[发明专利]一种同时处理氯硅烷残液和废气的方法

说明书

本发明公开了一种同时处理氯硅烷残液和废气的方法，属于多晶硅生产行业产生技术领域。本发明将氯硅烷废气压入文丘里雾化器并使氯硅烷残液进入文丘里管，通过高速喉管混合雾化后一起进入吸收塔中，被吸收剂（水或盐酸）水解并吸收，实现氯硅烷废气和残液同时处理的目的，并且通过调节废气残液比实现吸收剂渣水比的调控，有效防止水解产物二氧化硅发生胶凝，保证二氧化硅的质量。本发明实现了氯硅烷残液和废气同时处理，并保证了后续产出二氧化硅的性能，且烷残液和废气处理仅需一套塔，减少了氯硅烷残液和废气分开处理装置的建设成本和运行成本。

技术领域

本发明涉及一种同时处理含氯硅烷的残液和废气的方法，属于多晶硅行业氯硅烷残液和废气处理及资源化利用领域。

背景技术

国内主流多晶硅生产工艺为改良西门子法，在改良西门子法生产多晶硅过程中，在三氯氢硅合成、三氯氢硅的精馏提纯、三氯氢硅还原和冷（热）氢化工序都会不可避免的有氯硅烷残液和废气产生。

氯硅烷残液的主要成分：聚氯硅烷、SiCl₄、SiHCl₃、SiH₂Cl₂、HCl、少量的硅粉和金属氯化物。

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

目前国内大部分多晶硅厂氯硅烷残液和废气处理都以残液或废气分别与氮气混合后，进入吸收塔被碱液吸收，而且都是废气和残液分开用两套塔进行处理。

传统的氯硅烷残液处理方法因为分散或雾化效果不好，导致局部氯硅烷浓度高，在水解塔中水解不完全，进入液相渣池中继续水解，产生的氢和HCl气体弥漫池面，经常发生燃爆事故，污染环境；水解产物包裹氯硅烷残液，影响产品二氧化硅质量；同时，局部氯硅烷浓度过高会导致吸收液中局部硅酸浓度高，导致硅酸胶凝严重，甚至导致吸收液失去流动性，使产出的二氧化硅物性无法满足工业标准，不能再利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同时处理氯硅烷残液和废气的方法，将氯硅烷废气压入文丘里雾化器并使氯硅烷残液进入文丘里管，通过高速喉管混合雾化后一起进入水解吸收塔中，并被水或循环盐酸进行水解和吸收，实现氯硅烷废气和残液同时处理的目的。通过调节废气残液比控制进料氯硅烷的量，结合调控吸收液的循环量来实现吸收剂渣水比的调节，有效防止水解产物二氧化硅发生胶凝，使后续二氧化硅的性能得以保障，具体包括以下步骤：

（1）将氯硅烷残液通入到残液储罐1中，并用氮气作为保护气充满残液储罐剩余空间，使残液罐保持正压（正压是指比常压高的气体状态），氯硅烷废气通入到废气缓冲罐3中；

（2）用残液输送泵2将氯硅烷残液抽至文丘里雾化器5的进液管中，用风机4将氯硅烷废气送入文丘里雾化器5中，经收缩段加速，氯硅烷残液和氯硅烷废气在文丘里雾化器喉管处混合雾化；

（3）混合雾化后的气体在水解吸收塔8中被吸收剂水解并吸收，落入塔底液封槽6发生反应，反应后生成的二氧化硅以单硅酸形式存在于渣液混合物中，后续分离产出二氧化硅中聚合二氧化硅等杂质含量低于0.11%；产生的挥发气体（H2、HCl等），挥发气体通过气相回流管9回流入水解吸收塔中部，主要反应包括：

（4）反应吸收后混合液经固液分离，液相的一部分作为稀盐酸回收利用，另一部分用循环泵7泵入水解吸收塔8作为水解吸收剂。

优选的，本发明所述氯硅烷残液和氯硅烷废气的液气比为0.5~1L/m³。