阅读说明：本技术 一种多晶硅生产中聚氯硅烷处理装置 (Polychlorosilane processing apparatus in polycrystalline silicon production ) 是由 李斌 罗周 向春林 宋垒 于 2019-11-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多晶硅生产中聚氯硅烷废料的处理装置,包括：裂解罐,裂解罐具有聚氯硅烷废料进口和氯化氢进口,聚氯硅烷废料进口供聚氯硅烷废料进入,氯化氢进口供氯化氢进入；蒸发罐,蒸发罐的进口与裂解罐的出口连通；三氯硅烷收集罐和四氯硅烷收集罐,蒸发罐的出口与三氯硅烷收集罐和四氯硅烷收集罐连通。在本发明中,裂解罐中设置有树脂,聚氯硅烷废料和氯化氢在树脂的催化作用下发生化学反应,生产三氯氢硅及四氯化硅。反应物进入到蒸发罐中,在蒸发罐的蒸发作用下,三氯氢硅和四氯化硅分离,并分别进入到三氯硅烷收集罐和四氯硅烷收集罐中。本发明中的处理装置能够回收聚氯硅烷废料中的氯硅烷,从而节约了能源,减少了排放量。(The invention discloses a device for treating polychlorosilane waste in polysilicon production, which comprises: the cracking tank is provided with a polychlorosilane waste inlet and a hydrogen chloride inlet, wherein the polychlorosilane waste inlet is used for the polychlorosilane waste to enter, and the hydrogen chloride inlet is used for the hydrogen chloride to enter; the inlet of the evaporating pot is communicated with the outlet of the cracking pot; trichlorosilane collecting vessel and tetrachlorosilane collecting vessel, the export of evaporating pot and trichlorosilane collecting vessel and tetrachlorosilane collecting vessel intercommunication. In the invention, the cracking tank is filled with resin, and the polychlorosilane waste and hydrogen chloride are subjected to chemical reaction under the catalysis of the resin to produce trichlorosilane and silicon tetrachloride. And reactants enter an evaporating pot, and under the evaporation action of the evaporating pot, trichlorosilane and silicon tetrachloride are separated and respectively enter a trichlorosilane collecting pot and a tetrachlorosilane collecting pot. The treatment device can recover chlorosilane in the polychlorosilane waste, thereby saving energy and reducing discharge.)

一种多晶硅生产中聚氯硅烷处理装置

技术领域

本发明涉及多晶硅生产领域，更具体地说，涉及一种多晶硅生产中聚氯硅烷处理装置。

背景技术

在多晶硅生产中会产生聚氯硅烷废料。在现有技术中，未对聚氯硅烷废料进行降解，而是对聚氯硅烷废料进行水解后直接将聚氯硅烷废料排出。这样不仅会使排放量增大，而且无法回收聚氯硅烷废料中的氯硅烷，从而造成能源的浪费。

因此，如何设计一种多晶硅生产中聚氯硅烷处理装置，该处理装置能够回收聚氯硅烷废料中的氯硅烷，从而节约能源，减少排放量，是本领域技术人员亟待解决的关键性问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多晶硅生产中聚氯硅烷处理装置，该处理装置能够回收聚氯硅烷废料中的氯硅烷，从而节约能源，减少排放量。

一种多晶硅生产中聚氯硅烷废料的处理装置，包括：

裂解罐，所述裂解罐具有聚氯硅烷废料进口和氯化氢进口，所述聚氯硅烷废料进口供聚氯硅烷废料进入，所述氯化氢进口供氯化氢进入；

蒸发罐，所述蒸发罐的进口与所述裂解罐的出口连通；

三氯硅烷收集罐和四氯硅烷收集罐，所述蒸发罐的出口与所述三氯硅烷收集罐和所述四氯硅烷收集罐连通。

优选地，还包括精馏塔和冷却器，所述冷却器用于对进入所述裂解罐之前的所述聚氯硅烷废料进行冷却，所述精馏塔用于对进入所述冷却器之前的所述聚氯硅烷废料进行提纯。

优选地，所述冷却器内流通有冷却液，所述冷却器的冷却液管道上设置有流量调节阀，所述冷却器的聚氯硅烷废料流出管道上设置有温度检测器，所述流量调节阀受控于所述温度检测器。

优选地，所述裂解罐包括多个，多个所述裂解罐之间为并联设置，或者一部分所述裂解罐并联之后与另一部分所述裂解罐串联设置。

优选地，所述裂解罐包括第一裂解罐、第二裂解罐、第三裂解罐，所述第一裂解罐的聚氯硅烷废料进口处安装有第一进料管，所述第一裂解罐的出口处安装有第一出料管，所述第一出料管与所述蒸发罐的进口连通；

所述第二裂解罐的聚氯硅烷废料进口处安装有第二进料管，所述第二裂解罐的出口处安装有第二出料管，所述第二出料管与所述蒸发罐的进口连通；

所述第三裂解罐的聚氯硅烷废料进口处安装有第三进料管，所述第三裂解罐的出口处安装有第三出料管，所述第三出料管与所述蒸发罐的进口连通。

优选地，

还包括：用于连通所述第一出料管和所述第二进料管的第一连通管，所述第一连通管上设置有第一阀门，所述第一阀门用于导通或截止所述第一出料管和所述第一连通管；

用于连通所述第一出料管和所述第三进料管的第二连通管，所述第二连通管上设置有第二阀门，所述第二阀门用于导通或截止所述第一出料管和所述第二连通管；

所述第一出料管上设置有第三阀门，所述第三阀门用于导通或截止所述第一出料管与所述蒸汽罐。

优选地，所述第三出料管还能够与所述第一进料管和所述第二进料管连通，所述第三出料管上设置有第四阀门，所述第四阀门用于导通或截止所述第三出料管和所述蒸汽罐。

优选地，所述第三出料管通过第三连通管与所述第二连通管连通，所述第三连通管上设置有第五阀门，所述第五阀门用于导通或截止所述第三连通管和所述第三出料管；

所述第二连通管通过第四连通管与所述第一进料管连通，所述第四连通管上设置有第六阀门，所述第六阀门用于导通或截止所述第四连通管和所述第二连通管；

所述第二连通管上还设置有第七阀门，所述第七阀门用于导通或截止所述第二连通管和所述第三进料管；

所述第一连通管的进口端与所述第二连通管相通，所述第二连通管上靠近所述第一出料管的部位设置有第八阀门，所述第八阀门用于导通或截止所述第二连通管与所述第一出料管。

优选地，所述第二出料管包括并联设置的第二一出料管和第二二出料管，所述第二一出料管与所述第一出料管连接，所述第二二出料管与所述第三出料管连接，所述第二一出料管上设置有第九阀门，所述第二二出料管上设置有第十阀门，所述第九阀门用于导通或截止所述第二一出料管和所述第一出料管，所述第十阀门用于导通或截止所述第二二出料管和所述第三出料管。

优选地，所述裂解罐上还设置有排污管，所述排污管的出口与污水收集罐连通。

优选地，所述排污管安装在所述裂解罐的氯化氢进口处，氯化氢进气管与所述排污管连通。

优选地，所述裂解罐上还设置有检修排料管。

从上述技术方案可以看出，在本发明中，使聚氯硅烷废料通过聚氯硅烷废料进口进入到裂解罐中，使氯化氢通过氯化氢进口进入到裂解罐中。裂解罐中设置有树脂，聚氯硅烷废料和氯化氢在树脂的催化作用下发生化学反应，生产三氯氢硅及四氯化硅。反应物进入到蒸发罐中，在蒸发罐的蒸发作用下，三氯氢硅和四氯化硅分离，并分别进入到三氯硅烷收集罐和四氯硅烷收集罐中。本发明中的处理装置能够回收聚氯硅烷废料中的氯硅烷，从而节约了能源，减少了排放量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的方案，下面将对实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一具体实施例提供的多晶硅生产中聚氯硅烷废料处理装置的整体结构图；

图2为本发明一具体实施例提供的第一裂解罐、第二裂解罐以及第三裂解罐处于并联时的结构图；

图3为本发明一具体实施例提供的第一裂解罐与并联之后的第二裂解罐和第三裂解罐相互串联的结构图；

图4为本发明一具体实施例提供的第三裂解罐与并联之后的第一裂解罐和第二裂解罐相互串联的结构图。

其中，1为蒸发罐、2为冷却器、3为流量调节阀、4为第一裂解罐、5为第二裂解罐、6为第三裂解罐、7为第一进料管、8为第二进料管、9为第三进料管、10为第一出料管、11为第二一出料管、12为第二二出料管、13为第三出料管、14为第一连通管、15为第二连通管、16为第一阀门、17为第二阀门、18为第三阀门、19为第四阀门、20为第三连通管、21为第五阀门、22为第四连通管、23为第六阀门、24为第七阀门、25为第八阀门、26为第九阀门、27为第十阀门、28为排污管、29为氯化氢进气管、30为检修排料管。

具体实施方式

本发明公开了一种多晶硅生产中聚氯硅烷处理装置，该处理装置能够回收聚氯硅烷废料中的氯硅烷，从而节约能源，减少排放量。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明一具体实施例中，多晶硅生产中聚氯硅烷废料的处理装置包括：裂解罐、蒸发罐1、三氯硅烷收集罐以及四氯硅烷收集罐。裂解罐具有聚氯硅烷废料进口和氯化氢进口。聚氯硅烷废料进口供聚氯硅烷废料进入。氯化氢进口供氯化氢进入。蒸发罐1的进口与裂解罐的出口连通。蒸发罐1的出口与三氯硅烷收集罐和四氯硅烷收集罐连通。

在本实施例中，使聚氯硅烷废料通过聚氯硅烷废料进口进入到裂解罐中，使氯化氢通过氯化氢进口进入到裂解罐中。裂解罐中设置有树脂，聚氯硅烷废料和氯化氢在树脂的催化作用下发生化学反应，生产三氯氢硅及四氯化硅。之后反应物进入到蒸发罐1中，在蒸发罐1的蒸发作用下，三氯氢硅和四氯化硅分离，并分别进入到三氯硅烷收集罐和四氯硅烷收集罐中。本实施例中的处理装置能够回收聚氯硅烷废料中的氯硅烷，从而节约了能源，减少了排放量。

进一步地，多晶硅生产中聚氯硅烷废料的处理装置还包括精馏塔和冷却器2。冷却器2用于对聚氯硅烷废料进行冷却。精馏塔用于对聚氯硅烷废料进行提纯。多晶硅生产中产生的聚氯硅烷废料首先进入到精馏塔中，精馏塔将聚氯硅烷废料中的细硅粉和重金属分离出，从而避免细硅粉和重金属对裂解罐中的树脂造成破坏。冷却器2对提纯后的聚氯硅烷废料进行冷却，使聚氯硅烷废料的温度降到65℃左右。聚氯硅烷废料的裂解反应的最佳温度为65℃左右。

进一步地，冷却器2内部流通有冷却液。通过冷却器2的冷却液将聚氯硅烷废料中的热量带走，从而实现对聚氯硅烷废料的冷却。冷却器2的冷却液管道上设置有流量调节阀3。冷却器2的聚氯硅烷废料流出管道上设置有温度检测器。流量调节阀3受控于温度检测器。当温度检测器检测到聚氯硅烷废料流出管道中聚氯硅烷废料的温度大于65℃时，那么流量调节阀3的开度变大，加大对聚氯硅烷废料的冷却力度。当温度检测器检测到聚氯硅烷废料流出管道中的聚氯硅烷废料的温度小于65℃，那么流量调节阀3的开度变小，减小对聚氯硅烷废料的冷却力度。温度检测器与流量调节阀3的相互作用确保了流入到裂解罐中的聚氯硅烷废料的温度恒定在65℃。

进一步地，将裂解罐设置为多个。多个裂解罐之间可以为并联关系，如此可以提高对聚氯硅烷废料的处理效率。随着裂解反应的进行，裂解罐中的树脂的催化效率降低，因此可以将多个裂解罐分为两部分，分别为第一部***解罐和第二部***解罐。第二部***解罐之间相互并联，第一部***解罐与第二部***解罐串联。在该种方式中，在相同的时间内，第一部***解罐中的裂解罐的输出量要大于第二部***解罐中的裂解罐的输出量。输出量大的裂解罐使用寿命会变短，因此为了均衡裂解罐的使用寿命，在运行一段时间后，改为第一部***解罐中裂解罐之间相互并联，之后再与第二部***解罐进行串联。

具体地，可以将裂解罐设置为三个，分别为第一裂解罐4、第二裂解罐5以及第三裂解罐6。

第一裂解罐4的聚氯硅烷废料进口处安装有第一进料管7。聚氯硅烷废料通过第一进料管7进入到第一裂解罐4中。第一裂解罐4的出口处安装有第一出料管10，第一出料管10与蒸发罐1的进口连通。反应之后的反应物通过第一出料管10进入到蒸发罐1内。

第二裂解罐5的聚氯硅烷废料进口处安装有第二进料管8。聚氯硅烷废料通过第二进料管8进入到第二裂解罐5中。第二裂解罐5的出口处安装有第二出料管，第二出料管与蒸发罐1的进口连通。反应之后的反应物通过第二出料管进入到蒸发罐1内。

第三裂解罐6的聚氯硅烷废料进口处安装有第三进料管9。聚氯硅烷废料通过第三进料管9进入到第三裂解罐6中。第三裂解罐6的出口处安装有第三出料管13，第三出料管13与蒸发罐1的进口连通。反应之后的反应物通过第三出料管13进入到蒸发罐1内。

上述中的第一裂解罐4、第二裂解罐5以及第三裂解罐6之间为并联设置。第一裂解罐4、第二裂解罐5以及第三裂解罐6之间还可以为第二裂解管与第三连接罐并联，第一裂解罐4与并联之后的第二裂解罐5和第三裂解罐6相互串联。具体的连接方式如下：

本实施例在上述结构的基础上增设了第一连通管14和第二连通管15。第一连通管14用于连通第一出料管10和第二进料管8。第一连通管14上设置有第一阀门16。当第一阀门16打开时，第一出料管10、第一连通、第二进料管8导通。当第一阀门16关闭时，第一出料管10与第二进料管8之间不导通。第二连通管15用于连通第一出料管10和第三进料管9。第二连通管15上设置有第二阀门17。当第二阀门17打开时，第一出料管10、第二连通、第三进料管9导通。当第二阀门17关闭时，第一出料管10与第三进料管9之间不导通。另外，还在第一出料管10上设置了第三阀门18。第三阀门18用于导通或截止第一出料管10和蒸汽罐。

在该实施例中，关闭第三阀门18，打开第一阀门16和第二阀门17就能够使第一裂解罐4与并联之后的第二裂解罐5和第三裂解罐6串联。从第一裂解罐4中流出的反应物会通过第一连通管14和第二连通管15分别进入到第二裂解罐5和第三裂解罐6中。

因为第二裂解罐5和第三裂解罐6之间为并联，所以在相同的时间内，第二裂解罐5和第三裂解罐6的输出量小于第一裂解罐4的输出量，这样第二裂解罐5和第三裂解罐6的使用寿命会大于第一裂解罐4的使用寿命，因此在使用一段时间后，将第一裂解罐4和第二裂解罐5进行并联，第三裂解罐6与并联之后的第一裂解罐4和第二裂解罐5进行串联。在具体的操作中，将第三出料管13上的第四阀门19关闭，从而切断第三出料管13与蒸汽罐的通路，之后使第三出料管13和第一进料管7以及第二进料管8导通即可。第三出料管13和第一进料管7以及第二进料管8的导通方式如下：

本实施例在上述结构的基础上增设了第三连通管20和第四连通管22。第三出料管13通过第三连通管20与第二连通管15连通。第三连通管20上设置有第五阀门21。第五阀门21用于控制第三连通管20和第三出料管13的通断。第二连通管15通过第四连通管22与第一进料管7连通。第四连通管22上设置有第六阀门23。第六阀门23用于控制第四连通管22与第二连通管15的通断。第二连通管15上还设置了第七阀门24，第七阀门24用于控制第二连通管15与第三进料管9的通断。如果要使第三出料管13与第一裂解罐4连通，那么就关闭第四阀门19，关闭第七阀门24，打开第五阀门21，打开第六阀门23。

另外，第一连通管14的进口端与第二连通管15相通，第二连通管15上靠近第一出料管10的部位设置有第八阀门25，第八阀门25用于控制第二连通管15与第一出料管10的通断。如果要使第三出料管13与第二裂解罐5连通，那么就关闭第八阀门25，以防止第二连通管15中的物料沿着第一出料管10进入到蒸发罐1中，从而使第二连通管15中的物料沿着第一连通管14进入到第二裂解罐5中。

在本实施例中，第三出料管13通过第三连通管20、第二连通管15、第四连通管22、第一进料管7进入到第一裂解罐4中。第二出料管通过第三连通管20、第二连通管15、第一连通管14、第二进料管8进入到第二裂解罐5中，从而实现了第三裂解罐6与并联之后的第一裂解罐4和第二裂解罐5串联的连接方式。

进一步地，第二出料管为并联设置的两个管，分别为第二一出料管11和第二二出料管12。第二一出料管11与第一出料管10连接。第二二出料管12与第三出料管13连接。第二一出料管11和第二二出料管12上分别设置有第九阀门26和第十阀门27。第九阀门26用于控制第二一出料管11和第一出料管10的通断。第十阀门27用于控制第二二出料管12与第三出料管13的通断。

综上所述，在并联方式时，请参考附图2，聚氯硅烷废料分别通过第一进料管7、第二进料管8以及第三进料管9进入到第一裂解罐4、第二裂解罐5以及第三裂解罐6中。在裂解反应结束后，第一裂解罐4、第二裂解罐5以及第三裂解罐6中的反应物分别通过第一出料管10、第二二出料管12、第三出料管13进入到蒸发罐1中，蒸发罐1对反应物进行蒸发分离，以使三氯硅烷和四氯硅烷分别进入到三氯硅烷收集罐和四氯硅烷收集罐中。

在第一裂解罐4与并联之后的第二裂解罐5和第三裂解罐6相串联的连接方式中，请参考附图3，聚氯硅烷废料通过第一进料管7进入到第一裂解罐4中，之后反应物会通过第一出料管10、第一连通管14、第二进料管8进入到第二裂解罐5中，同时还会通过第一出料管10、第二连通管15、第三进料管9进入到第三裂解罐6中。之后从第二裂解罐5中流出的反应物通过第二二出料管12、第三出料管13进入到蒸发罐1中。从第三裂解罐6中流出的反应物通过第三出料管13进入到蒸发罐1中。

在第三裂解罐6与并联之后的第一裂解罐4和第二裂解罐5相串联的方式中，请参考附图4，聚氯硅烷废料通过第三进料管9进入到第三裂解罐6中，之后从第三裂解罐6中流出的反应物沿着第三出料管13、第三连通管20、第二连通管15、第四连通管22、第一进料管7进入到第一裂解罐4中，同时反应物还会沿着第三出料管13、第三连通管20、第二连通管15、第一连通管14、第二进料管8进入到第二裂解罐5中。之后从第二裂解罐5中流出的反应物沿着第二一出料管11、第一出料管10进入到蒸发罐1中。从第一裂解罐4中流出的反应物沿着第一出料管10进入到蒸发罐1中。

进一步地，还可以在裂解罐上设置排污管28，排污管28的出口与污水收集罐连通。在如何对裂解罐进行清理时，将排污管28打开，将裂解罐中的污水排出。如果裂解罐有多个，那么每一个裂解罐配备一个排污管28。

进一步地，将排污管28安装在裂解罐的氯化氢进口处，氯化氢进气管29与排污管28连通。即在正常的作业过程中，氯化氢通过氯化氢进气管29、排污管28进入到裂解罐中。在需要排污时，污水通过排污管28排出裂解罐。如此设置，能够简化结构。

进一步地，还可以在裂解罐上内设置检修排料管30。在需要对裂解罐进行检修时，将裂解罐中的反应物通过检修排料管30排出。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。