專利名稱：多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)和廢氣回收利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及多晶硅制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)和廢氣回收利用裝置。
背景技術(shù)：
多晶硅是制備半導(dǎo)體器件和太陽(yáng)能電池的原材料，是全球電子工業(yè)及光伏產(chǎn)業(yè)的基石，目前制備多晶硅最主要的方法為西門子法，其主要原理是，將高純的氫氣和高純度的硅的反應(yīng)物(多為硅鹵化物，如三氯氫硅)作為原料，按一定比例通入到反應(yīng)容器內(nèi)(即多晶硅還原爐)，在高溫高壓的環(huán)境下，氫氣還原硅的反應(yīng)物，從而形成多晶硅，形成的多晶硅會(huì)沉積在硅芯上，得到多晶硅棒。在多晶硅生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣，為了避免大量廢氣外排對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)人身安全造成威脅等，必須對(duì)廢氣進(jìn)行處理。現(xiàn)有技術(shù)中處理廢氣的方式是，在各個(gè)生產(chǎn)工序后均設(shè)置廢氣處理裝置，分別對(duì)各個(gè)生產(chǎn)工序產(chǎn)生的廢氣單獨(dú)進(jìn)行處理，但是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用這種處理方式之后的廢氣中仍含有大量的氯硅烷、氫氣、氯化氫等氣體，如果直接將這些經(jīng)現(xiàn)有技術(shù)處理后的廢氣進(jìn)行排放，一方面會(huì)大量浪費(fèi)氯硅烷資源，另一方面因氯硅烷的外泄，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，威脅人身安全。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)和廢氣回收利用裝置，對(duì)生產(chǎn)過程中的廢氣進(jìn)行再次回收利用，從而減少了廢氣的排放量，減少對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)回收大量氯硅烷供生產(chǎn)使用，降低了多晶硅的生產(chǎn)成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案一種廢氣回收利用裝置，應(yīng)用于多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)，所述多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)包括與各個(gè)工序相對(duì)應(yīng)的尾氣排放裝置、精餾塔，該廢氣回收利用裝置包括與各個(gè)尾氣排放裝置以及精餾塔相連的廢氣回收緩沖罐；與所述廢氣回收緩沖罐相連的至少一個(gè)冷凝器；與所述冷凝器相連的廢氣凝液回收罐；與所述廢氣凝液回收罐、精餾塔以及廢氣回收緩沖罐相連的罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐。優(yōu)選的，還包括與所述冷凝器相連的冷凍機(jī)組。優(yōu)選的，還包括與所述廢氣回收緩沖罐以及所述罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐相連的調(diào)節(jié)閥；與所述精餾塔以及所述廢氣回收緩沖罐相連的第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。優(yōu)選的，所述調(diào)節(jié)閥為球閥。優(yōu)選的，還包括與所述廢氣凝液回收罐相連的第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。優(yōu)選的，還包括與所述廢氣凝液回收罐、廢氣回收緩沖罐以及所述罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐相連的廢氣凝液輸送泵。[0017]優(yōu)選的，所述冷凝器為臥式冷凝器或立式冷凝器。優(yōu)選的，所述冷凝器中使用的制冷劑為R507制冷劑。本實(shí)用新型實(shí)施例還公開了一種具有以上所述的廢氣回收利用裝置的多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型實(shí)施例提供的廢氣回收利用裝置，通過與多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)中的尾氣排放裝置相連，將各個(gè)工序未進(jìn)行處理的廢氣進(jìn)行二次集中回收，并通過廢氣回收緩沖罐進(jìn)行減壓后輸送至冷凝器進(jìn)行冷凝，得到的廢氣凝液經(jīng)廢氣凝液回收罐輸送至罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐，由于廢氣中含有大量的氯硅烷等可以作為制備多晶硅的反應(yīng)氣體，因此可將回收后的廢氣冷凝后重新進(jìn)入精餾塔精餾，以便于再次利用。由于增加了廢氣的二次回收利用過程， 從而進(jìn)一步的廢氣的排放量，減少對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)回收大量氯硅烷供生產(chǎn)使用，降低了多晶硅的生產(chǎn)成本。

通過附圖所示，本實(shí)用新型的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本實(shí)用新型的主旨。圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例公開的廢氣回收利用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。其次，本實(shí)用新型結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本實(shí)用新型實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。正如背景技術(shù)部分所述，采用現(xiàn)有技術(shù)中分別對(duì)各個(gè)生產(chǎn)工序產(chǎn)生的廢氣單獨(dú)進(jìn)行處理的方式，往往會(huì)出現(xiàn)廢氣處理不完全的情況，處理后的廢氣中仍含有大量的氯硅烷氣體，如果直接排放就會(huì)造成氯硅烷的浪費(fèi)以及環(huán)境的污染?；谏鲜鲈?，發(fā)明人考慮，如果能夠在廢氣排放前對(duì)其中的氯硅烷等有用氣體進(jìn)行再次回收利用，即可以進(jìn)一步的減少?gòu)U氣的排放量，節(jié)約氯硅烷資源，降低多晶硅的生產(chǎn)成本?；诖耍緦?shí)用新型實(shí)施例公開的一種廢氣回收利用裝置如圖1所示，該裝置應(yīng)用于多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)，所述多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)包括與各個(gè)工序相對(duì)應(yīng)的尾氣排放裝置(圖中未示出)、精餾塔9，該廢氣回收裝置包括與各個(gè)尾氣排放裝置以及精餾塔9相連的廢氣回收緩沖罐1，以將與現(xiàn)有技術(shù)中
4各個(gè)工序?qū)?yīng)的廢氣回收裝置未完全處理的廢氣進(jìn)行集中回收，由于各個(gè)生產(chǎn)工序的工作壓力不同，為了便于后續(xù)的廢氣處理等過程，需在廢氣回收緩沖罐1中對(duì)收集到的廢氣進(jìn)行壓力緩沖，以對(duì)氣體減壓；與所述廢氣回收緩沖罐1相連的至少一個(gè)冷凝器2，冷凝器2可將經(jīng)廢氣回收緩沖罐1減壓后的氣體進(jìn)行深度冷卻，由氣體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w狀態(tài)，本實(shí)施例中采用與冷凝器2 相連的冷凍機(jī)組3為冷凝器2提供動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)冷凍效果；與所述冷凝器2相連的廢氣凝液回收罐4，以將經(jīng)冷凝器2冷凍后的廢氣凝液進(jìn)行回收，輸送到后續(xù)處理部件；與所述廢氣凝液回收罐4、精餾塔9以及廢氣回收緩沖罐1相連的罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐 7，廢氣凝液回收罐4中的廢氣凝液被輸送到罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐7進(jìn)行儲(chǔ)存，并與廢氣回收緩沖罐1中的氯硅烷液體以及其它需進(jìn)入精餾塔9的反應(yīng)物混合，以便將混合后的凝液一同輸入到精餾塔9進(jìn)行精餾提純，以便于廢氣凝液的二次利用。本實(shí)施例中所述氯硅烷為硅烷SiH4中的氫原子被氯原子取代后的化合物的總稱， 為無(wú)色或黃色，氯硅烷中含氯量低時(shí)為氣態(tài)，含氯量較高時(shí)為液態(tài)。需要說明的是，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，為了滿足提純的要求，往往設(shè)置多個(gè)精餾塔， 以便于對(duì)進(jìn)入精餾塔的廢氣凝液進(jìn)行多次提純，滿足多晶硅生產(chǎn)時(shí)還原爐中對(duì)反應(yīng)氣體純度的要求。另外，該廢氣回收利用裝置還包括與所述廢氣回收緩沖罐1以及所述相連的調(diào)節(jié)閥，以將回收的廢氣中的氯硅烷液體直接輸送到罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐7 ；需要說明的是，本實(shí)施例中并不限定調(diào)節(jié)閥的種類，此處可選擇可遠(yuǎn)程控制的自動(dòng)閥門，也可以采用手動(dòng)閥門，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于回收的廢氣中的液態(tài)的氯硅烷含量很少，廢氣回收緩沖罐1與罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐7之間的調(diào)節(jié)閥開啟的頻率不是很高，優(yōu)選采用手動(dòng)閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于從廢氣回收緩沖罐1進(jìn)入罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐7的為液態(tài)的氯硅烷，優(yōu)選的，所述調(diào)節(jié)閥為球閥5，通過控制球閥5的開關(guān)狀態(tài)，可將廢氣回收緩沖罐1中液態(tài)的氯硅烷輸送至罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐7。與所述精餾塔9以及所述廢氣回收緩沖罐1相連的第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥10，通過第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥10，可將精餾塔9的尾氣輸送至廢氣回收緩沖罐1進(jìn)行再次回收；與所述廢氣凝液回收罐4相連的第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥12，通過第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥12可將經(jīng)冷凝器2和廢氣凝液回收罐4之后未完全冷卻的廢氣進(jìn)行處理，需要經(jīng)第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥 12進(jìn)行處理的廢氣中包含少量的氫氣、氯化氫、氯硅烷等氣體，理論上還可以對(duì)其進(jìn)行再次的冷凝，但實(shí)際上由于這些廢氣中各有用的氣體成分已經(jīng)很少了，因此可以將經(jīng)第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥12排出的廢氣直接采用廢氣處理工序去除(主要采用堿液去除廢氣)，另外，由于通過第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥12可將該廢氣回收利用裝置內(nèi)部與外界環(huán)境相連通，因此當(dāng)系統(tǒng)中壓力較高時(shí)，還可以開啟第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥12進(jìn)行泄壓。與所述廢氣凝液回收罐4以及所述罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐7相連的廢氣凝液輸送泵6，通過廢氣凝液輸送泵6可將廢氣凝液回收罐4中的廢氣凝液以及廢氣回收緩沖罐1中的液態(tài)氯硅烷輸送至罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐7。需要說明的是，本實(shí)施例中的冷凝器2可以采用各種類型的換熱器，如管殼式換熱器、換熱管式換熱器等，本實(shí)施例中優(yōu)選為臥式冷凝器或立式冷凝器，并且，為了冷卻過程更徹底，還可采用多個(gè)冷凝器進(jìn)行多級(jí)冷凝。另外，本實(shí)施例中對(duì)所述冷凝器2中使用的制冷劑不做具體限定，不過為了保護(hù)環(huán)境，本實(shí)施例中優(yōu)選為R507制冷劑，R507制冷劑是由R125制冷劑和R143制冷劑混合形成的一種不破壞臭氧層的環(huán)保制冷劑。下面結(jié)合圖1，對(duì)本實(shí)施例中的廢氣回收利用裝置的工作過程進(jìn)行說明將從多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)中的各個(gè)工序中(三氯氫硅合成、精餾、氫化還原等工序)收集到的廢氣輸送至廢氣回收緩沖罐1進(jìn)行壓力緩沖，將減壓之后的廢氣送入冷凝器2進(jìn)行深度冷卻，該冷凝器2使用冷凍機(jī)組3和壓縮的R507制冷劑進(jìn)行冷卻，在達(dá)到冷卻目的的同時(shí)盡量減少對(duì)環(huán)境的污染，經(jīng)冷凝器2冷卻后，收集到的廢氣中的大部分氯硅烷被冷卻并進(jìn)入廢氣凝液回收罐4，少部分仍為氣態(tài)的廢氣經(jīng)第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥12外排(這里主要是進(jìn)入廢氣處理工序)，廢氣凝液回收罐4中的廢氣凝液通過廢氣凝液輸送泵6被輸送至罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐7。在罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐中，冷卻下來的氯硅烷與廢氣回收緩沖罐1的氯硅烷液體以及經(jīng)三氯氫硅合成過程得到的液態(tài)的三氯氫硅混合，經(jīng)氯硅烷輸送泵8輸送進(jìn)入精餾塔9進(jìn)行精餾，精餾提純后的三氯氫硅以及氯硅烷被輸送至三氯氫硅儲(chǔ)罐11，為多晶硅還原爐中進(jìn)行的多晶硅的生產(chǎn)過程提供原料。本實(shí)施例中提供的廢氣回收裝置，通過將經(jīng)各生產(chǎn)工序配套的廢氣處理裝置處理后，仍未完全處理干凈的廢氣進(jìn)行集中回收，并進(jìn)行減壓、冷凝等過程后，使回收的廢氣重新進(jìn)入還原爐中使用，從而進(jìn)一步的廢氣的排放量，減少對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)回收大量氯硅烷供生產(chǎn)使用，降低了多晶硅的生產(chǎn)成本。并且，本實(shí)施例中的廢氣回收利用裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所用設(shè)備較少，回收過程簡(jiǎn)單易行，且耗電量低，從設(shè)備和使用上并未大量增加生產(chǎn)成本。本實(shí)用新型另一實(shí)施例中公開了一種多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)中采用了上述的廢氣回收利用裝置，具體的，該系統(tǒng)包括三氯氫硅合成裝置、精餾塔和多晶硅還原爐，分別與三氯氫硅合成裝置、精餾塔和多晶硅還原爐相連的廢氣回收裝置，以及上一實(shí)施例所述廢氣回收利用裝置等。多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)的具體配置依實(shí)際生產(chǎn)情況而定，本實(shí)施例中不做過多限制。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制。雖然本實(shí)用新型內(nèi)容已以較佳實(shí)施例披露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型。 任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種廢氣回收利用裝置，應(yīng)用于多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)，所述多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)包括與各個(gè)工序相對(duì)應(yīng)的尾氣排放裝置、精餾塔，其特征在于，包括與各個(gè)尾氣排放裝置以及精餾塔相連的廢氣回收緩沖罐； 與所述廢氣回收緩沖罐相連的至少一個(gè)冷凝器； 與所述冷凝器相連的廢氣凝液回收罐；與所述廢氣凝液回收罐、精餾塔以及廢氣回收緩沖罐相連的罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣回收利用裝置，其特征在于，還包括 與所述冷凝器相連的冷凍機(jī)組。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢氣回收利用裝置，其特征在于，還包括 與所述廢氣回收緩沖罐以及所述罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐相連的調(diào)節(jié)閥； 與所述精餾塔以及所述廢氣回收緩沖罐相連的第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢氣回收利用裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)閥為球閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢氣回收利用裝置，其特征在于，還包括 與所述廢氣凝液回收罐相連的第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廢氣回收利用裝置，其特征在于，還包括與所述廢氣凝液回收罐、廢氣回收緩沖罐以及所述罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐相連的廢氣凝液輸送泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣回收利用裝置，其特征在于，所述冷凝器為臥式冷凝器或立式冷凝器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣回收利用裝置，其特征在于，所述冷凝器中使用的制冷劑為R507制冷劑。
9.一種具有權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的廢氣回收利用裝置的多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種廢氣回收利用裝置，包括與各個(gè)尾氣排放裝置以及精餾塔相連的廢氣回收緩沖罐；與所述廢氣回收緩沖罐相連的至少一個(gè)冷凝器；與所述冷凝器相連的廢氣凝液回收罐；與所述廢氣凝液回收罐、精餾塔以及廢氣回收緩沖罐相連的罐區(qū)氯硅烷儲(chǔ)罐。本實(shí)用新型通過將經(jīng)各生產(chǎn)工序配套的廢氣處理裝置處理后，仍未完全處理干凈的廢氣進(jìn)行集中回收，并進(jìn)行減壓、冷凝等過程后，使回收的廢氣經(jīng)精餾塔提純后重新進(jìn)入還原爐中使用，從而減少?gòu)U氣的排放量，減少對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)回收大量氯硅烷供生產(chǎn)使用，降低了多晶硅的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)B01D5/00GK202078767SQ20112016557
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者侯俊峰, 張濱泉, 李峰, 楊光軍, 王小偉, 胡永 申請(qǐng)人:國(guó)電寧夏太陽(yáng)能有限公司