[发明专利]一种多晶硅还原尾气的处理装置

说明书

本发明提供一种多晶硅还原尾气的处理装置，包括：洗涤塔，用于对还原尾气进行淋洗处理，并从塔釜输出含硅粉氯硅烷液体，从塔顶输出不凝气；循环泵保护单元，用于去除含硅粉氯硅烷液体中的硅粉和杂质后输出氯硅烷液体；洗涤塔循环泵，用于将氯硅烷液体增压后送回洗涤塔内部参与淋洗工作；除尘单元，用于去除不凝气中的硅粉，得到除尘后的不凝气；多级冷却单元，用于使除尘后的不凝气依次经过多级冷却处理，将其中的氯硅烷全部冷凝下来并送往氯硅烷冷凝液收集罐，同时输出含有杂质氢气；多级活性炭吸附单元，用于使多级冷却单元输出的含有杂质氢气依次经过多级吸附处理，得到纯净的氢气并送往氢气缓冲罐。本发明能够有效去除还原尾气中的硅粉。

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处理装置。

背景技术

多晶硅是集成电路和光伏发电所采用的关键原材料，是国家新能源开发所必须的原材料。在当下化石能源日益短缺的时代，新型能源的崛起已成为必然趋势。

在我国的多晶硅生产过程中，90％的多晶硅生产企业都采用改良西门子法多晶硅生产工艺进行多晶硅的生产，同时采用CDI装置(即尾气干法回收装置)对还原装置产生的尾气(即还原尾气)进行回收处理。具体为，对还原尾气中的氢气及氯硅烷进行分离处理，然后除掉CDI装置分离出来的氢气中含有的杂质，并使其重复进入还原装置中，用于生产使用；将CDI装置分离出来的氯硅烷输送到精馏装置，以将四氯化硅分离出来，并输送至冷氢化或热氢化装置中作为原料，重新生产出三氯氢硅，然后送入还原装置中参与还原反应，而从精馏装置分离出来的三氯氢硅及二氯二氢硅则直接送入还原装置中参与还原反应，以生产多晶硅。

在改良西门子法多晶硅生产工艺中，CDI装置的尾气处理流程的特点是，使还原尾气依次经过循环水冷却器、盐水冷却器、氟利昂冷却器进行冷却，从而将大部分氯硅烷冷凝下来，使氢气与氯硅烷分离，分离出来的氢气经氢压机进行压缩处理，压缩后的氢气进入吸收塔洗涤，经-44℃的循环氯硅烷洗涤后再送入活性碳吸附柱中，以吸收氢气中夹杂的少量氯硅烷、HCl、PH₃等，然后送入还原装置中，重复参与生产。吸收塔中洗涤氢气后的循环氯硅烷送入解析塔，将其中HCl、二氯二氢硅、PH₃蒸发后的部分氯硅烷通过泵加压送入吸收塔以循环使用，同时将富余部分氯硅烷输送至精馏工序。

发明人发现，采用CDI装置对还原尾气进行处理存在着三大缺陷：

一是无法有效除掉还原生产后通过尾气带入CDI装置的硅粉。带入的硅粉将会使CDI装置的塔、泵堵塞、磨损，从而导致设备损坏或系统停车，并会对下游工序造成影响。

二是CDI装置能耗偏高。通过对国内一些多晶硅生产企业进行数据统计后发现，在万吨级的多晶硅生产企业中，多晶硅的生产总电耗平均为8.2万度/吨硅，而CDI装置电耗平均占多晶硅生产总电耗的15％，达到1.2万度/吨硅。

三是系统庞大、设备庞多，检修、维护困难。万吨级的多晶硅企业的CDI装置，占地面积达到12000m²以上，投资达到2亿元以上，各类塔、泵、换热器、压缩机、冷冻机、槽、罐等设备达到200台之多，且每一套装置损坏，皆可能造成多晶硅生产线局部或全系统停车。

以上原因导致多晶硅生产过程中成本上升，系统故障频繁，导致企业竞争力下降。

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，提供一种多晶硅还原尾气的处理装置，能够有效去除还原尾气中的硅粉，大幅度降低还原尾气的处理能耗，大幅缩减还原尾气处理所需设备量。

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处理装置，所述还原尾气包括氢气、氯硅烷和少量硅粉的混合气，所述处理装置包括：