一种多晶硅生产尾气回收方法

文档序号:1960622 发布日期:2021-12-14 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 一种多晶硅生产尾气回收方法 (Method for recovering tail gas in polycrystalline silicon production ) 是由 陈红飚 谢强 于 2021-09-29 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种多晶硅生产尾气回收方法,包括冷却步骤:向筒体内具有双层管道的换热管中通入低温液体,液体从靠近换热管外壁的管道向换热管轴线处的管道流动,使所述筒体内与所述换热管接触的活性炭处于低温状态;提纯步骤:向所述筒体内通入氢气尾气,使氢气尾气通过所述活性炭,提纯后的氢气从所述筒体内排出;加热步骤:向所述换热管中通入高温液体;活性炭再生步骤:向所述筒体内通入氢气尾气,氢气尾气通过所述活性炭,氢气尾气携带着杂质组分从所述筒体内排出。通过上述步骤,使活性炭能重复利用,不仅降低了运行成本,同时使得采用该多晶硅生产尾气回收方法的装置的换热效果好,活性炭的再生过程用时短,氢气的提纯效果好。(The invention relates to a method for recovering tail gas in polysilicon production, which comprises the following cooling steps: introducing low-temperature liquid into a heat exchange tube with a double-layer pipeline in a barrel, wherein the liquid flows from the pipeline close to the outer wall of the heat exchange tube to the pipeline at the axis of the heat exchange tube, so that the activated carbon in the barrel, which is in contact with the heat exchange tube, is in a low-temperature state; a purification step: introducing hydrogen tail gas into the cylinder, allowing the hydrogen tail gas to pass through the activated carbon, and discharging purified hydrogen from the cylinder; a heating step: introducing high-temperature liquid into the heat exchange tube; and (3) activated carbon regeneration: and introducing hydrogen tail gas into the cylinder, wherein the hydrogen tail gas passes through the activated carbon and is discharged from the cylinder along with impurity components. Through the steps, the activated carbon can be recycled, the operation cost is reduced, and meanwhile, the device adopting the method for recovering the tail gas in the polycrystalline silicon production has good heat exchange effect, the time of the regeneration process of the activated carbon is short, and the purification effect of hydrogen is good.)

一种多晶硅生产尾气回收方法

技术领域

本发明涉及多晶硅生产技术领域,具体涉及一种多晶硅生产尾气回收方法。

背景技术

多晶硅,是单质硅的一种形态,是生产单晶硅的直接原料,是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。在多晶硅生产的过程中会产生含有杂质的氢气尾气,通常是采用活性炭进行吸附净化氢气。

现行业中较多采用变温吸附技术来进行氢气的提纯,变温吸附的原理是利用吸附剂对不同组分的吸附容量随温度的不同而有较大差异的特性,在吸附剂选择吸附的条件下,常温吸附原料气中的高沸点杂质组分,高温脱除这些杂质,使吸附剂得到再生。在实际应用中,发明人发现,目前的变温吸附技术还存在着不足,具体在于:

在对活性炭吸附剂进行换热工作时,通常采用换热装置与吸附剂接触的方式,再将换热装置中通入液体时,液体与换热装置的装置壁接触并进行换热,而换热装置内靠近换热装置轴线处的液体相距换热装置的装置壁较远,使得换热装置轴线处的液体的换热效果较差,通入换热装置内的液体的换热利用率低,换热装置的换热效果差,从而导致吸附剂的换热效果差,不利于多晶硅生产尾气中氢气的提纯。

所以,基于上述问题,目前亟需设计一种提高多晶硅生产尾气回收系统中氢气的提纯效果的方法。

发明内容

本发明的目的在于:针对目前多晶硅生产尾气中换热装置的换热效果差,吸附剂的换热效果差,不利于氢气的提纯,设计了一种提高多晶硅生产尾气中氢气的提纯效果的方法。

为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:

一种多晶硅生产尾气回收方法,包括如下步骤:

冷却步骤:向筒体内的换热管中通入低温液体,所述换热管为双层管道,液体从靠近换热管外壁的管道向换热管轴线处的管道流动,使所述筒体内与所述换热管接触的活性炭处于低温状态;

提纯步骤:向所述筒体内通入氢气尾气,使氢气尾气通过所述活性炭,所述活性炭除去氢气尾气中的杂质组分,提纯后的氢气从所述筒体内排出;

加热步骤:向所述换热管中通入高温液体,使所述活性炭处于高温状态;

活性炭再生步骤:向所述筒体内通入氢气尾气,氢气尾气通过所述活性炭,所述活性炭脱除杂质组分,氢气尾气携带着杂质组分从所述筒体内排出。

作为本申请优先的技术方案,还包括启动步骤,所述启动步骤设置在所述冷却步骤之前,所述启动步骤:所述换热管连接有进水装置和出水装置,所述进水装置上设置有排气管,打开所述进水装置上的排气管,向所述进水装置中通入液体,所述排气管排出初始阶段的空气,再将所述排气管关闭。

作为本申请优先的技术方案,所述冷却步骤还包括:向螺旋缠绕在所述筒体上的夹套中通入低温液体/气体。

作为本申请优先的技术方案,所述加热步骤还包括:向所述夹套中通入高温液体/气体。

作为本申请优先的技术方案,所述换热管包括外套管和设置在所述外套管内的内管,所述外套管的一端密封,所述内管的外壁与所述外套管上远离密封端的内壁密封连接,所述外套管上靠近所述内管与所述外套管连接的部分设置有开口,所述外套管的外壁上设置有若干个翅片板。

作为本申请优先的技术方案,所述外套管和所述内管的截面形状均为圆形,所述外套管与所述内管同心设置。

作为本申请优先的技术方案,所述翅片板所在的平面与所述外套管的轴线相平行。

作为本申请优先的技术方案,所述进水装置包括进水管和若干进水环管,所述进水管连接所述进水环管,所述进水环管上设置有若干进水支管,所述进水支管与所述外套管的开口密封连接。

作为本申请优先的技术方案,所述出水装置包括出水管和若干出水环管,所述出水管连接所述出水环管,所述出水环管上设置有若干出水支管,所述出水支管与所述内管密封连接。

作为本申请优先的技术方案,所述夹套的截面形状为半圆形。

与现有技术相比,本发明的有益效果:

在本申请的方案中,首先对活性炭进行冷却,向换热管中通入低温液体,换热管为双层管道,低温液体从靠近换热管外壁的管道向换热管轴线处的管道流动,低温液体与换热管的外壁进行换热,筒体内设置有换热管的部位填充有活性炭,从而使活性炭与换热管进行换热,使活性炭处于低温状态;然后对氢气进行提纯,向筒体内通入氢气尾气,使氢气尾气通过低温状态的活性炭,在低温环境下,活性炭吸附氢气尾气中的杂质组分,使氢气尾气中的杂质组分与氢气脱离,并得到高纯度的氢气,提纯后的氢气从筒体内排出;接着对活性炭进行加热,向换热管中通入高温液体,高温液体与换热管的外壁进行换热并作用于筒体内的活性炭,使活性炭处于高温状态;向筒体内通入氢气尾气,使氢气尾气通过活性炭,在高温状态下活性炭中的杂质组分与活性炭脱离,且杂质组分随着氢气尾气一起从筒体内排出,从而实现了活性炭的吸附能力的再生;通过上述步骤,使活性炭在低温环境下吸附氢气尾气中的杂质组分,并得到高纯度的氢气,活性炭在高温环境下脱除活性炭上的杂质组分,使活性炭的吸附能力再生,从而使活性炭能重复利用,不仅降低了运行成本,同时使得采用该多晶硅生产尾气回收方法的装置的换热效果好,活性炭的再生过程用时短,氢气的提纯效果好。

附图说明

图1为本申请多晶硅生产尾气回收方法的流程示意图;

图2为本申请多晶硅生产尾气回收方法的其中一种实施方式的结构示意图;

图3为本申请多晶硅生产尾气回收方法的其中一种实施方式的局部结构示意图;

图4为本申请多晶硅生产尾气回收方法的其中一种实施方式的换热管的局部结构示意图;

图5为本申请多晶硅生产尾气回收方法的其中一种实施方式的进水装置的结构示意图;

图6为本申请多晶硅生产尾气回收方法的其中一种实施方式的出水装置的结构示意图;

图中标示:41-筒体,42-换热管,43-进水装置,44-出水装置,45-排气管,46-夹套,47-外套管,48-内管,49-翅片板,410-进水管,411-进水环管,412-进水支管,413-出水管,414-出水环管,415-出水支管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。

因此,以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系,这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一:参见图1-2所示,

本实施例提供的一种一种多晶硅生产尾气回收方法,包括如下步骤:

冷却步骤:向筒体41内的换热管42中通入低温液体,所述换热管42为双层管道,液体从靠近换热管42外壁的管道向换热管42轴线处的管道流动,使所述筒体41内与所述换热管42接触的活性炭处于低温状态;

提纯步骤:向所述筒体41内通入氢气尾气,使氢气尾气通过所述活性炭,所述活性炭除去氢气尾气中的杂质组分,提纯后的氢气从所述筒体41内排出;

加热步骤:向所述换热管42中通入高温液体,使所述活性炭处于高温状态;

活性炭再生步骤:向所述筒体41内通入氢气尾气,氢气尾气通过所述活性炭,所述活性炭脱除杂质组分,氢气尾气携带着杂质组分从所述筒体41内排出。首先对活性炭进行冷却,向换热管42中通入低温液体,换热管42为双层管道,低温液体从靠近换热管42外壁的管道向换热管42轴线处的管道流动,低温液体与换热管42的外壁进行换热,筒体41内设置有换热管42的部位填充有活性炭,从而使活性炭与换热管42进行换热,使活性炭处于低温状态;然后对氢气进行提纯,向筒体41内通入氢气尾气,使氢气尾气通过低温状态的活性炭,在低温环境下,活性炭吸附氢气尾气中的杂质组分,使氢气尾气中的杂质组分与氢气脱离,并得到高纯度的氢气,提纯后的氢气从筒体41内排出;接着对活性炭进行加热,向换热管42中通入高温液体,高温液体与换热管42的外壁进行换热并作用于筒体41内的活性炭,使活性炭处于高温状态;向筒体41内通入氢气尾气,使氢气尾气通过活性炭,在高温状态下活性炭中的杂质组分与活性炭脱离,且杂质组分随着氢气尾气一起从筒体41内排出,从而实现了活性炭的吸附能力的再生;通过上述步骤,使活性炭在低温环境下吸附氢气尾气中的杂质组分,并得到高纯度的氢气,活性炭在高温环境下脱除活性炭上的杂质组分,使活性炭的吸附能力再生,从而使活性炭能重复利用,不仅降低了运行成本,同时使得采用该多晶硅生产尾气回收方法的装置的换热效果好,活性炭的再生过程用时短,氢气的提纯效果好。

作为优选的实施方式,在上述方式的基础上,进一步的,还包括启动步骤,所述启动步骤设置在所述冷却步骤之前,所述启动步骤:所述换热管42连接有进水装置43和出水装置44,所述进水装置43上设置有排气管45,打开所述进水装置43上的排气管45,向所述进水装置43中通入液体,所述排气管45排出初始阶段的空气,再将所述排气管45关闭。在多晶硅生产尾气回收方法中,还包括启动步骤,启动步骤位于冷却步骤之前,在初始阶段,打开进水装置43上的排气管45,并将进水装置43中通入液体,排出进水装置43内的空气,再将排气管45关闭,通过启动步骤避免了管道内的空气对换热作用的影响,从而进一步提高了换热效果。

作为优选的实施方式,在上述方式的基础上,进一步的,所述冷却步骤还包括:向螺旋缠绕在所述筒体41上的夹套46中通入低温液体/气体。在进行冷却步骤时,向螺旋缠绕在筒体41上的夹套46中通入低温液体/气体,使得夹套46的温度发生变化,由于夹套46螺旋缠绕在筒体41上,夹套46与筒体41的接触面积较大,从而将温度传到至筒体41上,并与筒体41内的活性炭进行换热,进一步加快了在冷却步骤时活性炭的冷却时间,从而提高了换热效果。

作为优选的实施方式,在上述方式的基础上,进一步的,所述加热步骤还包括:向所述夹套46中通入高温液体/气体。在进行加热步骤时,向夹套46内通入高温液体/气体,通过热传导使与夹套46相接触的筒体41的温度发生变化并作用与筒体41内的活性炭,进一步加快了活性炭的加热时间,从而利于活性炭吸附能力的再生,提高了换热效果。

作为优选的实施方式,在上述方式的基础上,进一步的,所述换热管42包括外套管47和设置在所述外套管47内的内管48,所述外套管47的一端密封,所述内管48的外壁与所述外套管47上远离密封端的内壁密封连接,所述外套管47上靠近所述内管48与所述外套管47连接的部分设置有开口,所述外套管47的外壁上设置有若干个翅片板49。换热管42包括外套管47和设置在外套管47内的内管48,外套管47的内壁与内管48的外壁形成连通空间,将外套管47的一端密封,并将内管48的外壁与外套管47上远离密封端的内壁密封连接,在外套管47上靠近内管48与外管连接的部分设置有开口,使从外套管47的开口到外套管47的内壁与内管48的外壁形成的贯通空间再到内管48共同组成换热管42内液体的流动通道,当进行冷却步骤或加热步骤时,通入换热管42中的液体先经过外套管47的内壁与内管48的外壁形成的连通空间,此连通空间内的液体距离外套管47的管壁较近,从而利于液体与换热管42进行换热,并且液体与外套管47的内壁接触后再流向内管48中,减小了已进行换热的液体对换热作用的影响,并在外套管47的外壁上设置若干个翅片板49,翅片板49具有良好的传热效果,从而进一步提高了换热管42的换热效果。

实施例二:参见图2-6所示,

本实施例与实施例一的区别在于:所述外套管47和所述内管48的截面形状均为圆形,所述外套管47与所述内管48同心设置。将外套管47和内管48的截面设置为圆形,并使外套管47和内管48同心设置,使外套管47的内壁于内管48的外壁形成的连通空间的截面为两个同心圆组成的圆环,当换热管42内通入低温/高温液体时,液体均匀分布在外套管47的内壁附近,使得液体与外套管47的换热更加均匀并与翅片板49进行换热,从而使活性炭与换热管42的换热更加均匀,换热效果更好。

作为优选的实施方式,在上述方式的基础上,进一步的,所述翅片板49所在的平面与所述外套管47的轴线相平行。由于筒体41内活性炭具有一定质量,若翅片板49所在的平面与所述外套管47的轴线不平行,会导致活性炭向翅片板49上的较大平面施加压力作用,造成翅片板49结构的不稳定,进一步的将翅片板49所在的平面与外套管47的轴线相平行,当筒体41竖直摆放时,换热管42与翅片板49也为竖直摆放状态,如此设置大大降低了活性炭对翅片板49施加的有压力作用,降低了活性炭对翅片板49与外套管47连接处的变形拉扯,从而提高了翅片板49的结构稳定性。

作为优选的实施方式,在上述方式的基础上,进一步的,所述进水装置43包括进水管410和若干进水环管411,所述进水管410连接所述进水环管411,所述进水环管411上设置有若干进水支管412,所述进水支管412与所述外套管47的开口密封连接。进水管410连接若干进水环管411,进水环管411上设置的若干进水支管412与外套管47的开口密封连接,通过进水管410注入高温/低温液体,使液体进入到进水环管411中,并随着进水支管412从外套管47的开口进入到换热管42内,进水管410、进水环管411和进水支管412的设置,将液体进行分流传递到若干换热管42内,使每个换热管42内流动的液体的温度变化范围相近,进一步使换热管42的换热效果更加均匀。

作为优选的实施方式,在上述方式的基础上,进一步的,所述出水装置44包括出水管413和若干出水环管414,所述出水管413连接所述出水环管414,所述出水环管414上设置有若干出水支管415,所述出水支管415与所述内管48密封连接。出水管413与若干出水环管414连接,并在出水环管414上设置若干出水支管415,出水支管415与内管48密封连接,当液体通过换热管42后从内管48流出并经过出水支管415,出水环管414的设置将若干换热管42上的出水口相连通,并通过出水管413将流出的液体排出,便于液体流出换热管42组件,同时也便于与出水管413相配合的出水装置44的连接以及排出液体的收集。

作为优选的实施方式,在上述方式的基础上,进一步的,所述夹套46的截面形状为半圆形。将夹套46的截面形状设置为半圆形,当夹套46内充入低温/高温液体或气体时,夹套46的温度发生改变,由于夹套46截面半圆形的设置,进一步增大了夹套46与筒体41外壁的接触面积,提高了夹套46对筒体41及筒体41内的活性炭的变温影响,从而提高了活性炭的换热效果。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案,尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明,但本发明不局限于上述具体实施方式,因此任何对本发明进行修改或等同替换;而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进,其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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