一種三氯氫矽合成系統的製作方法
2023-07-09 15:05:46
專利名稱：一種三氯氫矽合成系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及多晶矽生產工藝技術領域，更具體地，本發明涉及一種三氯氫矽合成系統。
背景技術：
我國現階段多晶矽項目工藝技術85%以上都屬於西門子工藝技術，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、還原尾氣幹法回收系統等。目前一般採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I、布袋過濾器耐高溫性能差。尤其是在三氯氫矽合成系統、以及四氯化矽氫化生產三氯氫矽系統中，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，最終造成後續系統堵塞；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。
發明內容
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於提出一種合成效率高、成本低、產品質量好的三氯氫娃合成系統。根據本發明實施例的三氯氫矽合成系統，包括三氯氫矽合成裝置和尾氣處理設備，所述尾氣處理設備將來自所述三氯氫矽合成裝置的合成尾氣進行尾氣處理，所述尾氣處理設備包括依次連接的沉降裝置、氣體過濾裝置、冷凝器以及吸附塔，其中，所述氣體過濾裝置內設有陶瓷濾芯，且所述氣體過濾裝置用於將來自所述沉降裝置的合成尾氣進行過濾後輸送給所述冷凝器，所述冷凝器用於將過濾後的合成尾氣分離為液體的氯矽烷與氣態的氫氣和氯化氫，所述吸附塔用於吸附氣態的氯化氫，以得到氫氣。根據本發明實施例的三氯氫矽合成系統，由於採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，而且材質穩定，不會對多晶矽產品質量造成影響；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，大規模生產容易，價格低廉。根據本發明的一個實施例，所述氣體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於排出過濾後的氣體的出氣口且下部設有用於排出廢渣的排渣口，所述直筒部的下部設有用於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，所述用於處理三氯氫矽合成尾氣的氣體過濾裝置還包括換熱夾套，所述換熱夾套設在所述直筒部的外部，所述換熱夾套的下部設有換熱介質進口且上部設有換熱介質出口。根據本發明的一個實施例，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。根據本發明的一個實施例，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O. 01 O. 2m/s。根據本發明的一個實施例，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。根據本發明的一個實施例，所述陶瓷濾芯為氧化鋁濾芯。根據本發明的一個實施例，所述氧化鋁濾芯的過濾精度為800 1500目。根據本發明的一個實施例，所述直筒部內還設有進氣環管和折流板，所述進氣環管與所述進氣口相連接，所述折流板位於所述陶瓷濾芯與所述進氣環管之間。根據本發明的一個實施例，所述進氣環管上均勻地間隔設有多個出口，且所述折流板有多個，所述多個折流板沿所述直筒部的內壁螺旋上升且在所述直筒部的圓周方向上均勻分布。根據本發明的一個實施例，所述直筒部上設有檢修口，所述檢修口位於所述過濾部的上方。根據本發明的一個實施例，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。
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，其中圖I是根據本發明實施例的三氯氫矽合成系統示意圖；圖2是根據本發明實施例的氣體過濾裝置結構示意圖；圖3是根據本發明實施例的氣體過濾裝置陶瓷濾芯分布示意圖；圖4是根據本發明實施例的氣體過濾裝置陶瓷濾芯緊固件示意圖；圖5是根據本發明實施例的三氯氫矽合成尾氣的處理方法的流程示意圖；圖6是根據本發明實施例的三氯氫矽合成系統處理流程示意圖。
具體實施方式
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，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。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」、「後」、「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係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於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。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，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徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。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。
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。對於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。在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵之「上」或之「下」可以包括第一和第二特徵直接接觸，也可以包括第一和第二特徵不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特徵接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。下面首先結合圖I描述根據本發明的三氯氫矽合成系統。如圖I所示，根據本發明實施例的三氯氫矽合成系統包括三氯氫矽合成裝置和尾氣處理設備，所述尾氣處理設備將來自所述三氯氫矽合成裝置的合成尾氣進行尾氣處理，所述尾氣處理設備包括依次連接的沉降裝置50、氣體過濾裝置60、冷凝器70以及吸附塔80，其中，氣體過濾裝置60內設有陶瓷濾芯，且氣體過濾裝置60用於將來自沉降裝置50的合成尾氣進行過濾後輸送給冷凝器70，冷凝器70用於將過濾後的合成尾氣分離為液體的氯娃燒與氣態的氫氣和氯化氫，吸附塔80用於吸附氣態的氯化氫，以得到氫氣。根據本發明實施例的三氯氫矽合成系統，由於採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，而且材質穩定，不會對多晶矽產品質量造成影響；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，大規模生產容易，價格低廉，通過該系統可以過濾得到純度較高的氫氣。下面結合附圖具體描述上述實施例中的氣體過濾裝置。如圖2所示，優選地，該氣體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、下封頭30和換熱夾套40。其中，所述氣體過濾裝置的上部設有用於排出過濾後的氣體的出氣口 11且下部設有用於排出廢渣的排渣口 31，直筒部20的下部設有用於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，換熱夾套40設在直筒部20的外部，換熱夾套40的下部設有換熱介質進口 41且上部設有換熱介質出口 42。由此，根據上述氣體過濾裝置，由於採用了陶瓷濾芯23，使得氣體過濾裝置具有耐高溫,耐腐蝕的優良特性,而且材質穩定,不會對多晶矽產品質量造成影響；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；氣體過濾裝置外部設有換熱夾套40，能夠保證過濾溫度，有效防止氣體的冷凝，也能有效防止部分溫度過高，造成內置緊固件的損壞。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O. 01 O. 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固定於花盤22上，並且固定方式合理，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。在一個示例中，直筒部20內還設有進氣環管25和折流板26，進氣環管25與進氣口 21相連接，折流板26位於陶瓷濾芯26與進氣環管25之間。進一步地，根據本發明的一個實施例，進氣環管25上均勻地間隔設有多個出口 251，且折流板26有多個，多個折流板26沿直筒部20的內壁螺旋上升且在直筒部20的圓周方向上均勻分布。由此，進氣環管25以及折流板26能夠有效保證進氣均勻，達到促進過濾芯過濾均勻的目的，同時，氣流中的粉塵能夠在折流板26作用下部分沉降，達到減輕過濾芯負荷的作用。有利地，在一個示例中，直筒部20上設有檢修口 27，檢修口 27位於所述過濾部的上方。由此，通過設置檢修口 27，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，可以便於過濾裝置的排洛，省去了拆卸設備的過程。下面進一步結合圖5描述根據本發明的三氯氫娃合成系統中三氯氫娃合成尾氣的處理方法的流程。具體地，所述三氯氫矽合成尾氣的處理方法包括以下步驟
a)將所述三氯氫矽合成尾氣進行沉降處理，並將沉降處理後的三氯氫矽合成尾氣利用氣體過濾裝置進行過濾，以除去其中的固體雜質，其中，所述氣體過濾裝置為根據上述實施例所述的氣體過濾裝置。b)將過濾後的三氯氫矽合成尾氣進行冷凝，以得到液體的氯矽烷和氣態的氫氣與氯化氫的混合物。c)將氫氣與氯化氫的混合物通過吸附劑進行吸附，以吸附其中的氯化氫，得到高
純氫氣。 由於根據本發明上述的氣體過濾裝置具有上述的技術效果，因此，上述三氯氫矽合成尾氣的處理方法也具有相應的技術效果，並且通過該處理方法可以過濾得到純度較高的氫氣。為了保證過濾裝置的正常運行，提高過濾效率，優選地，可以控制氣體過濾裝置的進氣溫度為250 300°C，進氣壓力為O. 05 O. 3MPa，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發明的三氯氫矽合成系統的處理流程。實施例I如圖6所示，首先將矽粉和氯化氫通入三氯氫矽合成裝置進行三氯氫矽合成，然後將合成尾氣通過沉降裝置50進行沉降收塵以除去其中的高氯矽烷和固體雜質，合成尾氣組分為氯矽烷、氫氣和氯化氫。將沉降收塵後的氣體通入氣體過濾裝置60進行過濾，控制氣體過濾裝置60的進氣溫度為250 300°C，進氣壓力為O. 05 O. 3MPa，進氣流量為500 2000Nm3/h，過濾精度為800 1500目。將過濾後氣體通入冷凝器70進行冷凝，將過濾後的合成尾氣分離為液體的氯矽烷與氣態的氫氣和氯化氫，在將其通入吸附塔80吸附氣態的氯化氫，得到高純氫氣。高純氫氣進行合成得到氯化氫，氯化氫可作為原料與矽粉進行三氯氫矽合成。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徵、結構、材料或者特點包含於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，描述的具體特徵、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。儘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範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
1.一種三氯氫矽合成系統，所述合成系統包括三氯氫矽合成裝置和尾氣處理設備，所述尾氣處理設備將來自所述三氯氫矽合成裝置的合成尾氣進行尾氣處理，所述尾氣處理設備包括依次連接的沉降裝置、氣體過濾裝置、冷凝器以及吸附塔，其中， 所述氣體過濾裝置內設有陶瓷濾芯，且所述氣體過濾裝置用於將來自所述沉降裝置的合成尾氣進行過濾後輸送給所述冷凝器， 所述冷凝器用於將過濾後的合成尾氣分離為液體的氯矽烷與氣態的氫氣和氯化氫， 所述吸附塔用於吸附氣態的氯化氫，以得到氫氣。
2.根據權利要求I所述的三氯氫矽合成系統，其特徵在於，所述氣體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於排出過濾後的氣體的出氣口且下部設有用於排出廢渣的排渣口， 所述直筒部的下部設有用於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， 所述用於處理三氯氫矽合成尾氣的氣體過濾裝置還包括 換熱夾套，所述換熱夾套設在所述直筒部的外部，所述換熱夾套的下部設有換熱介質進口且上部設有換熱介質出口。
3.根據權利要求2所述的三氯氫矽合成系統，其特徵在於，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。
4.根據權利要求3所述的三氯氫矽合成系統，其特徵在於，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O. Ol O. 2m/s。
5.根據權利要求2所述的三氯氫矽合成系統，其特徵在於，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。
6.根據權利要求2所述的三氯氫矽合成系統，其特徵在於，所述陶瓷濾芯為氧化鋁濾
7.根據權利要求6所述的三氯氫矽合成系統，其特徵在於，所述氧化鋁濾芯的過濾精度為800 1500目。
8.根據權利要求2所述的三氯氫矽合成系統，其特徵在於，所述直筒部內還設有進氣環管和折流板，所述進氣環管與所述進氣口相連接，所述折流板位於所述陶瓷濾芯與所述進氣環管之間。
9.根據權利要求8所述的三氯氫矽合成系統，其特徵在於，所述進氣環管上均勻地間隔設有多個出口，且所述折流板有多個，所述多個折流板沿所述直筒部的內壁螺旋上升且在所述直筒部的圓周方向上均勻分布。
10.根據權利要求2所述的三氯氫矽合成系統，其特徵在於，所述直筒部上設有檢修口，所述檢修口位於所述過濾部的上方。
11.根據權利要求2所述的三氯氫矽合成系統，其特徵在於，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。
全文摘要
本發明公開了一種三氯氫矽合成系統，包括三氯氫矽合成裝置和尾氣處理設備，所述尾氣處理設備將來自所述三氯氫矽合成裝置的合成尾氣進行尾氣處理，所述尾氣處理設備包括依次連接的沉降裝置、氣體過濾裝置、冷凝器以及吸附塔，其中，所述氣體過濾裝置內設有陶瓷濾芯，且所述氣體過濾裝置用於將來自所述沉降裝置的合成尾氣進行過濾後輸送給所述冷凝器，所述冷凝器用於將過濾後的合成尾氣分離為液體的氯矽烷與氣態的氫氣和氯化氫，所述吸附塔用於吸附氣態的氯化氫，以得到氫氣。根據本發明實施例的三氯氫矽合成系統，由於採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，而且材質穩定，不會對多晶矽產品質量造成影響。
文檔編號C01B33/107GK102815706SQ20121028536
公開日2012年12月12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