废气净化方法及用于该方法的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种废气净化方法及用于该方法的装置。更具体地，本发明专利技术涉及一种用于废气净化的方法及用于该方法的装置，所述方法从通过化学气相沉积进行多晶硅沉积工艺后排放的废气中去除氯化氢，并且可以分离高纯度的氢气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种废气净化方法及用于该方法的装置。更具体地，本专利技术涉及一种废气净化方法及用于该方法的装置，所述废气净化方法从用化学气相沉积进行多晶硅的沉积工艺后排放的废气中去除氯化氢，并且可以分离高纯度的氢气。本申请要求了于2013年8月28日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2013-0102573的韩国专利申请的优先权，其全部内容在此以参考方式并入。
技术介绍
已知的制备用于太阳能电池的多晶硅的方法之一是在化学气相沉积(CVD)反应器中沉积多晶硅，又称为西门子法。在西门子法中，硅丝通常在1000°C以上的高温下暴露在三氯硅烷与载气中。三氯硅烷气体通过以下的化学方程式I分解成硅，并且硅沉积到加热的硅丝上，从而使加热的硅丝生长。2HSiCl3->Si+2HCl+SiCl4通过化学气相沉积进行多晶硅的沉积工艺后，氯硅烷化合物例如二氯硅烷、三氯硅烷或四氯化硅，氢气和氯化氢被排放出来。包含氯硅烷化合物、氢气和氯化氢的废气(OGR)通常经由以下4个步骤进行回收及再利用:I)冷凝&压缩工序，2)HC1吸收&蒸馏工序，3)氢气(H2)吸附工序，以及4)氯硅烷化合物的分离工序。更具体地，从多晶硅沉积反应器中排出的废气被转移至前述冷凝&压缩工序，冷却并被导入分离罐(knock-out drum)。再根据温度来分离，氯娃烧化合物的冷凝相流被转移至所述吸收&蒸馏工序中的HCl蒸馏塔，并且非冷凝相流经冷却和压缩，然后被转移至HCl吸收塔的底部。在所述非冷凝相流中的氢气(H2)的组成比约为90mol%或更多。上述从吸收&;蒸馏工序导入的非冷凝相流经冷却，然后被导入至HCl吸收塔。在HCl蒸馏塔中已去除了氯化氢的冷凝相流被喷洒并在吸收塔的上端混合，且非冷凝相流中的氯硅烷化合物及氯化氢被吸收并去除。已去除了大部分氯硅烷化合物和氯化氢的氢气流被导入填充有活性碳的塔中，剩余的氯硅烷化合物和氯化氢被吸附，由此回收高纯度的氢气。上述氢气净化工序是一种变压吸附(PSA)法，其用于多晶硅废气的分离和净化。所述变压吸附法的缺点是能效低，这是因为其由冷凝和压缩工序组成，并且由于其是物理过程，所以维护费用高昂。并且，在变压吸附法中，吸附工序是一种通过使用活性碳选择性地吸附和移除氯化氢、氢气和氯硅烷化合物中所要被移除的气体的工艺，活性碳再生工序是一种从被氯化氢和氯硅烷化合物污染的吸附剂中解吸附所吸附的材料的工艺，且吸附工序和再生工序在至少两个吸附塔中交替地进行。然而，现有的变压吸附法的缺点是吸附工序和再生工序分别进行，因此，工艺非常复杂，且设备和处理费用昂贵。此外，在使用活性碳的吸附过程中，氯硅烷化合物在活性碳的表面以液相凝结，并能轻易去除，但是因为氯化氢的低沸点使得其以气相在活性碳的表面形成物理键，其在室温下脱附，因此大部分氯化氢未被去除就被排出。且因为其相对氯硅烷化合物而言分子量低，所以需要应用额外的工序从氢气中完全分离。因此，由于氯化氢的腐蚀可能造成诸如设备的机械故障、寿命缩短以及氯硅烷化合物的泄露等的问题，多晶硅的纯度可能受到影响。
技术实现思路
技术问题为了解决现有技术的问题，本专利技术的一个目的是提供一种用于废气净化的方法，该方法可以有效地将氯化氢气体从用化学气相沉积(CVD)的多晶硅沉积工艺中产生的废气中去除，并且还提供一种用于所述方法的装置。技术方案本专利技术提供一种废气净化方法，该方法包括:制备碳载体，在所述碳载体上负载有过渡金属催化剂；以及将含有氯化氢(HCl)、氢气(H2)和氯硅烷化合物的废气通过所述碳载体以去除氯化氢。本专利技术还提供一种用于废气净化的装置，该装置包括:催化反应器，其包括负载有过渡金属催化剂的碳载体，并使含有氯化氢(HCl)、氢气(H2)和氯硅烷化合物的废气通过以去除氯化氢；以及分离器，用于将氢气和氯硅烷化合物从已通过所述催化反应器的废气中分离出来。有益效果根据所述废气净化的方法和装置，可以有效地从废气中去除氯化氢，而且许多由氯化氢产生的问题，诸如，腐蚀、氯硅烷泄露、分离膜更换、活性碳中杂质的洗涤等均可减少。因此，能够制得去除了氯化氢的高纯度的氢气。而且，本专利技术的废气净化方法可通过相对简单和低耗能的装置来实现，因此可以降低设备和工艺运行成本。【附图说明】图1示出了根据本专利技术的一个实施例的废气净化装置。图2示出了根据本专利技术的另一个实施例的废气净化装置。图3示出了根据本专利技术的另一个实施例的废气净化装置。图4为在实施例1和比较例I中随时间测量废气组成的图。图5为在实施例1和比较例I中随时间用气相色谱仪测量废气中氯化氢的含量的图。【具体实施方式】本文所使用的术语“第一”、“第二”等是用来解释各种构成元件，并且它们仅用于将一种构成元件与另一种构成元件区分的目的。并且，本文中所使用的术语仅用于解释示例性实施例，且并不旨在限制本专利技术。单数表达也包括其复数表达，除非在上下文中另有明确表示。在本文中所使用的“包含”、“配备有”或“具有”之类的术语用于指定实践特性、数目、步骤、构成元件或其组合的存在，并且应当理解为不排除一个或多个其他特性、数目、步骤、构成元件或其组合的添加或存在的可會K。并且，如果一个层或一个元件被提及为形成于“层”或“元件”的“上面”或“上方”，这意味着每一个层或元件被直接形成在该层或元件上，或者在层、主体或基材之间可形成其他的层或元件。虽然可对本专利技术进行各种修改并且本专利技术可具有各种形式，但在下文中，仅示例具体实施例并进行详细说明。然而，这些都不是将本专利技术限定为特定公开的内容，并且应当理解，本专利技术包括在本专利技术的概念和技术范围内的所有的修改、等同或替代。在下文中，将详细说明根据本专利技术的废气净化方法和装置。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种用于废气净化的方法，包括:制备在其上负载有过渡金属催化剂的碳载体;并且将含有氯化氢(HCl)、氢气(H2)和氯硅烷化合物的废气通过所述碳载体以去除氯化氢。首先，本专利技术净化方法的对象是包含氯化氢(HCl)、氢气(H2)和氯硅烷化合物的废气，且上述废气可由各种工艺产生，特别地，上述废气可以是通过化学气相沉积(CVD)进行多晶硅沉积工艺后所排出的气体。化学气相沉积(CVD)是已知的用于制备多晶硅的方法之一，其是指以下工艺:加热硅丝，然后注入气态的硅前体化合物，例如，三氯硅烷，使其热解，由此将硅沉积在硅丝上。作为通过化学气相沉积的多晶硅的沉积工艺的副产物，会产生例如二氯硅烷(SiH2Cl2)、三氯硅烷(SiHCl3)和四氯化硅(SiCl4)等氯硅烷化合物以及含有氯化氢(HCl)和氢气(?)的废气。氢气和氯硅烷化合物可从废气中的多种成分中分离出来，并且在化学气相沉积中循环利用。然而，在废气中的各种成分中，氯化氢的再循环利用非常困难，而且可能造成装置的腐蚀，因此，在进行该工艺后，优选地将其去除，但是去除氯化氢并不容易，这是因为它的低沸点和低分子量。现有的废气净化方法中，从多晶硅反应器排出的废气被转移至冷凝及压缩工序，并进行分离。由此，含有氯硅烷化合物的冷凝相流被转移至蒸馏塔的顶部，而非当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废气净化方法，其包含：制备碳载体，其上负载过渡金属催化剂；以及将含有氯化氢(HCl)、氢气(H2)及氯硅烷化合物的废气通过所述碳载体，以去除氯化氢。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金吉浩，李元翼，安贵龙，金宝经，
申请(专利权)人：韩化石油化学株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR