[发明专利]三氯氢硅生产中尾气的回收利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及尾气回收利用的一种工艺，具体为三氯氢硅生产中尾气的回收利用方法。

背景技术

三氯氢硅是有机硅偶联剂中最基本的单体，也是生产半导体多晶硅、单晶硅的原料，随着有机硅偶联剂工业的发展而出现供不应求，今年来生产量越来越大。受姿源、技术等条件的限制，目前国内仅有几家三氯氢硅生产企业，产量远不能满足需求，呈现供不应求的趋势，在建或拟建的三氯氢硅装置越来越多，三氯氢硅生产过程中会产生大量的废气，如不进行有效的回收处理，不但不能节能减排，也会对周围环境造成污染，因此有必要对尾气进行回收利用。

在三氯氢硅合成过程中，氯化氢的转化率一般为80％，有约20％的氯化氢气体未参加反应，生成的三氯氢硅气体的沸点为31.8℃，很容易被冷凝，但它在尾气中的体积分数仅为5.4％，按照道尔顿分压定律，气体混合物的总压等于混合气体中每种气体的分压之和，经计算，在尾气压力约为0.12Mpa时，气分压仅为0.0065Mpa，如此低的分压在常温或不太低的温度下，很难被冷凝，在冷媒温度为-35℃的冷凝器中，冷凝效率为84％左右，约16％的三氯氢硅气体未被冷凝。未冷凝的三氯氢硅气体，四氯化硅气体，未参加反应的氯化氢、氢气以及少量氮气等组成尾气。目前的尾气处理方法是把尾气直接送入洗涤塔洗涤后放空，而不是回收利用，造成原料消耗高，又不利于环境保护。2008.02.20，中国专利局公开了一种名为“一种三氯氢硅生产尾气回收方法”的发明专利(专利号：200710018581.1)，其特征在于，该方法将流化床反应器的合成气体经冷凝后，不凝气体(尾气)送入压缩机过压缩后进入氢气膜分离器分离氢气，氢气膜分离器的非渗透气送入回收冷凝器中，经过回收冷凝器进一步冷凝后，得到三氯氢硅、四氯化硅，不凝气体为氯化氢，重新作为原料返回流化床反应器使用，三氯氢硅和四氯化硅则为回收的产品。分离出的氢气可以作为燃料或用于生产其它产品的原料，也可直接排入大气。该专利所述回收方法存在如下两个方面的不足，一是回收成本高，二是在生产中存在不能有效实施的可能。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种三氯氢硅生产过程中尾气的回收利用方法，以提升原料的利用率，达到节约原料、实现循环经济发展和有利环境保护的目的。

本发明的技术方案如下：

一种三氯氢硅生产中过程中尾气的回收利用方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

A、初步吸收处理：将流化床反应器生产过程中合成工段的合成尾气(包括HCl、H₂、SiHCl₃、SiCl₄、N₂)送入一级吸收塔，吸收液为SiCl₄经冷凝后从塔顶送入，SiCl₄液体与从塔底部上升的合成尾气在塔内充分接触，除去尾气中的大部分SiHCl₃气体；

B、重吸收处理：将从一级吸收塔塔顶出来的尾气(包括、H₂、残余SiHCl₃、残余SiCl₄、N₂)送入二级吸收塔，二级吸收塔采用稀盐酸作吸收液吸收气体中的HCl气体形成浓盐酸，同时，气体中残留的SiCl₄、SiHCl₃和水反应生成HCl和SiO₂，生成的HCl气体被吸收成浓盐酸，SiO₂移出吸收塔去三废回收；

C、氢气膜分离：从二级吸收塔塔顶出来的氢气和氮气进入氢气膜分离器，膜分离器的非渗透器N₂放空，氢气则返回氯化氢合成炉回收利用；

D、解析：将二级吸收塔底出来的浓盐酸送往解析塔进行解析，解析塔采用蒸汽加热，从解析塔顶部出来的氯化氢气体作为原料送往三氯氢硅合成工段，塔釜出来的稀盐酸则用作二级吸收塔的吸收液。

所述“A、初步吸收处理”步骤中的SiHCl₃被SiCl₄吸收后从塔釜排出，送到精馏工段精馏后成为产品。

所述步骤A中合成尾气在进入一级吸收塔之前先冷凝至-15℃。

所述步骤C中从二级吸收塔塔顶出来的氢气和氮气先经过出口压力为0.65Mpa的压缩机压缩后再进入氢气膜分离器，以满足膜分离器要求。