CN116143078A - 一种多晶硅尾气中氯化氢的回收系统及回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多晶硅尾气中氯化氢的回收系统及回收方法，包括回收氯化氢吸收塔以及加压泵；所述回收氯化氢吸收塔的回收氯化氢入口与尾气氯化氢解析塔的回收氯化氢出口连通，所述加压泵的入口与所述回收氯化氢吸收塔的氯化氢‑氯硅烷出口连通；所述回收氯化氢吸收塔具有四氯化硅入口。该回收系统不仅安全性能优异，而且能够有效节约多晶硅尾气回收过程中的能耗以及物耗，降低尾气回收的生产成本，提高企业的竞争力。

Description

一种多晶硅尾气中氯化氢的回收系统及回收方法

技术领域

本发明涉及一种多晶硅尾气中氯化氢的回收系统及回收方法，属于多晶硅生产技术领域。

背景技术

多晶硅是制造集成电路、光伏太阳能电池及高纯硅制品的关键材料。随着电子信息产业和太阳能光伏产业的快速发展，市场对多晶硅的需求不断增加。目前，制备多晶硅的主流工艺为改良西门子法，通过工业硅与还原尾气回收的四氯化硅、氯化氢以及氢气反应，反应体系经除尘后通过冷凝、回收分离得到氢气和由反应生成的三氯氢硅、未反应的四氯化硅等组成的混合液，氢气回系统重新参与反应，混合液则用精馏的方法分离出高纯度的三氯氢硅(四氯化硅经过提纯后回氢化回收利用)，再将汽化的三氯氢硅与氢气按一定比例混合引入多晶硅还原炉，在置于还原炉内的棒状硅芯两端加以电压，产生高温，在高温硅芯表面，三氯氢硅被氢气还原成元素硅，并沉积在硅芯表面，逐渐生成所需规格的多晶硅棒。进入还原炉的三氯氢硅仅有8～12％左右转化成多晶硅，还原尾气中含有大量未反应的生产原料氢气(H₂)、三氯氢硅(SiHCl₃)和反应副产物四氯化硅(SiCl₄)、氯化氢(HCl)、二氯二氢硅(SiH₂Cl₂)等。通过尾气回收装置，经“干法”分离回收，分离出的氯硅烷到精馏提纯，氢气回还原炉循环使用，氯化氢送至冷氢化装置。

现有尾气回收工艺采用干法回收技术，基本可以全部分离回收还原尾气中的各组份。但是，随着多晶硅技术的发展，尾气回收工艺仍存在提高回收产品质量与能耗增高的矛盾。图1为现有技术中多晶硅尾气回收工艺的示意图；图2为现有技术中多晶硅尾气回收系统的示意图。如图1和图2所示，现有的多晶硅尾气回收系统包括尾气冷凝单元、氢气压缩单元、尾气氯化氢吸收单元、尾气氯化氢解析单元和氢气吸附单元；其中，还原尾气经尾气冷凝单元初步将氢气尾气(含氯化氢和少量氯硅烷)与氯硅烷(主要为三氯氢硅和四氯化硅)气液分离；尾气冷凝单元产生的不凝氢气经氢气压缩单元加压后送至尾气氯化氢吸收单元(尾气氯化氢吸收塔1)，在尾气氯化氢吸收单元中，氯硅烷会吸收氢气尾气中的氯化氢，尾气氯化氢吸收单元产出脱除氯化氢的氢气经氢气吸附单元进一步纯化后，得到纯度达99.9999％的回收氢气供还原单元及其他单元使用，氢气吸附单元再生的副产品氯硅烷废液送至精馏单元；尾气冷凝单元产生的氯硅烷与尾气氯化氢吸收单元(尾气氯化氢吸收塔1)输出的富含氯化氢的氯硅烷富液一起进入尾气氯化氢解析单元(尾气氯化氢解析塔2)中升温减压脱吸氯化氢，塔顶产出回收氯化氢(包含氯化氢、少量氢气以及少量二氯硅烷)送至冷氢化单元或三氯氢硅合成单元，塔底氯硅烷贫液一部分作为尾气氯化氢单元的吸收剂送至尾气氯化氢吸收单元，一部分作为回收产品送至精馏单元进一步处理。

目前主要通过液相采出或气相采出的方式将尾气氯化氢解析塔2塔顶产生的回收氯化氢采出。其中，由于氯化氢的常压沸点为-85℃，冷凝温度低，在对回收氯化氢进行液相采出时，尾气氯化氢解析塔2塔顶需要大量的低温冷媒才可以将回收氯化氢转化为液相，并且尾气氯化氢解析塔2塔釜需要消耗大量的蒸汽为尾气氯化氢解析塔2提供能量，会产生较多的能耗；并且在进行液相采出时，还需要提高尾气氯化氢吸收塔1与尾气氯化氢解析塔2的操作压力，以及对氢气压缩单元的压缩比以及压缩功率具有较高的要求；此外，氯化氢的饱和蒸汽压为4225.6kPa(20℃)，还对设备以及管线的设计压力要求较高，并且为了提高系统的安全性能，还需要在设备和阀门之间设置安全阀，投资费用高。

关于回收氯化氢的气相采出方案，通常情况经尾气氯化氢解析塔2采出的气相回收氯化氢的压力为0.4～0.9MPaG，为了使尾气氯化氢解析塔2塔顶采出的气相回收氯化氢能够进入冷氢化单元中用于制备多晶硅，需要根据冷氢化单元的压力(3.5MPaG及以上)，对尾气氯化氢解析塔2塔顶采出的气相回收氯化氢进行加压，故需要增设压缩机对尾气氯化氢解析塔2塔顶采出的气相回收氯化氢进行加压。然而，如果单独对尾气氯化氢解析塔2塔顶采出的气相回收氯化氢单独加压，需要使用隔膜压缩机，但是隔膜压缩机的压缩机输送能力小，气体输送压力脉动大，成本较高，并且在实际应用中，隔膜压缩机还存在连杆易腐蚀以及操作不稳定的缺陷，甚至会出现故障频发导致频繁停车的问题。由于氢气吸附单元产生的氢气经再生后产生的再生氢气也可以再进入冷氢化单元中参与冷氢化反应，因此可以对再生氢气以及尾气氯化氢解析塔2产生的气相尾气氯化氢进行混合加压，由于混合加压的压缩气中氢气的含量较高，氯化氢的含量较低(15％以下)，因此可以使用氢气压缩机进行加压，常用的氢气压缩机为往复压缩机，往复压缩机的使用虽然可以克服隔膜压缩机的弊端，但是这种方案也存在相应的缺陷，一方面由于再生氢气的压力较低(小于0.05MPaG)，为了将再生氢气和气相回收氯化氢混合，需要对气相回收氯化氢进行泄压处理，使气相回收氯化氢的压力与再生氢气的压力接近，因此会浪费气相回收氯化氢的压力，增加能耗；另一方面，由于气相回收氯化氢的含量和再生氢气的含量存在一定程度的波动，因此也会对往复式压缩机的正常运行产生不利影响。

因此，有必要提供一种安全性能优异且节约能耗的多晶硅尾气中氯化氢的回收系统。

发明内容

本发明提供一种多晶硅尾气中氯化氢的回收系统，该回收系统不仅安全性能优异，而且能够有效节约多晶硅尾气回收过程中的能耗以及物耗，降低尾气回收的生产成本，提高企业的竞争力。

本发明提供一种多晶硅尾气中氯化氢的回收方法，使用上述的回收系统进行，因此该回收方法具有安全性能优异、能耗低以及物耗低的优点，适用于广泛推广应用。

本发明提供一种多晶硅尾气中氯化氢的回收系统，其中，包括回收氯化氢吸收塔以及加压泵；

所述回收氯化氢吸收塔的回收氯化氢入口与尾气氯化氢解析塔的回收氯化氢出口连通，所述加压泵的入口与所述回收氯化氢吸收塔的氯化氢-氯硅烷出口连通；

所述回收氯化氢吸收塔具有四氯化硅入口。

如上所述的回收系统，其中，还包括回收氯化氢解析塔；

所述加压泵的出口与所述回收氯化氢解析塔的氯化氢-氯硅烷入口连通。

如上所述的回收系统，其中，还包括第一换热器；

所述尾气氯化氢解析塔的回收氯化氢出口与所述第一换热器的热介质入口连通，所述回收氯化氢吸收塔的氢气出口与所述第一换热器的冷介质入口连通；

所述第一换热器的热介质出口与所述回收氯化氢吸收塔的回收氯化氢入口连通。

如上所述的回收系统，其中，精馏单元的四氯化硅出口与所述回收氯化氢吸收塔的四氯化硅入口连通。

如上所述的回收系统，其中，还包括第二换热器；

所述加压泵的出口与所述第二换热器的冷介质入口连通，四氯化硅经所述第二换热器的热介质入口进入所述第二换热器；

所述第二换热器的热介质出口与所述回收氯化氢吸收塔的四氯化硅入口连通。

如上所述的回收系统，其中，还包括第一冷却器；

所述第一冷却器的热介质入口与所述第二换热器的热介质出口连通；

所述第一冷却器的热介质出口与所述回收氯化氢吸收塔的四氯化硅入口连通。

如上所述的回收系统，其中，还包括第三换热器；

所述第三换热器的热介质入口与所述回收氯化氢解析塔的氯硅烷出口连通，所述第三换热器的冷介质入口与所述第二换热器的冷介质出口连通；

所述第三换热器的冷介质出口与所述回收氯化氢解析塔的氯化氢-氯硅烷入口连通。

如上所述的回收系统，其中，所述回收氯化氢吸收塔的吸收温度为-30～-40℃，压力大于或等于0.4MPaG；

所述回收氯化氢吸收塔中，四氯化硅吸收液与所述回收氯化氢的质量比为(15-30)：1。

如上所述的回收系统，其中，所述回收氯化氢解析塔的塔釜温度为98～140℃，压力大于或等于0.7MPaG。

本发明还提供一种多晶硅尾气中氯化氢的回收方法，其中，采用如上所述的回收系统进行。

本发明的多晶硅尾气中氯化氢的回收系统在尾气氯化氢解析塔之后增设回收氯化氢吸收塔，使尾气氯化氢解析塔产生的回收氯化氢在回收氯化氢吸收塔中被四氯化硅溶液吸收，得到氯化氢-氯硅烷溶液，所形成的氯化氢-氯硅烷溶液可以使用加压泵加压并采出，加压泵可以使氯化氢-氯硅烷溶液的压力符合冷氢化单元的压力。本发明的回收系统，利用回收氯化氢吸收塔将回收氯化氢中的氢气分离出来，将回收氯化氢转化为可以使用加压泵加压采出的液相。采用加压泵液相加压取代隔膜压缩机气相加压，避免了隔膜压缩机可靠性和稳定性低、安全风险和投资高、维护工作量大等弊端，该回收系统不仅安全性能优异，而且能够有效节约多晶硅尾气回收过程中的能耗以及物耗，降低尾气回收的生产成本，提高企业的竞争力。

本发明的多晶硅尾气中氯化氢的回收方法，使用上述的回收系统进行，因此该回收方法具有安全性能优异、能耗低以及物耗低的优点，适用于广泛推广应用。

附图说明

图1为现有技术中多晶硅尾气回收工艺的示意图；

图2为现有技术中多晶硅尾气回收系统的示意图；

图3为本发明第一种实施方式中多晶硅尾气中氯化氢的回收系统示意图；

图4为本发明第二种实施方式中多晶硅尾气中氯化氢的回收系统示意图。

附图标记说明：

1：尾气氯化氢吸收塔；

2：尾气氯化氢解析塔；

3：回收氯化氢吸收塔；

4：加压泵；

5：第一换热器；

6：第二换热器；

7：第一冷却器；

8：第二冷却器；

9：第三冷却器；

10：第四冷却器；

11：回收氯化氢解析塔；

12：第三换热器；

13：第一冷凝器；

14：第四换热器；

15：回流泵；

16：第二冷凝器；

17：第三冷凝器；

18：回流罐；

19：再沸器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图3为本发明第一种实施方式中多晶硅尾气中氯化氢的回收系统示意图；图4为本发明第二种实施方式中多晶硅尾气中氯化氢的回收系统示意图。如图3-4所示，本发明的第一方面提供一种多晶硅尾气中氯化氢的回收系统，包括回收氯化氢吸收塔3以及加压泵4；

回收氯化氢吸收塔3的回收氯化氢入口与尾气氯化氢解析塔2的回收氯化氢出口连通，加压泵4的入口与回收氯化氢吸收塔3的氯化氢-氯硅烷出口连通；

回收氯化氢吸收塔3具有四氯化硅入口。

在具体的实施方式中，多晶硅尾气依次经尾气冷凝单元、氢气压缩单元、尾气氯化氢吸收塔1以及尾气氯化氢解析塔2可以得到回收氯化氢，回收氯化氢主要包括氯化氢，还包括少量的氢气以及少量的二氯硅烷(二氯二硅烷)。

本发明中，使尾气氯化氢解析塔2产生的回收氯化氢经尾气氯化氢解析塔2的回收氯化氢出口输出，经回收氯化氢吸收塔3的回收氯化氢入口进入回收氯化氢吸收塔3中，使四氯化硅经回收氯化氢吸收塔3的四氯化硅入口进入回收氯化氢吸收塔3中。由于回收氯化氢中的氯化氢、氢气以及二氯硅烷在四氯化硅中的溶解度具有差异(氯化氢以及二氯硅烷易溶于四氯化硅中，氢气难溶于四氯化硅)，因此在回收氯化氢吸收塔3中，四氯化硅会吸收回收氯化氢中的氯化氢以及二氯硅烷得到氯化氢-氯硅烷溶液(包含氯化氢、四氯化硅以及二氯硅烷)以及氢气，所产生的氢气可以经回收氯化氢吸收塔3的氢气出口输出；所产生的氯化氢-氯硅烷溶液可以经回收氯化氢吸收塔3的氯化氢-氯硅烷出口输出，经加压泵4的入口进入加压泵4中，加压泵4对氯化氢-氯硅烷溶液进行加压，使氯化氢-氯硅烷溶液的压力符合下游工艺的操作压力，进而将氯化氢-氯硅烷溶液输送至下游工艺中循环利用。例如，可以使用加压泵4对氯化氢-氯硅烷溶液进行加压，使氯化氢-氯硅烷溶液的压力满足冷氢化单元的操作压力，然后将氯化氢-氯硅烷溶液输送至冷氢化单元。

本发明中，可以根据氯化氢-氯硅烷溶液的压力以及温度对加压泵4进行选择，在一些实施方式中，为了降低能耗、提高可靠性、简化操作步骤以及节约日常的维护成本，加压泵4可以为屏蔽泵或磁力泵。

本发明的多晶硅尾气中氯化氢的回收方法，使用回收氯化氢吸收塔3对回收氯化氢进行吸收处理得到氯化氢-氯硅烷溶液，然后使用加压泵4对氯化氢-氯硅烷溶液进行加压采出，液相加压能耗低；同时回收氯化氢吸收塔3以及加压泵4的可靠性以及稳定性优异，可以减少管道及其附件的投资，节约成本。值得一提的是，本发明使用四氯化硅作为吸收剂的回收氯化氢吸收塔3对回收氯化氢进行吸收处理，能够在不引入新的介质的情况下，将回收氯化氢中的氢气分离出，大幅度降低回收氯化氢中氢气的含量，得到几乎不包含氢气的氯化氢-氯硅烷溶液，所得到的氯化氢-氯硅烷溶液更加符合下游工艺的要求，并且所得到的氢气也可以输送至下游工艺中，显著的节约了生产成本。

本发明的多晶硅尾气中氯化氢的回收系统，能够实现对多晶硅尾气中各种物料的100％利用，减少物料损耗，提高经济效益。本发明的回收氯化氢吸收塔3输出的氢气的纯度大于99.75％(mol)，并且回收氯化氢吸收塔3对氢气的回收率为97％。

本发明中，可以根据下游工艺的要求对氯化氢-氯硅烷溶液进行分离，得到高纯氯化氢。如图4所示，在本发明的一些实施方式中，本发明的回收系统还包括回收氯化氢解析塔11；

加压泵4的出口与回收氯化氢解析塔11的氯化氢-氯硅烷入口连通。

具体地，本发明中，氯化氢-氯硅烷溶液经加压泵4出口输出，经回收氯化氢解析塔11的氯化氢-氯硅烷入口进入回收氯化氢解析塔11中，在回收氯化氢解析塔11中，氯化氢-氯硅烷溶液会发生分离，得到高纯氯化氢(不含有氢气以及二氯硅烷)和氯硅烷，所得到的高纯氯化氢可以经回收氯化氢解析塔11的氯化氢出口输出，所得到的氯硅烷溶液可以进入精馏单元。由于氯硅烷溶液中不含有氯化氢，能够减少对下游装置的影响，减少装置能耗以及物耗的损失。

本发明的回收氯化氢解析塔11输出的氯化氢的纯度大于98.8％(mol)，氯化氢的回收率为100％；对回收氯化氢解析塔11输出的氯硅烷进行痕量氯化氢检测和痕量氢气检测，痕量氯化氢无检出且痕量氢气无检出。

本发明中，可以通过加压泵4调整氯化氢-氯硅烷溶液的压力，进而调整回收氯化氢解析塔11后得到的高纯氯化氢的压力，以使高纯氯化氢的压力更加符合下游工艺的要求。

本发明中，可以根据回收氯化氢吸收塔3的塔顶压力调节回收氯化氢吸收塔3塔顶的不凝氢气流量，保持回收系统的稳定，还可以通回收氯化氢吸收塔3塔釜的液位调节氯化氢-氯硅烷溶液的流量，进而保持回收系统的稳定可以根据回收氯化氢解析塔11的塔顶压力调节塔顶出口的高纯氯化氢流量，保持氯化氢解析系统的稳定。

如图3-4所示，在本发明的一些实施方式中，本发明的回收系统还包括第一换热器5；

尾气氯化氢解析塔2的回收氯化氢出口与第一换热器5的热介质入口连通，回收氯化氢吸收塔3的氢气出口与第一换热器5的冷介质入口连通；

第一换热器5的热介质出口与回收氯化氢吸收塔3的回收氯化氢入口连通。

具体地，回收氯化氢经尾气氯化氢解析塔2的出口输出，经第一换热器5的热介质入口进入第一换热器5中，氢气经回收氯化氢吸收塔3的氢气出口输出，经第一换热器5的冷介质入口进入第一换热器中，氢气和回收氯化氢在第一换热器5中进行热量交换后，降温后的回收氯化氢经第一换热器5的热介质出口输出，经回收氯化氢吸收塔3的回收氯化氢入口进入回收氯化氢吸收塔3中，而氢气可以经第一换热器5的冷介质出口输出。

本发明中，将换热器中温度较高的物料称为热介质，将温度较低的物料称为冷介质。例如，氢气和回收氯化氢两种物料中，氢气的温度较低，所以氢气为冷介质，回收氯化氢的温度较高，所以回收氯化氢为热介质。

本发明使回收氯化氢吸收塔3产生的氢气与尾气氯化氢解析塔2产生的回收氯化氢在第一换热器5中换热，利用氢气的冷量对回收氯化氢进行降温，能够在节约能耗的情况下，使回收氯化氢的温度更加符合回收氯化氢吸收塔3的操作温度，提高回收氯化氢吸收塔3的吸收效率。

进一步地，如图3所示，为了使回收氯化氢的温度更加符合回收氯化氢吸收塔3的操作温度，本发明的回收系统还可以包括：第二冷却器8、第三冷却器9以及第四冷却器10；回收氯化氢经尾气氯化氢解析塔2的回收氯化氢出口输出，经第二冷却器8的气相入口进入第二冷却器8中，经第二冷却器8冷凝得到的液相经第二冷却器8的液相出口输出回流至尾气氯化氢解析塔2，冷却后的气相经第二冷却器8的气相出口输出；经第三冷却器9的气相入口进入第三冷却器9中，经第三冷却器9冷凝得到的液相经第三冷却器9的液相出口输出回流至尾气氯化氢解析塔2，冷却后的气相经第四冷却器10的气相入口进入第四冷却器10中，经第四冷却器10冷凝得到的液相经第四冷却器10的液相出口输出回流至尾气氯化氢解析塔2，冷却后的气相经第四冷却器10的气相出口输出，经第一换热器5的热介质入口进入第一换热器5中，与氢气进行换热。

在本发明的一些实施方式中，精馏单元的四氯化硅出口与回收氯化氢吸收塔3的四氯化硅入口连通。

可以理解，常规的多晶硅工艺系统包括用于分离氯硅烷混合物的精馏单元，因此可以使精馏单元的四氯硅烷出口与回收氯化氢吸收塔3的四氯化硅入口连通，利用精馏单元回收的四氯化硅作为回收氯化氢吸收塔3的吸收剂，可以实现物料的回收利用，提高经济效益。

如图3-4所示，在本发明的一些实施方式中，多晶硅尾气中氯化氢的回收系统还包括第二换热器6；

加压泵4的出口与第二换热器6的冷介质入口连通，四氯化硅经第二换热器6的热介质入口进入第二换热器6；

第二换热器6的热介质出口与回收氯化氢吸收塔3的四氯化硅入口连通。

具体地，氯化氢-氯硅烷溶液经加压泵4的出口输出，经第二换热器6的冷介质出口进入第二换热器6中，四氯化硅经第二换热器6的热介质入口进入第二换热器6中，在第二换热器6中，氯化氢-氯硅烷溶液与四氯化硅进行热交换(利用氯化氢-氯硅烷溶液的冷量对四氯化硅进行降温，利用四氯化硅为氯化氢-氯硅烷溶液进行升温)，升温后的氯化氢-氯硅烷溶液可以经第二换热器6的冷介质出口进入下游工序中(例如，冷氢化单元或回收氯化氢解析塔11)，降温后的四氯化硅可以经第二换热器6的热介质出口输出，经回收氯化氢吸收塔3的四氯化硅入口进入回收氯化氢吸收塔3中。

本发明通过利用氯化氢-氯硅烷溶液的冷量对四氯化硅进行降温，利用四氯化硅为氯化氢-氯硅烷溶液进行升温，能够在节约能耗的情况下，使四氯化硅的温度更加符合回收氯化氢吸收塔3的操作温度，提高回收氯化氢吸收塔3的效率，使氯化氢-氯硅烷溶液的温度更加符合下游工艺的操作温度，提高下游工艺的效率。

可以理解，若四氯化硅来源于精馏单元，可以使精馏单元的四氯化硅出口与第二换热器6的热介质入口相互连通。

进一步地，如图3-4所示，为了使四氯化硅的温度更加符合回收氯化氢吸收塔3的操作温度，本发明的回收系统还可以包括第一冷却器7；经第二换热器6冷却后的四氯化硅可以经第二换热器6的热介质出口输出，经第一冷却器7的冷却料入口进入第一冷却器7中，经第一冷却器7冷却后，经第一冷却器7的冷却料出口输出，经回收氯化氢吸收塔3的四氯化硅入口进入回收氯化氢吸收塔3中。

如图4所示，在本发明的一些实施方式中，多晶硅尾气中氯化氢的回收系统还包括第三换热器12；

第三换热器12的热介质入口与回收氯化氢解析塔11的氯硅烷出口连通，第三换热器12的冷介质入口与第二换热器6的冷介质出口连通；

第三换热器12的冷介质出口与回收氯化氢解析塔11的氯化氢-氯硅烷入口连通。

具体地，氯化氢-氯硅烷溶液经第二换热器6的冷介质出口输出，经第三换热器12的冷介质入口进入第三换热器12中，氯硅烷(包括四氯化硅以及少量的二氯硅烷)经回收氯化氢解析塔11的氯硅烷出口输出，经第三换热器12的热介质入口进入第三换热器12中，在第三换热器12中，氯硅烷会与氯化氢-氯硅烷溶液发生热交换(利用氯硅烷的热量为氯化氢-氯硅烷溶液进行升温)，升温后的氯化氢-氯硅烷溶液可以经第三换热器12的冷介质出口输出，经回收氯化氢解析塔11的氯化氢-氯硅烷入口进入回收氯化氢解析塔11中。本发明通过利用回收氯化氢解析塔11产出的氯硅烷的热量对氯化氢-氯硅烷溶液加热，能够在节约能耗的情况下，使氯化氢-氯硅烷溶液的温度更加符合回收氯化氢解析塔11的操作温度，提高回收氯化氢解析塔11的效率。

进一步地，还包括对氯化氢进行冷凝和换热处理。氯化氢在冷凝和换热处理中降温冷凝，冷凝得到的液相主要为氯硅烷，冷凝得到的氯硅烷可以返回进入回收氯化氢解析塔11，而未冷凝的气相为纯度很高的氯化氢，可以送至冷氢化单元参与冷氢化反应，也可以送至渣浆处理单元参与高沸裂解反应或是送至三氯氢硅合成单元参与合成反应。

如图4所示，在本发明的一些实施方式中，多晶硅尾气中氯化氢的回收系统还包括第一冷凝器13、回流泵15、第二冷凝器16、第三冷凝器17以及回流罐18；其中，经回收氯化氢解析塔11产生的氯化氢经回收氯化氢解析塔11的气相出口输出，经第一冷凝器13的气相入口进入第一冷凝器13中，氯化氢气体在第一冷凝器13中进行部分冷凝，冷凝液相进入回流罐18；未冷凝的氯化氢气体经第二冷凝器16的气相入口进入第二冷凝器16中，在第二冷凝器16中被冷凝为液相的氯化氢进入回流罐18；未冷凝的氯化氢气体可以经第二冷凝器16的气相出口输出，经第三冷凝器17的气相入口进入第三冷凝器17中，第三冷凝器17中被冷凝为液相的氯化氢进入回流罐18，未冷凝的氯化氢气体可以经第三冷凝器17的气相出口输出至下游工艺单元，回流泵15可以将回流罐18中的液相氯化氢加压送至回收氯化氢解析塔11的塔顶作为回流液。

在本发明的一些实施方式中，多晶硅尾气中氯化氢的回收系统还包括第四换热器14；

回收氯化氢解析塔11的氯化氢出口与第四换热器14的热介质入口连通，在第四换热器14中，一部分氯化氢气体冷凝为液相，第四换热器14的液相出口与回流罐18入口连通，第四换热器14热介质气相出口与第二冷凝器16的气相入口连通；第四换热器14冷介质气相入口与第三冷凝器17的气相出口连通，第四换热器14冷介质气相出口与下游工艺单元入口连通。

本发明可以利用回收氯化氢解析塔11塔顶采出的低温高纯氯化氢的冷量，有助于进一步的节约能耗。

本发明中，可以对回收氯化氢吸收塔3及回收氯化氢解析塔11以及的工艺参数进行进一步地选择，以期提高回收氯化氢吸收塔3及回收氯化氢解析塔11的安全性能和效率。

在本发明的一些实施方式中，回收氯化氢吸收塔3的吸收温度为-30～-40℃，压力大于或等于0.4MPaG；

回收氯化氢解析塔11的塔釜温度为98～140℃，压力大于或等于0.7MPaG；

回收氯化氢吸收塔3中，四氯化硅吸收液与回收氯化氢的质量比为(15-30)：1时，回收氯化氢吸收塔3以及回收氯化氢解析塔11具有更为优异的安全性能和工作效率。

本发明的第二方面提供一种上述多晶硅尾气中氯化氢的回收方法，使用上述的回收系统进行。由于该回收方法使用上述的回收系统进行，因此该回收方法具有安全性能优异、能耗低以及物耗低的优点，适用于广泛推广应用。

以下，将结合具体的实施例对本发明的方案进行进一步地说明。

实施例1

本实施例的多晶硅尾气中氯化氢的回收系统如图4所示，包括：

回收氯化氢吸收塔3、加压泵4(屏蔽泵)、第一换热器5、第二换热器6以及第一冷却器7；

尾气氯化氢解析塔2的回收氯化氢出口与第一换热器5的热介质入口连通，回收氯化氢吸收塔3的氢气出口与第一换热器5的冷介质入口连通；第一换热器5的热介质出口与回收氯化氢吸收塔3的回收氯化氢入口连通；

回收氯化氢吸收塔3的回收氯化氢入口与第一换热器5的热介质出口连通，加压泵4的入口与回收氯化氢吸收塔3的氯化氢-氯硅烷出口连通；

加压泵4的出口与第二换热器6的冷介质入口连通，精馏单元的四氯化硅出口与第二换热器6的热介质入口连通；

第一冷却器7的热介质入口与第二换热器6的热介质出口连通；

第一冷却器7的热介质出口与回收氯化氢吸收塔3的四氯化硅入口连通。

本实施例的多晶硅尾气中氯化氢的回收方法使用上述的回收系统进行，包括：

回收氯化氢经尾气氯化氢解析塔2的回收氯化氢出口输出，经第一换热器5的热介质入口进入第一换热器5中，回收氯化氢吸收塔3产生的氢气经回收氯化氢吸收塔3的氢气出口输出，经第一换热器5的冷介质入口进入第一换热器5中，在第一换热器5中，氢气会对回收氯化氢进行降温；

经降温后的回收氯化氢经第一换热器5的热介质出口输出，经回收氯化氢吸收塔3的回收氯化氢入口进入回收氯化氢吸收塔3，回收氯化氢中的氯化氢会被回收氯化氢吸收塔3中的氯硅烷吸收，得到氯化氢-氯硅烷溶液，氯化氢-氯硅烷溶液经回收氯化氢吸收塔3的氯化氢-氯硅烷出口输出，经加压泵4的入口进入加压泵；

氯化氢-氯硅烷溶液被加压泵4加压后，经第二换热器6的冷介质入口进入第二换热器6中，精馏单元产出的四氯化硅经第二换热器6的热介质入口进入第二换热器6中，在第二换热器6中，氯化氢-氯硅烷溶液会对四氯化硅进行降温，并且氯化氢-氯硅烷溶液会被四氯化硅升温，升温后的氯化氢-氯硅烷溶液经第二换热器6的冷介质出口输出进入下游工艺；

经降温后的四氯化硅经第二换热器6的热介质出口输出，经第一冷却器7的热介质入口进入第一冷却器7中，在第一冷却器7中降温后，经第一冷却器7的热介质出口输出，经回收氯化氢吸收塔3的四氯化硅入口进入回收氯化氢吸收塔3中；

其中，回收氯化氢吸收塔3的吸收温度为-35℃，压力为0.48MPaG；

回收氯化氢吸收塔3中，四氯化硅吸收液与回收氯化氢的质量比为23.2：1。

本实施例中，回收氯化氢吸收塔3对氯化氢的回收率为100％；以回收氯化氢的量为1000Nm³/h计算，并且考虑到吸收液四氯化硅的使用量，本实施例中加压泵4的功率不高于5kW。而现有技术中，隔膜压缩机的功率为58kW，因此，本实施例可以降低能耗。

并且与现有技术相比，本实施例中的加压泵4(屏蔽泵)具有优异的可靠性和安全性，可以解决隔膜压缩机检修频繁、维护要求高、本质安全难以保证等弊端。

实施例2

本实施例的多晶硅尾气中氯化氢的回收系统与实施例1中的回收系统基本相同，不同之处在于，如图4所示，还包括：回收氯化氢解析塔11、第三换热器12、再沸器19、第一冷凝器13、第四换热器14、第二冷凝器16、第三冷凝器17、回流罐18、回流泵15；

第三换热器12的热介质入口与回收氯化氢解析塔11的氯硅烷出口连通，第三换热器12的冷介质入口与第二换热器6的冷介质出口连通；

第三换热器12的冷介质出口与回收氯化氢解析塔11的氯化氢-氯硅烷入口连通，第三换热器12的热介质出口与下游工艺单元入口连通；

回收氯化氢解析塔11的氯硅烷出口与再沸器19的入口连通，再沸器19为回收氯化氢解析塔11提供热量；

回收氯化氢解析塔11的氯化氢出口与第一冷凝器13的气相入口连通，第一冷凝器13的气相出口与第四换热器14的热介质入口连通，第四换热器14的热介质气相出口与第二冷凝器16的气相入口连通，第二冷凝器16的气相出口与第三冷凝器17的气相入口连通，第三冷凝器17的气相出口与第四换热器14的冷介质入口连通，第四换热器14的冷介质出口与下游工艺单元入口连通；

第四换热器14的热介质液相出口、第二冷凝器16的液相出口、第三冷凝器17的液相出口分别与回流罐18的入口连通；

回流罐18的出口与回流泵15的入口连通，回流泵15加压液相氯化氢为回收氯化氢解析塔11提供塔顶回流液。

本实施例的多晶硅尾气中氯化氢的回收方法与实施例1中的回收方法基本相同，不同之处在于，使用实施例2中的回收系统进行：

升温后的氯化氢-氯硅烷溶液经第二换热器6的冷介质出口输出，经第三换热器12的冷介质入口进入第三换热器12中，回收氯化氢解析塔11产生的氯硅烷溶液一部分经回收氯化氢解析塔11的氯硅烷出口输出，经第三换热器12的热介质入口进入第三换热器12中，在第三换热器12中，氯硅烷与氯化氢-氯硅烷溶液进行冷热交换，使氯化氢-氯硅烷溶液的温度进一步升高；

进一步升温后的氯化氢-氯硅烷溶液经第三换热器12的冷介质出口输出，经回收氯化氢解析塔11的氯化氢-氯硅烷入口进入回收氯化氢解析塔11，氯化氢-氯硅烷溶液在回收氯化氢解析塔11中被解析，得到氯硅烷溶液以及氯化氢气体；

回收氯化氢解析塔11产生的氯硅烷溶液另一部分经回收氯化氢解析塔11的氯硅烷出口输出，经再沸器19的入口进入再沸器19，通过再沸器19为回收氯化氢解析塔11提供热量；

回收氯化氢解析塔11产生的氯化氢经回收氯化氢解析塔11的氯化氢出口输出，经第一冷凝器13的气相入口进入第一冷凝器13中进行冷凝，然后经第一冷凝器13的气相出口输出，经第四换热器14的热介质气相入口进入第四换热器14中，在第四换热器14中，氯化氢与高纯氯化氢进行换热，经第四换热器14冷介质出口产出的高纯氯化氢进入高沸裂解等需要高纯氯化氢的下游工序中，经第四换热器14换热后产生的液相氯化氢经第四换热器14的液相出口输出，进入回流罐18；

经第四换热器14热介质气相出口输出的氯化氢经第二冷凝器16的气相入口进入第二冷凝器16中，经第二冷凝器16冷凝后，产生的液相氯化氢经第二冷凝器16的液相出口输出，进入回流罐18；

第二冷凝器16产生的气相氯化氢经第二冷凝器16的气相出口输出，经第三冷凝器17的气相入口进入第三冷凝器17中，经第三冷凝器17冷凝后，产生的液相氯化氢经第三冷凝器17的液相出口输出，进入回流罐18，气相氯化氢经第三冷凝器17的气相出口输出，经第四换热器14的冷介质入口进入第四换热器14；

回流罐18中的液相氯化氢经回流罐18的出口输出，经回流泵15的入口进入回流泵15中，再经回流泵15加压返回至回收氯化氢解析塔11作为塔顶回流液；

其中，回收氯化氢解析塔11的塔釜温度为139.3℃，压力为0.7MPaG。

本实施例中的回收氯化氢解析塔11产生的氯化氢纯度大于98.8％(mol)，氯化氢的回收率为100％；对回收氯化氢解析塔11输出的氯硅烷进行痕量氯化氢检测和痕量氢气检测，痕量氯化氢无检出且痕量氢气无检出。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种多晶硅尾气中氯化氢的回收系统，其特征在于，包括回收氯化氢吸收塔以及加压泵；

所述回收氯化氢吸收塔的回收氯化氢入口与尾气氯化氢解析塔的回收氯化氢出口连通，所述加压泵的入口与所述回收氯化氢吸收塔的氯化氢-氯硅烷出口连通；

所述回收氯化氢吸收塔具有四氯化硅入口。

2.根据权利要求1所述的回收系统，其特征在于，还包括回收氯化氢解析塔；

所述加压泵的出口与所述回收氯化氢解析塔的氯化氢-氯硅烷入口连通。

3.根据权利要求2所述的回收系统，其特征在于，还包括第一换热器；

所述尾气氯化氢解析塔的回收氯化氢出口与所述第一换热器的热介质入口连通，所述回收氯化氢吸收塔的氢气出口与所述第一换热器的冷介质入口连通；

所述第一换热器的热介质出口与所述回收氯化氢吸收塔的回收氯化氢入口连通。

4.根据权利要求2或3所述的回收系统，其特征在于，精馏单元的四氯化硅出口与所述回收氯化氢吸收塔的四氯化硅入口连通。

5.根据权利要求4所述的回收系统，其特征在于，还包括第二换热器；

所述加压泵的出口与所述第二换热器的冷介质入口连通，四氯化硅经所述第二换热器的热介质入口进入所述第二换热器；

所述第二换热器的热介质出口与所述回收氯化氢吸收塔的四氯化硅入口连通。

6.根据权利要求5所述的回收系统，其特征在于，还包括第一冷却器；

所述第一冷却器的热介质入口与所述第二换热器的热介质出口连通；

所述第一冷却器的热介质出口与所述回收氯化氢吸收塔的四氯化硅入口连通。

7.根据权利要求5所述的回收系统，其特征在于，还包括第三换热器；

所述第三换热器的热介质入口与所述回收氯化氢解析塔的氯硅烷出口连通，所述第三换热器的冷介质入口与所述第二换热器的冷介质出口连通；

所述第三换热器的冷介质出口与所述回收氯化氢解析塔的氯化氢-氯硅烷入口连通。

8.根据权利要求1-7任一项所述的回收系统，其特征在于，所述回收氯化氢吸收塔的吸收温度为-30～-40℃，压力大于或等于0.4MPaG；

所述回收氯化氢吸收塔中，四氯化硅吸收液与所述回收氯化氢的质量比为(15-30)：1。

9.根据权利要求2-7任一项所述的回收系统，其特征在于，所述回收氯化氢解析塔的塔釜温度为98～140℃，压力大于或等于0.7MPaG。

10.一种多晶硅尾气中氯化氢的回收方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的回收系统进行。

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