CN106268162B - 一种尾气回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种尾气回收系统，用于回收来自上游工序的尾气，尾气包括氢气、氯化氢气体和氯硅烷气体，尾气回收系统包括尾气冷凝器、尾气分离单元、吸收塔、解析塔和吸收液冷凝器，其中吸收塔的底部输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液被分成两部分，其中第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入吸收液冷凝器，经过吸收液冷凝器的冷凝处理后进入吸收塔；其中第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与尾气分离单元分离出来的低温氯硅烷液体混合后进入解析塔，以实现吸收塔的底部输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液的部分自循环。本发明所述尾气回收系统既能实现低耗能又能减少氟利昂的用量，从而降低氟利昂泄露的风险。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅技术领域，具体涉及一种尾气回收系统。
背景技术
目前，国际上生产多晶硅的工艺主要有：改良西门子法、硅烷法、硫化床法和薄膜法。其中，采用改良西门子工艺生产的多晶硅产能最大，约占全世界多晶硅总产能的80％，它是西门子工艺在生产实践中经过不断改进、完善的产物。
改良西门子工艺具体为：将三氯氢硅(SiHCl3)和氢气(H2)通入到还原炉内，在1100℃的硅芯上发生反应并在硅芯上沉积成多晶硅。而从还原炉送出的还原尾气会进入尾气回收系统，以分离回收氢气，然后，分离回收的氢气再返回到还原炉内继续发生反应，可见，氢气回收品质的高低将直接影响到生产的多晶硅的质量。
尾气回收系统主要回收的物料(即还原尾气)包括氢气、氯化氢(HCl)气体及氯硅烷(包括SiH2Cl2、SiHCl3和SiCl4)气体，一般采用干法尾气回收工艺，具体为：经过四级冷却将还原尾气分离为气相(主要包括氢气和氯化氢气体)和液相(主要包括氯硅烷液体)，然后使气相进入吸收塔，使液相进入解析塔并分离轻组分以形成氯硅烷贫液，再将氯硅烷贫液送至吸收塔，在吸收塔内用来自解析塔的氯硅烷贫液吸收气相中的氯化氢气体以形成含有氯化氢的氯硅烷富液，并将含有氯化氢的氯硅烷富液从吸收塔塔釜送至解析塔，在解析塔内对含有氯化氢的氯硅烷富液分离轻组分以形成氯硅烷贫液并返回吸收塔中，从而实现吸收解析循环，该循环对氢气回收品质的影响很大，而气相中未被吸收的氢气从吸收塔送出至吸附柱，由吸附柱纯化，从而将氢气、氯化氢气体和氯硅烷液体分离回收，然后将分离回收的氢气、氯化氢气体和氯硅烷液体分别送往上、下游工序，因而还原尾气从敞开式生产发展到了闭式循环生产。
在实际生产过程中，吸收解析不断循环使得尾气回收系统运行所需的冷量和蒸汽量较高，因而极大地增加了尾气回收过程中的电耗。具体表现为，进入吸收塔的氯硅烷贫液一般需要用氟利昂降温至-40℃，而提供氟利昂的设备主要是压缩机，压缩机运行时电耗较高；进入解析塔的含有氯化氢的氯硅烷富液一般需要控制在60℃，并且需要用蒸汽加热含有氯化氢的氯硅烷富液以分离轻组分，加热蒸汽时的电耗也较高。此外，现有尾气回收系统在运行中使用氟利昂的设备较多且分散，增加了氟利昂泄露的风险，而一旦使用氟利昂的设备泄露，使得氯硅烷或氯化氢泄露至氟利昂机组里面就会导致整个尾气回收系统停车，并需要重新更换氟利昂，进一步增加了生产成本。因此，开发一种既能实现低耗能又能降低氟利昂泄露风险的尾气回收工艺迫在眉睫、势在必行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种既能实现低耗能又能减少氟利昂的用量，以降低氟利昂泄露风险的尾气回收系统。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是：
本发明提供一种尾气回收系统，用于回收来自上游工序的尾气，所述尾气包括氢气、氯化氢气体和氯硅烷气体，所述尾气回收系统包括尾气冷凝器、尾气分离单元、吸收塔、解析塔和吸收液冷凝器，
其中，所述尾气冷凝器用于对所述尾气进行冷凝处理，以形成低温氯硅烷液体和氢气、氯化氢气体混合物，并输出至所述尾气分离单元，所述尾气分离单元用于对所述混合物进行气液分离处理，分离出来的氢气和氯化氢混合气输出至所述吸收塔，而分离出来的低温氯硅烷液体输出至所述解析塔，经所述解析塔的解析处理以形成氯硅烷贫液，并从所述解析塔的底部输出至所述吸收液冷凝器，所述吸收液冷凝器用于对所述氯硅烷贫液进行冷凝处理，以形成低温氯硅烷贫液，并输出至所述吸收塔，所述低温氯硅烷贫液以及所述氢气和氯化氢混合气经所述吸收塔的吸收处理以分别形成氢气和含有氯化氢的低温氯硅烷富液，且形成的氢气从所述吸收塔的顶部输出，形成的含有氯化氢的低温氯硅烷富液从所述吸收塔的底部输出，并与所述尾气分离单元输出的低温氯硅烷液体混合后进入所述解析塔，经所述解析塔的解析处理以分别形成氯化氢气体和氯硅烷贫液，且形成的氯化氢气体从所述解析塔的顶部输出，形成的氯硅烷贫液从所述解析塔的底部输出且经所述吸收液冷凝器的冷凝处理后再次进入所述吸收塔，如此循环往复从而对来自上游工序的尾气进行吸收解析循环处理，并分离出氢气和氯化氢气体，
所述吸收塔的底部输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液被分成两部分，其中第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与所述解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入所述吸收液冷凝器，经过所述吸收液冷凝器的冷凝处理后进入所述吸收塔，以实现所述吸收塔的底部输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液的部分自循环；其中第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与所述尾气分离单元分离出来的低温氯硅烷液体混合后进入所述解析塔。
优选地，所述尾气回收系统还包括循环泵，所述循环泵用于对所述第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进行增压处理，以形成含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液，并与所述解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入所述吸收液冷凝器。
优选地，所述第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与所述吸收塔的底部输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液的流量百分比为45％-60％；所述第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与所述吸收塔的底部输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液的流量百分比为40％-55％。
优选地，所述第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液被分成两部分，其中一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与所述解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入所述吸收液冷凝器，经过所述吸收液冷凝器的冷凝处理后进入所述吸收塔；其中另一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进入所述尾气冷凝器的壳程输入端，从而对进入所述尾气冷凝器管程的尾气进行冷凝处理，并从所述尾气冷凝器的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液，与所述尾气分离单元分离出来的低温氯硅烷液体、所述吸收塔底部输出的第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液混合后进入所述解析塔。
优选地，所述尾气回收系统还包括循环泵，所述循环泵用于对所述第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进行增压处理，以形成含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液，所述含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液被分成两部分，其中一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液与所述解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入所述吸收液冷凝器；其中另一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液进入所述尾气冷凝器的壳程输入端。
优选地，所述尾气回收系统还包括氯化氢冷凝器，用于将所述解析塔顶部输出的氯化氢气体冷凝为氯化氢液体，所述第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液被分成两部分，其中一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与所述解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入所述吸收液冷凝器，经过所述吸收液冷凝器的冷凝处理后进入所述吸收塔；其中另一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进入所述氯化氢冷凝器的壳程输入端，从而对进入所述氯化氢冷凝器管程的氯化氢气体进行冷凝处理，并从所述氯化氢冷凝器的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液，与所述尾气分离单元分离出来的低温氯硅烷液体、所述吸收塔底部输出的第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液混合后进入所述解析塔。
优选地，所述尾气回收系统还包括循环泵，所述循环泵用于对所述第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进行增压处理，以形成含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液，所述含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液被分成两部分，其中一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液与所述解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入所述吸收液冷凝器；其中另一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液进入所述氯化氢冷凝器的壳程输入端。
优选地，所述尾气回收系统还包括氯化氢冷凝器，用于将所述解析塔顶部输出的氯化氢气体冷凝为氯化氢液体，所述第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液被分成三部分，其中一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与所述解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入所述吸收液冷凝器，经过所述吸收液冷凝器的冷凝处理后进入所述吸收塔；其中另一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进入所述尾气冷凝器的壳程输入端，从而对进入所述尾气冷凝器管程的尾气进行冷凝处理，并从所述尾气冷凝器的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液；其中剩余部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进入所述氯化氢冷凝器的壳程输入端，从而对进入所述氯化氢冷凝器管程的氯化氢气体进行冷凝处理，并从所述氯化氢冷凝器的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液，与所述尾气冷凝器的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液、所述尾气分离单元分离出来的低温氯硅烷液体、所述吸收塔底部输出的第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液混合后进入所述解析塔。
优选地，所述尾气回收系统还包括循环泵，所述循环泵用于对所述第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进行增压处理，以形成含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液，所述含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液被分成三部分，其中一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液与所述解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入所述吸收液冷凝器；其中另一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液进入所述尾气冷凝器的壳程输入端；其中剩余部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液进入所述氯化氢冷凝器的壳程输入端。
优选地，所述尾气回收系统还包括氯化氢预冷器，并将所述氯化氢冷凝器作为氯化氢深冷器，所述解析塔顶部输出的氯化氢气体依次经过所述氯化氢预冷器和所述氯化氢深冷器两级换热处理后被冷凝为氯化氢液体，所述氯化氢预冷器为水冷式冷凝器、空气冷却式冷凝器、或者水和空气联合冷却式冷凝器。
有益效果：
本发明所述尾气回收系统中，从吸收塔的底部输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液中的一部分能够进行自循环，与现有技术相比减少了单位时间内进入解析塔的物料的流量(解析塔的作用是：通过使用蒸汽加热进入解析塔的物料从而将物料中的氯化氢解析出来)，相应减少了单位时间内从解析塔底部输出的氯硅烷贫液的量，因而减少了单位时间解析塔内的蒸汽用量，节约了电耗；同时，从解析塔输出的氯硅烷贫液与从吸收塔底部输出的用于自循环的那部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液混合后进入吸收液冷凝器，与现有技术中只有从解析塔输出的氯硅烷贫液进入吸收液冷凝器相比，进入吸收液冷凝器的物质的温度更低，因而能够减少吸收液冷凝器的冷却介质用量，而吸收液冷凝器的冷却介质一般为氟利昂，故能够减少氟利昂的用量。可以看出，由于本发明所述尾气回收系统采用了低耗能、低成本、高质量的尾气回收生产工艺，因而既能实现低耗能又能减少氟利昂的用量，并降低了氟利昂泄露的风险。
附图说明
图1为本发明实施例提供的尾气回收系统的示意图。
图中：1－尾气冷凝器；2－氯硅烷储罐；3－吸收塔；4－解析塔；5－吸收液冷凝器；6－氯化氢预冷器；7－氯化氢深冷器；8－循环泵。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例提供一种应用于多晶硅生产过程中的尾气回收系统，用于回收来自上游工序(多晶硅生产工序)的还原尾气，还原尾气主要包括氢气、氯化氢气体和氯硅烷(例如四氯化硅、三氯氢硅和二氯二氢硅等)气体，然而，本发明所述尾气回收系统不限于应用在多晶硅生产过程中，应用于其他的能够产生氢气、氯化氢气体和氯硅烷气体的生产过程的尾气回收系统也落入本发明的保护范围内。需要说明的是，本发明中所提及的“低温”指的是经过相应的冷凝器进行冷凝处理后的温度，“中温”指的是相对高于“低温”的温度，而“低温”和“中温”的具体温度值可由本领域技术人员在实际工作环境下测量得出，本发明不对“低温”和“中温”的具体温度值进行限定。
其中，尾气回收系统包括尾气冷凝器、尾气分离单元、吸收塔、解析塔和吸收液冷凝器。所述尾气分离单元可采用现有的氯硅烷储罐。
具体地，尾气冷凝器用于对还原尾气进行冷凝处理，以形成低温氯硅烷液体和氢气、氯化氢气体混合物，并输出至尾气分离单元，尾气分离单元用于对混合物进行气液分离处理，分离出来的氢气和氯化氢混合气输出至吸收塔，而分离出来的低温氯硅烷液体输出至解析塔，经解析塔的解析处理以形成氯硅烷贫液，并从解析塔的底部输出至吸收液冷凝器，吸收液冷凝器用于对氯硅烷贫液进行冷凝处理，以形成低温氯硅烷贫液，并输出至吸收塔，低温氯硅烷贫液以及氢气和氯化氢混合气经吸收塔的吸收处理以分别形成氢气和含有氯化氢的低温氯硅烷富液，且形成的氢气从吸收塔的顶部输出，形成的含有氯化氢的低温氯硅烷富液从吸收塔的底部输出，并与尾气分离单元输出的低温氯硅烷液体混合后进入解析塔，经解析塔的解析处理以分别形成氯化氢气体和氯硅烷贫液，且形成的氯化氢气体从解析塔的顶部输出，形成的氯硅烷贫液从解析塔的底部输出且经吸收液冷凝器的冷凝处理后再次进入吸收塔，如此循环往复从而对来自上游工序的还原尾气进行吸收解析循环处理，并分离出氢气和氯化氢气体，其中
吸收塔的底部输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液被分成两部分，其中第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入吸收液冷凝器，经过吸收液冷凝器的冷凝处理后进入吸收塔，以实现吸收塔的底部输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液的部分自循环，从而一方面减少了单位时间内解析塔内的蒸汽用量，另一方面减少了吸收液冷凝器的氟利昂的用量，因而既能实现低耗能又能减少氟利昂的用量，并降低了氟利昂泄露的风险；其中第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与尾气分离单元分离出来的低温氯硅烷液体混合后进入解析塔。
此外，尾气回收系统还包括循环泵，且循环泵输出的优选压力范围为1.8～2.5MPaG。
优选地，循环泵用于对第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进行增压处理，以形成含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液，并与解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入吸收液冷凝器。使用循环泵进行增压处理能够为第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液提供压力，有利于从吸收塔的底部输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液的部分(即，经过吸收液冷凝器返回吸收塔的那部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液)实现自循环。
优选地，第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与吸收塔的底部输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液的流量百分比为45％-60％，优选流量百分比为50％，从而一方面可以保证吸收解析循环物料的量，另一方面可以节约解析塔蒸汽使用量；第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与吸收塔的底部输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液的流量百分比为40％-55％，优选流量百分比为50％。
作为本发明一种可选实施方式，第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液被分成两部分，其中一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入吸收液冷凝器，经过吸收液冷凝器的冷凝处理后进入吸收塔，该部分进入吸收液冷凝器的含有氯化氢的低温氯硅烷富液与第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液的流量百分比为30％-50％，优选流量百分比为48％，以满足吸收塔喷淋量，确保尾气中的氯化氢气体能够完全被吸收；其中另一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进入尾气冷凝器的壳程输入端，从而对进入尾气冷凝器管程的还原尾气进行冷凝处理，即，该部分进入尾气冷凝器壳程输入端的低温氯硅烷富液作为尾气冷凝器的冷却介质，因而进一步节省了尾气回收系统的氟利昂的用量，然后从尾气冷凝器的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液，与尾气分离单元分离出来的低温氯硅烷液体、吸收塔底部输出的第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液混合后进入解析塔，该部分进入尾气冷凝器壳程输入端的含有氯化氢的低温氯硅烷富液与第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液的流量百分比为50％-70％，优选流量百分比为52％，以满足尾气冷凝器对冷量的需求，确保尾气中的氯硅烷气体充分液化。。
优选地，经循环泵增压处理的含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液被分成两部分，其中一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液与解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入吸收液冷凝器；其中另一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液进入尾气冷凝器的壳程输入端。
优选地，尾气回收系统还包括氯化氢冷凝器，用于将解析塔顶部输出的氯化氢气体冷凝为氯化氢液体。
作为本发明另一种可选实施方式，第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液被分成两部分，其中一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入吸收液冷凝器，经过吸收液冷凝器的冷凝处理后进入吸收塔，该部分进入吸收液冷凝器的含有氯化氢的低温氯硅烷富液与第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液的流量百分比为30％-50％，优选流量百分比为48％，以满足吸收塔喷淋量，确保尾气中的氯化氢气体能够完全被吸收；其中另一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进入氯化氢冷凝器的壳程输入端，从而对进入氯化氢冷凝器管程的氯化氢气体进行冷凝处理，即，该部分进入氯化氢冷凝器壳程输入端的低温氯硅烷富液作为氯硅烷冷凝器的冷却介质，因而进一步节省了尾气回收系统的氟利昂的用量，然后从氯化氢冷凝器的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液，与尾气分离单元分离出来的低温氯硅烷液体、吸收塔底部输出的第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液混合后进入解析塔，该部分进入氯化氢冷凝器壳程输入端的含有氯化氢的低温氯硅烷富液与第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液的流量百分比为50％-70％，优选流量百分比为52％，以满足氯化氢冷凝器对冷量的需求，确保解析塔顶部输出的氯化氢气体充分液化。。
优选地，经循环泵增压处理的含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液被分成两部分，其中一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液与解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入吸收液冷凝器；其中另一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液进入氯化氢冷凝器的壳程输入端。
作为本发明第三种可选实施方式，第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液被分成三部分，其中一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入吸收液冷凝器，经过吸收液冷凝器的冷凝处理后进入吸收塔，该部分进入吸收液冷凝器的含有氯化氢的低温氯硅烷富液与第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液的流量百分比为25％-35％，优选流量百分比为30％，以满足吸收塔喷淋量，确保尾气中的氯化氢气体能够完全被吸收；其中另一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进入尾气冷凝器的壳程输入端，从而对进入尾气冷凝器管程的还原尾气进行冷凝处理，即，该部分进入尾气冷凝器壳程输入端的低温氯硅烷富液作为尾气冷凝器的冷却介质，因而进一步节省了尾气回收系统的氟利昂的用量，然后从尾气冷凝器的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液，该部分进入尾气冷凝器壳程输入端的含有氯化氢的低温氯硅烷富液与第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液的流量百分比为30％-50％，优选流量百分比为40％，以满足尾气冷凝器对冷量的需求，确保尾气中的氯硅烷气体充分液化；其中剩余部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进入氯化氢冷凝器的壳程输入端，从而对进入氯化氢冷凝器管程的氯化氢气体进行冷凝处理，即，该部分进入氯化氢冷凝器壳程输入端的低温氯硅烷富液作为氯硅烷冷凝器的冷却介质，因而更进一步节省了尾气回收系统的氟利昂的用量，然后从氯化氢冷凝器的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液，与尾气冷凝器的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液、尾气分离单元分离出来的低温氯硅烷液体、吸收塔底部输出的第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液混合后进入解析塔，该部分进入氯化氢冷凝器壳程输入端的含有氯化氢的低温氯硅烷富液与第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液的流量百分比为25％-35％，优选流量百分比为30％，以满足氯化氢冷凝器对冷量的需求，确保解析塔顶部输出的氯化氢气体充分液化。
优选地，经循环泵增压处理的含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液被分成三部分，其中一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液与解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入吸收液冷凝器；其中另一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液进入尾气冷凝器的壳程输入端；其中剩余部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液进入氯化氢冷凝器的壳程输入端。
优选地，尾气回收系统还包括氯化氢预冷器，并将氯化氢冷凝器作为氯化氢深冷器，解析塔顶部输出的氯化氢气体依次经过氯化氢预冷器和氯化氢深冷器两级换热处理后被冷凝为氯化氢液体，并输出至下游工序使用，氯化氢预冷器可以为水冷式冷凝器、空气冷却式冷凝器、或者水和空气联合冷却式冷凝器，而水冷式冷凝器的冷却介质可以为循环水，也可以为冷冻盐水。通过使氯化氢气体经过上述两级换热处理，一方面可以使氯化氢气体充分液化，另一方面，节省了尾气回收系统的氟利昂的用量。
下面结合图1详细描述本发明的一种优选实施方式。
如图1所示，尾气回收系统包括尾气冷凝器1、氯硅烷储罐2、吸收塔3、解析塔4、吸收液冷凝器5、氯化氢预冷器6、氯化氢深冷器7合循环泵8。吸收液冷凝器5的冷却介质采用氟利昂，氯化氢预冷器6的冷却介质采用循环水。
其中，来自上游工序的还原尾气a进入尾气冷凝器1的管程输入端，经过冷凝处理后从尾气冷凝器1的管程输出端输出低温氯硅烷液体和氢气、氯化氢气体混合物b，并进入氯硅烷储罐2，经过气液分离后分离出氯硅烷液体c及氢气和氯化氢气体混合气d，分离出来的氢气和氯化氢气体混合气d进入吸收塔3下部，而分离出来的氯硅烷液体c进入解析塔4，经过解析处理后从解析塔4的顶部输出氯化氢气体m，从解析塔4的底部输出氯硅烷贫液i，氯化氢气体m进入氯化氢预冷器6的管程，经过冷凝处理后形成氯化氢气液混合物n，并进入氯化氢深冷器7的管程，经过冷凝处理后形成氯化氢液体p，然后输出至下游工序使用，氯硅烷贫液i进入吸收液冷凝器5的管程输入端，经过冷凝处理后从吸收液冷凝器5的管程输出端输出低温氯硅烷贫液，并进入吸收塔3上部，从氯硅烷储罐2输出的氢气和氯化氢气体混合气d和从吸收液冷凝器5的管程输出的低温氯硅烷贫液在吸收塔3内进行吸收处理，使得氢气和氯化氢气体混合气d中的氯化氢气体溶解在低温氯硅烷贫液中，然后从吸收塔3的顶部输出氢气k，将氢气k送出至下游工序使用，从吸收塔3的底部输出含有氯化氢的低温氯硅烷富液e，含有氯化氢的低温氯硅烷富液e被分成第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液e1和第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液e2，其中第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液e1进入循环泵8，经过增压处理以形成含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液f，然后含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液f被分成第一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液f1、第二部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液f2和第三部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液f3，其中第一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液f1进入尾气冷凝器1的壳程输入端，从而对进入尾气冷凝器1管程的还原尾气a进行冷凝处理，并从尾气冷凝器1的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液g，第二部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液f2进入氯化氢深冷器7的壳程输入端，从而对进入氯化氢深冷器7的管程的氯化氢气液混合物n进行冷凝处理，并从氯化氢冷凝器7的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液h，第三部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液f3与解析塔4的底部输出的氯硅烷贫液i混合后进入吸收液冷凝器5的管程输入端，经过冷凝处理后从吸收液冷凝器5的管程输出端输出第三部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液和低温氯硅烷贫液的混合液j并进入吸收塔3上部，从氯硅烷储罐2输出的氢气和氯化氢气体混合气d和从吸收液冷凝器5输出的第三部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液和低温氯硅烷贫液的混合液j在吸收塔3内进行吸收处理，然后从吸收塔3的顶部输出氢气k，并送出至下游工序使用，从吸收塔3的底部输出含有氯化氢的低温氯硅烷富液e，如此循环往复从而对来自上游工序的还原尾气进行吸收解析循环处理，并分离出氢气和氯化氢液体。
经实验验证，上述优选实施方式的尾气回收系统与现有尾气回收系统相比，蒸汽使用量降低了14.3％，电耗下降10％左右。
根据本发明的上述实施例可以看出，首先，本发明对现有应用于多晶硅生产过程中的尾气回收系统的吸收解析循环过程进行了工艺创新，即，使吸收塔塔釜输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液中的部分作为尾气冷凝器的冷却介质，部分作为氯化氢深冷器的冷却介质，从而综合利用了吸收塔塔釜输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液中的冷量，与现有技术中尾气冷凝器、吸收液冷凝器和氯化氢冷凝器均采用氟利昂作为冷却介质相比，只有吸收液冷凝器的冷却介质采用氟利昂，换言之，本发明可只采用一个氟利昂换热器(即吸收液冷凝器)，故与现有技术相比减少了氟利昂换热器的使用数量，因而能够降低能耗以及氟利昂泄漏的风险；其次，根据吸收塔塔釜输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液的品质，使含有氯化氢的低温氯硅烷富液中的部分进行自循环并与解析塔塔釜输出的氯硅烷贫液混合后混合进入吸收塔，与现有技术相比减少了单位时间内进入解析塔的物料的流量，相应减少了单位时间内从解析塔底部输出的氯硅烷贫液的量，因而减少了单位时间解析塔内的蒸汽用量，节约了电耗，同时，由于减少了进入解析塔的物料的流量，故解析塔单位时间内解析出的氯化氢气体也减少了，相应减少了氯化氢预冷器和氯化氢深冷器所需的冷量，减轻了氯化氢预冷器和氯化氢深冷器的冷负荷，因而所述尾气回收系统不采用氟利昂作为氯化氢预冷器和氯化氢深冷器的冷却介质也可正常运行；再次，使解析塔4的顶部输出的氯化氢气体依次经过氯化氢预冷器、氯化氢深冷器两级换热处理，与现有技术中采用一级换热且采用氟利昂作为冷却介质相比，节省了氟利昂的用量。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种尾气回收系统，用于回收来自上游工序的尾气，所述尾气包括氢气、氯化氢气体和氯硅烷气体，所述尾气回收系统包括尾气冷凝器、尾气分离单元、吸收塔、解析塔和吸收液冷凝器，
其中，所述尾气冷凝器用于对所述尾气进行冷凝处理，以形成低温氯硅烷液体和氢气、氯化氢气体混合物，并输出至所述尾气分离单元，所述尾气分离单元用于对所述混合物进行气液分离处理，分离出来的氢气和氯化氢混合气输出至所述吸收塔，而分离出来的低温氯硅烷液体输出至所述解析塔，经所述解析塔的解析处理以形成氯硅烷贫液，并从所述解析塔的底部输出至所述吸收液冷凝器，所述吸收液冷凝器用于对所述氯硅烷贫液进行冷凝处理，以形成低温氯硅烷贫液，并输出至所述吸收塔，所述低温氯硅烷贫液以及所述氢气和氯化氢混合气经所述吸收塔的吸收处理以分别形成氢气和含有氯化氢的低温氯硅烷富液，且形成的氢气从所述吸收塔的顶部输出，形成的含有氯化氢的低温氯硅烷富液从所述吸收塔的底部输出，并与所述尾气分离单元输出的低温氯硅烷液体混合后进入所述解析塔，经所述解析塔的解析处理以分别形成氯化氢气体和氯硅烷贫液，且形成的氯化氢气体从所述解析塔的顶部输出，形成的氯硅烷贫液从所述解析塔的底部输出且经所述吸收液冷凝器的冷凝处理后再次进入所述吸收塔，如此循环往复从而对来自上游工序的尾气进行吸收解析循环处理，并分离出氢气和氯化氢气体，
其特征在于，所述吸收塔的底部输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液被分成两部分，其中第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与所述解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入所述吸收液冷凝器，经过所述吸收液冷凝器的冷凝处理后进入所述吸收塔，以实现所述吸收塔的底部输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液的部分自循环；其中第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与所述尾气分离单元分离出来的低温氯硅烷液体混合后进入所述解析塔；
其中，所述第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液被分成两部分，其中一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与所述解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入所述吸收液冷凝器，经过所述吸收液冷凝器的冷凝处理后进入所述吸收塔；其中另一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进入所述尾气冷凝器的壳程输入端，从而对进入所述尾气冷凝器管程的尾气进行冷凝处理，并从所述尾气冷凝器的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液，与所述尾气分离单元分离出来的低温氯硅烷液体、所述吸收塔底部输出的第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液混合后进入所述解析塔；或者，
其中，所述尾气回收系统还包括氯化氢冷凝器，用于将所述解析塔顶部输出的氯化氢气体冷凝为氯化氢液体，所述第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液被分成两部分，其中一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与所述解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入所述吸收液冷凝器，经过所述吸收液冷凝器的冷凝处理后进入所述吸收塔；其中另一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进入所述氯化氢冷凝器的壳程输入端，从而对进入所述氯化氢冷凝器管程的氯化氢气体进行冷凝处理，并从所述氯化氢冷凝器的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液，与所述尾气分离单元分离出来的低温氯硅烷液体、所述吸收塔底部输出的第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液混合后进入所述解析塔；或者，
其中，所述尾气回收系统还包括氯化氢冷凝器，用于将所述解析塔顶部输出的氯化氢气体冷凝为氯化氢液体，所述第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液被分成三部分，其中一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与所述解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入所述吸收液冷凝器，经过所述吸收液冷凝器的冷凝处理后进入所述吸收塔；其中另一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进入所述尾气冷凝器的壳程输入端，从而对进入所述尾气冷凝器管程的尾气进行冷凝处理，并从所述尾气冷凝器的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液；其中剩余部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进入所述氯化氢冷凝器的壳程输入端，从而对进入所述氯化氢冷凝器管程的氯化氢气体进行冷凝处理，并从所述氯化氢冷凝器的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液，与所述尾气冷凝器的壳程输出端输出含有氯化氢的中温氯硅烷富液、所述尾气分离单元分离出来的低温氯硅烷液体、所述吸收塔底部输出的第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液混合后进入所述解析塔。
2.根据权利要求1所述的尾气回收系统，其特征在于，所述尾气回收系统还包括循环泵，所述循环泵用于对所述第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进行增压处理，以形成含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液，并与所述解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入所述吸收液冷凝器。
3.根据权利要求1所述的尾气回收系统，其特征在于，所述第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与所述吸收塔的底部输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液的流量百分比为45％-60％；所述第二部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液与所述吸收塔的底部输出的含有氯化氢的低温氯硅烷富液的流量百分比为40％-55％。
4.根据权利要求1所述的尾气回收系统，其特征在于，所述尾气回收系统还包括循环泵，所述循环泵用于对所述第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进行增压处理，以形成含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液，所述含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液被分成两部分，其中一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液与所述解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入所述吸收液冷凝器；其中另一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液进入所述尾气冷凝器的壳程输入端。
5.根据权利要求1所述的尾气回收系统，其特征在于，所述尾气回收系统还包括循环泵，所述循环泵用于对所述第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进行增压处理，以形成含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液，所述含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液被分成两部分，其中一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液与所述解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入所述吸收液冷凝器；其中另一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液进入所述氯化氢冷凝器的壳程输入端。
6.根据权利要求1所述的尾气回收系统，其特征在于，所述尾气回收系统还包括循环泵，所述循环泵用于对所述第一部分含有氯化氢的低温氯硅烷富液进行增压处理，以形成含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液，所述含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液被分成三部分，其中一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液与所述解析塔的底部输出的氯硅烷贫液混合后进入所述吸收液冷凝器；其中另一部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液进入所述尾气冷凝器的壳程输入端；其中剩余部分含有氯化氢的低温高压氯硅烷富液进入所述氯化氢冷凝器的壳程输入端。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的尾气回收系统，其特征在于，所述尾气回收系统还包括氯化氢预冷器，并将所述氯化氢冷凝器作为氯化氢深冷器，所述解析塔顶部输出的氯化氢气体依次经过所述氯化氢预冷器和所述氯化氢深冷器两级换热处理后被冷凝为氯化氢液体，所述氯化氢预冷器为水冷式冷凝器、空气冷却式冷凝器、或者水和空气联合冷却式冷凝器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20170104 Assignee: Xinte silicon based new materials Co.,Ltd. Assignor: XINTE ENERGY Co.,Ltd. Contract record no.: X2023990000586 Denomination of invention: A tail gas recovery system Granted publication date: 20190517 License type: Common License Record date: 20230605 |