CN211725295U - 四氯化硅尾气的处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种四氯化硅尾气的处理装置。该处理装置包括：第一反应器，用于使四氯化硅尾气与过量碱液反应得到含有硅酸盐和次氯酸盐的第一反应产物；固液分离器，与第一反应器的出口连通，用于将第一反应产物固液分离以得到分离液；第二反应器，与固液分离器的出口连通，用于使次氯酸盐与还原剂发生氧化还原反应转化为氯盐以得到第二反应产物；酸碱中和装置，与第二反应器的出口连通，用于将酸液与第二反应产物混合以中和过量的碱液。采用上述装置对四氯化硅尾气进行处理时，能够利用亚硫酸钠等还原剂处理掉淋洗后废碱液中的次氯酸盐，从而避免了次氯酸盐在酸性环境下生成的氯气在设备或者管道低处的聚集，降低了生产安全隐患的发生。

Description

四氯化硅尾气的处理装置

技术领域

本实用新型涉及高纯四氯化硅技术领域，具体而言，涉及一种四氯化硅尾气的处理装置。

背景技术

光纤通信具有传输频带宽、通信容量大、中继距离长、保密性强、抗干扰性好、节约有色金属材料等优点，得到各国的广泛关注。光纤用高纯四氯化硅的高附加值属性，是多晶硅生产企业降低企业成本，扩大企业利润增长点的一个重要方向。

光纤用高纯四氯化硅生产过程中，需要对四氯化硅进行反应精馏的方法才能去除对产品质量严重影响的氢氧基团杂质。四氯化硅和氯气再光反应器中进行反应，然后再进入分离塔提纯分离，产生的尾气用饱和氢氧化钠溶液淋洗，淋洗后的废液直接进入多晶硅生产系统三废处理站进行中和处理。

然而，氯气在氢氧化钠溶液中会和发生反应生成次氯酸钠溶液，次氯酸钠若没有处理直接排入多晶硅系统的三废处理系统，次氯酸钠在三废处理系统的酸性环境下中会发生逆反应生成氯气，氯气会在设备或者管道低处发生聚集。从而产生安全生产隐患。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种四氯化硅尾气的处理装置，以解决现有技术中四氯化硅尾气的处理装置中易产生安全生产隐患的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种四氯化硅尾气的处理装置，四氯化硅尾气包含氯气，处理装置包括：第一反应器，用于使四氯化硅尾气与过量碱液反应得到含有硅酸盐和次氯酸盐的第一反应产物；固液分离器，与第一反应器的出口连通，用于将第一反应产物固液分离以得到分离液；第二反应器，与固液分离器的出口连通，用于使次氯酸盐与还原剂发生氧化还原反应转化为氯盐以得到第二反应产物；酸碱中和装置，与第二反应器的出口连通，用于将酸液与第二反应产物混合以中和过量的碱液。

进一步地，第一反应器为喷淋塔，碱液在喷淋塔中对四氯化硅尾气进行淋洗处理。

进一步地，喷淋塔中设置有鲍尔环填料。

进一步地，第一反应器具有第一入口和第二入口，第一入口用于通入四氯化硅尾气，第二入口用于通入碱液，处理装置还包括碱液储罐，碱液储罐与第二入口连通。

进一步地，碱液储罐具有回流口，处理装置还包括回流管线，回流管线分别与第二反应器的出口和回流口连通。

进一步地，处理装置还包括循环泵，循环泵设置于回流管线上。

进一步地，循环泵为离心泵。

进一步地，第二反应器为静态混合器。

进一步地，固液分离器具有第二内衬，第二内衬为聚四氟乙烯。

应用本实用新型的技术方案，提供了一种四氯化硅尾气的处理装置，该装置中第一反应器能够将四氯化硅尾气与碱液混合，反应得到含有硅酸盐、次氯酸盐和部分碱液的第一反应产物，第一反应产物通过固液分离器将其中的硅酸盐分离后，再通过第二反应器使分离液与还原剂混合并发生氧化还原反应得到含有氧化产物、还原产物和部分碱液的第二反应产物，还原产物为氯盐，然后通过酸碱中和装置将第二反应产物中和。采用上述装置对四氯化硅尾气进行处理时，能够利用亚硫酸钠等还原剂处理掉淋洗后废碱液中的次氯酸盐，从而避免了次氯酸盐在酸性环境下生成的氯气在设备或者管道低处的聚集，降低了生产安全隐患的发生。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型实施方式所提供的一种四氯化硅尾气的处理装置的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一反应器；20、固液分离器；30、第二反应器；40、酸碱中和装置；50、碱液储罐；60、回流管线；70、循环泵。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中所介绍的，氯气在氢氧化钠溶液中会和发生反应生成次氯酸钠溶液，次氯酸钠若没有处理直接排入多晶硅系统的三废处理系统，次氯酸钠在三废处理系统的酸性环境下中会发生逆反应生成氯气，氯气会在设备或者管道低处发生聚集。从而产生安全生产隐患。

本实用新型的申请人为了解决上述技术问题，提供了一种四氯化硅尾气的处理装置，四氯化硅尾气包含氯气，如图1所示，上述处理装置包括第一反应器10、固液分离器20、第二反应器30和酸碱中和装置40，其中，第一反应器10用于使四氯化硅尾气与过量碱液反应得到含有硅酸盐和次氯酸盐的第一反应产物；固液分离器20与第一反应器10的出口连通，用于将第一反应产物固液分离以得到分离液；第二反应器30与固液分离器20的出口连通，用于将分离液与还原剂混合并使其中的次氯酸盐发生氧化还原反应转化为氯盐以得到第二反应产物；酸碱中和装置40与第二反应器30的出口连通，用于将酸液与第二反应产物混合以中和过量的碱液。

采用上述装置对四氯化硅尾气进行处理时，能够利用亚硫酸钠等还原剂处理掉淋洗后废碱液中的次氯酸盐，从而避免了次氯酸盐在酸性环境下生成的氯气在设备或者管道低处的聚集，降低了生产安全隐患的发生。

在本实用新型的上述处理装置中，四氯化硅尾气与过量碱液在第一反应器10中发生反应得到含有硅酸盐和次氯酸盐的第一反应产物，上述四氯化硅尾气中是在光纤用高纯四氯化硅的生产工艺中产生的，通常包含四氯化硅尾气和氯气；四氯化硅尾气中的氯硅烷主要是四氯化硅会和碱液生成硅酸盐，悬浮在液体中，采用过量的碱液是为了使碱液在与四氯化硅反应生成硅酸盐的同时，还能够与四氯化硅尾气中的氯气充分反应，形成次氯酸盐，从而实现将尾气中氯气更有效地去除。

优选地，上述第一反应器10为淋洗塔，以淋洗的方式使过量碱液与四氯化硅尾气接触，能够使四氯化硅尾气与过量碱液之间的充分混合；并且，喷淋塔中设置有鲍尔环填料。上述喷淋塔可以为玻璃钢材质，淋洗液强酸强碱环境，采用玻璃钢材质的喷淋塔，能够提升防酸碱性能。

优选地，上述第一反应器10具有第一入口和第二入口，第一入口用于通入四氯化硅尾气，第二入口用于通入碱液；如图1所示，本实用新型的上述处理装置还包括碱液储罐50，碱液储罐50与第二入口连通，用于向第一反应器10中输送碱液。

以过量碱液为氢氧化钠水溶液为例，对上述淋洗塔中进行的工艺过程进行说明，将四氯化硅尾气通入淋洗塔中，以氢氧化钠水溶液作为淋洗液与氢氧化钠水溶液在淋洗塔中混合后发生化学反应，其中，四氯化硅与氢氧化钠水溶液反应形成硅酸钠，同时四氯化硅尾气中的氯气与氢氧化钠水溶液反应形成次氯酸钠。

需要注意的是，上述第一反应器10中采用的过量碱液的种类并不局限于上述氢氧化钠水溶液，本领域技术人员可以根据现有技术进行合理选择，只要该碱液能够与四氯化硅尾气反应，通过形成硅酸盐和次氯酸盐以将尾气中的氯气有效去除即可。

由于第一反应器10中四氯化硅尾气中的氯硅烷主要是四氯化硅和碱液生成的硅酸盐会悬浮在液体中，因此通过本实用新型的上述处理装置中的固液分离器20对第一反应产物进行固液分离，能够将其中悬浮的固体组分硅酸盐去除，上述固液分离器20可以为悬液分离器。

上述第一反应器10中形成的次氯酸钠若直接在酸碱中和装置40中与酸液中和，次氯酸钠在酸性环境下中会发生逆反应生成氯气，氯气会在设备或者管道低处发生聚集，从而产生安全生产隐患。为了解决上述问题，本实用新型的上述处理装置中还设置有第二反应器30，第一反应产物在上述固液分离器20中进行固液分离以得到分离液，分离液进入第二反应器30中与还原剂混合，其中的次氯酸盐与还原剂发生氧化还原反应转化为氯盐，从而得到第二反应产物。

优选地，上述第二反应器30为静态混合器。为了避免强酸碱环境对混合器的腐蚀，提升设备使用寿命，更为优选地，上述静态混合器具有第一内衬，该第一内衬为聚四氟乙烯。

当上述过量碱液为氢氧化钠水溶液时，以还原剂为亚硫酸钠为例，对上述悬液分离器和上述静态混合器中进行的工艺过程进行说明，四氯化硅尾气与氢氧化钠水溶液在喷淋塔中反应，得到含有硅酸钠和次氯酸钠的第一反应产物，第一反应产物中的硅酸钠在悬液分离器中作为悬浮物被分离从底部采出，分离液可以先经过过滤器图中未示出再次过滤后和亚硫酸钠饱和溶液进入静态混合器中混合，在静态混合器中亚硫酸钠和次氯酸钠同时发生氧化还原反应，生成稳定的硫酸钠和氯化钠，反应式如下：

NaClO+Na₂SO₃→Na₂SO₄+NaCl

需要注意的是，上述第二反应器30中采用的还原剂的种类并不局限于上述亚硫酸钠，本领域技术人员可以根据上述过量碱液的种类对还原剂的种类进行合理选取，只要还原剂能够与次氯酸盐同事发生氧化还原反应以将其转化为氯盐即可。

优选地，本实用新型的上述处理装置还包括回流管线60，如图1所示，此时在碱液储罐50上开设回流口，使回流管线60分别与第二反应器30的出口和该回流口连通。由于第一反应器10中采用的碱液过量，导致在上述第二反应器30中得到的第二反应产物中仍含有部分碱液，通过上述回流管线60能够将该部分碱液返回至碱液储罐50中，从而与其中原有的碱液共同进入第一反应器10中与四氯化硅尾气混合，实现了碱液的充分利用；同时还可以通过维持碱液储罐50的液位，以实现对第一反应器10中稳定地供液。

更为优选地，本实用新型的上述处理装置还包括循环泵70，循环泵70设置于回流管线60上，如图1所示。通过上述循环泵70使第二反应器30中含有部分碱液的第二反应产物能够输送至碱液储罐50中，为了提高输送效率，上述循环泵70可以为离心泵。

在本实用新型的上述酸碱中和装置40中，酸液与第二反应产物混合，以中和过量的碱液，得到处理液。采用上述酸碱中和装置40将第二反应产物中多余的碱液中和，降低处理液外排后对环境造成的影响。本领域技术人员可以根据过量碱液的种类对上述酸液的种类进行合理选取。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

采用上述装置对四氯化硅尾气进行处理时，能够利用亚硫酸钠等还原剂处理掉淋洗后废碱液中的次氯酸盐，从而避免了次氯酸盐在酸性环境下生成的氯气在设备或者管道低处的聚集，降低了生产安全隐患的发生。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种四氯化硅尾气的处理装置，所述四氯化硅尾气包含氯气，其特征在于，所述处理装置包括：

第一反应器(10)，用于使所述四氯化硅尾气与过量碱液反应得到含有硅酸盐和次氯酸盐的第一反应产物；

固液分离器(20)，与所述第一反应器(10)的出口连通，用于将所述第一反应产物固液分离以得到分离液；

第二反应器(30)，与所述固液分离器(20)的出口连通，用于使所述次氯酸盐与还原剂发生氧化还原反应转化为氯盐以得到第二反应产物；

酸碱中和装置(40)，与所述第二反应器(30)的出口连通，用于将酸液与所述第二反应产物混合以中和过量的所述碱液。

2.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述第一反应器(10)为喷淋塔，所述碱液在所述喷淋塔中对所述四氯化硅尾气进行淋洗处理。

3.根据权利要求2所述的处理装置，其特征在于，所述喷淋塔中设置有鲍尔环填料。

4.根据权利要求2所述的处理装置，其特征在于，所述第一反应器(10)具有第一入口和第二入口，所述第一入口用于通入所述四氯化硅尾气，所述第二入口所述用于通入所述碱液，所述处理装置还包括碱液储罐(50)，所述碱液储罐(50)与所述第二入口连通。

5.根据权利要求4所述的处理装置，其特征在于，所述碱液储罐(50)具有回流口，所述处理装置还包括回流管线(60)，所述回流管线(60)分别与所述第二反应器(30)的出口和所述回流口连通。

6.根据权利要求5所述的处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括循环泵(70)，所述循环泵(70)设置于所述回流管线(60)上。

7.根据权利要求6所述的处理装置，其特征在于，所述循环泵(70)为离心泵。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的处理装置，其特征在于，所述第二反应器(30)为静态混合器。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的处理装置，其特征在于，所述固液分离器(20)具有第一内衬，所述第一内衬为聚四氟乙烯。

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