CN103170200A - 冷氢化湿法除尘单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷氢化湿法除尘单元，包括文丘里洗涤器及气液分离罐；气液分离罐包括立式罐体、设置在罐体上方的气相出口、设置在罐体下方的液相出口、设置在液相出口处的液位调节阀、沿水平方向设置在罐体中部的两相入口。本发明解决了现有冷氢化工艺除尘单元的技术问题，满足了冷氢化工艺去除反应气中夹带细微硅粉的要求，同时降低了反应气的温度，立式安装，具有结构简单、紧凑、占地面积小、维护少、运行稳定的优点。

Description

冷氢化湿法除尘单元

技术领域

本发明涉及一种湿法除尘单元，应用于多晶硅冷氢化工艺，用于除去反应气中夹带的细微硅粉，同时降低反应气的温度。

背景技术

目前，主流的多晶氢化工艺中分为热氢化工艺及冷氢化工艺，冷氢化工艺因其较热氢化工艺能耗更低而具有更广阔的发展空间。但冷氢化工艺作为一个较新的工艺，在工艺路线上对除尘单元中具体设备的形式及配备未有成熟的经验。

发明内容

为了解决现有冷氢化工艺除尘单元的技术问题，本发明提供一种冷氢化湿法除尘单元。

本发明的技术解决方案：

一种冷氢化湿法除尘单元，其特殊之处在于：包括文丘里洗涤器及气液分离罐；所述气液分离罐包括立式罐体、设置在罐体上方的气相出口、设置在罐体下方的液相出口、设置在液相出口处的液位调节阀、沿水平方向设置在罐体中部的两相入口；所述两相入口与罐体内壁相切；所述文丘里洗涤器包括直立管状壳体和喷淋装置；所述壳体包括自上而下依次连接的气体入口、接受段、混合段、气体出口；所述接受段的直径大于混合段直径；所述喷淋装置包括设置在接受段的洗涤液管和三个喷头；所述洗涤液管与外部洗涤液相通，其包括三个出口，其中一个出口设置在接受段上部中轴线处且开口朝下，另外两个出口对称分布于接受段下部且开口沿水平方向；所述每个出口设置一个喷头。

还包括设置在罐体侧壁上且正对两相入口的防冲板。

还包括设置在气相出口处的气液过滤网。

还包括设置在罐体和液相出口之间的防涡流挡板。

上述喷淋装置还包括对称设置在接受段壳体上的两个反射板，所述设置在接受段下部的两个出口分别对准一个反射板。

还包括调节机构，所述调节机构位于混合段内，用于调节混合段的流通面积。

还包括设置在接受段和混合段之间的喉部19。

上述洗涤液为四氯化硅。

本发明所具有的优点：

1、本发明满足了冷氢化工艺去除反应气中夹带细微硅粉的要求，同时降低了反应气的温度。

2、本发明均为静设备、立式安装，具有结构简单、紧凑、占地面积小、维护少、运行稳定的优点。

3、本发明气液分离罐，即可满足冷氢化工艺中经文丘里洗涤器洗涤后的反应气与洗涤液的分离又使得设备尺寸尽可能小，从而节约空间降低成本；通过液相出口外部管道的调节阀控制罐体内液相处于一定液位，使得比重轻的气相在切向进入分离罐的过程中与液相分开在罐体内部中心区域汇集并沿溢流管从罐体顶端气相出口排出；本发明通过罐体内部空间的计算来控制介质在罐内的停留时间，并通过增加气液过滤网来达到分离气相及微小液滴的目的，分离效果好。

4、本发明文丘里洗涤器通过上部喷头喷出的洗涤液膜后与下部头喷出的洗涤液的碰撞，可实现反应气的充分降温和除尘；可根据负荷需要设计喉管尺寸来设计流通面积；可通过混合段侧面的调节机构来改变流通面积达到调节负荷的目的；在入口处采用洗涤液来捕捉硅粉颗粒，减少了硅粉颗粒对壳体的冲击磨损；设置有在接受段和混合段设置有喉部，通过改变反应气体流速，提高除尘效率。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明气液分离罐的结构示意图；

图3为气液分离罐两相入口处的罐体结构示意图；

图4为本发明文丘里洗涤器的结构示意图；

图5为图1中接受段的俯视图；

其中：1-文丘里洗涤器，2-气液分离罐，3-气相出口，4-溢流管，5-气液过滤网，6-两相入口，7-罐体，8-液位，9-防涡流挡板，10-液相出口，11-液位调节阀，12-防冲板，13-气体入口，14-洗涤液管，15-主喷头，16-副喷头，17-接受段，18-喉部，19-调节机构，20-混合段，21-气体出口，22-反射板。

具体实施方式

除尘单元包括文丘里洗涤器1及气液分离罐2。高温含硅粉颗粒的气相由管路输送进文丘里洗涤器，同时液相的洗涤液(主要成分为相对低温的液态四氯化硅)由管路输送进文丘里洗涤器内部通过喷头喷出，反应气与喷出的洗涤液接触后进行传热交换，使得反应气温度降低，同时反应气中的硅粉颗粒在与洗涤液液滴接触过程中被液滴包裹、聚集而从反应气中去除。去除大量硅粉颗粒的反应气及含有硅粉颗粒的洗涤液同时从文丘里洗涤器出口排出进入气液分离罐。由文丘里洗涤器排出的气相及液相(含固相硅粉)切向进入立式的气液分离罐，由于比重差异及气液分离罐分离空间的设置，气相从分离罐上部气相出口3排出进入下一步工艺流程，液相(含固相硅粉)从分离罐下部液相出口10排出进入下一步工艺流程(可对液相中的固相进行过滤后，液相返回文丘里洗涤器循环使用)。

分离罐的结构如下：设备为直立结构，气液混合物由切向入口进行，气相出口位于罐体7顶端，液相出口同位于罐体底端，气相出口与液相出口同一轴线；

切向入口正对的设备内表面有一与设备内表面贴合的防冲板11；气相出口有一内伸入设备罐体一定长度的溢流管4，溢流管用于形成分离空间提供分离效率，也利于更换过滤丝网；在溢流段中根据负荷需要设置气液过滤网5；罐体底部的液相出口安装有防涡流挡板9。为了防止气体从底部出口排出，可在罐外调节阀控制液相在罐体内的高度，以形成液封。

气液(含固)两相介质从文丘里洗涤器排出后经管径的缩小进入气液分离罐，两相介质流动的速度有所增加并随切向运动方向沿分离罐内壁旋转向下流动，比重大的液相最先达到罐体底部，通过液相出口外部管道的调节阀控制罐体内液相处于一定液位8，比重轻的气相在切向进入分离罐的过程中与液相分开在罐体内部中心区域汇集并沿溢流管从罐体顶端气相出口排出。通过罐体内部空间的计算控制介质在罐内的停留时间及增加气液过滤网达到有效分离气相及微小液滴的目的。

文丘里洗涤器结构如下：

1】设备为直立管状结构，气体入口13与气体出口21同一轴线；

2】设备由接受段17及混合段20组成，其中接受段直径大于混合段直径；

3】在接受段设置洗涤液管14，洗涤液管端部设置三个喷头，其中上部喷头与气体出入口同轴并使得洗涤液由喷头喷出后覆盖流通面积；下部两个喷头对称均布，喷出的洗涤液通过设备内部的反射板22达到洗涤液撞击、分散的目的；

4】接受段与混合段直接连接，根据负荷需要可设置改变流通面积的喉管；

5】为满足除尘要求，在混合段侧面设置有调节机构19满足流通截面积改变的要求，通过改变流通截面积达到改变气体流速的目的。

为了满足冷氢化工艺去除反应气中夹带细微硅粉的要求，本方案中的设备考虑了反应气的温度(设计温度550℃)、硅粉颗粒对设备的磨损、工艺流程中的压降(≤0.08MPa)、材料选择、洗涤液喷淋等方面问题。设备满足冷氢化工艺硅粉颗粒去除的需要，使用液相的四氯化硅作为洗涤液直接对含硅粉颗粒的气相进行洗涤。

高温含固的反应气由设备入口进行文丘里洗涤器后与主喷头15喷出的洗涤液膜直接接触，在反应气对洗涤液膜冲击的过程中，反应气中的固体颗粒与洗涤液滴接触，固体颗粒被洗涤液滴粘湿、包裹、捕捉，反应气穿过主喷头喷出的洗涤液膜后与副喷头16喷出的洗涤液进行大部分的热量交换，含固体颗粒的洗涤液进一步凝聚而从反应气中去除混合进入洗涤液中。含固体颗粒的洗涤液及反应气进入较长的混合段后进行进一步的热量交换以及气液相流动的稳定，最终从设备出口排出。如需对负荷调节，可通过混合段侧面的调节机构改变流通面积达到调节目的。

Claims (8)

1.一种冷氢化湿法除尘单元，其特征在于：包括文丘里洗涤器及气液分离罐；所述气液分离罐包括立式罐体、设置在罐体上方的气相出口、设置在罐体下方的液相出口、设置在液相出口处的液位调节阀、沿水平方向设置在罐体中部的两相入口；所述两相入口与罐体内壁相切；所述文丘里洗涤器包括直立管状壳体和喷淋装置；所述壳体包括自上而下依次连接的气体入口、接受段、混合段、气体出口；所述接受段的直径大于混合段直径；所述喷淋装置包括设置在接受段的洗涤液管和三个喷头；所述洗涤液管与外部洗涤液相通，其包括三个出口，其中一个出口设置在接受段上部中轴线处且开口朝下，另外两个出口对称分布于接受段下部且开口沿水平方向；所述每个出口设置一个喷头。

2.根据权利要求1所述的冷氢化湿法除尘单元，其特征在于：还包括设置在罐体侧壁上且正对两相入口的防冲板。

3.根据权利要求1或2所述的冷氢化湿法除尘单元，其特征在于：还包括设置在气相出口处的气液过滤网。

4.根据权利要求3所述的冷氢化湿法除尘单元，其特征在于：还包括设置在罐体和液相出口之间的防涡流挡板。

5.根据权利要求1所述的冷氢化湿法除尘单元，其特征在于：所述喷淋装置还包括对称设置在接受段壳体上的两个反射板，所述设置在接受段下部的两个出口分别对准一个反射板。

6.根据权利要求1或5所述的冷氢化湿法除尘单元，其特征在于：还包括调节机构，所述调节机构位于混合段内，用于调节混合段的流通面积。

7.根据权利要求6所述的冷氢化湿法除尘单元，其特征在于：还包括设置在接受段和混合段之间的喉部19。

8.根据权利要求7所述的冷氢化湿法除尘单元，其特征在于：所述洗涤液为四氯化硅。

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