多晶硅还原尾气回收方法及回收系统技术方案

本发明专利技术提供一种多晶硅还原尾气回收方法，包括：向还原尾气中通入外补的氯化氢气体，并使还原尾气中的无定形硅粉与其中的氯化氢气体及外补的氯化氢气体充分反应；通过分离膜将已去除无定形硅粉的还原尾气中的氢气和少量的氯化氢的混合气与气相氯硅烷分离；对所述混合气进行吸附处理；对气相氯硅烷进行加压冷凝处理，从而将液相的三氯氢硅与气相的四氯化硅、二氯二氢硅和少量的三氯氢硅分离；对气相的四氯化硅、二氯二氢硅和少量的三氯氢硅再进行加压冷凝处理，从而将四氯化硅富液与富含二氯二氢硅的不凝气分离。相应地，提供一种多晶硅还原尾气回收系统。本发明专利技术所述回收方法和系统的工艺流程简单、能耗少且有效去除了还原尾气中的无定形硅粉。

Recovery method and recovery system of polysilicon reduction tail gas

The present invention provides a polysilicon reducing tail gas recovery method, including: hydrogen chloride gas to pass into the exhaust reduction fill, and the reduction in the exhaust gas of hydrogen chloride and the amorphous silica powder and fill the hydrogen chloride gas full reaction; separation of mixed gas and silane gas through the membrane will be removed to restore exhaust amorphous silica powder in a small amount of hydrogen chloride and hydrogen chloride in the mixed phase; gas adsorption; vapor pressure of chlorosilane condensate treatment, which will trichlorosilane and gas - liquid phase four, phase two silicon silicon chloride hydrogen chloride two and a small amount of trichlorosilane separation; four chloride the two phase of silicon, silicon hydrogen chloride and a small amount of two gas pressurized condensation process of trichlorosilane, which will be four silicon chloride rich liquid and two chloro two hydrogen rich silicon non condensable gas separation. Accordingly, a polysilicon reduction tail gas recovery system is provided. The method and the system of the invention have simple process flow, less energy consumption, and effectively remove amorphous silica fume in the reduction tail gas.

【技术实现步骤摘要】
多晶硅还原尾气回收方法及回收系统
本专利技术涉及多晶硅生产
，具体涉及一种多晶硅还原尾气回收方法和一种多晶硅还原尾气回收系统。
技术介绍
多晶硅是太阳能光伏行业的基础材料。目前，多晶硅主要采用改良西门子法(即三氯氢硅还原法)生产，指的是利用气相沉积法在还原炉中通过H2来还原SiHCl3从而制备多晶硅，具体反应方程式为：3SiHCl3+H2→2Si+5HCl+SiCl4由于还原炉中的温度等条件很难达到均一，导致实际的还原过程十分复杂，并伴随副反应发生，这样就使得还原尾气中的成分较为复杂，主要包括H2、HCl气体、气相氯硅烷和无定形硅粉等，其中气相氯硅烷包括SiHCl3(也称为TCS)气体、SiCl4(也称为STC)气体和SiH2Cl2(也称为DCS)气体。虽然还原尾气的成分复杂，但其中的其他干扰杂质较少，可对其进行简单分离后，再次进入还原系统。目前，还原尾气的回收工艺主要包括以下三种：湿法回收、干法回收和膜分离回收。由于湿法回收工艺造成的物料损失较大，成本较高，膜分离回收涉及高压及苛刻的分离膜使用条件等技术问题，而干法回收工艺不存在上述问题，故目前普遍采用干法回收工艺对还原尾气进行处理。具体为，利用冷冻盐水对还原尾气进行气液分离，即，将气相氯硅烷液化，从而将H2和HCl的混合气与氯硅烷液体分离；再对分离出的H2和HCl的混合气中的HCl气体采用氯硅烷液体进行喷淋、吸收，并使未被吸收的H2和少量HCl的混合气经过吸附柱进行变压吸附，从而除去所述混合气中的HCl气体，同时使溶解有HCl气体的氯硅烷液体经过解析塔解析、分离出氯硅烷液体和HCl气体。可见，在干法回收工艺中，需要大量的电能消耗和蒸汽消耗，所需设备也较多，工艺流程复杂。为解决干法回收工艺存在的上述问题，现有技术提出如下解决方案：申请号为CN201210469181.3，公开为号CN102923715A的中国专利申请“一种回收多晶硅生产所产生的尾气的新工艺”公开了一种回收多晶硅生产所产生的尾气的新工艺，其包括以下步骤：将还原炉输出的温度为500～600℃的尾气经第一次冷却后完成气液分离，并将分离出的H2和HCl的混合气输送至HCl转化器；在HCl转化器中使HCl气体与SiHCl3和SiH2Cl2的混合气反应完全，并生成相应的氯硅烷气体；再使HCl转化器输出的尾气(包括H2和氯硅烷气体)经第二次冷却以使其温度降至常温；然后用SiCl4冷冻液对其进行喷淋，从而对H2与氯硅烷气体进行气液分离，将分离出的H2经过吸附柱进行吸附除杂后，进行回收处理，同时将氯硅烷液体(溶解有氯硅烷气体的SiCl4冷冻液)经过精馏后分离出SiHCl3气体，再将分离出的SiHCl3气体进行回收处理。与现有的干法回收工艺相比，上述方法虽然省去了通过解析塔分离HCl的步骤，节省了相应的工艺流程和生产成本，但是H2的分离依然需要通过吸收、解析法，并且需要通过精馏方法对氯硅烷进行分离，工艺过程依然十分复杂，能耗依然很大。此外，无论是现有的干法回收工艺，还是上述回收多晶硅生产所产生的尾气的新工艺，均未提到如何处理还原尾气中的无定形硅粉，从而影响了后期分离、回收的各组分的纯度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种多晶硅还原尾气回收方法和一种多晶硅还原尾气回收系统，其工艺流程简单、能耗少且有效去除了还原尾气中的无定形硅粉。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种多晶硅还原尾气回收方法，所述还原尾气包括氢气、氯化氢气体、气相氯硅烷和无定形硅粉，所述气相氯硅烷包括气相的四氯化硅、三氯氢硅和二氯二氢硅，所述回收方法包括如下步骤：向所述还原尾气中通入外补的氯化氢气体，并使还原尾气中的无定形硅粉与其中的氯化氢气体及外补的氯化氢气体充分反应，以去除并转化还原尾气中的无定形硅粉；通过分离膜将已去除无定形硅粉的还原尾气中的氢气和少量的氯化氢的混合气与气相氯硅烷分离；对已分离出来的氢气和少量的氯化氢的混合气进行吸附处理，以去除所述混合气中的氯化氢气体；对已分离出来的气相氯硅烷进行加压冷凝处理，从而将液相的三氯氢硅与气相的四氯化硅、二氯二氢硅和少量的三氯氢硅分离；对所述气相的四氯化硅、二氯二氢硅和少量的三氯氢硅再进行加压冷凝处理，从而将四氯化硅富液与富含二氯二氢硅的不凝气分离，所述不凝气包括气相的二氯二氢硅、少量的四氯化硅和少量的三氯氢硅。优选地，在向所述还原尾气中通入外补的氯化氢气体之前，所述回收方法还包括：对所述还原尾气进行冷却处理，以使其温度满足后续步骤中使无定形硅粉与氯化氢气体充分反应的温度。优选地，在去除并转化还原尾气中的无定形硅粉之后，以及在通过分离膜进行分离之前，所述回收方法还包括：将已去除无定形硅粉的还原尾气冷却、增压至所述分离膜的耐受温度和耐受压力之下。优选地，在通过分离膜进行分离之后，以及在对已分离出来的气相氯硅烷进行加压冷凝处理之前，所述回收方法还包括：对已分离出来的气相氯硅烷进行吸附处理，以去除其中残留的杂质。优选地，在通过分离膜进行分离之后，以及在对已分离出来的气相氯硅烷进行加压冷凝处理之前，所述回收方法还包括：对已分离出来的气相氯硅烷进行预热处理，以充分保证其处于气相的状态。本专利技术还提供一种多晶硅还原尾气回收系统，所述还原尾气包括氢气、氯化氢气体、气相氯硅烷和无定形硅粉，所述气相氯硅烷包括气相的二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅，所述回收系统包括：硅粉转化设备，膜分离设备、第一吸附设备、一级压缩冷凝设备和二级压缩冷凝设备，其中，所述硅粉转化设备用于使通入其中的所述还原尾气中的无定形硅粉与还原尾气中的氯化氢气体及外补的氯化氢气体在其中充分反应，以去除并转化还原尾气中的无定形硅粉；所述膜分离设备用于将已去除无定形硅粉的还原尾气中的氢气和少量的氯化氢的混合气与气相氯硅烷分离；所述第一吸附设备用于对已分离出来的氢气和少量的氯化氢的混合气进行吸附处理，以去除所述混合气中的氯化氢气体；所述一级压缩冷凝设备用于对已分离出来的气相氯硅烷进行加压冷凝处理，从而将液相的三氯氢硅与气相的四氯化硅、二氯二氢硅和少量的三氯氢硅分离；所述二级压缩冷凝设备用于对所述气相的四氯化硅、二氯二氢硅和少量的三氯氢硅再进行加压冷凝处理，从而将四氯化硅富液与富含二氯二氢硅的不凝气分离，所述不凝气包括气相的二氯二氢硅、少量的四氯化硅和少量的三氯氢硅。优选地，所述回收系统还包括第一冷却设备，用于对还原尾气进行冷却处理，以使还原尾气的温度满足使无定形硅粉与氯化氢气体在硅粉转化设备中充分反应的温度，并将冷却后的还原尾气输出至所述硅粉转化设备。优选地，所述回收系统还包括第二冷却设备和增压设备，所述第二冷却设备用于对已去除无定形硅粉的还原尾气进行冷却处理，以使其满足所述膜分离设备中的分离膜的耐受温度，所述增压设备用于对已去除无定形硅粉的还原尾气进行增压处理，以使其满足所述膜分离设备中的分离膜的耐受压力，而经过冷却、增压后的已去除无定形硅粉的还原尾气被输出至所述膜分离设备。优选地，所述回收系统还包括第二吸附设备，用于对已分离出来的气相氯硅烷进行吸附处理，以去除其中残留的杂质，并将经过吸附处理后的气相氯硅烷输出至所述一级压缩冷凝设备。优选地，所述回收系统还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅还原尾气回收方法，所述还原尾气包括氢气、氯化氢气体、气相氯硅烷和无定形硅粉，所述气相氯硅烷包括气相的四氯化硅、三氯氢硅和二氯二氢硅，其特征在于，所述回收方法包括如下步骤：向所述还原尾气中通入外补的氯化氢气体，并使还原尾气中的无定形硅粉与其中的氯化氢气体及外补的氯化氢气体充分反应，以去除并转化还原尾气中的无定形硅粉；通过分离膜将已去除无定形硅粉的还原尾气中的氢气和少量的氯化氢的混合气与气相氯硅烷分离；对已分离出来的氢气和少量的氯化氢的混合气进行吸附处理，以去除所述混合气中的氯化氢气体；对已分离出来的气相氯硅烷进行加压冷凝处理，从而将液相的三氯氢硅与气相的四氯化硅、二氯二氢硅和少量的三氯氢硅分离；对所述气相的四氯化硅、二氯二氢硅和少量的三氯氢硅再进行加压冷凝处理，从而将四氯化硅富液与富含二氯二氢硅的不凝气分离，所述不凝气包括气相的二氯二氢硅、少量的四氯化硅和少量的三氯氢硅。

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅还原尾气回收方法，所述还原尾气包括氢气、氯化氢气体、气相氯硅烷和无定形硅粉，所述气相氯硅烷包括气相的四氯化硅、三氯氢硅和二氯二氢硅，其特征在于，所述回收方法包括如下步骤：向所述还原尾气中通入外补的氯化氢气体，并使还原尾气中的无定形硅粉与其中的氯化氢气体及外补的氯化氢气体充分反应，以去除并转化还原尾气中的无定形硅粉；通过分离膜将已去除无定形硅粉的还原尾气中的氢气和少量的氯化氢的混合气与气相氯硅烷分离；对已分离出来的氢气和少量的氯化氢的混合气进行吸附处理，以去除所述混合气中的氯化氢气体；对已分离出来的气相氯硅烷进行加压冷凝处理，从而将液相的三氯氢硅与气相的四氯化硅、二氯二氢硅和少量的三氯氢硅分离；对所述气相的四氯化硅、二氯二氢硅和少量的三氯氢硅再进行加压冷凝处理，从而将四氯化硅富液与富含二氯二氢硅的不凝气分离，所述不凝气包括气相的二氯二氢硅、少量的四氯化硅和少量的三氯氢硅。2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，在向所述还原尾气中通入外补的氯化氢气体之前，所述回收方法还包括：对所述还原尾气进行冷却处理，以使其温度满足后续步骤中使无定形硅粉与氯化氢气体充分反应的温度。3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，在去除并转化还原尾气中的无定形硅粉之后，以及在通过分离膜进行分离之前，所述回收方法还包括：将已去除无定形硅粉的还原尾气冷却、增压至所述分离膜的耐受温度和耐受压力之下。4.根据权利要求1-3中任一项所述的回收方法，其特征在于，在通过分离膜进行分离之后，以及在对已分离出来的气相氯硅烷进行加压冷凝处理之前，所述回收方法还包括：对已分离出来的气相氯硅烷进行吸附处理，以去除其中残留的杂质。5.根据权利要求1-3中任一项所述的回收方法，其特征在于，在通过分离膜进行分离之后，以及在对已分离出来的气相氯硅烷进行加压冷凝处理之前，所述回收方法还包括：对已分离出来的气相氯硅烷进行预热处理，以充分保证其处于气相的状态。6.一种多晶硅还原尾气回收系统，所述还原尾气包括氢气、氯化氢气体、气相氯硅烷和无定形硅粉，所述气相氯硅烷包括气相的二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅，其特征在于，所述回...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱成武，周玲英，东晓庚，孙荣义，
申请(专利权)人：新特能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65