[发明专利]一种氯硅烷废气生产纳米二氧化硅并副产盐酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氯硅烷废气生产纳米二氧化硅并副产盐酸的方法，属于多晶硅行业氯硅烷废气资源化领域。

背景技术

由于光伏产业的迅猛发展，带动了多晶硅产业的发展，国内多晶硅生产工艺主要采用三氯氢硅还原法，由于技术不成熟，不可避免的产生了氯硅烷废气。

氯硅烷废气的主要来源：三氯氢硅的合成工序、三氯氢硅的精馏提纯工序、三氯氢硅的还原工序、CDI工艺。

氯硅烷废气的主要成分：SiCl₄、SiHCl₃、SiH₂Cl₂、HCl、H₂、N₂。

现阶段氯硅烷废气处理的主要方式是碱液淋洗（NaOH溶液或者Ca(OH)₂溶液），就是氯硅烷废气进入碱液淋洗塔被碱液吸收，尾气通过安全液封罐达标排放，吸收液过滤产生的滤渣进渣库堆存，盐水输送到污水处理站脱盐，实现氯硅烷废气的无害化。产生废渣主要成分是NaCl或CaCl₂、Na₂SiO₃或CaSiO₃、SiO₂，产生废渣为混合物，各成分不易分离，易形成二次污染，也造成了资源的浪费。

CN101700466Ａ改良西门子法多晶硅生产中残液及尾气处理工艺，该发明以石灰乳作为淋洗剂，pH＞8时淋洗剂循环吸收，pH≤8时补充10~30%石灰乳，反应产物主要是CaCl₂、CaSiO₃、SiO₂，反应产物较难分离，未能资源化利用。

CN102989300A改良西门子生产多晶硅的废气淋洗处理工艺及设备，该发明以10~15%氢氧化钠溶液作为吸收剂，反应产物主要是NaCl、Na₂SiO₃、SiO₂，过滤后获得滤渣成分较复杂，不易分离，只能废渣堆存。

CN102500213B一种多晶硅生产中废气废液处理方法，该发明以Ca(OH)₂溶液作为吸收剂，反应产物主要为CaCl₂、CaSiO₃、SiO₂，过滤后蒸发结晶后获得CaCl₂资源化利用，而过滤后的滤渣CaSiO₃、SiO₂，还含有大量的CaCl₂留在滤渣中，不易去除干净，资源化利用价值不大。

CN103505996A一种多晶硅行业废气水洗处理方法及装置，该发明以10~30%的NaOH溶液作为吸收剂，反应产物主要为NaCl和Na₂SiO₃，蒸发结晶后获得固体是混合物，难以纯化，资源化利用价值不大。

发明内容

传统氯硅烷废气处理方法仅实现无害化处置，本发明提供一种氯硅烷废气生产纳米二氧化硅并副产盐酸的方法，采用氯硅烷废气和水蒸汽接触反应，获得二氧化硅颗粒较细，可达到纳米级，对气固分离尾气中的HCl用工业水和盐酸吸收，获得浓盐酸，且整个过程仅引入水，无产品不需要的元素，保证二氧化硅产品和浓盐酸产品质量，本发明既实现了氯硅烷废气无害化处置，又实现了废气中硅和氯元素的资源化利用。

本发明所述一种氯硅烷废气生产纳米二氧化硅并副产盐酸的方法，包括以下步骤：

（1）气汽接触水解反应：将氯硅烷废气和水蒸汽同时通入气汽水解反应塔1，氯硅烷废气在充满水蒸汽的气汽水解反应塔1中水解，生成的二氧化硅固体随气流一起进入气固分离设备。

（2）气固分离：氯硅烷废气和水蒸汽水解产物进入气固分离器2，分离出固体颗粒为纳米二氧化硅。

（3）尾气冷却：气固分离器2出来的气体经过换热器I3和气液分离器4，获得浓盐酸进入吸收液接收槽5。

（4）氯化氢气体的吸收：气液分离器4分离出来的气体进入喷淋塔7被吸收，吸收液变成浓盐酸进入吸收液接收槽5，吸收液接收槽5中部分浓盐酸经过换热器II8后进入喷淋塔7循环喷淋，其余部分浓盐酸作为产品排出，工业水槽9中工业水输送到喷淋塔7顶部喷头进行喷淋，吸收残余氯化氢，吸收后的尾气进入尾气碱洗工序吸收后达标排放。