CN216155493U - 一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统，包括依次连通的单晶炉，滤罐，抽真空泵，湿式除尘装置，除雾器，干式除尘器，原料气压缩机，除碳反应器，加氢除氧反应器，纯化器，低温精馏塔，产品气压缩机；所述湿式除尘置包括湿式除尘罐，除尘罐内的搅拌器，液碱储罐，齿轮泵，搅拌机，回路管道；所述湿式除尘罐一侧还连通有回路管道，回路管道接有液碱储罐与齿轮泵，回路管道内设有氢氧化钠溶液；所述液碱储罐设有投放NaOH的投碱口，且液碱储罐内设有搅拌机；所述齿轮泵接入回路管道提供动力。通过将湿式除尘罐作为SiO与NaOH反应场所，反应生成硅酸钠利于减小对环境的破坏和火灾的发生。

Description

一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统

技术领域

本实用新型涉及氩气回收时SiO粉尘处理技术领域，具体涉及一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统。

背景技术

直拉法是生产单晶硅的主要方法,全球70％～80％的单晶硅通过直拉法生产。最常用的直拉法生产单晶硅工艺是采用即像真空工艺又像流动气氛工艺的减压拉晶工艺；减压工艺是在硅单晶拉制过程中, 连续等速地向单晶炉炉膛内通入高纯度氩气，同时真空泵不断地从炉膛向外抽送氩气,保持炉膛内真空度稳定在20托左右,这种工艺既有真空工艺的特点,又有流动气氛工艺的特点。减压拉晶工艺的真空泵一般采用滑阀泵，滑阀泵是用油来保持密封的机械真空泵。氩气携带单晶拉制过程中由于高温而产生的硅氧化物和杂质挥发物，并通过真空泵的抽送到工业除尘器进行除尘，排放到大气中或者回收利用。

由于SiO不稳定容易在空气中氧化形成SiO_2，这个过程常表现为自燃，极易引起火灾的发生。SiO粉尘还对环境有害。所以，申请人设计了一种湿式除尘的系统，利用NaOH与SiO进行反应生成硅酸钠的方式，除去氩气尾气中的SiO粉尘，利于氩气回收装置的平稳运行和减少粉尘对环境的破坏。

实用新型内容：

根据现有技术的不足，本实用新型提供了一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统，利用该系统通过旋转起来的氢氧化钠溶液将氩气尾气中的SiO粉尘黏附到液面搅拌混合后反应生成硅酸钠(俗称水玻璃)，再定期进行外排，处理了SiO粉尘，将氩气进行回收利用。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统，包括依次连通的单晶炉，滤罐，抽真空泵，湿式除尘装置，除雾器，干式除尘器，原料气压缩机，除碳反应器，加氢除氧反应器，纯化器，低温精馏塔，产品气压缩机；所述湿式除尘装置包括湿式除尘罐，液碱储罐，齿轮泵，搅拌机，回路管道；所述湿式除尘罐的顶部分别设有进气口与出气口，进气管道从进气口伸入湿式除尘罐内部液位面以上；所述湿式除尘罐的进气口与抽真空泵的出气口连通；所述湿式除尘罐的出气口与除雾器连通；所述湿式除尘罐一侧还连通有回路管道，回路管道接有液碱储罐与齿轮泵，回路管道内设有氢氧化钠溶液；所述液碱储罐设有投放NaOH的投碱口，且液碱储罐内设有搅拌机；所述齿轮泵接入回路管道提供动力。

优选地，所述湿式除尘罐的底部设有排泥阀。

优选地，所述回路管道的一端接入湿式除尘罐的上端，回路管道的另一端接入湿式除尘罐的中部，整体形成闭合回路。

优选地，所述回路管道内的水与投放的NaOH配比后形成饱和的NaOH溶液进行液体补充；所述回路管道上还连接有硅酸钠浓度检测仪和氢氧化钠浓度检测仪。

优选地，所述原料气压缩机的压力为0.6mpa；所述产品气压缩机的前后管路压力分别为0.1mpa，0.5mpa；所述低温精馏塔的压力为0.3mpa，整体反应温度在0-30℃。

优选地，所述回路管道上设有用于调节湿式除尘罐液位的调节阀。

优选地，所述纯化器与低温精馏塔的连接管路设有第一换热器；所述低温精馏塔的顶部设有出气口，出气口连入第二换热器；所述第二换热器的出气口进行排气，气体中氩气成分在换热器低温冷凝后，回流到低温精馏塔。

优选地，所述第二换热器与产品压缩机连通的管路与第一换热器进行换热。

优选地，所述低温精馏塔运行过程先充用于提供冷量的液氩。

优选地，所述单晶炉、抽真空泵、滤罐组成的线路段设有一段以上，汇入总管后接入湿式除尘罐。

一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统本实用新型有益效果有以下几点：

1、通过该系统，可以将氩气尾气中的SiO粉尘直接进行反应脱除，防止大量SiO粉尘进入后续处理的设备当中。

2、SiO与NaOH反应后生成产物为硅酸钠，利于处理。

3、湿式除尘装置为反应提供了反应处理SiO粉尘的场所。

4、氩气最后回收进入到单晶炉进行循环利用。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的系统设备整体连接结构示意图。

图2为本实用新型的湿式除尘装置局部结构示意图。

图3为本实用新型的实施例局部连接结构示意图。

图中，单晶炉1，滤罐2，抽真空泵3，湿式除尘装置4，湿式除尘罐4-1，液碱储罐4-2，齿轮泵4-3，搅拌机4-4，回路管道4-5，除雾器5，原料气压缩机6，除碳反应器7，加氢除氧反应器8，纯化器9，低温精馏塔10，产品气压缩机11，第一换热器12，第二换热器13，洗涤塔14，干式除尘器15。

具体实施方式：

如图1-3所示，一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统，包括依次连通的单晶炉1，滤罐2，抽真空泵3，湿式除尘装置4，除雾器5，干式除尘器15，原料气压缩机6，除碳反应器7，加氢除氧反应器8，纯化器9，低温精馏塔10，产品气压缩机11；湿式除尘循环4装置4包括湿式除尘罐4-1，液碱储罐4-2，齿轮泵4-3，搅拌机4-4，回路管道4-5，其中原料气压缩机6的压力为0.6mpa；产品气压缩机11的前后管路压力设置为0.1mpa，0.5mpa；低温精馏塔 10的压力为0.3mpa，整体反应温度在0-30℃；单晶炉1、抽真空泵3、滤罐2组成的线路段设有一段以上，汇入总管后接入湿式除尘罐 4-1；湿式除尘罐4-1的顶部分别设有进气口与出气口，总管连入进气管道并从进气口伸入湿式除尘罐4-1内部液位面以上，距离建议控制在10cm。湿式除尘罐4-1的底部设有排泥阀，排泥阀位置排放硅酸钠；湿式除尘罐4-1的进气口与抽真空泵3的出气口连通；湿式除尘罐4-1的出气口与除雾器5连通；湿式除尘罐4-1一侧还连通有回路管道4-5；回路管道4-5接有液碱储罐4-2与齿轮泵4-3，回路管道内设有氢氧化钠溶液，回路管道的一端接入湿式除尘罐4-1的上端，回路管道的另一端接入湿式除尘罐4-1的中部，整体形成闭合回路；液碱储罐4-2设有投放NaOH的投碱口，且液碱储罐4-2内设有搅拌机4-4；齿轮泵4-3接入回路管道提供动力，回路管道内的水与投放的NaOH配比后形成饱和的NaOH溶液；回路管道上还连接有硅酸钠浓度检测仪；回路管道4-5上设有用于调节湿式除尘罐的调节阀；为了加速反应，湿式除尘罐内同样设有搅拌机，为了对液位高度进行恒定统计，湿式除尘罐上设有液位计。

工作原理如下：

如图1所示，氩气通入单晶炉1，单晶制备使用后，含有SiO粉尘的气体从单晶炉1排出进入到滤罐2，滤罐2正常能过滤掉较大部分的 SiO粉尘，成百上千的滤罐难免有部分损坏的使含有SiO粉尘的气体通过抽真空泵3排入到湿式除尘罐4-1内，SiO与湿式除尘罐4-1内的氢氧化钠溶液发生反应，生成硅酸钠，湿式除尘罐进气管伸入碱液液面的高度不同，总管的压力不同，通过调节阀进行液位控制；硅酸钠定期从湿式除尘罐4-1底部的排泥阀进行排放，硅酸钠浓度检测仪判断硅酸钠浓；为便于检测内部的氢氧化钠浓度，还设有氢氧化钠检测仪；后续气体进入除雾器5将气体进行干燥除湿，除湿后的气体进入干式除尘器15进行二次除尘，气体从干式除尘器15排出后通过原料气压缩机6控制该部分管道压力，后续气体进入到除碳反应器7，除碳反应器7也叫一氧化碳除氧反应器，利用粗氩中的微量一氧化碳在特定催化剂下除粗氩中的微量氧气，一氧化碳消耗完氧还有剩余则在后面的加氢反应器中脱除；加氢除氧反应器8处加入氢气，该处降低氢气添加总量，因为反应的本身生成硅酸钠和氢气，所以减少了该部分氢气加入量；气体从加氢除氧反应器8出来后进入到纯化器9内，气体进入加氢除氧反应器8后，氢气生成水，并通过纯化器9将其脱除；气体从纯化器9处理后，进入到低温精馏塔10内，在进入低温精馏塔10之前，通过第一换热器12进行换热，降低气体的温度，在低温精馏塔10内发生冷凝，使气体内的氩气大部分冷凝形成液氩，气体进入时冷凝温度在-168℃左右，从低温精馏塔10排出后的液氩温度为-173℃左右，排出液氩管道接入第二换热器13给低温精馏塔 10排出的气体进行换热，将低温精馏塔10进入的未冷凝部分的气体进行二次冷凝气体中残留的氩气冷凝后回流到低温精馏塔10内；而第二换热器13将液氩换热后，气体管线连入到第一换热器12内，将管线内的温度与第一换热器12内前段部分的管线进行换热，降低前段管线温度的同时，还可以气化后段管线内的液氩变为氩气，通过产品气压缩机11，提升管道压力将氩气再通入单晶炉1内进行使用；由于低温精馏塔10初始运行时，第一换热器12前段的管线无法直接与后段还未进行的管线进行换热，所以整个运行过程中在低温精馏塔 10处补充提供冷量的液氩，为该处进入的气体提供冷量，其中第一换热器12与第二换热器13采用板翅式换热器。

如图3所示，湿式除尘装置4中的湿式除尘罐4-1，可替换为洗涤塔 14，回路管道的进水口从洗涤塔14顶部接入进行喷淋，从底部回流到液碱储罐4-2内形成完成循环，洗涤塔14的底部还设有进气口，气体进入后从洗涤塔14顶部经过喷淋后发生反应，反应后的气体再进入后续除雾器5中，回路管道上还连接有浓度检测仪，用检测仪检测溶液是否处于饱和状态，以检测仪检测的浓度作为是否投放NaOH 的标准；液碱储罐4-2设有投放NaOH的投碱口，且液碱储罐4-2内设有搅拌机4-4，投入NaOH后利用搅拌机4-4使其加速溶解；齿轮泵4-3接入回路管道提供动力；洗涤塔14的底部设有排泥阀进行定期排放反应后生成的硅酸钠产物；回路管道4-5上设有用于调节液位的调节阀；湿式除尘装置4整体可选用不锈钢，防止NaOH腐蚀设备和管道。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统，包括依次连通的单晶炉，滤罐，抽真空泵，湿式除尘装置，除雾器，干式除尘器，原料气压缩机，除碳反应器，加氢除氧反应器，纯化器，低温精馏塔，产品气压缩机；其特征在于所述湿式除尘装置包括湿式除尘罐，液碱储罐，齿轮泵，搅拌机，回路管道；所述湿式除尘罐的顶部分别设有进气口与出气口，进气管道从进气口伸入湿式除尘罐内部液位面上方；所述湿式除尘罐的进气口与抽真空泵的出气口连通；所述湿式除尘罐的出气口与除雾器连通；所述湿式除尘罐一侧还连通有回路管道，回路管道接有液碱储罐与齿轮泵，回路管道内设有氢氧化钠溶液；所述液碱储罐设有投放NaOH的投碱口，且液碱储罐内设有搅拌机；所述齿轮泵接入回路管道提供动力。

2.根据权利要求1所述的一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统，其特征在于：所述湿式除尘罐的底部设有排泥阀。

3.根据权利要求1所述的一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统，其特征在于：所述回路管道的一端接入湿式除尘罐的上端，回路管道的另一端接入湿式除尘罐的中部，整体形成闭合回路。

4.根据权利要求3所述的一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统，其特征在于：所述回路管道内的水与投放的NaOH配比后形成饱和的NaOH溶液进行液体补充；所述回路管道上还连接有硅酸钠浓度检测仪和氢氧化钠浓度检测仪。

5.根据权利要求1所述的一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统，其特征在于：所述原料气压缩机的压力为0.6mpa；所述产品气压缩机的前后管路压力分别为0.1mpa，0.5mpa；所述低温精馏塔的压力为0.3mpa，整体反应温度在0-30℃。

6.根据权利要求3所述的一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统，其特征在于：所述回路管道上设有用于调节湿式除尘罐液位的调节阀。

7.根据权利要求1所述的一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统，其特征在于：所述纯化器与低温精馏塔的连接管路设有第一换热器；所述低温精馏塔的顶部设有出气口，出气口连入第二换热器；所述第二换热器的出气口进行排气，气体中氩气成分在换热器低温冷凝后，回流到低温精馏塔。

8.根据权利要求7所述的一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统，其特征在于：所述第二换热器与产品压缩机连通的管路与第一换热器进行换热。

9.根据权利要求1所述的一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统，其特征在于：所述低温精馏塔运行过程中补充提供冷量的液氩。

10.根据权利要求1所述的一种利用湿式除尘法除氩气尾气中SiO粉尘的系统，其特征在于：所述单晶炉、抽真空泵、滤罐组成的线路段设有一段以上，汇入总管后接入湿式除尘罐。

Images