[发明专利]一种多晶硅尾气的能量综合利用方法

说明书

本发明公开了一种多晶硅尾气的能量综合利用方法，包括以下方式中的至少一种：Ⅰ.在还原尾气回收钢构系统中增加7℃的水冷换热器；Ⅱ.在冷氢化尾气冷凝系统中增加7℃的水冷换热器。本发明旨在解决还原及其配套工艺产能提升所带来的系统能耗问题，通过在现有回收和/或冷氢化系统中增加7℃的水冷换热器，通过能源的高效利用，不仅实现了系统产能提升的负荷问题，更解决了还原产能提升瓶颈。

技术领域

本发明属于多晶硅生产技术领域，具体的说，是一种多晶硅尾气的能量综合利用方法。

背景技术

随着光伏产业技术水平的不断提高，多晶硅光伏产业规模逐渐扩大，多晶硅还原产能得到提升。冷氢化技术作为多晶硅生产过程中副产品的回收再利用工序，可以有效降低多晶硅生产成本，其产能随之需要提升。生产中，冷氢化工艺需要在高压低温的情况下，将多晶硅生产副产物四氯化硅（STC）转化为三氯氢硅（TCS），然后再将TCS通过歧化反应生产硅烷。随着冷氢化产能的提升，为满足产能要求，需要配套新建精馏后再通过工艺流程优化提升氢化料和精制料的处理能力。因此，为满足多晶硅还原产能的提升，配套的精馏、冷氢化和回收装置的产能随之需要提升。

但从系统平衡匹配性及运行状况来看，多晶硅还原装置产能进一步提升，但多晶硅产品综合产量提升却有限，主要原因在于：目前冷氢化单套最大STC处理能力有限，随着还原产量的提升，冷氢化产量无法进一步提升，通常表现在冰机负荷不足、硅粉过滤器进口温度高及电加热器负荷大。同时，回收系统夏季处理量受限，例如压缩机抽气量及7℃、-10℃冰机冷量不足，这些原因也造成了整个系统的产能瓶颈，无法完美匹配目前还原产能的提升。为此，需要系统化的解决以上问题才能保障系统最佳匹配，使多晶硅产品的系统产能真正进一步提升，从而做到产能最大化，成本最优化。

公布号为CN106395832A的发明专利公开了一种四氯化硅氢化方法，该方法将四氯化硅的脱氯加氢反应（第一反应器）和三氯氢硅合成反应（第二反应器）进行串联，通过对第一反应器的尾气进行急冷处理，可以抑制冷氢化反应生成三氯氢硅的分解，维持第一反应器中冷氢化反应的反应进度，提高四氯化硅的单程转化率，同时，第一反应器的尾气经急冷处理后在第二反应器中进行三氯氢硅合成反应，可以有效地回收利用冷氢化反应的副产物氯化氢，提高三氯氢硅的产量。但该方法并不适用于现有装置，由于冷氢化装置氢气循环量大，压力高，合成反应压力偏低且反应气量小，需要新增设备和管线与之匹配，增加工艺成本，同时，也并不能有效解决装置因换热不足导致的设备能力达到上限问题。

公布号为CN107311184A的发明专利公开了一种提高冷氢化生产三氯氢硅转化率的生产工艺，该工艺通过预热氯化氢气体至适当范围，充分利用化学反应的合成热流，提高了转化率的同时减少了电加热器的负荷并且减少了原材料的消耗。但该工艺在使用时，由于大量增加HCL会导致细硅粉逸出的颗粒度减小，造成换热器结垢，导致换热效能下降，加剧设备负荷从而影响产能发挥。

发明内容

本发明旨在解决还原及其配套工艺产能提升所带来的系统能耗问题，提供了一种多晶硅尾气的能量综合利用方法，通过在现有回收和/或冷氢化系统中增加7℃的水冷换热器，通过能源的高效利用，不仅实现了系统产能提升的负荷问题，更解决了还原产能提升瓶颈。

本发明通过下述技术方案实现：一种多晶硅尾气的能量综合利用方法，包括以下方式中的至少一种：

Ⅰ.在还原尾气回收钢构系统中增加7℃的水冷换热器；

Ⅱ.在冷氢化尾气冷凝系统中增加7℃的水冷换热器。

所述方式Ⅰ中，在还原尾气回收钢构系统的溴化锂7℃的水冷却器上并联新增的7℃的水冷换热器。

所述方式Ⅰ中，在还原尾气回收钢构系统的钢构1级冷凝器和钢构2级冷凝器之间新增7℃的水冷换热器。

所述方式Ⅰ中，控制还原尾气回收钢构系统中进入吸附塔的氢气的温度为-36～-40℃。