气的冷凝方法和冷凝系统

说明书

本发明提供一种多晶硅还原尾气的冷凝方法，包括：利用环境空气对还原尾气进行第一次冷却处理；利用来自吸收塔塔釜的冷量对第一次冷却后的还原尾气再次进行第二次冷却处理；利用冷冻盐水对第二次冷却后的还原尾气进行第三次冷却处理；对第三次冷却后的还原尾气进行第一次气液分离处理；利用制冷剂对第一次气液分离后得到的不凝气进行冷却处理；对制冷剂冷却后的不凝气进行第二次气液分离处理，并将两次气液分离后得到的液相氯硅烷混合后输出至脱吸塔；利用第二次气液分离后得到的不凝气的冷量，在利用冷冻盐水进行冷却处理之前，对第二次冷却后的还原尾气进行冷却处理。相应地，提供一种冷凝系统。本发明所述冷凝方法和冷凝系统的冷量利用合理。

技术领域

本发明涉及多晶硅生产技术领域，具体涉及一种多晶硅还原尾气的冷凝方法和一种多晶硅还原尾气的冷凝系统。

背景技术

多晶硅是太阳能光伏行业的基础材料。目前，多晶硅生产主要采用改良西门子法(即三氯氢硅还原法)，指的是利用气相沉积法在还原炉中通过H₂来还原SiHCl₃从而制备多晶硅，具体反应方程式为：

3SiHCl₃+H₂→2Si+5HCl+SiCl₄

由于还原炉中的温度等条件很难达到均一，导致实际的还原过程十分复杂，并伴随副反应发生，这样就使得还原尾气中的成分较为复杂，主要包括H₂、HCl气体和气相氯硅烷等，其中气相氯硅烷包括SiHCl₃(也称为TCS)气体、SiCl₄(也称为STC)气体和SiH₂Cl₂(也称为DCS)气体的混合气。虽然还原尾气的成分复杂，但其中的其他干扰杂质较少，可对其进行分离、回收后，再次进入还原系统。

目前，一般采用冷凝分离法对还原尾气进行分离处理，以使其中的可被冷凝的氯硅烷与不可被冷凝的氢气和氯化氢分离开来。其中，冷凝分离法采用能量梯级利用的原理对还原尾气进行梯级冷凝。

然而，现有的冷凝分离法需要耗费大量昂贵的低温冷量，能耗及成本较高。

为了解决上述问题，现有技术提出了一种改进的多晶硅制备中尾气回收冷凝系统，其采用如下工艺实现冷凝分离：先采用7℃冷冻水与冷氢化装置来的40～50℃的尾气进行预换热，使尾气预冷却至15～20℃后气液分离，得到的15～20℃的液相氯硅烷进入缓冲罐D中，而得到的15～20℃的不凝气进入-20℃乙二醇换热器中，将该不凝气的温度降低至-10～-15℃后再次进行气液分离，得到的-10～-15℃的液相氯硅烷进入缓冲罐D中，而得到的-10～-15℃的不凝气进入气气换热器E3中，将该不凝气的温度降低至-20～-25℃后再次进行气液分离，得到的-20～-25℃的液相氯硅烷进入缓冲罐D中，而得到的-20～-25℃的不凝气进入-45℃R22换热器中，将不凝气的温度降低至-35～-45℃后再次进行气液分离，得到的-35～-45℃的氯硅烷进入缓冲罐D中。

可以看出，上述技术方案在实施过程中，将温度为15～20℃、-10～-15℃、-20～-25、-35～-45℃的液相氯硅烷均送入氯硅烷缓冲罐D中，即，将不同温度区间的氯硅烷进行混合，使得其中较高温度(如15～20℃)的氯硅烷的温度降低，而较低温度(如-35～-45℃)的氯硅烷的温度上升，导致冷量出现损失，冷量利用不合理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供冷量利用合理的一种多晶硅还原尾气的冷凝方法和一种多晶硅还原尾气的冷凝系统。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种多晶硅还原尾气的冷凝方法，所述还原尾气包括氢气、氯化氢气体和气相氯硅烷，所述冷凝方法包括如下步骤：

利用环境空气对所述还原尾气进行冷却处理，得到第一次冷却后的还原尾气；