處理多晶硅尾氣干法回收料的方法
【專利摘要】本發明公開了一種處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，回收料含有二氯二氫硅、三氯氫硅和四氯化硅，包括：(1)將回收料進行第一加熱處理；(2)將經過第一加熱處理的回收料進行第二加熱處理；(3)將經過第二加熱處理的回收料進行第一精餾處理，以便得到第一塔頂蒸汽和第一塔釜液；(4)將第一塔頂蒸汽進行第二精餾處理，以便得到液態輕組分和第二塔釜液；(5)將第一塔釜液作為熱源進行第二加熱處理，以便得到四氯化硅；以及(6)將第二塔釜液作為熱源進行所述第一加熱處理，以便得到三氯氫硅。該方法可以實現熱量和冷量的最優綜合利用，從而顯著降低設備投資和能耗。
【專利說明】處理多晶硅尾氣干法回收料的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于多晶硅生產領域，具體而言，本發明涉及一種處理多晶硅尾氣干法回收料的方法。
【背景技術】
[0002]多晶硅是集成電路和光伏發電的關鍵原材料，干法回收料作為多晶硅生產工藝中的中間產品，其處理的好壞直接影響多晶硅產品的質量及單位產品能耗。目前，隨著多晶硅生產規模的不斷擴大，需要處理的干法回收料量逐漸增大，而目前常見的做法為復制和增加生產線，這樣大幅增加了處理干法回收料的能耗及設備投資。
[0003]因而，現有的處理多晶硅尾氣干法回收料的技術有待進一步改進。
【發明內容】
[0004]本發明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，本發明的一個目的在于提出一種處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，該方法可以實現熱量和冷量的最優綜合利用，從而顯著降低設備投資和能耗。
[0005]在本發明的一個方 面，本發明提出了一種處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，所述回收料含有二氯二氫硅、三氯氫硅和四氯化硅，該方法包括:
[0006](I)將所述回收料進行第一加熱處理，以便得到經過第一加熱處理的回收料；
[0007](2)將步驟(1)得到的所述經過第一加熱處理的回收料進行第二加熱處理，以便得到經過第二加熱處理的回收料；
[0008](3)將步驟(2)得到的所述經過第二加熱處理的回收料進行第一精餾處理，以便得到第一塔頂蒸汽和第一塔釜液，所述第一塔釜液含有四氯化硅；
[0009](4)將步驟(3)得到的所述第一塔頂蒸汽進行第二精餾處理，以便得到液態輕組分和第二塔釜液，所述第二塔釜液含有三氯氫硅；
[0010](5)將步驟(3)得到的所述第一塔釜液作為熱源在步驟(2)中進行所述第二加熱處理，以便得到四氯化硅；以及
[0011](6)將步驟(4)得到的所述第二塔釜液作為熱源在步驟(1)中進行所述第一加熱
處理，以便得到三氯氫硅。
[0012]根據本發明實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法通過將精餾處理過程所得到的塔釜液作為熱源對待精餾物料進行預熱處理，同時使得塔釜液得以降溫，進而實現了熱量和冷量的綜合利用，從而顯著降低了設備投資和能耗。
[0013]另外，根據本發明上述實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法還可以具有如下附加的技術特征:
[0014]在本發明的一些實施例中，所述處理多晶硅尾氣干法回收料的方法進一步包括:
(7)在將步驟(3)得到的所述第一塔頂蒸汽進行第二精餾處理之前，將所述第一塔頂蒸汽作為熱源在步驟(4)中進行所述第二精餾處理，以便得到塔頂蒸汽冷凝液，并將所述塔頂蒸汽冷凝液的一部分返回步驟(3)進行所述第一精餾處理，將所述蒸汽冷凝液的另一部分進行所述第二精餾處理。由此，可以進一步實現熱量和冷量的綜合利用。
[0015]在本發明的一些實施例中，在步驟(2)中，所述第二加熱處理進一步包括:((2-1)將步驟(1)得到的所述經過第一加熱處理的回收料進行第三加熱處理，以便得到經過第三加熱處理的回收料；以及(2-2)將步驟(2-1)得到的所述經過第三加熱處理的回收料進行第四加熱處理，以便得到所述經過第二加熱處理的回收料。由此，可以顯著提高待精餾物料的預熱效率。
[0016]在本發明的一些實施例中，在步驟(3)中，所述第一精餾處理進一步包括:(3-1)將步驟(2)得到的所述經過第二加熱處理的回收料的一部分進行第三精餾處理，以便得到第三塔頂蒸汽和第三塔釜液；以及(3-2)將步驟(2)得到的所述經過第二加熱處理的回收料的另一部分進行第四精餾處理，以便得到第四塔頂蒸汽和第四塔釜液。由此，可以顯著提高精餾的熱量利用效率。
[0017]在本發明的一些實施例中，所述處理回收料的方法進一步包括，在步驟(7)中，將所述塔頂蒸汽冷凝液的第一部分返回進行所述第三精餾處理，將所述塔頂蒸汽冷凝液的第二部分返回進行所述第四精餾處理，將所述塔頂蒸汽冷凝液的第三部分進行所述第二精餾處理。由此，可以顯著提高原料的利用率。
[0018]在本發明的一些實施例中，所述處理多晶硅尾氣干法回收料的方法進一步包括:
(8)將步驟(4)得到的所述液態輕組分進行第一冷卻處理，以便得到二氯二氫硅。由此，可
以有效回收二氯二氫硅。
[0019]在本發明的一些實施例中，在步驟(5)中，進一步包括:(5-1)將步驟(3-1)得到的所述第三塔釜液和步驟(3-2)得到的所述第四塔釜液的至少之一作為熱源在步驟(2-2)中進行所述第四加熱處理，以便得到第一降溫的四氯化硅；(5-2)將步驟(5-1)得到的所述第一降溫的四氯化硅作為熱源在步驟(2-3)中進行所述第三加熱處理，以便得到第二降溫的四氯化硅；以及(5-3)將步驟(5-2)得到的所述第二降溫的四氯化硅進行第二冷卻處理，以便獲得所述四氯化硅。由此，可以進一步提高熱量和冷量的最優綜合利用。
[0020]在本發明的一些實施例中，在步驟(6)中，進一步包括:(6-1)將步驟(4)得到的所述第二塔釜液作為熱源在步驟(1)中進行所述第一加熱處理，以便得到降溫的第二塔釜液；以及(6-2)將步驟(6-1)得到的所述降溫的第二塔釜液進行第三冷卻處理，以便獲得三氯氫硅。由此，可以進一步提高熱量和冷量的最優綜合利用。
[0021]在本發明的一些實施例中，在步驟(1)中，所述第一加熱處理是在25~40攝氏度的溫度下進行的。由此，可以實現物料的預熱效率。
[0022]在本發明的一些實施例中，在步驟(2-1)中，所述第三加熱處理是在40~55攝氏度的溫度和0.4~0.6MPa的壓力下進行的。由此，可以進一步提高物料的預熱效率。
[0023]在本發明的一些實施例中，在步驟(2-2)中，所述第四加熱處理是在55~70攝氏度的溫度和0.4~0.6MPa的壓力下進行的。由此，可以進一步提高物料的預熱效率。
[0024]在本發明的一些實施例中，在步驟(3-1)中，所述第三精餾處理是在80~120攝氏度的溫度和0.3~0.5MPa的壓力下進行的。由此，可以進一步提高精餾效率。
[0025] 在本發明的一些實施例中，在步驟(3-2)中，所述第四精餾處理是在80~120攝氏度的溫度和0.3~0.5MPa的壓力下進行的。由此，可以進一步提高精餾效率。[0026]在本發明的一些實施例中，在步驟(4)中，所述第二精餾處理是在45~75攝氏度的溫度和0.2~0.4MPa的壓力下進行的。由此，可以進一步提聞精懼效率。
[0027]在本發明的一些實施例中，在步驟(3)中，所述第一塔頂蒸汽的溫度為75~95攝氏度。
[0028]在本發明的一些實施例中，在步驟(3)中，所述第一塔釜液的溫度為110~130攝氏度。
[0029]本發明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，或通過本發明的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0031]圖1是根據本發明一個實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法的流程示意圖；
[0032]圖2是根據本發明又一個實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法的流程示意圖； [0033]圖3是實施本發明一個實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法的系統結構示意圖；
[0034]圖4是實施本發明又一個實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法的系統結構示意圖；
[0035]圖5是實施本發明再一個實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法的系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0036]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施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實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0037]在本發明的描述中，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發明和簡化描述，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發明的限制。
[0038]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。在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0039]在本發明中，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發明中的具體含義。
[0040]在本發明中，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下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0041]在本發明的一個方面，本發明提出了一種處理多晶硅尾氣干法回收料的方法。下面參考圖1-2對本發明實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法進行詳細描述。根據本發明的實施例，該方法包括:
[0042]SlOO:第一加熱處理
[0043]根據本發明的實施例，將回收料進行第一加熱處理，從而可以得到經過第一加熱處理的回收料。本文中，如無特殊說明，回收料均為多晶硅生產過程中采用“改良西門子法”回收多晶硅尾氣得到的回收料。根據本發明的實施例，回收料可以含有二氯二氫硅、三氯氫硅和四氯化硅。根據本發明的實施例，第一加熱處理的條件并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，第一加熱處理可以在25~40攝氏度的溫度下進行。具體地，第一加熱處理可以采用換熱器進行，例如可 以采用立式的雙管程單殼程換熱器。
[0044]S200:第二加熱處理
[0045]根據本發明的實施例，將上述得到的經過第一加熱處理的回收料進行第二加熱處理，從而可以得到經過第二加熱處理的回收料。根據本發明的實施例，第二加熱處理可以包括多步加熱處理，例如可以包括第三加熱處理和第四加熱處理兩步，具體的，將經過第一加熱處理的回收料進行第三加熱處理，從而可以得到經過第三加熱處理的回收料，接著將所得到的經過第三加熱處理的回收料進行第四加熱處理，從而可以得到經過第二加熱處理的回收料。根據本發明的實施例，第三加熱處理和第四加熱處理的條件并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，第三加熱處理可以在40~55攝氏度的溫度和0.4~0.6MPa的壓力下進行，第四加熱處理可以在55~70攝氏度的溫度和0.4~0.6MPa的壓力下進行。具體地，第三加熱處理和第四加熱處理均可以采用換熱器進行，例如可以采用立式的雙管程單殼程換熱器。
[0046]S300:第一精餾處理
[0047]根據本發明的實施例，將上述得到的經過第二加熱處理回收料進行第一精餾處理，從而可以得到第一塔頂蒸汽和第一塔釜液，根據本發明的具體實施例，第一塔釜液含有四氯化硅。根據本發明的實施例，第一精餾處理可以包括多步精餾處理，例如可以包括第三精餾處理和第四精餾處理兩步，具體地，將上述得到的經過第二加熱處理的回收料的一部分進行第三精餾處理，從而可以得到第三塔頂蒸汽和第三塔釜液。同時，將上述所得到的經過第二加熱處理的回收料的另一部分進行第四精餾處理，從而可以得到第四塔頂蒸汽和第四塔釜液。需要說明的是，將第三塔頂蒸汽和第四塔頂蒸汽匯合即為第一塔頂蒸汽，將第三塔釜液和第四塔釜液匯合即為第一塔釜液。根據本發明的實施例，第三精餾處理和第四精餾處理的條件并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，第三精餾處理和第四精餾處理均可以在80~120攝氏度的溫度和0.3~0.5MPa的壓力下進行。發明人發現，該條件下可以明顯提高精餾處理效率。根據本發明的實施例，第一塔釜液的溫度可以為110~130攝氏度，第一塔頂蒸汽的溫度可以為75~95攝氏度。根據本發明的實施例，第三精餾處理和第四精餾處理均可以采用規整填料塔或板式塔，理論塔板數的范圍為60~80，塔頂操作表壓力的范圍為0.35~0.55MPa，塔頂操作溫度的范圍為80~95°C，回流量與進料量的質量流率比的范圍為2~6。
[0048]S400:第二精餾處理
[0049]根據本發明的實施例，將上述得到的第一塔頂蒸汽進行第二精餾處理，從而可以得到液態輕組分和第二塔釜液，根據本發明的具體實施例，液態輕組分中含有二氯二氫硅、第二塔釜液中含有三氯氫硅。根據本發明的實施例，第二精餾處理的條件并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，第二精餾處理可以在45~75攝氏度的溫度和0.2~0.4MPa的壓力下進行。發明人發現，該條件下可以明顯提高精餾處理效率。根據本發明的實施例，第二精餾處理可以采用規整填料塔，理論塔板數的范圍為100~120，塔頂操作表壓力的范圍為0.2~0.4MPa，塔頂操作溫度的范圍為50~65°C，回流量與進料量的質量流率比的范圍為4~8。
[0050]S500:將第一塔釜液作為熱源進行第二加熱處理
[0051]根據本發明的實施例，將S300得到的第一塔釜液作為熱源在S200中進行第二加熱處理，從而可以得到四氯化硅。如上所述，第二加熱處理可以包括第三加熱處理和第四加熱處理。根據本發明的實施例，第三加熱處理和第四加熱處理均可以采用立式的雙管程單殼程換熱器，其中高溫物料走殼程、低溫物料走管程，通過雙向換熱處理，可以同時實現高溫物料的降溫和低溫物料的預熱。該步驟中，具體地，首先將以上所得到的第三塔釜液和第四塔釜液的至少之一作為熱源進行第四加熱處理，其中，第三塔釜液和第四塔釜液從殼程上部管口進入殼程，從殼程下部管口排出，經過第三加熱處理的回收料走管程，并且殼程上部進料管口與管程出料管口在同一方位上，經過雙向換熱處理，第三塔釜液和第四塔釜液的熱量被經過第三加熱處理的回收料所吸收，從而可以得到65~75攝氏度的經過第二加熱處理的回收料和75~95攝氏度的第一降溫四氯化硅，接著，將所得到的第一降溫的四氯化硅作為熱源進行第三加熱處理，其中，第一降溫的四氯化硅從殼程上部管口進入殼程，從殼程下部管口排出，經過第一加熱處理的回收料走管程，并且殼程上部進料管口與管程出料管口在同一方位上，經過雙向換熱處理，第一降溫的四氯化硅的熱量被經過第一加熱處理的回收料所吸收,從而可以得到45~65攝氏度的經過第三加熱處理的回收料和40~60攝氏度的第二降溫四氯化硅，最后將所得到的第二降溫的四氯化硅進行第二冷卻處理，從而可以得到四氯化硅產品。根據本發明的實施例，可以采用水冷方式對第二降溫的四氯化硅進行第二冷卻處理。據本發明的實施例，第二冷卻處理的條件并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，第二冷卻處理可以在25~55攝氏度的溫度和0.3~0.5MPa的壓力下進行。發明人經過大量實驗驚奇發現，經過第一精餾處理所得到的塔釜液可以用于對經過第一加熱處理的回收料進行預熱處理，并且通過將塔釜液的熱量用于對經過第一加熱處理的回收料進行加熱處理，可以顯著提高經過第一加熱處理的回收料的溫度和降低塔釜液的溫度，從而可以充分實現熱量與冷量的綜合利用，進而降低設備的投資和能耗。
[0052] S600:將第二塔釜液作為熱源進行第一加熱處理[0053]根據本發明的實施例，將S400得到的第二塔釜液作為熱源在SlOO中進行第一加熱處理，從而可以得到三氯氫硅。根據本發明的實施例，第一加熱處理可以采用采用立式的雙管程單殼程換熱器。該步驟中，具體的，首先將上述得到第二塔釜液作為熱源進行第一加熱處理，其中，第二塔釜液從殼程上部管口進入殼程，從殼程下部管口排出，回收料走管程，并且殼程上部進料管口與管程出料管口在同一方位上，經過雙向換熱處理，第二塔釜液的熱量被回收料所吸收，從而可以得到30~50攝氏度的經過第一加熱處理的回收料和30~50攝氏度的降溫的第二塔釜液，然后將所得到的降溫的第二塔釜液進行第三冷卻處理，從而可以得到三氯氫硅。根據本發明的實施例，第三冷卻處理的條件并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，第三冷卻處理可以在20~40攝氏度的溫度和0.2~0.4MPa的壓力下進行。發明人發現，經過第二精餾處理得到第二塔釜液可以用于對回收料進行預熱處理，并且通過將塔釜液的熱量用于對回收料進行加熱處理，可以顯著提高回收料的溫度和降低塔釜液的溫度，從而進一步充分實現熱量和冷量的綜合利用，進而降低設備的投資和能耗。
[0054]根據本發明實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法通過將精餾處理過程所得到的塔釜液作為熱源對待精餾物料進行預熱處理，同時使得塔釜液得以降溫，進而實現了熱量和冷量的綜合利用，從而顯著降低了設備投資和能耗。
[0055]參考圖2，本發明實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法進一步包括:
[0056]S700:將第一塔頂蒸汽作為熱源進行第二精餾處理
[0057]根據本發明的實施例，在將S300得到的第一塔頂蒸汽進行在第一精餾處理之前，將第一塔頂蒸汽作為熱源在S400中進行第二精餾處理，從而可以得到塔頂蒸汽冷凝液，并將塔頂蒸汽冷凝液的一部分返回進行第一精餾處理，將塔頂蒸汽冷凝液的另一部分進行第二精餾處理。該步驟中，具體地，將所得到的第三塔頂蒸汽和第四塔頂蒸汽(第一塔頂蒸汽)作為熱源對第二精餾處理過程中的再沸器提供熱量，從而可以得到塔頂蒸汽冷凝液，并將蒸汽冷凝液的第一部分返回進行第三精餾處理，將蒸汽冷凝液的第二部分返回進行第四精餾處理，將塔頂蒸汽冷凝液的第三部分進行第二精餾處理。發明人發現，第一精餾處理過程所得到的第一塔頂蒸汽可以作為熱源對第二精餾處理過程提供熱量，從而可以進一步充分利用了系統中產生的熱量，進而顯著降低設備的投資和能耗投入。
[0058]S800:第一冷卻處理
[0059]根據本發明的實施例，將S400所得到的液態輕組分進行第一冷卻處理，從而可以分離得到二氯二氫硅。根據本發明的實施例，第一冷卻處理的條件并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，第一冷卻處理可以在20~40攝氏度的溫度和0.2~0.4MPa的壓力下進行。根據本發明的具體實施例，冷卻處理可以采用水冷裝置。
[0060]如上所述，根據本發明實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法可以具有選自下列的優點至少之一:
[0061]根據本發明實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法通過精餾系統進行整合，一定程度降低了系統的設備投資和能量消耗；
[0062]根據本發明實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法充分利用系統內部的熱源和冷源，達到能量的最優綜合利用，進一步降低系統的能量消耗及運行成本。
[0063] 以上對本發明實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法進行了詳細描述，為了方便理解，下面參考圖3-4對實施本發明實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法的系統進行詳細描述。根據本發明的實施例，該系統包括:
[0064]第一加熱裝置100:根據本發明的實施例，第一加熱裝置100適于將回收料進行第一加熱處理，從而可以得到經過第一加熱處理的回收料。如上所述，本文中提到的回收料均為多晶硅生產過程中采用“改良西門子法”回收多晶硅尾氣得到的回收料。根據本發明的實施例，回收料可以含有二氯二氫硅、三氯氫硅和四氯化硅。根據本發明的實施例，第一加熱處理的條件并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，第一加熱處理可以在25~40攝氏度的溫度下進行。具體地，第一加熱裝置可以為換熱器，例如可以為立式的雙管程單殼程換熱器。
[0065]第二加熱單元200:根據本發明的實施例，第二加熱單元200與第一加熱裝置100相連，且適于將上述得到的經過第一加熱處理的回收料進行第二加熱處理，從而可以得到經過第二加熱處理的回收料。根據本發明的實施例，第二加熱單元可以包括多個加熱裝置，例如可以包括第三加熱裝置和第四加熱裝置兩個裝置，具體的，第三加熱裝置與第一加熱裝置相連，適于將經過第一加熱處理的回收料在第三加熱裝置中進行第三加熱處理，從而可以得到經過第三加熱處理的回收料，第四加熱裝置與第三加熱裝置相連，適于將所得到的經過第三加熱處理的回收料在第四加熱裝置中進行第四加熱處理，從而可以得到經過第二加熱處理的回收料。根據本發明的實施例，第三加熱處理和第四加熱處理的條件并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，第三加熱處理可以在40~55攝氏度的溫度和0.4~
0.6MPa的壓力下進行，第四加熱處理可以在55~70攝氏度的溫度和0.4~0.6MPa的壓力下進行。具體地，第三加熱裝置和第四加熱裝置均可以為換熱器，例如可以為立式的雙管程單殼程換熱器。
[0066]第一精餾單元300:根據本發明的實施例，第一精餾單元300與第二加熱單元200相連，且適于將上述得到的經過第二加熱處理回收料進行第一精餾處理，從而可以得到第一塔頂蒸汽和第一塔釜液，根據本發明的具體實施例，第一塔釜液含有四氯化硅。根據本發明的實施例，第一精餾單元可以包括多個精餾裝置，例如可以包括第三精餾裝置和第四精餾裝置兩個，具體地，第三精餾裝置與第四加熱裝置相連，適于將上述得到的經過第二加熱處理的回收料的一部分在第三精餾裝置中進行第三精餾處理，從而可以得到第三塔頂蒸汽和第三塔釜液。同時，第四精餾裝置與第四加熱裝置相連，適于將上述所得到的經過第二加熱處理的回收料的另一部分在第四精餾裝置中進行第四精餾處理，從而可以得到第四塔頂蒸汽和第四塔釜液。需要說明的是，將第三塔頂蒸汽和第四塔頂蒸汽匯合即為第一塔頂蒸汽，將第三塔釜液和第四塔釜液匯合即為第一塔釜液。根據本發明的實施例，第三精餾處理和第四精餾處理的條件并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，第三精餾處理和第四精餾處理均可以在80~120攝氏度的溫度和0.3~0.5MPa的壓力下進行。發明人發現，該條件下可以明顯提高精餾處理效率。根據本發明的實施例，第一塔釜液的溫度可以為110~130攝氏度，第一塔頂蒸汽的溫度可以為75~95攝氏度。根據本發明的實施例，第三精餾裝置和第四精餾裝置均可以采用規整填料塔或板式塔，理論塔板數的范圍為60~80，塔頂操作表壓力的范圍為0.35~0.55MPa，塔頂操作溫度的范圍為80~95°C，回流量與進料量的質量流率比的范圍為2~6。
[0067]根據本發明的實施例，將第一精餾單元中得到的第一塔釜液作為熱源返回至第二加熱單元進行第二加熱處理，從而可以得到四氯化硅。如上所述，第二加熱裝置可以包括第三加熱裝置和第四加熱裝置。根據本發明的實施例，第三加熱裝置和第四加熱裝置均可以為立式的雙管程單殼程換熱器，其中高溫物料走殼程、低溫物料走管程，通過雙向換熱處理，可以同時實現高溫物料的降溫和低溫物料的預熱。具體地，首先將以上所得到的第三塔釜液和第四塔釜液的至少之一作為熱源在第四加熱裝置中進行第四加熱處理，其中，第三塔釜液和第四塔釜液從殼程上部管口進入殼程，從殼程下部管口排出，經過第三加熱處理的回收料走管程，并且殼程上部進料管口與管程出料管口在同一方位上，經過雙向換熱處理，第三塔釜液和第四塔釜液的熱量被經過第三加熱處理的回收料所吸收，從而可以得到65~75攝氏度的經過第二加熱處理的回收料和75~95攝氏度的第一降溫四氯化硅，接著，將所得到的第一降溫的四氯化硅作為熱源在第三精餾裝置中進行第三加熱處理，其中，第一降溫的四氯化硅從殼程上部管口進入殼程，從殼程下部管口排出，經過第一加熱處理的回收料走管程，并且殼程上部進料管口與管程出料管口在同一方位上，經過雙向換熱處理，第一降溫的四氯化硅的熱量被經過第一加熱處理的回收料所吸收，從而可以得到45~65攝氏度的經過第三加熱處理的回收料和40~60攝氏度的第二降溫四氯化硅，最后將所得到的第二降溫的四氯化硅在第二冷卻裝置中進行第二冷卻處理，從而可以得到四氯化硅產品。根據本發明的實施例，可以采用水冷方式對第二降溫的四氯化硅進行第二冷卻處理。據本發明的實施例，第二冷卻處理的條件并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，第二冷卻處理可以在25~55攝氏度的溫度和0.3~0.5MPa的壓力下進行。發明人經過大量實驗驚奇發現，經過第一精餾處理所得到的塔釜液可以用于對經過第一加熱處理的回收料進行預熱處理，并且通過將塔釜液的熱量用于對經過第一加熱處理的回收料進行加熱處理，可以顯著提高經過第一加熱處理的回收料的溫度和降低塔釜液的溫度，從而可以充分實現熱量與冷量的綜合利用，進而降低設備的投資和能耗。
[0068]第二精餾裝置400:根據本發明的實施例，第二精餾裝置400與第一精餾單元300相連，且適于將上述得到的第一塔頂蒸汽進行第二精餾處理，從而可以得到液態輕組分和第二塔釜液，根據本發明的具體實施例，液態輕組分中含有二氯二氫硅、第二塔釜液中含有三氯氫硅。根據本發明的實施例，第二精餾處理的條件并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，第二精餾處理可以在45~75攝氏度的溫度和0.2~0.4MPa的壓力下進行。發明人發現，該條件下可以明顯提高精餾處理效率。根據本發明的實施例，第二精餾處理可以采用規整填料塔，理論塔板數的范圍為100~120，塔頂操作表壓力的范圍為0.2~0.4MPa，塔頂操作溫度的范圍為50~65°C，回流量與進料量的質量流率比的范圍為4~8。
[0069]根據本發明的實施例，可以將第二塔釜液作為熱源在第一加熱裝置中進行第一加熱處理，從而可以得到三氯氫硅。根據本發明的實施例，第一加熱裝置可以采用立式的雙管程單殼程換熱器。具體的，首先將上述得到第二塔釜液作為熱源在第一加熱裝置中進行第一加熱處理，其中，第二塔釜液走從殼程上部管口進入殼程，從殼程下部管口排出，回收料走管程，并且殼程上部進料管口與管程出料管口在同一方位上，經過雙向換熱處理，第二塔釜液的熱量被回收料 所吸收，從而可以得到30~50攝氏度的經過第一加熱處理的回收料和30~50攝氏度的降溫的第二塔釜液，然后將所得到的降溫的第二塔釜液在第三冷卻裝置中進行第三冷卻處理，從而可以得到三氯氫硅。根據本發明的實施例，第三冷卻處理的條件并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，第三冷卻處理可以在20~40攝氏度的溫度和0.2~0.4MPa的壓力下進行。發明人發現，經過第二精餾處理得到第二塔釜液可以用于對回收料進行預熱處理，并且通過將塔釜液的熱量用于對回收料進行加熱處理，可以顯著提高回收料的溫度和降低塔釜液的溫度，從而進一步充分實現熱量和冷量的綜合利用，進而降低設備的投資和能耗。
[0070]實施本發明實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法的系統通過將精餾處理過程所得到的塔釜液作為熱源對待精餾物料進行預熱處理，同時使得塔釜液得以降溫，進而實現了熱量和冷量的綜合利用，從而顯著降低了設備投資和能耗。
[0071]參考圖4，實施本發明實施例的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法的系統進一步包括:
[0072]緩沖罐500:根據本發明的實施例，緩沖罐500分別與第一精餾單元300和第二精餾裝置400相連，且適于儲存在進行第二精餾處理之前，將第一塔頂蒸汽作為第二精餾裝置的熱源而得到的塔頂蒸汽冷凝液，并將塔頂蒸汽冷凝液的一 部分返回至第一精餾單元，以及將塔頂蒸汽冷凝液的另一部分通入第二精餾裝置。具體地，緩沖罐分別與第三精餾裝置、第四精餾裝置、第二精餾裝置相連，適于將所得到的第三塔頂蒸汽和第四塔頂蒸汽(第一塔頂蒸汽)作為熱源為第二精餾裝置中的再沸器提供熱量，從而可以存儲塔頂蒸汽冷凝液，并將蒸汽冷凝液的第一部分返回進行第三精餾裝置，將蒸汽冷凝液的第二部分返回進行第四精餾裝置，將塔頂蒸汽冷凝液的第三部分通入第二精餾裝置中進行第二精餾處理。發明人發現，第一精餾處理過程所得到的第一塔頂蒸汽可以作為熱源對第二精餾處理過程提供熱量，從而可以進一步充分利用了系統中產生的熱量，進而顯著降低設備的投資和能耗投入。
[0073]第一冷卻裝置600:根據本發明的實施例，第一冷卻裝置600與第二精餾裝置400相連，且適于將所得到的液態輕組分進行第一冷卻處理，從而可以分離得到二氯二氫硅。根據本發明的實施例，第一冷卻處理可以在20~40攝氏度的溫度和0.2~0.4MPa的壓力下進行。根據本發明的具體實施例，冷卻裝置可以為水冷裝置。
[0074]下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。
[0075]實施例
[0076]如圖5所示，將多晶硅尾氣干法回收料在第一加熱裝置100中進行第一加熱處理，然后將所得到的經過第一加熱處理的回收料在第三加熱裝置210中進行第三加熱處理，接著將所得到的經過第三加熱處理的回收料在第四加熱裝置220中進行第四加熱處理，得到經過第二加熱處理的回收料，然后將得到經過第二加熱處理的回收料的一部分在第三精餾裝置310中進行第三加熱處理，得到第三塔頂蒸汽和第三塔釜液，將得到的經過第二加熱處理的回收料的另一部分在第四精餾裝置320中進行第四精餾處理，得到第四塔頂蒸汽和第四塔釜液，然后將第三塔頂蒸汽和第四塔頂蒸汽的至少之一的熱量供給至第二精餾裝置400的再沸器410，得到蒸汽冷凝液存儲在緩沖罐500中，將蒸汽冷凝液的第一部分返回至第三精餾裝置，將蒸汽冷凝液的第二部分返回至第四精餾裝置，將蒸汽冷凝液的第三部分供給至第二精餾裝置400中進行第二精餾處理，得到液態輕組分和第二塔釜液，同時將以上所得到的第三塔釜液和第四塔釜液的至少之一的熱量供給至第四加熱裝置220中，通過雙向換熱處理，得到第一降溫的四氯化硅，然后將得到的第一降溫的四氯化硅的熱量供給至第三加熱裝置210中，得到第二降溫的四氯化硅，然后將第二降溫的四氯化硅供給至第二冷卻裝置230中，從而可以得到四氯化硅產品，同時將第二塔釜液的熱量供給至第一加熱裝置，通過雙向換熱得到降溫的第二塔釜液，然后將降溫的第二塔釜液供給至第三冷卻裝置110中，從而可以得到三氯氫硅產品，同時將以上所得到的液態輕組分供給至第一冷卻裝置600中，從而可以得到二氯二氫硅。
[0077]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實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。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實施例或示例。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實施例或示例中以合適的方式結合。
[0078] 盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權利要求】
1.一種處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，所述回收料含有二氯二氫硅、三氯氫硅和四氯化硅，其特征在于，包括: (1)將所述回收料進行第一加熱處理，以便得到經過第一加熱處理的回收料； (2)將步驟(1)得到的所述經過第一加熱處理的回收料進行第二加熱處理，以便得到經過第二加熱處理的回收料； (3)將步驟(2)得到的所述經過第二加熱處理的回收料進行第一精餾處理，以便得到第一塔頂蒸汽和第一塔釜液，所述第一塔釜液含有四氯化硅； (4)將步驟(3)得到的所述第一塔頂蒸汽進行第二精餾處理，以便得到液態輕組分和第二塔釜液，所述第二塔釜液含有三氯氫硅； (5)將步驟(3)得到的所述第一塔釜液作為熱源在步驟(2)中進行所述第二加熱處理，以便得到四氯化硅；以及 (6)將步驟(4)得到的所述第二塔釜液作為熱源在步驟(1)中進行所述第一加熱處理，以便得到三氯氫硅。
2.根據權利要求1所述的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，其特征在于，進一步包括: (7)在將步驟(3)得到的所述第一塔頂蒸汽進行第二精餾處理之前，將所述第一塔頂蒸汽作為熱源在步驟 (4)中進行所述第二精餾處理，以便得到塔頂蒸汽冷凝液，并將所述塔頂蒸汽冷凝液的一部分返回步驟(3)進行所述第一精餾處理，將所述蒸汽冷凝液的另一部分進行所述第二精餾處理。
3.根據權利要求2所述的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述第二加熱處理進一步包括: (2-1)將步驟(1)得到的所述經過第一加熱處理的回收料進行第三加熱處理，以便得到經過第三加熱處理的回收料；以及 (2-2)將步驟(2-1)得到的所述經過第三加熱處理的回收料進行第四加熱處理，以便得到所述經過第二加熱處理的回收料。
4.根據權利要求3所述的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述第一精餾處理進一步包括: (3-1)將步驟(2)得到的所述經過第二加熱處理的回收料的一部分進行第三精餾處理，以便得到第三塔頂蒸汽和第三塔釜液；以及 (3-2)將步驟(2)得到的所述經過第二加熱處理的回收料的另一部分進行第四精餾處理，以便得到第四塔頂蒸汽和第四塔釜液。
5.根據權利要求4所述的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，其特征在于，進一步包括，在步驟(7)中，將所述塔頂蒸汽冷凝液的第一部分返回進行所述第三精餾處理，將所述塔頂蒸汽冷凝液的第二部分返回進行所述第四精餾處理，將所述塔頂蒸汽冷凝液的第三部分進行所述第二精餾處理。
6.根據權利要求1所述的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，其特征在于，進一步包括: (8)將步驟(4)得到的所述液態輕組分進行第一冷卻處理，以便得到二氯二氫硅。
7.根據權利要求4所述的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，其特征在于，在步驟(5)中，進一步包括: (5-1)將步驟(3-1)得到的所述第三塔釜液和步驟(3-2)得到的所述第四塔釜液的至少之一作為熱源在步驟(2-2)中進行所述第四加熱處理，以便得到第一降溫的四氯化硅； (5-2)將步驟(5-1)得到的所述第一降溫的四氯化硅作為熱源在步驟(2-3)中進行所述第三加熱處理，以便得到第二降溫的四氯化硅；以及 (5-3)將步驟(5-2)得到的所述第二降溫的四氯化硅進行第二冷卻處理，以便獲得所述四氯化硅。
8.根據權利要求1所述的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，其特征在于，在步驟(6)中，進一步包括: (6-1)將步驟(4)得到的所述第二塔釜液作為熱源在步驟(1)中進行所述第一加熱處理，以便得到降溫的第二塔釜液；以及 (6-2)將步驟(6-1)得到的所述降溫的第二塔釜液進行第三冷卻處理，以便獲得三氯氫硅。
9.根據權利要求1所述的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述第一加熱處理是在25~40攝氏度的溫度下進行的。
10.根據權利要求3 所述的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，其特征在于，在步驟(2-1)中，所述第三加熱處理是在40~55攝氏度的溫度和0.4~0.6MPa的壓力下進行的。
11.根據權利要求3所述的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，其特征在于，在步驟(2-2)中，所述第四加熱處理是在55~70攝氏度的溫度和0.4~0.6MPa的壓力下進行的。
12.根據權利要求4所述的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，其特征在于，在步驟(3-1)中，所述第三精餾處理是在80~120攝氏度的溫度和0.3~0.5MPa的壓力下進行的。
13.根據權利要求4所述的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，其特征在于，在步驟(3-2)中，所述第四精餾處理是在80~120攝氏度的溫度和0.3~0.5MPa的壓力下進行的。
14.根據權利要求1所述的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述第二精餾處理是在45~75攝氏度的溫度和0.2~0.4MPa的壓力下進行的。
15.根據權利要求1所述的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述第一塔頂蒸汽的溫度為75~95攝氏度。
16.根據權利要求1所述的處理多晶硅尾氣干法回收料的方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述第一塔釜液的溫度為110~130攝氏度。
【文檔編號】C01B33/107GK104003399SQ201410217058
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月21日 優先權日:2014年5月21日
【發明者】趙雄, 嚴大洲, 姜利霞, 萬燁, 楊永亮 申請人:中國恩菲工程技術有限公司