CN209500852U - 一种还原尾气换热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种还原尾气换热系统，包括用于输送还原尾气的输气管，所述输气管的管路上依次设置有至少两个换热器，相邻所述换热器之间设有气液分离装置，所述气液分离装置上设有排液管。通过在换热器之间设置气液分离装置，将每级换热冷凝后的还原气体进行气液分离处理，确保流入下一级换热器的还原气体中不含有液态的氯硅烷，从而避免了制冷量的多余消耗，有效降低还原尾气的换热处理成本。

Description

一种还原尾气换热系统

技术领域

本实用新型涉及多晶硅尾气处理领域，具体涉及一种还原尾气换热系统。

背景技术

多晶硅生产线所产生的还原尾气中主要成分有氢气、氯化氢和氯硅烷。因为氯硅烷的挥发度相对较高，易冷凝为液相，因此现有尾气回收技术往往对尾气进行降温冷凝，并将凝结为液态的氯硅烷与尾气进行分离，从而实现分离提纯还原尾气的效果。

问题在于，在对尾气进行回收分离过程中，由于温度变化较大，为了避免热冲击损坏设备，还原尾气要经过四级换热冷凝，逐级调节还原尾气的温度。每次进行换热降温后，由于饱和蒸气压随着气体温度降低而减少，都会有部分氯硅烷呈液态被还原气体带入下一级换热器中。液态的氯硅烷比热容较大，吸收了大量的制冷量，导致后续换热工序中进行冷凝换热的功耗增加，提高了尾气换热处理的成本。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种还原尾气换热系统，通过在换热器之间设置气液分离装置，将每级换热冷凝后的还原气体进行气液分离处理，确保流入下一级换热器的还原气体中不含有液态的氯硅烷，从而避免了制冷量的多余消耗，有效降低还原尾气的换热处理成本。

为解决以上技术问题，本实用新型提供的技术方案是一种还原尾气换热系统，包括用于输送还原尾气的输气管，所述输气管的管路上依次设置有至少两个换热器，相邻所述换热器之间设有气液分离装置，所述气液分离装置上设有排液管。

优选的，所述气液分离装置包括锥形腔，所述锥形腔的侧壁上设有进气口，所述锥形腔的顶部设有出气口，所述进气口和出气口分别与相邻的换热器连接；所述锥形腔底部与所述排液管连接。

优选的，所述换热器包括由内至外相互独立的管程和壳程，所述壳程连接有制冷装置，所述管程两端分别与输气管和锥形腔连接。

优选的，所述换热器包括第一换热器、第二换热器和第三换热器，所述第一换热器和第二换热器之间的第一气液分离装置连接有第一排液管，所述第二换热器和第三换热器之间的第二气液分离装置连接有第二排液管；所述第一排液管的管路上设有第一导热装置，所述第二排液管的管路穿过第一导热装置后与第一排液管连接。

优选的，所述换热器还包括第四换热器，所述第三换热器和第四换热器之间的第三气液分离装置连接有第三排液管，所述第四换热器连接有第四排液管；所述第二排液管的管路上设有第二导热装置，所述第三排液管的管路穿过第二导热装置后与第二排液管连接；所述第三排液管的管路上设有第三导热装置，所述第四排液管的管路穿过第三导热装置后与第三排液管连接。

优选的，所述第一导热装置、第二导热装置和第三导热装置内设有导热片，所述导热片跨设在穿过导热装置的两根排液管上。

优选的，所述气液分离装置通过排液管与缓冲罐连接。

本申请与现有技术相比，其有益效果为：

还原尾气通过每一级换热器后，都通过气液分离装置将冷凝的氯硅烷液体从还原尾气中分离出，避免下一级的换热器在进行换热冷凝时带入的氯硅烷液体吸收消耗掉部分制冷量，节省了能源使用。

采用具有锥形腔结构的气液分离装置，气流流速较大时也能实现气液的分离，无需对还原尾气的流速进行限制，增加了使用的灵活性。

采用管程和壳程式的结构进行换热，还原气体在管道中流动时通过管程的侧壁与壳程内部的制冷剂发生换热，从而能够不停歇地进行冷凝，维持了换热系统的持续运行。

换热器的温度是逐级降低的，因此从每一级换热器中流出的氯硅烷温度也不同。在不同温度的氯硅烷混合前通过导热装置对氯硅烷进行热对流，使氯硅烷混合时的温度较为接近，避免了急剧的温度变化对设备管路产生热冲击。

附图说明

图1为本实用新型还原尾气换热系统的结构示意图；

图2为本实用新型中第一导热装置的结构示意图；

图3为本实用新型中第一气液分离装置的结构示意图。

附图标记：输气管1、第一换热器21、管程211、壳程212、制冷装置213、第二换热器22、第三换热器23、第四换热器24、第一气液分离装置31、锥形腔311、进气口312、出气口313、第二气液分离装置32、第三气液分离装置33、第一排液管41、第二排液管42、第三排液管43、第四排液管44、第一导热装置51、导热片511、第二导热装置52、第三导热装置53、缓冲罐6。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，本实施例提供一种还原尾气换热系统，包括用于输送还原尾气的输气管1，输气管1的管路上依次设置有第一换热器21、第二换热器22、第三换热器23和第四换热器24。第一换热器21和第二换热器22之间设置有第一气液分离装置31，第一气液分离装置31上设有第一排液管41；第二换热器22和第三换热器23之间设置有第二气液分离装置32，第二气液分离装置32上设有第二排液管42；第三换热器23和第四换热器24之间设置有第三气液分离装置33，第三气液分离装置33上设有第三排液管43；第四换热器上设有第四排液管44。

第一排液管41的管路上设有第一导热装置51，第二排液管42的管路穿过第一导热装置51后与第一排液管41连接；第二排液管42的管路上设有第二导热装置52，第三排液管43的管路穿过第二导热装置52后与第二排液管42连接；第三排液管43的管路上设有第三导热装置53，第四排液管44的管路穿过第三导热装置53后与第三排液管43连接。第一排液管41尾端与缓冲罐6连接。第一导热装置51内设有导热片511，导热片511跨设在穿过第一导热装置51的两根排液管上。第二导热装置52和第三导热装置53内的同样设有导热片。

请参考图3，第一气液分离装置31包括锥形腔311，锥形腔311的侧壁上设有进气口312，锥形腔311的顶部设有出气口313，进气口312和第一换热器21连接，出气口313与第二换热器22连接；锥形腔311底部与第一排液管41连接。第一换热器21为管壳式换热器，包括由内至外相互独立的管程211和壳程212，壳程212连接有制冷装置213，管程211两端分别与输气管1和锥形腔311连接。其余换热器和气液分离装置的结构原理相同，此处不再多做说明。

本实施例提供的还原尾气换热系统运行时，还原尾气通过输气管1进入第一换热器21的管程211的侧壁与壳程212中的制冷剂进行热交换而冷却。还原尾气中氯硅烷的饱和蒸气压降低，使得部分氯硅烷冷凝液化。含有液相的还原尾气从进气口312进入锥形腔311中，在锥形腔311中形成螺旋气流，气流在垂直方向上几乎没有分运动，避免了液相被气流裹挟上升进入第二换热器22。即使通入的还原尾气流速较大，第一企业分立装置31也能实现气液的分离，无需对还原尾气的流速进行限制，增加了使用的灵活性。

液态的氯硅烷在重力作用下从锥形腔311底部流入第一排液管41中，剩余还原气体进入第二换热器22。

还原气体在第二换热器22中经历了与第一换热器21中类似的换热过程后，液态的氯硅烷流入第二排液管42中，剩余还原气体进入第三换热器23。第一排液管41和第二排液管42中的液态氯硅烷在第一导热装置51中通过导热片511传递热量进行导热，使得两根排液管中的氯硅烷温度差缩小。然后第二排液管42与第一排液管41连接交汇，排液管中的氯硅烷混合后流入缓冲罐6中。由于换热器的运行温度是逐级降低的，因此从第一换热器21和第二换热器22中流出的氯硅烷温度也不同。在不同温度的氯硅烷混合前通过第一导热装置51对第一排液管41和第二排液管42中的氯硅烷进行热对流使氯硅烷混合时的温度较为接近，避免了两根排液管中的氯硅烷混合时急剧的温度变化对设备管路产生热冲击。

其余换热器、气液分离装置、排液管和导热装置的运行原理类似，此处不再多做说明。第四换热器24的后续工序无需再进行换热降温，因此第四换热器24后无需连接气液分离装置，直接通过第四排液管44将液相导入缓冲罐6，气体通过出气管输送到后续工序即可。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。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的精神和范围内，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 (7)

1.一种还原尾气换热系统，包括用于输送还原尾气的输气管，其特征在于，所述输气管的管路上依次设置有至少两个换热器，相邻所述换热器之间设有气液分离装置，所述气液分离装置上设有排液管。

2.如权利要求1所述的还原尾气换热系统，其特征在于，所述气液分离装置包括锥形腔，所述锥形腔的侧壁上设有进气口，所述锥形腔的顶部设有出气口，所述进气口和出气口分别与相邻的换热器连接；所述锥形腔底部与所述排液管连接。

3.如权利要求2所述的还原尾气换热系统，其特征在于，所述换热器包括由内至外相互独立的管程和壳程，所述壳程连接有制冷装置，所述管程两端分别与输气管和锥形腔连接。

4.如权利要求1所述的还原尾气换热系统，其特征在于，所述换热器包括第一换热器、第二换热器和第三换热器，所述第一换热器和第二换热器之间的第一气液分离装置连接有第一排液管，所述第二换热器和第三换热器之间的第二气液分离装置连接有第二排液管；所述第一排液管的管路上设有第一导热装置，所述第二排液管的管路穿过第一导热装置后与第一排液管连接。

5.如权利要求4所述的还原尾气换热系统，其特征在于，所述换热器还包括第四换热器，所述第三换热器和第四换热器之间的第三气液分离装置连接有第三排液管，所述第四换热器连接有第四排液管；所述第二排液管的管路上设有第二导热装置，所述第三排液管的管路穿过第二导热装置后与第二排液管连接；所述第三排液管的管路上设有第三导热装置，所述第四排液管的管路穿过第三导热装置后与第三排液管连接。

6.如权利要求5所述的还原尾气换热系统，其特征在于，所述第一导热装置、第二导热装置和第三导热装置内设有导热片，所述导热片跨设在穿过导热装置的两根排液管上。

7.如权利要求1所述的还原尾气换热系统，其特征在于，所述气液分离装置通过排液管与缓冲罐连接。