CN220940659U - 一种硅烷生产的渣浆处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种硅烷生产的渣浆处理装置，包括沉降罐、洗涤塔、渣浆闪蒸罐、渣浆沉降槽、薄膜蒸发器、渣浆干燥机、清液蒸馏塔、尾气洗涤塔以及STC缓冲罐，沉降罐与反应器、洗涤塔、渣浆闪蒸罐连接，洗涤塔与渣浆闪蒸罐连接，渣浆闪蒸罐与冷凝液收集罐、渣浆沉降槽连接，渣浆沉降槽与清液缓冲罐、薄膜蒸发器连接，薄膜蒸发器与冷凝液收集罐连接，薄膜蒸发器与渣浆干燥机连接，渣浆干燥机与冷凝液收集罐、水解槽连接，水解槽与尾气洗涤塔连接；冷凝液收集罐与清液缓冲罐连接，清液缓冲罐与清液蒸馏塔连接，清液蒸馏塔与STC缓冲罐连接。在处理渣浆时，逐步提纯可重复利用的产品，循环回主反应或参与进行主反应中，降低物料的消耗，且方便进行处理。

Description

一种硅烷生产的渣浆处理装置

技术领域：

本实用新型涉及一种硅烷生产的渣浆处理装置。

背景技术：

在硅烷生产过程中，因反应特点及催化转化效率的原因，会产生氯硅烷、硅粉等副产物，这部分副产物不易直接回收，且直接排放因物料的特殊性质，会对环境及人员安全产生严重影响。同时，副产物的含量越高，对后续的反应将会产生不良的影响，但是副产物中仍存在可重复利用的产品，进行回收可减少物料成本。为此，有必要设计一种硅烷生产的渣浆处理装置，以便对副产物中可重复利用的产品进行回收，减少物料成本。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种硅烷生产的渣浆处理装置，设计合理，可对副产物中可重复利用的产品进行回收，减少物料成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种硅烷生产的渣浆处理装置，包括沉降罐、洗涤塔、渣浆闪蒸罐、渣浆沉降槽、薄膜蒸发器、渣浆干燥机、冷凝液收集罐、清液缓冲罐、清液蒸馏塔、水解槽、尾气洗涤塔以及STC缓冲罐，所述沉降罐的输入端与反应器的输出端相连接，沉降罐的气相输出端与洗涤塔相连接，所述洗涤塔和沉降罐的渣浆输出端均与渣浆闪蒸罐的输入端相连接，所述渣浆闪蒸罐的蒸汽输出端与冷凝液收集罐的输入端相连接，渣浆闪蒸罐的渣浆输出端与渣浆沉降槽的输入端相连接，所述渣浆沉降槽的上层清液输出端与清液缓冲罐的输入端相连接，渣浆沉降槽的渣浆输出端与薄膜蒸发器的输入端相连接，所述薄膜蒸发器的蒸汽输出端与冷凝液收集罐的输入端相连接，薄膜蒸发器的渣浆输出端与渣浆干燥机的输入端相连接，所述渣浆干燥机的气体输出端与冷凝液收集罐的输入端相连接，渣浆干燥机的固体输出端与水解槽的输入端相连接，所述水解槽的气体输出端与尾气洗涤塔的输入端相连接；所述冷凝液收集罐的输出端与清液缓冲罐的输入端相连接，所述清液缓冲罐的输出端与清液蒸馏塔的输入端相连接，所述清液蒸馏塔的轻组分输出端与STC缓冲罐的输入端相连接。

进一步的，所述渣浆闪蒸罐的蒸汽输出端与冷凝液收集罐的输入端之间设有第一冷凝器；还包括用于为渣浆闪蒸罐输送氮气的氮气储罐，所述氮气储罐的氮气输出端连接有用于对氮气加热的加热器；所述第一冷凝器的出气端与氮气储罐的氮气输入端相连接。

进一步的，所述薄膜蒸发器的蒸汽输出端与与冷凝液收集罐的输入端之间设有第二冷凝器；所述渣浆干燥机的气体输出端与冷凝液收集罐的输入端之间设有第三冷凝器。

进一步的，所述渣浆沉降槽的上层清液输出端与清液缓冲罐的输入端之间设有清液过滤器，所述清液过滤器的固体输出端与薄膜蒸发器的输入端相连接。

进一步的，还包括回流罐，所述回流罐的输入端与清液蒸馏塔的轻组分输出端相连接，回流罐的输入端与清液蒸馏塔的轻组分输出端之间设有第四冷凝器，回流罐的输出端与STC缓冲罐的输入端相连接，回流罐的回流口通过回流泵与清液蒸馏塔相连接。

进一步的，所述STC缓冲罐的输出端与渣浆沉降槽的冲洗输入端相连接。

进一步的，所述尾气洗涤塔的出水端通过循环管与水解槽相连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下效果：本实用新型设计合理，在处理渣浆时，逐步提纯可重复利用的产品，循环回主反应或参与进行主反应中，降低物料的消耗；同时，经过处理的渣浆进行无害化的处理，通过水解、蒸馏等方法，使得硅烷、氯硅烷转变为无害的二氧化硅、硅微粉等固态废物，方便进行处理。

附图说明：

图1是本实用新型实施例构造示意图；

图2是本实用新型实施例的工作流程示意图。

具体实施方式:

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“ 纵向”、“ 横向”、“ 上”、“ 下”、“前”、“ 后”、“ 左”、“ 右”、“ 竖直”、“ 水平”、“ 顶”、“ 底”、“ 内”、“ 外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型一种硅烷生产的渣浆处理装置，包括沉降罐1、洗涤塔2、渣浆闪蒸罐3、渣浆沉降槽4、薄膜蒸发器5、渣浆干燥机6、冷凝液收集罐7、清液缓冲罐8、清液蒸馏塔9、水解槽10、尾气洗涤塔11以及STC缓冲罐12。

具体的：所述沉降罐1的输入端与反应器13的输出端相连接，物料经过反应器反应后，生成含有杂质的氯硅烷，之后输送至沉降罐；沉降罐1的气相输出端与洗涤塔2相连接，所述洗涤塔2和沉降罐1的渣浆输出端均与渣浆闪蒸罐的输入端相连接，以往渣浆闪蒸罐输送渣浆；所述渣浆闪蒸罐3的蒸汽输出端与冷凝液收集罐7的输入端相连接，渣浆闪蒸罐3的渣浆输出端与渣浆沉降槽4的输入端相连接，所述渣浆沉降槽4的上层清液输出端与清液缓冲罐8的输入端相连接，渣浆沉降槽4的渣浆输出端与薄膜蒸发器5的输入端相连接，薄膜蒸发器5进行一次蒸发，所述薄膜蒸发器5的蒸汽输出端与冷凝液收集罐7的输入端相连接，薄膜蒸发器5的渣浆输出端与渣浆干燥机6的输入端相连接，渣浆干燥机6进行二次蒸发，所述渣浆干燥机6的气体输出端与冷凝液收集罐7的输入端相连接，渣浆干燥机6的固体输出端与水解槽10的输入端相连接，所述水解槽10的气体输出端与尾气洗涤塔11的输入端相连接；所述冷凝液收集罐7的输出端与清液缓冲罐8的输入端相连接，所述清液缓冲罐8的输出端与清液蒸馏塔9的输入端相连接，所述清液蒸馏塔9的轻组分输出端与STC缓冲罐12的输入端相连接。

本实施例中，所述渣浆闪蒸罐3的蒸汽输出端与冷凝液收集罐7的输入端之间设有第一冷凝器14，第一冷凝器对闪蒸后的蒸汽经冷凝，冷凝后的液体流入清液缓冲罐中。

本实施例中，还包括用于为渣浆闪蒸罐输送氮气的氮气储罐15，所述氮气储罐15的氮气输出端连接有用于对氮气加热的加热器16；所述第一冷凝器14的出气端与氮气储罐15的氮气输入端相连接。加热后的氮气送入渣浆闪蒸罐中，渣浆中的挥发性物质进行汽提，汽提后的渣浆进一步浓缩，挥发性物质随热氮气经冷凝后流入清液缓冲罐，氮气可经返回线重新加热使用。

本实施例中，所述薄膜蒸发器5的蒸汽输出端与与冷凝液收集罐7的输入端之间设有第二冷凝器17。工作时，薄膜蒸发器将渣浆沉降槽输出的渣浆进行一次蒸发，将渣浆中的残余氯硅烷蒸发，经过第二冷凝器冷凝后进入清液缓冲罐。

本实施例中，所述渣浆干燥机6的气体输出端与冷凝液收集罐7的输入端之间设有第三冷凝器18。工作时，渣浆干燥机对薄膜蒸发器输出的渣浆进行二次蒸发，将物料中残余的液相干燥，并将干燥产生的气体经第三冷凝器冷凝后送往清液缓冲罐。

本实施例中，所述渣浆沉降槽4的上层清液输出端与清液缓冲罐8的输入端之间设有清液过滤器19，清液过滤器以对清液进行过滤，所述清液过滤器19的固体输出端与薄膜蒸发器5的输入端相连接。

本实施例中，还包括回流罐20，所述回流罐20的输入端与清液蒸馏塔9的轻组分输出端相连接，回流罐20的输入端与清液蒸馏塔9的轻组分输出端之间设有第四冷凝器21，回流罐20的输出端与STC缓冲罐12的输入端相连接，回流罐的回流口通过回流泵与清液蒸馏塔相连接。

本实施例中，所述STC缓冲罐12的输出端与渣浆沉降槽4的冲洗输入端相连接。利用STC冲洗渣浆沉降槽，将渣浆内的高沸物溶出，减少后续薄膜蒸发器及渣浆干燥机的压力。

本实施例中，所述尾气洗涤塔11的出水端通过循环管与水解槽10相连接。尾气洗涤塔内使用的水可循环至水解槽内，对渣浆固体进行喷淋水解，减少了水资源的浪费。

应说明的是，STC缓冲罐可将罐内的STC引入反应器内，重新参与反应。

具体实施过程：如图1、2所示，包括如下步骤：

1、物料经过反应器13反应后，生成含有杂质的氯硅烷送入沉降罐1，沉降罐1内温度100-200℃，压力1.5-3Mpa，沉降罐对1渣浆进行洗涤除尘，上部气相送至洗涤塔中，下部渣浆则流入渣浆闪蒸罐3中；

2、物料经洗涤塔洗涤后，将沉降罐1中未处理完毕的渣浆，冲洗至渣浆闪蒸罐3内；

3、渣浆闪蒸罐3内利用减压的方式，将系统压力由1.5-3Mpa降低至0.01-0.5Mpa，使得罐内液相快速汽化，闪蒸后的蒸汽经冷凝后，流入清液缓冲罐8中；

4、同时将热氮气，其温度为100-150℃，通入渣浆闪蒸罐3内，对渣浆中的挥发性物质进行汽提，汽提后的渣浆进一步浓缩，挥发性物质随热氮气经冷凝后流入清液缓冲罐8，氮气可经返回线重新加热使用；

5、渣浆经闪蒸后，流入渣浆沉降槽4内，再次沉降过滤，上层清液流入清液缓冲罐8中，下层渣浆送往薄膜蒸发器5进行一次蒸发，将温度控制在70-120℃，压力控制在0.01-0.15Mpa，将渣浆中的残余氯硅烷蒸发，冷凝后进入清液缓冲罐8。下层渣浆则进入渣浆料干燥机中进行二次蒸发；

6、渣浆干燥机6采用电加热或蒸汽加热的方式，将温度控制在120-150℃，压力控制在0.01-0.15MPa，将物料中残余的液相干燥，并将干燥产生的气体冷凝后送往清液缓冲罐8；

7、一次蒸发将渣浆温度均匀提升，避免直接进入渣浆料干燥机6中，因高温造成渣浆外部干燥后，内部的氯硅烷无法得到有效的蒸发，而造成回收率较低；

8、渣浆干燥机6内经干燥处理的固体送入水解槽，将固体内残余的氯硅烷与水进行水解反应，产生的气体送入尾气洗涤塔中进行无害化处理；

9、尾气洗涤塔11内使用的水可循环至水解槽10内，对渣浆固体进行喷淋水解，减少了水资源的浪费；

10、水解槽10中的水解产物为固态二氧化硅及硅微粉等固态物质；

11、清液缓冲罐8内的液体通过清液蒸馏塔9，清液蒸馏塔9以100至150℃的温度进行蒸馏，蒸发的轻组分经冷凝后流入STC缓冲罐12，重组分则收集起来，待后续的回收处理工作。

本实用新型的优点在于：

（1）较于传统方案，减少了渣浆搅拌罐，并增加了热氮气汽提作业，减少了能源消耗同时又利用热氮气对闪蒸罐内的物料起到搅拌翻腾的作用，提高了渣浆中氯硅烷及硅烷的回收率；

（2）增加了薄膜蒸发器，将渣浆进行二段式干燥，避免渣浆外层干燥后，内部氯硅烷无法得到有效蒸发，提高了渣浆中氯硅烷的回收率；

（3）在渣浆沉降罐增加STC冲洗管线，利用STC对渣浆进行溶解提取，提升渣浆中氯硅烷的回收率，并延长设备的使用寿命；

（4）使用热氮气对渣浆闪蒸罐进行汽提操作的主要优势在于，氢气为原料之一，会与渣浆产生反应，持续生产氯硅烷，容易造成超温超压的危险，且氯硅烷为液态，，而氮气进行汽提作业，本身为惰性气体，不参与反应，经过冷凝器后，汽提出的硅烷/氯硅烷经流入清液缓冲罐中，氮气则可循环利用废热重新加热使用，基本无损耗；

（5）渣浆闪蒸罐此处的氯硅烷回收率为25%，加热氮气进行汽提可使氯硅烷的回收率上升至34%；

（6）通过采用二段式干燥方式，通过先低温再高温的方式，将渣浆整体均匀升温，解决了渣浆受热不均的问题，同时能够将内部的氯硅烷较大的程度的蒸发。传统工艺下渣浆总氯硅烷回收率为80%，当使用二段式干燥方式时，其氯硅烷的回收率可达到95%。

本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种硅烷生产的渣浆处理装置，其特征在于：包括沉降罐、洗涤塔、渣浆闪蒸罐、渣浆沉降槽、薄膜蒸发器、渣浆干燥机、冷凝液收集罐、清液缓冲罐、清液蒸馏塔、水解槽、尾气洗涤塔以及STC缓冲罐，所述沉降罐的输入端与反应器的输出端相连接，沉降罐的气相输出端与洗涤塔相连接，所述洗涤塔和沉降罐的渣浆输出端均与渣浆闪蒸罐的输入端相连接，所述渣浆闪蒸罐的蒸汽输出端与冷凝液收集罐的输入端相连接，渣浆闪蒸罐的渣浆输出端与渣浆沉降槽的输入端相连接，所述渣浆沉降槽的上层清液输出端与清液缓冲罐的输入端相连接，渣浆沉降槽的渣浆输出端与薄膜蒸发器的输入端相连接，所述薄膜蒸发器的蒸汽输出端与冷凝液收集罐的输入端相连接，薄膜蒸发器的渣浆输出端与渣浆干燥机的输入端相连接，所述渣浆干燥机的气体输出端与冷凝液收集罐的输入端相连接，渣浆干燥机的固体输出端与水解槽的输入端相连接，所述水解槽的气体输出端与尾气洗涤塔的输入端相连接；所述冷凝液收集罐的输出端与清液缓冲罐的输入端相连接，所述清液缓冲罐的输出端与清液蒸馏塔的输入端相连接，所述清液蒸馏塔的轻组分输出端与STC缓冲罐的输入端相连接。

2.根据权利要求1所述的一种硅烷生产的渣浆处理装置，其特征在于：所述渣浆闪蒸罐的蒸汽输出端与冷凝液收集罐的输入端之间设有第一冷凝器；还包括用于为渣浆闪蒸罐输送氮气的氮气储罐，所述氮气储罐的氮气输出端连接有用于对氮气加热的加热器；所述第一冷凝器的出气端与氮气储罐的氮气输入端相连接。

3.根据权利要求1所述的一种硅烷生产的渣浆处理装置，其特征在于：所述薄膜蒸发器的蒸汽输出端与冷凝液收集罐的输入端之间设有第二冷凝器；所述渣浆干燥机的气体输出端与冷凝液收集罐的输入端之间设有第三冷凝器。

4.根据权利要求1所述的一种硅烷生产的渣浆处理装置，其特征在于：所述渣浆沉降槽的上层清液输出端与清液缓冲罐的输入端之间设有清液过滤器，所述清液过滤器的固体输出端与薄膜蒸发器的输入端相连接。

5.根据权利要求1所述的一种硅烷生产的渣浆处理装置，其特征在于：还包括回流罐，所述回流罐的输入端与清液蒸馏塔的轻组分输出端相连接，回流罐的输入端与清液蒸馏塔的轻组分输出端之间设有第四冷凝器，回流罐的输出端与STC缓冲罐的输入端相连接，回流罐的回流口通过回流泵与清液蒸馏塔相连接。

6.根据权利要求1所述的一种硅烷生产的渣浆处理装置，其特征在于：所述STC缓冲罐的输出端与渣浆沉降槽的冲洗输入端相连接。

7.根据权利要求1所述的一种硅烷生产的渣浆处理装置，其特征在于：所述尾气洗涤塔的出水端通过循环管与水解槽相连接。