专利名称：多晶硅生产尾气的处理方法
技术领域：
本发明涉及多晶硅生产尾气的处理方法。
背景技术：
多晶硅生产过程中，由于生产需要，各个工序车间(包括氯硅烷提纯、还原尾气干法回收、冷氢化、氯硅烷罐区等)都不可避免的会外排一定量的尾气，从而产生大量的废气。特别是随着多晶硅规模快速扩张，厂区尾气量也随之激增，对其处理的必要性和难度都有所增加。多晶硅生产过程中产生的尾气的主要成分为氮气、氯化氢、氯硅烷和氢气。目前多晶硅厂的传统做法是将各车间尾气就近或汇总后进入尾气淋洗塔，用纯水或碱液将尾气中的氯化氢、氯硅烷等淋洗下来，氢气和氮气放空。然而使用此方法处理尾气，尾气中氯硅烷被淋洗，势必造成氯硅烷和氯化氢的浪费；淋洗过程需要耗用大量的纯水，无形中增加了多晶硅企业的综合成本。传统的纯水或碱液淋洗尾气过程中，氯硅烷水解产生氯化氢，氯化氢溶于水产生大量高盐分废水，这些废水处理不当会使外排废水中氯含量超标，对周边水环境造成污染，同时尾气·中的氯化氢不能被完全淋洗吸收，存在氯化氢无组织排放问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用水量少、污染小且回收氯硅烷和氯离子、实现废气无害化增值的多晶硅生产尾气绿色环保处理方法。根据本发明实施例的多晶硅生产尾气的处理方法，所述多晶硅生产尾气包括:氮气、氢气、氯化氢和气态的氯硅烷，所述氯硅烷包括:四氯化硅、三氯氢硅、二氯二氢硅,所述多晶硅生产尾气的处理方法包括以下步骤:a)将所述多晶硅生产尾气进行加压和冷却处理，得到液态的氯娃烧和含有氮气、氢气、氯化氢以及未冷凝的氯娃烧的第一气态产物；b)将所述第一气态产物通入具有预定浓度的吸收剂的水溶液中进行反应以吸收所述第一气态产物中的氯化氢和氯娃烧，得到混合液以及含有氮气和氢气的第二气态产物。根据本发明实施例的多晶硅生产尾气的处理方法，通过对尾气进行加压和冷却处理，可以得到液态的氯硅烷并将其回收利用；将第一气态产物通入吸收剂的水溶液中可以吸收第一气态产物中的氯化氢和少量氯硅烷，从而回收废气中氯离子，同时大幅降低了水用量，降低运行成本；将吸收了氯离子的混合液通过压滤、蒸发结晶的方式处理，得到可出售的氯化钙晶体副产物，从而回收利用尾气中的氯离子，降低达标外排污水中的氯离子含量，杜绝土壤盐化，减少对周边环境影响，真正意义上实现多晶硅生产尾气的无害化增值处理。另外，根据本发明实施例的多晶硅生产尾气的处理方法，还可以具有如下附加的技术特征:根据本发明的一个实施例，所述步骤a)中压力为0.3 0.9Mpa,冷却温度为-20 -45 °C。根据本发明的一个实施例，还包括以下步骤:c)将所述第二气态产物放空。根据本发明的一个实施例，所述吸收剂为氢氧化钙，所述混合液包括沉淀物和氯化钙溶液。根据本发明的一个实施例,所述预定浓度为5 25wt%。根据本发明的一个实施例，进一步包括步骤:d)将所述混合液进行压滤以分离出所述沉淀物，并得到上清液。根据本发明的一个实施例，进一步包括步骤:e)将所述上清液进行结晶处理，得到氯化钙。根据本发明的一个实施例，所述结晶为蒸发结晶。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1是根据本发明实施例的多晶硅生产尾气的处理方法示意
图2是根据本发明实施例的多晶硅生产尾气的处理流程图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。下面首先参考图1描述根据本发明实施例的多晶硅生产尾气的处理方法的流程。具体地,所述多晶硅生产尾气包括:氮气、氢气、氯化氢和气态的氯硅烷,所述氯硅烷包括:四氯化硅、三氯氢硅、二氯二氢硅，根据本发明实施例的多晶硅生产尾气的处理方法包括以下步骤:a)将所述多晶硅生产尾气进行加压和冷却处理，得到液态的氯硅烷和含有氮气、氢气、氯化氢以及未冷凝的氯娃烧的第一气态产物。b)将所述第一气态产物通入具有预定浓度的吸收剂的水溶液中进行反应以吸收所述第一气态产物中的氯化氢和氯娃烧，得到混合液以及含有氮气和氢气的第二气态产物。由此，根据本发明实施例的多晶硅生产尾气的处理方法，通过对尾气进行加压和冷却处理，可以得到液态的氯硅烷并将其回收利用，节省了原料的消耗；将第一气态产物通入吸收剂的水溶液中可以吸收第一气态产物中的氯化氢和氯硅烷，从而回收尾气中氯离子，同时可以大幅降低用水量，降低成本，而且外排废水量基本为零，对环境无污染；将吸收了氯离子的混合液通过压滤、蒸发结晶的方式处理，得到可出售的氯化钙晶体副产物，进一步降低生产成本。需要理解的是，步骤a)的主要目的是将所述多晶硅生产尾气中的氯硅烷进行液化分离，因此在步骤a)中进行加压处理的压力和冷却处理的冷却温度可以根据氯硅烷的物理特性进行合理调节。优选地，根据本发明的一个实施例，所述步骤a)中压力为0.3
0.9Mpa，冷却温度为-20 -45°C。由此，可以将所述多晶硅生产尾气中的氯硅烷，包括四氯化硅、三氯氢硅和大部分二氯二氢硅液化分离出来，并可将其回收再用于多晶硅生产中。考虑到第二气态产物中含有氮气和氢气,氮气和氢气对环境几乎无污染，因此,根据本发明的一个实施例，还包括以下步骤:c)将所述第二气态产物放空。具体地，可以将所述第二气态产物就近高点放空。关于所述吸收剂的选择没有特殊限制，只要满足可以将所述第一气态产物中的氯化氢以及极少量残存的氯硅烷吸收的效果即可。优选地，如图2所示，根据本发明的一个实施例，所述吸收剂为氢氧化钙，所述混合液包括沉淀物和氯化钙溶液。进一步地，所述氢氧化钙的水溶液的预定浓度为5 25wt%0具体地，所述第一气态产物在所述氢氧化钙的水溶液中的反应主要包括:SiCl4+4H20==Si02 2H20+4HC1SiHCl3+4H20==Si02 2H20+H2+3HC1SiH2Cl2+4H20==Si02 2H20+2H3+2HC12HC1+Ca (OH) 2==CaCl2+2H20由上述反应式可以看出，所述第一气态产物中的氯化氢以及极少量残存的氯硅烷均可被氢氧化钙的水溶液所吸收，并且第一气态产物中的氯元素全部转化成氯化钙，从而完成多晶硅生产尾气中氯元素的收集；同时，生成的沉淀物为白色絮状沉淀物，即二氧化硅水合物，可以方便进行后续处理。
为了进一步对所述多晶硅生产尾气进行回收利用，根据本发明的一个实施例，进一步包括步骤:d)将所述混合液进行压滤以分离出所述沉淀物，并得到上清液。由此，压滤得到的二氧化硅滤饼可外售，带来一定的经济效益，并且保护了环境。进一步地，还可以将所述上清液进行后续处理。优选地，根据本发明的一个实施例，进一步包括步骤:e)将所述上清液进行结晶处理，得到氯化钙。由此，尾气中的氯元素以氯化钙结晶体的形式回收，得到的氯化钙结晶可以作为副产品出售，带来一定的经济效益，并且解决了所述多晶硅生产尾气中氯元素的回收率用问题，降低达标外排污水中的氯离子含量，降低了环境污染。具体地，将所述上清液进行结晶处理的方法没有特殊限制，可以采用本领域普通技术人员常用的结晶方法。优选地，根据本发明的一个实施例，所述结晶为蒸发结晶。由此，蒸发结晶的方法成本低，并且外排废水少，对环境无污染。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种多晶娃生产尾气的处理方法,所述多晶娃生产尾气包括:氮气、氢气、氯化氢和气态的氯硅烷，所述氯硅烷包括:四氯化硅、三氯氢硅、二氯二氢硅，其特征在于，包括以下步骤: a)将所述多晶硅生产尾气进行加压和冷却处理，得到液态的氯硅烷和含有氮气、氢气、氯化氢以及未冷凝的氯娃烧的第一气态产物； b)将所述第一气态产物通入具有预定浓度的吸收剂的水溶液中进行反应以吸收所述第一气态产物中的氯化氢和氯娃烧，得到混合液以及含有氮气和氢气的第二气态产物。
2.根据权利要求1所述的多晶硅生产尾气的处理方法，其特征在于，所述步骤a)中压力为0.3 0.9Mpa，冷却温度为-20 -45。。。
3.根据权利要求1所述的多晶硅生产尾气的处理方法，其特征在于，还包括以下步骤: c)将所述第二气态产物放 空。
4.根据权利要求1所述的多晶硅生产尾气的处理方法，其特征在于，所述吸收剂为氢氧化钙，所述混合液包括沉淀物和氯化钙溶液。
5.根据权利要求4所述的多晶硅生产尾气的处理方法，其特征在于，所述预定浓度为5 25wt%。
6.根据权利要求4所述的多晶硅生产尾气的处理方法，其特征在于，进一步包括步骤: d)将所述混合液进行压滤以分离出所述沉淀物，并得到上清液。
7.根据权利要求6所述的多晶硅生产尾气的处理方法，其特征在于，进一步包括步骤: e)将所述上清液进行结晶处理，得到氯化钙。
8.根据权利要求7所述的多晶硅生产尾气的处理方法，其特征在于，所述结晶为蒸发结晶。
全文摘要
本发明公开了一种多晶硅生产尾气的处理方法，包括以下步骤a)将所述多晶硅生产尾气进行加压和冷却处理，得到液态的氯硅烷和含有氮气、氢气、氯化氢以及未冷凝的氯硅烷的第一气态产物；b)将所述第一气态产物通入具有预定浓度的吸收剂的水溶液中进行反应以吸收所述第一气态产物中的氯化氢和氯硅烷，得到混合液以及含有氮气和氢气的第二气态产物。根据本发明实施例的多晶硅生产尾气的处理方法，通过对尾气进行加压和冷却处理，可以得到液态的氯硅烷并将其回收利用；将第一气态产物通入吸收剂的水溶液中可以吸收第一气态产物中的氯化氢和氯硅烷，降低达标外排污水中的氯离子含量，杜绝土壤盐化，减少对周边环境影响。
文档编号C01F11/28GK103073003SQ20131003728
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者张志刚, 严大洲, 毋克力, 肖荣晖, 汤传斌, 杨永亮, 万烨 申请人:中国恩菲工程技术有限公司