一种用于多晶硅生产的氢气分级净化预处理系统的制作方法

本技术涉及多晶硅生产，具体涉及一种用于多晶硅生产的氢气分级净化预处理系统。

背景技术：

1、多晶硅生产工艺是指以工业硅为原料，通过化学提纯和物理沉积将其转化为高纯度多晶硅材料的工业过程。目前，广泛采用的改良西门子法，其核心工艺包括：首先将工业硅与氯化氢反应合成三氯氢硅，然后通过精馏等精密分离技术对三氯氢硅进行提纯，接着在还原炉内利用氢气将高纯度的三氯氢硅还原，使硅元素沉积在发热体上形成棒状多晶硅。同时，生产过程中产生的尾气经过高效的回收分离系统，将氢气与氯硅烷、氢气与氯化氢分离利用以降低成本和能耗。

2、在多晶硅生产工艺中，还原尾气中的氢气在净化后需同时供应给还原炉和冷氢化装置使用，由于冷氢化装置对氢气品质要求较低，而还原炉则需极高纯度的氢气，原有系统将所有氢气统一通过活性炭吸附塔组进行深度净化，将部分净化的氢气输入对氢气品质要求不高的冷氢化装置，造成了能源和运营成本的浪费；此外，前端氯化氢解析塔产生的氢气携带雾沫，即使经过三级冷凝，仍会有微量硅烷液进入吸附塔，导致活性炭吸附剂迅速“穿透”失效，使产出氢气呈酸性，且金属杂质、硼、磷含量超标，严重影响还原工序的多晶硅产品质量；故针对以上问题，提出下列方案。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是开发一种用于多晶硅生产的氢气分级净化预处理系统，通过在前端设置气液分离罐及在活性炭吸附前设置分流支路并配备深冷和加压设备，实现对氢气的分级净化与精准利用，解决了现有技术中活性炭吸附塔易“穿透”失效、产出氢气品质不达标，以及因冷氢化装置与还原炉共用高纯氢气而造成能源浪费和处理成本高的问题。

2、本实用新型通过如下的技术方案实现：

3、一种用于多晶硅生产的氢气分级净化预处理系统，包括：

4、通过管路顺次连接的氯化氢吸收塔、气液分离装置、三级冷凝装置、分流装置；

5、其中，所述分流装置输出两路，其中一路顺次连通有活性炭吸附塔组、氢气缓冲罐、还原炉，另一路顺次连通有换热器、第一储罐、压缩机、第二储罐和冷氢化装置；

6、氯化氢吸收塔顶部的氢气依次流经气液分离装置进行初步气液分离、三级冷凝装置进行深度冷凝除液后，由所述分流装置分为两路，其中一路氢气进入活性炭吸附塔组净化后，存储于所述氢气缓冲罐并供给还原炉使用，另一路氢气进入换热器深冷、第一储罐缓冲、压缩机加压、第二储罐缓冲后，直接供给所述冷氢化装置使用。

7、可选的，所述气液分离装置为内设丝网除沫器的气液分离罐，用于拦截并分离来自所述氯化氢吸收塔顶部氢气中所夹带的雾滴。

8、可选的，所述三级冷凝装置由三级串联的冷凝器组成，用于将氢气的温度逐级冷却至-20°c~-30°c，实现冷凝并去除残留的硅烷液。

9、可选的，所述分流装置为三通阀或分流阀，将来自三级冷凝装置的氢气按预定比例分流成两路输出。

10、可选的，所述换热器使用温度为-40°c的冷媒将氢气冷却至-35°c~-40°c。

11、可选的，所述压缩机用于将深冷后的氢气加压至2.5mpa~3.0mpa以满足所述冷氢化装置的进料压力要求。

12、可选的，所述活性炭吸附塔组包括多组吸附塔，每组包括三个吸附塔，三个所述吸附塔实现一个运行、一个再生、一个备用，三个吸附塔循环使用，全部程序顺控。

13、本实用新型的有益效果是：

14、本实用新型通过改进氢气处理流程，可实现氢气的分级利用，有效减轻活性炭吸附塔的负荷，避免吸附剂穿透，提升氢气品质，降低处理成本。

1.一种用于多晶硅生产的氢气分级净化预处理系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于多晶硅生产的氢气分级净化预处理系统，其特征在于，所述气液分离装置为内设丝网除沫器的气液分离罐，用于拦截并分离来自所述氯化氢吸收塔顶部氢气中所夹带的雾滴。

3.根据权利要求1所述的用于多晶硅生产的氢气分级净化预处理系统，其特征在于，所述三级冷凝装置由三级串联的冷凝器组成，用于将氢气的温度逐级冷却至-20°c~-30°c，实现冷凝并去除残留的硅烷液。

4.根据权利要求1所述的用于多晶硅生产的氢气分级净化预处理系统，其特征在于，所述分流装置为三通阀或分流阀，将来自三级冷凝装置的氢气按预定比例分流成两路输出。

5.根据权利要求1所述的用于多晶硅生产的氢气分级净化预处理系统，其特征在于，所述换热器使用温度为-40°c的冷媒将氢气冷却至-35°c~-40°c。

6.根据权利要求1所述的用于多晶硅生产的氢气分级净化预处理系统，其特征在于，所述压缩机用于将深冷后的氢气加压至2.5mpa~3.0mpa以满足所述冷氢化装置的进料压力要求。

7.根据权利要求1所述的用于多晶硅生产的氢气分级净化预处理系统，其特征在于，所述活性炭吸附塔组包括多组吸附塔，每组包括三个吸附塔，三个所述吸附塔实现一个运行、一个再生、一个备用，三个吸附塔循环使用，全部程序顺控。