一種多晶矽生產過程中HCl的回收方法
2023-05-19 08:25:31 1
一種多晶矽生產過程中HCl的回收方法
【專利摘要】本發明公開了一種多晶矽生產過程中HCl的回收方法，包括以下步驟：(1)將多晶矽生產過程中的尾氣送入吸收塔，所述的吸收塔以四氯化矽為吸收劑，所述的吸收塔的塔頂排出經HCl膨脹製冷冷卻器冷卻的氣相輕組分並且液相回流至吸收塔頂，所述的吸收塔的塔釜排出重組分和HCl，並送入精餾塔精餾；(2)所述的精餾塔的塔頂餾分進入精餾塔頂設置的分凝器冷凝，經分凝器冷凝的液相全部回流同時氣相進入深冷器冷凝後以液相採出HCl，深冷器中採出的含有少量的輕組分和HCl的混合物氣相返回吸收塔作為進料。本發明採用吸收和精餾組成的回收系統，可以回收HCl，採用了能量集成優化系統，對產品HCl採用膨脹製冷回收冷源，不增加冷凍機就可獲得低於-35℃以下的溫度的冷源，降低了能耗。
【專利說明】—種多晶矽生產過程中HCI的回收方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及資源回收利用方法，特別是涉及一種多晶矽生產過程中HCl的回收方法。
【背景技術】
[0002]我國的多晶矽行業主要採用改良西門子法，在生產過程中三氯氫矽是由HCl與矽粉在0.12~0.20MPa (絕壓)，250~350°C的反應條件下，在流化床反應器中進行合成。反應的方程式為:Si+3HCl==HSiC13+H2，主要的副反應為Si+4HCl==SiC14+2H2，另外還有少量的二氯二氫娃生成。為了使娃粉反應完全，一般HCl在反應器中有5%~10%的過量，因此三氯氫娃合成氣含有未反應的HCl,傳統的工藝是去水洗處理。這樣,一方面尾氣的水洗會產生廢鹽酸，另一方面，冷凝液進入精餾系統後，其中的HCl和氫氣會在精餾過程中成為不凝氣，帶走部分的三氯氫矽，排入大氣或者水洗系統，成為一個汙染源。如果回收，不僅可以提高資源利用效率，還可以降低三廢排放。
[0003]目前，多晶矽生產過程中的這部分氣體主要有三種處理方法。①淋洗綜合處理方法，淋洗綜合處理:將從三氯氫矽合成爐排出的尾氣送至尾氣淋洗塔，用大量水進行噴淋吸收，HCl溶解於水 中，三氯氫矽等氯矽烷水解生成二氧化矽和溶於水的HCl，HCl水溶液經氫氧化鈉中和達標後排放。該方法工藝簡單，技術成熟，投資少，通過控制噴淋系統的水量和中和池的NaOH的投入量，也可以很好地實現合格排放。缺點是沒有對HCl進行二次利用，經濟效益低。另外尾氣中的氯矽烷與水反應生成不溶於水的二氧化矽和鹽酸造成二次汙染，三廢處理量大。②綜合回收法:將從三氯氫矽合成爐排出的尾氣加壓冷凝，三氯氫矽和四氯化矽冷凝成液體回收，未冷凝的HC1、H2等返回HCl合成系統，H2與C12按一定比例混合，燃燒生成HC1，循環使用。該方法提高原材料利用率，除低了原材料單耗，實現了無廢氣排出，徹底解決了環境汙染問題。但是，未冷凝的HCl和H2純度較低，進入合成爐會導致三氯氫矽的收率降低。③吸附處理法:尾氣通過吸附塔時，利用吸附劑的吸附作用對尾氣中的HCl進行吸附分離，然後通過吸附劑的再生回收HC1，氫氣和氮氣從塔頂流出。吸附劑通過「吸附-再生」循環，實現氣體的連續分離與提純，吸附處理法的優點是工藝路線成熟，缺點是是分離不徹底，回收的HCl的純度低，回收的HCl通入三氯化矽合成爐後會降低三氯化矽的收率。
[0004]因此，找到一種回收HCl的方法，可以提高資源利用效率，提高經濟效益，有利於降低多晶矽生產成本。
【發明內容】
[0005]為了解決現有技術中的問題，本發明提供一種多晶矽生產過程中HCl的回收方法，解決現有技術中HCl回收純度低、資源利用效率低能耗大的問題。
[0006]本發明的技術方案為:
[0007]一種多晶矽生產過程中HCl的回收方法，包括以下步驟:[0008](I)將多晶矽生產過程中的尾氣送入吸收塔，所述的吸收塔以四氯化矽為吸收劑，所述的吸收塔的塔頂排出經HCl膨脹製冷冷卻器冷卻的氣相輕組分並且液相回流至吸收塔頂，所述的吸收塔的塔釜排出重組分和HC1，並送入精餾塔精餾；
[0009](2)所述的精餾塔的塔頂餾分進入精餾塔頂設置的分凝器冷凝，經分凝器冷凝的液相全部回流同時氣相進入深冷器冷凝後以液相採出HC1，深冷器中採出的含有少量的輕組分和HCl的混合物氣相返回吸收塔作為進料。
[0010]所述的吸收塔塔頂壓力為400~600kPa。
[0011]所述的吸收塔吸收劑粗四氯化矽的溫度為-40~-60°C。
[0012]所述的精餾塔的操作壓力高於吸收塔。所述的精餾塔塔頂壓力優選為1000~1500kPao[0013]本發明的優點是:採用吸收和精餾組成的回收系統，可以回收HC1，採用了能量集成優化系統，對產品HCl採用膨脹製冷回收冷源，不增加冷凍機就可獲得低於_35°C以下的溫度的冷源，降低了能耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是多晶矽生產過程中HCl的回收方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合具體的實施例，並參照附圖，對本發明做進一步的說明:
[0016]如附圖1所示的本發明的多晶矽生產過程中HCl的回收方法，它包括以下步驟:
(I)將多晶矽生產過程中的尾氣送入吸收塔1，所述的吸收塔四氯化矽為吸收劑，所述的吸收塔的塔頂排出經HCl膨脹製冷冷卻器4冷卻的氣相輕組分並且液相回流至吸收塔頂，所述的吸收塔的塔釜排出重組分和HC1，並送入精餾塔2精餾；(2)所述的精餾塔2的塔頂餾分進入精餾塔頂設置的分凝器6冷凝，經分凝器6冷凝的液相全部回流同時氣相進入深冷器5冷凝後以液相採出HC1，深冷器5中採出的含有少量的輕組分和HCl的混合物氣相返回吸收塔I作為進料；塔釜部分進入再沸器3，部分採出重組分去後續系統。
[0017]優選的所述的吸收塔塔頂壓力為400~600kPa ；
[0018]所述的吸收塔吸收劑粗四氯化矽(生產工藝中的一股物料)的溫度為-40 ~-60 0C ；
[0019]所述的精餾塔的操作壓力高於吸收塔，以達到深冷器氣相不需壓縮機進入吸收塔；優選的所述的精餾塔塔頂壓力為1000~1500kPa ；
[0020]實施例1
[0021](I)將的多晶矽生產過程中的尾氣送入吸收塔，吸收塔的塔頂壓力為400kPa，所述的吸收塔四氯化矽為吸收劑，溫度為_40°C，所述的吸收塔的塔頂排出經HCl膨脹製冷冷卻器冷卻的氣相輕組分並且液相回流至吸收塔頂，所述的吸收塔的塔釜排出重組分和HC1，並送入精餾塔精餾；(2)精餾塔的塔頂壓力為1000kPa,所述的精餾塔的塔頂餾分進入精餾塔頂設置的分凝器冷凝，經分凝器冷凝的液相全部回流同時氣相進入深冷器冷凝後以液相採出HC1，深冷器中採出的含有少量的輕組分和HCl的混合物氣相返回吸收塔作為進料；塔釜部分進入再沸器，部分採出重組分去後續系統。經過處理後得到的氯化氫純度為99.2%wt ο
[0022]實施例2
[0023](I)將的多晶矽生產過程中的尾氣送入吸收塔，吸收塔的塔頂壓力為500kPa，所述的吸收塔四氯化矽為吸收劑，溫度為-50°C，所述的吸收塔的塔頂排出經HCl膨脹製冷冷卻器冷卻的氣相輕組分並且液相回流至吸收塔頂，所述的吸收塔的塔釜排出重組分和HC1，並送入精餾塔精餾；(2)精餾塔的塔頂壓力為1200kPa，所述的精餾塔的塔頂餾分進入精餾塔頂設置的分凝器冷凝，經分凝器冷凝的液相全部回流同時氣相進入深冷器冷凝後以液相採出HC1，深冷器中採出的含有少量的輕組分和HCl的混合物氣相返回吸收塔作為進料；塔釜部分進入再沸器，部分採出重組分去後續系統。經過處理後得到的氯化氫純度為99.6%wt ο
[0024]實施例3
[0025](I)將的多晶矽生產過程中的尾氣送入吸收塔，吸收塔的塔頂壓力為600kPa，所述的吸收塔四氯化矽為吸收劑，溫度為_60°C，所述的吸收塔的塔頂排出經HCl膨脹製冷冷卻器冷卻的氣相輕組分並且液相回流至吸收塔頂，所述的吸收塔的塔釜排出重組分和HC1，並送入精餾塔精餾；(2)精餾塔的塔頂壓力為1500kPa，所述的精餾塔的塔頂餾分進入精餾塔頂設置的分凝器冷凝，經分凝器冷凝的液相全部回流同時氣相進入深冷器冷凝後以液相採出HC1，深冷器 中採出的含有少量的輕組分和HCl的混合物氣相返回吸收塔作為進料；塔釜部分進入再沸器，部分採出重組分去後續系統。經過處理後得到的氯化氫純度為99.7%wt ο
【權利要求】
1.一種多晶矽生產過程中HCl的回收方法，其特徵在於它包括以下步驟: (1)將多晶矽生產過程中的尾氣送入吸收塔，所述的吸收塔以四氯化矽為吸收劑，所述的吸收塔的塔頂排出經HCl膨脹製冷冷卻器冷卻的氣相輕組分並且液相回流至吸收塔頂，所述的吸收塔的塔釜排出重組分和HC1，並送入精餾塔精餾； (2)所述的精餾塔的塔頂餾分進入精餾塔頂設置的分凝器冷凝，經分凝器冷凝的液相全部回流同時氣相進入深冷器冷凝後以液相採出HC1，深冷器中採出的含有少量的輕組分和HCl的混合物氣相返回吸收塔作為進料。
2.根據權利要求1所述的多晶矽生產過程中HCl的回收方法，其特徵在於，所述的吸收塔塔頂壓力為400~600kPa。
3.根據權利要求1所述的多晶矽生產過程中HCl的回收方法，其特徵在於，所述的吸收塔吸收劑粗四氯化矽的溫度為-40~-60°C。
4.根據權利要求1所述的多晶矽生產過程中HCl的回收方法，其特徵在於，所述的精餾塔的操作壓力高於吸收塔。
5.根據權利要求4所述的多晶矽生產過程中HCl的回收方法，其特徵在於，所述的精餾塔塔頂壓力為1000~1500kPa。
【文檔編號】C01B7/07GK103922286SQ201410155393
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月17日 優先權日:2014年4月17日
【發明者】趙華, 王雪蓮 申請人:天津市華瑞奕博化工科技有限公司