多晶硅生產過程中產生的高溫廢氮氣的回收利用裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及多晶硅生產技術領域，具體涉及一種多晶硅生產過程中產生的高溫廢氮氣的回收利用裝置，以回收利用在多晶硅生產的各個工序中所產生的高溫廢氮氣。
【背景技術】
[0002]在多晶硅生產行業中，氮氣是一種重要的公用工程介質，常用以吹掃、置換、加熱及保護氣使用。為保證多晶硅的生產質量及生產安全要求，對氮氣的純度要求較高，且在生產中用量較大。
[0003]在實際生產過程中，氮氣通常作為一次性使用的公用工程介質，即作為一次性使用的氣體，在生產中用量較大，待吹掃、置換、加熱使用完畢之后就形成廢氮氣，其主要包含氮氣，以及微量的氯硅烷氣體、氯化氫氣體和硅粉等雜質，且通常溫度較高。在目前的多晶硅行業中，一般直接將該高溫廢氮氣以放空的形式進行處理，而未做進一步的回收利用，也就是說，目前尚未有一種高溫廢氮氣的回收利用工藝能將高溫廢氮氣中的氮氣重新回收利用，這不但造成廢氮氣中氮氣的大量浪費，增加企業的生產成本，導致企業的生產效率較低，還會對環境造成一定的污染。
[0004]因此，在多晶硅生產過程中，如何能有效地回收利用高溫廢氮氣中的氮氣成為了行業內亟待解決的問題。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術中所存在的上述缺陷，提供一種多晶硅生產過程中產生的高溫廢氮氣的回收利用裝置，其不但能有效回收利用高溫廢氮氣中的氮氣，還能有效降低高溫廢氮氣對環境的污染。
[0006]解決本實用新型技術問題所采用的技術方案是:
[0007]所述多晶硅生產過程中產生的高溫廢氮氣的回收利用裝置包括:過濾單元、冷卻單元和吸附單元，
[0008]所述過濾單元的輸入端接入所述高溫廢氮氣，其輸出端與冷卻單元的輸入端相連，用于去除所述高溫廢氮氣中的固體顆粒雜質，并將已去除固體顆粒雜質的高溫廢氮氣輸出至冷卻單元；
[0009]所述冷卻單元的輸出端與吸附單元的第一輸入端相連，用于對所述已去除固體顆粒雜質的高溫廢氮氣進行降溫處理，以形成低溫廢氮氣，并將所述低溫廢氮氣輸出至吸附單元;
[0010]所述吸附單元的輸出端與氮氣用戶相連，其內填裝有吸附劑，用于去除所述低溫廢氮氣中的氣體雜質，以形成純化后的低溫氮氣，并將所述純化后的低溫氮氣輸出至氮氣用戶。
[0011]優選地，所述回收利用裝置還包括增壓單元，所述增壓單元的輸入端與冷卻單元的輸出端相連，所述增壓單元的輸出端與吸附單元的第一輸入端相連，用于對所述低溫廢氮氣進行增壓處理，并將增壓后的低溫廢氮氣輸出至吸附單元。
[0012]優選地，所述增壓單元用于將所述低溫廢氮氣增壓至0.20MPaG?0.60MPaG。
[0013]優選地，所述回收利用裝置還包括緩沖單元，所述緩沖單元的輸入端與吸附單元的輸出端相連，所述緩沖單元的輸出端與氮氣用戶相連，用于對所述純化后的低溫氮氣進行穩壓處理，并將穩壓后的低溫氮氣輸出至氮氣用戶。
[0014]優選地，所述回收利用裝置還包括加熱單元，所述加熱單元的輸入端接入部分所述純化后的低溫氮氣，所述加熱單元的輸出端與吸附單元的第二輸入端相連，用于對部分所述純化后的低溫氮氣進行加熱處理，并將加熱后的部分所述純化后的低溫氮氣輸出至吸附單元，以對所述吸附單元中的吸附劑進行再生處理。
[0015]優選地，所述加熱單元用于將部分所述純化后的低溫氮氣加熱至100°C?200°C。
[0016]優選地，所述冷卻單元用于將所述已去除固體顆粒雜質的高溫廢氮氣降溫至20°C?35°C。
[0017]優選地，所述氣體雜質包括氯硅烷氣體雜質和氯化氫氣體雜質，所述吸附單元內填裝的吸附劑包括活性炭吸附劑。
[0018]優選地，所述吸附單元內填裝的吸附劑還包括分子篩吸附劑。
[0019]優選地，所述活性炭吸附劑填裝在吸附單元的下部，所述分子篩吸附劑填裝在吸附單元的上部；所述吸附單元的第一輸入端位于吸附單元的下部，所述吸附單元的輸出端位于吸附單元的頂部。
[0020]有益效果:
[0021]本實用新型所述回收利用裝置能夠有效去除高溫廢氮氣中的硅粉等固體顆粒雜質，以及氯硅烷氣體和氯化氫氣體等氣體雜質，以形成純化后的氮氣并輸出至氮氣用戶，從而能有效回收利用在多晶硅生產的各個工序中產生的高溫廢氮氣中的氮氣，降低了企業的生產成本，提高了企業的生產效率，此外，由于所述高溫廢氮氣中的固體顆粒雜質和氣體雜質已被去除，故所述回收利用裝置還有效降低了高溫廢氮氣對環境的污染，因此達到了節能減排的目的。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型所述多晶硅生產過程中產生的高溫廢氮氣的回收利用裝置的結構示意圖。
[0023]圖中:1 一過濾單元；2 —冷卻單元；3 —增壓單元；4 一吸附單元；5 —緩沖單元；6 —加熱單元；a —高溫廢氮氣；b —已去除固體顆粒雜質的高溫廢氮氣；c 一低溫廢氮氣；d 一冷介質上水；e —冷介質回水；f 一增壓后的低溫廢氮氣；g —純化后的低溫氮氣；g’ -第一部分純化低溫氮氣；g" —第二部分純化低溫氮氣出一穩壓后的低溫氮氣；i 一第一部分穩壓低溫氮氣；j 一第二部分穩壓低溫氮氣；k 一第二部分穩壓尚溫氮氣；k’ 一第二部分純化高溫氮氣。
【具體實施方式】
[0024]為使本領域技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0025]實施例:
[0026]本實施例提供一種多晶硅生產過程中產生的高溫廢氮氣的回收利用裝置，用于回收利用在多晶硅生產的各個工序(例如提純工序、合成工序、氫化工序，還原工序以及尾氣回收工序等)中所產生的高溫廢氮氣。在多晶硅生產的各個工序中，作為公用工程介質的氮氣在與物料系統進行接觸的過程中極易引入硅粉(即固體顆粒雜質)、氯硅烷氣體和氯化氫氣體(即氣體雜質)等雜質，從而形成高溫廢氮氣，其溫度較高、壓力較低，一般地，溫度為50°C?200°C，壓力為0.05MPaG?0.1OMPaG,若按照質量分數來計算，則所述高溫廢氮氣中包含96.5%?99.0%的氮氣、0.5%?2.0%的硅粉、0.5%?1.0%的氯硅烷氣體，以及0.0%?0.5%的氯化氫氣體。
[0027]如圖1所示，本實施例所述回收利用裝置包括過濾單元1、冷卻單元2、增壓單元3、吸附單元4、穩壓單元5和加熱單元6。
[0028]其中，所述過濾單元I的輸入端接入所述高溫廢氮氣a，其輸出端與冷卻單元2的輸入端相連，該輸入端作為冷卻單元2的第一輸入端(即圖1中的左上入口)，用于去除高溫廢氮氣a中的固體顆粒雜質，所述固體顆粒雜質包括硅粉和其它細小粉塵，并將已去除固體顆粒雜質的高溫廢氮氣b輸出至冷卻單元。
[0029]所述過濾單元I可采用現有的籃式過濾器，優選其過濾精度為150目/英寸2?300目/英寸2，以充分過濾高溫廢氮氣a中的固體顆粒雜質，避免將固體顆粒雜質帶入到后續設備并影響后續設備的運行效果。
[0030]所述冷卻單元2的輸出端與增壓單元3的輸入端相連，該輸出端作為冷卻單元2的第一輸出端(即圖1中的右下出口)，用于對所述已去除固體顆粒雜質的高溫廢氮氣b進行降溫處理，以形成低溫廢氮氣C，并將所述低溫廢氮氣c輸出至增壓單元3。
[0031]所述冷卻單元2可包括換熱器和冷介質，所述換熱器可采用現有的換熱器，所述冷介質可采用循環水、冷凍鹽水或7度水等冷介質，且冷介質上水d從冷卻單元2的第二輸入端(即圖1中的左下入口)流入，冷介質回水e從冷卻單元2的第二輸出端(即圖1中的右上出口)流出，使得從冷卻單元2的第一輸入端進入的已去除固體顆粒雜質的高溫廢氮氣b經冷介質換熱后，再從冷卻單元2的第一輸出端輸出，從而將已去除固體顆粒雜質的高溫廢氮氣b從50°C?200°C降溫至20°C?35°C，以形成低溫廢氮氣C。這里，設置冷卻單元2的目的主要是為了滿足吸附單元4以及后續設備的工藝溫度要求，因氣體溫度過高不利于吸附單元4對氣體雜質的吸附。
[0032]所述增壓單元3的輸出端與吸附單元4的第一輸入端相連，用于對所述低溫廢氮氣c進行增壓處理，并將增壓后的低溫廢氮氣f輸出至吸附單元4。
[0033]所述增壓單元3可采用現有的壓縮機，用于將所述低溫廢氮氣c從0.05MPaG?0.1OM