CN110743184B - 一种排残处理系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种排残处理系统和方法，改变了现有技术中直接将各系统排残物料均排入渣浆处理装置的方式，根据排残物料特性选择性将排残物料引入两级缓冲罐中，利用缓冲罐变压将物料重新返回排入生产工艺线中的洗涤塔塔釜，塔釜的物料再经过间歇性排残将此部分物料中的硅粉浓缩后再水解处理。采用本发明的排残处理系统和方法，可减少直接进入渣浆处理装置的硅烷量，降低渣浆装置的运行负荷，从而达到降低单耗的目的；将生产线中不同装置的排残物料区分处理，回收更多的硅烷气，提高原料利用率，降低生产成本从而扩大经济效益；本发明的排残处理系统设置多通路的备用系统和液位监测装置，装置运行稳定性优异，保障了生产连续性。

Description

一种排残处理系统与方法

技术领域

本发明涉及四氯化硅冷氢化生产领域，具体涉及一种排残处理系统与方法。

背景技术

四氯化硅作为多晶硅的生产过程中的常见副产物，其后续的经济化处理是困扰企业的难题。一方面，若四氯化硅进行水处理，能耗费用高，同时对环境造成破坏，另一方面，将四氯化硅转化为多晶硅，则电能消耗较大，经济效益较低。

冷氢化工艺即将四氯化硅在较低温度下转化为三氯氢硅，作为目前先进的四氯化硅利用工艺，已经取代成本与转化率较低的热氢化生产技术在现有技术中推广应用。现行冷氢化工艺主要步骤包括：将催化剂与硅粉输送至反应器与氢气与四氯化硅的气态原料混合后在反应器内反应，原料产物经洗涤塔冷凝后再粗馏分离，粗馏产品送至下游精馏装置提纯，分离出的塔釜液回收利用。装置运行过程中，洗涤塔、各粗馏与精馏装置均需进行排残处理，将渣废物排出进入渣浆处理装置闪蒸将其部分硅烷进行回收利用，其余渣废物再进行水解处理。

实际生产过程中，多套冷氢化系统的粗馏塔和精馏装置的排残物料与洗涤塔相比，由于所处工艺阶段与操作参数的差异，排残组分特性并不一致。然而现行的渣浆处理装置未对各渣废进料进行区分处理，使得进入渣浆装置的硅烷量较大，导致实际回收率偏低，造成大量的硅烷水解浪费，增加了生产系统运行的氯耗及石灰单耗，实际增加了大量的生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种排残处理系统与方法，提高硅烷回收率，降低生产系统运行的氯耗和石灰单耗，降低生产成本。

本发明采用的技术方案如下：

一种排残处理系统，包括第一缓冲罐和第二缓冲罐；

所述第一缓冲罐与第二缓冲罐之间设置第一排残进料泵，第一排残进料泵设置出口与第一缓冲罐回连，第二缓冲罐出口通过第一洗涤塔进料泵将残液输送回生产工艺线中的洗涤塔，第一洗涤塔进料泵与第二缓冲罐回连；

所述洗涤塔塔釜连接渣浆处理装置，所述渣浆处理装置还设置可切换的进料管路与第一缓冲罐的入口管路连接。

进一步地，所述排残处理系统还包括第二排残进料泵，与第一排残进料泵并联，设置在第一缓冲罐与第二缓冲罐之间，第二排残进料泵与第一缓冲罐回连。设置备用排残泵，防止单泵损坏对连续生产造成影响。

进一步地，所述排残处理系统还包括第二洗涤塔进料泵，与第一洗涤塔进料泵并联，设置在第二缓冲罐与洗涤塔之间，第二洗涤塔进料泵与第二缓冲罐回连。设置备用洗涤塔进料泵，防止单泵损坏对连续生产造成影响。

进一步地，通过压力控制使得第一缓冲罐压力低于待排残处理装置，第二缓冲罐压力高于洗涤塔压力，第一缓冲罐1控制在低压，有利于待排残装置的物料进入；第二缓冲罐2控制在高压，有利于将物料输送至洗涤塔，整体设置保证装置的平稳连续运行且有利于能耗降低。

进一步地，各排残进料泵与洗涤塔进料泵的进料口前端设置过滤器，选择性过滤掉大颗粒物，对泵体进行保护。

进一步地，各排残进料泵与第二缓冲罐之间设置带控制阀的旁路，各洗涤塔进料泵与洗涤塔之间设置带控制阀的旁路，以作为紧急故障或检修时的备用。

进一步地，所述渣浆处理装置包括闪蒸罐、干燥机和水解器；所述闪蒸罐设置渣废入口、尾气出口和渣废出口，渣废出口与干燥机连接，干燥机出口通过渣废输送泵输送至水解器，所述水解器设置放空管路与外送管路；所述渣浆处理装置的可切换的进料管路包括与各待排残装置连接的主管路，通过阀门切换分别与第一缓冲罐和闪蒸罐连通，实现对不同性质物料的进料。

进一步地，所述第一缓冲罐设置有液位监测装置，与第二缓冲罐入口管线的调节阀联动控制；所述第二缓冲罐设置有液位监测装置，与连接洗涤塔进口管线的调节阀联动控制。当液位上涨到一定高度时，开启调节阀或者加大开度；当液位下降到一定位置时，关闭调节阀或者减小开度，提高装置运行的安全性与稳定性。

进一步地，并联的排残进料泵和洗涤塔进料泵前端的过滤器之间设置可切换管路，相互之间作为备用。

本发明还包括一种利用前述排残处理系统的排残处理方法，包括以下步骤：

1)根据排残物料特性分别将物料引入第一缓冲罐或闪蒸罐；

2)进入第一缓冲罐的排残物料从第一缓冲罐进入第二缓冲罐加压，再返回至冷氢化生产线中的洗涤塔釜，后通过间歇性排残将此部分物料中的硅粉排至渣浆浓缩后经水解处理；

3)进入闪蒸罐的排残物料经干燥机浓缩后，进入水解器与石灰反应水解后再外送。

在本发明的一个实施例中，将粗馏装置与精馏装置的排残物料引入缓冲罐，将洗涤塔的排残物料引入闪蒸罐。本发明并不限于该实施例，若工况发生变化，粗馏或精馏装置排残物料中的硅粉过多时，则不宜排入缓冲罐处理。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1)可直接减少进渣浆处理装置的硅烷量，降低渣浆装置的运行负荷，从而达到降低单耗的目的；

2)将生产线中不同装置的排残物料区分处理，回收更多的硅烷气，提高原料利用率，降低生产成本从而扩大经济效益；

3)本发明的排残处理系统设置多通路的备用系统和液位监测装置，装置运行稳定性优异，保障了生产连续性。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明的排残处理系统示意图；

附图标记说明：1-第一缓冲罐、2-第二缓冲罐、3-闪蒸罐、4-干燥机、5-水解器、6-第一排残进料泵、7-第二排残进料泵、8-过滤器、9-第一洗涤塔进料泵、10-第二洗涤塔进料泵、11-液位监测装置、12-调节阀、13-流量计、14-渣废输送泵、15-外输泵。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例

针对新疆某多晶硅生产厂家的排残物进行处理，排残物料包括生产线中的精馏排残、粗馏排残、洗涤塔排残，其中精馏及粗馏排残量占比较高，占排残总量的85％-90％。

如图1所示，一种排残处理系统，包括第一缓冲罐1、第二缓冲罐2、闪蒸罐3、干燥机4和水解器5；

各待排残装置塔釜出口主管路通过切换阀分别与第一缓冲罐1和闪蒸罐3连接。第一缓冲罐1与第二缓冲罐2之间并联设置第一排残进料泵6和第二排残进料泵7，两排残进料泵入口前设置过滤器8，两排残进料泵的出口通过带控制阀的分支管路与第一缓冲罐1回连，通过带控制阀的另一分支管路汇合后进入第二缓冲罐2，汇合后的管路设置有控制阀、调节阀12、导淋阀和流量计13，调节阀12与第一缓冲罐1的液位监测装置11联动关联。当液位上涨到一定高度时，开启调节阀12或者加大开度；当液位下降到一定位置时，关闭调节阀12或者减小开度。各排残进料泵与第二缓冲罐2之间设置带控制阀的旁路，以作为备用管路。

第二缓冲罐2出口连接分别设置有第一洗涤塔进料泵9和第二洗涤塔进料泵10的并联管路，两洗涤塔进料泵的出口通过带控制阀的分支管路与第二缓冲罐2回连，通过带控制阀的另一分支管路汇合后进入洗涤塔，汇合后的管路设置有控制阀、调节阀12、导淋阀和流量计13，调节阀12与第二缓冲罐2的液位监测装置11联动关联。当液位上涨到一定高度时，开启调节阀12或者加大开度；当液位下降到一定位置时，关闭调节阀12或者减小开度。各洗涤塔进料泵与第二缓冲罐2之间设置带控制阀的旁路，以作为备用管路。

在本方案的一个优选实施例中，并联的排残进料泵和洗涤塔进料泵前端的过滤器之间设置可切换管路，相互之间作为备用。

闪蒸罐3设置渣废入口、尾气出口和渣废出口，渣废出口与干燥机4连接，干燥机4出口通过渣废输送泵14输送至水解器5，水解器5连接有放空管路与带外输泵15的外送管路，外送管路与放空管路回连。水解器5设置石灰入口，用于投放石灰与渣废水解反应。

本实施例的排残处理工艺如下：

1)根据排残物料特性分别将物料引入第一缓冲罐1或闪蒸罐3；

2)对于冷氢化工艺生产线中的粗馏和精馏塔中几乎不含高沸重杂的排残物料直接引入第一缓冲罐1。其中，精馏排残中质量占比约99.5％的成分为硅粉及四氯化硅且四氯化硅为主要，粗馏排残中质量占比约97.5％的成分为硅粉及四氯化硅且四氯化硅为主要。进入第一缓冲罐1的排残物料由排残进料泵再进入第二缓冲罐2。两个排残进料泵之间相互作为备用，当流量过大时，排残进料泵可选择回流至第一缓冲罐1作为保护。本实施例中，将第一缓冲罐1的运行压力控制在50KPa，低于精馏塔与粗馏塔塔釜的压力，第二缓冲罐2的压力控制在0.5MPa，高于洗涤塔运行压力。第一缓冲罐1控制在低压，有利于待排残装置的物料进入；第二缓冲罐2控制在高压，有利于将物料输送至洗涤塔，整体设置保证装置的平稳连续运行与能耗降低。进入洗涤塔塔釜的排残物料中部分四氯化硅的硅烷气再次利用，针对塔釜物料间歇性排残将此部分物料中的硅粉排至渣浆浓缩后经水解处理。

2)、对于洗涤塔排残物料，由于硅粉含量过大，直接进入闪蒸罐3，干燥机4浓缩后，进入水解器5与石灰反应水解后再外送排放，当水解完物料排放量过大时，可回流至水解器5，起到保护作用。

与现有技术对比，现有技术的渣浆直接回收装置，根据实际运行情况，其硅烷回收率约为70％-75％，经本实施例的排残处理系统处理后，回收率可达到约90-95％。浪费量按20％计算，以本厂处理粗馏与精馏的排残量约为6t/h计，可减少排残硅烷浪费量约为：6t/hr*20％＝1.2t/h，全年节约经济量为：1.2t/h*8000h*4200元/t(硅烷价格)＝4032万元；另外，所对应的节约石灰全年经济量计为：1.2t/h*8000h*0.658(STC/CaO)*470元/t(石灰价格)＝296万元，则全年经济效益为：4032万元+296万元＝4328万元/年。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种排残处理系统，其特征在于：包括第一缓冲罐和第二缓冲罐；

所述第一缓冲罐与第二缓冲罐之间设置第一排残进料泵，第一排残进料泵设置出口与第一缓冲罐回连，第二缓冲罐出口通过第一洗涤塔进料泵将残液输送回生产工艺线中的洗涤塔，第一洗涤塔进料泵与第二缓冲罐回连；

所述洗涤塔塔釜连接渣浆处理装置，所述渣浆处理装置还设置可切换的进料管路与第一缓冲罐的入口管路连接；

所述渣浆处理装置的可切换的进料管路包括与各待排残装置连接的主管路，通过阀门切换分别与第一缓冲罐和闪蒸罐连通；

所述第一缓冲罐的入口用于通入粗馏和精馏塔的排残物料，所述闪蒸罐的入口用于通入洗涤塔的排残物料。

2.根据权利要求1所述的排残处理系统，其特征在于：所述排残处理系统还包括第二排残进料泵，与第一排残进料泵并联，设置在第一缓冲罐与第二缓冲罐之间，第二排残进料泵与第一缓冲罐回连。

3.根据权利要求1所述的排残处理系统，其特征在于：所述排残处理系统还包括第二洗涤塔进料泵，与第一洗涤塔进料泵并联，设置在第二缓冲罐与洗涤塔之间，第二洗涤塔进料泵与第二缓冲罐回连。

4.根据权利要求1所述的排残处理系统，其特征在于：通过压力控制使得第一缓冲罐压力低于待排残处理装置，第二缓冲罐压力高于洗涤塔压力。

5.根据权利要求1所述的排残处理系统，其特征在于：各排残进料泵与洗涤塔进料泵的进料口前端设置过滤器。

6.根据权利要求1所述的排残处理系统，其特征在于：各排残进料泵与第二缓冲罐之间设置带控制阀的旁路，各洗涤塔进料泵与洗涤塔之间设置带控制阀的旁路。

7.根据权利要求1-6任一项所述的排残处理系统，其特征在于：所述渣浆处理装置包括闪蒸罐、干燥机和水解器；所述闪蒸罐设置渣废入口、尾气出口和渣废出口，渣废出口与干燥机连接，干燥机出口通过渣废输送泵输送至水解器，所述水解器设置放空管路与外送管路。

8.根据权利要求7所述的排残处理系统，其特征在于：所述第一缓冲罐设置有液位监测装置，与第二缓冲罐入口管线的调节阀联动控制；所述第二缓冲罐设置有液位监测装置，与连接洗涤塔进口管线的调节阀联动控制。

9.根据权利要求8所述的排残处理系统，其特征在于：并联的排残进料泵和洗涤塔进料泵前端的过滤器之间设置可切换管路。

10.一种利用权利要求1-9任一项所述排残处理系统的排残处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据排残物料特性分别将物料引入第一缓冲罐或闪蒸罐；

2)进入第一缓冲罐的排残物料从第一缓冲罐进入第二缓冲罐加压，再返回至冷氢化生产线中的洗涤塔塔釜，后通过间歇性排残将此部分物料中的硅粉浓缩后再水解处理；

3)进入闪蒸罐的排残物料经干燥机浓缩后，进入水解器与石灰反应水解后再外送。

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