一种电子级多晶硅还原尾气的处理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电子级多晶硅还原尾气的处理系统，包括吸收解析系统，其技术方案要点为，还包括将氯硅烷分离成一级STC与粗分产物的粗分塔，将粗分产物分离成DCS与TCS的精馏装置，用结晶水与一级STC进行水解反应产出二级STC的纯化装置，检测二级STC杂质含量的监控系统，同时连通监控系统和纯化装置的不合格管路，用合格的二级STC与DCS制备TCS的反歧化装置，以及将合格的STC送入反歧化装置或直接输出的电子级管路。本发明专利技术将还原尾气中的各组分重新利用的同时，还对STC进行了二次提纯，以便企业根据市场需要产出电子级STC，实现了对还原尾气中纯度较高的STC的有效利用。原尾气中纯度较高的STC的有效利用。原尾气中纯度较高的STC的有效利用。

【技术实现步骤摘要】
一种电子级多晶硅还原尾气的处理系统


[0001]本专利技术涉及多晶硅还原尾气处理领域，更具体的说，它涉及一种电子级多晶硅还原尾气的处理系统。

技术介绍

[0002]改良西门子法是一种生产多晶硅的制备工艺，其原理就是在1100℃左右的高纯硅芯上用高纯度的氢气还原高纯度的三氯氢硅(TCS)，以此生成沉积在硅芯上的多晶硅，这种方法产生的还原尾气中的主要成分为三氯氢硅(TCS)、四氯化硅(STC)及二氯二氢硅(DSC)、氢气及氯化氢，其中三氯氢硅(TCS)、四氯化硅(STC)及二氯二氢硅(DSC)的混合物在多晶硅产业中被称为氯硅烷。
[0003]中国专利CN104923026A，其涉及一种多晶硅尾气回收方法及装置，该专利中公开了一种对于还原尾气中氢气与氯化氢的分离方法，具体步骤如下：第一步，冷凝还原尾气，借助氯硅烷与氢气、氯化氢的沸点不同，将还原尾气分为第一混合气和液态氯硅烷，其中第一混合气为氢气与氯化氢气体的混合气体。第二步，借助氯化氢在高压低温的状态下易溶于液态氯硅烷的特性，将第一混合气中的氯化氢吸收进液态氯硅烷中，将第一混合气中的氢气分离出来。第三步，将吸收了氯化氢的液态氯硅烷置于低压环境，将液态氯硅烷中氯化氢气体解析出来。其中氢气可进入还原炉与TCS进行还原反应制备多晶硅，氯化氢可与粗硅反应制备TCS。
[0004]中国专利CN107304050A，其涉及一种多晶硅还原尾气回收方法及回收系统，该专利中则公开了一种氯硅烷的处理方法，具体步骤为：利用TCS、STC和DSC沸点的不同，将气态氯化硅冷凝，将氯硅烷分成TCS、STC和DSC三部分。其中TCS被送入还原炉与氢气进行还原反应，STC大部分被送入氢化工序制备TCS，DSC被送入反歧化工序与少部分的STC反应TCS。
[0005]实际上STC经过高度提纯后可以得到电子级STC，其不仅可以作为生产TCS的原料，还可用于生产大规模集成电路，或者作为制备高分子材料如新型储氢材料、烟雾发生材料、硅酮橡胶填料的原料。但由于目前国内对于还原尾气中的STC进行高度提纯的关键技术尚在探索之中，STC中的硼、磷及多种金属元素无法得到有效的去除。因此大部分多晶硅企业对于还原尾气中纯度较高的STC采取的处理方法，还是同中国专利CN107304050A一样，将其通过氢化工序或反歧化工序制成TCS，对于还原尾气中纯度较高的STC并没有进行很好的利用。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种电子级多晶硅还原尾气的处理系统，其将还原尾气中的各组分分离开来并重新利用的同时，还对STC进行了二次提纯，以便企业根据市场需要产出电子级STC，实现了对还原尾气中纯度较高的STC的有效利用。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种电子级多晶硅还原尾气的处
理系统，包括吸收解析系统，其被配置为将还原尾气分离为氢气、氯化氢和氯硅烷，其特征在于：
[0008]还包括粗分塔，其被配置将氯硅烷分离成一级STC与粗分产物；
[0009]精馏装置，其被配置为将粗分产物分离成DCS与TCS；
[0010]纯化装置，其被配置为用吸附剂与一级STC进行水解除杂产出二级STC，所述吸附剂为结晶水合物；
[0011]监控系统，其被配置为检测第二STC中的杂质含量；
[0012]不合格管路，其两端分别与监控系统和纯化装置连通；
[0013]反歧化装置，其被配置为将监控系统检测合格的二级STC与DCS反歧化反应制备TCS；
[0014]以及电子级管路，其输入端与监控系统连通，输出端设置两个，一个输出端与反歧化装置连通，另一个输出端直接输出监控系统检测合格的二级STC。
[0015]通过采用上述技术方案，本专利技术将还原尾气中的各组分分离开来并重新利用的同时，还对STC进行了二次提纯，以便企业根据市场需要产出电子级STC，实现了对还原尾气中纯度较高的STC的有效利用。
[0016]本专利技术进一步设置为：所述纯化装置包括外壳，外壳内开设长条形腔室；长条形腔室前段为水解区，后段为干燥区；水解区中均匀分布吸附剂，干燥区均匀分布有干燥剂，干燥剂为硅胶或分子筛。
[0017]通过采用上述技术方案，通过水解区的一级STC将在干燥区中充分去除其中的水分，减少纯化装置中的残留水含量，减少了纯化装置因水解释放的热量，导致残留水爆沸蒸发的可能性，进而减少纯化装置爆炸的可能性。
[0018]本专利技术进一步设置为：所述纯化装置还包括吸附剂载体，吸附剂均匀分布在吸附剂载体上，吸附剂载体均匀分布在水解区内；吸附剂载体为硅胶或改性树脂。
[0019]通过采用上述技术方案，STC通过硅胶时，其中的水分子和其他极性杂质能够被硅胶吸附去除。STC通过改性树脂时，改性树脂则能对其中的水分子进行吸附，对其中的极性杂质元素进行络合。
[0020]本专利技术进一步设置为：所述吸附剂为含有结晶水的乙酰胺，或者含有结晶水的海藻酸钠，或者含有结晶水的纤维素。
[0021]通过采用上述技术方案，本专利技术借助了上述三种物质作为有机络合剂的特性，对STC中的金属元素杂质进行吸附，而且上述三种物质分子较大，沸点较高，性质稳定，很难随STC气体离开纯化装置，减少了引入新杂质的可能。
[0022]本专利技术进一步设置为：所述纯化装置还包括多块固定在水解区的第一气路导板，多块第一气路导板沿水解区长度方向线性排布，将水解区分为多块区域，每块第一气路导板的一侧均开设有通气口，相邻两块第一气路导板的通气口相互错位，每两块相邻的第一气路导板中均匀填充吸附剂载体。
[0023]通过采用上述技术方案，第一气路导板的设置增长了一级STC在水解区内的路径，增加了一级STC在水解区内停留的时间，使得水解反应更加均匀充分。
[0024]本专利技术进一步设置为：所述纯化装置还包括固定在干燥区末端的第一多孔挡板，干燥剂均匀填充在水解区与第一多孔挡板之间。
[0025]通过采用上述技术方案，第一多孔挡板的设置，能够在不妨碍二级STC离开纯化装置的前提下，减少硅胶随二级STC离开纯化装置的可能性。
[0026]本专利技术进一步设置为：所述纯化装置还包括分别固定在干燥剂两端的两块第二多孔挡板，干燥剂均匀填充在两块第二多孔挡板之间。
[0027]本专利技术进一步设置为：所述纯化装置还包括多个固定在长条形腔室内的吸附盒，每个吸附盒前端位于水解区前端，后端位于干燥区后端；每个吸附盒均为条形且均开设多个孔洞；每个吸附盒位于水解区的部分填充吸附剂载体，位于干燥区的部分填充干燥剂；所有吸附盒均平行于长条形腔室长度方向，且相互之间留有间隙。
[0028]通过采用上述技术方案，本专利技术将填充有吸附剂与干燥剂的吸附盒均匀设置在长条形腔室内，以便于一级STC与吸附盒内的吸附剂与干燥剂充分接触，通过水解干燥，去除一级STC中的杂质。
[0029]本专利技术进一步设置为：所述纯化装置还包括第二气路导板，多个条形吸附盒将长条形腔室内的空间分割成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子级多晶硅还原尾气的处理系统，包括吸收解析系统(1)，其特征在于：还包括粗分塔(2)，其被配置将氯硅烷分离成一级STC与粗分产物；精馏装置(6)，其被配置为将粗分产物分离成DCS与TCS；纯化装置(3)，其被配置为用吸附剂与一级STC进行水解除杂产出二级STC；所述吸附剂为结晶水合物；监控系统(5)，其被配置为检测第二STC中的杂质含量；不合格管路(8)，其两端分别与监控系统(5)和纯化装置(3)连通；反歧化装置(9)，其被配置为将监控系统(5)检测合格的二级STC与DCS反歧化反应制备TCS；以及电子级管路(7)，其输入端与监控系统(5)连通，输出端设置两个，一个输出端与反歧化装置(9)连通，另一个输出端直接输出监控系统(5)检测合格的二级STC。2.根据权利要求1所述的一种电子级多晶硅还原尾气的处理系统，其特征在于：所述纯化装置(3)包括外壳(31)，外壳(31)内开设长条形腔室(311)；长条形腔室(311)前段为水解区，后段为干燥区；水解区中均匀分布吸附剂，干燥区均匀分布有干燥剂(3)，干燥剂(3)为硅胶或分子筛。3.根据权利要求2所述的一种电子级多晶硅还原尾气的处理系统，其特征在于：所述纯化装置(3)还包括吸附剂载体(312)，吸附剂均匀分布在吸附剂载体(312)上，吸附剂载体(312)均匀分布在水解区内；吸附剂载体(312)为硅胶或改性树脂。4.根据权利要求1所述的一种电子级多晶硅还原尾气的处理系统，其特征在于：所述吸附剂为含有结晶水的乙酰胺，或者含有结晶水的海藻酸钠，或者含有结晶水的纤维素。5.根据权利要求3所述的一种电子级多晶硅还原尾气的处理系统，其特征在于：所述纯化装置(3)还包括多块固定在水解区的第一气路导板(34)，多块第一气路导板(34)沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：何敬敬，牛强，赵长森，韩婷婷，
申请(专利权)人：鄂尔多斯市西金矿冶有限责任公司，
类型：发明
国别省市：