專利名稱：生產(chǎn)四氯化硅的系統(tǒng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)涉及高純四氯化硅生產(chǎn)領(lǐng)域和多晶硅生產(chǎn)廢料處理的環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及一種利用多晶硅生成廢料生成高純四氯化硅的系統(tǒng)裝置。
背景技術(shù)：
四氯化硅涉及多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其中有機(jī)硅、白炭黑、硅膠、涂料、光纖等行業(yè)，近年來發(fā)展迅速，近十年來以8-10%的速度遞增，導(dǎo)致四氯化硅原料日趨緊俏。四氯化硅有多種生產(chǎn)工藝，但都比較復(fù)雜，而且在產(chǎn)生過程中對環(huán)境的污染比較嚴(yán)重。目前多晶硅生產(chǎn)廠的廢料處理大都采用水解、中和的方法，其過程消耗大 量水和化學(xué)品，其結(jié)果產(chǎn)生了大量廢水、廢渣、廢氣和粉塵。另一方面由于一次性消耗的石油、煤等資源日趨緊張，刺激了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，行業(yè)的生產(chǎn)能力由百噸級已上升至萬噸級。多晶硅生產(chǎn)行業(yè)的迅速發(fā)展使其生產(chǎn)廢料也成倍增加，廢料污染給環(huán)境帶來巨大危害，廢料處理也給該行業(yè)的發(fā)展帶來巨大壓力，是每個多晶硅生產(chǎn)廠都面臨的難題。本實(shí)用新型利用多晶硅生產(chǎn)廢料為原料生產(chǎn)高純四氯化硅實(shí)屬一舉兩得的實(shí)用技術(shù)。本技術(shù)還可以回收廢料中的硅粉，全過程無廢渣、廢水排放，達(dá)到了變廢為寶的目的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型生產(chǎn)四氯化硅的系統(tǒng)裝置利用生產(chǎn)多晶硅排出的四氯化硅廢料作原料，生產(chǎn)不同純度的四氯化硅產(chǎn)品，普通型產(chǎn)品可用于多晶硅白炭黑、硅膠等生產(chǎn)行業(yè)，高純型產(chǎn)品可用于光纖等行業(yè)。本實(shí)用新型的系統(tǒng)裝置為密閉系統(tǒng)，生產(chǎn)過程沒有廢水、廢渣排放，廢料中分離出的硅粉處理后也可作為產(chǎn)品，因此，本實(shí)用新型達(dá)到了變廢為寶的目的，有效解決了多晶硅生產(chǎn)行業(yè)的廢料處理，并提高了環(huán)保水平。本實(shí)用新型通過一套包括精餾塔、容器、貯罐、反應(yīng)器、冷卻器、加熱器、機(jī)泵等設(shè)備和工藝管道、閥門、控制系統(tǒng)的密閉的化工裝置來實(shí)現(xiàn)。具體通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種生產(chǎn)四氯化硅的系統(tǒng)裝置，包括原料罐、硅粉回收系統(tǒng)與四氯化硅純化系統(tǒng)；所述硅粉回收系統(tǒng)，包括硅粉分離器進(jìn)料罐、硅粉分離器、分離器循環(huán)泵、硅粉純化罐、硅粉包裝機(jī)、四氯化硅收集罐；所述四氯化硅純化系統(tǒng)，包括純化系統(tǒng)進(jìn)料罐、吸附罐、純化系統(tǒng)產(chǎn)品罐。所述原料罐的出口連接硅粉分離器進(jìn)料罐的入口，所述硅粉分離器進(jìn)料罐的出口連接至硅粉分離器的入口，所述硅粉分離器包含第一出口、第二出口與第三出口，通過分離器循環(huán)泵將廢料從硅粉分離器第一出口送入硅粉分離器的進(jìn)料罐。所述硅粉分離器第二出口連接硅粉純化罐的入口，所述硅粉純化罐的出口連接硅粉包裝機(jī)的入口 ；所述硅粉分離器第三出口連接至四氯化硅收集罐的入口，四氯化硅收集罐出口連接至純化系統(tǒng)進(jìn)料罐的入口，所述純化系統(tǒng)進(jìn)料罐的出口連接吸附罐的入口，所述吸附罐包含吸附罐第一出口與吸附罐第二出口，吸附罐的第一出口連接純化系統(tǒng)產(chǎn)品罐，純化系統(tǒng)產(chǎn)品罐的第一出口連接裝置管線。[0009]多晶硅生產(chǎn)廢料從裝置系統(tǒng)的廢料罐底部由泵抽出送入硅粉分離器進(jìn)料罐。硅粉分離器進(jìn)料罐和硅粉分離器通過硅粉循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)，在循環(huán)中實(shí)現(xiàn)固液分離，經(jīng)過分離后SICL4流入四氯化硅收集罐。硅粉吸附的SICL4被完全去除并進(jìn)入四氯化硅收集罐。通過上述技術(shù)方案生產(chǎn)出的硅粉產(chǎn)品可用于冶金、水泥、涂料、橡膠等行業(yè)。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述硅粉回收系統(tǒng)還包括硅粉冷凝器、硅粉清洗罐、溶劑罐、清洗循環(huán)泵；所述硅粉純化罐包含第一出口與第二出口，硅粉純化罐第一出口連接硅粉冷凝器入口，硅粉冷凝器出口連接所述四氯化硅收集罐入口，硅粉純化罐第二出口連接至硅粉清洗罐第一入口，硅粉經(jīng)清洗循環(huán)泵從所述硅粉清洗罐第一出口送入溶劑罐入口，溶劑罐出口連接硅粉清洗罐第二入口，硅粉清洗罐第二出口連接至硅粉包裝機(jī)入口。
作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述四氯化硅純化系統(tǒng)還包括純化系統(tǒng)冷凝器與真空系統(tǒng)；所述吸附罐為一個以上，所述吸附罐依次串聯(lián)連接，所述吸附罐均包含第一出口與第二出口，所述第一出口位于吸附罐頂部，所述吸附罐第一出口匯集連接至所述純化系統(tǒng)冷凝器的入口，純化系統(tǒng)冷凝器的出口連接至真空系統(tǒng)的入口，純化系統(tǒng)冷凝器的另一出口與串聯(lián)在最后一個的吸附罐的第二出口匯集連接純化系統(tǒng)產(chǎn)品罐的入口。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述系統(tǒng)裝置還包括四氯化硅精制系統(tǒng)，所述四氯化硅精制系統(tǒng)包括精制系統(tǒng)進(jìn)料罐、加熱器、混合反應(yīng)器、第一精餾塔與第二精餾塔、輕組分罐、純化劑罐及精制系統(tǒng)產(chǎn)品罐。所述四氯化硅純化系統(tǒng)的產(chǎn)品罐第二出口連接四氯化硅精制系統(tǒng)進(jìn)料罐的入口，精制系統(tǒng)進(jìn)料罐的出口與所述純化劑罐的出口相連接，兩股管線合并后連接至所述加熱器的入口，所述加熱器的出口連接混合反應(yīng)器的入口，所述混合反應(yīng)器出口連接第一精餾塔的入口，所述第一精餾塔的頂部出口連接第一冷凝器的入口，第一冷凝器的出口連接至第一回流罐的入口，所述第一回流罐設(shè)有第一出口與第二出口，第一回流罐第一出口連接第一精餾塔頂部的回流入口，第一回流罐第二出口連接所述輕組分罐的入口 ；第一精餾塔的底部出口連接第二精餾塔的入口，第二精餾塔頂部出口連接第二冷凝器的入口，第二冷凝器的出口連接第二回流罐入口，第二回流罐包含第一出口與第二出口，第二回流罐的第一出口連接第二精餾塔的頂部入口，第二回流罐的第二出口連接精制系統(tǒng)產(chǎn)品罐，第二精餾塔底部出口連接至純化劑罐的入口。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述輕組分罐中的輕組分是三氯氫硅與四氯化硅的混合物。本實(shí)用新型生產(chǎn)四氯化硅的系統(tǒng)裝置，是在氮?dú)飧采w下進(jìn)行的，不與空氣接觸。通過上述技術(shù)方案生產(chǎn)出普通純度的四氯化硅，可用于白炭黑，有機(jī)硅等行業(yè)，生產(chǎn)出的高純度的四氯化硅，可用于光纖和高純硅膠等行業(yè)。本實(shí)用新型具有以下有益效果I、解決了生產(chǎn)廢料處理的難題，改善了環(huán)境，提高了行業(yè)的環(huán)保水平，能滿足國家對多晶硅行業(yè)提出的更加嚴(yán)格的環(huán)境管理要求。2、降低了污染物處理成本和二次轉(zhuǎn)移的風(fēng)險。 3、減少了物流損耗，90 %以上的四氯化硅(廢料物中)可以回收成為原料，實(shí)現(xiàn)變廢為寶的目的。[0022]4、生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)可以有效的及時去除，不在系統(tǒng)內(nèi)形成積累一個優(yōu)長的低雜質(zhì)含量物料體系，可以保障運(yùn)行周期延長，設(shè)備的磨損和故障率降低，節(jié)省維護(hù)和運(yùn)行成本,提高企業(yè)收益。5.為光纖、有機(jī)硅和白炭黑行業(yè)拓寬了原材料來源，降低了原材料成本。6、生產(chǎn)過程中沒有廢水、廢渣排放。

圖I :系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2 :硅粉回收與純化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖3 :四氯化硅純化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖4 :四氯化硅精制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。附圖標(biāo)記1分離器循環(huán)泵2清洗循環(huán)泵。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的較佳的具體實(shí)施例進(jìn)行說明。如圖I所述，本實(shí)用新型生產(chǎn)四氯化硅的系統(tǒng)裝置，包括原料罐、硅粉回收系統(tǒng)、四氯化硅純化系統(tǒng)與四氯化硅精制系統(tǒng)。如圖2，硅粉回收系統(tǒng)，包括硅粉分離器進(jìn)料罐、硅粉分離器、分離器循環(huán)泵I、硅粉純化罐、四氯化硅收集罐，硅粉冷凝器、硅粉清洗罐、溶劑罐、清洗循環(huán)泵2、硅粉包裝機(jī)。如圖3，四氯化硅純化系統(tǒng)，包括純化系統(tǒng)進(jìn)料罐、第一吸附罐與第二吸附罐、純化系統(tǒng)冷凝器、真空系統(tǒng)與純化系統(tǒng)產(chǎn)品罐。如圖4，四氯化硅精制系統(tǒng)包括精制系統(tǒng)進(jìn)料罐、加熱器、混合反應(yīng)器、第一精餾塔與第二精餾塔、純化劑罐及精制系統(tǒng)產(chǎn)品罐。原料罐的出口連接硅粉分離器進(jìn)料罐的入口，硅粉分離器進(jìn)料罐的出口連接至硅粉分離器的入口，硅粉分離器包含第一出口、第二出口與第三出口，通過分離器循環(huán)泵I將廢料從硅粉分離器第一出口送入硅粉分離器的進(jìn)料罐，從而形成對廢料的固液分離循環(huán)，最終循環(huán)分離出的四氯化硅通過硅粉分離器的第三出口進(jìn)入四氯化硅收集罐。硅粉通過硅粉分離器的第二出口進(jìn)入硅粉純化罐，硅粉純化罐包含第一出口與第二出口，硅粉純化罐第一出口連接硅粉冷凝器入口，硅粉冷凝器出口連接四氯化硅收集罐入口 ；硅粉純化罐第二出口連接至硅粉清洗罐第一入口，硅粉經(jīng)清洗循環(huán)泵2從所述硅粉清洗罐第一出口送入溶劑罐入口，溶劑罐出口連接硅粉清洗罐第二入口，從而形成循環(huán)清洗，硅粉清洗罐第二出口連接至硅粉包裝機(jī)入口。通過四氯化硅收集罐的出口將四氯化硅輸入純化系統(tǒng)進(jìn)料罐，本系統(tǒng)包含兩個吸附罐，吸附罐串聯(lián)連接，純化系統(tǒng)進(jìn)料罐的出口連接第一吸附罐，第一吸附罐連接第二吸附罐，兩個吸附罐的出口匯集連接到純化系統(tǒng)冷凝器，純化系統(tǒng)冷凝器的出口連接至真空系統(tǒng)的出口，純化系統(tǒng)冷凝器的另一出口與第二吸附罐的另一出口匯集連接純化系統(tǒng)產(chǎn)品罐。四氯化硅在吸附罐內(nèi)與吸附劑充分接觸，吸附劑可以再生長期使用。為了獲得高純的四氯化硅產(chǎn)品，需把四氯化硅送入精制系統(tǒng)進(jìn)一步提純。精制系統(tǒng)進(jìn)料罐的出口與所述純化劑罐的出口相連接，兩股管線合并后連接至所述加熱器的入口，所述加熱器的出口連接至所述混合反應(yīng)器的入口，所述混合反應(yīng)器的出口連接至第一精餾塔的入口，第一精餾塔的頂部出口連接所述第一冷凝器的入口，第一冷凝器的出口連接至第一回流罐的入口，所述第一回流罐設(shè)有第一出口與第二出口，第一回流罐第一出口連接第一精餾塔頂部的回流入口，第一回流罐第二出口連接所述輕組分罐的入口 ；第一精餾塔的底部出口連接第二精餾塔的入口，第二精餾塔頂部出口連接第二冷凝器的入口，第二冷凝器的出口連接第二回流罐入口，第二回流罐包含第一出口與第二出口，第二回流罐的第一出口連接第二精餾塔的頂部入口，第二回流罐的第二出口連接精制系統(tǒng)產(chǎn)品罐，第二精餾塔底部出口連接至純化劑罐的 入口。
權(quán)利要求1.生產(chǎn)四氯化硅的系統(tǒng)裝置，其特征在于包括原料罐、硅粉回收系統(tǒng)與四氯化硅純化系統(tǒng)； 所述硅粉回收系統(tǒng)，包括硅粉分離器進(jìn)料罐、硅粉分離器、分離器循環(huán)泵、硅粉純化罐、硅粉包裝機(jī)、四氯化硅收集罐； 所述四氯化硅純化系統(tǒng)，包括純化系統(tǒng)進(jìn)料罐、吸附罐、純化系統(tǒng)產(chǎn)品罐； 所述原料罐的出口連接硅粉分離器進(jìn)料罐的入口，所述硅粉分離器進(jìn)料罐的出口連接至硅粉分離器的入ロ，所述硅粉分離器包含第一出ロ、第二出口與第三出ロ，通過分離器循環(huán)泵將廢料從硅粉分離器第一出ロ送入硅粉分離器的進(jìn)料罐；所述硅粉分離器第二出ロ連接硅粉純化罐的入口，所述硅粉純化罐的出ロ連接硅粉包裝機(jī)的入口 ；所述硅粉分離器第三出口連接至四氯化硅收集罐的入口，四氯化硅收集罐出口連接至純化系統(tǒng)進(jìn)料罐的入Π ； 所述純化系統(tǒng)進(jìn)料罐的出口連接吸附罐的入口，所述吸附罐包含吸附罐第一出口與吸 附罐第二出口，吸附罐的第一出口連接純化系統(tǒng)產(chǎn)品罐。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)四氯化硅的系統(tǒng)裝置，其特征在于所述硅粉回收系統(tǒng)還包括硅粉冷凝器、硅粉清洗罐、溶劑罐、清洗循環(huán)泵； 所述硅粉純化罐包含第一出口與第二出口，硅粉純化罐第一出ロ連接硅粉冷凝器入ロ，硅粉冷凝器出ロ連接所述四氯化硅收集罐入ロ，硅粉純化罐第二出ロ連接至硅粉清洗罐第一入ロ，硅粉經(jīng)清洗循環(huán)泵從所述硅粉清洗罐第一出ロ送入溶劑罐入ロ，溶劑罐出ロ連接硅粉清洗罐第二入ロ，硅粉清洗罐第二出ロ連接至硅粉包裝機(jī)入ロ。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)四氯化硅的系統(tǒng)裝置，其特征在于所述四氯化硅純化系統(tǒng)還包括純化系統(tǒng)冷凝器與真空系統(tǒng)； 所述吸附罐為ー個以上，所述吸附罐依次串聯(lián)連接，所述吸附罐均包含第一出口與第ニ出口，所述第一出口位于吸附罐頂部，所述吸附罐第一出口匯集連接至所述純化系統(tǒng)冷凝器的入ロ，純化系統(tǒng)冷凝器的出ロ連接至真空系統(tǒng)的入ロ，純化系統(tǒng)冷凝器的另ー出ロ與串聯(lián)在最后一個的吸附罐的第二出口匯集連接純化系統(tǒng)產(chǎn)品罐的入口。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的生產(chǎn)四氯化硅的系統(tǒng)裝置，其特征在于所述系統(tǒng)裝置還包括四氯化硅精制系統(tǒng)，所述四氯化硅精制系統(tǒng)包括精制系統(tǒng)進(jìn)料罐、加熱器、混合反應(yīng)器、第一精餾塔與第二精餾塔、輕組分罐、純化劑罐及精制系統(tǒng)產(chǎn)品罐； 所述純化系統(tǒng)產(chǎn)品罐出口連接四氯化硅精制系統(tǒng)進(jìn)料罐的入口，精制系統(tǒng)進(jìn)料罐的出ロ與所述純化劑罐的出ロ相連接，兩股管線合并后連接至所述加熱器的入ロ，所述加熱器的出ロ連接混合反應(yīng)器的入口，所述混合反應(yīng)器出ロ連接第一精餾塔的入口，所述第一精餾塔的頂部出口連接第一冷凝器的入口，第一冷凝器的出口連接至第一回流罐的入口，所述第一回流罐設(shè)有第一出口與第二出口，第一回流罐第一出口連接第一精餾塔頂部的回流入口，第一回流罐第二出口連接所述輕組分罐的入口 ；第一精餾塔的底部出口連接第二精餾塔的入口，第二精餾塔頂部出口連接第二冷凝器的入口，第二冷凝器的出口連接第二回流罐入口，第二回流罐包含第一出口與第二出口，第二回流罐的第一出口連接第二精餾塔的頂部入口，第二回流罐的第二出口連接精制系統(tǒng)產(chǎn)品罐，第二精餾塔底部出口連接至純化劑罐的入口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)四氯化硅的系統(tǒng)裝置，其特征在于所述輕組分罐中的輕組分 是三氯氫硅與四氯化硅的混合物。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種生產(chǎn)四氯化硅的系統(tǒng)裝置。本實(shí)用新型通過一套包括精餾塔、容器、貯罐、反應(yīng)器、冷卻器、加熱器、機(jī)泵等設(shè)備和工藝管道、閥門、控制系統(tǒng)的密閉的化工裝置來實(shí)現(xiàn)。具體包括原料罐、硅粉回收系統(tǒng)、四氯化硅純化系統(tǒng)與四氯化硅精制系統(tǒng)。本實(shí)用新型置利用生產(chǎn)多晶硅排出的四氯化硅廢料作原料，生產(chǎn)不同純度的四氯化硅產(chǎn)品，普通型產(chǎn)品可用于多晶硅白炭黑、硅膠等生產(chǎn)行業(yè)，高純型產(chǎn)品可用于光纖等行業(yè)。本實(shí)用新型的系統(tǒng)裝置為密閉系統(tǒng)，生產(chǎn)過程沒有廢水、廢渣排放，廢料中分離出的硅粉處理后也可作為產(chǎn)品，因此，本實(shí)用新型達(dá)到了變廢為寶的目的，有效解決了多晶硅生產(chǎn)行業(yè)的廢料處理，并提高了環(huán)保水平。
文檔編號C01B33/107GK202440316SQ20112055682
公開日2012年9月19日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者梁幫立, 索元德, 蘆登峰, 趙貴喜, 錢衛(wèi)國 申請人:上海滬試實(shí)驗(yàn)室器材股份有限公司