一种多晶硅行业盐酸处理装置的制作方法

1.本实用新型涉及多晶硅盐酸处理设备技术领域，具体是一种多晶硅行业盐酸处理装置。


背景技术：

2.随着中国多晶硅工业的快速发展，副产物的综合利用将变得非常重要，如不能有效解决，必将成为限制中国多晶硅工业发展的瓶颈。
3.传统方法是将副产物中的四氯化硅提纯，然后跟无水乙醇(或甲醇)利用酯化反应，在常温常压下制备硅酸乙酯(或硅酸甲酯)，但用量十分有限，而且有些还存在分离等困难，不能完全利用。
4.另外，多晶硅生产过程及多晶硅行业需要用到高纯度的氯化氢气体，如用合成工艺对原料气的要求较高，而且投资成本较大，如何在一套装置中提高副产物四氯化硅利用率的同时还能获得高纯度氯化氢气体成为目前急需解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种多晶硅行业盐酸处理装置，通过本实用新型的盐酸进料系统、盐酸解析系统、氯化氢干燥系统和尾气洗涤系统，能够实现对副产物中四氯化硅的利用，获得99.9995％高纯度氯化氢气体，还能实现尾气排放处理，解决了上述中四氯化硅处理的难题且降低了投资成本，对整个装置在后期多晶硅生产运行时，提供了有力的保障。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种多晶硅行业盐酸处理装置，包括通过管道连接的盐酸进料系统、盐酸解析系统、氯化氢干燥系统和尾气洗涤系统；
7.所述盐酸进料系统包括通过管道连接的卸料泵和若干个浓盐酸罐，每个所述浓盐酸罐的出料口通过浓盐酸输送泵与所述盐酸解析系统连接；
8.所述盐酸解析系统包括喷射混合器、解析塔、氯化钙循环系统、氯化氢冷凝系统和除雾器，所述喷射混合器的一侧进液端与所述浓盐酸输送泵连接，所述喷射混合器的底部进液端与所述氯化钙循环系统连接，另一侧出液端与所述解析塔连接，所述解析塔的顶部出气口与所述氯化氢冷凝系统连接，所述氯化氢冷凝系统与所述除雾器连接，所述除雾器的氯化氢出气口与所述氯化氢干燥系统连接；
9.所述尾气洗涤系统包括水洗塔和水洗循环冷却器，所述水洗塔上端一侧设有尾气进气口，所述尾气进气口分别与所述浓盐酸罐的尾气出口和所述除雾器的尾气出口连接，所述水洗塔下端一侧进液口连接有吸收液罐，另一侧出液口通过水洗循环泵与所述水洗循环冷却器连接，所述水洗循环冷却器与所述水洗塔上端进液口连接。
10.进一步的，所述氯化氢干燥系统包括四氯化硅干燥塔和四氯化硅循环冷却器，所述四氯化硅干燥塔的下端一侧从上至下依次连接有氯化氢进气管道和四氯化硅溶液进液管道，所述四氯化硅干燥塔的底部出液口通过四氯化硅循环泵组与所述四氯化硅循环冷却
器连接，所述四氯化硅循环冷却器与所述四氯化硅干燥塔的上端进液喷嘴连通，所述四氯化硅干燥塔的顶部连接有氯化氢出气管道，所述氯化氢出气管道上连接有尾气管道，所述尾气管道与所述尾气进气口连接。
11.进一步的，所述氯化钙循环系统包括通过管道依次连接的氯化钙储存罐、氯化钙配制罐和提浓塔，所述提浓塔的出液口通过氯化钙循环泵组与所述喷射混合器连接，所述提浓塔的一侧进液口与所述解析塔的下端一侧出液口通过管道连接。
12.进一步的，所述氯化氢冷凝系统包括一级冷凝器和二级冷凝器，所述一级冷凝器的进气口与所述解析塔的出气口连接，所述一级冷凝器的出气口与所述二级冷凝器的进气口连接，所述二级冷凝器的出气口与所述除雾器的进气端连接，所述一级冷凝器、二级冷凝器和所述除雾器的底部出液口均与解析塔的进液口通过管道连通。
13.进一步的，所述解析塔的底部一侧连接有解析再沸器，所述解析再沸器的进水口连接有第一饱和蒸汽管道，所述解析再沸器的出水口连接有解析凝水罐，所述解析凝水罐的进气口与所述解析再沸器连通。
14.进一步的，所述提浓塔的一侧连接有提浓再沸器，所述提浓再沸器的一侧分别连接有第二饱和蒸汽管道和闪蒸凝水罐。
15.进一步的，所述提浓塔的顶部出气口连接有蒸发冷凝器，所述蒸发冷凝器的出液口连接有废水罐。
16.进一步的，所述氯化氢进气管道和所述四氯化硅溶液进液管道上均连接有带阀门控制的氮气管道。
17.本实用新型的有益效果是：
18.1.通过本实用新型的盐酸进料系统、盐酸解析系统、氯化氢干燥系统和尾气洗涤系统，能够实现对副产物四氯化硅的利用，还能获得 99.9995％高纯度氯化氢气体，有效地解决多晶硅生产过程中四氯化硅处理的难题且降低了投资成本，对整个装置在后期多晶硅生产运行时，提供了有力的保障。
19.2.盐酸经过浓盐酸输送泵增压后送入喷射混合器内，与氯化钙循环泵组输送的氯化钙溶液在喷射混合器内混合均匀后，然后泵入解析塔内进行解析，能够大大地提升解析出的氯化氢含量。
20.3.通过带有阀门控制的氮气管道通入氮气对氯化氢进气管道和四氯化硅溶液进液管道进行管道疏通；另外可通入氮气对氯化氢气体进行保护，防止氯化氢气体被氧化，确保最终氯化氢的含量。
21.4.通过“提浓塔的一侧进液口与解析塔的下端一侧出液口通过管道连接；提浓塔的一侧连接有提浓再沸器，提浓再沸器的一侧分别连接有第二饱和蒸汽管道和闪蒸凝水罐；提浓塔的顶部出气口连接有蒸发冷凝器，蒸发冷凝器的出液口连接有废水罐”的设置，解析塔底得到含有微量氯化氢的稀氯化钙溶液，从提浓塔的一侧进液口进入提浓塔中部，经减温、减压后，蒸发出部分水蒸汽，其液体经热虹吸再沸器加热后，产生的酸性水蒸汽从提浓塔的顶部出气口出来，经蒸发冷凝器冷却冷凝，其冷凝酸性水进入废水罐，最后经废水泵送出界外，提浓塔底部分浓缩后的氯化钙，经氯化钙循环泵组重新送入喷射混合器内，循环使用，提高氯化钙的利用率。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它附图。
23.图1是本实用新型的多晶硅行业盐酸处理装置的结构示意图；
24.图2是本实用新型的盐酸进料系统的结构示意图；
25.图3是本实用新型的盐酸解析系统的结构示意图；
26.图4是本实用新型的氯化氢干燥系统的结构示意图；
27.图5是本实用新型的尾气洗涤系统的结构示意图；
28.图中：1-盐酸进料系统，2-盐酸解析系统，3-氯化氢干燥系统， 4-尾气洗涤系统，11-卸料泵，12-浓盐酸罐，13-浓盐酸输送泵，21
‑ꢀ
喷射混合器，22-解析塔，23-氯化钙循环系统，24-氯化氢冷凝系统， 25-除雾器，26-解析再沸器，27-第一饱和蒸汽管道，28-解析凝水罐， 31-四氯化硅干燥塔，32-四氯化硅循环冷却器，33-氯化氢进气管道， 34-四氯化硅溶液进液管道，35-四氯化硅循环泵组，36-进液喷嘴， 37-氯化氢出气管道，38-尾气管道，39-氮气管道，41-水洗塔，42
‑ꢀ
水洗循环冷却器，43-吸收液罐，44-水洗循环泵，411-尾气进气口， 231-氯化钙储存罐，232-氯化钙配制罐，233-提浓塔，234-氯化钙循环泵组，235-提浓再沸器，236-第二饱和蒸汽管道，237-闪蒸凝水罐， 238-蒸发冷凝器，239-废水罐，241-一级冷凝器，242-二级冷凝器。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型说明书附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.在本实用新型的一个具体实施例中，如图1-5所示，一种多晶硅行业盐酸处理装置，包括通过管道连接的盐酸进料系统1、盐酸解析系统2、氯化氢干燥系统3和尾气洗涤系统4；工作流程为：将外购盐酸由槽车经过卸料泵11送入若干个浓盐酸罐12中，盐酸经过浓盐酸输送泵13增压后送入盐酸解析系统2，解析出的氯化氢气体经氯化氢干燥系统3脱水后，送至下游氯化氢加压系统，尾气通过尾气洗涤系统4进行处理。本实用新型能够实现对副产物中四氯化硅的利用，还能获得99.9995％高纯度氯化氢气体，降低了投资成本，对整个装置在后期多晶硅生产运行时，提供了有力的保障。其中，盐酸解析采用氯化钙深度解析工艺，氯化氢干燥采用四氯化硅干燥工艺。
31.如图2，盐酸进料系统1包括通过管道连接的卸料泵11和若干个浓盐酸罐12，每个浓盐酸罐12的出料口通过浓盐酸输送泵13与盐酸解析系统2连接。
32.如图3，盐酸解析系统2包括喷射混合器21、解析塔22、氯化钙循环系统23、氯化氢冷凝系统24和除雾器25，喷射混合器21的一侧进液端与浓盐酸输送泵13连接，喷射混合器21的底部进液端与氯化钙循环系统23连接，另一侧出液端与解析塔22连接，解析塔 22的顶部出气口与氯化氢冷凝系统24连接，氯化氢冷凝系统24与除雾器25连接，除雾器25的氯化
氢出气口与氯化氢干燥系统3连接；解析塔22的底部一侧连接有解析再沸器26，解析再沸器26的进水口连接有第一饱和蒸汽管道27，解析再沸器26的出水口连接有解析凝水罐28，解析凝水罐28的进气口与解析再沸器26连通；
33.氯化钙循环系统23包括通过管道依次连接的氯化钙储存罐231、氯化钙配制罐232和提浓塔233，氯化钙配制罐232和提浓塔233之间设有氯化钙输送泵组2310，提浓塔233的出液口通过氯化钙循环泵组234与喷射混合器21连接，提浓塔233的一侧进液口与解析塔 22的下端一侧出液口通过管道连接；提浓塔233的一侧连接有提浓再沸器235，提浓再沸器235的一侧分别连接有第二饱和蒸汽管道236 和闪蒸凝水罐237；提浓塔233的顶部出气口连接有蒸发冷凝器238，蒸发冷凝器238的出液口连接有废水罐239；
34.氯化氢冷凝系统24包括一级冷凝器241和二级冷凝器242，一级冷凝器241的进气口与解析塔22的出气口连接，一级冷凝器241 的出气口与二级冷凝器242的进气口连接，二级冷凝器242的出气口与除雾器25的进气端连接，一级冷凝器241、二级冷凝器242和除雾器25的底部出液口均与解析塔22的进液口通过管道连通。
35.盐酸解析系统2的工作流程为：盐酸经过浓盐酸输送泵13增压后送入盐酸解析系统2的喷射混合器21内，与氯化钙循环泵组234 输送的氯化钙溶液在喷射混合器21内混合，然后泵入解析塔22内进行解析，进入解析塔从顶部氯化氢被解析出来沿塔内向上运动，流到塔釜的液体一部分不断的通过热虹吸自然循环进入解析再沸器26重新加热；解析塔22解析得到的氯化氢/水混合气体通过解析塔22底部的解析再沸器26蒸发析出，并通过解析凝水罐28进行冷凝，冷凝后的氯化氢气体再次通入到解析塔22中反复循环解析，产生的酸性蒸汽沿塔向上流动，在这个操作过程中，氯化氢气体从盐酸与氯化钙混合溶液中解析出来并从解析塔22的顶部出气口排出，解析出的氯化氢含饱和酸汽，经一级冷凝器241(冷媒：循环冷却水)和二级冷凝器242(冷媒：低温四氯化硅溶液)冷却，再经过除雾器25分离酸雾后，经稳压调节后送入氯化氢干燥系统3，其中，一级冷凝器241、二级冷凝器242和除雾器25的底部出液口均与解析塔22的进液口连通，冷凝下的液体再返回解析塔22内进行解析处理；
36.解析塔22底得到含有微量氯化氢的稀氯化钙溶液，从提浓塔233 的一侧进液口进入提浓塔233中部，经减温、减压后，蒸发出部分水蒸汽，其液体经热虹吸再沸器加热后，产生的酸性水蒸汽从提浓塔 233的顶部出气口出来，经蒸发冷凝器238冷却冷凝，其冷凝酸性水进入废水罐239，最后经废水泵送出界外，提浓塔233底部分浓缩后的氯化钙，经氯化钙循环泵组234重新送入喷射混合器21内，循环使用，提高氯化钙的利用率。
37.如图4，氯化氢干燥系统3包括四氯化硅干燥塔31和四氯化硅循环冷却器32，四氯化硅干燥塔31的下端一侧从上至下依次连接有氯化氢进气管道33和四氯化硅溶液进液管道34，四氯化硅干燥塔31 的底部出液口通过四氯化硅循环泵组35与四氯化硅循环冷却器32连接，四氯化硅循环冷却器32与四氯化硅干燥塔31的上端进液喷嘴 36连通，四氯化硅干燥塔31的顶部连接有氯化氢出气管道37，氯化氢出气管道37上连接有尾气管道38，尾气管道38与尾气进气管道 411连接，氯化氢进气管道33和四氯化硅溶液进液管道34上均连接有带阀门控制的氮气管道39。
38.氯化氢干燥系统3的工作流程为：从氯化氢进气管道33进入的氯化氢气体与四氯化硅逆流接触，氯化氢气体中含有微量的水与逆流下来的四氯化硅发生化学反应，生成氯化氢和二氧化硅，对氯化氢气体进行了干燥，并增加了氯化氢气体的含量。其中，四氯化硅
溶液通过四氯化硅循环泵组35与四氯化硅循环冷却器32的作用，实现对氯化氢干燥系统3的冷却，可以维持系统温度小于0℃，避免产品氯化氢中氯硅烷含量较高对后续压缩单元造成影响。
39.其中，可通过带有阀门控制的氮气管道39通入氮气对氯化氢进气管道33和四氯化硅溶液进液管道34进行管道疏通；另外可通入氮气对氯化氢气体进行保护，防止氯化氢气体被氧化，确保最终氯化氢的含量。
40.如图5，尾气洗涤系统4包括水洗塔41和水洗循环冷却器42，水洗塔41上端一侧连接有尾气进气管道411，尾气进气管道411分别与浓盐酸罐12的尾气出口和除雾器25的尾气出口连接，水洗塔 41下端一侧进液口连接有吸收液罐43，另一侧出液口通过水洗循环泵44与水洗循环冷却器42连接，水洗循环冷却器42与水洗塔41上端进液口连接。
41.尾气洗涤系统4的工作流程为：进入水洗塔41内的尾气，与通过水洗循环冷却器42冷却的吸收液逆流接触，实现尾气处理，微量废水送至酸性水外管网。
42.本实用新型的整体工作流程具体为：
43.通过盐酸进料系统1将外购盐酸(浓度31％)由槽车经过卸料泵 11送入若干个浓盐酸罐12中，盐酸经过浓盐酸输送泵13增压后送入盐酸解析系统2的喷射混合器21内，与氯化钙循环泵组234输送的氯化钙溶液在喷射混合器21内混合，然后泵入解析塔22内进行解析，解析得到的氯化氢含饱和酸汽从解析塔22的出气口依次进入一级冷凝器241、二级冷凝器242进行冷凝，然后经过除雾器25除沫后得到氯化氢气体，经稳压调节后送入氯化氢干燥系统3，氯化氢气体从氯化氢进气管道33进入四氯化硅干燥塔31内向塔体上端流动，与四氯化硅干燥塔31上端进液喷嘴36出来的四氯化硅逆流接触，氯化氢气体中微量的水与四氯化硅发生化学反应，生成氯化氢和二氧化硅，其中，循环四氯化硅经冷却器冷却维持氯化氢干燥系统3温度小于0℃，避免产品氯化氢中氯硅烷含量较高对后续压缩单元造成影响，氯化氢气体经四氯化硅干燥塔31内置除雾器除雾后从氯化氢出气管道37出来送至下游氯化氢加压系统。
44.氯化氢出气管道37上的尾气管道38、浓盐酸罐12的尾气出口和除雾器25的尾气出口进入尾气洗涤系统4的尾气进气管道411与吸收液逆流接触，实现尾气处理。
45.以上所揭露的仅为本实用新型的一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。