一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备

1.一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备，其特征在于：包括冷凝系统和回收处理装置；
所述冷凝系统包括多级冷凝器，多级冷凝器的管程依次相连；最后一级冷凝器的壳程中的冷却介质的温度低于其他冷凝器的冷却介质的温度；最后一级冷凝器的管程出口与倒数第二级冷凝器的壳程进口相连，倒数第二级冷凝器的壳程出口与回收处理装置相连。
2.根据权利要求1所述的一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备，其特征在于：所述冷凝系统包括第一级冷凝器（1）、第二级冷凝器（2）和第三级冷凝器（3），所述第一级冷凝器（1）的壳程中的冷却介质为循环水，第三级冷凝器（3）的壳程中的冷却介质为冷媒，第二级冷凝器（2）的壳程中的冷却介质为经过第三级冷凝器（3）处理后的不凝废气。
3.根据权利要求1或2所述的一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备，其特征在于：还包括依次相连的布袋式过滤器（4）和压缩机（5），所述压缩机（5）的出口与冷凝系统相连。
4.根据权利要求3所述的一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备，其特征在于：所述布袋式过滤器（4）的数量为两个，彼此并联设置，且布袋式过滤器（4）的进口和出口都设有对应的阀门（10）。
5.根据权利要求1或4所述的一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备，其特征在于：所述回收处理装置包括依次相连的活性炭变温变压吸附系统和PSA变压吸附系统。
6.根据权利要求5所述的一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备，其特征在于：所述活性炭变温变压吸附系统包括若干活性炭吸附柱（6），所述PSA变压吸附系统包括若干分子筛吸附柱（7）。
7.根据权利要求6所述的一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备，其特征在于：所述PSA变压吸附系统的吸附剂为分子筛。
8.根据权利要求7所述的一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备，其特征在于：所述回收处理装置还包括减压装置（8）和淋洗系统（9）。

一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及废气处理技术领域，特别是涉及一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备。\n背景技术\n[0002] 多晶硅是制造集成电路、光伏太阳能电池等产品的关键基础材料，是发展信息产业和光伏新能源产业的重要基石。多晶硅生产过程中产生的废气主要成分为氯硅烷、氯化氢、氢气和氮气等，甚至还夹杂着一定量的硅粉。含氯硅烷废气的常用处理方法有水洗法、钙洗法和钠洗法，分别用水、石灰乳、氢氧化钠溶液为介质与含氯硅烷废气进行反应以去除废气中的氯硅烷。当采用石灰乳溶液水解中和处理废气中的氯硅烷和氯化氢时，淋洗产生废水的主要成分有氯化钙、硅酸钙、二氧化硅和未反应的石灰。该废水目前多采用中和过滤的工艺进行处理。由于废水中的硅酸钙、二氧化硅是气体和液体反应的产物，粒径很小，常用的压滤机不能有效去除，导致出水中的悬浮物较高，不能达标排放，造成环境影响。\n[0003] 现有技术中，提出了公开号为CN103111157A，公开日为2013年05月22日的中国发明专利文件，来解决上述存在的技术问题，该专利文献所公开的技术方案如下：一种多晶硅生产中吸附塔再生过程排放尾气的净化回收方法，包括以下步骤：A、压缩冷凝：将再生过程中的排放尾气由界外引入，将其中的氯硅烷以液体的方式去除；B、变温吸附：将压缩冷凝处理后的气体预热至常温并送往活性炭吸附床进行变温吸附，脱除气体中的少量氯硅烷气体；C、精脱氯：将变温吸附处理后的气体经过精脱氯吸附床脱除气体中少量的HCL气体；D、变压吸附：将精脱氯处理后的气体经过分子筛和活性碳为主的吸附床进行变压吸附，脱除N2、CH4等其他杂质气体，得到高纯度的H2，一部分H2用于自身床层的解吸，大部分做为产品气供用气单元，解吸气返回变温吸附做为活性炭吸附床的再生气排废。\n[0004] 上述技术方案在实际使用过程中，会出现以下问题：冷凝效果差，冷凝过程中冷量会流失，无法再次利用，造成资源浪费。\n发明内容\n[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备，能有效解决冷凝效果差和冷量流失的问题。\n[0006] 本实用新型是通过采用下述技术方案实现的：\n[0007] 一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备，其特征在于：包括冷凝系统和回收处理装置；所述冷凝系统包括多级冷凝器，多级冷凝器的管程依次相连；最后一级冷凝器的壳程中的冷却介质的温度低于其他冷凝器的冷却介质的温度；最后一级冷凝器的管程出口与倒数第二级冷凝器的壳程进口相连，倒数第二级冷凝器的壳程出口与回收处理装置相连。\n[0008] 所述冷凝系统包括第一级冷凝器、第二级冷凝器和第三级冷凝器，所述第一级冷凝器的壳程中的冷却介质为循环水，第三级冷凝器的壳程中的冷却介质为冷媒，第二级冷凝器的壳程中的冷却介质为经过第三级冷凝器处理后的不凝废气。\n[0009] 还包括依次相连的布袋式过滤器和压缩机，所述压缩机的出口与冷凝系统相连。\n[0010] 所述布袋式过滤器的数量为两个，彼此并联设置，且布袋式过滤器的进口和出口都设有对应的阀门。\n[0011] 所述回收处理装置包括依次相连的活性炭变温变压吸附系统和PSA变压吸附系统。\n[0012] 所述活性炭变温变压吸附系统包括若干活性炭吸附柱，所述PSA变压吸附系统包括若干分子筛吸附柱。\n[0013] 所述PSA变压吸附系统的吸附剂为分子筛。\n[0014] 所述回收处理装置还包括减压装置和淋洗系统。\n[0015] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果表现在：\n[0016] 1、本实用新型中，最后一级冷凝器的管程出口与倒数第二级冷凝器的壳程进口相连，使得倒数第二级冷凝器的壳程中的冷却介质为经过第三级冷凝器处理后的不凝废气，便于实现冷量的回收利用。通过多级冷凝器的配合使用，使得废气冷凝效果更好。\n[0017] 2、本实用新型中，还包括布袋式过滤器，通过布袋式过滤器的处理后，废气中硅粉含量降低至0.03 0.05%，有效降低了对后续系统的影响，避免硅粉在冷凝系统的冷凝器内~\n长期积累，有效延长冷凝器的使用时间。\n[0018] 3、所述布袋式过滤器的数量为两个，彼此并联设置，再加上阀门的设置，使得布袋式过滤器能实现一开一备，使用更加灵活，能实现对废气的持续处理，不用停工。\n[0019] 4、回收处理装置包括依次相连的活性炭变温变压吸附系统和PSA变压吸附系统，使用两套变压吸附系统，且两套变压吸附系统填充的吸附剂不同，功能不同，对多级冷凝后的不凝气进一步处理，将不凝气中的氯硅烷和氢气充分回收，废气中氢气回收率可达到75%\n80%，有效提高了废气中氯硅烷和氢气的回收率，回收后氯硅烷和氢气可以进入系统做为~\n原料使用，减少了淋洗系统待处理的氯硅烷总量，大幅降低生产成本，减少了固体废渣的总量。同时由于有效降低废气中氢气含量，能降低废气处理过程中的安全风险。\n[0020] 5、还包括减压装置和淋洗系统，便于对氮气、少量氢气以及微量氯硅烷进行减压处理后输送到淋洗系统进行无害化处理。\n附图说明\n[0021] 下面将结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，其中：\n[0022] 图1为本实用新型的结构示意图；\n[0023] 图中标记：\n[0024] 1、第一级冷凝器，2、第二级冷凝器，3、第三级冷凝器，4、布袋式过滤器，5、压缩机，\n6、活性炭吸附柱，7、分子筛吸附柱，8、减压装置，9、淋洗系统，10、阀门。\n具体实施方式\n[0025] 实施例1\n[0026] 作为本实用新型基本实施方式，本实用新型包括一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备，包括冷凝系统和回收处理装置。所述冷凝系统包括多级冷凝器，多级冷凝器的管程依次相连。最后一级冷凝器的壳程中的冷却介质的温度低于其他冷凝器的冷却介质的温度。\n最后一级冷凝器的管程出口与倒数第二级冷凝器的壳程进口相连，倒数第二级冷凝器的壳程出口与回收处理装置相连。\n[0027] 废气依次进入多级冷凝器的管程，最终进入最后一级冷凝器的管程，经过最后一级冷凝器处理后的废气作为冷媒进入倒数第二级冷凝器的壳程，再进入回收处理装置进行下一步的处理。\n[0028] 实施例2\n[0029] 作为本实用新型一较佳实施方式，本实用新型包括一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备，包括依次相连的布袋式过滤器4、压缩机5、冷凝系统和回收处理装置。所述冷凝系统包括第一级冷凝器1、第二级冷凝器2和第三级冷凝器3，第一级冷凝器1、第二级冷凝器2和第三级冷凝器3的管程依次相连。第三级冷凝器3的管程出口与第二级冷凝器2的壳程进口相连，第二级冷凝器2的壳程出口与回收处理装置相连。\n[0030] 所述第一级冷凝器1的壳程中的冷却介质为循环水，第三级冷凝器3的壳程中的冷却介质为‑70℃冷媒，所述第二级冷凝器2的壳程中的冷却介质为经过第三级冷凝器3处理后的不凝废气。\n[0031] 使用时，将废气输送到布袋式过滤器4，通过布袋式过滤器4处理后，废气中硅粉含量降低至0.03 0.05%，有效降低了对后续系统的影响。经过布袋式过滤器4处理后的废气进~\n入压缩机5，对废气进行加压处理，经过加压处理后的废气通入冷凝系统，经过冷凝系统处理后的废气再被通入回收处理装置，完成废气的吸附和分离。\n[0032] 实施例3\n[0033] 作为本实用新型另一较佳实施方式，本实用新型包括一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备，包括冷凝系统和回收处理装置。所述冷凝系统包括多级冷凝器，多级冷凝器的管程依次相连。最后一级冷凝器的壳程中的冷却介质的温度低于其他冷凝器的冷却介质的温度。最后一级冷凝器的管程出口与倒数第二级冷凝器的壳程进口相连，倒数第二级冷凝器的壳程出口与回收处理装置相连。\n[0034] 所述回收处理装置包括依次相连的活性炭变温变压吸附系统和PSA变压吸附系统。所述活性炭变温变压吸附系统包括若干活性炭吸附柱6，所述PSA变压吸附系统包括若干分子筛吸附柱7。所述活性炭变温变压吸附系统用于将废气中的氯硅烷充分去除。活性炭吸附的氯硅烷在活性炭吸附柱6再生过程中，从活性炭解析后可以回收利用。PSA变压吸附系统能实现废气中氢气和氮气的进一步分离。\n[0035] 实施例4\n[0036] 作为本实用新型最佳实施方式，参照说明书附图1，本实用新型包括一种含有硅粉的氯硅烷废气回收设备，包括依次相连的布袋式过滤器4、压缩机5、冷凝系统和回收处理装置。所述回收处理装置包括依次相连的活性炭变温变压吸附系统、PSA变压吸附系统、减压装置8和淋洗系统9。\n[0037] 将废气输送到布袋式过滤器4。其中废气包含体积含量为0.1 0.3%的硅粉、体积分~\n数为10 20%的氢气、体积分数为30 50%的氮气和均为氯硅烷的其余组分。所述布袋式过滤~ ~\n器4的数量为两个，彼此并联设置，且布袋式过滤器4的进口和出口都设有对应的阀门10，使得布袋式过滤器4可以一开一备。布袋式过滤器4过滤精度为5 10微米，通过布袋式过滤器4~\n处理后，废气中硅粉含量降低至0.03 0.05%，有效降低了对后续系统的影响。\n~\n[0038] 经过布袋式过滤器4处理后的废气进入压缩机5，经过压缩机5加压处理后的废气压力约为0.6 0.7MpaG，温度约为40 60摄氏度。\n~ ~\n[0039] 所述冷凝系统包括多级冷凝器，具体可以包括第一级冷凝器1、第二级冷凝器2和第三级冷凝器3。第一级冷凝器1、第二级冷凝器2和第三级冷凝器3的管程依次相连。第三级冷凝器3的管程出口与第二级冷凝器2的壳程进口相连，第二级冷凝器2的壳程出口与活性炭变温变压吸附系统相连。\n[0040] 第一级冷凝器1的管程介质为压缩机5加压处理后的废气，壳程冷却介质使用循环水。循环水的上水温度为25摄氏度，回水温度为35摄氏度。经过第一级冷凝器1处理后的不凝气进入第二级冷凝器2的管程，第二级冷凝器2的壳程冷却介质为经过第三级冷凝器3处理后的不凝废气。经过第二级冷凝器2处理后的不凝气进入第三级冷凝器3管程，第三级冷凝器3壳程冷却介质为‑40℃冷媒。经过第三级冷凝器3处理后的废气不凝气先做为冷媒进入第二级冷凝器2壳程，完成冷量回收利用，再进入活性炭变温变压吸附系统。\n[0041] 经过冷凝系统处理后的废气主要组分为氮气、氢气和少量的氯硅烷，其中氯硅烷的体积分数为5 9%，进入吸附剂为活性炭的活性炭变温变压吸附系统，可以将废气中的氯~\n硅烷充分去除。活性炭吸附的氯硅烷，在活性炭吸附柱6再生过程中，从活性炭解析后可以回收利用。活性炭变温变压吸附系统含有三个活性炭吸附柱6，三个活性炭吸附柱6依次经历工作状态‑泄压‑加热吹扫再生‑降温‑充压‑待用。正常工作时压力为：0.6 0.7MPaG，温度~\n为：10 20摄氏度；再生时压力为0.03MpaG 0.05MPaG，温度为：140 160摄氏度，吸附剂为活~ ~ ~\n性炭。\n[0042] 经过活性炭变温变压吸附系统处理后，废气主要组分为氢气和氮气以及微量氯硅烷，其中氯硅烷的体积分数为3 5%，因为氢气是生产多晶硅的重要原料并且制备成本较高，~\n因此对其回收很有必要。使用PSA变压吸附系统可实现废气中氢气和氮气的进一步分离。其中，PSA变压吸附系统采用三个分子筛吸附柱7，正常工作时压力为：0.55 0.65MPaG，温度~\n为：10 20摄氏度；再生时采用真空再生，真空度为：‑0.04MPaG ‑0.05MPaG，温度为：10 20摄~ ~ ~\n氏度，吸附剂为分子筛。最终可以实现废气中氢气回收率为：75% 80%。\n~\n[0043] 经过PSA变压吸附系统处理后的废气主要成分为氮气、少量氢气以及微量氯硅烷，其中氢气的含量为2 4%，氯硅烷的含量为0.2 0.6%。由于氮气一般做为保护气使用，要求不~ ~\n能具有可燃气，此部分废气经过减压装置8进行减压处理后输送到淋洗系统9进行无害化处理。\n[0044] 综上所述，本领域的普通技术人员阅读本实用新型文件后，根据本实用新型的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本实用新型所保护的范围。

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