【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工，尤其涉及一种硅烷气生产系统和方法。
技术介绍
1、太阳能光伏发电是一种高效、环保、清洁的新能源技术，多晶硅作为集成电路、光伏发电等领域的关键材料，其成本与质量对光伏行业的发展起着重要作用。
2、相对于传统的多晶硅生产方法，硅烷流化床法生的颗粒硅具有节能、环保、高效等竞争优势。硅烷作为硅烷流化床法生产多晶硅的主要中间产物，其生产成本与效率又直接影响颗粒硅的生产成本，只有不断的优化硅烷生产工艺，提升产品质量才能实现光伏行业的长久持续发展。
3、因此，需要开发一种新的硅烷生产系统和方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种硅烷气生产系统和方法，能够实现氯硅烷和硅烷的逐级多次分离，未反应的氯硅烷物料可以重新进入反应器进行反应，闭路循环的设计可以实现氯硅烷原料的完全转化，放空的尾气中几乎无物料损耗，具有高效、清洁、环保的优点。
2、本专利技术提供的技术方案如下所示：
3、本专利技术提供一种硅烷气生产系统，包括三个反应器、反应塔、冷凝系统和硅烷储罐，所述三个反应器分别设置有进口和出口，所述反应塔设置有第一进口、第二进口和第三进口，第一反应器的进口与原料输入管道相连，第一反应器的出口与反应塔的第一进口相连，第二反应器的出口与反应塔的第二进口相连，第三反应器的出口与反应塔的第三进口相连，所述反应塔的塔顶出口与冷凝系统的气相进口相连，所述第二反应器、第三反应器的进口和硅烷储罐的进口分别与冷凝系统对应的液相出口相
4、本专利技术还提供一种硅烷气生产方法，基于上述所述的硅烷气生产系统，包括以下步骤：
5、s1：将三氯硅烷通过第一加压泵输入第一反应器进行第一次歧化反应得到的产物再进入反应塔中进行轻重组分分离，塔顶得到粗硅烷，塔底采出四氯氢硅；
6、s2：反应塔塔顶得到的粗硅烷进入冷凝系统，二氯氢硅和三氯氢硅冷凝回流并通过第二加压泵进入第二反应器中进行第二次歧化反应得到的产物再进入反应塔中进行轻重组分分离；
7、s3：步骤s2中未冷凝的一氯氢硅和硅烷继续在冷凝系统中进行冷凝，一氯氢硅冷凝后回流至第三反应器中进行第三次歧化反应得到的产物再进入反应塔中进行轻重组分分离；
8、s4：步骤s3中未冷凝的硅烷继续在冷凝系统中进行冷凝，硅烷冷凝后进入硅烷储罐中，未冷凝的不凝气进行尾气放空。
9、进一步的，所述冷凝系统包括三级串联冷凝器，包括一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器；
10、所述一级冷凝器用于冷凝步骤s2中反应塔塔顶得到的粗硅烷，所述二级冷凝器用于冷凝步骤s3中未冷凝的一氯氢硅和硅烷，所述三级冷凝器用于冷凝步骤s4中未冷凝的硅烷。
11、进一步的，所述步骤s3中第三反应容器进行第三次歧化反应后得到的产物进入反应塔中的操作还包括：将第三次歧化反应得到的二氯氢硅和硅烷通入汽提塔中进行分离，分离后的二氯氢硅从塔釜采出进入反应塔中进行轻重组分分离，分离后的硅烷从塔顶进入三级冷凝器中进行冷凝，硅烷冷凝后进入硅烷储罐中。
12、进一步的，所述一级冷凝器中的冷源为乙二醇，一级冷凝器进口温度为0~50℃，出口温度为-20~10℃。
13、进一步的，所述二级冷凝器中的冷源为氟利昂，一级冷凝器进口温度为-20~10℃，出口温度为-60~-10℃。
14、进一步的，所述三级冷凝器中的冷源为液氮，一级冷凝器进口温度为-90~-40℃，出口温度为-120~-60℃。
15、进一步的，所述反应塔的塔压为0.15~0.45mpa ，塔顶温度为20~80℃，塔底温度为95~155℃。
16、进一步的，所述汽提塔的塔压为0.15~0.45mpa ，塔顶温度为20~80℃，塔底温度为30~100℃。
17、进一步的，所述第一加压泵用于将三氯硅烷提压至0.5~1.6 mpa ，所述第二加压泵用于将一级冷凝器冷凝得到的三氯氢硅、二氯氢硅提压至0.5~1.6mpa。
18、有益效果
19、本专利技术应用于氯硅烷歧化反应生产硅烷气，通过反应塔、反应器、汽提塔、多级冷凝器等实现氯硅烷的闭路循环完全转化为硅烷气。与原有的工艺相比，本工艺可以实现氯硅烷和硅烷的逐级多次分离，未反应的氯硅烷物料可以重新进入反应器进行反应，闭路循环的设计可以实现氯硅烷原料的完全转化，放空的尾气中几乎无物料损耗，因此本专利技术具有高效、清洁、环保的优点。
20、本专利技术的所述方法合理利用冷源，利用多级冷凝系统进行多次冷凝换热，冷源品位逐步升高，被冷却的粗硅烷流量逐步减少，纯度逐步增加，使低温温度的高品位冷源功率达到最小值，能源利用率得到了提高。
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1.一种硅烷气生产系统，其特征在于，包括三个反应器、反应塔、冷凝系统和硅烷储罐，所述三个反应器分别设置有进口和出口，所述反应塔设置有第一进口、第二进口和第三进口，第一反应器的进口与原料输入管道相连，第一反应器的出口与反应塔的第一进口相连，第二反应器的出口与反应塔的第二进口相连，第三反应器的出口与反应塔的第三进口相连，所述反应塔的塔顶出口与冷凝系统的气相进口相连，所述第二反应器、第三反应器的进口和硅烷储罐的进口分别与冷凝系统对应的液相出口相连。
2.一种硅烷气生产方法，其特征在于，基于权利要求1所述的硅烷气生产系统，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的硅烷气生产方法，其特征在于，所述冷凝系统包括三级串联冷凝器，包括一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器；
4.根据权利要求2所述的硅烷气生产方法，其特征在于，所述步骤S3中第三反应容器进行第三次歧化反应后得到的产物进入反应塔中的操作还包括：将第三次歧化反应得到的二氯氢硅和硅烷通入汽提塔中进行分离，分离后的二氯氢硅从塔釜采出进入反应塔中进行轻重组分分离，分离后的硅烷从塔顶进入三级冷凝器中进行冷凝，硅烷
5.根据权利要求3所述的硅烷气生产方法，其特征在于，所述一级冷凝器中的冷源为乙二醇，一级冷凝器进口温度为0~50℃，出口温度为-20~10℃。
6.根据权利要求3所述的硅烷气生产方法，其特征在于，所述二级冷凝器中的冷源为氟利昂，一级冷凝器进口温度为-20~10℃，出口温度为-60~-10℃。
7.根据权利要求3所述的硅烷气生产方法，其特征在于，所述三级冷凝器中的冷源为液氮，一级冷凝器进口温度为-90~-40℃，出口温度为-120~-60℃。
8.根据权利要求2所述的硅烷气生产方法，其特征在于，所述反应塔的塔压为0.15~0.45Mpa ，塔顶温度为20~80℃，塔底温度为95~155℃。
9.根据权利要求4所述的硅烷气生产方法，其特征在于，所述汽提塔的塔压为0.15~0.45Mpa ，塔顶温度为20~80℃，塔底温度为30~100℃。
10.根据权利要求2所述的硅烷气生产方法，其特征在于，所述第一加压泵用于将三氯硅烷提压至0.5~1.6 Mpa ，所述第二加压泵用于将一级冷凝器冷凝得到的三氯氢硅、二氯氢硅提压至0.5~1.6Mpa。
...【技术特征摘要】
1.一种硅烷气生产系统，其特征在于，包括三个反应器、反应塔、冷凝系统和硅烷储罐，所述三个反应器分别设置有进口和出口，所述反应塔设置有第一进口、第二进口和第三进口，第一反应器的进口与原料输入管道相连，第一反应器的出口与反应塔的第一进口相连，第二反应器的出口与反应塔的第二进口相连，第三反应器的出口与反应塔的第三进口相连，所述反应塔的塔顶出口与冷凝系统的气相进口相连，所述第二反应器、第三反应器的进口和硅烷储罐的进口分别与冷凝系统对应的液相出口相连。
2.一种硅烷气生产方法，其特征在于，基于权利要求1所述的硅烷气生产系统，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的硅烷气生产方法，其特征在于，所述冷凝系统包括三级串联冷凝器，包括一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器；
4.根据权利要求2所述的硅烷气生产方法，其特征在于，所述步骤s3中第三反应容器进行第三次歧化反应后得到的产物进入反应塔中的操作还包括：将第三次歧化反应得到的二氯氢硅和硅烷通入汽提塔中进行分离，分离后的二氯氢硅从塔釜采出进入反应塔中进行轻重组分分离，分离后的硅烷从塔顶进入三级冷凝器中进行冷凝，硅烷冷凝后进入硅烷储罐中。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：许跃，
申请(专利权)人：江苏中能硅业科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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