專利名稱：冷氫化尾氣脫除三氯化鋁重金屬雜質(zhì)的成套裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型應(yīng)用于多晶硅生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及ー種冷氫化尾氣脫除三氯化鋁重金屬雜質(zhì)的成套裝置，利用淋洗裝置脫除冷氫化尾氣中的三氯化鋁等重金屬雜質(zhì)。
背景技術(shù)：
在多晶硅生產(chǎn)中，冷氫化工藝是以四氯化硅(STC)，氫氣(H2)，硅粉(SI)為原料，在一定溫度和壓カ下，通過反應(yīng)轉(zhuǎn)化為三氯氫硅的一種技術(shù)，憑借能耗低，設(shè)備運行可靠的優(yōu)勢，冷氫化工藝已取代傳統(tǒng)的熱氫化技術(shù)，成為多晶硅生產(chǎn)行業(yè)趨勢。 冷氫化工藝中，主要的重金屬雜質(zhì)為三氯化鋁，一般由原料硅粉引入，經(jīng)反應(yīng)后生成。該雜質(zhì)會影響多晶硅的品質(zhì)，此外，三氯化鋁的凝固點較高，若處理不當(dāng)，還會附著在管道和設(shè)備上，造成管道的堵塞和設(shè)備的破壞，影響整個裝置的連續(xù)化生產(chǎn)。傳統(tǒng)的冷氫化工藝中，從反應(yīng)器出來的高溫高壓氯硅烷尾氣，先經(jīng)過袋式除塵器除去固體雜質(zhì)，再經(jīng)三級冷凝將氯硅烷轉(zhuǎn)化為液相送至分離單元。由于其中的三氯化鋁等重金屬雜質(zhì)沒有經(jīng)過預(yù)先分離，經(jīng)冷凝至較低溫度后，不可避免的會出現(xiàn)前面所述危害。

實用新型內(nèi)容本實用新型目的針對傳統(tǒng)冷氫化工藝中，三氯化鋁等重金屬雜質(zhì)易造成管道堵塞和設(shè)備破壞等缺點，基于在一定的溫度，壓カ區(qū)間內(nèi)，三氯化鋁等重金屬雜質(zhì)可以液相形式存在這ー特征，設(shè)計了一套淋洗裝置實現(xiàn)氯硅烷與三氯化鋁雜質(zhì)的預(yù)先分離，避免其對后續(xù)エ藝設(shè)備造成危害的冷氫化尾氣脫除三氯化鋁重金屬雜質(zhì)的成套裝置。本實用新型的技術(shù)方案是—種脫除冷氫化尾氣中三氯化鋁重金屬雜質(zhì)的成套裝置，所述裝置包括一個淋洗塔I、釜液泵4、冷氫化尾氣輸入管2、釜液泵進ロ管3、釜液泵排出管5、釜液采出管7、冷氫化尾氣輸入管2與淋洗塔I內(nèi)部的氣體分布器8連接,淋洗塔I頂部設(shè)有氯娃燒氣相輸出管9和塔頂冷凝液回流管10，塔頂冷凝液回流管10和淋洗塔I內(nèi)部上方的第二液體分布器12連接，所述淋洗塔I設(shè)置兩段填料第一填料段18和第二填料段19，冷氫化尾氣輸入管2從第一填料段18底部進入淋洗塔1，連接氣體分布器8，釜液泵4通過釜液泵進ロ管3與淋洗塔I底部相連；釜液泵排出管5從第二填料段19頂部進入淋洗塔1，連接第一液體分布器6 ;釜液泵排出管5引出釜液采出管7至后續(xù)回收、水解単元；淋洗塔I頂部引出氯硅烷氣相輸出管9至后續(xù)單元；冷凝液回流管10從第二填料段19頂部引入淋洗塔1，連接第ニ液體分布器12。所述淋洗塔I設(shè)有具有顯示及報警功能的塔釜液位計13、塔釜溫度計15、塔中部溫度計16及塔頂溫度計17 ;釜液泵排出管5上設(shè)置第二調(diào)節(jié)閥14與淋洗塔I的塔釜溫度計15連鎖，分支管道釜液采出管7后設(shè)有第二調(diào)節(jié)閥14 ;塔頂冷凝液回流管10上設(shè)置第一調(diào)節(jié)閥11與淋洗塔I的塔釜液位計13連鎖；所述淋洗塔I材質(zhì)選用SS316不銹鋼，釜液泵4選用渣漿泵，材質(zhì)選用SS304不銹鋼。脫除冷氫化尾氣三氯化鋁等重金屬雜質(zhì)的技術(shù)方案中，核心為ー套淋洗裝置，包括一個淋洗塔、兩臺釜液泵采用渣漿泵，一用一備以及相應(yīng)的物料輸入輸出管道，包括冷氫化尾氣輸入管、釜液泵進ロ管、釜液泵排出管、釜液采出管、氯硅烷氣相輸出管、塔頂冷凝液回流管。這套裝置的主要特征包括塔釜物料通過釜液泵升壓，經(jīng)釜液泵排出管循環(huán)至淋洗塔1#填料段頂部，并與第一液體分布器相連；循環(huán)泵排出管上設(shè)置調(diào)節(jié)閥與塔釜溫度計連鎖；釜液泵排出管上調(diào)節(jié)閥前引出部分物料經(jīng)釜液采出管進入后續(xù)處理単元；冷氫化尾氣輸入管從第一填料段底部引入淋洗塔內(nèi)，連接ー氣體分布器；淋洗塔頂部引出氯硅烷氣相輸出管；塔頂冷凝液回流管從第二填料段頂部引入，連接第二液體分布器。塔頂冷凝液回流管設(shè)調(diào)節(jié)閥與塔釜液位計連鎖。根據(jù)設(shè)計條件以及物料特性，淋洗塔及冷氫化尾氣輸入管材質(zhì)均選用SS316，釜液 泵、釜液泵進ロ管、釜液泵排出管、釜液采出管、氯硅烷氣相輸出管材質(zhì)可采用SS304，塔頂冷凝液回流管可選用碳鋼。本實用新型的有益效果通過調(diào)節(jié)噴淋量有效地控制塔的操作溫度，使三氯化鋁等重金屬雜質(zhì)處于液相狀態(tài)；同時1#，2#填料段不僅為冷熱流體提供了良好的熱交換場所，也使氯硅烷與三氯化鋁等雜質(zhì)得以有效分離，從而避免了三氯化鋁等重金屬雜質(zhì)進入后續(xù)的冷凝回收單元。本實用新型裝置簡單，分離三氯化鋁等重金屬雜質(zhì)效果良好。本實用新型采用淋洗裝置脫除冷氫化尾氣中的三氯化鋁等重金屬雜質(zhì)。通過控制噴淋量，使塔處于一定的操作溫度區(qū)間內(nèi)，冷氫化尾氣中的三氯化鋁等重金屬雜質(zhì)冷凝至塔釜液中，送至后續(xù)氣提、水解裝置處理，而頂部不含重金屬的氯硅烷蒸汽則進入后續(xù)的多級冷凝裝置回收。避免了傳統(tǒng)エ藝中，含三氯化鋁等重金屬雜質(zhì)的尾氣直接經(jīng)三級冷凝后，沉積于管道及設(shè)備上，造成管線的堵塞及設(shè)備的破壞，影響整個裝置的連續(xù)化生產(chǎn)。

圖I為冷氫化尾氣脫除三氯化鋁等重金屬雜質(zhì)裝置示意圖。
具體實施方式
實施例I。一種脫除冷氫化尾氣中三氯化鋁重金屬雜質(zhì)的成套裝置，裝置包括一個淋洗塔I、釜液泵4、實際可采用兩臺釜液泵4，采用渣漿泵，一用ー備、冷氫化尾氣輸入管2、釜液泵進ロ管3、釜液泵排出管5、釜液采出管7、冷氫化尾氣輸入管2與淋洗塔I內(nèi)部的氣體分布器8連接，含三氯化鋁等重金屬雜質(zhì)的冷氫化尾氣經(jīng)冷氫化尾氣輸入管2及氣體分布器8進入淋洗塔I內(nèi)部；淋洗塔I頂部設(shè)有氯硅烷氣相輸出管9和塔頂冷凝液回流管10，塔頂冷凝液回流管10和淋洗塔I內(nèi)部上方的第二液體分布器12連接，所述淋洗塔I設(shè)置兩段填料第一填料段18和第二填料段19，冷氫化尾氣輸入管2從第一填料段18底部進入淋洗塔1，連接氣體分布器8，釜液泵4通過釜液泵進ロ管3與淋洗塔I底部相連；釜液泵排出管5從第二填料段19頂部進入淋洗塔1，連接第一液體分布器6 ;釜液泵排出管5引出釜液采出管7至后續(xù)回收、水解単元；淋洗塔I頂部引出氯硅烷氣相輸出管9至后續(xù)單元；冷凝液回流管10從第二填料段19頂部引入淋洗塔1，連接第二液體分布器12。淋洗塔I設(shè)有具有顯示及報警功能的塔釜液位計13、塔釜溫度計15、塔中部溫度計16及塔頂溫度計17 ;釜液泵排出管5上設(shè)置第二調(diào)節(jié)閥14與淋洗塔I的塔釜溫度計15連鎖，分支管道釜液采出管7后設(shè)有第二調(diào)節(jié)閥14 ;塔頂冷凝液回流管10上設(shè)置第一調(diào)節(jié)閥11與淋洗塔I的塔釜液位計13連鎖；淋洗塔I材質(zhì)選用SS316不銹鋼，釜液泵4選用渣漿泵，材質(zhì)選用SS304不銹鋼。主要操作參數(shù)均能通過自動控制，去除三氯化鋁等重金屬雜質(zhì)效果良好。以年產(chǎn)5000噸/年多晶硅為例，淋洗塔I的操作溫度可取240 260°C，操作壓力可取1. 85 I. 9MPa(G)。淋洗塔I需安裝兩段填料，第一填料段18和第二填料段19，填料材質(zhì)均選用SS304 ;淋洗塔I需設(shè)置塔釜液位計13、塔釜溫度計15、塔中部溫度計16及塔頂溫度計17，上述附屬儀表均需設(shè)置數(shù)據(jù)顯示及高低值報警。 來自上游反應(yīng)單元的冷氫化尾氣量約為60500Kg/hr，其中三氯化鋁的量約為25. 8Kg/hr，經(jīng)冷氫化尾氣輸入管2及氣體分布器8進入淋洗塔I內(nèi)部；塔釜物料循環(huán)及采出總量約為135800Kg/hr，經(jīng)由釜液泵進ロ管3，并通過釜液泵4提壓后，經(jīng)釜液泵排出管5和第一液體分布器6循環(huán)至淋洗塔I內(nèi)部，入口需設(shè)置于第一填料段18頂部，釜液循環(huán)物料與冷氫化尾氣在第一填料段18中進行氣液傳質(zhì)及熱量交換。釜液泵排出管5上引出一股釜液經(jīng)釜液采出管7進入后續(xù)的氣提、水解單元，正常采出量約為4800Kg/hr，含有全部的三氯化鋁等重金屬雜質(zhì)。釜液泵排出管5上需安裝第二調(diào)節(jié)閥14與淋洗塔I的塔釜溫度計15連鎖，通過控制循環(huán)淋洗量調(diào)節(jié)塔釜溫度，第二調(diào)節(jié)閥14需設(shè)置在釜液采出管7之后。淋洗塔I塔頂氯硅烷氣相約123300Kg/hr不含重金屬雜質(zhì)經(jīng)氯硅烷氣相輸出管9進入后續(xù)的冷凝裝置，一部分作為冷氫化的產(chǎn)品儲存，不在本實用新型涉及范圍。另一部分塔頂氯硅烷冷凝物料約65600Kg/hr經(jīng)塔頂冷凝液回流管10及第ニ液體分布器12進入到第二填料段19頂部，與冷氫化尾氣進ー步進行氣液傳質(zhì)及熱量交換。冷凝液回流管10上需設(shè)置第一調(diào)節(jié)閥11與淋洗塔I塔釜液位計13連鎖，控制塔釜液位。本實用新型中各操作參數(shù)均采用自動控制，操作方便。本實用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種脫除冷氫化尾氣中三氯化鋁重金屬雜質(zhì)的成套裝置，其特征是所述裝置包括一個淋洗塔(I)、釜液泵(4)、冷氫化尾氣輸入管(2)、釜液泵進ロ管(3)、釜液泵排出管(5)、釜液采出管(7)、冷氫化尾氣輸入管(2)與淋洗塔(I)內(nèi)部的氣體分布器(8)連接，淋洗塔(I)頂部設(shè)有氯硅烷氣相輸出管(9)和塔頂冷凝液回流管(10)，塔頂冷凝液回流管(10)和淋洗塔(I)內(nèi)部上方的第二液體分布器(12)連接，所述淋洗塔(I)設(shè)置兩段填料第一填料段(18)和第二填料段(19)，冷氫化尾氣輸入管(2)從第一填料段(18)底部進入淋洗塔(I)，連接氣體分布器(8)，釜液泵(4)通過釜液泵進ロ管(3)與淋洗塔(I)底部相連；釜液泵排出管(5)從第二填料段(19)頂部進入淋洗塔(I)，連接第一液體分布器出)；釜液泵排出管(5)引出釜液采出管(7)至后續(xù)回收、水解単元；淋洗塔(I)頂部引出氯硅烷氣相輸出管(9)至后續(xù)單元；冷凝液回流管(10)從第二填料段(19)頂部引入淋洗塔(I)，連接第二液體分布器(12)。
2.如權(quán)利要求I所述的脫除冷氫化尾氣中三氯化鋁重金屬雜質(zhì)的成套裝置，其特征是所述淋洗塔(I)設(shè)有具有顯示及報警功能的塔釜液位計(13)、塔釜溫度計(15)、塔中部溫度計(16)及塔頂溫度計(17);釜液泵排出管(5)上設(shè)置第二調(diào)節(jié)閥(14)與淋洗塔(I)的塔釜溫度計(15)連鎖，分支管道釜液采出管(7)后設(shè)有第二調(diào)節(jié)閥(14);塔頂冷凝液回流管(10)上設(shè)置第一調(diào)節(jié)閥(11)與淋洗塔(I)的塔釜液位計(13)連鎖；
3.如權(quán)利要求I所述的脫除冷氫化尾氣中三氯化鋁重金屬雜質(zhì)的成套裝置，其特征是所述淋洗塔(I)材質(zhì)選用SS316不銹鋼，釜液泵(4)選用渣漿泵，材質(zhì)選用SS304不銹鋼。
專利摘要一種脫除冷氫化尾氣中三氯化鋁重金屬雜質(zhì)的成套裝置，其特征是所述裝置包括一個淋洗塔(1)、釜液泵(4)、冷氫化尾氣輸入管(2)、釜液泵進口管(3)、釜液泵排出管(5)、釜液采出管(7)、冷氫化尾氣輸入管(2)與淋洗塔(1)內(nèi)部的氣體分布器(8)連接，淋洗塔(1)頂部設(shè)有氯硅烷氣相輸出管(9)和塔頂冷凝液回流管(10)，塔頂冷凝液回流管(10)和淋洗塔(1)內(nèi)部上方的第二液體分布器(12)連接。本實用新型裝置簡單，分離三氯化鋁等重金屬雜質(zhì)效果良好，避免其對后續(xù)設(shè)備及管道的破壞。
文檔編號B01D47/06GK202620940SQ201220146478
公開日2012年12月26日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者章宇斌, 夏俊輝, 楊少敏 申請人:南京合創(chuàng)化工工程有限公司