一种水解氯硅烷残液回收Si的方法技术

本发明专利技术公开一种水解氯硅烷残液回收Si的方法，属于氯硅烷残液处理并资源化利用的技术领域。本发明专利技术将氯硅烷残液通入硫酸淋洗塔，与硫酸淋洗液混合进入混合搅拌反应釜水解，水解反应生成的气相包括H2、HCl及部分水汽夹带的氯硅烷成分通过排气管返回硫酸淋洗塔，再次淋洗水解并吸收气相中水汽，生成的H2、HCl通过碱液吸收后安全排放；液相悬浮液泵入静液刮板槽，其中浮于上层的SiO2通过上部刮板机刮出SiO2浮渣，并送入洗涤、脱水、干燥系统；静液刮板槽底部含少量盐酸的硫酸清液泵入硫酸储罐，经补水后作硫酸淋洗塔淋洗液再次循环。本发明专利技术实现了氯硅烷残液的有效处理，氯硅烷残液中Si元素以SiO2的形式回收，回收率达98.6%。

Method for recovering Si by hydrolysis of vinyl chloride residue

The invention discloses a method for recovering Si by hydrolysis of chlorine silane residue, which belongs to the technical field of the treatment and the utilization of the waste residue of the trichlorosilane. The invention of the chlorosilane residue into sulfuric acid and sulfuric acid leaching column, eluent mixed into the mixing reactor hydrolysis, chlorosilane hydrolysis reaction generated by gas phase components including H2, HCl and part of the water vapor entrained through the exhaust pipe to return sulfuric acid leaching tower, hydrolysis and absorption elution again in gas phase vapor generated H2 HCl, the alkali absorption after discharge; liquid suspension pump static liquid scraper trough, wherein SiO2 floating in the upper layer by upper scraper scraping SiO2 dross, and sent to the washing, dewatering and drying system; hydrostatic scraper groove bottom pump into the liquid sulfuric acid containing a small amount of salt acid sulfuric acid storage tank, the water after sulfuric acid the rinsing tower leacheate again. The invention realizes the effective treatment of the residual chlorine silane solution, and the recovery of the Si element in the chlorine residual liquid of the SiO2 is 98.6%.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水解氯硅烷残液回收Si的方法，属于氯硅烷残液处理并资源化利用的

技术介绍
随着电子工业和光伏产业的发展，多晶硅作为信息产业和太阳能光伏发电产业的基础原材料，也得到了飞速的发展。由于国外技术封锁，国内多晶硅生产主体工艺虽然也采用改良西门子法，但国内多晶硅产业化生产技术设施落后，无法实现完全的闭环生产。在多晶硅产业迅猛发展的同时，造成的环境问题也日益凸显。多晶硅产业排放污染物主要有氯硅烷残液、氯硅烷废气、含硅残渣、含氯残渣等。其中氯硅烷残液作为多晶硅生产中的副产物，由于其成分复杂，含SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2、HCl、Si2Cl6、Si2HCl5、Si2H2Cl4、Si2Cl6O、Si3Cl6、Si4Cl10等，难以被回收利用，对氯化硅残液进行科学、有效的回收处理已经成为多晶硅产业发展的瓶颈。目前国内多晶硅产业氯硅烷残液处理大部分采用碱液吸收，主要是因为其投资较少，操作简单，也能将氯硅烷残液进行无害化处理，但其产生的硅酸盐无法回收利用，造成资源的浪费，甚至二次污染。此类碱液吸收工艺是将氯硅烷残液以喷雾或喷液的形式排进碱液淋洗塔或碱液反应釜，残液通过充分的与碱液接触，发生水解反应而中和，其最终的生成物为NaCl溶液、SiO2、H2SiO3及硅酸聚合物等，反应后的混合液通过压滤机进行简单的过滤得到含硅渣，无法外售和回用，过滤后的含NaCl溶液通过蒸发结晶得到NaCl。公开号为CN104163534A的专利《处理氯硅烷废液的方法和系统》提出了一种氯硅烷残液的蒸发、冷凝、中和处理为一体的方法，该方法和系统指出：将氯硅烷残液进行蒸发处理后分出轻组分和重组分，轻组分通过氢化作用生产三氯氢硅回用，重组分用石灰水中和处理。公开号为CN102942183A的专利《氯硅烷残液处理工艺》提出了一种氯硅烷残液蒸发处理的方法，该方法指出：将氯硅烷残液进行二级蒸发、分离处理后，通过过滤、二级换热得到氯硅烷。以上几种方法虽然都能将氯硅烷残液进行无害化和简单的资源化利用，但是都没能完全有效的资源化利用氯硅烷残液，且处理方法耗能高，资源化利用效果并不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水解氯硅烷残液回收Si的方法，该方法可以实现氯硅烷残液的连续资源化处理，使氯硅烷残液中Si元素以SiO2、的形式得到有效的回收，提高了氯硅烷残液的无害化处理效果和资源化利用率，本方法具体包括以下步骤：（1）经沉淀、过滤预处理后的残液送入残液储罐1通过残液计量泵将残液泵入硫酸淋洗塔8，与硫酸淋洗液混合进入混合搅拌反应釜2，经充分水解释放出的H2、HCl及部分水汽夹带的氯硅烷成分通过排气管返回硫酸淋洗塔8。（2）混合搅拌反应釜2中水解生成SiO2渣液混合物利用渣浆泵打入一级静液刮板槽3中静置分层，刮板机刮出上浮的SiO2，送入洗涤系统5，一级静液刮板槽3的底部与二级静液刮板槽4连通，使含少量悬浮SiO2的硫酸溶液流入二级静液刮板槽4，进一步利用硫酸吸水性，使SiO2上浮，利用刮板机刮出SiO2浮渣，并送入洗涤系统5。（3）一级静液刮板槽3与二级静液刮板槽4中释放出的HCl及部分水汽通过排气管返回到硫酸淋洗塔8中淋洗脱水。（4）SiO2浮渣先在洗涤系统5用洗涤水洗涤，然后经脱水系统6脱水，最后送入干燥系统7进行干燥产出SiO2成品，洗涤水回用做硫酸淋洗液补水。（5）二级静液刮板槽4中的硫酸溶液返回到硫酸储罐11中，硫酸溶液存储在硫酸储罐11中，泵入硫酸浓度配制槽10补水搅拌后作硫酸淋洗塔8淋洗液。（6）经硫酸淋洗塔8淋洗脱水后，气相H2、HCl排入碱液槽9中利用碱液吸收除去HCl后安全排放。所述的硫酸在整个工艺过程中起吸水作用，并不参加化学反应，可循环反复使用，在工艺中使SiO2上浮便于分离，并使生成的HCl便于挥发成气态排出系统，有利于水解反应的进行。优选的，本专利技术硫酸淋洗液中硫酸的质量百分比浓度为25%-60%，所述的硫酸淋洗液喷淋量与处理氯硅烷残液的质量比为30:1~50:1。优选的，本专利技术所述混合搅拌反应釜2温度控制在30~55℃，硫酸淋洗塔8温度控制在20~50℃。优选的，本专利技术所述一级静液刮板槽3中液相停留时间25~40min，二级静液刮板槽4中液相停留时间45~60min。所述的经一级静液刮板槽3静置分层后SiO2分离率达90%，经二级静液刮板槽4静置分层后SiO2分离率达99.8%。所述的SiO2产品，纯度大于98.5%，其平均粒径在5~20μm，具有很好的疏水性、分散性和吸附性，满足HG/T30612009《橡胶配合剂沉淀水合二氧化硅标准》要求。所述的氯硅烷残液中Si元素回收率达98.6%。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术考虑到氯硅烷残液的易水解性，采用混合搅拌反应釜与淋洗塔联用，保证了氯硅烷残液的充分水解处理，并以产出SiO2形式资源化回收，改善了传统氯硅烷残液处理工序的弊端，降低多晶硅产业氯硅烷残液处理成本。（2）本专利技术利用硫酸吸水的特性，工艺中硫酸提供水解所需的水，同时又吸收反应后多余的水，使生成的SiO2能够高效的分离。残留在SiO2中的硫酸通过洗涤进入洗涤液，并做为硫酸稀释用补水，使硫酸在整个反应过程中充当反应循环间质，不会引入多余元素。（3）本专利技术回收氯硅烷残液中的Si元素，生成可用的SiO2产物，其SiO2可用作橡胶、塑料、涂料等领域，达到氯硅烷残液资源化利用目的。附图说明图1是本专利技术的系统结构示意图。图1中：1-残液储罐；2-混合搅拌反应釜；3-一级静液刮板槽；4-二级静液刮板槽；5-洗涤系统；6-脱水系统；7-干燥系统；8-硫酸淋洗塔；9-碱液槽；10-硫酸浓度配制槽；11-硫酸储罐。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。本专利技术实施例所用装置包括：残液储罐1、混合搅拌反应釜2、一级静液刮板槽3、二级静液刮板槽4、洗涤系统5、脱水系统6、干燥系统7、硫酸淋洗塔8、碱液槽9、硫酸浓度配制槽10、硫酸储罐11；残液储罐1通过泵与硫酸淋洗塔8连通，硫酸淋洗塔8的下端与混合搅拌反应釜2连通，混合搅拌反应釜2通过泵与一级静液刮板槽3连通，一级静液刮板槽3与二级静液刮板槽4连通，混合搅拌反应釜2、一级静液刮板槽3、二级静液刮板槽4顶部与硫酸淋洗塔8下部连通；一级静液刮板槽3、二级静液刮板槽4刮板出料口与洗涤系统5连通，洗涤系统5与脱水系统6连通，脱水系统6与干燥系统7连通；二级静液刮板槽4的下端与硫酸储罐11连通，硫酸储罐11与硫酸浓度配制槽10连通，硫酸浓度配制槽10与硫酸淋洗塔8连通，硫酸淋洗塔8顶部出口与碱液槽9连通，如图1所示。本专利技术实施例处理的氯硅烷残液的主要成分质量百分比是20%的SiCl4、50%的SiHCl3、25%的SiH2Cl2、5%其他（HCl、Si2Cl6、Si2HCl5等）。实施例1本实施例所述一种利用硫酸溶液水解氯硅烷残液回收Si的方法，具体包括以下步骤：（1）将预沉淀过滤后的氯硅烷残液输送到残液储罐1，用数控计量泵以80L/h的速度将氯硅烷残液从残液储罐1泵入硫酸淋洗塔8中，与25%硫酸淋洗液在硫酸淋洗塔8中（硫酸淋洗液流量为2.4m3/h）接触发生水解反应，并流入混合搅拌反应釜2进行充分的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水解氯硅烷残液回收Si的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）经沉淀、过滤预处理后的残液送入残液储罐（1）通过残液计量泵将残液泵入硫酸淋洗塔（8），与硫酸淋洗液混合进入混合搅拌反应釜（2），经充分水解释放出的H2、HCl及部分水汽夹带的氯硅烷成分通过排气管返回硫酸淋洗塔（8）；（2）混合搅拌反应釜（2）中水解生成SiO2渣液混合物利用渣浆泵打入一级静液刮板槽（3）中静置分层，刮板机刮出上浮的SiO2，送入洗涤系统（5），一级静液刮板槽（3）的底部与二级静液刮板槽（4）连通，使含少量悬浮SiO2的硫酸溶液流入二级静液刮板槽（4），进一步利用硫酸吸水性，使SiO2上浮，利用刮板机刮出SiO2浮渣，并送入洗涤系统（5）；（3）一级静液刮板槽（3）与二级静液刮板槽（4）中释放出HCl及部分水汽通过排气管返回到硫酸淋洗塔（8）中淋洗脱水；（4）SiO2浮渣先在洗涤系统（5）用洗涤水洗涤，然后经脱水系统（6）脱水，最后送入干燥系统（7）进行干燥产出SiO2成品，洗涤水回用做硫酸淋洗液补水；（5）二级静液刮板槽（4）中的硫酸溶液返回到硫酸储罐（11）中，硫酸溶液存储在硫酸储罐（11）中，泵入硫酸浓度配制槽（10）补水搅拌后作硫酸淋洗塔（8）淋洗液；（6）经硫酸淋洗塔（8）淋洗脱水后，气相H2、HCl排入碱液槽（9）中利用碱液吸收除去HCl后安全排放。...

【技术特征摘要】
1.一种水解氯硅烷残液回收Si的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）经沉淀、过滤预处理后的残液送入残液储罐（1）通过残液计量泵将残液泵入硫酸淋洗塔（8），与硫酸淋洗液混合进入混合搅拌反应釜（2），经充分水解释放出的H2、HCl及部分水汽夹带的氯硅烷成分通过排气管返回硫酸淋洗塔（8）；（2）混合搅拌反应釜（2）中水解生成SiO2渣液混合物利用渣浆泵打入一级静液刮板槽（3）中静置分层，刮板机刮出上浮的SiO2，送入洗涤系统（5），一级静液刮板槽（3）的底部与二级静液刮板槽（4）连通，使含少量悬浮SiO2的硫酸溶液流入二级静液刮板槽（4），进一步利用硫酸吸水性，使SiO2上浮，利用刮板机刮出SiO2浮渣，并送入洗涤系统（5）；（3）一级静液刮板槽（3）与二级静液刮板槽（4）中释放出HCl及部分水汽通过排气管返回到硫酸淋洗塔（8）中淋洗脱水；（4）SiO2浮渣先在洗涤系统（5）用洗涤水洗涤，然后经脱水系统（6）脱水，最后送...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈樑，赵义，黄兵，董森林，李银光，徐卜刚，蔡吉祥，高瑞红，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53