CN203329583U - 多晶硅尾气回收系统中氯化氢吸收装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多晶硅尾气回收系统中氯化氢吸收装置，尾气进气管及排污管分别通过尾气进气阀门和排污阀与第一喷淋塔相连，盐酸溶液出水管通过盐酸溶液出水阀分别与第一喷淋塔和第二喷淋塔相连；第一喷淋塔与第二喷淋塔通过尾气出气阀及尾气进气阀相连实现尾气的串联传送；第二喷淋塔与第三喷淋塔通过尾气出气阀及尾气进气阀相连实现尾气的串联传送；第三喷淋塔通过盐酸溶液出水阀分别与第一喷淋塔及第二喷淋塔的盐酸溶液进水阀相连实现盐酸溶液的并联传送；进水管和尾气出气管分别与第三喷淋塔的进水阀及尾气出气管连接。以水为吸收剂的喷淋吸收塔，提高尾气中氢气的纯度，为氢气的再生利用除杂，生产高浓度的盐酸溶液产品。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多晶硅尾气回收系统中氯化氢吸收装置，属分离工程技术领域。
背景技术
多晶硅生产中三氯氢硅合成、化学气相沉淀以及氯硅烷氢化过程均会产生尾气，这些尾气由氯硅烷、三氯氢硅气体、低沸物、未参加反应的氯化氢、氢气等组成。大量难以处理的氯化物如处理不当必定会增加三废排放量，并给环境带来不良影响。作为废气处理的尾气，实际上是可以回收的产品。改良的“西门子”多晶硅生产工艺早已实现了闭环生产，不同的尾气在各自的尾气回收系统中先被冷凝以回收氯硅烷，再经氯化氢吸收、吸附得到高纯氢气。氯化氢吸收单元一般采用回收的氯硅烷作为吸收剂，氯化氢通过解吸塔与吸收剂分离，并在解吸塔的分凝器上回收。该方法虽然基本实现了各种物料的回收，但在运行中依然存在一定的问题：氯硅烷氢化尾气回收系统的吸附塔常提前穿透，导致回收氢气质量差；化学气相沉淀生产硅棒的尾气回收氯化氢中氯化氢摩尔分数低，氢气与氯化氢分离不够完全，不能满足三氯氢硅合成的要求。
中国专利201010135902.8对氯化氢吸收单元进行了改造，将解析塔中的分凝器改为全凝器，并增设氯化氢回流罐，微量氢气从回流罐顶部排出，提高了氯化氢摩尔分数，但没有涉及氢气纯度的问题，且氯化氢解析塔精馏操作能耗较高。另有中国专利201120194108.0开发了一种以水为吸收剂吸收氯化氢的装置，但装置结构过于简单，氯化氢与水的接触时间有限，不能完全吸收氯化氢气体。如果能以水为吸收剂，开发喷淋吸收塔，尾气中的氯硅烷发生水解，生成H4SiO4、H2SiO3、HCl和H2，在酸性环境下，H4SiO4、H2SiO3很快失水生成SiO2，SiO2和氢气不溶于水，既能保证尾气中的氢气纯度，又能生产盐酸溶液产品。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有多晶硅尾气回收系统装置中，氯化氢气体与氢气不能得到有效分离，操作能耗高等不足，开发多级喷淋吸收装置，为多晶硅尾气处理系统提供一种高效、便宜的氯化氢回收工艺。
本实用新型设计的多晶硅尾气回收系统中氯化氢吸收装置，尾气进气管及排污管分别通过尾气进气阀门和排污阀与第一喷淋塔相连，盐酸溶液出水管通过盐酸溶液出水阀分别与第一喷淋塔和第二喷淋塔相连；第一喷淋塔与第二喷淋塔通过尾气出气阀及尾气进气阀相连实现尾气的串联传送；同理，第二喷淋塔与第三喷淋塔通过尾气出气阀及尾气进气阀相连实现尾气的串联传送；第三喷淋塔通过盐酸溶液出水阀分别与第一喷淋塔及第二喷淋塔的盐酸溶液进水阀相连实现盐酸溶液的并联传送；进水管和尾气出气管分别与第三喷淋塔的进水阀及尾气出气管连接。
多晶硅尾气回收系统中氯化氢吸收装置具体连接如下：设备包括第一喷淋塔14（简称一塔）、第二喷淋塔15（简称二塔）、第三喷淋塔16（简称三塔），尾气进气管17、进水管18、尾气出气管19、盐酸溶液出水管20、排污管21以及若干阀门。其特征是：尾气进气管17及排污管21分别通过一塔尾气进气阀1和排污阀11与第一喷淋塔14相连，盐酸溶液出水管20通过一塔盐酸溶液出水阀2、二塔盐酸溶液出水阀6分别与第一喷淋塔14和第二喷淋塔15相连；第一喷淋塔14与第二喷淋塔15通过一塔尾气出气阀4及二塔尾气进气阀5相连实现尾气的串联传送，同理，第二喷淋塔15与第三喷淋塔16通过二塔尾气出气阀8及三塔尾气进气阀10相连实现尾气的串联传送；第三喷淋塔16通过三塔盐酸溶液出水阀9分别与第一喷淋塔14及第二喷淋塔15的一塔盐酸溶液进水阀3、二塔盐酸溶液进水阀7相连实现盐酸溶液的并联传送；进水管18和尾气出气管19分别与第三喷淋塔16的进水阀12及三塔尾气出气阀13连接。
本发明的装置的优点是：开发以水为吸收剂的喷淋吸收塔，能专一吸收尾气中的HCl气体，提高尾气中氢气的纯度，为氢气的再生利用除杂，且HCl吸收充分回收率高，可生产高浓度的盐酸溶液产品。
附图说明
图1是本实用新型的实施例流程示意图
附图说明：14.第一喷淋塔，15.第二喷淋塔，16.第三喷淋塔，17.尾气进气管，18.进水管，19.尾气出气管，20.盐酸溶液出水管，21.排污管，1.一塔尾气进气阀、5.二塔尾气进气阀、10.三塔尾气进气阀，4.一塔尾气出气阀、8.二塔尾气出气阀、13.三塔尾气出气阀，3.一塔盐酸溶液进水阀、7.二塔盐酸溶液进水阀，2.一塔盐酸溶液出水阀、6.二塔盐酸溶液出水阀、9.三塔盐酸溶液出水阀，12.进水阀，13.尾气出气阀，11.排污阀
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型所提供的装置作进一步的详细描述：
如图1所示，如图1所示，包括第一喷淋塔14、第二喷淋塔15、第三喷淋塔16，尾气进气管17、进水管18、尾气出气管19、盐酸溶液出水管20、排污管21以及若干阀门。其特征是：尾气进气管17及排污管21分别通过一塔尾气进气阀1和排污阀11与第一喷淋塔14相连，盐酸溶液出水管20通过一塔盐酸溶液出水阀2、二塔盐酸溶液出水阀6分别与第一喷淋塔14和第二喷淋塔15相连；第一喷淋塔14与第二喷淋塔15通过一塔尾气出气阀4及二塔尾气进气阀5相连实现尾气的串联传送，同理，第二喷淋塔15与第三喷淋塔16通过二塔尾气出气阀8及三塔尾气进气阀10相连实现尾气的串联传送；第三喷淋塔16通过三塔盐酸溶液出水阀9分别与第一喷淋塔14及第二喷淋塔15的一塔盐酸溶液进水阀3、二塔盐酸溶液进水阀7相连实现盐酸溶液的并联传送；进水管18和尾气出气管19分别与第三喷淋塔16的进水阀12及三塔尾气出气阀13连接。
正常操作下，操作方法如下：
经过冷却、冷凝、加压等工艺的尾气，大部分氯硅烷液化，氯化氢质量分数为43%，为防止一级吸收氯化氢不能完全被吸收，采用多级喷淋吸收。打开进水阀12，水从进水管18由塔顶进入第三喷淋塔16，并从三塔盐酸溶液出水阀9，按3:1比例分别由一塔盐酸溶液进水阀3、二塔盐酸溶液进水阀7进入第一喷淋塔14及第二喷淋塔15塔顶。尾气经过三个喷淋塔时为串联吸收，加压尾气从尾气进气管17由一塔尾气进气阀1进入第一喷淋塔14。尾气由第一喷淋塔14的底部逆向通过填料床层，与塔顶喷淋液体气液接触吸收，并依此通过一塔尾气出气阀4、二塔尾气进气阀5进入第二喷淋塔15，逆向通过第二喷淋塔15的填料床层，与塔顶喷淋液体气液接触吸收。剩余部分尾气通过二塔尾气出气阀8、三塔尾气进气阀10进入第三喷淋塔16，逆向通过第三喷淋塔16填料床层，与塔顶的喷淋水气液接触吸收后经三塔尾气出气阀13从尾气出气管19排出，干燥后可得到纯度达95%的氢气产品。
由于初始尾气中氯化氢浓度较高，第一喷淋塔14生成的盐酸溶液浓度可达25%，第二喷淋塔15生成的盐酸溶液浓度可达10%，由一塔盐酸溶液出水阀2、二塔盐酸溶液出水阀6出来的两部分盐酸溶液合并后经盐酸溶液出水管20排出，得到21%盐酸溶液产品，计算氯化氢回收率达96%。由于尾气中的氯硅烷发生水解生成SiO2，SiO2固体容易堵塞填料孔隙及管阀，需要定期由排污阀11进行排污。
本实用新型提出的多晶硅尾气回收系统中氯化氢吸收装置，已经通过较佳的实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本实用新型内容、精神和范围内对本文所述的结构和设备进行改动或适当变更与组合，来实现本实用新型技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本实用新型精神、范围和内容中。
Claims (2)
1.一种多晶硅尾气回收系统中氯化氢吸收装置，其特征是尾气进气管及排污管分别通过尾气进气阀门和排污阀与第一喷淋塔相连，盐酸溶液出水管通过盐酸溶液出水阀分别与第一喷淋塔和第二喷淋塔相连；第一喷淋塔与第二喷淋塔通过尾气出气阀及尾气进气阀相连实现尾气的串联传送；第二喷淋塔与第三喷淋塔通过尾气出气阀及尾气进气阀相连实现尾气的串联传送；第三喷淋塔通过盐酸溶液出水阀分别与第一喷淋塔及第二喷淋塔的盐酸溶液进水阀相连实现盐酸溶液的并联传送；进水管和尾气出气管分别与第三喷淋塔的进水阀及尾气出气管连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征是包括第一喷淋塔（14）、第二喷淋塔（15）、第三喷淋塔（16），尾气进气管（17）、进水管（18）、尾气出气管（19）、盐酸溶液出水管（20）、排污管（21）以及阀门；其特征是：尾气进气管（17）及排污管（21）分别通过第一喷淋塔尾气进气阀（1）和排污阀（11）与第一喷淋塔（14）相连，盐酸溶液出水管（20）通过第一喷淋塔盐酸溶液出水阀（2）、第二喷淋塔盐酸溶液出水阀（6）分别与第一喷淋塔（14）和第二喷淋塔（15）相连；第一喷淋塔（14）与第二喷淋塔（15）通过第一喷淋塔尾气出气阀（4）及第二喷淋塔尾气进气阀（5）连接；第二喷淋塔（15）与第三喷淋塔（16）通过二塔尾气出气阀（8）及第三喷淋塔尾气进气阀（10）连接；第三喷淋塔（16）通过三塔盐酸溶液出水阀（9）分别与第一喷淋塔（14）及第二喷淋塔（15）的第一喷淋塔盐酸溶液进水阀（3）、第二喷淋塔盐酸溶液进水阀（7）相连；进水管（18）和尾气出气管（19）分别与第三喷淋塔（16）的进水阀（12）及第三喷淋塔尾气出气阀（13）连接。
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