[发明专利]一种四氯化硅汽化及热量回收系统及方法

说明书

本发明公开了一种四氯化硅汽化及热量回收系统及方法，属于化工装置领域。该系统包括冷氢化流化床反应器，反应进料加热器以及四氯化硅汽化器，所述四氯化硅汽化器的气体输出管道通过一级电加热器与反应进料加热器相连，所述反应进料加热器依次通过冷氢化流化床反应器与二级电加热器的顶端相连；且四氯化硅汽化器上还设有若干个氢气进口。本发明采用冷氢化反应尾气对四氯化硅进行汽化，节能环保且保证生产上的安全。

技术领域

本发明涉及化工装置领域，具体涉及一种四氯化硅汽化及热量回收系统及方法。

背景技术

多晶硅生产是高能耗的生产，多晶硅生产中能耗高的两大装置，分别是多晶硅还原装置和三氯氢硅生产装置。随着冷氢化技术的普遍，多晶硅产业能耗有了很大程度的降低。冷氢化生产三氯氢硅的反应是气-固反应，反应器中四氯化硅进料必须为气态，三氯氢硅的分离需要通过精馏实现，因此大量的循环四氯化硅在重复着气化-冷凝-气化的过程。冷氢化装置反应过程中四氯化硅的单程转化率只有25％左右，系统中有大量的四氯化硅循环，此过程需要耗费巨大的能量。

冷氢化中反应器是生产中关键设备，在流化床反应器内在催化剂的作用下温度在500-600℃发生反应：

3SiCl₄+2H₂+Si＝4SiHCl₃

流化床出口反应尾气温度高达500-600℃，目前反应器出口的高温尾气在进料加热器中与气相四氯化硅换热，然后送至急冷塔进行冷却后进行后续精馏分离得到三氯氢硅，分离出来的四氯化硅再进行回收利用。尾气能量没有得到充分回收利用。

目前四氯化硅汽化方法有如下几种：采用导热油加热液相四氯化硅使其汽化；用电加热器电直接加热四氯化硅使其汽化；在四氯化硅中通入一定比例的氢气采用蒸汽加热使其汽化。

四氯化硅汽化方面存在的问题是1)采用导热油加热汽化，需配套建设的导热油系统，在运行过程中先用电或天燃气加热导热油，然后用导热油加热四氯化硅，因此投资成本高，能源消耗大，导热油泄露会污染物料，且不容易清理；2)电加热方式进行汽化，存在汽化温度不易控制，易导致物料中某些杂质被汽化，以及电热棒加热管表面高温，长期使用会存在高沸物焦化导致电加热管破裂的问题；3)采用蒸汽加热汽化四氯化硅，四氯化硅遇水会发生激烈化学反应，四氯化硅换热器一旦泄露，就会发生重大危险；4)常用立式汽化器存在汽化，汽化率低。

冷氢化反应尾气方面的问题：目前流化床出口反应尾气温度高达500-600℃，目前流化床反应器出口的高温尾气在进料加热器中与气相四氯化硅换热，冷却后三百多度的反应尾气送至急冷塔进行冷却后进行后续精馏分离得到三氯氢硅，分离出来的四氯化硅再进行回收利用，反应尾气的热量没有得到充分利用。

发明内容

本发明是针对上述存在的技术问题提供一种四氯化硅汽化及热量回收系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种四氯化硅汽化及热量回收系统，该系统包括冷氢化流化床反应器，反应进料加热器以及四氯化硅汽化器，所述四氯化硅汽化器的气体输出管道通过一级电加热器与反应进料加热器相连，所述反应进料加热器管程进料端与冷氢化流化床反应器顶部的输出端相连，进料加热器管程出料端与二级电加热器相连；且四氯化硅汽化器上还设有若干个氢气进口。

本发明技术方案中：四氯化硅汽化器的底部设有液相四氯化硅进料口；且反应进料加热器的管程出料端与四氯化硅汽化器相连。

本发明技术方案中：四氯化硅汽化器上设有四氯化硅汽化器排渣口以及四氯化硅汽化器液位计。

本发明技术方案中：所述反应进料加热器依次通过二级电加热器与冷氢化流化床反应器底部相连。