專利名稱：一種多晶硅生產工藝中產生的還原尾氣的干法回收系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及多晶硅生產工藝技術領域，更具體地，本實用新型涉及一種多晶硅生產工藝中產生的還原尾氣的干法回收系統。
背景技術：
我國現階段多晶硅項目工藝技術85%以上都屬于西門子工藝技術，該工藝過程中，有眾多系統需要進行氣體過濾。具體有:四氯化娃氫化生產三氯氫娃系統、三氯氫娃合成系統、還原尾氣干法回收系統等。目前一般采用的過濾器均為布袋過濾器，而在生產過程中，發現布袋過濾器存在如下幾個缺點:1、布袋過濾器耐高溫性能差。尤其是在三氯氫硅合成系統、以及四氯化硅氫化生產三氯氫硅系統中，發現布袋過濾器非常容易出現破損，導致過濾效果嚴重下降，最終造成后續系統堵塞；2、布袋過濾器容易破損，就造成氣體中的粉塵量大量增加，最終造成產品質量出現大幅下降；3、布袋過濾器價格昂貴，目前進口的濾材折算到成品濾袋上，每平方米價格達到1000元以上；4、布袋過濾器的濾材耐腐蝕性能差，同時支撐件在檢修過程中容易腐蝕，造成檢修困難，且檢修成本高。
實用新型內容本實用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種有用的商業選擇。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種合成效率高、成本低、產品質量好的多晶硅生產工藝中產生的還原尾氣的干法回收系統。根據本實用新型示例的多晶硅生產工藝中產生的還原尾氣的干法回收系統，包括:淋洗塔，所述淋洗塔用于對還原尾氣進行淋洗以除去其中的高氯硅烷和固體雜質；吸收系統，所述吸收系統用于對淋洗后的還原尾氣進行吸收處理，以除去其中的氯硅烷和氯化氫，得到氫氣；吸附裝置，所述吸附裝置內設有用于對所述氫氣進行吸附處理的吸附劑，以進一步吸附掉氫氣中所殘存的氯化氫和氯硅烷；和第一過濾裝置，所述第一過濾裝置用于對經過吸附處理的氫氣進行過濾，以得到高純氫氣，其中，所述第一過濾裝置內設有陶瓷濾芯。根據本實用新型的多晶硅生產工藝中產生的還原尾氣的干法回收系統，由于采用設置有陶瓷濾芯的氣體過濾裝置，該過濾裝置具有耐高溫，耐腐蝕的優良特性，不會對多晶硅產品質量造成影響；陶瓷濾芯可以根據過濾精度的要求，生產不同精度的濾芯，且陶瓷濾芯成型簡單，價格低廉。[0012]另外，根據本實用新型上述示例的多晶硅生產工藝中產生的還原尾氣的干法回收系統，還可以具有如下附加的技術特征:所述吸附裝置還能夠對使用后的吸附劑進行再生，以恢復吸附劑的吸附能力的同時得到從吸附劑中所釋放出的再生氣，所述還原尾氣干法回收系統還包括:第二過濾裝置，所述第二過濾裝置用于對所述再生氣進行過濾以除去其中的高氯硅烷和固體雜質并重新返回淋洗塔進行鼓泡淋洗，其中，所述第二過濾裝置內設有陶瓷濾芯。所述第一和第二過濾裝置包括從上至下依次連接的上封頭、直筒部和下封頭，其中，所述過濾裝置的上部設有用于排出過濾后的氣體的出氣口且下部設有用于排出廢渣的排渣口，所述直筒部的下部設有用于向所述直筒內導入待過濾氣體的進氣口，且所述進氣口的上方設有過濾部，所述過濾部包括設有通孔的花盤以及設在所述通孔中的陶瓷濾芯。所述通孔為多個，所述多個通孔沿所述花盤的徑向和軸向均勻分布，每個所述通孔內均設有所述陶瓷濾芯。所述通孔和所述陶瓷濾芯的個數被設置成能夠將所述氣體的流速控制在0.01
0.2m/s。所述陶瓷濾芯通過緊固件固定在所述花盤上，所述緊固件包括固定環和壓蓋，所述固定環焊接在所述花盤上且所述固定環的內孔與所述通孔相對應，所述壓蓋扣接在所述陶瓷濾芯的頂端且與所述固定環相連接以將所述陶瓷濾芯固定在所述通孔內。所述陶瓷濾芯為氧化鋁濾芯。所述氧化鋁濾芯的過濾精度為800 1500目。所述直筒部上設有檢修口，所述檢修口位于所述過濾部的上方。 所述出氣口設在所述上封頭的頂端且所述排渣口設在所述下封頭的底端。本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對示例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1是根據本實用新型示例的多晶硅生產工藝中產生的還原尾氣的干法回收系統示意圖；圖2是根據本實用新型示例的干法回收系統的氣體過濾裝置結構示意圖；圖3是根據本實用新型示例的干法回收系統的氣體過濾裝置陶瓷濾芯分布示意圖；圖4是根據本實用新型示例的干法回收系統的氣體過濾裝置陶瓷濾芯緊固件示意圖；圖5是根據本實用新型示例的多晶硅生產工藝中產生的還原尾氣的干法回收方法的流程示意圖；圖6是根據本實用新型示例的還原尾氣干法回收系統的回收流程示意圖。
具體實施方式
[0030]下面詳細描述本實用新型的示例，所述示例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的示例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面首先結合圖1描述根據本實用新型的多晶硅生產工藝中產生的還原尾氣的干法回收系統。如圖1所示，根據本實用新型示例的還原尾氣干法回收系統包括:淋洗塔40、吸收系統50、吸附裝置60及第一過濾裝置70。淋洗塔40用于對還原尾氣進行淋洗以除去其中的高氯硅烷和固體雜質。吸收系統50用于對淋洗后的還原尾氣進行吸收處理，以除去其中的氯硅烷和氯化氫，得到氫氣。此處，需要說明的是，吸收系統50內還可以設置有脫吸裝置，以對吸收劑進行脫吸處理，從而實現循環再利用的同時，還可以對從吸收劑中脫吸所得到的氯硅烷和氯化氫進行分離后加以應用。此外，需要說明的是，吸收系統50只能夠除去還原尾氣中的大部分的氯硅烷和氯化氫，得到的氫氣中還殘存有微量的氯硅烷和氯化氫，還需要進一步進行處理以達到應用于多晶硅生產中的使用目的。吸附裝置60內設有用于對所述氫氣進行吸附處理的吸附劑，以進一步吸附掉氫氣中所殘存的氯化氫和氯硅烷。第一過濾裝置70用于對所述氫氣進行過濾，以得到高純氫氣，其中，第一過濾裝置70內設有陶瓷濾芯。根據本實用新型的多晶硅生產工藝中產生的還原尾氣的干法回收系統，由于采用設置有陶瓷濾芯的過濾裝置，該過濾裝置具有耐高溫，耐腐蝕的優良特性，不會對多晶硅產品質量造成影響；陶瓷濾芯可以根據過濾精度的要求，生產不同精度的濾芯，且陶瓷濾芯成型簡單，價格低廉。在一個示例中，吸附裝置60還可以被設置成能夠對吸附了氯硅烷和氯化氫的吸附劑進行再生，從而恢復吸附劑的吸附能力的同時得到從吸附劑中所釋放出的再生氣，且還原尾氣干法回收系統還包括:第二過濾裝置80，其中，第二過濾裝置80內也設有陶瓷濾芯，第二過濾裝置80用于對所述再生氣進行過濾，以除去其中的高氯硅烷和固體雜質并重新返回淋洗塔40進行鼓泡淋洗。由此，可以得到高純再生氣并實現再生氣的循環利用。
以下結合附圖具體描述上述示例中的過濾裝置(即第一過濾裝置70和第二過濾裝置80)。如圖2所示，優選地，該過濾裝置可以包括:從上至下依次連接的上封頭10、直筒部20和下封頭30。其中，所述過濾裝置的上部設有用于排出過濾后的氣體的出氣口 11且下部設有用于排出廢渣的排渣口 31，直筒部20的下部設有用于向所述直筒內導入待過濾氣體的進氣口 21，且進氣口 21的上方設有過濾部，過濾部包括設有通孔的花盤22以及設在通孔中的陶瓷濾芯23。由此，根據上述過濾裝置，由于采用了陶瓷濾芯23，使得過濾裝置具有耐高溫，耐腐蝕的優良特性，而且材質穩定，不會對多晶硅產品質量造成影響；陶瓷濾芯23可以根據過濾精度的要求，生產不同精度的濾芯，且陶瓷濾芯23成型簡單，大規模生產容易，價格低廉
MTv ο進一步考慮到成本及大規模生產問題，在一個示例中，優選地，陶瓷濾芯23為氧化鋁濾芯。由此,該材質的陶瓷濾芯23既可以滿足耐高溫、耐腐蝕的要求，而且容易大規模生產，可以進一步降低生產成本。在一個示例中，如圖3所示，通孔為多個，多個通孔沿花盤22的徑向和軸向均勻分布，每個通孔內均設有陶瓷濾芯23。由此，通過設置多個通孔，可以將過濾孔道分開，根據換熱面積以及花盤22的尺寸布置陶瓷濾芯23達到過濾效果，避免出現過濾孔道堵塞即整體不能使用的情況，提高過濾裝置的實用性。考慮到氣體體積及過濾面積的問題，在一個示例中，通孔和陶瓷濾芯23的個數被設置成能夠將所述氣體的流速控制在0.01 0.2m/s。由此，在該流速下可以使氣體得到更充分的過濾。在一個示例中，如圖4所示，陶瓷濾芯23通過緊固件固定在花盤22上，所述緊固件包括固定環241和壓蓋242，固定環241焊接在花盤22上且固定環241的內孔與通孔相對應，壓蓋242扣接在陶瓷濾芯23的頂端且與固定環241相連接以將陶瓷濾芯23固定在通孔內。由此,可以將陶瓷濾芯23固定于花盤22上，并且固定方式合理，方便進行拆卸、安裝，降低檢修難度。在一個示例中，所述氧化鋁濾芯的過濾精度為800 1500目。由此，可以根據需要過濾掉目數較大的粉塵。有利地，在一個示例中，直筒部20上設有檢修口 25，檢修口 25位于所述過濾部的上方。由此，通過設置檢修口 25，可以方便進行故障檢修，不需要拆卸設備。在一個示例中，出氣口 11設在上封頭10的頂端且排渣口 31設在下封頭30的底端。由此，可以便于過濾裝置的排洛，省去了拆卸設備的過程。下面進一步結合圖5描述根據本實用新型的干法回收系統中產生的還原尾氣的干法回收方法的流程。具體地，所述干法回收系統中產生的還原尾氣的干法回收方法可以包括以下步驟:a)對所述還原尾氣進行鼓泡淋洗，以除去其中的高氯硅烷和固體雜質。b)將經過鼓泡淋洗的還原尾氣進行吸收處理，以除去其中的氯硅烷和氯化氫，得到氫氣。c)將所述氫氣通過吸附劑進行吸附以除去氫氣中所殘存的氯硅烷和氯化氫，并通過第一過濾裝置70進行過濾，得到高純氫氣，其中，第一過濾裝置70為根據上述的過濾裝置。由于根據本實用新型上述的過濾裝置具有上述的技術效果，因此，上述多晶硅生產工藝中產生的還原尾氣的干法回收方法也具有相應的技術效果。由此，通過該干法回收方法可以得到高純氫氣。在一個示例中，所述多晶硅生產工藝中產生的還原尾氣的干法回收方法還包括以下步驟:d)對吸附了氯硅烷和氯化氫的吸附劑進行再生，恢復吸附劑的吸附能力的同時得到從吸附劑中所釋放出的再生氣。其中，再生氣的成分為氫氣、氯化氫、以及微量氯硅烷。e)對所述再生氣通過第二過濾裝置進行過濾，得到高純再生氣并返回進行鼓泡淋洗。第二過濾裝置80為根據上述的過濾裝置。由于根據本實用新型上述的過濾裝置具有上述的技術效果，因此，上述多晶硅生產工藝中產生的還原尾氣的干法回收方法也具有相應的技術效果。由此,可以得到高純再生氣。為了保證過濾裝置的正常運行，提高過濾效率，優選地，可以控制第一過濾裝置70的進氣溫度為25 40°C，進氣壓力為0.05 0.5MPa，進氣流量為5000 10000Nm3/h ;第二過濾裝置80的進氣溫度為80 150°C，進氣壓力為0.05 0.2MPa，進氣流量為500 2000Nm3/h。下面結合實施例和附圖具體描述根據本實用新型的還原尾氣干法回收系統的回收流程。實施例1如圖6所示，首先將還原尾氣通過淋洗塔40進行鼓泡淋洗，用于對還原尾氣進行淋洗以除去其中的高氯硅烷和固體雜質，還原尾氣組分為氯硅烷、氫氣和少量氯化氫。將淋洗后的還原尾氣通入吸收系統50進行吸收脫吸，以對淋洗后的還原尾氣進行吸收處理，除去其中的氯硅烷和氯化氫，得到氫氣(其中含有微量氯化氫以及微量氯硅烷)。被吸收的氯硅烷和氯化氫可以進一步進行分離，從而分別得到氯硅烷和氯化氫。分離得到的氯硅烷經過提純后可重新參與還原反應，反應后的還原尾氣再次經過干法回收系統進行回收，形成循環利用。分離得到的氯化氫可送入三氯氫硅合成系統制備三氯氫硅，制備出三氯氫硅經過提純后也可重新參與還原反應，反應后的還原尾氣再次經過干法回收系統進行回收，形成循環利用。將氫氣、微量氯化氫以及微量氯硅烷的混合物通入設有用于對所述氫氣進行吸附處理的吸附劑的吸附裝置60內進行吸附以吸附掉其中的微量氯化氫以及微量氯硅烷，得到氫氣。將氫氣通入第一過濾裝置70進行過濾，控制進氣溫度為25 40°C，進氣壓力為
0.05 0.5MPa，進氣流量為5000 10000Nm3/h，過濾精度為800 1500目，得到高純氫氣。獲得的高純氫氣可重新參與還原反應，反應后的還原尾氣再次經過干法回收系統進行回收，形成循環利用。將吸附裝置60內的吸附了氯硅烷和氯化氫的吸附劑進行再生，恢復吸附劑的吸附能力，同時得到成分為氫氣、氯化氫、以及微量氯硅烷氣體的再生氣。將再生氣通入第二過濾裝置80進行過濾，控制進氣溫度為80 150°C，進氣壓力為0.05 0.2MPa，進氣流量為500 2000Nm3/h，過濾精度為800 1500目，得到高純再生氣。獲得的高純再生氣可通過淋洗塔40進行鼓泡淋洗，形成循環利用。在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該示例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個示例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的示例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個示例或示例中以合適的方式結合。盡管上面已經示出和描述了本實用新型的示例，可以理解的是，上述示例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下在本實用新型的范圍內可以對上述示例進行變化、修改、替換和變型。
權利要求1.一種多晶硅生產工藝中產生的還原尾氣的干法回收系統，其特征在于，包括: 淋洗塔，所述淋洗塔用于對還原尾氣進行淋洗以除去其中的高氯硅烷和固體雜質； 吸收系統，所述吸收系統用于對淋洗后的還原尾氣進行吸收處理，以除去其中的氯硅烷和氯化氫，得到氫氣； 吸附裝置，所述吸附裝置內設有用于對所述氫氣進行吸附處理的吸附劑，以進一步吸附掉氫氣中所殘存的氯硅烷和氯化氫；和 第一過濾裝置，所述第一過濾裝置用于對經過吸附處理的所述氫氣進行過濾，以得到高純氫氣， 其中，所述第一過濾裝置內設有陶瓷濾芯。
2.根據權利要求1所述的還原尾氣的干法回收系統，其特征在于，所述吸附裝置還能夠對使用后的吸附劑進行再生，以恢復吸附劑的吸附能力的同時得到從吸附劑中所釋放出的再生氣，且所述還原尾氣的干法回收系統還包括: 第二過濾裝置，所述第二過濾裝置用于對所述再生氣進行過濾以除去其中的高氯硅烷和固體雜質并重新返回淋洗塔進行鼓泡淋洗， 其中，所述第二過濾裝置內設有陶瓷濾芯。
3.根據權利要求2所述的還原尾氣的干法回收系統，其特征在于，所述第一和第二過濾裝置包括從上至下依次連接的上封頭、直筒部和下封頭，其中， 所述過濾裝置的上部設有用于排出過濾后的氣體的出氣口且下部設有用于排出廢渣的排渣口， 所述直筒部的下部設有用于向所述直筒內導入待過濾氣體的進氣口，且所述進氣口的上方設有過濾部，所述過濾部包括設有通孔的花盤以及設在所述通孔中的陶瓷濾芯。
4.根據權利要求3所述的還原尾氣的干法回收系統，其特征在于，所述通孔為多個，所述多個通孔沿所述花盤的徑向和軸向均勻分布，每個所述通孔內均設有所述陶瓷濾芯。
5.根據權利要求3所述的還原尾氣的干法回收系統，其特征在于，所述通孔和所述陶瓷濾芯的個數被設置成能夠將所述氣體的流速控制在0.0l 0.2m/s。
6.根據權利要求3所述的還原尾氣的干法回收系統，其特征在于，所述陶瓷濾芯通過緊固件固定在所述花盤上，所述緊固件包括固定環和壓蓋，所述固定環焊接在所述花盤上且所述固定環的內孔與所述通孔相對應，所述壓蓋扣接在所述陶瓷濾芯的頂端且與所述固定環相連接以將所述陶瓷濾芯固定在所述通孔內。
7.根據權利要求6所述的還原尾氣的干法回收系統，其特征在于，所述陶瓷濾芯為氧化鋁濾芯。
8.根據權利要求7所述的還原尾氣的干法回收系統，其特征在于，所述氧化鋁濾芯的過濾精度為800 1500目。
9.根據權利要求3所述的還原尾氣的干法回收系統，其特征在于，所述直筒部上設有檢修口，所述檢修口位于所述過濾部的上方。
10.根據權利要求3所述的還原尾氣的干法回收系統，其特征在于，所述出氣口設在所述上封頭的頂端且所述排渣口設在所述下封頭的底端。
專利摘要本實用新型公開了一種多晶硅生產工藝中產生的還原尾氣的干法回收系統，包括淋洗塔，所述淋洗塔用于對還原尾氣進行淋洗以除去其中的高氯硅烷和固體雜質；吸收系統，所述吸收系統用于對淋洗后的還原尾氣進行吸收處理，以除去其中的氯硅烷以及氯化氫，得到氫氣；吸附裝置，所述吸附裝置內設有用于對氫氣進行吸附處理的吸附劑，以進一步吸附掉氫氣中所殘存的氯硅烷和氯化氫；和第一過濾裝置，所述第一過濾裝置用于對經過吸附處理的氫氣進行過濾，以得到高純氫氣，其中，所述第一過濾裝置內設有陶瓷濾芯。根據本實用新型的系統，由于采用設置有陶瓷濾芯的氣體過濾裝置，該過濾裝置具有耐高溫，耐腐蝕的優良特性，不會對多晶硅產品質量造成影響。
文檔編號C01B3/56GK202924720SQ20122039758
公開日2013年5月8日 申請日期2012年8月10日 優先權日2012年8月10日
發明者萬燁, 嚴大洲, 毋克力, 肖榮暉, 湯傳斌 申請人:中國恩菲工程技術有限公司