CN207091012U - 提高还原炉三氯氢硅进料纯度的节能装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种提高还原炉三氯氢硅进料纯度的节能装置，包括三氯氢硅预热单元、三氯氢硅汽化单元、三氯氢硅再提纯单元和凝液回收单元。其中三氯氢硅预热单元包括：三氯氢硅预热器(03)，三氯氢硅预热器(03)通过管线分别连接三氯氢硅汽化器(01)及凝液回收罐(04)；三氯氢硅汽化单元包括：三氯氢硅汽化器(01)，三氯氢硅汽化器(01)通过管线分别连接三氯氢硅再提纯塔(02)及三氯氢硅预热器(03)。本实用新型装置在提高多晶硅生产过程中还原炉进料三氯氢硅的纯度同时，使得汽化器平稳运行，降低装置的蒸汽和循环水的消耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种提高多晶硅生产过程中还原炉三氯氢硅进料纯度的节能装置。
背景技术
多晶硅在电子产品及太阳能级领域有着广泛的应用，是最主要的半导体原料。多晶硅的生产目前国际上普遍采用改良西门子法，多晶硅还原是改良西门子法的一个重要生产环节，将对多晶硅生产的质量和成本产生重要影响。
目前多晶硅还原装置的三氯氢硅进料采用鼓泡或釜式汽化：即来自三氯氢硅罐区的常温高纯三氯氢硅经过罐区泵加压后经过厂区管廊输送至还原装置的汽化器，利用还原装置副产的低压饱和蒸汽作为汽化器的热源，将三氯氢硅在一定温度、压力下进行汽化后直接同氢气混合后进入还原炉，进行多晶硅的气相沉积反应，得到产品多晶硅。上述装置存在如下问题：
(1)三氯氢硅从精馏罐区由泵加压经管道输送至还原装置的过程中，不可避免对罐区来的高纯的三氯氢硅成品造成二次轻微污染；
(2)来自罐区的常温过冷三氯氢硅直接进入汽化器进行汽化，常温过冷三氯氢硅在进入汽化器后同饱和三氯氢硅液体混合，将三氯氢硅液体从常温加热至泡点汽化，该加热部分显热段传热系数相对较小，使得汽化器面积相对较大，且由于进料液体同汽化器内留存液体温差较大，容易使汽化器在操作过程中发生振动；
(2)三氯氢硅汽化器利用饱和蒸汽进行加热，饱和蒸汽凝液经过循环水冷却至常压沸点后，进入常压罐，经过泵加压输送至原蒸汽发生装置。在此过程中，蒸汽凝液的部分热量被循环水带走。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种提高还原炉三氯氢硅进料纯度的节能装置，提高多晶硅生产过程中还原炉进料三氯氢硅的纯度同时，使得汽化器平稳运行，降低装置的蒸汽和循环水的消耗。
本实用新型的技术方案是：一种提高还原炉三氯氢硅进料纯度的节能装置，其特征在于，包括三氯氢硅预热单元、三氯氢硅汽化单元、三氯氢硅再提纯单元和凝液回收单元，
其中三氯氢硅预热单元包括：三氯氢硅预热器，三氯氢硅预热器通过管线分别连接三氯氢硅汽化器及凝液回收罐。
三氯氢硅汽化单元包括：三氯氢硅汽化器，三氯氢硅汽化器通过管线分别连接三氯氢硅再提纯塔及三氯氢硅预热器。
三氯氢硅再提纯单元包括：三氯氢硅再提纯塔，三氯氢硅再提纯塔通过管线分别连接三氯氢硅汽化器及三氯氢硅预热器。
凝液回收单元包括：凝液回收罐，凝液回收罐通过管线分别连接三氯氢硅预热器及凝液输送泵。
其中三氯氢硅再提纯塔包括进料分布器、起分离作用的传质分离内件和填料支撑件。
该装置能稳定提高进入多晶硅还原炉中三氯氢硅的纯度，保证多晶硅产品质量。同时，可以使得三氯氢硅汽化器在一个较高传热系数下稳定工作，且充分利用汽化器的低压蒸汽凝液来预热进料三氯氢硅，在降低整个装置蒸汽消耗的同时，降低装置循环水的消耗。
附图说明
图1是本实用新型的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的整个装置包括三氯氢硅预热单元、三氯氢硅汽化单元、三氯氢硅再提纯单元、凝液回收单元等。
(1)三氯氢硅预热单元主要包括：三氯氢硅预热器03，三氯氢硅预热器03通过管线分别连接三氯氢硅汽化器01及凝液回收罐04。
(2)三氯氢硅汽化单元主要包括：三氯氢硅汽化器01，三氯氢硅汽化器01通过管线分别连接三氯氢硅再提纯塔02及三氯氢硅预热器03。
(3)三氯氢硅再提纯单元主要包括：三氯氢硅再提纯塔02，该塔内主要由进料分布器2002、起分离作用的传质分离内件2001、填料支撑件2003等组成，三氯氢硅再提纯塔02通过管线分别连接三氯氢硅汽化器01及三氯氢硅预热器03。
(4)凝液回收单元主要包括：凝液回收罐04，凝液回收罐04通过管线分别连接三氯氢硅预热器03及凝液输送泵05。
本实用新型的整个装置主要特征在于：
(1)利用三氯氢硅再提纯塔，将汽化后三氯氢硅气相同进料进行逆流接触传质，将气相中微量的高沸点及重组分杂质富集至汽化器下部中，通过排高沸管线21排至精馏进行再精馏。从而最终保证了从罐区加压输送至还原装置过程中管道造成的微量污染得以最终稳定控制，保证进入还原炉三氯氢硅的高纯度要求，为实现产出高纯多晶硅产品提供了必要条件；
(2)利用汽化器出口的低压饱和蒸汽凝液来预热来自罐区加压管道输送来的常温三氯氢硅，将三氯氢硅预热至接近泡点温度后进入三氯氢硅汽化器。同传统三氯氢硅汽化器相比，提高了三氯氢硅汽化器进料的温度，可以使得该汽化器尽可能避免温差较大的冷热流体直接混合产生的设备震动，使得三氯氢硅汽化器在高效稳定状态下工作；
(3)三氯氢硅预热器的热源采用低压蒸汽凝液，可以预热三氯氢硅进料的同时，对凝液进行冷却。考虑到凝液的输送及脱盐水的损耗，传统的三氯氢硅汽化器出口低压蒸汽凝液需要经过循环水冷却至常压沸点下(～100℃)后进入凝液回收罐经泵加压后作为蒸汽补水送回至蒸汽发生系统，需要额外使用循环水作为冷媒来带走凝液的热量。本装置采用三氯氢硅作为冷媒同凝液换热，在三氯氢硅自身温度得到升高的同时，降低了低压饱和蒸汽凝液温度，节省了所需消耗的大量循环水的同时，节省了预热三氯氢硅所需的蒸汽。
具体按以下步骤实施：
来自三氯氢硅罐区的三氯氢硅通过管路10上的调节阀102、流量计101后进入三氯氢硅预热器03，与来自三氯氢硅汽化器01出口的低压蒸汽凝液进行换热后通过管线11进入三氯氢硅再提纯塔02中，液相与来自三氯氢硅汽化器01的三氯氢硅饱和蒸气逆流接触传质，将气相中含有的高沸杂质富集到再提纯塔02下部，气相通过管线14进入后续还原炉进料系统中，从而达到对三氯氢硅再提纯的作用。
再提纯塔02下部的饱和三氯氢硅液经过管线12进入三氯氢硅汽化器01中，与来管线15的蒸汽通过列管换热器1004换热后汽化，周而复始。
三氯氢硅汽化器01内的液位通过远传液位检测表1003与管线10上的调节阀102组成调节系统进行调节，同时根据还原装置工艺要求，通过三氯氢硅汽化器顶部的远传压力检测表1001和调节蒸汽管线15上的调节阀151，使得出口三氯氢硅压力满足后续装置生产需要，通过远传温度计表1002来检测出口温度，通过远传液位计1003及调节阀102来控制汽化器的液位。经过换热后的低压饱和蒸汽凝液通过管线16上的疏水阀161疏水排至三氯氢硅预热器03，与来自三氯氢硅罐区的常温三氯氢硅换热后通过管线17自流进入凝液回收罐04中，经管线18进入凝液加压泵05加压后，通过管线19进入装置低压蒸汽补水系统，凝液回收罐04为常压储罐，通过常压呼吸阀20与大气连通。
本实用新型通过在还原装置的三氯氢硅汽化器后设置再提纯塔，对三氯氢硅从罐区加压输送至还原装置过程中，管道造成微量污染进行再提纯，保证进入还原炉三氯氢硅的高纯度要求，同时利用三氯氢硅汽化器加热蒸汽凝液对常温三氯氢硅进行换热，降低整个工艺装置的蒸汽和循环水消耗，从而达到了节能的效果。
Claims (2)
1.一种提高还原炉三氯氢硅进料纯度的节能装置，其特征在于，包括三氯氢硅预热单元、三氯氢硅汽化单元、三氯氢硅再提纯单元和凝液回收单元，
其中三氯氢硅预热单元包括：三氯氢硅预热器(03)，三氯氢硅预热器(03)通过管线分别连接三氯氢硅汽化器(01)及凝液回收罐(04)；
三氯氢硅汽化单元包括：三氯氢硅汽化器(01)，三氯氢硅汽化器(01)通过管线分别连接三氯氢硅再提纯塔(02)及三氯氢硅预热器(03)；
三氯氢硅再提纯单元包括：三氯氢硅再提纯塔(02)，三氯氢硅再提纯塔(02)通过管线分别连接三氯氢硅汽化器(01)及三氯氢硅预热器(03)；
凝液回收单元包括：凝液回收罐(04)，凝液回收罐(04)通过管线分别连接三氯氢硅预热器(03)及凝液输送泵(05)。
2.如权利要求1所述的提高还原炉三氯氢硅进料纯度的节能装置，其特征在于，其中三氯氢硅再提纯塔(02)包括进料分布器(2002)、起分离作用的传质分离内件(2001)和填料支撑件(2003)。
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2017
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