CN103331057A - 一种液体氯硅烷中硅粉的过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及硅粉的过滤装置，传统的过滤装置为篮式过滤装置，分离不出小于100μm的硅粉颗粒，影响了生产的平稳运行，本发明提供的过滤装置由金属钛粉烧结滤芯制成管束的过滤设备，并依次连接有排渣罐，废气冷凝器和冷凝液收集罐，从排渣罐分离出的清液再回流到过滤设备，分离出的尾气进入废气冷凝器，从冷凝器流出的部分冷凝液，进入冷凝液收集罐储存，本发明的过滤精度能达到0.22μm，并且具有操作方便，设备拆洗周期长，生产成本低的有益效果。

Description

一种液体氯硅烷中硅粉的过滤装置

技术领域

本发明涉及一种硅粉过滤技术，尤其是一种液体氯硅烷中硅粉的过滤装置。

 背景技术

多晶硅生产工艺中，由于还原炉雾化产生的硅粉对产品的质量及设备的运行带来诸多不良影响。为了确保生产的平稳运行，需要对对多晶硅生产过程中产生的硅粉进行过滤分离。以往的过滤工艺为篮式过滤装置，通过调整过滤网的目数大小来应对不同的工艺要求，实际运行过程中，一般只能对大粒径的固体杂质进行过滤截留，对于粒径小于100μm的粉状硅粉颗粒（目数大于150目）无法完成过滤分离，小粒径的硅粉随着物料重新回到了物料系统，对生产的正常运行带来诸多影响。并且过滤装置运行一段时间后要对过滤器进行拆卸清堵，此过程不仅要投入大量人工劳动而且存在一定的安全隐患。因此不能满足现有多晶硅生产工艺的要求。

过滤工艺经过数百年的技术发展，可以满足不同介质的要求。其过滤单元的滤芯材质种类繁多、品种齐全，根据不同的工艺要求可以选择特殊材质的滤芯。其中金属钛粉烧结而成的特制滤芯承压能力强，可以耐高温、酸碱腐蚀，最大过滤精度可以达到0.22μm。将此种滤芯用于含有硅粉的氯硅烷物系，能够实现微米级硅粉过滤的工艺要求。

发明内容

本发明的目的在于设计一种微米级过滤的装置及方法，且能够代替定期拆洗过滤器滤网的人工劳动，以降低不必要的劳动成本。

本发明的技术方案是：

上述技术方案具体结构和工作原理如下：

装置具有过滤设备（1），排渣罐（3），废气冷凝器（2）和冷凝液收集罐（4）,在过滤设备一端的封头上设有含硅粉氯硅烷进口（N1）,在另一端封头上设有排污出口（N3），在过滤设备上部设有纯净氯硅烷产品出口及惰性气体反吹口（N2），在排渣罐上设有排污进口（N4），过滤设备和排渣罐通过（N3）和（N4）及其连接管连通，在排渣罐顶部设有尾气出口（N5），在废气冷凝器上设有尾气进口（N7），排渣罐和废气冷凝器通过（N5）和（N7）及其连接管连通，在废气冷凝器下部设有冷凝液出口（N8），在冷凝液收集罐（4）上设有冷凝液入口（N14），废气冷凝器和冷凝液收集罐通过（N8）和（N14）及其连接管连通，所述过滤设备为具有金属钛粉烧结滤芯制成的管束，管束两端分别与两端管板连接，两管板分别与壳体和封头连接。

金属钛粉烧结滤芯的过滤精度为0.22μm。

排渣罐下部设有清液出口（N12），在底部设有硅粉出口（N13），（N12）与含硅粉氯硅烷进口（N1）及之间的清液回流管连通。

排渣罐上部设有冷凝液入口（N6），（N6）与冷凝器冷凝液出口（N8）连通。

废气冷凝器上部设有不凝气出口（N9）。

在排渣罐内设有搅拌器。

惰性气体反吹口连接有反吹管和反吹阀。

上述技术方案具体结构和工作原理如下：

由壳体、管束、管板及封头构成，壳体上设置出料口及进气口，前封头处设置进料口，后封头处设置排污口。管束用特制的烧结虑芯制作而成，微孔结构只允许氯硅烷液体分子通过。管板作为滤芯的支撑且与封头、壳体进行连接。定期打开排污阀，采用顺流的方式将沉积在管程中的硅粉类颗粒杂质冲出过滤装置，完全避免了根据压降变化的情况间接判断过滤装置的堵塞状况后再去进行清堵作业的情况。另外还可以规避由于颗粒杂质长时间附着在滤芯表面形成饼状杂质颗粒床层而难于反吹洗干净的情况。带有冷凝装置可以很好实现氯硅烷物料的回收利用以及排污物料回路系统进一步进行固液分离。本发明设计合理，能够使含有硅粉的氯硅烷液体进行精密过滤，过滤效果良好，通畅的排污系统不会发生堵塞现象。同时可将过滤后的硅粉进行回收，解决了系统中一定程度的硅损耗问题。

含有小粒度硅粉的氯硅烷经过过滤设备时，由于氯硅烷的分子尺寸小于滤芯微孔的孔径，可以从过滤设备管程顺利的通过到达壳程，然后通过过滤设备的出料口回到系统。颗粒尺寸大于滤芯微孔孔径的硅粉颗粒由于无法通过微孔结构，被过滤装置截留在过滤装置的管程。为了防止细末状的硅粉粒附着在过滤装置的滤芯表面影响过滤装置的过滤效果，过滤设备上附带排污系统可以顺利地将聚集在过滤设备管程中的硅粉进行清洗，同时过滤设备上的反吹装置可以利用惰性气体将附着在过滤设备滤芯微孔上的硅粉粒吹落，在物料的冲洗作用下被送出过滤设备。被过滤设备截留在过滤设备管程内的硅粉在物料的携带下通过过滤设备的排污系统进入到排渣罐，排渣罐内含有大量硅粉的浑浊氯硅烷液体经过一定时间的静置沉淀，硅粉与氯硅烷液体可以进一步分离，上清液通过排渣罐与过滤装置相连的回路系统返回至过滤装置进行氯硅烷的再次回收及硅粉的过滤。沉积在排渣罐底部的硅泥在外部热源的作用下进一步干燥，使吸附在硅泥中的氯硅烷液体以气相的形式进行气固分离。干燥后的硅粉在惰性气体的保护下通过排渣罐的排渣口排放至专有容器进行回收利用，若出现干燥后的硅粉排放不正常，可以将设置在排渣罐上的搅拌系统启动进一步实现硅粉的正常排放。上升的氯硅烷气体通过排渣罐与冷凝装置相连的尾气管线进入冷凝装置，在特定冷媒的作用下，气相氯硅烷被冷凝成液相氯硅烷，经过冷凝装置与收集罐相连的收集管线收集至冷凝液收集罐，不凝气通过冷凝装置的废气管线排放至残液淋洗系统。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明进行说明

附图1是本发明设计的示意图

图中：1－过滤设备   2－废气冷凝器    3－排渣罐   4－凝液收集罐

N1－-含硅粉氯硅烷进口

N2－-纯净氯硅烷出口及惰性气体反吹口

N3－-排污出口

N4－-排污进口

N5－-排渣罐尾气出口

N6－排渣罐-冷凝液入口

N7－-冷凝器尾气进口

N8－-冷凝器凝液出口

N9－-不凝气出口

N10－-冷媒入口

N11－-冷媒出口

N12－-排渣罐清液出口

N13－-硅粉出口

N14－冷凝液罐入口。

具体实施方式

含有硅粉的液体氯硅烷经过管路时，可将一部分物料或单个总管上的物料切换至本系统。首先，含硅粉的液体氯硅烷进入从N1口进入装置1，在金属钛粉烧结滤芯的作用下，将硅粉颗粒截留在装置1滤芯管内，洁净的物料径向通过滤芯从装置1壳体的N2口流出。当滤芯管内的硅粉聚集到一定程度，打开排污口N3口处阀门通过排污系统流程将设备1滤芯管内的硅粉冲至排渣罐，另外可以关闭装置1出料口N2处阀门，打开装置1的惰性气体反吹阀，将聚集在系统中的硅粉反吹至排渣罐。其次，硅粉颗粒含量较高的氯硅烷泥浆进入特制锥形体结构的排渣罐，静置一段时间后，打开与排渣罐相连的回收阀，将上清液从排渣罐的N12口压回装置1再次进行固液分离。排渣罐中的硅泥在加热设备的作用下进一步实现氯硅烷气相与硅粉固相的分离，干燥后的硅粉通过排渣罐的N13口排出系统，若出现硅粉不能正常排放，可通过排渣罐的自动搅拌设备促进硅粉的排放。最后，为实现过滤器的正常排污，排渣罐必须保证为微正压状态。排渣罐泄放的尾气可通过废气冷凝器的冷凝作用实现氯硅烷的回收，冷凝后的氯硅烷液体通过废气冷凝器的下液口N8口收集于排渣罐，从废气冷凝器顶部分离出的不凝气体通过N9口从废气管线去废气系统。

Claims (7)

1.一种液体氯硅烷中硅粉的过滤装置，其特征为装置具有过滤设备（1），排渣罐（3），废气冷凝器（2）和冷凝液收集罐（4）,在过滤设备一端的封头上设有含硅粉氯硅烷进口（N1）,在另一端封头上设有排污出口（N3），在过滤设备上部设有纯净氯硅烷产品出口及惰性气体反吹口（N2），在排渣罐上设有排污进口（N4），过滤设备和排渣罐通过（N3）和（N4）及其连接管连通，在排渣罐顶部设有尾气出口（N5），在废气冷凝器上设有尾气进口（N7），排渣罐和废气冷凝器通过（N5）和（N7）及其连接管连通，在废气冷凝器下部设有冷凝液出口（N8），在冷凝液收集罐（4）上设有冷凝液入口（N14），废气冷凝器和冷凝液收集罐通过（N8）和（N14）及其连接管连通，所述过滤设备为具有金属钛粉烧结滤芯制成的管束，管束两端分别与两端管板连接，两管板分别与壳体和封头连接。

2.根据权利要求1所述的液体氯硅烷中硅粉的过滤装置，其特征为金属钛粉烧结滤芯的过滤精度为0.22μm。

3.根据权利要求1所述的液体氯硅烷中硅粉的过滤装置，其特征为排渣罐下部设有清液出口（N12），在底部设有硅粉出口（N13），（N12）与含硅粉氯硅烷进口（N1）及之间的清液回流管连通。

4.根据权利要求1所述的液体氯硅烷中硅粉的过滤装置，其特征为排渣罐上部设有冷凝液入口（N6），（N6）与冷凝器冷凝液出口（N8）连通。

5.根据权利要求1所述的液体氯硅烷中硅粉的过滤装置，其特征为废气冷凝器上部设有不凝气出口（N9）。

6.根据权利要求1所述的液体氯硅烷中硅粉的过滤装置，其特征为在排渣罐内设有搅拌器。

7.根据权利要求1所述的液体氯硅烷中硅粉的过滤装置，其特征为惰性气体反吹口连接有反吹管和反吹阀。

Images