CN110240165B - 多晶硅还原尾气中二氯二氢硅的回收方法和回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多晶硅还原尾气中二氯二氢硅的回收方法，包括：对还原尾气进行低压冷凝处理，以将还原尾气中的氯硅烷完全冷凝下来，从而分离出气相的氢气、氯化氢和微量杂质及液相氯硅烷；利用吸收液对气相的氢气、氯化氢和微量杂质进行吸收处理，以吸收其中的氯化氢和微量杂质，从而分离出氢气并送往多晶硅生产工序，而吸收了氯化氢和微量杂质的吸收液作为富液氯硅烷与液相氯硅烷混合后形成氯硅烷混合液；对氯硅烷混合液逐步进行分离处理，以逐步分离出液相四氯化硅、液相三氯氢硅、液相二氯二氢硅和气相氯化氢，液相四氯化硅中的至少一部分用作吸收液。相应地，提供一种回收装置。本发明能够有效提高回收氢气的品质，降低系统能耗和蒸汽消耗。

Description

多晶硅还原尾气中二氯二氢硅的回收方法和回收装置

技术领域

本发明涉及多晶硅生产技术领域，具体涉及一种多晶硅还原尾气中二氯二氢硅的回收方法和相应的回收装置。

背景技术

目前，国内多晶硅生产系统中制备多晶硅的工艺主要采用改良西门子法，该工艺具体为：将三氯氢硅和氢气通入到还原炉内，在1100℃的硅芯上反应沉积多晶硅。

多晶硅生产过程中未反应完全的物料称之为还原尾气，还原尾气的组分主要有氢气、氯化氢及氯硅烷，其中氯硅烷包含二氯二氢硅、三氯氢硅及四氯化硅。还原尾气从还原炉出来后进入尾气回收系统。

现有尾气回收系统主要采用的工艺是干法尾气回收法，具体为经过四级冷却设备将气相的氢气和氯化氢与液相的氯硅烷分离开来。气相的氢气和氯化氢进入吸收塔，用来自解析塔的贫液氯硅烷吸收氯化氢杂质，再经过吸附柱纯化后得到纯净的氢气送入还原炉，继续参与到多晶硅生产中去；液相的氯硅烷进入解析塔，将其中的轻组分二氯二氢硅及氯化氢杂质分离出来，重组分四氯化硅及三氯氢硅从解析塔塔釜出来后一部分(即回收氯硅烷)送至吸收塔吸收氯化氢杂质，另一部分送至精馏工序进行提纯，分离出的三氯氢硅送入还原炉，供生产多晶硅使用。

现有尾气回收系统的生产过程中虽然实现了多晶硅生产闭式循环，达到了回收物料和降低生产成本的目的，但是其分离回收的氢气品质的高低直接影响着成品多晶硅的质量。目前，控制回收氢气的品质主要通过氯化氢吸收塔、利用回收氯硅烷将氢气中的氯化氢吸收掉，再经过吸附柱对氢气中的未被吸收塔吸收掉的氯化氢进行吸附。在实际运行中，由于杂质吸收过程选择的吸收剂是回收氯硅烷，对氢气中的杂质吸收不彻底，通过现有的吸收及吸附处理后得到的氢气不能满足生产高品质多晶硅的需求；同时，现有的多晶硅尾气回收工艺使用循环回收氯硅烷作为吸收液，吸收氢气中的氯化氢等杂质，但若要达到良好的吸收效果，吸收液与尾气量的质量比必须在5:1以上，吸收塔淋洗量较大，这部分吸收液需冷却至-40℃以下，系统耗能非常大；而且，回收氯硅烷不仅需要解析塔将轻组分解析出来，还需要通过精馏塔将重组分进一步的精馏提纯，增加了蒸汽消耗。

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，提供一种能够有效提高回收氢气的品质、降低系统能耗和蒸汽消耗的多晶硅还原尾气中二氯二氢硅的回收方法和相应的回收装置。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种多晶硅还原尾气中二氯二氢硅的回收方法，所述还原尾气包括氢气、氯化氢、氯硅烷和微量杂质，所述氯硅烷包括二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅，所述回收方法包括如下步骤：

对所述还原尾气进行低压冷凝处理，以将还原尾气中的氯硅烷完全冷凝下来，从而分离出气相的氢气、氯化氢和微量杂质，以及液相氯硅烷；

利用吸收液对所述气相的氢气、氯化氢和微量杂质进行吸收处理，以吸收其中的氯化氢和微量杂质，从而分离出氢气并送往多晶硅生产工序，而吸收了氯化氢和微量杂质的吸收液作为富液氯硅烷与所述液相氯硅烷混合后形成氯硅烷混合液；

对所述氯硅烷混合液逐步进行分离处理，以逐步分离出液相四氯化硅、液相三氯氢硅、液相二氯二氢硅和气相氯化氢，其中分离出的液相四氯化硅中的至少一部分用作吸收液。

本发明还提供一种多晶硅还原尾气中二氯二氢硅的回收装置，所述还原尾气包括氢气、氯化氢、氯硅烷和微量杂质，所述氯硅烷包括二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅，所述回收装置包括：

低压冷凝单元，用于对所述还原尾气进行低压冷凝处理，以将还原尾气中的氯硅烷完全冷凝下来，从而分离出气相的氢气、氯化氢和微量杂质，以及液相氯硅烷；

吸收单元，用于利用吸收液对低压冷凝单元分离出的气相的氢气、氯化氢和微量杂质进行吸收处理，以吸收其中的氯化氢和微量杂质，从而分离出氢气并送往多晶硅生产工序，而吸收了氯化氢和微量杂质的吸收液作为富液氯硅烷与低压冷凝单元分离出的液相氯硅烷混合后形成氯硅烷混合液；

分离单元，用于对所述氯硅烷混合液逐步进行分离处理，以逐步分离出液相四氯化硅、液相三氯氢硅、液相二氯二氢硅和气相氯化氢，其中分离出的液相四氯化硅中的至少一部分用作吸收液返回吸收单元。

有益效果：

1)本发明相比于现有技术省去了氯化氢解析这一环节，将氯硅烷混合液的分离精馏与吸收相结合，极大地降低了蒸汽消耗量，蒸汽用量降低约20％；

2)本发明对二氯二氢硅的回收精馏通过控制分离塔顶的温度来实现，省去了精馏塔这一设备，降低了系统能耗，极大地节约了设备成本；

3)本发明利用低压冷凝单元将氯硅烷完全冷凝下来，而未被冷凝的气相的氢气、氯化氢和微量杂质在吸收塔中，利用分离塔塔釜输出的精制四氯化硅作为吸收液充分吸收了氯化氢和杂质，从而提高了回收氢气的品质。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的多晶硅还原尾气中二氯二氢硅回收方法的流程图；

图2为本发明实施例2提供的多晶硅还原尾气中二氯二氢硅回收装置的示意图。

图中：1－尾气缓冲罐；2－四级低压冷凝换热器；3－氯硅烷缓冲罐；4－吸收塔；5－吸收液深冷器；6－贫富液换热器；7－分离塔；8－分离塔顶冷凝器；9－回流罐；10－分离塔釜再沸器；11－分离塔顶深冷器；12－液位计；13－调节阀；14－精制料储罐；15－流量计。

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。

针对现有多晶硅生产过程中还原尾气回收氢气品质不能满足生产需要、回收氯硅烷的分离能耗较高，以及蒸汽消耗量大的问题，本发明提供了一种多晶硅还原尾气中二氯二氢硅的回收方法和相应的回收装置，可有效提高回收氢气的品质，降低多晶硅生产成本。所述还原尾气的温度为100～200℃，其包括氢气、氯化氢、氯硅烷和微量杂质，所述氯硅烷包括二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅，所述杂质包括B(硼)、P(磷)等杂质，至于杂质在还原尾气中的占比则与实际生产情况相关。下面通过具体实施例进行详细描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种多晶硅还原尾气中二氯二氢硅的回收方法，包括如下步骤S101至S103。

S101.对所述还原尾气进行低压冷凝处理，以将还原尾气中的氯硅烷完全冷凝下来，从而分离出气相的氢气、氯化氢和微量杂质，以及液相氯硅烷。

所述步骤S101具体为：

先对所述还原尾气进行缓冲和初步冷凝处理，以分离出未冷凝尾气和液相氯硅烷，再对经过初步冷凝后得到的未冷凝尾气进行四级低压冷凝处理，从而将未冷凝尾气中的氯硅烷完全冷凝下来，并分离出气相的氢气、氯化氢和微量杂质及液相氯硅烷。

S102.利用吸收液对所述气相的氢气、氯化氢和微量杂质进行吸收处理，以吸收其中的氯化氢和微量杂质，从而分离出氢气并送往多晶硅生产工序，而吸收了氯化氢和微量杂质的吸收液作为富液氯硅烷与所述液相氯硅烷混合后形成氯硅烷混合液。

其中，富液氯硅烷与所述液相氯硅烷混合后形成氯硅烷混合液的步骤具体为：

将步骤S101中经过初步冷凝后得到的液相氯硅烷和经过四级低压冷凝处理后得到的液相氯硅烷与步骤S102中形成的富液氯硅烷混合以形成氯硅烷混合液。

在步骤S102中，较优地，在利用吸收液对所述气相的氢气、氯化氢和微量杂质进行吸收处理之前，使用吸收液深冷器对吸收液进行冷却处理。

S103.对所述氯硅烷混合液逐步进行分离处理，以逐步分离出液相四氯化硅、液相三氯氢硅、液相二氯二氢硅和气相氯化氢，其中分离出的液相四氯化硅中的至少一部分用作吸收液。

所述步骤S103具体为：

先对所述氯硅烷混合液进行轻重组分的分离处理，以分离出液相四氯化硅及气相的氯化氢、二氯二氢硅和三氯氢硅；然后对气相的氯化氢、二氯二氢硅和三氯氢硅进行分离处理，以分离出液相三氯氢硅及气相的氯化氢和二氯二氢硅；再对气相的氯化氢和二氯二氢硅进行分离处理，以分离出液相二氯二氢硅和气相氯化氢。

其中，将分离出的液相四氯化硅分成三部分，其中第一部分液相四氯化硅用作吸收液，第二部分液相四氯化硅送往四氯化硅氢化工序，第三部分液相四氯化硅被加热至部分汽化后返回氯硅烷混合液的轻重组分分离处理步骤，至于每部分在分离出的液相四氯化硅中的占比，可由本领域技术人员根据实际情况进行设定；将分离出的液相三氯氢硅分成两个部分，其中第一部分液相三氯氢硅返回至氯硅烷混合液的轻重组分分离处理步骤，第二部分液相三氯氢硅送入精制料储罐，至于每部分在分离出的液相三氯氢硅中的占比，可由本领域技术人员根据实际情况进行设定；将分离出的液相二氯二氢硅也送入精制料储罐，供多晶硅生产工序使用；将分离出的气相氯化氢送往三氯氢硅合成工序。

在步骤S103中，还包括如下步骤：

对精制料储罐中的液体进行取样检测，根据检测结果调整送入精制料储罐的液相二氯二氢硅的流量，以保证精制料储罐中二氯二氢硅与三氯氢硅的配比符合预设配比值。

较优地，所述回收方法还包括如下步骤：

使用贫富液换热器利用步骤S103分离出的所述至少一部分液相四氯化硅的热量对步骤S102中形成的所述氯硅烷混合液进行换热处理，吸收热量后的氯硅烷混合液再逐步进行分离处理，而热量被吸收的液相四氯化硅经吸收液深冷器的冷却处理后再对所述气相的氢气、氯化氢和微量杂质进行吸收处理。

本实施例对多晶硅生产过程中产生的还原尾气中二氯二氢硅进行回收和精馏，不仅提高了还原尾气中氯化氢的吸收效果，从而提高了回收氢气的品质，还将还原尾气回收与精馏工艺合并，降低了还原尾气回收过程中的蒸汽消耗和系统能耗。

实施例2：

如图2所示，本实施例提供一种多晶硅还原尾气中二氯二氢硅的回收装置，包括低压冷凝单元、吸收单元和分离单元。

其中，低压冷凝单元用于对所述还原尾气进行低压冷凝处理，以将还原尾气中的氯硅烷完全冷凝下来，从而分离出气相的氢气、氯化氢和微量杂质，以及液相氯硅烷；吸收单元用于利用吸收液对低压冷凝单元分离出的气相的氢气、氯化氢和微量杂质进行吸收处理，以吸收其中的氯化氢和微量杂质，从而分离出氢气并送往多晶硅生产工序，而吸收了氯化氢和微量杂质的吸收液作为富液氯硅烷与低压冷凝单元分离出的液相氯硅烷混合后形成氯硅烷混合液；分离单元用于对所述氯硅烷混合液逐步进行分离处理，以逐步分离出液相四氯化硅、液相三氯氢硅、液相二氯二氢硅和气相氯化氢，其中分离出的液相四氯化硅中的至少一部分用作吸收液返回吸收单元。

本实施例中，低压冷凝单元包括尾气缓冲罐1、四级低压冷凝换热器2和氯硅烷缓冲罐3。

尾气缓冲罐1用于对100～200℃的还原尾气进行缓冲和初步冷凝处理，以分离出40～80℃的未冷凝尾气和冷凝下来的液相氯硅烷，其中40～80℃的未冷凝尾气从尾气缓冲罐1的顶部输出后进入四级低压冷凝换热器2，40～80℃的液相氯硅烷存储在尾气缓冲罐1中，从尾气缓冲罐1的底部输出后进入氯硅烷缓冲罐3；

四级低压冷凝换热器2用于对尾气缓冲罐1分离出的40～80℃的未冷凝尾气进行四级低压冷凝处理，从而将未冷凝尾气中的氯硅烷完全冷凝下来，以分离出低于-20℃的气相的氢气、氯化氢和微量杂质及液相氯硅烷并送入氯硅烷缓冲罐3，即未冷凝尾气中完全冷凝下来的氯硅烷与未被冷凝的氢气、氯化氢和微量杂质混合进入氯硅烷缓冲罐3；

由于来自四级低压冷凝换热器2的气相的氢气、氯化氢和微量杂质及液相氯硅烷的温度低于-20℃，而来自尾气缓冲罐1的液相氯硅烷的温度为40～80℃，它们在氯硅烷缓冲罐3中混合后，会得到低于-10℃的气相的氢气、氯化氢和微量杂质并从氯硅烷缓冲罐3的顶部输出，然后可经过压缩机再进入吸收单元中的吸收塔4下部，来自于尾气缓冲罐1和四级低压冷凝换热器2的液相氯硅烷在氯硅烷缓冲罐3中混合后温度降至低于-10℃，再从氯硅烷缓冲罐3的底部输出并与吸收单元中的吸收塔4的塔釜输出的富液氯硅烷混合以形成氯硅烷混合液。

较优地，为确保未冷凝尾气中的氯硅烷完全被冷凝下来，四级低压冷凝换热器2输出的温度应控制在-40℃以下；尾气缓冲罐1内的压力应控制在0.45～0.6MpaG；氯硅烷缓冲罐3的液位应控制在40％～60％，以起到液封作用。

吸收单元包括吸收塔4和吸收液深冷器5，所述吸收液深冷器5用于对吸收液进行冷却处理，经吸收液深冷器5冷却后的-50～-40℃的吸收液送入吸收塔4上部，所述吸收塔4用于利用经过吸收液深冷器5冷却处理后的-50～-40℃的吸收液对低压冷凝单元分离出的低于-10℃的气相的氢气、氯化氢和微量杂质进行吸收处理，以吸收其中的氯化氢和微量杂质，从而分离出低于10℃的氢气从吸收塔4的塔顶输出，经吸附柱的吸附处理后再送往多晶硅生产工序，而吸收了氯化氢和微量杂质的低于-40℃的吸收液作为富液氯硅烷从吸收塔4的塔釜输出后与低压冷凝单元输出的低于-10℃的液相氯硅烷(包括来自于尾气缓冲罐1的液相氯硅烷和来自于四级低压冷凝换热器2的液相氯硅烷)混合，形成低于-35℃的氯硅烷混合液。

较优地，吸收塔4内的压力应控制在1.2～1.4MpaG、温度应控制在-50～-40℃。

较优地，所述回收装置还包括贫富液换热器6，其利用分离单元中的分离塔7分离出的115～125℃的所述至少一部分液相四氯化硅的热量对所述低于-35℃的氯硅烷混合液进行换热处理，吸收热量后的50～80℃的氯硅烷混合液再由分离单元逐步进行分离处理，而热量被吸收的-25～-10℃的液相四氯化硅经吸收液深冷器5冷却处理至-50～-40℃后再送入吸收塔4进行吸收处理。其中，氯硅烷混合液流经贫富液换热器6的管程，液相四氯化硅流经贫富液换热器6的壳程。

本实施例中，通过将分离塔的塔釜输出的精制四氯化硅冷却至-40℃以下，再作为吸收塔的吸收液对气相的氢气、氯化氢和微量杂质进行淋洗，以吸收其中的氯化氢和杂质，对提升回收氢气的品质和降低系统冷负荷都有积极的作用。

分离单元包括分离塔7、分离塔顶冷凝器8和分离塔顶深冷器11，所述分离塔7用于通过蒸汽加热对50～80℃的氯硅烷混合液进行轻重组分的分离处理，以分离出115～125℃的重组分的液相四氯化硅，以及85～90℃的轻组分的气相氯化氢、二氯二氢硅和三氯氢硅，液相四氯化硅中的至少一部分从分离塔7的塔釜输出后依次经贫富液换热器6和吸收液深冷器5冷却后作为吸收液进入吸收单元中的吸收塔4的上部，85～90℃的气相的氯化氢、二氯二氢硅和三氯氢硅从分离塔7的塔顶输出后进入分离塔顶冷凝器8；分离塔顶冷凝器8用于对分离塔7的塔顶输出的气相的氯化氢、二氯二氢硅和三氯氢硅进行分离处理，以分离出40～60℃的液相三氯氢硅及气相的氯化氢和二氯二氢硅，由于三氯氢硅的沸点较高，经过分离塔顶冷凝器8降温后使得三氯氢硅先被冷凝下来；分离塔顶深冷器11用于对分离塔顶冷凝器8分离出的40～60℃的气相的氯化氢和二氯二氢硅进行分离处理，以分离出20～40℃的液相二氯二氢硅和气相氯化氢，经过分离塔顶深冷器11的降温后，二氯二氢硅也被冷凝下来。

所述分离单元还包括回流罐9、精制料储罐14和分离塔釜再沸器10。

分离塔7的塔釜输出的115～125℃的液相四氯化硅分为三部分，其中第一部分液相四氯化硅依次经贫富液换热器6和吸收液深冷器5冷却后作为吸收液进入吸收单元中的吸收塔4的上部，第二部分液相四氯化硅经四氯化硅储罐暂存后送往四氯化硅氢化工序，第三部分液相四氯化硅经分离塔釜再沸器10加热至部分汽化后返回分离塔7，至于每部分在分离出的液相四氯化硅中的占比，可由本领域技术人员根据实际情况进行设定；

分离塔顶冷凝器8分离出的40～60℃的液相三氯氢硅存储在回流罐9中，在回流罐9中存储会导致其温度降低，得到20～50℃的液相三氯氢硅，然后再从回流罐9底部输出，回流罐9输出的20～50℃的液相三氯氢硅分为两个部分，其中第一部分液相三氯氢硅回流至分离塔7，第二部分液相三氯氢硅送入精制料储罐14，至于每部分在分离出的液相三氯氢硅中的占比，可由本领域技术人员根据实际情况进行设定；

分离塔顶深冷器11分离出的20～40℃的液相二氯二氢硅也送入精制料储罐14，供多晶硅生产工序(还原车间)使用；分离塔顶深冷器11分离出的20～40℃的气相氯化氢送往三氯氢硅合成工序。

本实施例中，通过将氯硅烷混合液直接送至分离塔进行轻重组分的分离，不需要设置解析塔，对节约蒸汽、循环水以及系统冷负荷意义重大，而且工艺简单，有利于系统稳定运行。对还原尾气中的二氯二氢硅的回收只需使用分离塔顶冷凝器和分离塔顶深冷器，极大地节约了设备成本。

较优地，分离塔7采用填料塔；为确保轻重组分分离过程的质量，保证轻重组分完全分离，分离塔7内的压力应控制在0.4～0.6MpaG、温度应控制在115～125℃，分离塔7的回流比应控制在3:1～6:1。为降低分离塔的能耗，分离塔顶冷凝器8采用空冷和循环水冷结合的冷却方式，以降低循环水的用量。为确保二氯二氢硅的分离质量，需要控制分离塔顶深冷器11的液位，其液位具体应控制在40％～60％，相应地，分离塔顶深冷器11上应安装有液位计12，即分离塔顶深冷器采用带有液位计的换热器，通过液位计12来监控分离塔顶深冷器11的液位，从而将其液位控制在40％～60％。分离塔顶深冷器11输出的温度应控制在20～40℃，以保证二氯二氢硅能够完全被冷凝下来。

由于输送至精制料储罐14中的二氯二氢硅与三氯氢硅的配比直接影响着多晶硅生产工序中的多晶硅反应速率，为了保证精制料储罐14中的二氯二氢硅与三氯氢硅的配比始终处在合适的范围内，较优地，分离单元还包括检测模块(图中未示出)和调节阀13，所述检测模块用于对精制料储罐14中的液体进行取样检测，所述调节阀13设置在分离塔顶深冷器11至精制料储罐14的管线上，用于根据检测模块的检测结果调节自身开度以调整送入精制料储罐14的液相二氯二氢硅的流量，从而保证精制料储罐14中二氯二氢硅与三氯氢硅的配比符合预设配比值，相应地，分离塔顶深冷器11至精制料储罐14的管线上还应安装有流量计15，以实时监控流入精制料储罐14的液相二氯二氢硅的流量。

综上所述，本实施例中，多晶硅还原尾气首先进入低压冷凝单元将还原尾气中的氯硅烷完全冷凝下来，不凝的氢气、氯化氢和微量杂质被分离出来后，经压缩机后进入吸收塔下部，与来自分离塔塔釜的作为吸收液的液相四氯化硅相接触，氯化氢和微量杂质被液相四氯化硅吸收后从吸收塔的塔釜输出，未被吸收的氢气从吸收塔的顶部输出后经吸附柱的吸附处理，再送往多晶硅生产工序。

被低压冷凝单元完全冷凝下来的液相氯硅烷与从吸收塔塔釜输出的低温富液氯硅烷混合后进入分离塔下部，在分离塔内部完成轻重组分的分离，其中轻组分包含气相的氯化氢、二氯二氢硅及三氯氢硅，重组分为液相四氯化硅。

轻组分从分离塔的塔顶输出后进入分离塔顶冷凝器进行进一步的冷凝，其中三氯氢硅被冷凝成液体储存在回流罐中，从回流罐输出的一部分液相三氯氢硅回流至分离塔，另一部分液相三氯氢硅送入精制料储罐中供多晶硅生产工序(还原车间)使用，没有被分离塔顶冷凝器冷凝下来的气相氯化氢及二氯二氢硅进入分离塔顶深冷器，其中二氯二氢硅被冷凝成液体后与前述另一部分液相三氯氢硅混合储存在精制料储罐中供多晶硅生产工序(还原车间)使用，没有被分离塔顶深冷器冷凝下来的氯化氢以气相形式存在，其从分离塔顶深冷器的顶部输出后送往三氯氢硅合成工序。

重组分(液相四氯化硅)从分离塔的塔釜输出后其中一部分依次经贫富液换热器和吸收液深冷器冷却后作为吸收液进入吸收塔内，以吸收还原尾气中未被低压冷凝单元冷凝的氢气、氯化氢和微量杂质，另一部分经四氯化硅储罐暂存后送往四氯化硅氢化工序，剩余部分经分离塔釜再沸器加热至部分汽化后返回分离塔。

可见，本实施例使用分离塔塔釜输出的精制四氯化硅作为吸收塔的吸收液(淋洗液)，提高了还原尾气中氯化氢的吸收效果，进而提高了回收氢气的品质；氯硅烷混合液(包括来自低压冷凝单元的液相氯硅烷和来自吸收塔塔釜的富液氯硅烷)经分离塔进行轻重组分的分离，避免了使用解析塔，极大地降低了蒸汽消耗量；而且，对于二氯二氢硅的分离回收仅使用分离塔顶冷凝器和分离塔顶深冷器即可完成，省去了精馏塔这一设备，降低了系统能耗，极大地节约了设备成本。

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 (15)

1.一种多晶硅还原尾气中二氯二氢硅的回收方法，所述还原尾气包括氢气、氯化氢、氯硅烷和微量杂质，所述氯硅烷包括二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅，其特征在于，所述回收方法包括如下步骤：

对所述还原尾气进行低压冷凝处理，以将还原尾气中的氯硅烷完全冷凝下来，从而分离出气相的氢气、氯化氢和微量杂质，以及液相氯硅烷；

利用吸收液对所述气相的氢气、氯化氢和微量杂质进行吸收处理，以吸收其中的氯化氢和微量杂质，从而分离出氢气并送往多晶硅生产工序，而吸收了氯化氢和微量杂质的吸收液作为富液氯硅烷与所述液相氯硅烷混合后形成氯硅烷混合液；

对所述氯硅烷混合液逐步进行分离处理，以逐步分离出液相四氯化硅、液相三氯氢硅、液相二氯二氢硅和气相氯化氢，其中分离出的液相四氯化硅中的至少一部分用作吸收液；

所述对所述氯硅烷混合液逐步进行分离处理，以逐步分离出液相四氯化硅、液相三氯氢硅、液相二氯二氢硅和气相氯化氢的步骤具体为：

先利用分离塔通过蒸汽加热对50～80℃的氯硅烷混合液进行轻重组分的分离处理，以分离出115～125℃的重组分的液相四氯化硅及85～90℃的轻组分的气相的氯化氢、二氯二氢硅和三氯氢硅，115～125℃的液相四氯化硅中的至少一部分从分离塔的塔釜输出后用作吸收液，85～90℃的气相的氯化氢、二氯二氢硅和三氯氢硅从分离塔的塔顶输出后进入分离塔顶冷凝器；然后利用分离塔顶冷凝器对分离塔的塔顶输出的85～90℃的气相的氯化氢、二氯二氢硅和三氯氢硅进行分离处理，以分离出40～60℃的液相三氯氢硅及气相的氯化氢和二氯二氢硅；再利用分离塔顶深冷器对分离塔顶冷凝器分离出的40～60℃的气相的氯化氢和二氯二氢硅进行分离处理，以分离出20～40℃的液相二氯二氢硅和气相氯化氢。

2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，

所述对所述还原尾气进行低压冷凝处理，以将还原尾气中的氯硅烷完全冷凝下来，从而分离出气相的氢气、氯化氢和微量杂质，以及液相氯硅烷的步骤具体为：

先对所述还原尾气进行缓冲和初步冷凝处理，以分离出未冷凝尾气和液相氯硅烷，再对经过初步冷凝后得到的未冷凝尾气进行四级低压冷凝处理，从而将未冷凝尾气中的氯硅烷完全冷凝下来，并分离出气相的氢气、氯化氢和微量杂质及液相氯硅烷；

所述富液氯硅烷与所述液相氯硅烷混合后形成氯硅烷混合液的步骤具体为：

将经过初步冷凝后得到的液相氯硅烷和经过四级低压冷凝处理后得到的液相氯硅烷与富液氯硅烷混合以形成氯硅烷混合液。

3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，在利用吸收液对所述气相的氢气、氯化氢和微量杂质进行吸收处理之前，使用吸收液深冷器对吸收液进行冷却处理。

4.根据权利要求3所述的回收方法，其特征在于，所述回收方法还包括如下步骤：使用贫富液换热器利用分离出的所述至少一部分液相四氯化硅的热量对所述氯硅烷混合液进行换热处理，吸收热量后的氯硅烷混合液再逐步进行分离处理，而热量被吸收的液相四氯化硅经吸收液深冷器的冷却处理后再对所述气相的氢气、氯化氢和微量杂质进行吸收处理。

5.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，将分离出的液相四氯化硅分成三部分，其中第一部分液相四氯化硅用作吸收液，第二部分液相四氯化硅送往四氯化硅氢化工序，第三部分液相四氯化硅被加热至部分汽化后返回氯硅烷混合液的轻重组分分离处理步骤；将分离出的液相三氯氢硅分成两个部分，其中第一部分液相三氯氢硅返回至氯硅烷混合液的轻重组分分离处理步骤，第二部分液相三氯氢硅送入精制料储罐；将分离出的液相二氯二氢硅也送入精制料储罐，供多晶硅生产工序使用；将分离出的气相氯化氢送往三氯氢硅合成工序。

6.根据权利要求5所述的回收方法，其特征在于，所述回收方法还包括如下步骤：对精制料储罐进中的液体行取样检测，根据检测结果调整送入精制料储罐的液相二氯二氢硅的流量，以保证精制料储罐中二氯二氢硅与三氯氢硅的配比符合预设配比值。

7.一种多晶硅还原尾气中二氯二氢硅的回收装置，所述还原尾气包括氢气、氯化氢、氯硅烷和微量杂质，所述氯硅烷包括二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅，其特征在于，所述回收装置包括：

低压冷凝单元，用于对所述还原尾气进行低压冷凝处理，以将还原尾气中的氯硅烷完全冷凝下来，从而分离出气相的氢气、氯化氢和微量杂质，以及液相氯硅烷；

吸收单元，用于利用吸收液对低压冷凝单元分离出的气相的氢气、氯化氢和微量杂质进行吸收处理，以吸收其中的氯化氢和微量杂质，从而分离出氢气并送往多晶硅生产工序，而吸收了氯化氢和微量杂质的吸收液作为富液氯硅烷与低压冷凝单元分离出的液相氯硅烷混合后形成氯硅烷混合液；

分离单元，用于对所述氯硅烷混合液逐步进行分离处理，以逐步分离出液相四氯化硅、液相三氯氢硅、液相二氯二氢硅和气相氯化氢，其中分离出的液相四氯化硅中的至少一部分用作吸收液返回吸收单元；

所述分离单元包括分离塔、分离塔顶冷凝器和分离塔顶深冷器，所述分离塔用于通过蒸汽加热对50～80℃的氯硅烷混合液进行轻重组分的分离处理，以分离出115～125℃的重组分的液相四氯化硅及85～90℃的轻组分的气相的氯化氢、二氯二氢硅和三氯氢硅，115～125℃的液相四氯化硅中的至少一部分从分离塔的塔釜输出后进入吸收单元，85～90℃的气相的氯化氢、二氯二氢硅和三氯氢硅从分离塔的塔顶输出后进入分离塔顶冷凝器；所述分离塔顶冷凝器用于对分离塔的塔顶输出的85～90℃的气相的氯化氢、二氯二氢硅和三氯氢硅进行分离处理，以分离出40～60℃的液相三氯氢硅及气相的氯化氢和二氯二氢硅；所述分离塔顶深冷器用于对分离塔顶冷凝器分离出的40～60℃的气相的氯化氢和二氯二氢硅进行分离处理，以分离出20～40℃的液相二氯二氢硅和气相氯化氢。

8.根据权利要求7所述的回收装置，其特征在于，所述低压冷凝单元包括尾气缓冲罐、四级低压冷凝换热器和氯硅烷缓冲罐，

所述尾气缓冲罐用于对所述还原尾气进行缓冲和初步冷凝处理，以分离出未冷凝尾气和液相氯硅烷，未冷凝尾气从尾气缓冲罐的顶部输出后进入四级低压冷凝换热器，液相氯硅烷从尾气缓冲罐的底部输出后进入氯硅烷缓冲罐；

所述四级低压冷凝换热器用于对尾气缓冲罐分离出的未冷凝尾气进行四级低压冷凝处理，从而将未冷凝尾气中的氯硅烷完全冷凝下来，以分离出气相的氢气、氯化氢和微量杂质及液相氯硅烷并送入氯硅烷缓冲罐；

气相的氢气、氯化氢和微量杂质从氯硅烷缓冲罐的顶部输出后进入吸收单元，来自于尾气缓冲罐和四级低压冷凝换热器的液相氯硅烷在氯硅烷缓冲罐中混合后，再从氯硅烷缓冲罐的底部输出并与吸收单元输出的富液氯硅烷混合以形成氯硅烷混合液。

9.根据权利要求8所述的回收装置，其特征在于，所述四级低压冷凝换热器输出的温度应控制在-40℃以下；尾气缓冲罐内的压力应控制在0.45～0.6MpaG；氯硅烷缓冲罐的液位应控制在40％～60％。

10.根据权利要求7所述的回收装置，其特征在于，所述吸收单元包括吸收塔和吸收液深冷器，所述吸收液深冷器用于对吸收液进行冷却处理，所述吸收塔用于利用经过吸收液深冷器冷却处理后的吸收液对低压冷凝单元分离出的气相的氢气、氯化氢和微量杂质进行吸收处理，以吸收其中的氯化氢和微量杂质，从而分离出氢气从吸收塔的塔顶输出并送往多晶硅生产工序，而吸收了氯化氢和微量杂质的吸收液作为富液氯硅烷从吸收塔的塔釜输出后与低压冷凝单元输出的液相氯硅烷混合。

11.根据权利要求10所述的回收装置，其特征在于，所述吸收塔内的压力应控制在1.2～1.4MpaG、温度应控制在-50～-40℃。

12.根据权利要求10所述的回收装置，其特征在于，所述回收装置还包括贫富液换热器，其利用分离单元分离出的所述至少一部分液相四氯化硅的热量对所述氯硅烷混合液进行换热处理，吸收热量后的氯硅烷混合液再由分离单元逐步进行分离处理，而热量被吸收的液相四氯化硅经吸收液深冷器的冷却处理后再送入吸收塔进行吸收处理。

13.根据权利要求7所述的回收装置，其特征在于，所述分离单元还包括回流罐、精制料储罐和分离塔釜再沸器，

分离塔的塔釜输出的液相四氯化硅分为三部分，其中第一部分液相四氯化硅用作吸收液进入吸收单元，第二部分液相四氯化硅送往四氯化硅氢化工序，第三部分液相四氯化硅经分离塔釜再沸器加热至部分汽化后返回分离塔；

分离塔顶冷凝器分离出的液相三氯氢硅存储在回流罐中，回流罐输出的液相三氯氢硅分为两个部分，其中第一部分液相三氯氢硅回流至分离塔，第二部分液相三氯氢硅送入精制料储罐；

分离塔顶深冷器分离出的液相二氯二氢硅也送入精制料储罐，供多晶硅生产工序使用；分离塔顶深冷器分离出的气相氯化氢送往三氯氢硅合成工序。

14.根据权利要求13所述的回收装置，其特征在于，所述分离塔采用填料塔；分离塔内的压力应控制在0.4～0.6MpaG、温度应控制在115～125℃；分离塔的回流比应控制在3:1～6:1；分离塔顶冷凝器采用空冷和循环水冷结合的冷却方式；分离塔顶深冷器的液位应控制在40％～60％；分离塔顶深冷器输出的温度应控制在20～40℃。

15.根据权利要求13所述的回收装置，其特征在于，所述分离单元还包括检测模块和调节阀，所述检测模块用于对精制料储罐中的液体进行取样检测，所述调节阀设置在分离塔顶深冷器至精制料储罐的管线上，用于根据检测模块的检测结果调节自身开度以调整送入精制料储罐的液相二氯二氢硅的流量，从而保证精制料储罐中二氯二氢硅与三氯氢硅的配比符合预设配比值。

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