CN215249596U - 一种多晶硅生产中六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多晶硅生产中六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收系统，属于多晶硅生产中废液处理回收技术领域。包括收集储罐、第一沉降罐、第一精馏塔、第二沉降罐及第二精馏塔；第二精馏塔包括塔体，塔体内包括公共提馏段、隔壁段和公共精馏段，隔壁段内设有呈竖向分布的隔壁板，隔壁板一侧塔体形成预分离塔，隔壁板另一侧塔体、公共精馏段及公共提馏段形成主分离塔；第二精馏塔进料口设置在预分离塔上；主分离塔顶部连接有塔顶采出管，主分离塔中部连接有侧线采出管。实现对废弃残液处理工艺的稳定、顺利和可控进行，既保证六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收质量和效率，又有效保证友好环境，缓解环保压力。

Description

一种多晶硅生产中六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收系统

技术领域

本实用新型涉及一种回收系统，尤其涉及一种多晶硅生产中六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收系统，属于多晶硅生产中废液处理回收技术领域。

背景技术

多晶硅生产中，在还原CVD化学反应及冷氢化反应过程中，由于生产条件的局限性，一般会发生副产反应，从而生成六氯乙硅烷、六氯二硅氧烷、氯丙硅烷、硅油等物质，其中，六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷可作为半导体材料，具有较高的回收利用价值。

CN201710221170.6 六氯乙硅烷的回收方法，公开：对多晶硅残液进行过滤，对滤液进行第一次精馏，对第一塔顶精馏液进行第二次精馏，对第二塔釜精馏液进行第三次精馏。CN201720354896.2 六氯乙硅烷的回收装置，公开：过滤单元和多个精馏单元。CN201310059040.9 从氯硅烷残液中回收和提纯六氯乙硅烷的间歇操作方法及装置，公开：初分精馏塔、初分精馏塔釜式再沸器、间歇精馏塔、间歇精馏塔釜式再沸器、氯硅烷储罐、有机硅烷储罐、六氯二硅烷储罐及初分精馏塔釜式再沸器。

现有技术中还存下如下的技术问题：针对于所形成的淋洗废弃残液，采用过滤单元易造而成过滤器和管道等堵塞等问题；两步以上的精馏、间歇操作能耗高，不满足节能减排的需求。

发明内容

本实用新型旨在解决现有技术中对多晶硅生产所形成的淋洗废弃残液，直接进行水解反应处理，造成环境污染及水资源浪费的问题，以及，易出现堵塞、能耗高等问题，而提出了一种多晶硅生产中六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收系统。在本技术方案中，通过对收集储罐、第一沉降罐、第一精馏塔、第二沉降罐及第二精馏塔的设置，对废弃残液的有效处理，其中，包括初步的沉降分离、将高沸点物质浓缩、再次的沉降分离及回收目标物的纯化和分离，既保证了六氯乙硅烷（收率90%以上）和六氯二硅氧烷（收率95%以上）回收效率，又有效保证了友好环境，缓解环保压力。

为了实现上述技术目的，提出如下的技术方案：

一种多晶硅生产中六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收系统，包括用于收集多晶硅生产中淋洗废弃残液的收集储罐、第一沉降罐、第一精馏塔、第二沉降罐及第二精馏塔，收集储罐与第一沉降罐进料口连通，第一沉降罐清液出口与第一精馏塔进料口连通，第一精馏塔重组分出口与第二沉降罐进料口连接，第二沉降罐清液出口与第二精馏塔进料口连通；

所述第二精馏塔包括塔体，塔体内包括由下至上依次设置的公共提馏段、隔壁段和公共精馏段，隔壁段内设有呈竖向分布的隔壁板，隔壁板一侧塔体形成预分离塔，隔壁板另一侧塔体、公共精馏段及公共提馏段形成主分离塔；

所述第二精馏塔进料口设置在预分离塔上，主分离塔顶部通过塔顶采出管连接有六氯二硅氧烷储罐，主分离塔中部通过侧线采出管连接有六氯乙硅烷储罐，主分离塔底部通过废液出管连接有废液收集罐。

进一步的，所述第一沉降罐沉积液出口连接有水解罐，第二沉降罐沉积液出口与水解罐连通，水解罐连接有固液分离装置。

进一步的，所述第一精馏塔轻组分出口连接有氯硅烷储罐。

进一步的，所述收集储罐、第一沉降罐和第二沉降罐上均设置有保温套，保温套下部连接有保温介质进管，保温套上部连接有保温介质出管，保温介质进管、保温套及保温介质出管之间形成保温介质流动的通路。其中，保温介质为热水或蒸汽（低压）。

进一步的，所述公共精馏段上设置有液位计，监控塔内物料液位变化，便于实时调控。

在本技术方案中，多晶硅生产中淋洗废弃残液包括60-80%的氯硅烷、5-10%的六氯乙硅烷、5-10%的六氯二硅氧烷、5-10%的盐类氯化物和硅粉以及5-10%的其他高沸点物质。

在本技术方案中，根据实际需求，各管线设置有调节阀和流量计，收集储罐、各罐等上设置有液位计、压力表、安全泄放装置等。

在本技术方案中，涉及的工作原理包括：

在多晶硅生产过程中，经收集储罐将淋洗废弃残液收集后，通入至第一沉降罐；在第一沉降罐内，沉降为底部沉积液（主要包括有盐类、金属氯化物、氯硅烷和硅粉等带有固体物的高沸点溶液）和上部清液（主要包括有氯硅烷、六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷，以及含有及少量固体物的溶液），将上部清液通入至第一精馏塔中；在第一精馏塔内，上部清液形成轻组分和重组分，其中，轻组分为氯硅烷，直接在塔顶回收后使用，重组分主要为六氯乙硅烷、六氯二硅氧烷及其他高沸点物质（其中，含有极少量的固体颗粒物），将重组分通入至第二沉降罐中；在第二沉降罐内，进行再次的沉降，除去极少量的硅粉等固状物，形成六氯乙硅烷、六氯二硅氧烷及其他高沸点物质含量较高的清液，将该清液通入至第二精馏塔；在第二精馏塔内，进行再次的精馏分离，得到高纯度六氯乙硅烷和六氯乙硅氧烷，其中，塔顶采出管出料为六氯二硅氧烷，侧线采出管出料为六氯乙硅烷。

其中，将经第一沉降罐和第二沉降罐形成的沉积液通入至水解罐中，在水解罐内，盐类氯化物被水溶解，残留的氯硅烷被水解为SiO₂（SiHxCl_4-x+H₂O→SiO₂+HCl+H₂），后经固液分离装置对固液分离后进行后续处理（比如：固体经公用工程压滤），气体淋洗吸收后直接排放（气体主要有HCl、氢气和水解过程保护气体氮气，HCL被淋洗塔吸收，剩下H₂、N₂经过水封后排放，对环境无害）。

本技术方案中，涉及 “由下至上依次设置”、“呈竖向分布”、“一侧”、“另一侧”、“顶部”、“中部”、“底部”及等位置关系，是根据实际使用状态下的情况而定义的，为本技术领域内的常规用语，也是本领域术人员在实际使用过程中的常规用语。

采用本技术方案，带来的有益技术效果为：

1）本实用新型中，通过对收集储罐、第一沉降罐、第一精馏塔、第二沉降罐及第二精馏塔的设置，实现对废弃残液处理工艺的稳定、顺利和可控进行，既保证了六氯乙硅烷（收率90%以上）和六氯二硅氧烷（收率95%以上）回收效率，又有效保证了友好环境，缓解环保压力；

2）在本实用新型中，通过对第二精馏塔内结构的具体设置，保证了对该塔内清液的分离效果，即有效提高六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收效率和质量；

3）在本实用新型中，水解罐的设置，实现对沉降罐中沉积液的处理，间接保证 六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收工艺环保性，同时，也实现除六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷外的盐类氯化物和硅粉的回收和利用；

4）在本实用新型中，收集储罐、第一沉降罐和第二沉降罐上均设置有保温套，防止收集储罐、第一沉降罐和第二沉降罐内盐结晶，最终实现物质组分被顺利、稳定、有效的分离；

5）在本实用新型中，采用两步沉降方式分离液体和固体，避免采用现有技术中采用过滤造而成过滤器和管道堵塞等问题。

附图说明

图1为本实用新型工作的逻辑连接示意图；

图2为本实用新型中第二精馏塔的结构示意图；

图中：1、收集储罐，2、第一沉降罐，3、第一精馏塔，4、第二沉降罐，5、第二精馏塔，51、塔体，6、公共提馏段，7、隔壁段，8、公共精馏段，9、隔壁板，10、塔顶采出管，11、侧线采出管，12、水解罐，13、固液分离装置，14、保温套，15、保温介质进管，16、保温介质出管，17、液位计，18、氯硅烷储罐，19、六氯二硅氧烷储罐，20、六氯乙硅烷储罐，21、废液收集罐，22、调节阀。

具体实施方式

下面通过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，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示：一种多晶硅生产中六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收系统，包括用于收集多晶硅生产中淋洗废弃残液的收集储罐1、第一沉降罐2、第一精馏塔3、第二沉降罐4及第二精馏塔5，收集储罐1与第一沉降罐2进料口连通，第一沉降罐2清液出口与第一精馏塔3进料口连通，第一精馏塔3重组分出口与第二沉降罐4进料口连接，第二沉降罐4清液出口与第二精馏塔5进料口连通；

如图2所示：所述第二精馏塔5包括塔体51，塔体51内包括由下至上依次设置的公共提馏段6、隔壁段7和公共精馏段8，隔壁段7内设有呈竖向分布的隔壁板9，隔壁板9一侧塔体形成预分离塔，隔壁板9另一侧塔体、公共精馏段8及公共提馏段6形成主分离塔；

所述第二精馏塔5进料口设置在预分离塔上，主分离塔顶部通过塔顶采出管10连接有六氯二硅氧烷储罐19，主分离塔中部通过侧线采出管11连接有六氯乙硅烷储罐20，主分离塔底部通过废液出管连接有废液收集罐21。

在第二精馏塔5内，设置塔顶压0.05-0.3Mpa，塔顶部温度164-183℃，塔理论板数为70-90，回流比12-15，塔釜热源为导热油。最终，回收所得六氯乙硅烷纯度＞99.8%，回收所得六氯乙硅氧烷纯度＞99.8%。

在多晶硅生产过程中，经收集储罐1将淋洗废弃残液收集后，通入至第一沉降罐2；在第一沉降罐2内，沉降为底部沉积液（主要包括有盐类、金属氯化物、氯硅烷和硅粉等带有固体物的高沸点溶液）和上部清液（主要包括有氯硅烷、六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷，以及含有及少量固体物的溶液），将上部清液通入至第一精馏塔3中；在第一精馏塔3内，上部清液形成轻组分和重组分，其中，轻组分为氯硅烷，直接在塔顶回收后使用，重组分主要为六氯乙硅烷、六氯二硅氧烷及其他高沸点物质（其中，含有极少量的固体颗粒物），将重组分通入至第二沉降罐4中；在第二沉降罐4内，进行再次的沉降，除去极少量的硅粉等固状物，形成六氯乙硅烷、六氯二硅氧烷及其他高沸点物质含量较高的清液，将该清液通入至第二精馏塔5；在第二精馏塔5内，进行再次的精馏分离，得到高纯度六氯乙硅烷和六氯乙硅氧烷，其中，塔顶采出管10出料为六氯二硅氧烷，侧线采出管11出料为六氯乙硅烷。

其中，将经第一沉降罐2和第二沉降罐4形成的沉积液通入至水解罐12中，在水解罐12内，盐类氯化物被水溶解，残留的氯硅烷被水解为SiO₂（SiHxCl_4-x+H₂O→SiO₂+HCl+H₂），后经固液分离装置13对固液分离后进行后续处理（比如：固体经公用工程压滤），气体淋洗吸收后直接排放（气体主要有HCl、氢气和水解过程保护气体氮气，HCL被淋洗塔吸收，剩下H2、N2经过水封后排放，对环境无害）。

实施例2

基于实施例1，本实施例更进一步的，

第一沉降罐2沉积液出口连接有水解罐12，第二沉降罐4沉积液出口与水解罐12连通，水解罐12连接有固液分离装置13。

第一精馏塔3轻组分出口连接有氯硅烷储罐18。

实施例3

基于实施例1-2，本实施例更进一步的，

第一沉降罐2和第二沉降罐4上均设置有保温套14，保温套14下部连接有保温介质进管15，保温套14上部连接有保温介质出管16，保温介质进管15、保温套14及保温介质出管16之间形成保温介质流动的通路，保证沉降过程中温度＞60℃。

此外，收集储罐1上也设置有保温套14，防止收集多晶硅生产中淋洗废弃残液中的盐结晶。

其中，保温介质为热水或低压蒸汽。

实施例4

基于实施例1-3，本实施例更进一步的，

公共精馏段8上设置有液位计17。

此外，根据实际需求，各管线设置有调节阀22和流量计，收集储罐、各罐等上设置有液位计17、压力表、安全泄放装置等。

Claims (7)

1.一种多晶硅生产中六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收系统，其特征在于：包括用于收集多晶硅生产中淋洗废弃残液的收集储罐（1）、第一沉降罐（2）、第一精馏塔（3）、第二沉降罐（4）及第二精馏塔（5），收集储罐（1）与第一沉降罐（2）进料口连通，第一沉降罐（2）清液出口与第一精馏塔（3）进料口连通，第一精馏塔（3）重组分出口与第二沉降罐（4）进料口连接，第二沉降罐（4）清液出口与第二精馏塔（5）进料口连通；

所述第二精馏塔（5）包括塔体（51），塔体（51）内包括由下至上依次设置的公共提馏段（6）、隔壁段（7）和公共精馏段（8），隔壁段（7）内设有呈竖向分布的隔壁板（9），隔壁板（9）一侧塔体形成预分离塔，隔壁板（9）另一侧塔体、公共精馏段（8）及公共提馏段（6）形成主分离塔；

所述第二精馏塔（5）进料口设置在预分离塔上，主分离塔顶部通过塔顶采出管（10）连接有六氯二硅氧烷储罐（19），主分离塔中部通过侧线采出管（11）连接有六氯乙硅烷储罐（20），主分离塔底部通过废液出管连接有废液收集罐（21）。

2.根据权利要求1所述的多晶硅生产中六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收系统，其特征在于：所述第一沉降罐（2）沉积液出口连接有水解罐（12），水解罐（12）连接有固液分离装置（13）。

3.根据权利要求2所述的多晶硅生产中六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收系统，其特征在于：所述第二沉降罐（4）沉积液出口与水解罐（12）连通。

4.根据权利要求1所述的多晶硅生产中六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收系统，其特征在于：所述第一精馏塔（3）轻组分出口连接有氯硅烷储罐（18）。

5.根据权利要求1所述的多晶硅生产中六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收系统，其特征在于：所述收集储罐（1）、第一沉降罐（2）和第二沉降罐（4）上均设置有保温套（14），保温套（14）下部连接有保温介质进管（15），保温套（14）上部连接有保温介质出管（16）。

6.根据权利要求5所述的多晶硅生产中六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收系统，其特征在于：所述保温介质为热水或蒸汽。

7.根据权利要求1所述的多晶硅生产中六氯乙硅烷和六氯二硅氧烷回收系统，其特征在于：所述公共精馏段（8）上设置有液位计（17）。

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