一种应用于颗粒硅生产尾气的硅烷气回收系统及方法与流程

本发明属于多晶硅生产，具体涉及一种应用于颗粒硅生产尾气的硅烷气回收系统及方法。

背景技术：

1、多晶硅是电子信息产业和太阳能光伏发电产业最重要的基础材料，多晶硅的生产工艺较多，但已经大规模实现产业化的主要工艺有改良西门子法和硅烷热分解法，硅烷热分解法相对于改良西门子法生产多晶硅具有流程简单、分解温度低、能耗低的优势，因此硅烷法越来越成为生产多晶硅的主要方法。

2、而硅烷热分解法在生产过程中会产生尾气，这些尾气中具有可回收利用的硅烷，如果尾气直接排放将造成硅烷的浪费，同时还会污染环境。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种应用于颗粒硅生产尾气的硅烷气回收系统及方法，实现了对颗粒硅生产尾气中硅烷的分离和回收，减少了硅烷的浪费。

2、本发明提供了如下的技术方案：

3、第一方面，提供一种应用于颗粒硅生产尾气的硅烷气回收系统，包括尾气输送管、换热机构、第一换热器、储罐和硅烷提纯机构；硅烷提纯机构包括除甲烷塔，除甲烷塔设有第一进口和第一出口；换热机构设有用于热交换的管程流道和壳程流道，换热机构的管程流道的进口和尾气输送管连接，换热机构的管程流道的出口和第一换热器的管程进口连接，第一换热器的管程出口和储罐的进口连接；换热机构的壳程流道的进口和储罐的出口连接，换热机构的壳程流道的出口和除甲烷塔的第一进口连接，除甲烷塔的第一出口连接有用于输送硅烷的硅烷输送管道。

4、进一步的是，换热机构包括第二换热器和第三换热器；第二换热器的管程进口和尾气输送管连接，第二换热器的管程出口和第三换热器的管程进口连接，第三换热器的管程出口和第一换热器的管程进口连接；第三换热器的壳程进口和储罐的出口连接，第三换热器的壳程出口和除甲烷塔的第一进口连接。

5、进一步的是，第二换热器的壳程进口连接氢气气源，第二换热器的壳程出口连接有氢气排气管。

6、进一步的是，第一换热器的壳程进口连接液氮液源，第一换热器的壳程出口连接有氮气排气管。

7、进一步的是，硅烷提纯机构还包括第四换热器，除甲烷塔还包括第二出口和第二进口；第四换热器的壳程进口和除甲烷塔的第二出口连接，第四换热器的壳程出口和除甲烷塔的第二进口连接。

8、进一步的是，第四换热器的管程进口连接乙烯液源，第四换热器的管程出口连接有乙烯排气管。

9、进一步的是，第四换热器上设有甲烷排气管，甲烷排气管和第四换热器的壳程流道连通。

10、进一步的是，硅烷提纯机构还包括第五换热器，所述除甲烷塔还包括第三出口和第三进口；第五换热器的管程进口和除甲烷塔的第三出口连接，第五换热器的管程出口和除甲烷塔的第三进口连接。

11、进一步的是，第五换热器的壳程进口连接氟利昂液源，第五换热器的壳程出口连接有氟利昂排液管。

12、第二方面，提供一种第一方面所述系统进行硅烷气回收的方法，包括如下步骤：颗粒硅生产尾气通过尾气输送管进入换热机构的管程流道中进行第一次降温，得到混合液；混合液通入第一换热器进行第二次降温，并将第二次降温的混合液储存在储罐中；储罐中的混合液通入换热机构的壳程流道中，换热机构利用壳程流道中的混合液对换热机构的管程流道中的介质进行降温；换热机构的壳程流道中升温的混合液进入除甲烷塔中，分离得到硅烷气体。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、1、通过设置换热机构，用于对颗粒硅生产尾气进行降温，降温后得到混合液；通过设置第一换热器，用于对混合液进行第二次降温，并将第二次降温的混合液储存在储罐中；储罐中的混合液通入换热机构的壳程流道中，换热机构利用壳程流道中的混合液对换热机构的管程流道中的介质进行降温；因此换热机构一方面可以对颗粒硅生产尾气进行降温，另一方面可以对壳程流道的混合液进行升温；升温后的混合液进入除甲烷塔中，分离得到硅烷气体，然后硅烷气通过硅烷输送管道输送至硅烷气装置的冷凝系统中，进行重复使用，因此本发明实现了硅烷气的分离和回收，减少了硅烷的浪费。

技术特征：

1.一种应用于颗粒硅生产尾气的硅烷气回收系统，其特征在于，包括尾气输送管(1)、换热机构、第一换热器(2)、储罐(3)和硅烷提纯机构；

2.根据权利要求1所述的一种应用于颗粒硅生产尾气的硅烷气回收系统，其特征在于，所述换热机构包括第二换热器(5)和第三换热器(6)；

3.根据权利要求2所述的一种应用于颗粒硅生产尾气的硅烷气回收系统，其特征在于，所述第二换热器(5)的壳程进口连接氢气气源，第二换热器(5)的壳程出口连接有氢气排气管(52)。

4.根据权利要求1所述的一种应用于颗粒硅生产尾气的硅烷气回收系统，其特征在于，所述第一换热器(2)的壳程进口连接液氮液源，第一换热器(2)的壳程出口连接有氮气排气管。

5.根据权利要求1所述的一种应用于颗粒硅生产尾气的硅烷气回收系统，其特征在于，所述硅烷提纯机构还包括第四换热器(7)，除甲烷塔(4)还包括第二出口和第二进口；

6.根据权利要求5所述的一种应用于颗粒硅生产尾气的硅烷气回收系统，其特征在于，所述第四换热器(7)的管程进口连接乙烯液源，第四换热器(7)的管程出口连接有乙烯排气管。

7.根据权利要求5所述的一种应用于颗粒硅生产尾气的硅烷气回收系统，其特征在于，所述第四换热器(7)上设有甲烷排气管(71)，甲烷排气管和第四换热器(7)的壳程流道连通。

8.根据权利要求1所述的一种应用于颗粒硅生产尾气的硅烷气回收系统，其特征在于，所述硅烷提纯机构还包括第五换热器(8)，所述除甲烷塔(4)还包括第三出口和第三进口；

9.根据权利要求8所述的一种应用于颗粒硅生产尾气的硅烷气回收系统，其特征在于，所述第五换热器(8)的壳程进口连接氟利昂液源，第五换热器(8)的壳程出口连接有氟利昂排液管(82)。

10.一种采用权利要求1-9任一项所述系统进行硅烷气回收的方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种应用于颗粒硅生产尾气的硅烷气回收系统及方法，系统包括尾气输送管、换热机构、第一换热器、储罐和硅烷提纯机构；硅烷提纯机构包括除甲烷塔，除甲烷塔设有第一进口和第一出口；换热机构设有用于热交换的管程流道和壳程流道，换热机构的管程流道的进口和尾气输送管连接，换热机构的管程流道的出口和第一换热器的管程进口连接，第一换热器的管程出口和储罐的进口连接；换热机构的壳程流道的进口和储罐的出口连接，换热机构的壳程流道的出口和除甲烷塔的第一进口连接，除甲烷塔的第一出口连接有用于输送硅烷的硅烷输送管道。本发明实现了对颗粒硅生产尾气中硅烷的分离和回收，减少了硅烷的浪费。

技术研发人员：姜从强,常露露,樊晓冬,朱言志,郭伟,王国强
受保护的技术使用者：江苏中能硅业科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10