多晶硅生产用活性炭在线再生的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及多晶硅制备的技术领域，具体而言，涉及一种多晶硅生产用活性炭在 线再生的方法。
【背景技术】
[0002] 改良西门子法三氯氢硅氢还原生产多晶硅过程，反应转化率在10%左右，未反应 的氢气、三氯氢硅和反应副产物四氯化硅、氯化氢、二氯二氢硅共同组成尾气，进入尾气干 法回收系统分离、回收。在尾气干法回收系统中依次经冷凝回收氯硅烷，低温氯硅烷吸收、 高温脱吸分离氯化氢，以及活性炭吸附净化回收氢工序，从而回收纯氢返回至还原系统参 与硅沉积反应。
[0003] 在尾气干法回收系统中，活性炭吸附净化工序对回收纯氢中硼、磷、碳、氧及金属 杂质含量起到关键作用。目前最常用的吸附工艺为三个活性炭吸附柱为一组，实现"低温高 压吸附-降温-高温低压脱附"的循环工作。
[0004] 虽然高温低压脱附对活性炭吸附柱的再生起到了很大的作用，然而在实际运行 中，活性炭吸附柱中氯硅烷、氯化氢和硼、磷、碳、氧及金属杂质还是会在活性炭吸附柱内积 累，从而影响活性炭吸附柱对回收氢气的吸附净化作用，进而直接影响了多晶硅产品的品 质。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于提供一种多晶硅生产用活性炭在线再生的方法，以提高活 性炭吸附柱对多晶硅的制备工艺中产生的尾气的吸附作用。
[0006] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种多晶硅生产用活性炭在 线再生的方法，其特征在于，方法包括：将吸附有吸附物的活性炭吸附柱切换出尾气干法回 收系统；将再生后的活性炭吸附柱切换回尾气干法回收系统，其中，再生后的活性炭吸附柱 通过如下步骤获得：
[0007] 惰性气体置换处理步骤：利用惰性气体对有吸附物的活性炭吸附柱进行惰性气体 置换处理，以置换出其中的吸附物；氢气置换处理步骤：利用氢气对已经过惰性气体置换 后的活性炭吸附柱进行氢气置换处理，以置换出其中的惰性气体，得到再生后的活性炭吸 附柱。
[0008] 进一步地，在惰性气体置换处理的步骤中，以150~300Nm3/h的流速通入表压为 0. 05~0. 2MPa的惰性气体，同时将活性炭吸附柱升温至90~130°C。
[0009] 进一步地，在惰性气体置换处理的步骤中，对被惰性气体置换出的吸附物进行检 测，当检测结果显示出吸附物含量低于预设值时停止通入惰性气体。
[0010] 进一步地，惰性气体置换处理的时间为48~60h。
[0011] 进一步地，在进行惰性气体置换处理的步骤中，将惰性气体置换出的吸附物排入 全厂尾气回收系统进行冷凝回收处理，以回收吸附物中的氯硅烷。
[0012] 进一步地，在冷凝回收处理的步骤之后，将冷凝回收处理后的吸附物排入尾气淋 洗塔。
[0013] 进一步地，在氢气置换处理的步骤中，在密闭条件下，以80~120Nm3/h的流速通 入表压为0. 2~0. 3MPa氢气，氢气充满活性炭吸附柱后静置2~4h，以将惰性气体排放出 活性炭吸附柱，重复操作直至活性炭吸附柱中的惰性气体的含量低于3000ppmv。
[0014] 进一步地，在氢气置换处理的步骤后还包括：将氢气置换出的包含有惰性气体的 混合气体排入变压吸附氢气回收装置，以回收混合气体中的氢气，并将回收的氢气送入四 氯化硅氢化系统，作为四氯化硅氢化系统的反应原料。
[0015] 进一步地，在将吸附有吸附物的活性炭吸附柱切换出尾气干法回收系统的步骤之 前，方法还包括：将反应尾气通入尾气干法回收系统中的活性炭吸附柱，利用活性炭吸附柱 对反应尾气进行吸附处理，并根据吸附处理后回收的氢气中杂质的含量判断活性炭吸附柱 的吸附状态是否饱和；在将吸附有吸附物的活性炭吸附柱切换出尾气干法回收系统的步骤 中，切换出的活性炭吸附柱为吸附状态处于饱和的吸附柱。
[0016] 进一步地，反应尾气为生产多晶硅的过程中产生的尾气，反应尾气包括氢气、氯化 氢和氯硅烷，吸附物包括氯化氢、氯硅烷、硼和磷。
[0017] 应用本发明的技术方案，本发明提供了一种多晶硅生产用活性炭在线再生的方 法，该方法通过利用惰性气体对吸附有吸附物的活性炭吸附柱进行惰性气体置换处理，从 而置换出其中的吸附物，以及利用氢气对惰性气体置换后的活性炭吸附柱进行氢气置换处 理，从而置换出其中的惰性气体，进而能够将吸附有吸附物甚至吸附状态处于饱和的活性 炭吸附柱彻底再生，提高了吸附净化回收氢气的效果，也提高了制备出的多晶硅的纯度和 品质。
【具体实施方式】
[0018] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
[0019] 正如【背景技术】中所介绍的，在实际运行中，活性炭吸附柱中氯硅烷、氯化氢和硼、 磷、碳、氧及金属杂质会在活性炭吸附柱内积累，从而影响活性炭吸附柱对回收氢气的吸附 净化作用，进而直接影响了多晶硅产品的品质。本发明的发明人针对上述问题进行研宄，提 出了一种多晶硅生产用活性炭在线再生的方法，该方法包括：将吸附有吸附物的活性炭吸 附柱切换出尾气干法回收系统；将再生后的活性炭吸附柱切换回尾气干法回收系统，其中， 再生后的活性炭吸附柱通过如下步骤获得：惰性气体置换处理步骤：利用惰性气体对有吸 附物的活性炭吸附柱进行惰性气体置换处理，以置换出其中的吸附物；氢气置换处理步骤： 利用氢气对已经过惰性气体置换后的活性炭吸附柱进行氢气置换处理，以置换出其中的惰 性气体，得到再生后的活性炭吸附柱。
[0020] 上述多晶硅生产用活性炭在线再生的方法利用惰性气体对吸附有吸附物的活性 炭吸附柱进行惰性气体置换处理，从而置换出其中的吸附物，以及利用氢气对惰性气体置 换后的活性炭吸附柱进行氢气置换处理，从而置换出其中的惰性气体，进而能够将吸附有 吸附物甚至吸附状态处于饱和的活性炭吸附柱彻底再生，提高了吸附净化回收氢气的效 果，也提尚了制备出的多晶娃的纯度和品质。
[0021] 下面将更详细地描述根据本申请提供的多晶硅生产用活性炭在线再生的方法的 示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当 被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本 申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人 员。
[0022] 首先，将吸附有吸附物的活性炭吸附柱切换出尾气干法回收系统。吸附有吸附物 的活性炭吸附柱切换出尾气干法回收系统后，没有被切换出尾气干法回收系统的活性炭吸 附柱继续进行尾气的吸附处理；之后，将再生后的活性炭吸附柱切换回尾气干法回收系统。
[0023] 在一种优选的实施方式中，在将吸附有吸附物的活性炭吸附柱切换出尾气干法回 收系统的步骤之前，方法还可以包括：将反应尾气通入尾气干法回收系统中的活性炭吸附 柱；利用活性炭吸附柱对反应尾气进行吸附处理，并根据吸附处理后回收的氢气中杂质的 含量判断活性炭吸附柱的吸附状态是否饱和，在将吸附有吸附物的活性炭吸附柱切换出尾 气干法回收系统的步骤中，切换出的活性炭吸附柱为吸附状态处于饱和的吸附柱。其中，反 应尾气为生产多晶硅的过程中产生的尾气，可以包括有氢气、氯化氢和氯硅烷，吸附物包括 氯化氢、氯硅烷和硼、磷等杂质。
[0024] 在根据吸附处理后回收的氢气中杂质的含量判断活性炭吸附柱的吸附状态是否 饱和的步骤中，吸附处理后回收的氢气是指进入尾气干法回收系统的尾气通过活性炭吸附 柱吸附后，被分离出来并回收再利用的氢气。在上述步骤中，可以定期对尾气干法回收系统 中活性炭吸附柱进行检测，根据吸附后回收的氢气中氯硅烷、碳、氧、磷等组分的含量，并结 合制备出的多晶硅中的各杂质含量判断活性炭的吸附状态是否已饱和。
[0025] 若活性炭吸附柱吸附后回收的氢气中的杂质含量持续增加，超过杂质含量限定值 (回收氢气中杂质含量限制值的确定依据为在液态三氯氢硅原料进料杂质含量相同的情况 下，回收氢气作为原料通入多晶硅生产工序，多晶硅产品品质出现明显下降），可判断活性 炭吸附接近饱和，需彻底再生。
[0026] 在将再生后的活性炭吸附柱切换回尾气干法回收系统的步骤之前，再生后的活性 炭吸附柱通过如下步骤获得：首先，利用惰性气体对吸附有吸附物的活性炭吸附柱进行惰 性气体置换处理，以置换出其中的吸附物。优选地，在进行惰性气体置换处理的步骤中，将 惰性气体置换出的吸附物排入尾气干法回收系统进行冷凝回收处理其中的氯硅烷。上述惰 性气体置换处理可以为惰性气体的动态置换，即在通入惰性气体的同时，将惰性气体置换 出的吸附物排入全厂尾气回收系统进行冷凝回收处理，以回收所述吸附物中的氯硅烷。上 述全厂尾气回收系统是工艺废气处理系统，用于对尾气干法回收系统中产生的工业废气进 行回收处理；惰性气体置换采用动态置换能够提高活性炭吸附柱再生的效率。
[0027] 在上述优选的实施方式中，更为优选地，在冷凝回收处理的步骤之后，将冷凝回收 处理后的吸附物排入尾气淋洗塔。通过尾气淋洗塔能够对回收了大部分氯硅烷的吸附物进 行淋洗，氯硅烷、氯化氢在淋洗中被溶解吸收，未被水淋洗吸收的氮气高点放空，达标排放。
[0028] 在一种优选的实施方式中，将该活性炭吸附柱退出尾气干法回收系统后，通入流 速为150~300Nm3/h、表压为0. 05~0. 2MPa(G)的惰性气体，同时将活性炭吸附柱升温至 90~130°C。在上述优选地参数范围内，活性炭吸附柱中的吸附物能够被更快速和充分地 置换出来，从而提高了惰性气体置换处理的效率。在惰性气体置换处理的步骤中，优选地， 对被惰性气体置换出的吸附物进行检测，当检测结果显示出吸附物含量低于预设值，即当 检测结果显示出活性炭吸附柱的置换惰性气体中各杂质含量持续低值时，停止通入惰性气 体。更为优选地，惰性气体可以为氮气，使用成本低的氮气能够大大节约活性炭吸附柱再生 的成本。
[0029] 在完成利用惰性气体对吸附有吸附物的活性炭吸附柱进行惰性气体置换处理，以 置换出其中的吸附物