[实用新型]多晶硅生产过程中热量利用的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产领域，特别是一种多晶硅生产过程中热量利用的装置。

背景技术

多晶硅制备是一个高耗能的产业，改进工艺降低生产成本是各企业可持续发展的重点。在多晶硅生产过程中产生的四氯化硅（SiCl₄）的量非常大（据资料，每生产1kg多晶硅大约要产生22kg SiCl₄），为此，国内外都在努力探索有效利用SiCl₄的理想途径。其中，冷氢化法是处理SiCl₄的一种极其有效的方法。目前国内多晶硅冷氢化工序常规的生产流程如图1所示，氢气（H₂）与SiCl₄混合后加热到600℃后进入氢化反应器，与氢化反应器中的硅粉发生反应生成三氯氢硅（SiHCl₃），从氢化反应器出来的包括SiHCl₃和未反应的SiCl₄、H₂、硅粉以及反应副产品二氯二氢硅（SiH₂Cl₂）、氯化氢（HCl）的混合气体进入洗涤塔中，用氯硅烷将混合气体中的硅粉去除后送入冷凝器，通过冷凝器将混合气体中的SiHCl₃、SiCl₄、SiH₂Cl₂冷凝为氯硅烷液体，然后送入精馏塔。未被冷凝的H₂和HCl送回氢化反应器循环使用。外供蒸汽与氯硅烷在精馏塔塔底再沸器中换热，换热后氯硅烷部分汽化，并输送到蒸馏塔中作为热源，蒸汽相变成冷凝液排出再沸器。在精馏塔中精馏得到SiHCl₃和SiCl₄，分别送入多晶硅生产系统和氢化反应器循环使用。

在现有的多晶硅冷氢化工序中，至少存在如下缺陷：余热没有得到充分的利用，能耗大；物料没有充分合理利用，造成浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷之一，提供一种多晶硅生产过程中热量利用的装置，减少在多晶硅生产中的能耗，降低生产成本。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种多晶硅生产过程中热量利用的装置，包括：

氢化反应器；

与氢化反应器连通的洗涤塔；

具有塔底再沸器的精馏塔，塔底再沸器与洗涤塔连通；以及

与塔底再沸器连通的冷凝器，所述冷凝器还分别与氢化反应器和精馏塔连通，

其中，所述精馏塔塔釜与氢化反应器连通。

作为优选，所述精馏塔还可以具有塔顶冷凝器。

本实用新型通过将净化气体先与精馏塔再沸器换热降温后再送至冷凝器冷凝，既将热量合理利用，又减轻冷凝器的冷媒负荷。氯硅烷从精馏塔再沸器中排出后直接用作冷凝器的冷却介质，既降低了能耗，又合理利用资源。本实用新型至少存在以下优点：1）冷氢化精馏塔无蒸汽消耗；2）能够将冷凝系统冷媒负荷降低34.8％；3）冷凝系统中的循环水冷器换热面积减小，节省设备一次性投资；4）循环水量减少40.6％，进而降低循环水泵负荷及冷却塔负荷。由此可见，本实用新型能够显著降低生产成本。

此外，氯硅烷遇水会放出大量的热，并水解成二氧化硅，生成氢离子和氯离子，对设备有很强的腐蚀性，严重情况下还可能发生爆炸等重大事故，而在本实用新型中，即使再沸器泄露也不会将事故继续扩大，并且可以通过精馏塔压力的变化提前得知泄露。

附图说明

图1为传统冷氢化工艺流程图。

图2为本实用新型的冷氢化工艺流程图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。

如图2所示，本实用新型的多晶硅生产过程中热量利用的装置包括：氢化反应器1；与氢化反应器1连通的洗涤塔2；具有塔底再沸器和塔顶冷凝器的精馏塔3，塔底再沸器与洗涤塔2连通；以及与塔底再沸器连通的冷凝器4，该冷凝器4还分别与氢化反应器1和精馏塔3连通，且精馏塔3塔釜与氢化反应器1连通。精馏塔3塔顶或塔顶冷凝器可以与多晶硅还原炉原料储存器（图中未示出）连通，或是与进一步提纯的设备连通。

下面描述本实用新型的装置的使用过程。

为充分利用氢化反应气中的热能，本实用新型提供一种区别于传统工艺的新流程，参见图2，使得氢化反应气中的热能得到有效利用。