CN106904618A - 一种在线回收冷氢化反应尾气中硅粉的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在线回收冷氢化反应尾气中硅粉的方法及系统，该方法的特点在于，包括在冷氢化流化床反应炉的出口处，使用硅粉在线过滤器(2)对冷氢化反应尾气进行过滤，所述硅粉在线过滤器(2)收集所述冷氢化反应尾气中的硅粉；该系统的特点在于，包括设置于冷氢化流化床反应炉的出口处的硅粉在线过滤器(2)，所述硅粉在线过滤器(2)具有烧结金属滤芯。本发明提供的方法及系统能够更加有效地回收冷氢化反应尾气中的硅粉。

Description

一种在线回收冷氢化反应尾气中硅粉的方法及系统

技术领域

本发明涉及多晶硅生产技术领域，特别是涉及一种在线回收冷氢化反应尾气中硅粉的方法及系统。

背景技术

目前的多晶硅生产方法已由传统的改良西门子法发展到“改进型”改良西门子法，即增加冷氢化工序来处理还原过程副产的大量四氯化硅副产物，以实现全物料的闭路循环。

冷氢化工艺是通过四氯化硅和氢气混合加热后通入冷氢化流化床反应器与加入的硅粉发生反应生成三氯氢硅。由于是进行流化床反应，所以不可避免地有大量的细硅粉随着反应气进入后系统。

目前，所有的冷氢化流化床反应炉都是在出口设置旋风分离器来回收硅粉，但是旋风分离器往往效果有限，对粒径较小的硅粉几乎没有分离作用，未被分离出的这部分硅粉进入后系统则会对后系统产生很大的影响，例如，造成设备和管道的磨损、堵塞相应排渣管线等，同时，含有大量硅粉的渣浆去渣浆回收后，其回收效率很低，造成大量的物料损失。

综上所述，如何更加有效地回收冷氢化反应尾气中硅粉，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种在线回收冷氢化反应尾气中硅粉的方法及系统，该方法及系统能够更加有效地回收冷氢化反应尾气中的硅粉。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种在线回收冷氢化反应尾气中硅粉的方法，包括在冷氢化流化床反应炉的出口处，使用硅粉在线过滤器对冷氢化反应尾气进行过滤，所述硅粉在线过滤器收集所述冷氢化反应尾气中的硅粉。

优选地，在上述方法中，所述硅粉在线过滤器采用烧结金属滤芯。

优选地，在上述方法中，当距离上次反吹结束达到预设时间或者滤芯的前后压差达到预设压力值时，启动氢气源向所述硅粉在线过滤器喷射氢气进行反吹。

优选地，在上述方法中，所述预设时间为1小时～2.5小时，所述预设压力值为50KPa～100KPa。

优选地，在上述方法中，对所述硅粉在线过滤器内的全部滤芯进行组别划分，当启动氢气源向所述硅粉在线过滤器喷射氢气进行反吹时，按组别依次反吹直至全部滤芯都被反吹后反吹结束，且每组滤芯反吹持续时间1s～2s，相邻两组滤芯反吹间隔时间为15s～25s。

优选地，在上述方法中，所述氢气源反吹氢气的压力值减去所述硅粉在线过滤器的工作压力值的差值大于0.5MPa。

优选地，在上述方法中，在将所述硅粉在线过滤器收集的硅粉转移到转运车之前，将由所述氢气吹落的所述硅粉排入收集罐，并向所述收集罐内通入氮气对所述氢气进行置换。

一种在线回收冷氢化反应尾气中硅粉的系统，包括设置于冷氢化流化床反应炉的出口处的硅粉在线过滤器，所述硅粉在线过滤器采用烧结金属滤芯。

优选地，在上述系统中，还包括与所述硅粉在线过滤器连通的氢气缓冲罐，用于向所述硅粉在线过滤器反吹氢气。

优选地，在上述系统中，所述氢气缓冲罐与所述硅粉在线过滤器之间设置有.反吹脉冲阀。

优选地，在上述系统中，所述反吹脉冲阀为快开球阀，打开时间≤0.5s，关闭时间≤0.5s。

优选地，在上述系统中，还包括收集罐及与所述收集罐连通的氮气供给装置，所述收集罐的上部与所述硅粉在线过滤器的底部连通。

优选地，在上述系统中，所述硅粉在线过滤器的底部和所述收集罐的底部均为锥形，所述收集罐的底部开设有出料口。

根据上述技术方案可知，本发明提供的在线回收冷氢化反应尾气中硅粉的方法及系统中，由冷氢化流化床反应炉的出口出来的冷氢化反应尾气经过硅粉在线过滤器过滤后才去往后系统，与传统的流经旋风分离器的方式相比，硅粉在线过滤器能够对粒径较小的硅粉形成良好的收集作用，因此，本发明提供的方法及系统能够更加有效地回收冷氢化反应尾气中的硅粉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种在线回收冷氢化反应尾气中硅粉的系统的示意图。

图中标记为：

1、第一尾气管；2、硅粉在线过滤器；3、第二尾气管；4、反吹脉冲阀；5、氢气管；6、氢气缓冲罐；7、导料管；8、收集罐；9、氮气主管；10、废气管；11、卸料管；12、转运车；13、氮气支管。

具体实施方式

为了便于理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

参见图1，为本发明实施例提供的一种在线回收冷氢化反应尾气中硅粉的系统的示意图。

本发明实施例提供的一种在线回收冷氢化反应尾气中硅粉的系统包括设置于冷氢化流化床反应炉的出口处的硅粉在线过滤器2，硅粉在线过滤器2采用烧结金属滤芯(图中未标记)。

如图1所示，第一尾气管1是硅粉在线过滤器2与冷氢化流化床反应炉(图中未示出)的连接管，冷氢化反应尾气通过第一尾气管1进入硅粉在线过滤器2，然后从硅粉在线过滤器2顶部的第二尾气管3去往后系统。硅粉在线过滤器2内部设置有烧结金属滤芯，即硅粉在线过滤器滤芯采用金属丝网烧结作为骨架，然后在高温下喷涂金属粉末作为过滤涂层。具体应用中，为了收集硅粉，烧结金属滤芯的过滤精度可以为1μm～20μm。

为了避免拆卸换芯的麻烦，本实施例中，还设置了与硅粉在线过滤器2连通的氢气缓冲罐6，用于向硅粉在线过滤器2反吹氢气。如图1所示，氢气源(图中未示出)通过氢气管5向氢气缓冲罐6供给氢气，可以在氢气缓冲罐6与硅粉在线过滤器2之间设置有反吹脉冲阀4，当滤芯的前后压差达到规定值或者距离上次反吹结束达到预设时间时，打开反吹脉冲阀4进行反吹，预设时间可以为1小时～2.5小时，预设压力值可以为50KPa～100KPa，例如，当距离上次反吹结束达到2小时或者滤芯的前后压差达到60KPa时，则打开反吹脉冲阀4进行反吹。具体实际应用中，反吹脉冲阀4可以为快开球阀，例如，可以采用打开时间≤0.5s且关闭时间≤0.5s的快开球阀。

硅粉在线过滤器2运行时间达到规定时长便需将硅粉排放，排放时，会有氢气和氯硅烷随着硅粉排出来，如图1所示，硅粉在线过滤器2内的硅粉从导料管7进入收集罐8时，一部分氢气和氯硅烷也同时进入收集罐8，为了对这部分氢气和氯硅烷进行处理，本实施例中，还设置了收集罐8及与收集罐8连通的氮气供给装置(图中未示出)，收集罐8的上部与硅粉在线过滤器2的底部连通，氮气供给装置通过氮气主管9向收集罐8内通入氮气，氮气将随硅粉排入收集罐8内的氢气和氯硅烷置换掉，然后由废气管10去往废气淋洗系统(图中未示出)。

为了防止置换过程随着废气跑出的硅粉影响废气淋洗系统，本实施例在收集罐8的顶部设置了滤芯(图中未标记)，并设置有与氮气主管9连通的氮气支管13，氮气通过氮气支管13进入收集罐8的顶部，可以对滤芯进行反吹。

如图1所示，为了方便硅粉的排出，本实施例将硅粉在线过滤器2的底部和收集罐8的底部均设计为锥形，在收集罐8的底部开设有出料口(图中未标记)，收集罐8内的硅粉从出料口出来后，经卸料管11进入转运车12。

本发明还提供了一种在线回收冷氢化反应尾气中硅粉的方法，该方法包括在冷氢化流化床反应炉的出口处，使用硅粉在线过滤器2对冷氢化反应尾气进行过滤，硅粉在线过滤器2收集冷氢化反应尾气中的硅粉。

为了收集硅粉，硅粉在线过滤器2可以采用烧结金属滤芯，烧结金属滤芯的过滤精度可以为1μm～20μm。

在具体实际应用中，为了避免拆卸换芯的麻烦，可以向硅粉在线过滤器2喷射氢气进行反吹，而在将硅粉在线过滤器2收集的硅粉转移到转运车12之前，可以将由氢气吹落的硅粉排入收集罐8，并向收集罐8内通入氮气对氢气进行置换。

在具体实施例中，可以对硅粉在线过滤器2内的全部滤芯进行组别划分，当启动氢气源向硅粉在线过滤器2喷射氢气进行反吹时，按组别依次反吹直至全部滤芯都被反吹后反吹结束，每组滤芯反吹持续时间一般为1s～2s，相邻两组滤芯反吹间隔时间一般为15s～25s，例如，可以对每组滤芯持续反吹2s，而相邻两组滤芯的反吹则间隔20s。

为了提高反吹效率，具体应用中，可以设定氢气源反吹氢气的压力值比硅粉在线过滤器2的工作压力值大至少0.5MPa。

对于氢气源的启动条件，可以设定当距离上次反吹结束达到预设时间或者滤芯的前后压差达到预设压力值时，启动氢气源向硅粉在线过滤器2喷射氢气进行反吹，例如，预设时间可以为2小时，而预设压力值可以为60KPa。

本发明提供的在线回收冷氢化反应尾气中硅粉的方法及系统中，由冷氢化流化床反应炉的出口出来的冷氢化反应尾气经过硅粉在线过滤器过滤后才去往后系统，与传统的流经旋风分离器的方式相比，硅粉在线过滤器能够对粒径较小的硅粉形成良好的收集作用，因此，本发明提供的方法及系统能够更加有效地回收冷氢化反应尾气中的硅粉。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种在线回收冷氢化反应尾气中硅粉的方法，其特征在于，包括在冷氢化流化床反应炉的出口处，使用硅粉在线过滤器(2)对冷氢化反应尾气进行过滤，所述硅粉在线过滤器(2)收集所述冷氢化反应尾气中的硅粉。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅粉在线过滤器(2)采用烧结金属滤芯。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当距离上次反吹结束达到预设时间或者滤芯的前后压差达到预设压力值时，启动氢气源向所述硅粉在线过滤器(2)喷射氢气进行反吹。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设时间为1小时～2.5小时，所述预设压力值为50KPa～100KPa。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，对所述硅粉在线过滤器(2)内的全部滤芯进行组别划分，当启动氢气源向所述硅粉在线过滤器(2)喷射氢气进行反吹时，按组别依次反吹直至全部滤芯都被反吹后反吹结束，且每组滤芯反吹持续时间1s～2s，相邻两组滤芯反吹间隔时间为15s～25s。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述氢气源反吹氢气的压力值减去所述硅粉在线过滤器(2)的工作压力值的差值大于0.5MPa。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在将所述硅粉在线过滤器(2)收集的硅粉转移到转运车(12)之前，将由所述氢气吹落的所述硅粉排入收集罐(8)，并向所述收集罐(8)内通入氮气对所述氢气进行置换。

8.一种在线回收冷氢化反应尾气中硅粉的系统，其特征在于，包括设置于冷氢化流化床反应炉的出口处的硅粉在线过滤器(2)，所述硅粉在线过滤器(2)采用烧结金属滤芯。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括与所述硅粉在线过滤器(2)连通的氢气缓冲罐(6)，用于向所述硅粉在线过滤器(2)反吹氢气。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述氢气缓冲罐(6)与所述硅粉在线过滤器(2)之间设置有反吹脉冲阀(4)。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述反吹脉冲阀(4)为快开球阀，打开时间≤0.5s，关闭时间≤0.5s。

12.根据权利要求10或11所述的系统，其特征在于，还包括收集罐(8)及与所述收集罐(8)连通的氮气供给装置，所述收集罐(8)的上部与所述硅粉在线过滤器(2)的底部连通。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述硅粉在线过滤器(2)的底部和所述收集罐(8)的底部均为锥形，所述收集罐(8)的底部开设有出料口。