精餾系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種精餾系統(tǒng)，包括：多個精餾塔，具有上出口、下出口以及設(shè)置在上出口、下出口之間的回流口和回氣口；再沸器，具有進液口、出氣口、進氣口以及出液口，進液口與多個精餾塔中的一個的下出口連通，出氣口與該精餾塔的回氣口連通，進氣口與多個精餾塔中的另一個的上出口連通，出液口與該精餾塔的回流口連通。本實用新型的技術(shù)方案能夠有效地解決現(xiàn)有技術(shù)中的多晶硅精餾系統(tǒng)能耗較高的問題。
【專利說明】
精餾系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及精餾技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種精餾系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]多晶硅是集成電路和光伏發(fā)電的關(guān)鍵原材料。近年來，隨著光伏發(fā)電市場的快速發(fā)展，多晶硅生產(chǎn)行業(yè)也隨之迅猛發(fā)展。但是，多晶硅生產(chǎn)行業(yè)的盲目擴張同時也帶來了生產(chǎn)成本增加、利潤水平降低的問題，尤其是目前多晶硅產(chǎn)品價格一落千丈，大部分廠家的生產(chǎn)成本都高于銷售價。在這種形勢下，節(jié)能降本成為各多晶硅生產(chǎn)廠家維持可持續(xù)發(fā)展的必要手段。
[0003]目前，在多晶硅生產(chǎn)過程中，精制提純工序為能耗較高的工序之一。該精制提純工序消耗的主要能源包括蒸汽(熱水)、高低壓循環(huán)水以及電能等，其中蒸汽(熱水)和循環(huán)水的能量消耗占90%以上。同時，由于循環(huán)水的循環(huán)量較大，往往會導致水蒸發(fā)損耗較大，從而進一步加重能量的消耗。此外，如圖1和圖2所示，現(xiàn)有的精餾系統(tǒng)包括精餾塔I’以及與該精餾塔I’連接的再沸器2’，其中，再沸器2’用以將精餾塔I’的塔底液體部分汽化后送回精餾塔I’，使塔內(nèi)氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以進行。圖1示出現(xiàn)有精餾系統(tǒng)的一種流程(上游精餾塔的塔底產(chǎn)品作為下游精餾塔的原料)，圖2示出現(xiàn)有精餾系統(tǒng)的另一種流程(上游精餾塔的塔頂產(chǎn)品作為下游精餾塔的原料)。在上述兩種流程中，再沸器2’需要在系統(tǒng)之外額外添加熱源，這樣也會導致能耗較高。在實際生產(chǎn)時，為了降低運行成本，鑒于我國西部地區(qū)的電價優(yōu)勢，大多數(shù)規(guī)模較大的多晶硅生產(chǎn)廠家都開始在我國西部地區(qū)進行建廠生產(chǎn)，然而，西部地區(qū)的另一個能源結(jié)構(gòu)特點就是水資源匱乏。因此，目前應(yīng)用于多晶硅的精制提純流程在西部地區(qū)并不適用，這就制約了多晶硅生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的主要目的在于提供一種精餾系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的多晶硅精餾系統(tǒng)能耗較高的問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種精餾系統(tǒng)，包括:多個精餾塔，具有上出口、下出口以及設(shè)置在上出口、下出口之間的回流口和回氣口；再沸器，具有進液口、出氣口、進氣口以及出液口，進液口與多個精餾塔中的一個的下出口連通，出氣口與該精餾塔的回氣口連通，進氣口與多個精餾塔中的另一個的上出口連通，出液口與該精餾塔的回流口連通。
[0006]進一步地，精餾塔包括:第一精餾塔，具有第一上出口、第一下出口以及設(shè)置在第一上出口和第一下出口之間的第一進口、第一回流口和第一回氣口；第二精餾塔，具有第二上出口、第二下出口以及設(shè)置在第二上出口和第二下出口之間的第二進口和第二回流口 ；再沸器包括:第一再沸器，具有第一進液口、第一出氣口、第一進氣口以及第一出液口，第一進液口與第一下出口連通，第一出氣口與第一回氣口連通;其中，第一進氣口與第二上出口連通，第一出液口與第二回流口連通，第一下出口與第二進口連通。
[0007]進一步地，精餾塔包括:第一精餾塔，具有第一上出口、第一下出口以及設(shè)置在第一上出口和第一下出口之間的第一進口和第一回流口 ；第二精餾塔，具有第二上出口、第二下出口以及設(shè)置在第二上出口和第二下出口之間的第二進口、第二回流口和第二回氣口；再沸器包括:第二再沸器，具有第二進液口、第二出氣口、第二進氣口以及第二出液口，第二進液口與第二下出口連通，第二出氣口與第二回氣口連通;其中，第二進氣口與第一上出口連通，第二出液口與第一回流口和第二進口連通。
[0008]進一步地，精餾系統(tǒng)還包括第一冷凝器，第一冷凝器包括:第一殼體，第一殼體的下部具有第一進風部，第一殼體的上部具有第一出風部；第一風機組件，位于第一出風部處;第一冷卻管組，設(shè)置在第一殼體內(nèi)并位于第一進風部和第一出風部之間，第一冷卻管組具有第一進料口、第二進料口、第三進料口以及第一出料口、第二出料口、第三出料口，第二下出口與第一進料口連通;第一液體分布器，設(shè)置在第一殼體內(nèi)，第一液體分布器位于第一出風部與第一冷卻管組之間以使液體在第一冷卻管組上均勻分布。
[0009]進一步地，第一上出口與第一回流口連通，并且第一上出口與第二進料口連通，第一出液口與第三進料口連通。
[0010]進一步地，精餾系統(tǒng)還包括第二冷凝器，第二冷凝器包括:第二殼體，第二殼體的下部具有第二進風部，第二殼體的上部具有第二出風部；第二風機組件，位于第二出風部處;第二冷卻管組，設(shè)置在第二殼體內(nèi)并位于第二進風部和第二出風部之間，第二冷卻管組具有第四進料口和第四出料口 ；第二液體分布器，設(shè)置在第二殼體內(nèi)，第二液體分布器位于第二出風部與第二冷卻管組之間以使液體在第二冷卻管組上均勻分布;第三冷卻管組，第三冷卻管組設(shè)置在第二殼體內(nèi)并位于第二出風部與第二液體分布器之間，第三冷卻管組具有第五進料口和第五出料口，第五出料口與第四進料口連通，第五進料口與第一上出口連通，第四出料口與第一回流口和第二進料口連通。
[0011 ] 進一步地，精餾系統(tǒng)還包括第一冷凝器，第一冷凝器包括:第一殼體，第一殼體的下部具有第一進風部，第一殼體的上部具有第一出風部；第一風機組件，位于第一出風部處;第一冷卻管組，設(shè)置在第一殼體內(nèi)并位于第一進風部和第一出風部之間，第一冷卻管組具有第一進料口、第二進料口、第三進料口以及第一出料口、第二出料口、第三出料口，第二下出口與第一進料口連通;第一液體分布器，設(shè)置在第一殼體內(nèi)，第一液體分布器位于第一出風部與第一冷卻管組之間以使液體在第一冷卻管組上均勻分布。
[0012]進一步地，第二上出口與第二回流口連通，并且第二上出口與第三進料口連通，第一下出口與第二進料口連通。
[0013]進一步地，精餾系統(tǒng)還包括第二冷凝器，第二冷凝器包括:第二殼體，第二殼體的下部具有第二進風部，第二殼體的上部具有第二出風部；第二風機組件，位于第二出風部處;第二冷卻管組，設(shè)置在第二殼體內(nèi)并位于第二進風部和第二出風部之間，第二冷卻管組具有第四進料口和第四出料口 ；第二液體分布器，設(shè)置在第二殼體內(nèi)，第二液體分布器位于第二出風部與第二冷卻管組之間以使液體在第二冷卻管組上均勻分布;第三冷卻管組，第三冷卻管組設(shè)置在第二殼體內(nèi)并位于第二出風部與第二液體分布器之間，第三冷卻管組具有第五進料口和第五出料口，第五出料口與第四進料口連通，第五進料口與第二上出口連通，第四出料口與第二回流口和第三進料口連通。
[0014]進一步地，第一冷凝器還包括第一除霧裝置，第一除霧裝置設(shè)置在第一殼體內(nèi)并位于第一出風部與第一液體分布器之間。
[0015]應(yīng)用本實用新型的技術(shù)方案，將再沸器連接在多個精餾塔中的一個上，該再沸器的進液口與該精餾塔的下出口連通，出氣口與該精餾塔的回氣口連通。上述再沸器的進氣口與多個精餾塔中的另一個的上出口連通，出液口與該精餾塔的回流口連通。上述結(jié)構(gòu)可以使連接在多個精餾塔中的一個上的再沸器的熱源通過多個精餾塔中的另一個的塔頂產(chǎn)品(例如塔頂蒸汽)提供，這樣可以充分利用精餾系統(tǒng)中的能源，從而有效地降低系統(tǒng)能耗。
【附圖說明】
[0016]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0017]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的精餾系統(tǒng)的一種流程的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的精餾系統(tǒng)的另一種流程的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3示出了根據(jù)本實用新型的精餾系統(tǒng)的實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4示出了根據(jù)本實用新型的精餾系統(tǒng)的實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5示出了圖3的精餾系統(tǒng)的第一冷凝器的剖視示意圖；
[0022]圖6示出了圖5的第一冷凝器的側(cè)視示意圖；以及
[0023]圖7示出了圖3的精餾系統(tǒng)的第二冷凝器的剖視示意圖。
[0024]其中，上述附圖包括以下附圖標記:
[0025]I ’、精餾塔;2 ’、再沸器；11、第一精餾塔；111、第一上出口； 112、第一下出口； 113、第一進口； 114、第一回流口； 115、第一回氣口； 12、第二精餾塔；121、第二上出口； 122、第二下出口； 123、第二進口； 124、第二回流口； 125、第二回氣口； 21、第一再沸器;211、第一進液口；212、第一出氣口；213、第一進氣口 ；214、第一出液口；22、第二再沸器;221、第二進液口 ；222、第二出氣口 ；223、第二進氣口；224、第二出液口；30、第一冷凝器;31、第一進風部;32、第一出風部;33、第一風機組件;34、第一冷卻管組;341、第一進料口；342、第二進料口 ；343、第三進料口；344、第一出料口 ；345、第二出料口 ；346、第三出料口；35、第一液體分布器;36、第一除霧裝置;40、第二冷凝器;41、第二進風部;42、第二出風部;43、第二風機組件;44、第二冷卻管組;441、第四進料口； 442、第四出料口； 45、第二液體分布器;46、第三冷卻管組；461、第五進料口 ；462、第五出料口 ；47、第二除霧裝置;48、氣液分離裝置。
【具體實施方式】
[0026]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。
[0027]如圖3所示，實施例一的精餾系統(tǒng)為用于多晶硅精制提純的第一種流程(即上游精餾塔的塔底產(chǎn)品作為下游精餾塔的原料)，該精餾系統(tǒng)包括第一精餾塔U、第二精餾塔12以及第一再沸器21。其中，第一精餾塔11具有第一上出口 111、第一下出口 112以及設(shè)置在第一上出口 111和第一下出口 112之間的第一進口 113、第一回流口 114和第一回氣口 115。第二精餾塔12具有第二上出口 121、第二下出口 122以及設(shè)置在第二上出口 121和第二下出口 122之間的第二進口 123和第二回流口 124。第一再沸器21具有第一進液口 211、第一出氣口 212、第一進氣口 213以及第一出液口 214。第一進液口 211與第一下出口 112連通。第一出氣口 212與第一回氣口 115連通。第一進氣口 213與第二上出口 121連通。第一出液口 214與第二回流口124連通。第一下出口 112與第二進口 123連通。在上述第一種流程中，第一精餾塔11的塔底產(chǎn)品作為第二精餾塔12的原料通過第一下出口 112、第二進口 123進入到第二精餾塔12內(nèi)。
[0028]應(yīng)用本實施例的精餾系統(tǒng)，將第一再沸器21連接在第一精餾塔11上，該第一再沸器21的第一進液口 211與第一精餾塔11的第一下出口 112連通，第一出氣口 212與第一精餾塔11的第一回氣口 115連通。上述第一再沸器21的第一進氣口 213與第二精餾塔12的第二上出口 121連通，第一出液口 214與第二精餾塔12的第二回流口 124連通。上述結(jié)構(gòu)可以使連接在第一精餾塔11上的第一再沸器21的熱源通過第二精餾塔12的塔頂蒸汽提供，這樣可以充分利用精餾系統(tǒng)中的能源，從而有效地降低系統(tǒng)能耗。
[0029]在實施例一的精餾系統(tǒng)中，第一精餾塔11為規(guī)整填料塔或板式塔，理論塔板數(shù)的范圍為80?100，塔頂操作表壓力的范圍為0.4MPa?0.8MPa，塔頂操作溫度的范圍為90 °C?115°C，回流量與進料量的質(zhì)量流率比的范圍為6?10。第二精餾塔12為規(guī)整填料塔，理論塔板數(shù)的范圍為100?120，塔頂操作表壓力的范圍為0.15MPa?0.55MPa，塔頂操作溫度的范圍為70°C?90°C，回流量與進料量的質(zhì)量流率比的范圍為8?12。第一再沸器21為熱虹吸式再沸器，其熱源為來自第二精餾塔12的塔頂蒸汽，且要求塔頂蒸汽與第一精餾塔11的塔釜的溫差范圍為10°C?25°C。
[0030]如圖3和圖5所示，在實施例一的精餾系統(tǒng)中，精餾系統(tǒng)還包括第一冷凝器30。上述第一冷凝器30包括第一殼體、第一風機組件33、第一冷卻管組34以及第一液體分布器35。其中，第一殼體的下部具有第一進風部31，第一殼體的上部具有第一出風部32。第一殼體的中部具有第一進液部。第一風機組件33位于第一出風部32處。第一冷卻管組34設(shè)置在第一殼體內(nèi)并位于第一進風部31和第一出風部32之間。第一液體分布器35設(shè)置在第一殼體內(nèi)，第一液體分布器35位于第一出風部32與第一冷卻管組34之間以使液體在第一冷卻管組34上均勾分布。在本實施例中，第一出風部32為設(shè)置在殼體頂部的出風口，第一風機組件33為設(shè)置在上述出風口上的軸流風機，第一進液部為設(shè)置在第一殼體側(cè)壁上的進液口，該進液口與第一液體分布器35連通。當?shù)谝焕淠?0進行工作時，冷卻水通過第一進液部進入第一液體分布器35，并通過第一液體分布器35在第一冷卻管組34上方均勾分布，在第一冷卻管組34的管體之間形成連續(xù)均勻的薄水膜，增大了冷卻水與第一冷卻管組34的接觸面積。上述薄水膜蒸發(fā)之后帶走第一冷卻管組34內(nèi)的熱量，強化了第一冷卻管組34內(nèi)外傳熱，從而有效地增強了冷凝器的冷凝效果，降低了能耗。
[0031 ]如圖5所不，在實施例一的精饋系統(tǒng)中，第一液體分布器35為槽盤式液體分布器。槽盤式液體分布器屬于溢流型布液裝置，該槽盤式液體分布器包括底盤以及設(shè)置在上述底盤上的多個分液管和多個排氣管。其中，底盤具有液體流通腔，多個分液管均勻分布在底盤的下側(cè)，多個排氣管均勻分布在底盤的上側(cè)，上述多個分液管與多個排氣管錯開設(shè)置。每個分液管的下端設(shè)置有溢流槽，每個分液管的下部周向外表面上設(shè)置有向下延伸的導流片，并且導流片與溢流槽的邊沿之間相貼合。當槽盤式液體分布器對冷卻水進行分布時，冷卻水進入底盤的液體流通腔，并通過分液管均勻分配至溢流槽內(nèi)。當溢流槽中的冷卻水盛滿時，冷卻水會順著溢流槽邊沿處的導流片向下滴落，這樣可以實現(xiàn)冷卻水更加均勻地分布。
[0032I如圖6所示，在實施例一的精饋系統(tǒng)中，第一冷卻管組34包括三個獨立設(shè)置的冷卻盤管組，三個冷卻盤管組在殼體內(nèi)沿水平方向并排設(shè)置。上述結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)同時對三種不同的物料混合物進行冷凝分離。上述三個冷卻盤管組分別具有第一進料口 341、第二進料口342、第三進料口 343以及第一出料口 344、第二出料口 345、第三出料口 346，其中，第一進料口 341和第一出料口 344相對應(yīng)，第二進料口 342和第二出料口 345相對應(yīng)，第三進料口 343和第三出料口346相對應(yīng)。在本實施例中，第一上出口 111與第一回流口 114連通，第二下出口122與第一進料口 341連通，并且第一上出口 111與第二進料口 342連通，第一出液口 214與第三進料口 343連通。
[0033]如圖5所示，在實施例一的精餾系統(tǒng)中，第一冷凝器30冷凝器還包括第一除霧裝置36。第一除霧裝置36設(shè)置在第一殼體內(nèi)并位于第一出風部32與第一液體分布器35之間。在本實施例中，第一進風部31為設(shè)置在第一殼體下部周向側(cè)壁上的進風格柵，第一除霧裝置36為絲網(wǎng)除霧器。在第一冷凝器30進行工作時，外部空氣通過上述進風格柵從下部進入至第一殼體內(nèi)，并且自下向上流動，第一殼體內(nèi)的冷卻水通過第一液體分布器35均勾向下流動，兩者形成逆流。空氣與冷卻水在第一冷卻管組34處蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣混合成濕空氣，該濕空氣向上流動進入絲網(wǎng)除霧器，并在絲網(wǎng)除霧器的作用下除去部分水分，最后從第一風機組件33排入大氣。上述結(jié)構(gòu)可以減少排入大氣的空氣攜帶水分，降低了冷卻水的損耗，節(jié)約了能源。需要說明的是，第一除霧裝置36不限于此，在圖中未示出的其他實施方式中，第一除霧裝置36可以為其他形式的除霧裝置。
[0034]如圖5所示，在實施例一的精餾系統(tǒng)中，第一冷凝器30還包括集液裝置以及用于將集液裝置中的液體栗送至進液部處的栗送裝置。集液裝置位于第一冷卻管組34的下方并用于盛放第一殼體上部流下的冷卻水。栗送裝置的進液口與集液裝置連通。栗送裝置的出液口與第一進液部連通。在本實施例中，集液裝置為水箱，栗送裝置為循環(huán)水栗。上述水箱上設(shè)置有帶孔的隔板，從殼體上部流下的冷卻水可以通過該隔板上的孔進入水箱中。通過循環(huán)水栗可以將水箱中的冷卻水抽出送到第一液體分布器35中，從而用于后續(xù)對第一冷卻管組34的冷卻，這樣可以使冷卻水內(nèi)部循環(huán)利用，減少了水的損耗，同時降低了能量消耗。同時，水箱上還設(shè)置有補水口和排污口，通過管道上的閥門可以控制補水口向水箱中補水，或者控制排污口將水箱中廢水排走。
[0035]如圖5所示，在實施例一的精餾系統(tǒng)中，第一冷凝器30由上至下分為5個區(qū)，分別為出風區(qū)、液體收集分布區(qū)、冷卻區(qū)、進風區(qū)以及儲水區(qū)。當對第一冷凝器30進行操作時，三種不同的物料混合物分別通過第一進料口 341、第二進料口 342、第三進料口 343進入冷卻區(qū)的三個冷卻盤管組中進行冷卻，冷卻后的各物流分別通過第一出料口 344、第二出料口 345、第三出料口 346進入后續(xù)設(shè)備。冷卻水由循環(huán)水栗從儲水區(qū)的水箱中抽出送到液體收集分布區(qū)的槽盤式液體分布器中，并將冷卻水在冷卻區(qū)上方均勻分布，從而在冷卻盤管組的管體上形成連續(xù)均勻的薄水膜，利用上述薄水膜的蒸發(fā)以強化管內(nèi)外傳熱。此外，依靠出風區(qū)的軸流風機的動力在冷凝器內(nèi)形成負壓，空氣由進風區(qū)的進風格柵進入，并自下向上流動與從液體收集分布區(qū)流下的冷卻水形成逆流，與冷卻區(qū)產(chǎn)生的水蒸氣混合成濕空氣，濕空氣向上流動進入絲網(wǎng)除霧器除掉部分水后從軸流風機的排風口排入大氣。
[0036]如圖3和圖7所示，在實施例一的精餾系統(tǒng)中，精餾系統(tǒng)還包括第二冷凝器40。第二冷凝器40包括第二殼體、第二風機組件43、第二冷卻管組44、第二液體分布器45以及第三冷卻管組46。其中，第二殼體的下部具有第二進風部41，第二殼體的上部具有第二出風部42。第二風機組件43位于第二出風部42處。第二冷卻管組44設(shè)置在第二殼體內(nèi)并位于第二進風部41和第二出風部42之間，第二冷卻管組44具有第四進料口 441和第四出料口 442。第二液體分布器45設(shè)置在第二殼體內(nèi)，第二液體分布器45位于第二出風部42與第二冷卻管組44之間以使液體在第二冷卻管組44上均勻分布。第三冷卻管組46設(shè)置在第二殼體內(nèi)并位于第二出風部42與第二液體分布器45之間，第三冷卻管組46具有第五進料口 461和第五出料口462，第五出料口462與第四進料口441連通，第五進料口461與第一上出口 111連通，第四出料口 442與第一回流口 114和第二進料口 342連通。第二冷凝器40與第一冷凝器30的主要區(qū)別在于，第二冷凝器40增設(shè)了第三冷卻管組46。上述第三冷卻管組46為翅片冷卻管組。上述結(jié)構(gòu)可以對進入第二冷卻管組44的物料進行預冷處理，進一步提高冷凝效果。
[0037]如圖7所示，在實施例一的精餾系統(tǒng)中，第二冷凝器40還包括第二除霧裝置47，第二除霧裝置47設(shè)置在第二殼體內(nèi)并位于第二出風部42與第二液體分布器45之間。第二除霧裝置47為絲網(wǎng)除霧器。第二進風部41為設(shè)置在第二殼體下部周向側(cè)壁上的進風格柵。在第二冷凝器40進行工作時，外部空氣通過上述進風格柵從下部進入至第二殼體內(nèi)，并且自下向上流動，第二殼體內(nèi)的冷卻水通過第二液體分布器45均勻向下流動，兩者形成逆流。空氣與冷卻水在第二冷卻管組44處蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣混合成濕空氣，該濕空氣向上流動進入絲網(wǎng)除霧器，并在絲網(wǎng)除霧器的作用下除去部分水分。除去部分水分的空氣到達第三冷卻管組46處并與其進行換熱，實現(xiàn)對進入第二冷卻管組44的物料進行預冷處理。最后，換熱之后的空氣從第二風機組件43排入大氣。上述結(jié)構(gòu)可以減少排入大氣的空氣攜帶水分，降低了冷卻水的損耗，節(jié)約了能源。需要說明的是，第二除霧裝置47不限于此，在圖中未示出的其他實施方式中，第二除霧裝置47可以為其他形式的除霧裝置。
[0038]如圖7所示，在實施例一的精餾系統(tǒng)中，第二冷凝器40還包括氣液分離裝置48，氣液分離裝置48的進口與第四出料口 442連通，氣液分離裝置48的出液口與第一回流口 114和第二進料口 342連通。在本實施例中，氣液分離裝置48為氣液分離罐。上述結(jié)構(gòu)可以對第四出料口 442流出的物料進行進一步氣液分離。
[0039]如圖7所示，在實施例一的精餾系統(tǒng)中，第二冷凝器40由上至下分為7個區(qū)，分別為出風區(qū)、預冷區(qū)、液體收集分布區(qū)、冷卻區(qū)、進風區(qū)、儲水區(qū)以及氣液分離區(qū)。當對第二冷凝器40進行操作時，前置設(shè)備產(chǎn)生的蒸汽(如精餾塔塔頂產(chǎn)生的飽和蒸汽)首先進入預冷區(qū)的翅片冷卻管組進行換熱預冷，預冷后的蒸汽再進入冷卻區(qū)的冷卻盤管組完全冷凝和冷卻，冷凝冷卻后的物流進入氣液分離區(qū)，并進入氣液分離罐。在氣液分離罐中氣液分離后，不凝氣通過氣液分離罐的出氣口排出，冷凝液通過出液口排入后續(xù)設(shè)備。冷卻水由循環(huán)水栗從儲水區(qū)的水箱中抽出送到液體收集分布區(qū)的槽盤式液體分布器中，并將冷卻水在冷卻區(qū)上方均勻分布，從而在冷卻盤管組的管體上形成連續(xù)均勻的薄水膜，利用上述薄水膜的蒸發(fā)以強化管內(nèi)外傳熱。此外，依靠出風區(qū)的軸流風機的動力在冷凝器內(nèi)形成負壓，空氣由進風區(qū)的進風格柵進入，并自下向上流動與從液體收集分布區(qū)流下的冷卻水形成逆流，與冷卻區(qū)產(chǎn)生的水蒸氣混合成濕空氣，濕空氣向上流動進入絲網(wǎng)除霧器除掉部分水后，到達第三冷卻管組46處并與其進行換熱，最后從軸流風機的排風口排入大氣。
[0040]如圖3所示，在實施例一的精餾系統(tǒng)中，第一再沸器21的第一出液口214與第二精餾塔12的第二回流口 124和第一冷凝器30的第三進料口 343之間設(shè)置有緩沖罐，第一精餾塔
11的第一上出口 111與第一回流口 114和第一冷凝器30的第二進料口 342之間同樣設(shè)置有緩沖罐。
[0041]如圖3所示，在實施例一的精餾系統(tǒng)中，精餾系統(tǒng)的工作流程為:
[0042]從前面工序來的待精制提純物料500從第一精餾塔11的中下部第一進口113進入，第一精餾塔11的塔頂蒸汽501進入第二冷凝器40進行冷凝冷卻，冷卻后的冷凝液502排入緩沖罐后分成兩路，一路作為回流液503從第一精餾塔11的頂部進入，另一路作為低沸物504排出。第一精餾塔11的塔釜液體505從第二精餾塔12中上部的第二進口 123進入。第二精餾塔12的塔頂蒸汽506進入第一再沸器21殼程用于加熱第一精餾塔11的塔釜液體，冷凝后的塔頂蒸汽507進入緩沖罐，從緩沖罐排出的冷凝液508分成兩路，一路作為回流液509從第二精餾塔12的頂部進入，另一路作為低沸物510排出。從第二精餾塔12塔釜排出的產(chǎn)品511、上述低沸物504以及上述低沸物510分別從第一冷凝器30的三個冷卻盤管組進入進行冷卻，冷卻后的低沸物512、產(chǎn)品513和低沸物514排入后續(xù)工序。其中，待精制提純物料500可以是二氯二氫硅、三氯氫硅或四氯化硅。
[0043]如圖4所示，實施例二的精餾系統(tǒng)為用于多晶硅精制提純的第二種流程(即上游精餾塔的塔頂產(chǎn)品作為下游精餾塔的原料)，該精餾系統(tǒng)包括第一精餾塔U、第二精餾塔12以及第二再沸器22。其中，第一精餾塔11具有第一上出口 111、第一下出口 112以及設(shè)置在第一上出口 111和第一下出口 112之間的第一進口 113和第一回流口 114。第二精餾塔12具有第二上出口 121、第二下出口 122以及設(shè)置在第二上出口 121和第二下出口 122之間的第二進口123、第二回流口 124和第二回氣口 125。第二再沸器22具有第二進液口 221、第二出氣口 222、第二進氣口 223以及第二出液口 224，第二進液口 221與第二下出口 122連通，第二出氣口 222與第二回氣口 125連通。第二進氣口 223與第一上出口 111連通，第二出液口 224與第一回流口 114和第二進口 123連通。在上述第二種流程中，第一精餾塔11的塔頂產(chǎn)品首先作為第二精餾塔12上的第二再沸器22的熱源進行換熱，再作為第二精餾塔12的原料通過第二出液口224、第二進口 123進入到第二精餾塔12內(nèi)，這樣可以充分利用精餾系統(tǒng)中的能源，從而有效地降低系統(tǒng)能耗。
[0044]在實施例二的精餾系統(tǒng)中，第一精餾塔11為規(guī)整填料塔或板式塔，理論塔板數(shù)的范圍為80?100，塔頂操作表壓力的范圍為0.4MPa?0.8MPa，塔頂操作溫度的范圍為90 °C?115°C，回流量與進料量的質(zhì)量流率比的范圍為6?10。第二精餾塔12為規(guī)整填料塔，理論塔板數(shù)的范圍為100?120，塔頂操作表壓力的范圍為0.15MPa?0.55MPa，塔頂操作溫度的范圍為70°C?90°C，回流量與進料量的質(zhì)量流率比的范圍為8?12。第二再沸器22為熱虹吸式再沸器，其熱源為來自第一精餾塔U的塔頂蒸汽，且要求塔頂蒸汽與第二精餾塔12的塔釜的溫差范圍為10°C?25°C。
[0045]如圖4所示，在實施例二的精餾系統(tǒng)中，精餾系統(tǒng)還包括第一冷凝器30。本實施例的第一冷凝器30與實施例一的第一冷凝器30的主要區(qū)別在于，第二上出口 121與第二回流口 124連通，第二下出口 122與第一進料口341連通，并且第二上出口 121與第三進料口343連通，第一下出口 112與第二進料口 342連通。上述第一冷凝器30的其他結(jié)構(gòu)和工作原理與實施例一的相同，在此不再贅述。
[0046]如圖4所示，在實施例二的精餾系統(tǒng)中，精餾系統(tǒng)還包括第二冷凝器40。本實施例的第二冷凝器40與實施例一的第二冷凝器40的主要區(qū)別在于，第五進料口 461與第二上出口 121連通，第四出料口 442與第二回流口 124和第三進料口 343連通。上述第二冷凝器40還包括氣液分離裝置48，氣液分離裝置48的進口與第四出料口 442連通，氣液分離裝置48的出液口與第二回流口 124和第三進料口 343連通。上述第二冷凝器40的其他結(jié)構(gòu)和工作原理與實施例一的相同，在此不再贅述。
[0047]如圖4所示，在實施例二的精餾系統(tǒng)中，第二再沸器22的第二出液口224與第一精餾塔11的第一回流口 114和第二精餾塔12的第二進口 123之間還設(shè)置有緩沖罐，第二精餾塔12的第二上出口 121與第二回流口 124和第一冷凝器30的第三進料口 343之間同樣設(shè)置有緩沖罐。
[0048]如圖4所示，在實施例二的精餾系統(tǒng)中，精餾系統(tǒng)的工作流程為:
[0049]從前面工序來的待精制提純物料600從第一精餾塔11的中下部第一進口113進入，第一精餾塔11的塔頂蒸汽601進入第二再沸器22殼程用于加熱第二精餾塔12的塔釜液體，冷凝后的塔頂蒸汽602進入緩沖罐，從緩沖罐排出的冷凝液603分成兩路，一路作為回流液604從第一精餾塔11的頂部進入，另一路冷凝液605從第二精餾塔12中上部的第二進口 123進入。第二精餾塔12的塔頂蒸汽606進入第二冷凝器40進行冷凝冷卻，冷卻后的冷凝液607排入緩沖罐后分成兩路，一路作為回流液608從第二精餾塔12的頂部進入，另一路作為低沸物609排出。從第一精餾塔11塔釜排出的高沸物611、從第二精餾塔12塔釜排出的產(chǎn)品610以及上述低沸物609分別從第一冷凝器30的三個冷卻盤管組進入進行冷卻，冷卻后的低沸物612、產(chǎn)品613和高沸物614排入后續(xù)工序。其中，待精制提純物料600可以是二氯二氫硅、三氯氫硅或四氯化硅。
[0050]從以上的描述中，可以看出，本實用新型上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果:
[0051]本申請的精餾系統(tǒng)應(yīng)用于多晶硅精制提純，使連接在多個精餾塔中的一個上的再沸器的熱源通過多個精餾塔中的另一個的塔頂產(chǎn)品(例如塔頂蒸汽)提供，這樣可以充分利用精餾系統(tǒng)中的能源，從而有效地降低系統(tǒng)能耗。
[0052]此外，將改進之后的第一冷凝器和第二冷凝器應(yīng)用于精餾系統(tǒng)中，減少了水的消耗，減少了能耗，并且通過上述第一冷凝器塔頂蒸汽、高沸物、產(chǎn)品和低沸物進行冷凝和冷卻，與現(xiàn)有的精餾系統(tǒng)相比，減少能量消耗50%以上。
[0053]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種精餾系統(tǒng)，其特征在于，包括: 多個精餾塔，具有上出口、下出口以及設(shè)置在所述上出口、所述下出口之間的回流口和回氣口； 再沸器，具有進液口、出氣口、進氣口以及出液口，所述進液口與多個所述精餾塔中的一個的所述下出口連通，所述出氣口與該精餾塔的所述回氣口連通，所述進氣口與多個所述精餾塔中的另一個的所述上出口連通，所述出液口與該精餾塔的所述回流口連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精餾系統(tǒng)，其特征在于，所述精餾塔包括: 第一精餾塔(11)，具有第一上出口(111)、第一下出口(112)以及設(shè)置在所述第一上出口(111)和所述第一下出口(112)之間的第一進口(113)、第一回流口(I 14)和第一回氣口(115)； 第二精餾塔(12)，具有第二上出口( 121 )、第二下出口(122)以及設(shè)置在所述第二上出口(121)和所述第二下出口(122)之間的第二進口(123)和第二回流口(124); 所述再沸器包括: 第一再沸器(21)，具有第一進液口(211)、第一出氣口(212)、第一進氣口(213)以及第一出液口(214)，所述第一進液口(211)與所述第一下出口(112)連通，所述第一出氣口(212)與所述第一回氣口(115)連通； 其中，所述第一進氣口(213)與所述第二上出口(121)連通，所述第一出液口(214)與所述第二回流口(124)連通，所述第一下出口(112)與所述第二進口(123)連通。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精餾系統(tǒng)，其特征在于，所述精餾塔包括: 第一精餾塔(11)，具有第一上出口(111)、第一下出口(112)以及設(shè)置在所述第一上出口(111)和所述第一下出口(112)之間的第一進口(113)和第一回流口(114); 第二精餾塔(12)，具有第二上出口( 121 )、第二下出口(122)以及設(shè)置在所述第二上出口(121)和所述第二下出口(122)之間的第二進口(123)、第二回流口(124)和第二回氣口(125); 所述再沸器包括: 第二再沸器(22)，具有第二進液口(221)、第二出氣口(222)、第二進氣口(223)以及第二出液口(224)，所述第二進液口(221)與所述第二下出口(122)連通，所述第二出氣口(222)與所述第二回氣口(125)連通； 其中，所述第二進氣口( 223)與所述第一上出口( 111)連通，所述第二出液口( 224)與所述第一回流口(114)和所述第二進口(123)連通。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的精餾系統(tǒng)，其特征在于，所述精餾系統(tǒng)還包括第一冷凝器(30),所述第一冷凝器(30)包括: 第一殼體，所述第一殼體的下部具有第一進風部(31)，所述第一殼體的上部具有第一出風部(32)； 第一風機組件(33 )，位于所述第一出風部(32)處； 第一冷卻管組(34)，設(shè)置在所述第一殼體內(nèi)并位于所述第一進風部(31)和所述第一出風部(32)之間，所述第一冷卻管組(34)具有第一進料口(341)、第二進料口(342)、第三進料口(343)以及第一出料口(344)、第二出料口(345)、第三出料口(346)，所述第二下出口(122)與所述第一進料口(341)連通； 第一液體分布器(35)，設(shè)置在所述第一殼體內(nèi)，所述第一液體分布器(35)位于所述第一出風部(32)與所述第一冷卻管組(34)之間以使液體在所述第一冷卻管組(34)上均勻分布。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的精餾系統(tǒng)，其特征在于，所述第一上出口(111)與所述第一回流口(114)連通，并且所述第一上出口(111)與所述第二進料口(342)連通，所述第一出液口(214)與所述第三進料口( 343)連通。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的精餾系統(tǒng)，其特征在于，所述精餾系統(tǒng)還包括第二冷凝器(40),所述第二冷凝器(40)包括: 第二殼體，所述第二殼體的下部具有第二進風部(41)，所述第二殼體的上部具有第二出風部(42)； 第二風機組件(43 )，位于所述第二出風部(42)處； 第二冷卻管組(44)，設(shè)置在所述第二殼體內(nèi)并位于所述第二進風部(41)和所述第二出風部(42)之間，所述第二冷卻管組(44)具有第四進料口(441)和第四出料口(442); 第二液體分布器(45)，設(shè)置在所述第二殼體內(nèi)，所述第二液體分布器(45)位于所述第二出風部(42)與所述第二冷卻管組(44)之間以使液體在所述第二冷卻管組(44)上均勻分布； 第三冷卻管組(46)，所述第三冷卻管組(46)設(shè)置在所述第二殼體內(nèi)并位于所述第二出風部(42)與所述第二液體分布器(45)之間，所述第三冷卻管組(46)具有第五進料口(461)和第五出料口(462)，所述第五出料口(462)與所述第四進料口(441)連通，所述第五進料口(461)與所述第一上出口(111)連通，所述第四出料口(442)與所述第一回流口(114)和所述第二進料口(342)連通。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的精餾系統(tǒng)，其特征在于，所述精餾系統(tǒng)還包括第一冷凝器(30),所述第一冷凝器(30)包括: 第一殼體，所述第一殼體的下部具有第一進風部(31)，所述第一殼體的上部具有第一出風部(32)； 第一風機組件(33 )，位于所述第一出風部(32)處； 第一冷卻管組(34)，設(shè)置在所述第一殼體內(nèi)并位于所述第一進風部(31)和所述第一出風部(32)之間，所述第一冷卻管組(34)具有第一進料口(341)、第二進料口(342)、第三進料口(343)以及第一出料口(344)、第二出料口(345)、第三出料口(346)，所述第二下出口(122)與所述第一進料口(341)連通； 第一液體分布器(35)，設(shè)置在所述第一殼體內(nèi)，所述第一液體分布器(35)位于所述第一出風部(32)與所述第一冷卻管組(34)之間以使液體在所述第一冷卻管組(34)上均勻分布。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的精餾系統(tǒng)，其特征在于，所述第二上出口(121)與所述第二回流口(124)連通，并且所述第二上出口(121)與所述第三進料口(343)連通，所述第一下出口(112)與所述第二進料口( 342)連通。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的精餾系統(tǒng)，其特征在于，所述精餾系統(tǒng)還包括第二冷凝器(40),所述第二冷凝器(40)包括: 第二殼體，所述第二殼體的下部具有第二進風部(41)，所述第二殼體的上部具有第二出風部(42)； 第二風機組件(43)，位于所述第二出風部(42)處； 第二冷卻管組(44)，設(shè)置在所述第二殼體內(nèi)并位于所述第二進風部(41)和所述第二出風部(42)之間，所述第二冷卻管組(44)具有第四進料口(441)和第四出料口(442); 第二液體分布器(45)，設(shè)置在所述第二殼體內(nèi)，所述第二液體分布器(45)位于所述第二出風部(42)與所述第二冷卻管組(44)之間以使液體在所述第二冷卻管組(44)上均勻分布； 第三冷卻管組(46)，所述第三冷卻管組(46)設(shè)置在所述第二殼體內(nèi)并位于所述第二出風部(42)與所述第二液體分布器(45)之間，所述第三冷卻管組(46)具有第五進料口(461)和第五出料口(462)，所述第五出料口(462)與所述第四進料口(441)連通，所述第五進料口(461)與所述第二上出口(121)連通，所述第四出料口(442)與所述第二回流口(124)和所述第三進料口(343)連通。10.根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的精餾系統(tǒng)，其特征在于，所述第一冷凝器(30)還包括第一除霧裝置(36)，所述第一除霧裝置(36)設(shè)置在所述第一殼體內(nèi)并位于所述第一出風部(32)與所述第一液體分布器(35)之間。
【文檔編號】B01D3/14GK205461092SQ201620045975
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月18日
【發(fā)明人】趙雄, 郭樹虎, 姜利霞, 嚴大洲
【申請人】中國恩菲工程技術(shù)有限公司