CN202785676U - 多晶硅生产过程中热量利用的装置 - Google Patents
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Abstract
多晶硅生产过程中热量利用的装置，包括氢化反应器；与氢化反应器连通的洗涤塔；具有塔底再沸器的精馏塔，塔底再沸器与洗涤塔连通；以及与塔底再沸器连通的冷凝器，所述冷凝器还分别与氢化反应器和精馏塔连通，其中，所述精馏塔塔釜与氢化反应器连通。本实用新型能够减少在多晶硅生产中的能耗，降低生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及多晶硅生产领域，特别是一种多晶硅生产过程中热量利用的装置。
背景技术
多晶硅制备是一个高耗能的产业，改进工艺降低生产成本是各企业可持续发展的重点。在多晶硅生产过程中产生的四氯化硅（SiCl4）的量非常大（据资料，每生产1kg多晶硅大约要产生22kg SiCl4），为此，国内外都在努力探索有效利用SiCl4的理想途径。其中，冷氢化法是处理SiCl4的一种极其有效的方法。目前国内多晶硅冷氢化工序常规的生产流程如图1所示，氢气（H2）与SiCl4混合后加热到600℃后进入氢化反应器，与氢化反应器中的硅粉发生反应生成三氯氢硅（SiHCl3），从氢化反应器出来的包括SiHCl3和未反应的SiCl4、H2、硅粉以及反应副产品二氯二氢硅（SiH2Cl2）、氯化氢（HCl）的混合气体进入洗涤塔中，用氯硅烷将混合气体中的硅粉去除后送入冷凝器，通过冷凝器将混合气体中的SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2冷凝为氯硅烷液体，然后送入精馏塔。未被冷凝的H2和HCl送回氢化反应器循环使用。外供蒸汽与氯硅烷在精馏塔塔底再沸器中换热，换热后氯硅烷部分汽化，并输送到蒸馏塔中作为热源，蒸汽相变成冷凝液排出再沸器。在精馏塔中精馏得到SiHCl3和SiCl4，分别送入多晶硅生产系统和氢化反应器循环使用。
在现有的多晶硅冷氢化工序中，至少存在如下缺陷：余热没有得到充分的利用，能耗大；物料没有充分合理利用，造成浪费。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷之一，提供一种多晶硅生产过程中热量利用的装置，减少在多晶硅生产中的能耗，降低生产成本。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种多晶硅生产过程中热量利用的装置，包括：
氢化反应器；
与氢化反应器连通的洗涤塔；
具有塔底再沸器的精馏塔，塔底再沸器与洗涤塔连通；以及
与塔底再沸器连通的冷凝器，所述冷凝器还分别与氢化反应器和精馏塔连通，
其中，所述精馏塔塔釜与氢化反应器连通。
作为优选，所述精馏塔还可以具有塔顶冷凝器。
本实用新型通过将净化气体先与精馏塔再沸器换热降温后再送至冷凝器冷凝，既将热量合理利用，又减轻冷凝器的冷媒负荷。氯硅烷从精馏塔再沸器中排出后直接用作冷凝器的冷却介质，既降低了能耗，又合理利用资源。本实用新型至少存在以下优点：1）冷氢化精馏塔无蒸汽消耗；2）能够将冷凝系统冷媒负荷降低34.8％；3）冷凝系统中的循环水冷器换热面积减小，节省设备一次性投资；4）循环水量减少40.6％，进而降低循环水泵负荷及冷却塔负荷。由此可见，本实用新型能够显著降低生产成本。
此外，氯硅烷遇水会放出大量的热，并水解成二氧化硅，生成氢离子和氯离子，对设备有很强的腐蚀性，严重情况下还可能发生爆炸等重大事故，而在本实用新型中，即使再沸器泄露也不会将事故继续扩大，并且可以通过精馏塔压力的变化提前得知泄露。
附图说明
图1为传统冷氢化工艺流程图。
图2为本实用新型的冷氢化工艺流程图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。
如图2所示，本实用新型的多晶硅生产过程中热量利用的装置包括：氢化反应器1；与氢化反应器1连通的洗涤塔2；具有塔底再沸器和塔顶冷凝器的精馏塔3，塔底再沸器与洗涤塔2连通；以及与塔底再沸器连通的冷凝器4，该冷凝器4还分别与氢化反应器1和精馏塔3连通，且精馏塔3塔釜与氢化反应器1连通。精馏塔3塔顶或塔顶冷凝器可以与多晶硅还原炉原料储存器（图中未示出）连通，或是与进一步提纯的设备连通。
下面描述本实用新型的装置的使用过程。
为充分利用氢化反应气中的热能，本实用新型提供一种区别于传统工艺的新流程，参见图2，使得氢化反应气中的热能得到有效利用。
氢气与四氯化硅加热到590-610℃，优选为600℃后被引入氢化反应器1，与氢化反应器1中的硅粉发生反应后，得到包含反应生成的三氯氢硅、二氯二氢硅、氯化氢以及未反应的四氯化硅、氢气、硅粉的混合气体。
将上述混合气体导入洗涤塔2，用氯硅烷去除混合气体中的硅粉从而得到包含氯硅烷的净化气体。将净化气体引入精馏塔3的塔底再沸器中换热降温，降温后的净化气体引入冷凝器4。从冷凝器4中分离得到冷凝液体和不凝气体；其中，冷凝液体包括三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅以及氯硅烷，不凝气体包括氢气和氯化氢。包含氢气的不凝气体返回氢化反应器1循环使用。冷凝液体则送入精馏塔3。在精馏塔3塔顶分离出的气体三氯氢硅和二氯二氢硅送入多晶硅生产的下游工序，或者是送入多晶硅还原炉原料储存器中存储备用。作为优选，也可以用精馏塔3塔顶冷凝器将三氯氢硅和二氯二氢硅分离，然后将分离出的纯度较高的三氯氢硅送入多晶硅还原炉原料储存器或是作为多晶硅还原炉的原料直接送入多晶硅还原炉。在精馏塔3塔釜分离出的四氯化硅液体返回氢化反应器1循环使用。而液体氯硅烷通过精馏塔3塔底再沸器汽化，并沿精馏塔3向上运输作为三氯氢硅和二氯二氢硅汽化的热源，蒸汽相变成冷凝液体后从塔底再沸器排出送至冷凝器4作为冷却介质。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (2)
1.一种多晶硅生产过程中热量利用的装置，其特征在于，包括：
氢化反应器；
与氢化反应器连通的洗涤塔；
具有塔底再沸器的精馏塔，塔底再沸器与洗涤塔连通；以及
与塔底再沸器连通的冷凝器，所述冷凝器还分别与氢化反应器和精馏塔连通，
其中，所述精馏塔塔釜与氢化反应器连通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述精馏塔还具有塔顶冷凝器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201220443594.XU CN202785676U (zh) | 2012-09-03 | 2012-09-03 | 多晶硅生产过程中热量利用的装置 |
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| CN201220443594.XU CN202785676U (zh) | 2012-09-03 | 2012-09-03 | 多晶硅生产过程中热量利用的装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202785676U true CN202785676U (zh) | 2013-03-13 |
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| Country | Link |
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| CN (1) | CN202785676U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108721933A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-11-02 | 青海黄河上游水电开发有限责任公司新能源分公司 | 冷氢化低压精馏处理装置、冷氢化低压精馏处理系统及防堵塞方法 |
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2012
- 2012-09-03 CN CN201220443594.XU patent/CN202785676U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
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| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20130313 |
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| CX01 | Expiry of patent term |