CN220434962U - 往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统，涉及多晶硅生产技术领域，主要目的是减少机封气相互窜流的现象，同时降低机封废气的处理量，降低生产成本。本实用新型的主要技术方案为：往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统，该系统包括：一段填料密封环和二段填料密封环；所述一段填料密封环的一端靠近压缩机气缸，另一端设有一级漏气排出管；所述二段填料密封环的一端贴近所述一段填料密封环的另一端，所述二段填料密封环的中部设有二级进气管，所述二段填料密封环的另一端设有二级漏气排出管。

Description

往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产技术领域，尤其涉及一种往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统。

背景技术

目前多晶硅领域往复式氢气压缩机均使用迷宫式填料密封，设计通过使用多层填料密封环逐级减压，减至一定压力后，通过使用机封气冲压，来维持填料处压力恒定，防止气相窜入至下级机封填料中。该方式的机封需使用纯净氢气作为第一级机封气，纯净氮气为第二、三级机封气，机封气需求种类多、压力较高，机封气泄漏量大，该部分泄漏气体造成物料浪费，机封废气处理成本高，最终导致生产成本高。

往复式氢气压缩机均使用三段填料密封，靠近往复式氢气压缩机气缸高压侧为第一段氢气密封，紧随其后为第二段氮气密封，通过隔腔再次泄压减压，最后一段为氮气密封，通过三段密封，一段隔腔泄压，实现往复式氢气压缩机的活塞杆密封。该方式的机封需使用纯净氢气作为第一级机封气，纯净氮气为第二、三级机封气。

往复式氢气压缩机均使用三段填料密封，靠近往复式氢气压缩机气缸高压侧为第一段氢气密封，紧随其后为第二段氮气密封，通过隔腔再次泄压减压，最后一段为氮气密封，通过三段密封，一段隔腔泄压，实现往复式氢气压缩机的活塞杆密封。该方式的机封需使用纯净氢气作为第一级机封气，纯净氮气为第二、三级机封气。其中第一级及第二级机封气压力所需较高，机封气及泄压气均压力高，易发生机封气相互窜的现象，压力高造成泄漏量增大，导致下游工段处理量较大，且部分可利用物质组分难以回收利用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统，主要目的是减少机封气相互窜流的现象，同时降低机封废气的处理量，降低生产成本。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统，该系统包括：一段填料密封环和二段填料密封环；

一段填料密封环的一端靠近压缩机气缸，另一端设有一级漏气排出管，一级漏气排出管连接于一级废气回收部；

二段填料密封环的一端贴近一段填料密封环的另一端，二段填料密封环的中部设有二级进气管，二段填料密封环的另一端设有二级漏气排出管，二级漏气排出管连接于二级废气回收部。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

可选的，一级废气回收部包括依次连接的一级机封气缓冲罐、机前冷凝器、一级机封气回收压缩机、机后冷凝器、PSA分子筛变压吸附机构、低压氢气压缩机和高压氢气压缩机，一级漏气排出管连接于一级机封气缓冲罐。

可选的，机后冷凝器包括立式冷凝器和卧式冷凝器，一级机封气回收压缩机、立式冷凝器、卧式冷凝器和PSA分子筛变压吸附机构依次连接。

可选的，还包括机前冷凝液回收罐和机后冷凝液回收罐，一级机封气缓冲罐和机前冷凝器分别通过第一凝液管连接于机前冷凝液回收罐，立式冷凝器和卧式冷凝器分别通过第二凝液管连接于机后冷凝液回收罐。

可选的，二级废气回收部包括依次连接的二级机封气缓冲罐、机前冷却器、二级机封气回收压缩机、机后冷却器、活性炭吸附机构、尾气喷淋塔，二级漏气排出管连接于二级机封气缓冲罐。

可选的，机后冷却器包括立式冷却器和卧式冷却器，二级机封气回收压缩机、立式冷却器、卧式冷却器和活性炭吸附机构依次连接。

可选的，还包括机前冷却液回收罐和机后冷却液回收罐，二级机封气缓冲罐和机前冷却器分别通过第一冷却液管连接于机前冷却液回收罐，立式冷却器和卧式冷却器分别通过第二冷却液管连接于机后冷却液回收罐。

可选的，活性炭吸附机构包括活性炭吸附塔、再生一级冷却器、再生二级冷却器和再生冷却液回收罐，活性炭吸附塔的下端、再生一级冷却器和再生二级冷却器依次连接，再生一级冷却器和再生二级冷却器分别通过第三冷却液管连接于冷却液回收罐，再生二级冷却器通过气相回流管连接于二级机封气缓冲罐。

借由上述技术方案，本实用新型至少具有下列优点：

本系统减少机封气使用种类，只是用氮气对二段填料密封环进行密封；一段填料密封环不使用密封气，氢气直接泄压至下游工段收回处理，一段填料密封环泄压后，降低二段填料密封环的压力，从而降低二段填料密封环二级进气管的进气压力，实现机封部件整体压力降低。

因机封部件压力降低，将减少机封气相互窜的现象，实现机封气泄漏分级管控，便于回收部分可利用泄漏物料，从而提高物料回收利用率。

同时，未使用一级机封气，二级机封气(氮气)压力降低，通量减少，机封部件整体所使用机封气的种类及用量均下降，减少物料种类及物料投入，降低下游废气的处理量，综合降低生产成本。

同时，二级漏气排出管位于一段填料密封环的远端，二级漏气排出管离一级漏气排出管越远，氢气泄漏至二级漏气排出管，需要经过的填料密封环就越多，降低氢气泄漏量。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种往复式氢气压缩机机封结构的轴向剖切结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种往复式氢气压缩机机封结构的轴向视图；

图3为本实用新型实施例提供的一种一级废气回收部的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种二级废气回收部的结构示意图。

说明书附图中的附图标记包括：一段填料密封环1、二段填料密封环2、一级漏气排出管3、二级进气管4、二级漏气排出管5、一级机封气缓冲罐6、机前冷凝器7、一级机封气回收压缩机8、机后冷凝器9、PSA分子筛变压吸附机构10、低压氢气压缩机11、高压氢气压缩机12、立式冷凝器901、卧式冷凝器902、机前冷凝液回收罐13、机后冷凝液回收罐14、第一凝液管15、第二凝液管16、二级机封气缓冲罐17、机前冷却器18、二级机封气回收压缩机19、机后冷却器20、立式冷却器2001、卧式冷却器2002、机前冷却液回收罐21、机后冷却液回收罐22、第一冷却液管23、第二冷却液管24、活性炭吸附塔25、再生一级冷却器26、再生二级冷却器27、再生冷却液回收罐28、第三冷却液管29、气相回流管30。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型的一个实施例提供的一种往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统，其包括：一段填料密封环1和二段填料密封环2；

一段填料密封环1的一端靠近压缩机气缸，另一端设有一级漏气排出管3，一级漏气排出管3连接于一级废气回收部；

二段填料密封环2的一端贴近一段填料密封环1的另一端，二段填料密封环2的中部设有二级进气管4，二段填料密封环2的另一端设有二级漏气排出管5，二级漏气排出管5连接于二级废气回收部。

往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统的工作过程如下:

本系统减少机封气使用种类，只是用氮气对二段填料密封环2进行密封；一段填料密封环1不使用密封气，氢气直接泄压至下游工段收回处理，一段填料密封环1泄压后，降低二段填料密封环2的压力，从而降低二段填料密封环2二级进气管4的进气压力，实现机封部件整体压力降低。

因机封部件压力降低，将减少机封气相互窜的现象，实现机封气泄漏分级管控，便于回收部分可利用泄漏物料，从而提高物料回收利用率。

同时，未使用一级机封气，二级机封气(氮气)压力降低，通量减少，机封部件整体所使用机封气的种类及用量均下降，减少物料种类及物料投入，降低下游废气的处理量，综合降低生产成本。

同时，二级漏气排出管5位于一段填料密封环1的远端，二级漏气排出管5离一级漏气排出管3越远，氢气泄漏至二级漏气排出管5，需要经过的填料密封环就越多，降低氢气泄漏量。

在本实用新型的技术方案中，本系统的机封结构，减少了机封气相互窜流的现象，同时降低机封废气的处理量，降低生产成本。

具体的，一级漏气排出管3连接于一级废气回收部，二级漏气排出管5连接于二级废气回收部。

具体的，一级漏气排出管3、二级进气管4和二级漏气排出管5径向设置于填料密封壳体的实体部分中。

如图3所示，在具体实施方式中，一级废气回收部包括依次连接的一级机封气缓冲罐6、机前冷凝器7、一级机封气回收压缩机8、机后冷凝器9、PSAPSA分子筛变压吸附机构10、低压氢气压缩机11和高压氢气压缩机12，一级漏气排出管3连接于一级机封气缓冲罐6。

在本实施方式中，具体的，压缩机气缸内的高纯氢气经过一段填料密封环1减压泄漏至一级漏气排出管3(泄压压力为50-80KPa，泄压后，二段填料密封环2整体受压更低，经过一次氮气密封后，在密封环双向作用下，即可起到对氢气密封隔绝的作用)。在使用过程中，氮气有可能会泄压至一级漏气排出管3中，造成第一级漏气排出管3中的氢气含有部分氮气。

通过一级漏气排出管3进入一级机封气缓冲罐6内的机封回收氢气，依次经过机前冷凝器7冷凝，一级机封气回收压缩机8加压，机后冷凝器9加压后冷凝，以降低机封回收氢气中其他氯硅烷气体的含量，从而保护PSAPSA分子筛变压吸附机构10长期运行；机封回收氢气经过PSAPSA分子筛变压吸附机构10吸附除氮气后产出纯净的氢气，一部分纯净氢气用于反吹PSA分子筛，使PSA分子筛中所吸附的氮气被吹出分子筛，使分子筛持续具备除氮气的能力，该部分作为废气进入下一步工序处理，另一部分纯净氢气继续经过低压氢气压缩机11、高压氢气压缩机12，该部分氢气得以回收利用。

其中，低压氢气压缩机11和高压氢气压缩机12的一级漏气排出管3排出的氢气汇流至一级机封气缓冲罐6的进口。

如图3所示，在具体实施方式中，机后冷凝器9包括立式冷凝器901和卧式冷凝器902，一级机封气回收压缩机8、立式冷凝器901、卧式冷凝器902和PSAPSA分子筛变压吸附机构10依次连接。

在本实施方式中，具体的，经过一级机封气回收压缩机8加压后的机封回收氢气先进入立式冷凝器901，回收氢气中的大部分氯硅烷被立式冷凝器901冷凝液化，卧式冷凝器902冷凝液化少部分氯硅烷，从而完成回收氢气中绝大部分氯硅烷的液化分离。

具体的，压缩机一级机封泄漏气依次经过机前冷凝器7、立式冷凝器901和卧式冷凝器902的管程，机前冷凝器7和立式冷凝器901的壳程分别以乙二醇为冷却介质，卧式冷凝器902的壳程以氟利昂为冷却介质。

如图3所示，在具体实施方式中，还包括机前冷凝液回收罐13和机后冷凝液回收罐14，一级机封气缓冲罐6和机前冷凝器7分别通过第一凝液管15连接于机前冷凝液回收罐13，立式冷凝器901和卧式冷凝器902分别通过第二凝液管16连接于机后冷凝液回收罐14。

在本实施方式中，一级机封气缓冲罐6和机前冷凝器7中的液相组分通过第一凝液管15进入机前冷凝液回收罐13；立式冷凝器901和卧式冷凝器902中的液相组分通过第二凝液管16进入机后冷凝液回收罐14，实现回收氢气中的气液分离。

如图4所示，在具体实施方式中，二级废气回收部包括依次连接的二级机封气缓冲罐17、机前冷却器18、二级机封气回收压缩机19、机后冷却器20、活性炭吸附机构、尾气喷淋塔，二级漏气排出管5连接于二级机封气缓冲罐17。

在本实施方式中，具体的，二段漏气排出管排出至二级机封气缓冲罐17的主要是氮气，会含有少量氯硅烷气体，该部分气体经机前冷却器18气液分离，二级机封气回收压缩机19加压，机后冷却器20加压后冷却，实现大部分的气液分离，然后气体经过活性炭吸附机构吸附氯硅烷气体，剩余未冷却的气体作为工业废气进入尾气喷淋塔，淋洗中和对空排放(吸附后的气体还含有少量的氯硅烷，在尾气喷淋塔中，氯硅烷先被水洗中和反应，然后被碱洗中和反应)。

如图4所示，在具体实施方式中，机后冷却器20包括立式冷却器2001和卧式冷却器2002，二级机封气回收压缩机19、立式冷却器2001、卧式冷却器2002和活性炭吸附机构依次连接。

在本实施方式中，具体的，经过二级机封气回收压缩机19加压后的气体先进入立式冷却器2001，气体中的大部分氯硅烷被立式冷却器2001冷凝液化，卧式冷却器2002冷凝液化少部分氯硅烷，从而完成气体中绝大部分氯硅烷的液化分离，减轻活性炭吸附机构的负荷。

具体的，压缩机二级机封泄漏气依次经过机前冷却器18、立式冷却器2001和卧式冷却器2002的管程，机前冷却器18和立式冷却器2001的壳程分别以乙二醇为冷却介质，卧式冷却器2002的壳程以氟利昂为冷却介质。

如图4所示，在具体实施方式中，还包括机前冷却液回收罐21和机后冷却液回收罐22，二级机封气缓冲罐17和机前冷却器18分别通过第一冷却液管23连接于机前冷却液回收罐21，立式冷却器2001和卧式冷却器2002分别通过第二冷却液管24连接于机后冷却液回收罐22。

在本实施方式中，二级机封气缓冲罐17和机前冷却器18中的液相组分通过第一冷却液管23进入机前冷却液回收罐21；立式冷却器2001和卧式冷却器2002中的液相组分通过第二冷却液管24进入机后冷却液回收罐22，气相组分进入活性炭吸附机构，实现气液分离。

如图4所示，在具体实施方式中，活性炭吸附机构包括活性炭吸附塔25、再生一级冷却器26、再生二级冷却器27和再生冷却液回收罐28，活性炭吸附塔25的下端、再生一级冷却器26和再生二级冷却器27依次连接，再生一级冷却器26和再生二级冷却器27分别通过第三冷却液管29连接于再生冷却液回收罐28，再生二级冷却器27通过气相回流管30连接于二级机封气缓冲罐17。

在本实施方式中，具体的，活性炭吸附塔25包括并联的三个塔，分别为A塔、B塔和C塔，A塔吸附，B塔再生，C塔冷却备用，三塔依次轮流替换，当三塔中的任一个塔处于再生过程时，反吹吸附塔后的再生气携带氯硅烷依次进入再生一级冷却器26、再生二级冷却器27，其中的冷凝液化的氯硅烷通过第三冷却液管29汇流至冷却液回收罐，其中不被冷却的气相组分通过气相回流管30再次进入二级机封气缓冲罐17，并重新进入活性炭吸附塔25，这样可以进一步清除再生气中的氯化氢和氯硅烷。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，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揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统，其特征在于，包括：

一段填料密封环，所述一段填料密封环的一端靠近压缩机气缸，另一端设有一级漏气排出管，所述一级漏气排出管连接于一级废气回收部；

二段填料密封环，所述二段填料密封环的一端贴近所述一段填料密封环的另一端，所述二段填料密封环的中部设有二级进气管，所述二段填料密封环的另一端设有二级漏气排出管，所述二级漏气排出管连接于二级废气回收部。

2.根据权利要求1所述的往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统，其特征在于，

所述一级废气回收部包括依次连接的一级机封气缓冲罐、机前冷凝器、一级机封气回收压缩机、机后冷凝器、PSA分子筛变压吸附机构、低压氢气压缩机和高压氢气压缩机，所述一级漏气排出管连接于所述一级机封气缓冲罐。

3.根据权利要求2所述的往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统，其特征在于，

所述机后冷凝器包括立式冷凝器和卧式冷凝器，所述一级机封气回收压缩机、所述立式冷凝器、所述卧式冷凝器和所述PSA分子筛变压吸附机构依次连接。

4.根据权利要求3所述的往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统，其特征在于，

还包括机前冷凝液回收罐和机后冷凝液回收罐，所述一级机封气缓冲罐和所述机前冷凝器分别通过第一凝液管连接于所述机前冷凝液回收罐，所述立式冷凝器和所述卧式冷凝器分别通过第二凝液管连接于所述机后冷凝液回收罐。

5.根据权利要求1所述的往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统，其特征在于，

所述二级废气回收部包括依次连接的二级机封气缓冲罐、机前冷却器、二级机封气回收压缩机、机后冷却器、活性炭吸附机构、尾气喷淋塔，所述二级漏气排出管连接于所述二级机封气缓冲罐。

6.根据权利要求5所述的往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统，其特征在于，

所述机后冷却器包括立式冷却器和卧式冷却器，所述二级机封气回收压缩机、所述立式冷却器、所述卧式冷却器和所述活性炭吸附机构依次连接。

7.根据权利要求6所述的往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统，其特征在于，

还包括机前冷却液回收罐和机后冷却液回收罐，所述二级机封气缓冲罐和所述机前冷却器分别通过第一冷却液管连接于所述机前冷却液回收罐，所述立式冷却器和所述卧式冷却器分别通过第二冷却液管连接于所述机后冷却液回收罐。

8.根据权利要求6或7所述的往复式氢气压缩机机封气排放回收利用系统，其特征在于，

所述活性炭吸附机构包括活性炭吸附塔、再生一级冷却器、再生二级冷却器和再生冷却液回收罐，所述活性炭吸附塔的下端、所述再生一级冷却器和所述再生二级冷却器依次连接，所述再生一级冷却器和所述再生二级冷却器分别通过第三冷却液管连接于所述冷却液回收罐，所述再生二级冷却器通过气相回流管连接于所述二级机封气缓冲罐。