KR20130053720A - Apparatus and method for recovery of silane - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 실란 회수장치 및 회수방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양전지의 원료인 폴리 실리콘의 제조과정에서 발생되는 부산물인 실란가스를 효율적으로 회수 처리하여 재활용할 수 있도록 하는 실란 회수장치 및 회수방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a silane recovery apparatus and a recovery method, and more particularly, to a silane recovery apparatus and recovery for efficiently recovering and recycling silane gas, a by-product generated in the manufacturing process of polysilicon, which is a raw material of a solar cell. It is about a method.
본 발명은 실란 회수장치 및 회수방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양전지의 원료인 폴리 실리콘의 제조과정에서 발생되는 부산물인 실란가스를 효율적으로 회수 처리하여 재활용할 수 있도록 하는 실란 회수장치 및 회수방법에 관한 것이다.The present invention relates to a silane recovery apparatus and a recovery method, and more particularly, to a silane recovery apparatus and recovery for efficiently recovering and recycling silane gas, a by-product generated in the manufacturing process of polysilicon, which is a raw material of a solar cell. It is about a method.
일반적으로 태양전지를 제조할 때는 폴리 실리콘(Poly silicon)이라고 불리는 결정질 실리콘 덩어리를 얇게 슬라이싱하여 웨이퍼를 만들고, 이 웨이퍼에 각종 공정을 더해 반도체나 태양전지가 만들어진다. 상기의 폴리 실리콘은 기본적으로 석영(이산화규소=SiO2)을, 탄소를 이용해 순도를 높인 금속 규소로 만들고, 코크스(Cokes)나 숯 등으로 산소를 제거해 액체로 만든 후 응고시켜 순도 98.5%의 금속 실리콘(Metallurgical-Grade Si; MG-Si) 형태로 만든 뒤 여러 제조공법을 통해 만들어진다.In general, when manufacturing a solar cell, a thin slice of crystalline silicon called poly silicon is sliced to make a wafer, and various processes are added to the wafer to form a semiconductor or a solar cell. The polysilicon is basically made of quartz (silicon dioxide = SiO 2 ), which is made of metallic silicon with high purity using carbon, and made of liquid by removing oxygen with cokes or charcoal, and then solidifying by coagulation. It is made in the form of silicon (Metallurgical-Grade Si; MG-Si) and is produced by various manufacturing methods.
현재 반도체 및 태양전지용 폴리실리콘의 생산 공정으로 가장 널리 쓰이는 siemens process(지멘스 공정)은 MG-Si(금속급 실리콘)를 고순도 실란가스로 전환시킨 다음 실란원료의 열분해 및 수소환원 반응에 따른 석출반응을 거치는 경로이로서, 1950년대에 독일의 Siemens 사에 의해 개발되어 현재까지 세계적으로 가장 널리 쓰이는 폴리실리콘 제조 공법으로 (1)금속 실리콘을 HCl과 반응시켜 기상의 모노실란(Chlorosiliane, 염화실란)으로 만들거나 (2)상온(25℃)에서 증류시켜 삼염화실란(Trichlorosilane, TCS) 기체로 만든다. 캡 모양(∩)의 실리콘 막대(rod)와 모노실란, 혹은 삼염화실란을 반응시켜 폴리 실리콘을 얻게 된다.Currently, the siemens process, the most widely used polysilicon production process for semiconductors and solar cells, converts MG-Si (metal grade silicon) into high-purity silane gas and then undergoes precipitation reactions due to pyrolysis and hydrogen reduction of silane materials. The route is a polysilicon manufacturing process developed by Siemens of Germany in the 1950s and is the world's most widely used polysilicon manufacturing process. (1) Metallic silicon is reacted with HCl to form gaseous monosilane (Chlorosiliane). (2) Distilled at room temperature (25 ° C) to form trichlorosilane (TCS) gas. Polysilicon is obtained by reacting a cap-shaped silicon rod with monosilane or trichlorosilane.
이러한 폴리 실리콘 제조과정에서는 태양전지용 실리콘(Si)을 얻기 위해 가스화 공정 및 반응부산물 재활용 공정을 거치게 된다. 이 공정의 TCS 실란원료에 기초한 TCS+H2 반응가스의 석출반응에 따르면 배출가스에 미반응 TCS, HCL 및 상당량의 STC(사염화실란) 부산물로 생성되는 이 성분들을 회수, 분리하여 재활용하는 것이 필요하다.In the polysilicon manufacturing process, a gasification process and a reaction byproduct recycling process are performed to obtain silicon (Si) for solar cells. Precipitation of the TCS + H2 reactant gas based on the TCS silane raw material in this process requires the recovery, separation and recycling of these components, which are produced as unreacted TCS, HCL and a significant amount of STC (silane tetrachloride) by-products in the exhaust gas. .
그런데, 종래에는 상기 미 반응된 고가의 실란가스를 회수하지 않고 그대로 방출함으로써 고가의 자원을 낭비한다는 문제점이 발생하였다.
However, in the related art, there is a problem in that expensive resources are wasted by discharging the unreacted expensive silane gas without recovery.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 주요 목적은, 폴리 실리콘의 제조과정에서 발생되는 부산물인 고가의 실란가스를 효율적으로 회수 처리하여 재활용할 수 있는 실란 회수장치를 제공하는 것이다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and a main object of the present invention is a silane recovery apparatus which can efficiently recover and recycle expensive silane gas, which is a by-product generated in the manufacturing process of polysilicon. To provide.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 실란 회수장치를 이용하는 실란 회수방법을 제공함에 있다.
Another object of the present invention is to provide a silane recovery method using the silane recovery apparatus.
폴리 실리콘의 제조과정에서 발생되는 부산물인 실란가스를 액체 상태로 회수하기 위한 실란 회수장치로서, 폐쇄형의 하우징, 상기 하우징의 하부에 구비된 가스 유입부, 상기 하우징의 내부 하측에 설치되어 상기 가스 유입부를 통해 유입되는 실란가스를 액적화하는 1차 사이클론 액적유닛, 상기 1차 사이클론 액적유닛의 상부에 설치되어, 1차 사이클론 액적유닛을 통과한 실란가스를 냉각수단에 의해 온도를 강하시키는 냉각공간부, 상기 냉각공간부의 상부에 장착되어, 상기 냉각공간부를 통과한 실란가스를 액적화하는 2차 액적유닛, 상기 2차 액적유닛의 상부에 일정간격을 두고 수직으로 장착되어, 2차 액적유닛을 통과한 미세 실란액적을 여과하여 응집하는 여과필터, 상기 하우징의 상부에 구비되어, 상기 여과필터를 통과하여 실란이 제거된 가스를 배출하기 위한 가스 배출부 및 상기 1차 사이클론 액적유닛의 내측 하부에 구비되어, 상기 1차 사이클론 액적유닛, 상기 냉각공간부, 상기 2차 액적유닛, 상기 여과필터에서 응축 회수되는 실란액을 포집하는 실란액 포집부를 포함하는 실란 회수장치를 제공한다. A silane recovery device for recovering silane gas, which is a by-product generated in the process of manufacturing polysilicon, in a liquid state, comprising: a closed housing, a gas inlet provided in a lower portion of the housing, and installed in the lower side of the housing; Cooling space for dropping the temperature of the silane gas passing through the primary cyclone droplet unit by the cooling means is installed on the primary cyclone droplet unit for droplets of the silane gas flowing through the inlet, the primary cyclone droplet unit The secondary droplet unit is mounted on the upper portion of the cooling space part and droplets the silane gas passing through the cooling space part, and is vertically mounted at a predetermined interval on the upper portion of the secondary droplet unit. Filtration filter for filtering and agglomerating the fine silane droplets passed through, provided in the upper portion of the housing, passing through the filter filter to remove the silane A silane liquid condensed and recovered in the primary cyclone droplet unit, the cooling space unit, the secondary droplet unit, and the filtration filter, provided at an inner lower portion of the gas discharge unit for discharging gas and the primary cyclone droplet unit; Provided is a silane recovery apparatus including a silane liquid collecting unit for collecting.
또한, 상기 냉각수단은 하우징 내의 하부 내주면에 코일 형상으로 적층 설치되어 냉매공급부에 의해 공급되는 냉매가 순환되는 냉매 순환파이프로 된 것으로 한다. In addition, the cooling means is a laminate circulation pipe which is installed in a coil shape on the lower inner peripheral surface of the housing to circulate the refrigerant supplied by the refrigerant supply unit.
또한, 상기 냉각수단은 하우징의 하부 내주면에 장착되며 냉각 매체를 유입 및 배출시키기 위한 밸브가 설치된 열교환기로 구성된 것으로 한다. In addition, the cooling means is mounted on the lower inner circumferential surface of the housing and is composed of a heat exchanger provided with a valve for introducing and discharging the cooling medium.
또한, 상기 1차 사이클론 액적유닛은 상부로부터 하향으로 갈수록 적어져 그 외경이 점차 축관되는 원추형 관으로 된 것을 특징으로 하는 실란 회수장치.In addition, the silane recovery apparatus, characterized in that the primary cyclone droplet unit is a conical tube that gradually decreases from the top to the lower diameter from the top.
또한, 상기 하우징은 하향으로 갈수록 그 외경이 점차 작아지는 원추형으로 된 것을 특징으로 하는 실란 회수장치.In addition, the silane recovery apparatus, characterized in that the housing has a conical shape that the outer diameter gradually decreases downward.
또한, 본 발명의 목적은 하우징의 내부로 유입되는 실란가스를 액적하는 1차 액적단계, 상기 1차 액적단계를 거친 실란가스를 냉각하는 냉각단계, 상기 냉각단계를 거친 실란가스를 액적하는 2차 액적단계, 상기 2차 액적단계를 거친 실란액적를 여과하여 응집하는 여과단계 및 상기 1차 액적단계, 상기 냉각단계, 상기 2차 액적단계, 상기 여과단계에서 응축 회수된 실란액을 포집하는 포집단계를 제공한다. In addition, an object of the present invention is the first droplet step to drop the silane gas flowing into the interior of the housing, the cooling step of cooling the silane gas passed through the primary droplet step, the secondary to drop the silane gas passed through the cooling step Filtration step of filtering and condensing the silane droplets passed through the droplet step and the secondary droplet step, and collecting step of collecting the silane solution condensed and recovered in the primary droplet step, the cooling step, the secondary droplet step, and the filtration step. To provide.
또한, 상기 여과단계는 상기 2차 액적단계를 거친 실란가스를 미세공극을 갖는 필터로 여과하여 액적하는 단계인 것을 특징으로 하는 실란 회수방법.
In addition, the filtration step is a silane recovery method characterized in that the silane gas having undergone the second droplet step is filtered by a filter having a micropore droplets.
본 발명에 따른 실란 회수장치 및 회수방법은 폴리 실리콘의 제조과정에서 발생되는 부산물인 실란가스를 그대로 방출하지 않고 1차 액적단계, 냉각단계, 2차 액적단계 등의 과정을 통해 액상의 실란을 회수하여 재활용함으로써 경제성을 높이는 탁월한 효과를 나타낸다.The silane recovery apparatus and recovery method according to the present invention recover liquid silane through a process such as a first droplet stage, a cooling stage, a secondary droplet stage, and the like, without releasing silane gas, a by-product generated in the process of manufacturing polysilicon. It has an excellent effect of increasing economic efficiency by recycling.
또한, 본 발명은 1차 사이클론 액적유닛과 실란액 포집부를 원추형상으로 구성함으로써 이로 유입되는 실란가스가 사이클론 효과에 의해 액적효과를 극대화시키는 탁월한 효과를 나타낸다.
In addition, the present invention exhibits an excellent effect of maximizing the droplet effect by the cyclone effect of the silane gas introduced therein by configuring the primary cyclone droplet unit and the silane liquid collecting unit in a conical shape.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 실란 회수장치를 나타낸 종단면도이다.
도 2는 도 1의 횡단면도
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 실란 회수장치를 나타낸 종단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 실란 회수방법을 나타낸 순서도이다.1 is a longitudinal sectional view showing a silane recovery apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of FIG. 1
3 is a longitudinal sectional view showing a silane recovery apparatus according to a second embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flow chart showing a silane recovery method according to the present invention.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention and physical properties of the respective components will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited thereto, And this does not mean that the technical idea and scope of the present invention are limited.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 실란 회수장치의 종단면도이며, 하우징(10)의 하부 일측에 실란가스가 유입되는 가스 유입부(20)가 설치되고, 상기 하우징(10)의 내부 하측에는 상기 가스 유입부(20)를 통해 유입되는 실란가스를 액적(液滴)화하는 1차 사이클론 액적유닛(30)이 설치되며, 상기 하우징(10) 내의 하부 내주면에는 상기 가스 유입부(20)를 통해 유입되는 15 내지 20℃의 실란가스 온도를 0℃ 이하로 강하(降下)시키기 위한 냉각공간부(40)로서 냉동 사이클의 원리를 이용한 냉매공급부(210)에 의해 공급되는 냉매 가스가 순환되는 냉매 순환파이프(120)가 코일 형상으로 적층되어 감싸도록 설치되고, 상기 하우징(10) 내부의 냉매 순환파이프(120) 상부에는 상기 가스 유입부(20)를 통해 유입되어 상기 냉각공간부를 거친 실란가스를 액적화하는 2차 액적유닛(50)이 구비된다.1 is a longitudinal cross-sectional view of a silane recovery apparatus according to a first embodiment of the present invention, and a
여기서, 상기 1차 사이클론 액적유닛(30)은 하부로 갈수록 그 외경이 점차 축관되는 원추형 관으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 2차 액적유닛(50)은 망형태의 데미스터(Demister)가 적용될 수 있다. Here, the primary
또한, 상기 하우징(10) 내부에 구비되는 2차 액적유닛(50)의 상부에는 필터 지지대(61)가 설치되고, 이 필터 지지대(61)의 상부에는 상기 2차 액적유닛(50)에서 응집하지 못하고 미세 실란액적을 재차 응집하기 위한 복수개의 여과필터(60)가 일정 간격을 두고 수직으로 장착되며, 상기 하우징(10)의 상부에는 상기 여과필터(60)를 통과하여 실란 성분이 제거된 가스를 배출하기 위한 가스 배출부(70)가 구비된다.In addition, a
그리고, 상기 하우징(10)의 하부에는 하우징 내부에서 수거되는 실란을 포함하고 있는 실란액을 포집하기 위한 실란액 포집부(80)가 구비된다. 이때, 상기 하우징(10)은 하향으로 갈수록 그 외경이 점차 작아지는 원추형으로 형성된다.In addition, the lower portion of the
따라서, 상기 1차 사이클론 액적유닛(30)과 하우징(10) 하부는 공히 원추형상을 이루고 있어서, 이 사이로 유입되는 실란가스가 사이클론 효과로 인해 와류가 발생하게 되어 실란가스의 액적효과를 극대화시킬 수 있다.Therefore, the first
또한, 상기 하우징(10)의 상부에는 하우징의 내부를 밀폐시키기 위한 밀폐뚜껑(11)이 개폐 가능하게 설치될 수 있다.In addition, the upper portion of the
상기와 같이 구성된 본 발명은 도 1에 도시한 바와 같이, 하우징(10) 하부 일측의 가스 유입부(20)를 통해 실란가스가 유입되면 원추형상의 1차 사이클론 액적유닛(30) 및 하우징(10)하부 사이로 유도되면서 와류가 발생하게 된다. 보다 상세하게는 미스트(MIST) 상태로 인입된 가스가 원추형상의 1차 사이클론 액적유닛(30) 외벽에 부닥치면서 하우징(10) 내벽을 지나치게 되는데, 하우징(10)에 인입된 가스는 1차 사이클론 액적유닛(30)과 하우징하단의 원추형상을 이루어진 1차 사이클론 액적유닛(30)의 하단으로 내려오면서 회오리를 일으키고 원추형상 중앙을 통해 냉각공간부(40)로 상승하게 된다. 이때, 회오리는 1차 사이클론 액적유닛(30)과 하우징(10)의 원추형상 하단으로 내려가면서 속도가 빨라지고, 원심력에 의해 미스트(MIST) 상태인 실란가스와 물방울성분과의 응결체 중에서 상대적으로 큰 입자인 응결체가 하우징에 내벽에 부딪치면서 1차적인 액적화가 이루어지며, 1차 액적화가 이루어진 실란액은 실란포집부(80)에서 모아져 배출관(90)을 통해 외부로 배출된다. As shown in FIG. 1, when the silane gas is introduced through the
이어, 상기에서 1차 사이클론 액적유닛을 지나면서 액적화되지 않은 미스트 상태인 15 내지 20℃의 실란가스는 본원 발명의 냉각공간부(40)을 지나치게 된다. 이때, 상기 냉각공간부(40)에서는 냉각수단(100)인 하우징(10) 내의 하부 내주면에 코일 형상으로 적층되어 감싸도록 설치된 냉매 순환파이프(120)의 내부로 냉매 공급부(210)에 의해 공급되는 -20℃ 이하의 냉매 가스가 순환됨에 따라 상기 실란 가스 유입부(20)를 통해 유입되는 15 내지 20℃의 실란가스의 온도를 0℃로 이하로 강하시키는데, 이때 실란 가스는 온도강하로 인한 포화상태가 되어 실란 가스는 냉각공간부(40)에서 응결이 진행된다. 이렇게 냉각공간부(40)에서 응결되어 액적화가 진행된 일부 실란액은 냉각공간부(40) 또는 냉매 순환파이프(120)에 응결되어 실란액 포집부(80)로 낙하되거나 또는 온도가 강하된 실란가스는 냉각공간부(40)를 지나 상승하여 상기 냉매 순환파이프(120)의 상부에 설치된 2차 액적유닛(50)을 통과하면서 2차 액적화 유닛 하단부에서 2차 액적화가 진행된다. 이때, 상기 2차 액적유닛(50)은 망형태의 데미스터(Demister)가 적용될 수 있다. 상기의 2차 액적유닛(50)에서 응집된 실란액은 실란액 포집부(80)로 낙하된다. Subsequently, the silane gas of 15 to 20 ° C. in the mist state not dropleted while passing through the primary cyclone droplet unit is excessively exceeded in the
또한, 상기 2차 액적유닛(50) 상부의 필터 지지대(61) 상에 장착된 복수개의 여과필터(60)는 실란가스가 2차 액적유닛(50)을 통과하였음에도 액적화가 진행되지 않고 남은 미세 실란 액적을 미세공극을 갖는 필터로 여과를 진행함과 동시에 미세 액적을 응집하여 최종 액적화를 진행하고 실란이 제거된 배출가스만을 외부로 방출하게 된다. 상기 여과필터(60)를 거치면서 여과필터(60) 하단에서는 미세 실란액적이 응집되어 액적화되고, 여과필터(60) 상부에서는 실란성분이 제거된 가스가 상기 하우징(10) 상부 타측의 가스 배출부(70)를 통해 배출되고, 상기 하우징(10)의 내부에서 응축되서 회수되는 실란액은 하방으로 낙하하면서 상기 하우징(10) 하단의 실란액 포집부(80)로 포집된 후 배출관(90)을 통해 외부로 배출되어 실란을 액상 상태로 회수 처리되는 공정을 반복하게 된다.In addition, the plurality of
즉, 본 발명의 기술적인 특징은 1차 사이클론 액적유닛(30) 및 2차 액적유닛(50)에 의해 실란가스에 포함된 실란을 액적화하여 포집하기 때문에 고가인 실란을 재활용할 수 있으므로 경제적이고, 특히 1차 사이클론 액적유닛(30)과 하우징(10) 하단의 원추형 형태 사이로 유입되는 실란가스를 사이클론 효과에 의해 교란시켜서 실란액의 포집 효율을 높일 수 있다는 점과 1차 사이클론 액적유닛(30)과 2차 액적유닛(50) 사이에 냉각공간부를 형성하여 실란 가스를 포화상태로 만들어 응결시킴으로서 2차 액적유닛(50)을 통해 액적화함으로서 최대의 실란액을 포집할 수 있다. 또한, 2차 액적유닛(50)을 통과한 실란 가스 중에 포함된 미세 실란 액적은 본 발명의 여과필터(60)을 지나면서 여과필터(60)의 미세공극을 통해 여과하여 재차 액적화를 진행함으로서 실란액의 포집 회수율을 최대화할 수 있는 특징이 있다. That is, the technical features of the present invention are economical because it is possible to recycle expensive silane because the silane contained in the silane gas is collected by the primary
또한, 본 발명의 제2 실시예로서 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 냉각수단(200)은 하우징(10)의 하부 내주면에는 냉각 유닛으로 냉매 가스 등의 냉각 매체를 유입 및 배출시키기 위한 밸브(211)(212)가 설치된 열교환기(210)를 장착시켜 사용해도 본 발명과 동일한 역할을 할 수 있게 된다. In addition, as shown in FIG. 2 as a second embodiment of the present invention, the cooling means 200 is a valve for introducing and discharging a cooling medium such as refrigerant gas into the cooling unit on the lower inner peripheral surface of the housing 10 ( Even if the
한편, 본 발명의 상기한 냉각 수단(100)(200)에 사용되는 매체(媒體)는 냉매 가스에 한정되지 않고 그 이외에, 물 및 압축 공기 등을 임의로 선택하여 사용할 수 있다. In addition, the medium used for the said cooling means 100 and 200 of this invention is not limited to refrigerant gas, In addition, water, compressed air, etc. can be arbitrarily selected and used.
도 3은 본 발명에 따른 실란 회수방법을 나타낸 순서도로서, 본 발명에 따른 실란 회수방법은 하우징의 내부로 유입되는 실란가스를 액적하는 1차 액적단계(S10), 상기 1차 액적단계를 거친 실란가스를 냉각하는 냉각단계(S20), 상기 냉각단계를 거친 실란가스를 액적하는 2차 액적단계(S30), 상기 2차 액적단계를 거친 실란액적를 응집하여 여과하는 여과단계(S40) 및 상기 1차 액적단계, 상기 냉각단계, 상기 2차 액적단계, 상기 여과단계에 응축 회수된 실란액을 포집하는 포집단계(S50)로 이루어진다.
Figure 3 is a flow chart showing a silane recovery method according to the present invention, the silane recovery method according to the present invention is the first droplet step (S10) to drop the silane gas flowing into the interior of the housing, the silane that passed through the first droplet step Cooling step (S20) for cooling the gas, the secondary droplet step (S30) to drop the silane gas after the cooling step, the filtration step (S40) and agglomerated and filtered the silane droplets passed through the secondary droplet step (S40) and the 1 It consists of a collecting step (S50) for collecting the silane solution condensed and recovered in the secondary droplet step, the cooling step, the secondary droplet step, the filtration step.
상기 1차 액적단계(S10)는 하우징의 내부로 유입되는 실란가스를 액적하는 단계로, 미스트(MIST) 상태로 인입된 가스가 원추형상의 1차 사이클론 액적유닛(30)과 1차 사이클론 액적유닛(30)과 동일하게 하단부위가 원추형상인 하우징(10) 하단을 지나치게 하는데, 이때, 하우징(10)에 인입된 가스는 1차 사이클론 액적유닛(30)의 외벽을 부딪치면서 하단으로 내려옴과 동시에 1차 사이클론 액적유닛(30)과 동일한 원추 형상인 하우징(10) 하단의 내벽을 회전하면서 회오리를 일으키고 1차 액적 유닛(30)의 원추형상 중앙을 통해 냉각공간부(40)로 상승하게 된다. 이때, 상기 회오리는 1차 사이클론 액적유닛(30)과 하우징(10)의 원추형상 하단으로 내려가면서 속도가 빨라지고, 원심력에 의해 미스트(MIST) 상태인 실란가스와 물방울성분과의 응결체 중에서 상대적으로 큰 입자인 다수의 응결체가 원심력에 의해 하우징(30)에 내벽에 부딪치면서 1차 액적화가 진행된다.The first droplet step (S10) is to drop the silane gas flowing into the inside of the housing, the gas introduced in the mist (MIST) state of the primary
상기 냉각단계(S20)는 상기 1차 액적단계를(S10) 거친 실란가스를 냉각하는 단계로, 상기 1차 액적단계(S10)를 거친 1차 액적단계에서 액적화되지 않은 실란가스가 원추형상의 1차 사이클론 액적유닛(30) 중앙으로 들어와 냉각공간부(40)을 통과하는 과정으로서, 15 내지 20℃로 인입되는 실란가스를 상기 냉각공간부(40)에 구비된 냉매공급부(210)에 의해 제공되는 -20℃ 이하의 냉매를 거치게 되면 0℃ 이하로 냉각시키는데, 이때 냉각된 실란 가스는 온도 강하로 인해 포화상태가 되어 응결이 진행된다. 이러한 과정을 통해 응결된 미스트는 냉각공간부(40)나 순환파이프(120)의 표면에서 실란가스의 액적화가 진행될 수 있으며, 이러한 과정을 통해 액적화된 실란액은 낙하하면서 실란액 포집부(80)로 포집된다.
The cooling step (S20) is a step of cooling the silane gas having passed through the first droplet step (S10), wherein the silane gas that has not been dropleted in the first droplet step having passed through the first droplet step (S10) has a conical shape. As a process of entering the center of the secondary
상기 2차 액적단계(S30)는 상기 냉각단계(S20)를 거친 실란가스를 최대로 액적화시키는 단계로서, 상기 냉각단계(S20)를 지나 온도가 강하된 실란가스는 응결이 진행됨과 동시에 상기 제2 액적유닛(50)인 다수의 망형태로 된 데미스터를 통과하게되고 상기 응결된 실란가스는 2차 액적유닛(50)에 구비된 데미스터 하단에서부터 액적화가 진행된다.
The secondary droplet step (S30) is a step of maximizing the silane gas passed through the cooling step (S20) to the maximum, the silane gas whose temperature has passed through the cooling step (S20) is condensation proceeds at the same time The
상기 여과단계(S40)는 상기 2차 액적단계(S30)를 거쳤음에도 액적화 되지 않은 실란 가스 중의 미세 실란 액적을 최종 응집하여 여과하는 단계로서, 상기 필터의 미세공극을 통해 2차 액적단계(S30)에서 데미스터를 통과한 실란 가스 중에 포함되어 있는 미세 실란 액적을 한번 더 여과하여 응집시켜 액적화 하는 단계이다.The filtration step (S40) is a step of final agglomeration and filtering of the fine silane droplets in the silane gas not dropleted even though the second droplet step (S30), the secondary droplet step (S30) through the micropores of the filter In step 1), the fine silane droplets contained in the silane gas passing through the demister are filtered and aggregated once more to form droplets.
이때, 실란가스 중에 포함된 미세 액적의 크기에 따라 여과필터(60)의 미세공극의 크기를 1㎛ 내지 10㎛로 선택해 가면서 액적화를 진행할 수 있으며, 여과필터(60) 하단에서 액적화과 진행됨과 동시에 여과필터 상단에서는 실란이 제거된 가스가 상기 가스배출구(70)로 방출된다.
At this time, depending on the size of the fine droplets contained in the silane gas, the size of the micropores of the
상기 포집단계(S50)는 상기 1차 액적단계(S10), 상기 냉각단계(S20), 상기 2차 액적단계(S30), 상기 여과단계(S40)에서 응축 회수된 실란액을 포집하는 단계로, 상기 실란액 포집부(80)를 통해 이루어진다.
The collecting step (S50) is a step of collecting the silane solution condensed and recovered in the first droplet step (S10), the cooling step (S20), the secondary droplet step (S30), the filtration step (S40), The silane solution is made through the collecting
10 : 하우징 11 : 밀폐뚜껑
20 : 가스 유입부 30 : 1착 액적유닛
40 : 냉각공간부 50 : 2차 액적유닛
60 : 필터 61 : 필터지지대
70 : 가스 배출부 80 : 실란액 포집부
90 : 배출관 100, 200 : 냉각수단
110 : 냉매공급부 120 : 순환파이프
210 : 열교환기 211, 212 : 밸브 10 housing 11: sealing lid
20: gas inlet 30: 1 droplet unit
40: cooling space 50: secondary droplet unit
60
70
90:
110: refrigerant supply unit 120: circulation pipe
210:
Claims (7)
폐쇄형의 하우징;
상기 하우징의 하부에 구비된 가스 유입부;
상기 하우징의 내부 하측에 설치되어 상기 가스 유입부를 통해 유입되는 실란가스를 액적화하는 1차 사이클론 액적유닛;
상기 1차 사이클론 액적유닛의 상부에 설치되어, 1차 사이클론 액적유닛을 통과한 실란가스를 냉각수단에 의해 온도를 강하시키는 냉각공간부;
상기 냉각공간부의 상부에 장착되어, 상기 냉각공간부를 통과한 실란가스를 액적화하는 2차 액적유닛;
상기 2차 액적유닛의 상부에 일정간격을 두고 수직으로 장착되어, 2차 액적유닛을 통과한 미세 실란액적을 여과하여 응집하는 여과필터;
상기 하우징의 상부에 구비되어, 상기 여과필터를 통과하여 실란이 제거된 가스를 배출하기 위한 가스 배출부; 및
상기 1차 사이클론 액적유닛의 내측 하부에 구비되어, 상기 1차 사이클론 액적유닛, 상기 냉각공간부, 상기 2차 액적유닛, 상기 여과필터에서 응축 회수되는 실란액을 포집하는 실란액 포집부;를 포함하는 실란 회수장치.
As a silane recovery device for recovering silane gas, a by-product generated in the manufacturing process of polysilicon, in a liquid state,
Closed housing;
A gas inlet provided in a lower portion of the housing;
A first cyclone droplet unit installed at an inner lower side of the housing to droplet silane gas introduced through the gas inlet;
A cooling space unit installed at an upper portion of the primary cyclone droplet unit to lower the temperature of the silane gas passing through the primary cyclone droplet unit by a cooling unit;
A secondary droplet unit mounted on an upper portion of the cooling space part to droplet silane gas passing through the cooling space part;
A filtration filter mounted vertically at a predetermined interval on an upper portion of the secondary droplet unit to filter and aggregate the fine silane droplets passing through the secondary droplet unit;
A gas discharge part provided at an upper portion of the housing to discharge gas from which silane has been removed through the filtration filter; And
A silane solution collecting part provided at an inner lower portion of the primary cyclone droplet unit and collecting the silane solution condensed and recovered by the primary cyclone droplet unit, the cooling space unit, the secondary droplet unit, and the filtration filter; Silane recovery unit.
상기 냉각수단은 하우징 내의 하부 내주면에 코일 형상으로 적층 설치되어 냉매공급부에 의해 공급되는 냉매가 순환되는 냉매 순환파이프로 된 것을 특징으로 하는 실란 회수장치.
The method of claim 1,
The cooling means is a silane recovery apparatus, characterized in that the refrigerant circulation pipe is installed on the lower inner circumferential surface of the housing in a coil shape to circulate the refrigerant supplied by the refrigerant supply unit.
상기 냉각수단은 하우징의 하부 내주면에 장착되며 냉각 매체를 유입 및 배출시키기 위한 밸브가 설치된 열교환기로 구성된 것을 특징으로 하는 실란 회수장치.
The method of claim 1,
The cooling means is a silane recovery device characterized in that the heat exchanger is mounted on the lower inner peripheral surface of the housing and installed with a valve for introducing and discharging the cooling medium.
상기 1차 사이클론 액적유닛은 상부로부터 하향으로 갈수록 적어져 그 외경이 점차 축관되는 원추형 관으로 된 것을 특징으로 하는 실란 회수장치.
The method of claim 1,
The first cyclone droplet unit is a silane recovery device, characterized in that the conical tube is gradually reduced in diameter from the top toward the bottom downward.
상기 하우징은 하향으로 갈수록 그 외경이 점차 작아지는 원추형으로 된 것을 특징으로 하는 실란 회수장치.
The method of claim 1,
The housing is a silane recovery apparatus characterized in that the conical shape of the outer diameter gradually decreases downward.
상기 1차 액적단계를 거친 실란가스를 냉각하는 냉각단계;
상기 냉각단계를 거친 실란가스를 액적하는 2차 액적단계;
상기 2차 액적단계를 거친 미세 실란액적을 여과하여 응집하는 여과단계; 및
상기 1차 액적단계, 상기 냉각단계, 상기 2차 액적단계, 상기 여과단계에서 응축 회수된 실란액을 포집하는 포집단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실란 회수방법.
A first droplet step of dropping silane gas introduced into the housing;
A cooling step of cooling the silane gas having passed through the first droplet step;
A secondary droplet step of dropping the silane gas that has passed through the cooling step;
A filtration step of filtering and agglomerating fine silane droplets having passed through the second droplet stage; And
A collecting step of collecting the silane solution condensed and recovered in the first droplet step, the cooling step, the second droplet step, and the filtration step;
Silane recovery method characterized in that consisting of.
상기 여과단계는 상기 2차 액적단계를 거친 실란가스를 미세공극을 갖는 필터로 여과하여 액적하는 단계인 것을 특징으로 하는 실란 회수방법.The method according to claim 6,
The filtration step is a silane recovery method characterized in that the silane gas having undergone the secondary droplet step is filtered by a filter having a micropore droplets.
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