CN102814086B - 一种气体过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体过滤装置，所述气体过滤装置包括从上至下依次连接的上封头、直筒部和下封头，所述气体过滤装置还包括：换热夹套，所述换热夹套设在所述直筒部的外部，所述换热夹套的下部设有换热介质进口且上部设有换热介质出口。根据本发明实施例的气体过滤装置，由于采用陶瓷滤芯作为过滤装置，该过滤装置具有耐高温，耐腐蚀的优良特性，而且材质稳定，不会对多晶硅产品质量造成影响；气体过滤装置外部设有换热夹套，能够保证过滤温度，有效防止气体的冷凝，也能有效防止部分温度过高，造成内置紧固件的损坏。

Description

一种气体过滤装置

技术领域

本发明涉及多晶硅生产工艺技术领域，更具体地，本发明涉及一种气体过滤装置。

背景技术

我国现阶段多晶硅项目工艺技术85％以上都属于西门子工艺技术，该工艺过程中，有众多系统需要进行气体过滤。具体有：四氯化硅氢化生产三氯氢硅系统、三氯氢硅合成系统、还原尾气干法回收系统等。

目前一般采用的过滤器均为布袋过滤器，而在生产过程中，发现布袋过滤器存在如下几个缺点：

1、布袋过滤器耐高温性能差。尤其是在三氯氢硅合成系统、以及四氯化硅氢化生产三氯氢硅系统中，发现布袋过滤器非常容易出现破损，导致过滤效果严重下降，最终造成后续系统堵塞；

2、布袋过滤器容易破损，就造成气体中的粉尘量大量增加，最终造成产品质量出现大幅下降；

3、布袋过滤器价格昂贵，目前进口的滤材折算到成品滤袋上，每平方米价格达到1000元以上；

4、布袋过滤器的滤材耐腐蚀性能差，同时支撑件在检修过程中容易腐蚀，造成检修困难，且检修成本高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。

为此，本发明的一个目的在于提出一种过滤性能好、成本低、检修方便的气体过滤装置。

根据本发明实施例的气体过滤装置，包括从上至下依次连接的上封头、直筒部和下封头，其中，所述过滤装置的上部设有用于排出过滤后的气体的出气口且下部设有用于排出废渣的排渣口，所述直筒部的下部设有用于向所述直筒内导入待过滤气体的进气口，且所述进气口的上方设有过滤部，所述过滤部包括设有通孔的花盘以及设在所述通孔中的陶瓷滤芯，所述气体过滤装置还包括：换热夹套，所述换热夹套设在所述直筒部的外部，所述换热夹套的下部设有换热介质进口且上部设有换热介质出口。

根据本发明实施例的气体过滤装置，由于采用设置有陶瓷滤芯的气体过滤装置，该过滤装置具有耐高温，耐腐蚀的优良特性，而且材质稳定，不会对多晶硅产品质量造成影响；陶瓷滤芯可以根据过滤精度的要求，生产不同精度的滤芯，且陶瓷滤芯成型简单，大规模生产容易，价格低廉；气体过滤装置外部设有换热夹套，能够保证过滤温度，有效防止气体的冷凝，也能有效防止部分温度过高，造成内置紧固件的损坏。

另外，根据本发明上述实施例的气体过滤装置，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述通孔为多个，所述多个通孔沿所述花盘的径向和轴向均匀分布，每个所述通孔内均设有所述陶瓷滤芯。

根据本发明的一个实施例，所述通孔和所述陶瓷滤芯的个数被设置成能够将所述气体的流速控制在0.01～0.2m/s。

根据本发明的一个实施例，所述陶瓷滤芯通过紧固件固定在所述花盘上，所述紧固件包括固定环和压盖，所述固定环焊接在所述花盘上且所述固定环的内孔与所述通孔相对应，所述压盖扣接在所述陶瓷滤芯的顶端且与所述固定环相连接以将所述陶瓷滤芯固定在所述通孔内。

根据本发明的一个实施例，所述陶瓷滤芯为氧化铝滤芯。

根据本发明的一个实施例，所述氧化铝滤芯的过滤精度为800～1500目。

根据本发明的一个实施例，所述直筒部内还设有进气环管和折流板，所述进气环管与所述进气口相连接，所述折流板位于所述陶瓷滤芯与所述进气环管之间。

根据本发明的一个实施例，所述进气环管上均匀地间隔设有多个出口，且所述折流板有多个，所述多个折流板沿所述直筒部的内壁螺旋上升且在所述直筒部的圆周方向上均匀分布。

根据本发明的一个实施例，所述直筒部上设有检修口，所述检修口位于所述过滤部的上方。

根据本发明的一个实施例，所述出气口设在所述上封头的顶端且所述排渣口设在所述下封头的底端。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的气体过滤装置结构示意图；

图2是根据本发明实施例的气体过滤装置陶瓷滤芯分布示意图；

图3是根据本发明实施例的气体过滤装置陶瓷滤芯紧固件示意图；

图4是根据本发明实施例的三氯氢硅合成系统示意图；

图5是根据本发明实施例的三氯氢硅合成尾气的处理方法的流程示意图；

图6是根据本发明实施例的三氯氢硅合成系统处理流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，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触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。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，或仅仅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，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的气体过滤装置。

如图1所示，根据本发明实施例的气体过滤装置包括：从上至下依次连接的上封头10、直筒部20、下封头30和换热夹套40。

其中，所述气体过滤装置的上部设有用于排出过滤后的气体的出气口11且下部设有用于排出废渣的排渣口31，直筒部20的下部设有用于向所述直筒内导入待过滤气体的进气口21，且进气口21的上方设有过滤部，过滤部包括设有通孔的花盘22以及设在通孔中的陶瓷滤芯23，换热夹套40设在直筒部20的外部，换热夹套40的下部设有换热介质进口41且上部设有换热介质出口42。

由此，根据本发明实施例的气体过滤装置，由于采用了陶瓷滤芯23，使得气体过滤装置具有耐高温，耐腐蚀的优良特性，而且材质稳定，不会对多晶硅产品质量造成影响；陶瓷滤芯23可以根据过滤精度的要求，生产不同精度的滤芯，且陶瓷滤芯23成型简单，大规模生产容易，价格低廉；气体过滤装置外部设有换热夹套40，能够保证过滤温度，有效防止气体的冷凝，也能有效防止部分温度过高，造成内置紧固件的损坏。

进一步考虑到成本及大规模生产问题，根据本发明的一个实施例，优选地，陶瓷滤芯23为氧化铝滤芯。由此，该材质的陶瓷滤芯23既可以满足耐高温、耐腐蚀的要求，而且容易大规模生产，可以进一步降低生产成本。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，通孔为多个，多个通孔沿花盘22的径向和轴向均匀分布，每个通孔内均设有陶瓷滤芯23。由此，通过设置多个通孔，可以将过滤孔道分开，根据换热面积以及花盘22的尺寸布置陶瓷滤芯23达到过滤效果，避免出现过滤孔道堵塞即整体不能使用的情况，提高过滤装置的实用性。

考虑到气体体积及过滤面积的问题，根据本发明的一个实施例，通孔和陶瓷滤芯23的个数被设置成能够将所述气体的流速控制在0.01～0.2m/s。由此，在该流速下可以使气体得到更充分的过滤。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，陶瓷滤芯23通过紧固件固定在花盘22上，所述紧固件包括固定环241和压盖242，固定环241焊接在花盘22上且固定环241的内孔与通孔相对应，压盖242扣接在陶瓷滤芯23的顶端且与固定环241相连接以将陶瓷滤芯23固定在通孔内。由此，可以将陶瓷滤芯23固定于花盘22上，并且固定方式合理，方便进行拆卸、安装，降低检修难度。

根据本发明的一个实施例，所述氧化铝滤芯的过滤精度为800～1500目。由此，可以根据需要过滤掉目数较大的粉尘。

根据本发明的一个实施例，直筒部20内还设有进气环管25和折流板26，进气环管25与进气口21相连接，折流板26位于陶瓷滤芯26与进气环管25之间。进一步地，根据本发明的一个实施例，进气环管25上均匀地间隔设有多个出口251，且折流板26有多个，多个折流板26沿直筒部20的内壁螺旋上升且在直筒部20的圆周方向上均匀分布。由此，进气环管25以及折流板26能够有效保证进气均匀，达到促进过滤芯过滤均匀的目的，同时，气流中的粉尘能够在折流板26作用下部分沉降，达到减轻过滤芯负荷的作用。

有利地，根据本发明的一个实施例，直筒部20上设有检修口27，检修口27位于所述过滤部的上方。由此，通过设置检修口27，可以方便进行故障检修，不需要拆卸设备。

根据本发明的一个实施例，出气口11设在上封头10的顶端且排渣口31设在下封头30的底端。由此，可以便于过滤装置的排渣，省去了拆卸设备的过程。

下面结合图4描述根据本发明上述实施例的气体过滤装置在三氯氢硅合成系统中的应用。

如图4所示，所述三氯氢硅合成系统包括三氯氢硅合成装置和尾气处理设备，所述尾气处理设备将来自所述三氯氢硅合成装置的合成尾气进行尾气处理，优选地，所述尾气处理设备可以包括依次连接的沉降装置50、气体过滤装置60、冷凝器70以及吸附塔80，

其中，气体过滤装置60为根据上述实施例所述的气体过滤装置，且气体过滤装置60用于将来自沉降装置50的合成尾气进行过滤后输送给冷凝器70，冷凝器70用于将过滤后的合成尾气分离为液体的氯硅烷与气态的氢气和氯化氢，吸附塔80用于吸附气态的氯化氢，以得到氢气。

由于根据本发明实施例的气体过滤装置具有上述的技术效果，因此，上述三氯氢硅合成系统也具有相应的技术效果，并且通过该系统可以过滤得到纯度较高的氢气。

下面进一步结合图5描述根据本发明的气体过滤装置在三氯氢硅合成尾气的处理中的应用。

具体地，所述三氯氢硅合成尾气的处理方法包括以下步骤：

a)将所述三氯氢硅合成尾气进行沉降处理，并将沉降处理后的三氯氢硅合成尾气利用气体过滤装置进行过滤，以除去其中的固体杂质，其中，所述气体过滤装置为根据上述实施例所述的气体过滤装置；

b)将过滤后的三氯氢硅合成尾气进行冷凝，以得到液体的氯硅烷和气态的氢气与氯化氢的混合物；以及

c)将氢气与氯化氢的混合物通过吸附剂进行吸附，以吸附其中的氯化氢，得到高纯氢气。

由于根据本发明实施例的气体过滤装置具有上述的技术效果，因此，上述三氯氢硅合成尾气的处理方法也具有相应的技术效果，并且通过该处理方法可以过滤得到纯度较高的氢气。

为了保证过滤装置的正常运行，提高过滤效率，优选地，可以控制气体过滤装置的进气温度为250～300℃，进气压力为0.05～0.3MPa，进气流量为500～2000Nm³/h。

下面结合实施例和附图具体描述上述三氯氢硅合成系统中三氯氢硅合成尾气的处理方法的流程。

实施例1

如图6所示，首先将硅粉和氯化氢通入三氯氢硅合成装置进行三氯氢硅合成，然后将合成尾气通过沉降装置50进行沉降收尘以除去其中的高氯硅烷和固体杂质，合成尾气组分为氯硅烷、氢气和氯化氢。

将沉降收尘后的气体通入气体过滤装置60进行过滤，控制气体过滤装置60的进气温度为250～300℃，进气压力为0.05～0.3MPa，进气流量为500～2000Nm³/h，过滤精度为800～1500目。

将过滤后气体通入冷凝器70进行冷凝，将过滤后的合成尾气分离为液体的氯硅烷与气态的氢气和氯化氢，在将其通入吸附塔80吸附气态的氯化氢，得到高纯氢气。高纯氢气进行合成得到氯化氢，氯化氢可作为原料与硅粉进行三氯氢硅合成。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种三氯氢硅合成系统中的气体过滤装置，其特征在于，包括从上至下依次连接的上封头、直筒部和下封头，其中，

所述过滤装置的上部设有用于排出过滤后的气体的出气口且下部设有用于排出废渣的排渣口，

所述直筒部的下部设有用于向所述直筒内导入待过滤气体的进气口，且所述进气口的上方设有过滤部，所述过滤部包括设有通孔的花盘以及设在所述通孔中的陶瓷滤芯，所述通孔和所述陶瓷滤芯的个数被设置成能够将所述气体的流速控制在0.01～0.2m/s，所述陶瓷滤芯为氧化铝滤芯，所述氧化铝滤芯的过滤精度为800～1500目，

所述气体过滤装置还包括：

换热夹套，所述换热夹套设在所述直筒部的外部，所述换热夹套的下部设有换热介质进口且上部设有换热介质出口。

2.根据权利要求1所述的三氯氢硅合成系统中的气体过滤装置，其特征在于，所述通孔为多个，所述多个通孔沿所述花盘的径向和轴向均匀分布，每个所述通孔内均设有所述陶瓷滤芯。

3.根据权利要求2所述的三氯氢硅合成系统中的气体过滤装置，其特征在于，所述陶瓷滤芯通过紧固件固定在所述花盘上，所述紧固件包括固定环和压盖，所述固定环焊接在所述花盘上且所述固定环的内孔与所述通孔相对应，所述压盖扣接在所述陶瓷滤芯的顶端且与所述固定环相连接以将所述陶瓷滤芯固定在所述通孔内。

4.根据权利要求1所述的三氯氢硅合成系统中的气体过滤装置，其特征在于，所述直筒部内还设有进气环管和折流板，所述进气环管与所述进气口相连接，所述折流板位于所述陶瓷滤芯与所述进气环管之间。

5.根据权利要求4所述的三氯氢硅合成系统中的气体过滤装置，其特征在于，所述进气环管上均匀地间隔设有多个出口，且所述折流板有多个，所述多个折流板沿所述直筒部的内壁螺旋上升且在所述直筒部的圆周方向上均匀分布。

6.根据权利要求1所述的三氯氢硅合成系统中的气体过滤装置，其特征在于，所述直筒部上设有检修口，所述检修口位于所述过滤部的上方。

7.根据权利要求1所述的三氯氢硅合成系统中的气体过滤装置，其特征在于，所述出气口设在所述上封头的顶端且所述排渣口设在所述下封头的底端。