CN102910633B - 一种间隙式回收多晶硅生产中氯硅烷废液的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种间隙式回收利用多晶硅生产中洗涤塔排放废液中氯硅烷的方法，是将将从多晶硅生产中产生的氯硅烷废液间歇式分地进入蒸发装置，通过控制蒸发器温度120℃-180℃，压力0.1-0.6MPa时，将沸点较低的三氯氢硅、四氯化硅蒸发成气态，然后送入精馏塔净化处理后回收再利用，同时提供了上述方法中所用的蒸发装置。本发明的有益效果为：本方法工艺简单，工艺条件易于实现，且操作方便；在生产过程中改善了多晶硅生产中氯硅烷废液的处理难题，最主要的是减少了残液的排放量，减少了氯硅烷的浪费，减少了碱液池的处理负荷和缓解了环境的污染问题，减少了人力劳动量，降低了生产成本，实现了氯硅烷的完全回收，防止了设备堵塞现象。

Description

一种间隙式回收多晶硅生产中氯硅烷废液的方法及设备

技术领域

本发明涉及多晶硅制备领域的物质循环利用，具体涉及一种回收多晶硅生产中氯硅烷废液的方法及其专用设备。

背景技术

多晶硅生产的氯硅烷废液包括有金属氯化物、聚合物、高沸物和氯硅烷化合物。所述金属氯化物为氯化铝和/或氯化钙；所述聚合物为三氯化磷的聚合物和/或三氯化硼的聚合物；所述高沸物为氯化铝、氯化铁和/或氯化钙；所述氯硅烷化合物为三氯氢硅和/或四氯化硅。这些物质都混合在废液中，其中氯硅烷化合物可以分离出来在提纯后重新利用、对金属氯化物、聚合物、高沸物分离后作为废料处理。

目前多晶硅行业中，大多数企业都采用洗涤塔来去除三氯氢硅合成气中的气相杂质和少量细小硅粉，同时在提纯精馏工序也会排放大量含有金属氯化物杂质的氯硅烷废液，排放的氯硅烷废液使用碱液进行淋洗，此方法造成淋洗时生成大量二氧化硅及氯化氢气体，清理难度较大，同时造成碱液大量浪费。

专利申请号为CN201848184U，名称为《三氯氢硅合成废液汽化装置》，一种三氯氢硅合成废液汽化装置,其包括壳体和包覆在壳体外的外夹套,所述壳体上设有废液进口,壳体顶部设有废液汽化出口,外夹套所包覆的壳体部分处于废液进口的下方,外夹套为中空夹套,外夹套上部设有蒸汽进口,其底部设有冷凝液出口。该装置可提高三氯氢硅合成尾气处理系统的处理能力,有效避免了传统的三氯氢硅合成排液易出现管道堵塞,难以清理等缺点，但设备中无搅拌设施，氯硅烷变热不均匀，无法将氯硅烷完全汽化，而且蒸发后的金属氯化物易附着在壁面，无法从蒸发器中排出。

专利申请号为 CN102285656A，名称为《三氯氢硅汽化装置》，提供了一种一种三氯氢硅的汽化装置,属于多晶硅生产技术领域，为精制三氯氢硅汽化器本发明的三氯氢硅汽化装置,包括蒸发器、氢气输送管、三氯氢硅液体输送管、三氯氢硅气体输送管、混合气输送管、混合器,蒸发器的下端设有三氯氢硅液体入口、上端设置有三氯氢硅气体出口；三氯氢硅液体入口与三氯氢硅液体输送管相连通；三氯氢硅液体输送管、氢气输送管上均设置有计量器；混合器分别与氢气输送管、三氯氢硅气体输送管以及混合气输送管相连通。利用本发明的三氯氢硅汽化装置对三氯氢硅进行汽化,气化液体内几乎无金属杂质，可以得到配比稳定、混合均匀的混合气；原料的混合更均匀,主要为多晶体还原炉提供三氯氢硅原料，有利于还原炉的还原反应中硅棒的均匀生长,生产出的晶粒外观质量较好。

但是目前使用的这些蒸发方法在实施过程中存在很多的不足：蒸发效果较差，容易造成管道堵塞，而且氯硅烷无法完全回收，部分氯硅烷废液仍然需要淋洗，残液排放量大，且排放液中含有大量的氯硅烷，因而造成残液处理负荷大、氯硅烷的浪费、环境污染、能耗高、成本高以及人力劳动量大等问题。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术中的缺陷，提供了一种工艺简单、便于操作并且能有效的将多晶硅废液中氯硅烷实现完全回收利用的方法。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为： 

回收步骤如下

1）将多晶硅生产中排放的氯硅烷废液通过原料液进口通入蒸发装置中的蒸发器，通入量为整体设备液位的60-70%，关闭原料液进口；

 2）调节蒸发装置中的蒸发器温度，控制在120-180℃，压力为0.1-0.6MPa开动蒸发装置中的搅拌器；

3）废物中的氯硅烷化合物逐渐蒸发为气体，废液中的其它物质成为固体粉末，沉淀在蒸发器底部；

4）蒸发出的气体送入精馏塔进行净化处理，进而回收再利用；

5）蒸发完毕后，停止搅拌，蒸发器中通入氮气，进行氮气置换；

6）打开蒸发器底部固体杂质排放口，排出固体粉末，作废料处理；

7）清理蒸发器内部，准备下次使用。

所述蒸发装置结构如下：具有蒸发器、蒸发器外夹套、安全阀、搅拌器、搅拌器电机、在蒸发器外测中下部装有蒸发器外夹套，在蒸发器外夹套两侧装有蒸汽进口，在蒸发器外夹套底部装有冷凝液出口，在蒸发器上侧面装有原料液进口，在蒸发器内部装有搅拌器，在蒸发器顶部外面装有搅拌器电机，在蒸发器顶部装有安全阀和安全出口，在蒸发器顶部装有蒸气体出口，并通过管道与精馏塔连接，在蒸发器顶部还装有氮气置换口。在蒸发装置的各出入口上均装有控制阀。

上述回收方法表明氯硅烷废液分批间隙式地进入蒸发装置加热，沸点较低的三氯氢硅、四氯化硅蒸发成气体，然后进入精馏塔净化，回收再利用因为搅拌器的作用确保加热均匀实现了完全回收对于废液中所含的金属氯化物、聚合物、高沸物则成为固体，被搅拌器粉碎成固体粉末，积聚在蒸发器底部清除了堵塞现象，排出后作为真正的废料处理。在蒸发过程中产生的氯气，氯化氢气体等用氮气置换出蒸发器。

本发明的有益效果为：本方法工艺简单，工艺条件易于实现，且操作方便；在生产过程中改善了多晶硅生产中氯硅烷废液的处理难题，最主要的是减少了残液的排放量，减少了氯硅烷的浪费，减少了碱液池的处理负荷和缓解了环境的污染问题，减少了人力劳动量，降低了生产成本

附图说明

图1为本发明提供的间隙式回收利用洗涤塔排放液中氯硅烷化合物的蒸发设备的结构示意图。

其中，1为蒸发器，2为蒸发夹套，3为搅拌器，4为电机，5为安全阀，6为原料液进口，7为氮气置换口，8为安全阀泄放出口，9为蒸发气体出口，10为蒸汽进口，11为冷凝液出口，12为固体排渣口。

具体实施方式

实施例1：以下通过实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

将从多晶硅生产中产生的氯硅烷废液间歇式的进入蒸发，通过控制蒸发器温度120℃-180℃，压力0.1-0.6MPa时，将沸点较低的三氯氢硅、四氯化硅蒸发成气态，然后送入精馏塔净化处理后回收再利用，所回收的废液主要是从三氯氢硅合成洗涤塔底部排放含有氯化铝及金属氯化物的氯硅烷及精馏工序精馏塔设备排放的重组分，其中主要含有大量三氯氢硅和四氯化硅，此操作条件下，氯硅烷回收率可达到100%，AlCL₃、FeCl₃、GaCl₂等高沸物无汽化现象，被蒸干后并通过搅拌装置搅拌变为固体粉末从蒸发罐底部排出。

排放入蒸发器的废液需间歇性排放，排放量过多，氯硅烷无法完全汽化，造成底部排渣时有液体排出，一般控制在整体设备液位的60-70%。 

蒸发器内部设有搅拌设备，防止物料结块，同时将蒸发后的金属氯化物通过搅拌转变为粉末状固体，防止了设备堵塞现象

被汽化的三氯氢硅和四氯化硅通过物料管线进入精馏塔前端，通过精馏塔将汽化后的气体进行净化处理。蒸发器顶部设有压力表，蒸发气体出口设有调节阀，当关闭调节阀，蒸发器压力无明显上升时表明蒸发器蒸发完全，蒸发完毕后对蒸发器进行氮气置换，将固体粉末从蒸发器底部排出。

间隙式回收利用洗涤塔排放液中氯硅烷化合物的蒸发装置，包括有蒸发器1；蒸发夹套2；搅拌器3和电机4；蒸发器1顶部部设置有安全阀5及出口8；蒸发器1中部设置有原料液进口6；蒸发器1顶部部设置有氮气置换口7及蒸发气体出口9；蒸发夹套2两侧设有加热蒸汽进口10及冷凝液出口11；蒸发器1底部设有固体杂质排放口12。

Claims (1)

1.一种间隙式回收多晶硅生产中氯硅烷废液的方法，其特征为回收步骤如下：

1）将多晶硅生产中排放的氯硅烷废液通过原料液进口通入蒸发装置中的蒸发器，通入量为整体设备液位的60-70%，关闭原料液进口；

 2）调节蒸发装置中的蒸发器温度，控制在180℃，压力为0.6MPa开动蒸发装置中的搅拌器；

3）氯硅烷化合物逐渐蒸发为气体，废液中的其它物质成为固体粉末，沉淀在蒸发器底部；

4）将蒸发出的气体送入精馏塔进行净化处理，进而回收再利用；

5）蒸发完毕后，停止搅拌，蒸发器中通入氮气，进行氮气置换；

6）打开蒸发器底部固体杂质排放口，排出固体粉末，作废料处理；

7）清理蒸发器内部，准备下次使用；

蒸发装置结构如下：具有蒸发器、蒸发器外夹套、安全阀、搅拌器、搅拌器电机、在蒸发器外侧的中下部装有蒸发器外夹套，在蒸发器外夹套两侧装有蒸汽进口，在蒸发器外夹套底部装有冷凝液出口，在蒸发器上侧面装有原料液进口，在蒸发器内部装有搅拌器，在蒸发器顶部外面装有搅拌器电机，在蒸发器顶部装有安全阀和安全出口，在蒸发器顶部装有蒸气体出口，并通过管道与精馏塔连接，在蒸发器顶部还装有氮气置换口；

其特征在于蒸发装置的各出入口上均装有控制阀。