多晶硅还原尾气的处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多晶硅还原尾气的处理系统，该系统包括：除尘装置，该除尘装置用于将多晶硅还原尾气进行除尘处理，以便获得经过除尘的还原尾气；压缩装置，该压缩装置与除尘装置相连，用于将经过除尘的还原尾气进行压缩处理，以便获得压缩后气；冷却装置，将压缩后气经过一系列冷却装置，以便得到冷凝液和经过冷却处理的压缩后气，并且将后者冷却装置中所产生的冷凝液和经过冷却处理的压缩后气用于前者冷却装置中的冷却液或冷却气使用。根据本实用新型实施例的多晶硅还原尾气的处理系统可以节省大量的冷量，从而显著降低多晶硅还原尾气的处理成本和还原尾气对环境的污染。
【专利说明】多晶硅还原尾气的处理系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及多晶硅生产领域，具体而言，本实用新型涉及多晶硅还原尾气的处理系统。
【背景技术】
[0002]在传统的西门子干法回收工艺中，一般采用“除尘、深冷、压缩、深冷”的方法实现将氯硅烷从还原尾气(氢气、氯化氢、氯硅烷的混合物)中分离出来。该路线的典型代表是CDI公司的干法回收工艺，而且国内多数多晶硅厂家采用此工艺进行生产。然而，该系统流程较为复杂，冷耗消耗较大。
[0003]因此，多晶硅还原尾气的处理有待进一步改善。
实用新型内容
[0004]本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种多晶硅还原尾气的处理系统，根据本实用新型实施例的多晶硅还原尾气的处理系统简单、冷量消耗较低，并且经济效益十分可观。
[0005]根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了多晶硅还原尾气的处理系统，根据本实用新型实施例的处理多晶硅还原尾气的处理系统包括:除尘装置，所述除尘装置用于将多晶硅还原尾气进行除尘处理，以便获得经过除尘的还原尾气；压缩装置，所述压缩装置与所述除尘装置相连，用于将所述经过除尘的还原尾气进行压缩处理，以便获得压缩后气；第一冷却装置，所述第一冷却装置与所述压缩装置相连且利用冷却水对所述压缩后气进行第一冷却处理，以便获得经过第一冷却的压缩后气和第一冷凝液；第二冷却装置，所述第二冷却装置与所述第一冷却装置相连，用于将所述经过第一冷却的压缩后气进行第二冷却处理，以便获得经过第二冷却的压缩后气和第二冷凝液；第三冷却装置，所述第三冷却装置与与所述第二冷却装置相连，用于将所述经过第二冷却的压缩后气进行第三冷却处理，以便获得经过第三冷却的压缩后气和第三冷凝液；第四冷却装置，所述第四冷却装置与所述第三冷却装置相连，利用第一冷媒对所述经过第三冷却的压缩后气进行第四冷却处理，以便获得经过第四冷却的压缩后气和第四冷凝液；第五冷却装置，所述第五冷却装置与所述第四冷却装置相连，用于将所述经过第四冷却的压缩后气进行第五冷却处理，以便获得经过第五冷却处理的压缩后气和第五冷凝液；第六冷却装置，所述第六冷却装置与所述第五冷却装置相连且利用第二冷媒对所述经过第五冷却的压缩后气进行第六冷却处理，以便获得经过第六冷却处理的压缩后气和第六冷凝液，其中，将所述第三冷凝液、第四冷凝液、第五冷凝液和第六冷凝液与所述经过第一冷却的压缩后气在所述第二冷却装置中进行第一双效换热处理，以便进行所述第二冷却处理，并且获得经过第一双效换热处理的冷凝液；将所述经过第六冷却处理的压缩后气与所述经过第四冷却的压缩后气在所述第五冷却装置中进行第二双效换热处理，以便进行所述第五冷却处理，并且获得经过第二双效换热处理的压缩后气；以及将所述经过第二双效换热处理的压缩后气与所述经过第二冷却处理的压缩后气在所述第三冷却装置中进行第三双效换热处理，以便进行所述第三冷却处理，并且获得经过第三双效换热处理的压缩后气。根据本实用新型实施例的多晶硅还原尾气的处理系统，与以往多晶硅还原尾气处理系统相比，在将还原尾气通过除尘装置进行除尘处理后直接进入压缩装置，省去了中间的深冷装置，节省了大量的冷量，从而显著降低了还原尾气的处理成本和对环境的污染。
[0006]另外，根据本实用新型上述实施例的多晶硅还原尾气的处理系统还可以具有如下附加的技术特征:
[0007]在本实用新型的一些实施例中，所述系统进一步包括:精馏装置，所述精馏装置分别与所述第一冷却装置和第二冷却装置相连，用于将所述第一冷凝液、第二冷凝液和经过第一双效换热处理的冷凝液进行精馏处理，以便获得氯硅烷。由此，可以将多晶硅还原尾气进行回收使用，以便降低多晶硅生产成本。
[0008]在本实用新型的一些实施例中，所述系统进一步包括:氯化氢吸收装置，所述氯化氢吸收装置与所述第六冷却装置相连，用于在将所述经过第六冷却处理的压缩后气与所述经过第四冷却处理的压缩后气进行第二双效换热处理之前，对所述经过第六冷却处理的压缩后气进行氯化氢吸收处理，以便分离所述经过第六冷却处理的压缩后气中的氯化氢。由此，可以将分离出的氯化氢用于多晶硅生产过程中，以便进一步降低多晶硅还原尾气的生产成本。
[0009]在本实用新型的一些实施例中，所述系统进一步包括:吸附装置，所述吸附装置与所述第三冷却装置相连，用于将所述经过第三双效换热处理的压缩后气进行吸附处理，以便获得氢气。由此，可以将分离所得氢气用于多晶硅生产过程中，以便进一步降低多晶硅生产成本。
[0010]本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]本实用新型的上述和/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:
[0012]图1是根据本实用新型一个实施例的多晶硅还原尾气的处理系统结构示意图；
[0013]图2是根据本实用新型又一个实施例的多晶硅还原尾气的处理系统结构示意图；
[0014]图3是根据本实用新型再一个实施例的多晶硅还原尾气的处理系统结构示意图；
[0015]图4是根据本实用新型再一个实施例的多晶硅还原尾气的处理系统结构示意图；
[0016]图5是利用根据本实用新型再一个实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行多晶硅还原尾气的处理方法的流程示意图；
[0017]图6是利用根据本实用新型再一个实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行多晶硅还原尾气的处理方法的流程示意图；
[0018]图7是利用根据本实用新型再一个实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行多晶硅还原尾气的处理方法的流程示意图；
[0019]图8是利用根据本实用新型再一个实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行多晶硅还原尾气的处理方法的流程示意图:以及[0020]图9利用根据本实用新型再一个实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行多晶硅还原尾气的处理方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0022]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0023]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0024]根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了多晶硅还原尾气的处理系统，下面参考图1?4对本实用新型实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行详细描述。根据本实用新型的实施例，该系统包括:
[0025]除尘装置100:除尘装置100用于将多晶硅还原尾气进行除尘处理，从而得到经过除尘的还原尾气。在本文中，如无明确说明，所采用的术语“还原尾气”指的是改良西门子法生产多晶硅工艺中所产生的还原尾气。发明人发现，多晶硅生产，尤其是通过西门子法生产多晶硅工艺中所产生的还原尾气中包含氯硅烷、氯化氢、氢气和烟尘，其中的烟尘在还原尾气的后续处理中会对所使用的机器例如压缩机造成损害。因此，在得到还原尾气之后，通过对还原尾气在除尘装置100中进行除尘处理，并在后续操作中对经过除尘处理的还原尾气进行处理，可以避免还原尾气中所携带的杂物对后续处理中的压缩机造成损害。根据本实用新型的实施例，多晶硅还原尾气的除尘装置的具体类型并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，多晶硅还原尾气除尘装置可以为利用氯硅烷冷凝液的湿法除尘装置。根据本实用新型的实施例，多晶硅还原尾气湿法除尘的条件并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，多晶硅还原尾气湿法除尘可以在压力为0.4?0.6MPa，温度为30?45摄氏度条件下进行。
[0026]压缩装置200:压缩装置200与除尘装置100相连，用于对所得到的经过除尘的还原尾气进行压缩处理，从而可以得到压缩后气。据本实用新型的实施例，所得到的压缩后气的压力并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，压缩后气的压力可以为0.9?
1.2MPa。在该步骤中，通过对经过除尘的还原尾气进行压缩处理，可以促进后续过程中氢气的分离，由此，可以显著降低设备投资和运行成本。
[0027]第一冷却装置300:第一冷却装置300与压缩装置200相连且利用冷却水对所得到的压缩后气进行第一冷却处理，从而可以得到经过第一冷却处理的压缩后气和第一冷凝液。由于水的比热容比较大，同等条件下，单位体积的水可以带走更多的热量，因此在该装置中，选择冷却水对压缩后气进行第一冷却处理可以节省还原尾气的处理成本，并且可以带来可观的冷却效果。在利用冷却水对压缩后气进行第一冷却处理，可以将压缩后气中的一部分由气态转换成液态，进而通过液气分离处理，可以有效的分别获得经过第一冷却处理的压缩后气和第一冷凝液，并且冷却水可以循环使用。根据本实用新型的实施例，经过第一冷却处理的压缩后气的温度并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，经过第一冷却处理的压缩后气的温度可以为35?45摄氏度。根据本实用新型的具体实施例，第一冷却装置300具有第一冷凝液出口 301和经过第一冷却处理的压缩后气出口 302。
[0028]第二冷却装置400:第二冷却装置400与第一冷却装置300上经过第一冷却处理的压缩后气出口 302相连，用于将所得到的经过第一冷却处理的压缩后气进行第二冷却处理，从而可以得到经过第二冷却的压缩后气和第二冷凝液。在该装置中，将经过第一冷却处理的压缩后气进行第二冷却处理，同理，可以将经过第一冷却处理的压缩后气中一部分由气态转换成液态，进而通过气液分离处理，可以有效的分别获得经过第二冷却处理的压缩后气和第二冷凝液。根据本实用新型的具体实施例，第二冷却装置400具有冷凝液入口 401和经过第二冷却处理的压缩后气出口 402。
[0029]第三冷却装置500:第三冷却装置500与第二冷却装置400上的经过第二冷却处理的压缩后气出口 402相连，用于对所得经过第二冷却处理的压缩后气进行第三冷却处理，从而可以得到经过第三冷却处理的压缩后气和第三冷凝液。在该装置中，将经过第二冷却处理的压缩后气进行第三冷却处理，同理，可以将经过第二冷却处理的压缩后气中一部分由气态转换成液态，进而通过气液分离处理，可以有效的分别获得经过第三冷却处理的压缩后气和第三冷凝液。根据本实用新型的具体实施例，第三冷却装置500具有第三冷凝液出口 501和经过第三冷却处理的压缩后气出口 502。
[0030]第四冷却装置600:第四冷却装置600与第三冷却装置500上的经过第三冷却处理的压缩后气出口 502相连且利用第一冷媒对所得经过第三冷却处理的压缩后气进行第四冷却处理，从而可以得到经过第四冷却处理的压缩后气和第四冷凝液。在该装置中，将经过第三冷却处理的压缩后气进行第四冷却处理，同理，可以将经过第三冷却处理的压缩后气中一部分由气态转换成液态，进而通过气液分离处理，可以有效的分别获得经过第四冷却处理的压缩后气和第四冷凝液。根据本实用新型的实施例，经过第三冷却处理的压缩后气在第四冷却装置中进行第四冷却处理所使用的第一冷媒的具体类型并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，所使用的第一冷媒可以为R22。根据本实用新型的实施例，经过第三冷却处理的压缩后气进行第四冷却处理过程中第一冷媒的温度并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，所使用的第一冷媒的温度可以为-35摄氏度。根据本实用新型的实施例，经过第四冷却处理的压缩后气的温度并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，所得到的经过第四冷却处理的压缩后气的温度可以为-25?-15摄氏度。若温度过高使得后续冷却处理的冷煤用量大，增加成本，而温度过低使得能耗增加。根据本实用新型的具体实施例，第四冷却装置600具有第四冷凝液出口 601和经过第四冷却处理的压缩后气出口 602。
[0031]第五冷却装置700:第五冷却装置700与第四冷却装置600上的经过第四冷却处理的压缩后气出口 602相连，用于对所得经过第四冷却处理的压缩后气进行第五冷却处理，从而可以得到经过第五冷却处理的压缩后气和第五冷凝液。在该装置中，将经过第四冷却处理的压缩后气进行第五冷却处理，同理，可以将经过第四冷却处理的压缩后气中一部分由气态转换成液态，进而通过气液分离处理，可以有效的分别获得经过第五冷却处理的压缩后气和第五冷凝液。根据本实用新型的具体实施例，第五冷却装置700具有第五冷凝液出口 701和经过第五冷却处理的压缩后气出口 702。
[0032]第六冷却装置800:第六冷却装置800与第五冷却装置700上经过第五冷却处理的压缩后气出口 702相连且利用第二冷媒对经过第五冷却处理的压缩后气进行第六冷却处理，从而可以得到经过第六冷却处理的压缩后气和第六冷凝液。在该装置中，将经过第五冷却处理的压缩后气进行第六冷却处理，同理，可以将经过第五冷却处理的压缩后气中一部分由气态转换成液态，进而通过气液分离处理，可以有效的分别获得经过第六冷却处理的压缩后气和第六冷凝液。根据本实用新型的实施例，将经过第五冷却处理的压缩后气在第六冷却装置800中进行第六冷却处理过程中使用的第二冷媒的具体类型并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，所使用的第二冷媒也可以为R22。根据本实用新型的实施例，所使用的第二冷媒的温度并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，所使用的第二冷媒的温度可以为-55摄氏度。根据本实用新型的实施例，经过第六冷却处理的压缩后气的温度并不受特别限制，根据本实用新型具体实施例，经过第六冷却处理的压缩后气的温度可以为-45?-35摄氏度。若温度过高，使得经过第六冷却处理的压缩后气中的氯硅烷含量高，导致后续分离的氢气纯度不合格，而温度过低将增加运行成本，同时该温度下可以基本将氯硅烷完全分离出来。根据本实用新型的具体实施例，第六冷却装置800具有第六冷凝液出口 801和经过第六冷却处理的压缩后气出口 802。
[0033]根据本实用新型的具体实施例，第三冷却装置500上第三冷凝液出口 501、第四冷却装置600上第四冷凝液出口 601、第五冷却装置700上第五冷凝液出口 701和第六冷却装置800上第六冷凝液出口 801与第二冷却装置400上冷凝液入口 401相连，用于将以上所得第三冷凝液、第四冷凝液、第五冷凝液和第六冷凝液的与经过第一冷却处理的压缩后气在第二冷却装置400中进行第一双效换热处理，以便进行第二冷却处理，并且得到经过第一双效换热处理的冷凝液。以上所得的冷凝液可以作为第二冷却处理过程中的冷却液使用，可以将经过第一冷却处理的压缩后气进行第二冷却处理，使得冷凝液的冷量被经过第一冷却处理的压缩后气所吸收，经过第一冷却处理的压缩后气被冷却，从而可以得到经过第二冷却处理的压缩后气和第二冷凝液。在该装置中，使得冷凝液的冷量被循环使用，节省了大量的冷量，由此，可以显著降低还原尾气的处理成本和对环境的污染。根据本实用新型的具体实施例，第二冷却装置400还可以具有经过第一双效换热处理的冷凝液的出口 403和第二冷凝液出口 404。
[0034]根据本实用新型的具体实施例，第六冷却装置800上经过第六冷却处理的压缩后气出口 802与第五冷却装置700相连，用于将经过第六冷却处理的压缩后气与经过第四冷却处理的压缩后气在第五冷却装置700中进行第二双效换热处理，以便进行第五冷却处理，并且得到经过第二双效换热处理的压缩后气。同理，可以将经过第六冷却处理的压缩后气作为第五冷却处理过程中的冷却气使用，可以使得经过第四冷却处理的压缩后气进行第五冷却处理，使得经过第六冷却处理的压缩后气冷量被经过第四冷却处理的压缩后气所吸收，经过第四冷却处理的压缩后气被冷却，从而可以得到经过第五冷却处理的压缩后气和第五冷凝液。在该装置中，使得经过第六冷却处理的压缩后气的冷量被循环使用，节省了大量的冷量，由此，可以进一步降低还原尾气的处理成本和对环境的污染。根据本实用新型的具体实施例，第五冷却装置700上还可以具有经过第二双效换热处理的压缩后气出口 703。
[0035]根据本实用新型的具体实施例，第五冷却装置700上经过第二双效换热处理的压缩后气出口 703与第三冷却装置500相连，用于将经过第二双效换热处理的压缩后气与经过第二冷却处理的压缩后气在第三冷却装置500中进行第三双效换热处理，以便进行第三冷却处理，并且得到经过第三双效换热处理的压缩后气。同理，可以将经过第二双效换热处理的压缩后气可以作为第三冷却处理过程中的冷却气使用，可以使得经过第二冷却处理的压缩后气进行第三冷却处理，使得经过第二双效换热处理的压缩后气冷量被经过第二冷却处理的压缩后气所吸收，经过第二冷却处理的压缩后气被冷却，从而可以得到经过第三双效换热处理的压缩后气。在该装置中，使得经过第二双效换热处理的压缩后气的冷量被循环使用，节省了大量的冷量，由此，可以进一步降低还原尾气的处理成本和对环境的污染。根据本实用新型具体实施例，第三冷却装置500还可以具有经过第三双效换热处理的压缩后气出口 503。
[0036]由此，通过以上的一系列装置对多晶硅还原尾气进行有效地处理，并且通过冷量回收，使得后续过程产生的冷却液或冷却气可以作为前者处理过程中的冷却介质被使用，从而显著降低了冷量的投入，进而节省了还原尾气的处理成本和对环境的污染。
[0037]根据本实用新型的实施例，参考图2，本实用新型的多晶硅还原尾气的处理系统进一步包括以下装置:
[0038]精馏装置900:精馏装置900分别与第一冷却装置300上第一冷凝液出口 301、第二冷却装置400上第二冷凝液出口 403和经过第一双效换热处理的压缩后气出口 404相连，用于将以上冷却处理所得的第一冷凝液、第二冷凝液和经过第一双效换热处理的冷凝液进行精馏处理，从而可以得到三氯氢硅、二氯二氢硅和四氯化硅。如上所述，通过西门子法生产多晶硅工艺中所产生的还原尾气中包含氯硅烷，还原尾气经过一系列的冷却处理之后，还原尾气中所包含的氯硅烷由气态转换为液态而被分离出来，进而继续进行精馏处理，可以分别分离得到三氯氢硅、二氯二氢硅和四氯化硅，其中，三氯氢硅可以与氢气进行还原反应制备多晶硅，二氯二氢硅可以与四氯化硅进行反歧化反应制备氯硅烷，氯硅烷进而再经精馏处理，分离出三氯氢硅。由此，可以将还原尾气被转化为高附加值的三氯氢硅而用于制备多晶硅，从而降低了多晶硅生产成本和还原尾气对环境的污染。
[0039]根据本实用新型的实施例，如图3所示，在将经过第六冷却处理的压缩后气与经过第四冷却处理的压缩后气在第五冷却装置中进行第二双效换热处理之前，进一步包括以下装置:
[0040]氯化氢吸收装置1000:氯化氢吸收装置1000分别与第六冷却装置800上经过第六冷却装置800处理的压缩后气出口 802相连，用于将经过第六冷却处理的压缩后气进行氯化氢吸收处理，从而可以从经过第六冷却处理的压缩后气中分离出氯化氢。如上所述，还原尾气中含有氯硅烷、氯化氢和氢气，经过一系列的冷却处理，其中，还原尾气中的氯硅烷由气态转换为液态而被分离，其中，还原尾气中的氯硅烷由气态转换为液态而被分离，压缩后气中所含有的氯化氢是通过吸收塔进行处理的，压缩后气从吸收塔底部进入，贫液从吸收塔顶部进入，贫液与压缩后气进行逆向接触，使得压缩后气中所含有的氯化氢被贫液所吸收，而使得贫液变为富液，富液再进入氯化氢脱吸装置中经过精馏而将其中的氯化氢分离出来，富液则变成贫液循环使用，从而可以得到氯化氢。由此，可以实现对还原尾气的有效处理，从而降低还原尾气对环境的污染。此处需要解释的是，若不需要制备纯净的氯化氢，可以将经过第六冷却处理的压缩后气直接在第五冷却装置中进行第二双效换热处理，其中所含有的氯化氢将在后续吸附处理过程被吸附。
[0041]根据本实用新型的实施例，参考图4，本实用新型的多晶硅还原尾气的处理系统进一步包括下列装置:
[0042]吸附装置1100:吸附装置1100与第三冷却装置500上经过第三双效换热处理的压缩后气出口 503相连，用于将经过第三双效换热处理的压缩后气进行吸附处理，从而得到氢气。需要解释的是，经过第三双效换热处理的压缩后气为含有微量氯硅烷的氢气，通过对吸附剂进行选择，可以使得含有微量氯硅烷的氢气中的氯硅烷被吸附剂吸附，而氢气则仍保持气态。从而实现了将氢气与压缩后气中的其他成的有效分离而得到纯净的氢气。根据本实用新型的实施例，吸附装置1100中可以采用的吸附剂的具体类型并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，可以采用的吸附剂可以为活性炭吸附剂。由此，通过采用对含有微量氯硅烷的氢气压缩后气的选择性吸收的吸附剂对压缩后气进行吸附处理，可以分离出较高纯度的氢气。根据本实用新型的具体实施例，所得氢气的具体用途并不受特别限制，根据本实用新型的具体示例，所得氢气可以与三氯氢硅进行还原反应制备多晶硅。由此，可以进一步降低多晶硅生产成本和还原尾气对环境的污染。
[0043]上面对根据本实用新型实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行了详细描述，为了方便理解，下面参考图5?8对利用本实用新型实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行处理多晶硅还原尾气的处理方法进行详细描述。
[0044]SlOO:将多晶硅还原尾气进行除尘处理，从而可以得到经过除尘的还原尾气。如上所述，多晶硅生产，尤其是通过西门子法生产多晶硅工艺中所产生的还原尾气中包含氯硅烷、氯化氢、氢气和烟尘，其中的烟尘在还原尾气的后续处理中会对所使用的机器例如压缩机造成损害。因此，在该步骤中，在得到还原尾气之后，通过对还原尾气进行除尘处理，并在后续操作中对经过除尘处理的还原尾气进行处理，可以避免还原尾气中所携带的杂物对后续处理中的压缩机造成损害。根据本实用新型的实施例，多晶硅还原尾气的除尘方法并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，多晶硅还原尾气除尘处理可以为利用氯硅烷冷凝液进行湿法除尘。根据本实用新型的实施例，多晶硅还原尾气湿法除尘的条件并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，多晶硅还原尾气湿法除尘可以在压力为0.4?
0.6MPa，温度为30?45摄氏度条件下进行。
[0045]S200:对所得到的经过除尘的还原尾气进行压缩处理，从而可以得到压缩后气。据本实用新型的实施例，所得到的压缩后气的压力并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，压缩后气的压力可以为0.9?1.2MPa。在该步骤中，通过对经过除尘的还原尾气进行压缩处理，可以促进后续过程中氢气的分离，由此，可以显著降低设备投资和运行成本。
[0046]S300:利用冷却水对所得到的压缩后气进行第一冷却处理，从而可以得到经过第一冷却处理的压缩后气和第一冷凝液。根据本实用新型的实施例，所获得的压缩后气温度约为110摄氏度，完全可以使用循环水进行冷却，另外，相对使用冷煤来说，使用循环水冷却的成本更低，因此在该步骤中，选择冷却水对压缩后气进行第一冷却处理可以节省还原尾气的处理成本，并且可以带来可观的冷却效果。在利用冷却水对压缩后气进行第一冷却处理，可以将压缩后气中的一部分由气态转换成液态，进而通过液气分离处理，可以有效的分别获得经过第一冷却处理的压缩后气和第一冷凝液，并且冷却水可以循环使用。根据本实用新型的实施例，经过第一冷却处理的压缩后气的温度并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，经过第一冷却处理的压缩后气的温度可以为35?45摄氏度。
[0047]S400:将所得到的经过第一冷却处理的压缩后气进行第二冷却处理，从而可以得到经过第二冷却的压缩后气和第二冷凝液。在该步骤中，将经过第一冷却处理的压缩后气进行第二冷却处理，同理，可以将经过第一冷却处理的压缩后气中一部分由气态转换成液态，进而通过气液分离处理，可以有效的分别获得经过第二冷却处理的压缩后气和第二冷凝液。
[0048]S500:对所得经过第二冷却处理的压缩后气进行第三冷却处理，从而可以得到经过第三冷却处理的压缩后气和第三冷凝液。在该步骤中，将经过第二冷却处理的压缩后气进行第三冷却处理，同理，可以将经过第二冷却处理的压缩后气中一部分由气态转换成液态，进而通过气液分离处理，可以有效的分别获得经过第三冷却处理的压缩后气和第三冷凝液。
[0049]S600:利用第一冷媒对所得经过第三冷却处理的压缩后气进行第四冷却处理，从而可以得到经过第四冷却处理的压缩后气和第四冷凝液。在该步骤中，将经过第三冷却处理的压缩后气进行第四冷却处理，同理，可以将经过第三冷却处理的压缩后气中一部分由气态转换成液态，进而通过气液分离处理，可以有效的分别获得经过第四冷却处理的压缩后气和第四冷凝液。根据本实用新型的实施例，经过第三冷却处理的压缩后气进行第四冷却处理所使用的第一冷媒的具体类型并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，所使用的第一冷媒可以为R22。根据本实用新型的实施例，经过第三冷却处理的压缩后气进行第四冷却处理过程中第一冷媒的温度并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，所使用的第一冷媒的温度可以为-35摄氏度。根据本实用新型的实施例，经过第四冷却处理的压缩后气的温度并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，所得到的经过第四冷却处理的压缩后气的温度可以为-25?-15摄氏度。若温度过高使得后续冷却处理的冷煤用量大，增加成本，而温度过低使得能耗增加。
[0050]S700:对所得经过第四冷却处理的压缩后气进行第五冷却处理，从而可以得到经过第五冷却处理的压缩后气和第五冷凝液。在该步骤中，将经过第四冷却处理的压缩后气进行第五冷却处理，同理，可以将经过第四冷却处理的压缩后气中一部分由气态转换成液态，进而通过气液分离处理，可以有效的分别获得经过第五冷却处理的压缩后气和第五冷凝液。
[0051]S800:利用第二冷媒对经过第五冷却处理的压缩后气进行第六冷却处理，从而可以得到经过第六冷却处理的压缩后气和第六冷凝液。在该步骤中，将经过第五冷却处理的压缩后气进行第六冷却处理，同理，可以将经过第五冷却处理的压缩后气中一部分由气态转换成液态，进而通过气液分离处理，可以有效的分别获得经过第六冷却处理的压缩后气和第六冷凝液。根据本实用新型的实施例，将经过第五冷却处理的压缩后气进行第六冷却处理过程中使用的第二冷媒的具体类型并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，所使用的第二冷媒也可以为R22。根据本实用新型的实施例，所使用的第二冷媒的温度并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，所使用的第二冷媒的温度可以为-55摄氏度。根据本实用新型的实施例，经过第六冷却处理的压缩后气的温度并不受特别限制，根据本实用新型具体实施例，经过第六冷却处理的压缩后气的温度可以为-45?-35摄氏度。若温度过高，使得经过第六冷却处理的压缩后气中的氯硅烷含量高，导致后续分离的氢气纯度不合格，而温度过低将增加运行成本，同时该温度下可以基本将氯硅烷完全分离出来。
[0052]S900:将以上所得第三冷凝液、第四冷凝液、第五冷凝液和第六冷凝液经过第一冷却处理的压缩后气进行第一双效换热处理，从而进行第二冷却处理，并且得到经过第一双效换热处理的冷凝液。以上所得的冷凝液可以作为第二冷却处理过程中的冷却液使用，可以将经过第一冷却处理的压缩后气进行第二冷却处理，使得冷凝液的冷量被经过第一冷却处理的压缩后气所吸收，经过第一冷却处理的压缩后气被冷却，从而可以得到经过第二冷却处理的压缩后气和第二冷凝液。在该步骤中，使得冷凝液的冷量被循环使用，节省了大量的冷量，由此，可以显著降低还原尾气的处理成本和对环境的污染。
[0053]S1000:将经过第六冷却处理的压缩后气与经过第四冷却处理的压缩后气进行第二双效换热处理，以便进行第五冷却处理，并且得到经过第二双效换热处理的压缩后气。同理，可以将经过第六冷却处理的压缩后气作为第五冷却处理过程中的冷却气使用，可以使得经过第四冷却处理的压缩后气进行第五冷却处理，使得经过第六冷却处理的压缩后气冷量被经过第四冷却处理的压缩后气所吸收，经过第四冷却处理的压缩后气被冷却，从而可以得到经过第五冷却处理的压缩后气和第五冷凝液。在该步骤中，使得经过第六冷却处理的压缩后气的冷量被循环使用，节省了大量的冷量，由此，可以进一步降低还原尾气的处理成本和对环境的污染。
[0054]SllOO:将经过第二双效换热处理的压缩后气与经过第二冷却处理的压缩后气进行第三双效换热处理，以便进行第三冷却处理，并且得到经过第三双效换热处理的压缩后气。同理，可以将经过第二双效换热处理的压缩后气可以作为第三冷却处理过程中的冷却气使用，可以使得经过第二冷却处理的压缩后气进行第三冷却处理，使得经过第二双效换热处理的压缩后气冷量被经过第二冷却处理的压缩后气所吸收，经过第二冷却处理的压缩后气被冷却，从而可以得到经过第三双效换热处理的压缩后气。在该步骤中，使得经过第二双效换热处理的压缩后气的冷量被循环使用，节省了大量的冷量，由此，可以进一步降低还原尾气的处理成本和对环境的污染。
[0055]由此，通过以上的处理步骤，可以有效地对多晶硅生产过程中所产生的还原尾气进行处理，并且通过冷量回收，使得后续过程产生的冷却液或冷却气可以作为前者处理过程中的冷却介质被使用，从而显著降低了冷量的投入，进而节省了还原尾气的处理成本和对环境的污染。
[0056]另外，根据本实用新型的实施例，上述步骤中通过第一冷却处理、第二冷却处理、第三冷却处理、第四冷却处理、第五冷却处理和第六冷却处理，都可以分离出部分冷凝液。参考图6，根据本实用新型的具体实施例，利用本实用新型实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行多晶硅还原尾气的处理方法进一步包括下列步骤:
[0057]S1200:将以上冷却处理所得的第一冷凝液、第二冷凝液和经过第一双效换热处理的冷凝液的进行精馏处理，从而可以得到三氯氢硅、二氯二氢硅和四氯化硅。如上所述，通过西门子法生产多晶硅工艺中所产生的还原尾气中包含氯硅烷，还原尾气经过一系列的冷却处理之后，还原尾气中所包含的氯硅烷由气态转换为液态而被分离出来，进而继续进行精馏处理，可以分别分离得到三氯氢硅、二氯二氢硅和四氯化硅，其中，三氯氢硅可以与氢气进行还原反应制备多晶硅，二氯二氢硅可以与四氯化硅进行反歧化反应制备氯硅烷，氯硅烷进而再经精馏处理，分离出三氯氢硅。由此，可以将还原尾气被转化为高附加值的三氯氢硅而用于制备多晶硅，从而降低了多晶硅生产成本和还原尾气对环境的污染。
[0058]根据本实用新型的实施例，如图7所示，在将经过第六冷却处理的压缩后气与经过第四冷却处理的压缩后气进行第二双效换热处理之前，利用本实用新型实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行多晶硅还原尾气的处理方法进一步包括以下步骤:
[0059]S1300:将经过第六冷却处理的压缩后气进行氯化氢吸收处理，从而可以从经过第六冷却处理的压缩后气中分离出氯化氢。如上所述，还原尾气中含有氯硅烷、氯化氢和氢气，经过一系列的冷却处理，其中，还原尾气中的氯硅烷由气态转换为液态而被分离，压缩后气中所含有的氯化氢是通过吸收塔进行处理的，压缩后气从吸收塔底部进入，贫液从吸收塔顶部进入，贫液与压缩后气进行逆向接触，使得压缩后气中所含有的氯化氢被贫液所吸收，而使得贫液变为富液，富液再进入氯化氢脱吸装置中经过精馏而将其中的氯化氢分离出来，富液则变成贫液循环使用，从而可以得到氯化氢。根据本实用新型的具体实施例，所分离出的氯化氢的具体用途并不受特别限制，根据本实用新型的具体示例，氯化氢可以用于四氯化硅氢化和三氯氢硅的合成。由此，可以实现对还原尾气的有效处理，从而降低还原尾气对环境的污染。此处需要解释的是，若不需要制备纯净的氯化氢，可以将经过第六冷却处理的压缩后气直接进行第二双效换热处理，其中所含有的氯化氢将在后续吸附处理过程被吸附。
[0060]根据本实用新型的实施例，参考图8，利用本实用新型实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行多晶硅还原尾气的处理方法进一步包括以下步骤:
[0061]S1400:将经过第三双效换热处理的压缩后气进行吸附处理，从而得到氢气。需要解释的是，经过第三双效换热处理的压缩后气为含有微量氯硅烷的氢气，通过对吸附剂进行选择，可以使得含有微量氯硅烷的氢气中的氯硅烷被吸附剂吸附，而氢气则仍保持气态。从而实现了将氢气与压缩后气中的其他成的有效分离而得到纯净的氢气。根据本实用新型的实施例，可以采用的吸附剂的具体类型并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，可以采用的吸附剂可以为活性炭吸附剂。由此，通过采用对含有微量氯硅烷的氢气压缩后气的选择性吸收的吸附剂对压缩后气进行吸附处理，可以分离出较高纯度的氢气。根据本实用新型的具体实施例，所得氢气的具体用途并不受特别限制，根据本实用新型的具体示例，所得氢气可以与三氯氢硅进行还原反应制备多晶硅。由此，可以进一步降低多晶硅生产成本和还原尾气对环境的污染。
[0062]如上所述，利用本实用新型实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行多晶硅还原尾气的处理方法可具有选自下列的优点至少之一:
[0063]利用本实用新型实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行多晶硅还原尾气的处理方法，可以使得还原尾气中的氯硅烷脏料、净料分离，并且不会污染氯硅烷精馏塔；
[0064]利用本实用新型实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行多晶硅还原尾气的处理方法，相比传统的干法回收氯硅烷分离回收工艺，新的氯硅烷分离回收工艺的流程更简单，投资少；[0065]利用本实用新型实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行多晶硅还原尾气的处理方法，相比传统的干法回收氯硅烷分离回收工艺，新的氯硅烷分离回收工艺的-35°C冷量节省60?70%，-55°C冷量节省80?90%，干法生产线的运行费用节省30?60% ；
[0066]利用本实用新型实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行多晶硅还原尾气的处理方法，新的干法回收氯硅烷分离回收工艺投资少，经济效益十分可观；
[0067]利用本实用新型实施例的多晶硅还原尾气的处理系统进行多晶硅还原尾气的处理方法，若是不需要制取纯净的氯化氢，冷却后的压缩后气可以不经过吸收处理，使得还原尾气的处理运行成本更低。
[0068]下面参考具体实施例，对本实用新型进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本实用新型。
[0069]实施例
[0070]参考图9所示，多晶硅还原尾气SI经除尘装置进行除尘处理，分别得到经过除尘的还原尾气和烟尘S2 ;经过除尘的还原尾气经压缩装置进行压缩处理，可以得到压缩后气；压缩后气经第一冷却装置利用循环水进行第一冷却处理，可到第一冷凝液和经过第一冷却处理的压缩后气；经过第一冷却处理的压缩后气经第二冷却装置进行第二冷却处理，得到第二冷凝液和经过第二冷却处理的压缩后气；经过第二冷却处理的压缩后气经第三冷却装置进行第三冷却处理，得到经过第三冷凝液和经过第三冷却处理的压缩后气；将经过第三冷却处理的压缩后气进行第四冷却处理，得到第四冷凝液和经过第四冷却处理的压缩后气；将经过第四冷却处理的压缩后气进行第五冷却处理，得到第五冷凝液和经过第五冷却处理的压缩后气；将经过第五冷却处理的压缩后气进行第六冷却处理，得到第六冷凝液和经过第六冷却处理的压缩后气；将所得第三冷凝液、第四冷凝液、第五冷凝液和第六冷凝液返回至第二冷却装置与经过第一冷却处理的压缩后气进行第一双效换热处理，得到经过第一双效换热处理的冷凝液；将经过第六冷却处理的压缩后气返回至第五冷却装置中与经过第四冷却处理的压缩后气进行第二双效换热处理，得到经过第二双效换热处理的压缩后气；将经过第二双效换热处理的压缩后气在第三冷却装置中与经过第二冷却处理的压缩后气进行第三双效换热处理，得到经过第三双效换热处理的压缩后气，即为含有微量氯硅烷的氢气S4 ;同时将所得到的第一冷凝液、第二冷凝液和经过第一双效换热处理的冷凝液进行汇合后的氯硅烷冷凝液S3在精馏装置(未示出)中进行处理，可以分别分离得到三氯氢硅、二氯二氢硅和四氯化硅；在将经过第六冷却处理的压缩后气与经过第四冷却处理的压缩后气进行第二双效换热之前，可以将经过第六冷却处理的压缩后气在氯化氢吸收装置中进行氯化氢吸收处理，从而分离出氯化氢(若是不需要制取纯的氯化氢，经过第六冷却处理的压缩后气可以直接返回至第五冷却装置与经过第四冷却处理的压缩后气进行第二双效换热)；同时所得到的S4可以继续在吸附装置(未示出)中进行吸附处理，得到纯氢气。
[0071]上述实施例的多晶硅还原尾气的处理系统可以对多晶硅还原尾气进行有效地处理，并且通过冷量回收，使得后续过程产生的冷却液或冷却气可以作为前者处理过程中的冷却介质被使用，从而显著降低了冷量的投入，进而节省了还原尾气的处理成本和对环境的污染。
[0072]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实用新型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。
[0073]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种多晶硅还原尾气的处理系统，其特征在于，包括: 除尘装置，所述除尘装置用于将多晶硅还原尾气进行除尘处理，以便获得经过除尘的还原尾气； 压缩装置，所述压缩装置与所述除尘装置相连，用于将所述经过除尘的还原尾气进行压缩处理，以便获得压缩后气； 第一冷却装置，所述第一冷却装置与所述压缩装置相连且利用冷却水对所述压缩后气进行第一冷却处理，以便获得经过第一冷却处理的压缩后气和第一冷凝液； 第二冷却装置，所述第二冷却装置与所述第一冷却装置相连，用于将所述经过第一冷却处理的压缩后气进行第二冷却处理，以便获得经过第二冷却处理的压缩后气和第二冷凝液； 第三冷却装置，所述第三冷却装置与所述第二冷却装置相连，用于将所述经过第二冷却处理的压缩后气进行第三冷却处理，以便获得经过第三冷却处理的压缩后气和第三冷凝液； 第四冷却装置，所述第四冷却装置与所述第三冷却装置相连，利用第一冷媒对所述经过第三冷却处理的压缩后气进行第四冷却处理，以便获得经过第四冷却处理的压缩后气和第四冷凝液； 第五冷却装置，所述第五冷却装置与所述第四冷却装置相连，用于将所述经过第四冷却处理的压缩后气进行第五冷却处理，以便获得经过第五冷却处理的压缩后气和第五冷凝液； 第六冷却装置，所述第六冷却装置与所述第五冷却装置相连且利用第二冷媒对所述经过第五冷却处理的压缩后气进行第六冷却处理，以便获得经过第六冷却处理的压缩后气和第六冷凝液， 其中， 将所述第三冷凝液、第四冷凝液、第五冷凝液和第六冷凝液与所述经过第一冷却处理的压缩后气在所述第二冷却装置中进行第一双效换热处理，以便进行所述第二冷却处理，并且获得经过第一双效换热处理的冷凝液； 将所述经过第六冷却处理的压缩后气与所述经过第四冷却处理的压缩后气在所述第五冷却装置中进行第二双效换热处理，以便进行所述第五冷却处理，并且获得经过第二双效换热处理的压缩后气；以及 将所述经过第二双效换热处理的压缩后气与所述经过第二冷却处理的压缩后气在所述第三冷却装置中进行第三双效换热处理，以便进行所述第三冷却处理，并且获得经过第三双效换热处理的压缩后气。
2.根据权利要求1所述的多晶硅还原尾气的处理系统，其特征在于，进一步包括: 精馏装置，所述精馏装置分别与所述第一冷却装置和第二冷却装置相连，用于将所述第一冷凝液、第二冷凝液和经过第一双效换热处理的冷凝液进行精馏处理，以便获得三氯氢硅、二氯二氢硅和四氯化硅。
3.根据权利要求1所述的多晶硅还原尾气的处理系统，其特征在于，进一步包括: 氯化氢吸收装置，所述氯化氢吸收装置与所述第六冷却装置相连，用于在将所述经过第六冷却处理的压缩后气与所述经过第四冷却处理的压缩后气进行第二双效换热处理之前，对所述经过第六冷却处理的压缩后气进行氯化氢吸收处理，以便分离所述经过第六冷却处理的压缩后气中的氯化氢。
4.根据权利要求1所述的多晶硅还原尾气的处理系统，其特征在于，进一步包括: 吸附装置，所述吸附装置与所述第三冷却装置相连，用于将所述经过第三双效换热处理的压缩后气进行吸附处理，以 便获得氢气。
【文档编号】C01B33/03GK203598633SQ201320705099
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】司文学, 严大洲, 肖荣晖, 汤传斌, 杨永亮 申请人:中国恩菲工程技术有限公司