[发明专利]一种单晶炉氩气尾气处理装置及其处理方法

说明书

本发明公开了一种单晶炉氩气尾气处理装置及其处理方法，属于惰性气体净化回收技术领域，能够解决现有处理方式中由于经过加氢除氧工艺而导致安全隐患较大的问题。所述装置包括：第一反应器的入口连接有尾气输送管和空气输出管；尾气输送管上设置流量计；空气输出管上设置有调节阀；第一反应器中填装有第一催化剂；第二反应器和第三反应器中均填装有第二催化剂；第一氧分析仪连接在第一反应器的出口处；第二氧分析仪连接在第二反应器的出口处；第一一氧化碳分析仪连接在尾气输送管上；第二一氧化碳分析仪连接在第一反应器的出口处；第三一氧化碳分析仪连接在第三反应器的出口处；控制单元用于调节调节阀的开度。本发明用于单晶炉氩气尾气处理。

技术领域

本发明涉及一种单晶炉氩气尾气处理装置及其处理方法，属于惰性气体净化回收技术领域。

背景技术

随着对可再生清洁能源需要的日益增加，基于太阳能利用的光伏发电行业迎来了迅猛的发展，利用光伏电池发电可以为家庭、办公室等提供必要电力供应，如果进一步并入电网，可以为工业生产提供电力支持。目前大规模应用的光伏电池主要是硅基太阳能电池组件。

生产硅基太阳能电池组件的主要原料是晶硅，晶硅可以通过不同的工艺生产出单晶硅和多晶硅。例如典型单晶硅是在高温条件下(＞1400℃)，通过直拉法将原料硅锭提炼成单晶硅。在直拉法过程中，为了保证产品的质量，需要使用大量的氩气吹扫，移除提炼过程中从盛料坩埚中产生的各种挥发性杂质。这些杂质主要是一氧化碳(CO)，其范围在几千个ppm；氢气，其范围在几十到几百ppm；同时根据使用的真空泵差异，会存在少量的甲烷或烃类，在几到几十ppm。早期由于氩气需求较小，价格比较低，拉晶过程中的氩气完全采取放空处理。近年，随着光伏行业的急剧发展，氩气需求量急剧增加，氩气价格急剧上涨。晶硅制造成本明显增加，同时光伏企业生产受到氩气供应波动的影响。因此将拉晶过程中的氩气尾气进行纯化回收利用是非常必要的。

目前针对单晶硅制备领域的氩气回收主要的工艺流程如图1所示。首先利用催化剂加入空气，在一定温度条件下，可以将一氧化碳氧化成二氧化碳，氢气氧化成水，烃类氧化成二氧化碳和水，然后结合吸附方法、深冷、或组合的策略进一步去除氧化后的杂质。具体的，可以利用氧气催化氧化的方法脱出氩气中的一氧化碳、烃类等杂质，然后再加入氢气脱除过量的氧气，吸附脱除二氧化碳和水，低温精馏去除氮气和氢气杂质。由于氧气的残余会严重影响低温精馏时收率和晶硅生产的质量，因此加氢彻底除氧气的环节必不可少，但是这样明显增加了设备投资和潜在的安全隐患。

发明内容

本发明提供了一种单晶炉氩气尾气处理装置及其处理方法，能够解决现有处理方式中由于必须经过加氢除氧工艺而导致的成本增高、安全隐患较大的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种单晶炉氩气尾气处理装置，所述装置包括：第一氧分析仪、第二氧分析仪、第一一氧化碳分析仪、第二一氧化碳分析仪和第三一氧化碳分析仪，以及依次连通的第一反应器、第二反应器和第三反应器；所述第一反应器的入口连接有尾气输送管和空气输出管；所述尾气输送管上设置流量计；所述空气输出管上设置有调节阀；所述第一反应器中填装有第一催化剂；所述第二反应器和所述第三反应器中均填装有第二催化剂；所述第一氧分析仪连接在所述第一反应器的出口处，用于检测所述第一反应器的出口处的氧气含量；所述第二氧分析仪连接在所述第二反应器的出口处，用于检测所述第二反应器的出口处的氧气含量；所述第一一氧化碳分析仪连接在所述尾气输送管上，用于检测所述尾气输送管输送的氩气尾气中的一氧化碳含量；所述第二一氧化碳分析仪连接在所述第一反应器的出口处，用于检测所述第一反应器的出口处的一氧化碳含量；所述第三一氧化碳分析仪连接在所述第三反应器的出口处，用于检测所述第三反应器的出口处的一氧化碳含量；所述装置还包括控制单元，所述控制单元用于根据所述第一氧分析仪、所述第二氧分析仪、所述第一一氧化碳分析仪、所述第二一氧化碳分析仪和所述第三一氧化碳分析仪的检测结果，控制所述调节阀的开闭或调节所述调节阀的开度。