CN219424041U - 多晶硅尾气处理的过滤系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及多晶硅尾气处理的过滤系统，第一换热器壳程出口与冷却换热系统尾气进口相连，其气相出口与吸收塔废气进口相连，冷却换热系统液相出口与第一换热器管程进口相连通，其管程出口与解析塔富液进口相连，冷却换热系统冷媒进口与吸收塔冷氢出口相连，其富液出口与第三换热器壳程进口相连，其壳程出口与第一换热器管程进口相连通，解析塔贫液出口与第三换热器管程进口相连通，其管程出口与吸收塔贫液进口相连，第三换热器管程进口与液相过滤器过滤进口相连，其过滤出口与氯硅烷液体罐相连。上述方案能够解决现有技术中液相氯硅烷中掺杂有硅粉、金属颗粒等杂质会吸附至回收管路中，容易导致回收管路出现堵塞或者流量变小的不良影响。

Description

多晶硅尾气处理的过滤系统

技术领域

本申请涉及多晶硅尾气处理技术领域，特别是涉及多晶硅尾气处理的过滤系统。

背景技术

由于光伏技术的不断发展，采用多晶硅电池发电由于其成本低、效率相对较高而所占的市场份额越来越大。在发电效率的提高限制较多的同时，低成本的多晶硅也是降低光伏电池成本的一个重要途径。

目前，生产尾气的回收主要采用改良西门子干法回收工艺，即依次采用冷凝、压缩、吸收、解析、吸附等流程将生产尾气中氯硅烷（包括三氯氢硅、四氯化硅）、氯化氢、氢气等进行有效分离。具体工序流程包括：生产尾气经过多个冷却器低压冷凝后，将气相氯硅烷液化从而与氢气、氯化氢气体分离，冷凝下来的液相氯硅烷一部分送入精馏塔内进行分离提纯，另一部分作为吸收塔的吸收液，未冷凝下来的含氢气和氯化氢的混合气经压缩机压缩加压后，送至以液相氯硅烷为吸收液的吸收塔内，将混合气中的氯化氢气体吸收，并从塔底输出含有氯化氢的氯硅烷富液，然后送入解析塔内以将氯硅烷富液中的氯化氢解析出来，未被吸收的氢气和少量杂质从吸收塔塔顶输出，送至吸附装置进行吸附处理，以将杂质去除得到纯净氢气；以上步骤循环往复，从而将各物料组分分离出来使之重复参与生产。

前述工序流程中，生产尾气中的气相氯硅烷需先冷却为液相状态以与气相的氢气和氯化氢分离开，现有技术中，通常使用活性炭吸附净化回收氢工序所回收的氢气反吹活性炭吸附柱，实现脱附再生，同时，液相氯硅烷还需要在尾气处理工序中进行热量的回收利用，且液相氯硅烷在热量交换后的还需要通过回收管路进行回收利用至氢化工序等，然而液相氯硅烷中掺杂有前序未完全反应的硅粉、原料中的金属颗粒等杂质会容易吸附至回收管路的内壁上，长此以往，容易导致回收管路出现堵塞或者流量变小的不良影响，从而也导致检修工作量及检修次数的增加。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术中液相氯硅烷中掺杂有前序未完全反应的硅粉、原料中的金属颗粒等杂质会容易吸附至回收管路的内壁上，长此以往，容易导致回收管路出现堵塞或者流量变小的不良影响，从而也导致检修工作量及检修次数的增加的问题。提供多晶硅尾气处理的过滤系统，从而较大程度上避免回收管道被堵塞，进而降低检修工作量及检修次数，缓解对正常生产带来的影响。

一种多晶硅尾气处理的过滤系统，包括还原炉、第一换热器、第三换热器、冷却换热系统、吸收塔、解析塔、液相过滤器和氯硅烷液体罐，所述还原炉的尾气出口与所述第一换热器的壳程进口相连，所述第一换热器的壳程出口与所述冷却换热系统的尾气进口相连，所述冷却换热系统的气相出口与所述吸收塔的废气进口相连，所述冷却换热系统的液相出口与所述第一换热器的管程进口相连通，所述第一换热器的管程出口与所述解析塔的富液进口相连，所述吸收塔的冷氢出口与所述冷却换热系统的冷媒进口相连，所述吸收塔的富液出口与所述第三换热器的壳程进口相连，所述第三换热器的壳程出口与所述第一换热器的管程进口相连通，所述解析塔的贫液出口与所述第三换热器的管程进口相连通，所述第三换热器的管程出口与所述吸收塔的贫液进口相连，所述第三换热器的管程进口与所述液相过滤器的过滤进口相连，所述液相过滤器的第一过滤出口与所述氯硅烷液体罐相连。

优选地，上述多晶硅尾气处理的过滤系统中，还包括第二换热器，所述冷却换热系统的液相出口与所述第二换热器的壳程进口相连，所述第二换热器的壳程出口与所述第一换热器的管程进口相连，所述第三换热器的壳程出口与所述第二换热器的壳程进口相连，所述解析塔的贫液出口与所述第二换热器的管程进口相连，所述第二换热器的管程出口与所述第三换热器的管程进口相连，所述第二换热器的管程出口与所述液相过滤器的过滤进口相连。

优选地，上述多晶硅尾气处理的过滤系统中，所述冷却换热系统包括一级换热器和二级换热器，所述第一换热器的壳程出口与所述一级换热器的壳程进口相连，所述一级换热器的气相出口与所述二级换热器的壳程进口相连，所述二级换热器的气相出口与所述吸收塔的废气进口相连，所述一级换热器和所述二级换热器的液相出口均与所述第一换热器的管程进口相连通，所述吸收塔的冷氢出口与所述二级换热器管程进口相连，所述二级换热器管程出口与所述一级换热器的管程进口相连，所述一级换热器的管程出口连接有氢气回收管道。

优选地，上述多晶硅尾气处理的过滤系统中，所述冷却换热系统还包括初级换热器和压缩机，所述初级换热器为空气冷却器，所述第一换热器的壳程出口与所述初级换热器的壳程进口相连，所述初级换热器的气相出口与所述压缩机的进口相连，所述压缩机的出口与所述一级换热器的壳程进口相连，所述初级换热器的液相出口与所述第一换热器的管程进口相连通。

优选地，上述多晶硅尾气处理的过滤系统中，还包括氢气换热器和TCS换热器，所述还原炉的尾气出口分别与所述氢气换热器和所述TCS换热器的壳程进口相连，所述氢气换热器和所述TCS换热器的壳程出口均与所述第一换热器的壳程进口相连，所述氢气换热器和所述TCS换热器的管程出口均与所述还原炉原料进口相连。

优选地，上述多晶硅尾气处理的过滤系统中，还包括硅粉除尘装置，所述还原炉的尾气出口与所述硅粉除尘装置的进口相连，所述硅粉除尘装置的出口分别与所述氢气换热器和所述TCS换热器的壳程进口相连。

本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本申请实施例公开的多晶硅尾气处理的过滤系统中，第三换热器的管程进口与液相过滤器的过滤进口相连，液相过滤器的第一过滤出口与氯硅烷液体罐相连，通过回收一部分温度较高的液相氯硅烷贫液通过液相过滤器的过滤之后传输至氯硅烷液体罐，以减少通入到第三换热器内换热的温度较高的液相氯硅烷贫液，以使在第三换热器内，温度较低的液相氯硅烷富液能够将较少量的液相氯硅烷贫液冷却至较低温度，进一步降低额外需要加入的冷量，以使再仅需额外增加更少量的冷量便可以将液相氯硅烷贫液冷却至吸收塔的工作温度，从而能够进一步减少额外增加的冷量，降低尾气回收过程中冷量的使用量，同时，液相过滤器通过过滤液相氯硅烷贫液中的杂质，从而避免杂质吸附于回收管路的内壁上，从而回收管路被堵塞，进而降低检修工作量及检修次数。

附图说明

图1为本申请实施例公开的一种多晶硅尾气处理的过滤系统的示意图。

其中：还原炉100、第一换热器210、第二换热器220、第三换热器230、冷却换热系统300、一级换热器310、二级换热器320、氢气回收管道330、初级换热器340、压缩机350、吸收塔400、解析塔500、氢气换热器710、TCS换热器720、硅粉除尘装置730。

实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考图1，本申请实施例公开一种多晶硅尾气处理的过滤系统，所公开的多晶硅尾气处理的过滤系统包括还原炉100、第一换热器210、第三换热器230、冷却换热系统300、吸收塔400、解析塔500、液相过滤器610和氯硅烷液体罐620。

还原炉100生产尾气的温度约220℃，其主要成分为：氯化氢、氢气和氯硅烷，还原炉100的尾气出口与第一换热器210的壳程进口相连通，以将还原炉100内的尾气排入到第一换热器210的壳程内，第一换热器210的壳程出口与冷却换热系统300的尾气进口相连，将在第一换热器210内释放一部分热量后的尾气通入到冷却换热系统300内，以冷却尾气，尾气在冷却后得到液相的氯硅烷富液，且其中有少量的氯化氢和气态的废气。

冷却换热系统300的液相出口与第一换热器210的管程进口相连通，以将液相的氯硅烷富液通入到第一换热器210的管程内，与第一换热器210的壳程内的尾气进行换热，液相的氯硅烷富液吸收尾气中的一部分热量，以加热液相的氯硅烷富液，第一换热器210的管程出口与解析塔500的富液进口相连，被加热后的液相氯硅烷富液通入到解析塔500内进行解析，解析出液相氯硅烷富液中的氯化氢，氯化氢通过解析塔500塔顶回收，在解析塔500内，塔底温度约110℃，塔顶温度约60℃，即回收的氯化氢气体温度约60℃，需要通入到解析塔500内的液相氯硅烷富液温度约110℃，解析后的液相氯硅烷贫液温度约110℃。由于尾气温度约至220℃，可以直接通过第一换热器210壳程内的尾气将管程内的液相的氯硅烷富液加热110℃，以满足解析塔500的解析温度要求，避免额外需要热源加热液相的氯硅烷富液，充分回收利用尾气中的热量。

冷却换热系统300的气相出口与吸收塔400的废气进口相连，以将废气通入到吸收塔400内，通过液相的氯硅烷贫液喷淋吸收废气中的氯化氢，废气中的氯化氢溶解到液相的氯硅烷贫液，废气中的氢气通过吸收塔400塔顶回收，在吸收塔400内，塔顶温度约-65℃，塔底温度约-58℃，即回收的氢气温度约-65℃，需要通入到吸收塔400内的液相氯硅烷贫液温度约-65℃，吸收废气中的氯化氢后的液相氯硅烷富液温度约-58℃。由于回收的氢气温度约-65℃，可以将回收的低温氢气作为冷却换热系统300的冷媒，以冷却尾气，吸收塔400的冷氢出口与冷却换热系统300的冷媒进口相连，从而将回收的氢气通入到冷却换热系统300冷却尾气，冷却后的废气温度约-58℃，直接使用回收的低温氢气作为冷却换热系统300的冷媒，避免额外需要冷源冷却尾气，充分回收利用氢气中的冷量。吸收塔400的富液出口与第三换热器230的壳程进口相连，解析塔500的贫液出口与第三换热器230的管程进口相连通，以使温度较高的液相氯硅烷贫液与温度较低的液相氯硅烷富液在第三换热器230内进行换热，充分回收利用各自所携带的热量及冷量，温度较低的液相氯硅烷富液经换热后温度上升，第三换热器230的壳程出口与第一换热器210的管程进口相连通，将液相氯硅烷富液通入到第一换热器210内与尾气换热，以将液相氯硅烷富液加热至解析塔500的工作温度，从吸收塔400内排出的低温液相氯硅烷富液的加热过程中无额外热源引入，均是通过系统自身热量加热至解析塔500的工作温度，从而充分回收利用系统中的热量，避免热量浪费。

同时，第三换热器230的管程出口与吸收塔400的贫液进口相连，温度较高的液相氯硅烷贫液经换热后温度降低，再仅需额外增加少量的冷量便可以将液相氯硅烷贫液冷却至吸收塔400的工作温度，从而能够减少额外增加的冷量，降低尾气回收过程中冷量的使用量，从而避免温度较高的液相氯硅烷贫液中热量浪费，以及避免温度较低的液相氯硅烷富液中冷量的浪费，提高系统的环保性和冷量、热量回收利用效率。

接着，第三换热器230的管程进口与液相过滤器610的过滤进口相连，液相过滤器610的过滤出口与氯硅烷液体罐620相连，通过回收一部分温度较高的液相氯硅烷贫液通过液相过滤器610的过滤之后传输至氯硅烷液体罐620，以减少通入到第三换热器230内换热的温度较高的液相氯硅烷贫液，以使在第三换热器230内，温度较低的液相氯硅烷富液能够将较少量的液相氯硅烷贫液冷却至较低温度，进一步降低额外需要加入的冷量，以使再仅需额外增加更少量的冷量便可以将液相氯硅烷贫液冷却至吸收塔400的工作温度，从而能够进一步减少额外增加的冷量，降低尾气回收过程中冷量的使用量，同时，液相过滤器610通过过滤液相氯硅烷贫液中的杂质，从而避免杂质吸附于回收管路的内壁上，从而回收管路被堵塞，进而降低检修工作量及检修次数。

进一步地，本申请公开的一种多晶硅生产尾气余热利用系统还可以包括第二换热器220，冷却换热系统300的液相出口与第二换热器220的壳程进口相连，以将冷却后得到液相的氯硅烷富液通入到第二换热器220的壳程内，解析塔500的贫液出口与第二换热器220的管程进口相连，以将解析塔500内温度较高的液相氯硅烷贫液通入到第二换热器220的管程内，以使温度较高的液相氯硅烷贫液与冷却后得到液相的氯硅烷富液进行换热，以对冷却后得到液相的氯硅烷富液进行预热，第二换热器220的壳程出口与第一换热器210的管程进口相连，将预热后的氯硅烷富液通入到第一换热器210中通过尾气加热至解析塔500的工作温度，第二换热器220的管程出口与第三换热器230的管程进口相连，在第二换热器220换热后的液相氯硅烷贫液通入到第三换热器230再进行换热，第三换热器230的壳程出口与第二换热器220的壳程进口相连，以将经过换热后的液相氯硅烷富液通入到第二换热器220进行换热，以对液相氯硅烷富液进行预热。此技术方案中，增加第二换热器220，与第三换热器230分级使用，分级回收利用系统中的热量和冷量，从而避免温度较高的液相氯硅烷贫液中热量浪费，以及避免温度较低的液相氯硅烷富液中冷量的浪费，进一步提高系统的环保性和冷量、热量回收利用效率，同时，第二换热器220的管程出口与所述液相过滤器610的过滤进口相连，以使第二换热器220换热后的液相氯硅烷贫液也可以通过液相过滤器610过滤而输送至氯硅烷液体罐620，实现对第三换热器230和第二换热器220的液相氯硅烷贫液的过滤和回收收集。

另外，氯硅烷液体罐620能够将液相氯硅烷贫液输送至氢化反应系统中，从而避免氯硅烷资源的浪费。

如上文所述，将在第一换热器210内释放一部分热量后的尾气通入到冷却换热系统300内，以冷却尾气，尾气在冷却后得到液相的氯硅烷富液（液体中有少量的氯化氢）和气态的废气（主要为氯化氢和氢气）。具体地，冷却换热系统300可以包括一级换热器310和二级换热器320，第一换热器210的壳程出口与一级换热器310的壳程进口相连，一级换热器310的气相出口与二级换热器320的壳程进口相连，二级换热器320的气相出口与吸收塔400的废气进口相连，一级换热器310和二级换热器320的液相出口均与第一换热器210的管程进口相连通，吸收塔400的冷氢出口与二级换热器320管程进口相连，二级换热器320管程出口与一级换热器310的管程进口相连，一级换热器310的管程出口连接有氢气回收管道330。通过两级换热冷却尾气，以使尾气的冷却效果好，从而提高氯硅烷富液与废气分离效果，同时，通过两级冷却能够使得回收的低温氢气中的冷量得到充分利用，避免仅设置一级冷却而使氢气中的冷量仅利用一部分，从而提高氢气中冷量的回收利用效率。

进一步地，冷却换热系统300还可以包括初级换热器340和压缩机350，初级换热器340为空气冷却器，第一换热器210的壳程出口与初级换热器340的壳程进口相连，初级换热器340的气相出口与压缩机350的进口相连，压缩机350的出口与一级换热器310的壳程进口相连，初级换热器340的液相出口与第一换热器210的管程进口相连通。通过压缩机350加压后冷却，一是能够提高尾气的冷却效果，从而提高氯硅烷富液与废气分离效果，同时，由于吸收塔400需要在高压低温的条件下工作，因此，相较于现有技术中仅在吸收塔400的废气进口处设置压缩装置以压缩废气，此处设置压缩机350压缩尾气既可以提高尾气的冷却效果，也可以后续直接通入到吸收塔400内，无需在吸收塔400的废气进口处设置压缩装置再压缩废气，起到一物两用的效果。

作为优选，本申请公开的一种多晶硅生产尾气余热利用系统还可以包括氢气换热器710和TCS换热器720，还原炉100的尾气出口分别与氢气换热器710和TCS换热器720的壳程进口相连，氢气换热器710和TCS换热器720的壳程出口均与第一换热器210的壳程进口相连，氢气换热器710和TCS换热器720的管程出口均与还原炉100原料进口相连。本技术方案中，利用高温尾气余热，提高氢气与TCS气体至一定温度后进入还原炉100内，从而节省用于提高氢气与TCS气体温度的热量，以降低还原炉100耗电量，进而达到节能的功效，同时，由于尾气回收过程中需要进行冷却，这里的氢气换热器710和TCS换热器720能够起到预先冷却的作用，以使通入到冷却换热系统300中尾气的温度得到降低，从而能够降低冷却换热系统300的冷却负荷，进而能够提高冷却换热系统300对尾气的冷却效果。

还原炉100的尾气中，还含有硅粉，硅粉较容易堵塞后续系统中的管道，基于此，在一种可选的实施例中，本申请公开的一种多晶硅生产尾气余热利用系统还可以包括硅粉除尘装置730，还原炉100的尾气出口与硅粉除尘装置730的进口相连，硅粉除尘装置730的出口分别与氢气换热器710和TCS换热器720的壳程进口相连，以使还原炉100的高温尾气首先经过硅粉除尘装置730回收其中的硅粉，然后将除去硅粉后的尾气通入到后续的系统中，从而避免硅粉堵塞后续系统中的管道，提高系统的可靠性和稳定性。具体地，硅粉除尘装置730可以为布袋除尘器。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种多晶硅尾气处理的过滤系统，其特征在于，包括还原炉、第一换热器、第三换热器、冷却换热系统、吸收塔、解析塔、液相过滤器和氯硅烷液体罐，所述还原炉的尾气出口与所述第一换热器的壳程进口相连，所述第一换热器的壳程出口与所述冷却换热系统的尾气进口相连，所述冷却换热系统的气相出口与所述吸收塔的废气进口相连，所述冷却换热系统的液相出口与所述第一换热器的管程进口相连通，所述第一换热器的管程出口与所述解析塔的富液进口相连，所述吸收塔的冷氢出口与所述冷却换热系统的冷媒进口相连，所述吸收塔的富液出口与所述第三换热器的壳程进口相连，所述第三换热器的壳程出口与所述第一换热器的管程进口相连通，所述解析塔的贫液出口与所述第三换热器的管程进口相连通，所述第三换热器的管程出口与所述吸收塔的贫液进口相连，所述第三换热器的管程进口与所述液相过滤器的过滤进口相连，所述液相过滤器的过滤出口与所述氯硅烷液体罐相连。

2.根据权利要求1所述的多晶硅尾气处理的过滤系统，其特征在于，还包括第二换热器，所述冷却换热系统的液相出口与所述第二换热器的壳程进口相连，所述第二换热器的壳程出口与所述第一换热器的管程进口相连，所述第三换热器的壳程出口与所述第二换热器的壳程进口相连，所述解析塔的贫液出口与所述第二换热器的管程进口相连，所述第二换热器的管程出口与所述第三换热器的管程进口相连，所述第二换热器的管程出口与所述液相过滤器的过滤进口相连。

3.根据权利要求1所述的多晶硅尾气处理的过滤系统，其特征在于，所述冷却换热系统包括一级换热器和二级换热器，所述第一换热器的壳程出口与所述一级换热器的壳程进口相连，所述一级换热器的气相出口与所述二级换热器的壳程进口相连，所述二级换热器的气相出口与所述吸收塔的废气进口相连，所述一级换热器和所述二级换热器的液相出口均与所述第一换热器的管程进口相连通，所述吸收塔的冷氢出口与所述二级换热器管程进口相连，所述二级换热器管程出口与所述一级换热器的管程进口相连，所述一级换热器的管程出口连接有氢气回收管道。

4.根据权利要求3所述的多晶硅尾气处理的过滤系统，其特征在于，所述冷却换热系统还包括初级换热器和压缩机，所述初级换热器为空气冷却器，所述第一换热器的壳程出口与所述初级换热器的壳程进口相连，所述初级换热器的气相出口与所述压缩机的进口相连，所述压缩机的出口与所述一级换热器的壳程进口相连，所述初级换热器的液相出口与所述第一换热器的管程进口相连通。

5.根据权利要求1所述的多晶硅尾气处理的过滤系统，其特征在于，还包括氢气换热器和TCS换热器，所述还原炉的尾气出口分别与所述氢气换热器和所述TCS换热器的壳程进口相连，所述氢气换热器和所述TCS换热器的壳程出口均与所述第一换热器的壳程进口相连，所述氢气换热器和所述TCS换热器的管程出口均与所述还原炉原料进口相连。

6.根据权利要求5所述的多晶硅尾气处理的过滤系统，其特征在于，还包括硅粉除尘装置，所述还原炉的尾气出口与所述硅粉除尘装置的进口相连，所述硅粉除尘装置的出口分别与所述氢气换热器和所述TCS换热器的壳程进口相连。