专利名称：四氯化硅残液的处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种废液回收处理工艺，特别是涉及一种四氯化硅残液的处理装置。
背景技术：
多晶硅是电子工业和光伏产业所需的主要原料，是我国电子信息产业和太阳能光伏产业发展所必需的战略物资。随着多晶硅需求量的急剧增加，四氯化硅作为多晶硅生产中的主要副产物，其安全环保问题也引起了人们的广泛关注。四氯化硅是高毒性物质，极易与水反应生成硅酸和 氯化氢，直接排放对人和环境有极大危害。虽然部分企业已经能够在技术上转化副产物四氯化硅为多晶硅原材料三氯氢硅或做外延产品，但由于技术不够成熟、外延产品需求有限，生产过程中仍不可避免会产生四氯化硅残液，这已经成为制约多晶硅发展的瓶颈。目前国内多晶硅生产过程中四氯化硅残液来源有三氯氢硅合成段的淋洗废液、四氯化硅氢化还原淋洗废液和精馏残液。残液组成主要包括四氯化硅为主的氯硅烷、反应过程中产生的主要成分为五六氯硅烷、氯氧硅烷的高沸组分和由粗硅粉、催化剂引入的金属氯化物杂质等。残液处理的难点和关键也正是在易挥发金属氯化物(AlCl3 1800C )和高沸物(140°C左右)，两者沸点接近，分离回收难度大。另外，易挥发金属氯化物会影响蒸发产品纯度，增大后续分离难度，也易在冷凝设备壁上沉积，久之造成停工清洗。国内对此残液的处理仍主要停留在粗放式的水解阶段，这既是对原料的浪费，又对人和环境造成了极大的危害。中国专利CN 101700466A提出使用林洗法处理四氯化硅残液，但水解环境难于控制、危险大，残液中的氯硅烷等有用成分也没有回收利用，导致资源浪费。中国专利CN101968226A提出使用燃烧法处理多晶硅生产中含硅烷废液，但燃烧经济成本大，另外残液中有用成分直接处理仍造成资源浪费，因此目前来说国内还没有能够经济、环保的处理四氯化硅残液的工艺和方法。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种经济、环保型回收处理装置，处理多晶硅生产中四氯化硅残液，使用本实用新型提供的分离工艺，具有经济、环保且残液中氯硅烷、高沸物和固体杂质回收率很高等优点。本实用新型的技术方案如下一种四氯化硅残液的处理装置包括一级精馏塔(2)、一级精馏塔釜再沸器(3)、一级精馏塔顶冷凝器(I)、一级精馏回流罐(4)、一级四氯化硅储罐(5)、刮板蒸发器(6)、刮板蒸发冷凝器(7)、液环真空泵(8)、烛式过滤器(9)、二级精馏塔(10)、二级精馏塔釜再沸器(11)、高沸物储罐(12)、二级精馏塔顶冷凝器(13)、二级精馏回流罐(14)、混合器(21)、二级四氯化硅储罐(15)、旋转闪蒸干燥器(16)、旋风分离器(17)、袋式除尘器(18)、引风机(19)、闪蒸干燥冷凝器(20)、电加热器(23)、鼓风机(22);其特征是在一级精馏塔(2)中部设置有四氯化硅残液(0)的进料入口，一级精馏塔(2)的底部设置有一级精馏塔底再沸器(3)，一级精馏塔(2)底部出料口设置有与刮板蒸发器(6)相连的连接管线，塔顶设置有一级精馏塔顶冷凝器(I)，一级精馏塔顶冷凝器(I)后面设置有一级精馏回流罐(4)，一级精馏回流罐(4)底部出料管设置为两个出口，一个连接一级四氯化硅储罐(5)，一个连接一级精馏塔(2)塔顶的回流管；刮板蒸发器(6)顶部设置有刮板蒸发冷凝器(7)，刮板蒸发器(6)底部设置有与烛式过滤器(9)相连的连接管线；刮板蒸发冷凝器(7)设置有两个出口，一个连接液环真空泵(8)，一个连接混合器(21);烛式过滤器(9)设置有两个出口，一个连接二级精馏塔(10)中部，一个连接旋转闪蒸干燥器(16) ;二级精馏塔(10)的底部设置有二级精馏塔底再沸器(11)，二级精馏塔(10)底部设置有与高沸物储罐(12)相连的连接管线，塔顶设置有二级精馏塔顶冷凝器(13)，二级精馏塔顶冷凝器(13)后面设置有二级精馏回流罐(14)，二级精馏回流罐(14)底部出料管设置为两个出口，一个连接混合器(21)，一个连接二级精馏塔(2)塔顶的回流管；混合器(21)后面设置有二级四氯化硅储罐(15);旋转闪蒸干燥器(16)设置有出口管线与旋风分离器(17)连接；旋风分离器(17)设置有出口管线与袋式除尘器(18)连接；袋式除尘器(18)设置有出口管线与引风机(19)连接；引风机(19)设置有出口管线与闪蒸干燥冷凝器(20)连接；闪蒸干燥冷凝器(20)设置有两个出口，一个连接电加热器(23)，一个连接二级精馏塔(10)中部；补充氮气管(24)设置管线与电加热器(23)连接；电加热器(23)设置有出口管线与鼓风机(22)连接；鼓风机(22)设置有出口管线与旋转闪蒸干燥器(16)载气口连接。所述的残液经烛式过滤器的过滤介质材料为烧结金属的烛式过滤器。本实用新型的特点在于是一种经济环保型、各组成可回收的四氯化硅残液处理方法。创新之处在于使用精馏、刮板蒸发等逐级蒸浓操作，避免了残液结焦、结固、残液浓度稀难以过滤等难题，同时也避免了直接干燥能耗成本大的问题；使用络合剂最大化减小了易挥发金属氯化物挥发影响产品纯度等现象；蒸浓残液经过滤，滤饼用四氯化硅清洗，滤液经二级精馏塔分离可回收得到高沸组成和四氯化硅，滤饼经旋转闪蒸干燥工艺碾碎、干燥、回收可得到固态粉尘；残液中的高沸物与固体杂质分离后单独回收处理避免了残液直接干燥时载气温度难以选择的难点；选择旋转闪蒸干燥器直接处理滤饼避免了使用其他干燥手段效率低、能耗大等问题，如使用喷雾干燥制溶液繁琐、能耗大。
图I :本实用新型的一种经济、环保的四氯化硅残液处理方法流程图。
具体实施方式
下面结合图I对本实用新型做进一步的详细说明一种四氯化硅残液的处理装置包括一级精馏塔(2)、一级精馏塔釜再沸器(3)、一级精馏塔顶冷凝器(I)、一级精馏 回流罐(4)、一级四氯化硅储罐(5)、刮板蒸发器(6)、刮板蒸发冷凝器(7)、液环真空泵(8)、烛式过滤器(9)、二级精馏塔(10)、二级精馏塔釜再沸器(11)、高沸物储罐(12)、二级精馏塔顶冷凝器(13)、二级精馏回流罐(14)、混合器(21)、二级四氯化硅储罐(15)、旋转闪蒸干燥器(16)、旋风分离器(17)、袋式除尘器(18)、引风机(19)、闪蒸干燥冷凝器(20)、电加热器(23)、鼓风机(22);其特征是在一级精馏塔(2)中部设置有四氯化硅残液(0)的进料入口，一级精馏塔(2)的底部设置有一级精馏塔底再沸器(3)，一级精馏塔(2)底部出料口设置有与刮板蒸发器(6)相连的连接管线，塔顶设置有一级精馏塔顶冷凝器(I)，一级精馏塔顶冷凝器(I)后面设置有一级精馏回流罐(4)，一级精馏回流罐(4)底部出料管设置为两个出口，一个连接一级四氯化硅储罐(5)，一个连接一级精馏塔(2)塔顶的回流管；刮板蒸发器(6)顶部设置有刮板蒸发冷凝器(7)，刮板蒸发器
(6)底部设置有与烛式过滤器(9)相连的连接管线；刮板蒸发冷凝器(7)设置有两个出口，一个连接液环真空泵(8)，一个连接混合器(21);烛式过滤器(9)设置有两个出口，一个连接二级精馏塔(10)中部，一个连接旋转闪蒸干燥器(16) ;二级精馏塔(10)的底部设置有二级精馏塔底再沸器(11)，二级精馏塔(10)底部设置有与高沸物储罐(12)相连的连接管线，塔顶设置有二级精馏塔顶冷凝器(13)，二级精馏塔顶冷凝器(13)后面设置有二级精馏回流罐(14)，二级精馏回流罐(14)底部出料管设置为两个出口，一个连接混合器(21)，一 个连接二级精馏塔(2)塔顶的回流管；混合器(21)后面设置有二级四氯化硅储罐(15);旋转闪蒸干燥器(16)设置有出口管线与旋风分离器(17)连接；旋风分离器(17)设置有出口管线与袋式除尘器(18)连接；袋式除尘器(18)设置有出口管线与引风机(19)连接；引风机(19)设置有出口管线与闪蒸干燥冷凝器(20)连接；闪蒸干燥冷凝器(20)设置有两个出口，一个连接电加热器(23)，一个连接二级精馏塔(10)中部；补充氮气管(24)设置管线与电加热器(23)连接；电加热器(23)设置有出口管线与鼓风机(22)连接；鼓风机(22)设置有出口管线与旋转闪蒸干燥器(16)载气口连接。本实用新型的回收处理四氯化硅残液的方法，其具体步骤是I).加入了与残液中氯化铝质量比为I : I的氯化钠的四氯化硅残液(0)，从一级精馏塔(2)中部进料，精馏塔常压操作，温度为55 60°C，回流比为0. 7 I. 5，轻组分四氯化硅经一级精馏塔顶冷凝器(I)、一级精馏回流罐(4)，一部分回流至一级精馏塔(2)，另一部分采出至一级四氯化硅储罐(5);塔底物料一部分经再沸器(3)返回精馏塔底，塔底采出物料经另一管线加入刮板蒸发器(6)。2).刮板蒸发器(6)使用常压蒸汽作为加热介质，顶部轻组分四氯化硅气体经冷凝器(7)回收，冷凝器(7)上连接液环真空泵⑶维持刮板蒸发器(6)的真空度在30 50KPa(G)之间，刮板蒸发器(6)底部蒸浓残液加入烛式过滤器(9)。3).残液经过滤介质材料为烧结金属的烛式过滤器(9)，滤液及随后四氯化硅清洗液送入二级精馏塔(10)中部，经四氯化硅清洗后的滤饼送入旋转闪蒸干燥器(16)。4).混合着高沸物的四氯化硅滤液经二级精馏塔(10)分离，精馏塔常压操作，温度为55 60°C，回流比为I. 5 5，轻组分四氯化硅经二级精馏冷凝器(13)、二级精馏回流罐(14)，一部分回流至二级精馏塔(10)，另一部分与刮板蒸发冷凝器(7)的四氯化硅冷凝液经混合器(21)混合，回收至二级四氯化硅储罐(15);塔底部分物料经二级精馏再沸器
(11)返回二级精馏塔(10)，高沸物从塔底采出回收至高沸物储罐(12)。5).滤饼加入旋转闪蒸干燥器(16)碾碎、干燥，使用载气氮气温度为90 100°C，出来尾气通过旋风分离器(17)、袋式除尘器(18)回收固体粉尘，尾气中所带干燥滤饼产生的少量四氯化硅经冷凝器(20)回收，并返回二级精馏塔进一步提纯，冷凝器(20)出来载气与补充氮气(25)合并后，经电加热器(23)、鼓风机(16)重新返回旋转闪蒸干燥器(16)。[0020]本实用新型的特点在于是一种经济环保型、各组成可回收的四氯化硅残液处理方法。创新之处在于使用精馏、刮板蒸发等逐级蒸浓操作，避免了残液结焦、结固、残液浓度稀难以过滤等难题，同时也避免了直接干燥能耗成本大的问题；使用络合剂最大化减小了易挥发金属氯化物挥发影响产品纯度等现象；蒸浓残液经过滤，滤饼用四氯化硅清洗，滤液经二级精馏塔分离可回收得到高沸组成和四氯化硅，滤饼经旋转闪蒸干燥工艺碾碎、干燥、回收可得到固态粉尘；残液中的高沸物与固体杂质分离后单独回收处理避免了残液直接干 燥时载气温度难以选择的难点；选择旋转闪蒸干燥器直接处理滤饼避免了使用其他干燥手段效率低、能耗大等问题，比使用如喷雾干燥法干燥节能达到60%以上。
权利要求1.一种四氯化硅残液的处理装置，包括一级精馏塔(2)、一级精馏塔釜再沸器(3)、一级精馏塔顶冷凝器(I)、一级精馏回流罐(4)、一级四氯化硅储罐(5)、刮板蒸发器￠)、刮板蒸发冷凝器(7)、液环真空泵(8)、烛式过滤器(9)、二级精馏塔(10)、二级精馏塔釜再沸器(11)、高沸物储罐(12)、二级精馏塔顶冷凝器(13)、二级精馏回流罐(14)、混合器(21)、二级四氯化硅储罐(15)、旋转闪蒸干燥器(16)、旋风分离器(17)、袋式除尘器(18)、引风机(19)、闪蒸干燥冷凝器(20)、电加热器(23)、鼓风机(22);其特征是在一级精馏塔(2)中部设置有四氯化硅残液(0)的进料入口，一级精馏塔(2)的底部设置有一级精馏塔底再沸器(3)，一级精馏塔(2)底部出料口设置有与刮板蒸发器(6)相连的连接管线，塔顶设置有一级精馏塔顶冷凝器(I)，一级精馏塔顶冷凝器(I)后面设置有一级精馏回流罐(4)，一级精馏回流罐(4)底部出料管设置为两个出口，一个连接一级四氯化硅储罐(5)，一个连接一级精馏塔(2)塔顶的回流管；刮板蒸发器(6)顶部设置有刮板蒸发冷凝器(7)，刮板蒸发器(6)底部设置有与烛式过滤器(9)相连的连接管线；刮板蒸发冷凝器(7)设置有两个出口，一个连接液环真空泵(8)，一个连接混合器(21);烛式过滤器(9)设置有两个出口，一个连接二级精馏塔(10)中部，一个连接旋转闪蒸干燥器(16) ;二级精馏塔(10)的底部设置有二级精馏塔底再沸器(11)，二级精馏塔(10)底部设置有与高沸物储罐(12)相连的连接管线，塔顶设置有二级精馏塔顶冷凝器(13)，二级精馏塔顶冷凝器(13)后面设置有二级精馏回流罐(14)，二级精馏回流罐(14)底部出料管设置为两个出口，一个连接混合器(21)，一个连接二级精馏塔(2)塔顶的回流管；混合器(21)后面设置有二级四氯化硅储罐(15);旋转闪蒸干燥器(16)设置有出口管线与旋风分离器(17)连接；旋风分离器(17)设置有出口管线与袋式除尘器(18)连接；袋式除尘器(18)设置有出口管线与引风机(19)连接；引风机(19)设置有出口管线与闪蒸干燥冷凝器(20)连接；闪蒸干燥冷凝器(20)设置有两个出口，一个连接电加热器(23)，一个连接二级精馏塔(10)中部；补充氮气管(24)设置管线与电加热器(23)连接；电加热器(23)设置有出口管线与鼓风机(22)连接；鼓风机(22)设置有出口管线与旋转闪蒸干燥器(16)载气口连接。
专利摘要本实用新型涉及一种四氯化硅残液的处理装置，在一级精馏塔(2)中部设置有四氯化硅残液(0)的进料入口，一级精馏塔(2)的底部设置有一级精馏塔底再沸器(3)，一级精馏塔(2)底部出料口设置有与刮板蒸发器(6)相连的连接管线，塔顶设置有一级精馏塔顶冷凝器(1)，一级精馏塔顶冷凝器(1)后面设置有一级精馏回流罐(4)，一级精馏回流罐(4)底部出料管设置为两个出口，一个连接一级四氯化硅储罐(5)，一个连接一级精馏塔(2)塔顶的回流管；刮板蒸发器(6)顶部设置有刮板蒸发冷凝器(7)，刮板蒸发器(6)底部设置有与烛式过滤器(9)相连的连接管线。本实用新型提供的分离工艺，具有经济、环保且残液中氯硅烷、高沸物和固体杂质回收率很高。
文档编号C01B33/107GK202449862SQ20122009566
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者李海勇, 杨劲, 王红星, 黄国强 申请人:天津大学