制備多晶硅的系統(tǒng)和提純?nèi)葰涔璧南到y(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了制備多晶硅的系統(tǒng)和提純?nèi)葰涔璧南到y(tǒng)。其中,制備多晶硅的系統(tǒng)包括:氫氣加熱裝置,三氯氫硅加熱裝置,還原爐,氣液熱交換裝置,熱水混合裝置,三氯氫硅純化裝置,還原爐的原料進(jìn)口與氫氣加熱裝置和三氯氫硅加熱裝置相連;氣液交換裝置分別與氫氣加熱裝置和三氯氫硅加熱裝置的冷水出口以及還原爐的尾氣出口相連;熱水混合裝置的進(jìn)水口分別與還原爐的水冷組件以及氣液熱交換裝置相連;以及三氯氫硅純化裝置包括精餾塔,并且精餾塔的熱源進(jìn)口與熱水混合裝置的還原工段熱水出口相連,精餾塔的熱源出口與氫氣加熱裝置和三氯氫硅加熱裝置以及水冷組件相連。利用上述系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水資源和熱能的循環(huán)利用,進(jìn)而顯著節(jié)省能耗。
【專利說明】制備多晶硅的系統(tǒng)和提純?nèi)葰涔璧南到y(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及多晶硅領(lǐng)域,具體而言,本實(shí)用新型涉及制備多晶硅的系統(tǒng)和提純?nèi)葰涔璧南到y(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的多晶硅生產(chǎn)中,尤其在多晶硅的制備和三氯氫硅的提純工藝中均需要大量的水資源、熱源以及冷源,導(dǎo)致多晶硅的生產(chǎn)存在能耗好、成本高的缺陷。因此,現(xiàn)有的有關(guān)多晶硅生產(chǎn)工藝仍需進(jìn)一步改進(jìn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此,本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種制備多晶硅的系統(tǒng)和一種提純?nèi)葰涔璧南到y(tǒng),利用上述兩種系統(tǒng)可以將制備多晶硅中使用的還原爐冷卻水和原料加熱水與提純?nèi)葰涔柚袩嵩催M(jìn)行匹配,進(jìn)而充分利用水資源和節(jié)省能耗。
[0004]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面,本實(shí)用新型實(shí)施例的制備多晶硅的系統(tǒng)包括:
[0005]氫氣加熱裝置,所述氫氣加熱裝置具有氫氣進(jìn)口、氫氣出口、熱水進(jìn)口和冷水出Π ;
[0006]三氯氫硅加熱裝置,所述三氯氫硅加熱裝置具有三氯氫硅進(jìn)口、三氯氫硅出口、熱水進(jìn)口和冷水出口;
[0007]還原爐,所述還原爐具有還原腔室和水冷組件,所述還原腔室具有原料進(jìn)口、產(chǎn)品出口和尾氣出口,所述水冷組件具有冷卻水進(jìn)口和熱水出口,其中,所述原料進(jìn)口與所述氫氣出口和三氯氫硅出口相連;
[0008]氣液熱交換裝置,所述氣液交換裝置分別與所述氫氣加熱裝置和三氯氫硅加熱裝置的冷水出口以及還原爐的尾氣出口相連;
[0009]熱水混合裝置,所述熱水混合裝置具有進(jìn)水口和還原工段熱水出口,所述進(jìn)水口分別與所述水冷組件的熱水出口以及氣液熱交換裝置的熱水出口相連;以及
[0010]三氯氫硅純化裝置,所述三氯氫硅純化裝置包括精餾塔,并且所述精餾塔的熱源進(jìn)口與所述熱水混合裝置的還原工段熱水出口相連,所述精餾塔的熱源出口與所述氫氣加熱裝置和三氯氫硅加熱裝置的熱水進(jìn)口以及所述水冷組件的冷卻水進(jìn)口相連。
[0011]另外,根據(jù)本實(shí)用新型上述實(shí)施例的制備多晶硅的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0012]在本實(shí)用新型中,上述制備多晶硅的系統(tǒng)進(jìn)一步包括:
[0013]氣氣熱交換裝置,所述氣氣熱交換裝置分別與所述氫氣出口、三氯氫硅出口、尾氣出口以及氣液熱交換裝置相連。
[0014]在本實(shí)用新型中,上述制備多晶硅的系統(tǒng)進(jìn)一步包括:
[0015]補(bǔ)給水裝置,所述補(bǔ)給水裝置與所述熱水混合裝置相連;
[0016]加熱裝置,所述加熱裝置設(shè)置在所述熱水混合裝置與所述三氯氫硅純化裝置之間。
[0017]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中,述制備多晶硅的系統(tǒng)進(jìn)一步包括:冷卻裝置,所述冷卻裝置設(shè)置在所述熱水混合裝置與氫氣加熱裝置、三氯氫硅加熱裝置和還原爐之間,且分別與所述還原工段熱水出口、氫氣加熱裝置和三氯氫硅加熱裝置的熱水進(jìn)口以及水冷組件的冷水進(jìn)口相連。
[0018]在本實(shí)用新型中,所述補(bǔ)給水裝置進(jìn)一步包括:
[0019]定壓罐,所述定壓罐與所述熱水混合裝置相連;
[0020]定壓水箱;
[0021]定壓泵,所述定壓泵設(shè)置在所述定壓罐與所述定壓水箱之間;
[0022]壓力表,所述壓力表與所述定壓罐相連且設(shè)置在鄰近熱水混合裝置的出水口的一側(cè)。
[0023]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面,本實(shí)用新型還提出了一種提純?nèi)葰涔璧南到y(tǒng),所述三氯氫硅中含有二氯二氫硅和四氯化硅,其特征在于,所述提純?nèi)葰涔璧南到y(tǒng)包括:
[0024]第一精餾單元,所述第一精餾單元具有第一精餾進(jìn)料口,三氯氫硅出口、第一冷凝后液出口、第一冷凝后氣出口和第一液態(tài)重組分出口 ;
[0025]第二精餾裝置,所述第二精餾裝置具有第二精餾進(jìn)料口、第二冷凝后液出口、第二冷凝后氣出口和第二液態(tài)重組分出口,所述第二精餾進(jìn)料口與所述第一液態(tài)重組分出口相連;
[0026]冷凝裝置,所述冷凝裝置具有冷凝液進(jìn)口、第三冷凝后液出口和第三冷凝后氣出口,所述冷凝液進(jìn)口與所述第一冷凝后氣出口和第二冷凝后氣出口相連;以及
[0027]第三精餾裝置,所述第三精餾裝置具有第三精餾進(jìn)料口、第四冷凝后液出口、第四冷凝后氣出口和第三液態(tài)重組分出口,所述第三精餾進(jìn)料口與所述第一冷凝后液出口和所述第三冷凝后液出口相連,
[0028]其中,所述第一精餾單元、第二精餾裝置、第三精餾裝置的至少之一與制備多晶硅的系統(tǒng)相連,所述制備多晶硅的系統(tǒng)包括:
[0029]氫氣加熱裝置,所述氫氣加熱裝置具有氫氣進(jìn)口、氫氣出口、熱水進(jìn)口和冷水出Π ;
[0030]三氯氫硅加熱裝置,所述三氯氫硅加熱裝置具有三氯氫硅進(jìn)口、三氯氫硅出口、熱水進(jìn)口和冷水出口;
[0031]還原爐,所述還原爐具有還原腔室和水冷組件,所述還原腔室具有原料進(jìn)口、產(chǎn)品出口和尾氣出口,所述水冷組件具有冷卻水進(jìn)口和熱水出口,其中,所述原料進(jìn)口與所述氫氣出口和三氯氫硅出口相連;
[0032]氣液熱交換裝置,所述氣液交換裝置分別與所述氫氣加熱裝置和三氯氫硅加熱裝置的冷水出口以及還原爐的尾氣出口相連;以及
[0033]熱水混合裝置,所述熱水混合裝置具有進(jìn)水口和還原工段熱水出口,所述進(jìn)水口分別與所述水冷組件的熱水出口以及氣液熱交換裝置的熱水出口相連;
[0034]其中,所述熱水混合裝置的還原工段熱水出口與所述第一精餾單元、第二精餾裝置、第三精餾裝置的至少之一相連。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的制備多晶硅的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的制備多晶硅的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖3是根據(jù)本實(shí)用新型再一個(gè)實(shí)施例的制備多晶硅的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的提純?nèi)葰涔璧南到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖5是利用本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的制備多晶硅的系統(tǒng)制備多晶硅的方法的流程圖。
[0040]圖6是利用本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的制備多晶硅的系統(tǒng)制備多晶硅的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例,所述實(shí)施例的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的,旨在用于解釋本實(shí)用新型,而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0042]根據(jù)本實(shí)用新型的再一個(gè)方面,本實(shí)用新型還提出了一種制備多晶硅的系統(tǒng),下面參考圖1詳細(xì)描述本實(shí)用新型實(shí)施例的制備多晶硅的系統(tǒng)。
[0043]如圖1所示,本實(shí)用新型實(shí)施例的制備多晶硅的系統(tǒng)包括:氫氣加熱裝置100、三氯氫硅加熱裝置200、還原爐300、氣液熱交換裝置400、熱水混合裝置500和三氯氫硅純化裝置600。
[0044]其中,氫氣加熱裝置100具有氫氣進(jìn)口 110、氫氣出口 120、熱水進(jìn)口 130和冷水出Π 140 ;
[0045]三氯氫硅加熱裝置200具有三氯氫硅進(jìn)口 210、三氯氫硅出口 220、熱水進(jìn)口 230和冷水出口 240 ;
[0046]還原爐300具有還原腔室和水冷組件,所述還原腔室具有原料進(jìn)口 310、產(chǎn)品出口320和尾氣出口 330,水冷組件具有冷卻水進(jìn)口 340和熱水出口 350,其中,原料進(jìn)口 310與氫氣出口 120和三氯氫硅出口 220相連;
[0047]氣液交換裝置400分別與氫氣加熱裝置100和三氯氫硅加熱裝置200的冷水出口140和240以及還原爐的尾氣出口 330相連;
[0048]熱水混合裝置500具有進(jìn)水口 510和還原工段熱水出口 520,進(jìn)水口 510分別與水冷組件的熱水出口 350以及氣液熱交換裝置的熱水出口 410相連;以及
[0049]三氯氫硅純化裝置600包括精餾塔,并且精餾塔的熱源進(jìn)口 610與熱水混合裝置的還原工段熱水出口 520相連,精餾塔的熱源出口 620與氫氣加熱裝置和三氯氫硅加熱裝置的熱水進(jìn)口 130和230以及水冷組件的冷卻水進(jìn)口 340相連。
[0050]通常的在多晶硅的生產(chǎn)中需要大量的水資源,例如對(duì)原料氫氣和三氯氫硅進(jìn)行加熱的熱水,對(duì)還原爐進(jìn)行冷卻的冷卻水以及需要大量熱源對(duì)三氯氫硅進(jìn)行再沸提純,因此本實(shí)用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn),如果將多晶硅的制備過程中用水與三氯氫硅的提純所需的水之間通過熱量和水量的進(jìn)行匹配循環(huán)利用,不僅可以省去大量的水資源,同時(shí)還可以省去額外的冷卻和加熱能耗。但是由于還原爐開啟或者運(yùn)行的個(gè)數(shù)會(huì)時(shí)時(shí)變化,以及提純?nèi)葰涔杷玫木s塔的個(gè)數(shù)不穩(wěn)定,很難滿足兩個(gè)工藝中所需水量和水溫,因此將兩個(gè)工藝中的水進(jìn)行循環(huán)使用具很大難度。
[0051]由此,本實(shí)用新型通過設(shè)計(jì)上述制備多晶硅的系統(tǒng),可以將最終得到的還原工段熱水用于三氯氫硅純化裝置600中作為精餾塔的熱源提純?nèi)葰涔?。由此可以顯著節(jié)省水資源和能耗。另外,通過采用上述制備多晶硅的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用和熱能匹配。具體地,上述制備多晶硅的系統(tǒng)是通過下列方式實(shí)施和實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)和熱能匹配。首先氫氣加熱裝置100、三氯氫硅加熱裝置200、還原爐300分別采用130攝氏度的水進(jìn)行還原反應(yīng)原料加熱和對(duì)還原爐進(jìn)行冷卻,最終在熱水混合裝置500內(nèi)可以得到溫度為150攝氏度的還原工段熱水,進(jìn)一步地將150攝氏度的還原工段熱水用于三氯氫硅純化裝置600中作為精餾塔的熱源提純?nèi)葰涔瑁⒌玫綔囟葹?30攝氏度的提純工段返回水,而該溫度為130攝氏度的提純工段返回水正好可以返回氫氣加熱裝置100、三氯氫硅加熱裝置200、還原爐300中。由此通過采用本實(shí)用新型上述實(shí)施例的制備多晶硅的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水循環(huán)和熱能匹配,顯著節(jié)省能耗。
[0052]如圖2所示,根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的制備多晶硅的系統(tǒng)還進(jìn)一步包括:氣氣熱交換裝置410,氣氣熱交換裝置410分別與氫氣出口 120、三氯氫硅出口 220、尾氣出口 330以及氣液熱交換裝置400相連。
[0053]經(jīng)過加熱處理的氫氣和三氯氫硅的溫度為110攝氏度,以便得到經(jīng)過加熱處理的氫氣和三氯氫硅引入到還原爐300之前,預(yù)先采用還原尾氣進(jìn)行預(yù)熱至180攝氏度。由此對(duì)還原尾氣的熱能進(jìn)行充分利用提高還原反應(yīng)效率。
[0054]根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,上述制備多晶硅的系統(tǒng)進(jìn)一步包括:補(bǔ)給水裝置700和加熱裝置800,補(bǔ)給水裝置700與熱水混合裝置500相連,以便向還原工段熱水中添加補(bǔ)給水。加熱裝置800設(shè)置在熱水混合裝置500與三氯氫硅純化裝置600之間。以便將添加補(bǔ)給水后的還原工段熱水加熱至150攝氏度后并作為精餾塔的熱源。由此可以保證當(dāng)還原工段熱水的水量不能滿足提純工藝中所用水量時(shí),及時(shí)向還原工段熱水中補(bǔ)給缺少的水量。
[0055]如圖3所示,根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,上述補(bǔ)給水裝置700進(jìn)一步包括:定壓罐710、定壓水箱720、定壓泵730和壓力表740,其中,定壓罐710與熱水混合裝置500相連;定壓泵730設(shè)置在定壓罐710與定壓水箱720之間;壓力表740與定壓罐710相連切設(shè)置在鄰近熱水混合裝置500的出水口的一側(cè)。由此可以采用壓力表740時(shí)時(shí)監(jiān)控還原工段熱水與提純工段之間的水的壓力,進(jìn)而判斷水量是否不足。同時(shí)壓力表740與定力泵730以及定壓水箱720相連,進(jìn)而根據(jù)壓力表740壓力變化情況自動(dòng)向熱水混合裝置500中補(bǔ)給水。由此可以避免由于供水量不足導(dǎo)致三氯氫硅純化裝置600的精餾塔波動(dòng)大,影響產(chǎn)品質(zhì)量。
[0056]因此,根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,上述制備多晶硅的系統(tǒng)還可以進(jìn)一步包括:冷卻裝置900,冷卻裝置設(shè)置900在熱水混合裝置500與氫氣加熱裝置100、三氯氫硅加熱裝置200和還原爐300之間,且分別與還原工段熱水出口 520、氫氣加熱裝置和三氯氫硅加熱裝置的熱水進(jìn)口 130和230以及水冷組件的冷水進(jìn)口 340相連。由此可以將還原工段熱水的第一部分作為精餾塔的熱源用于提純?nèi)葰涔?,同時(shí)得到提純工段返回水;以及將還原工段熱水的第二部分進(jìn)行冷卻后與選自還原工段熱水的第三部分以及提純工段返回水的至少之一進(jìn)行混合,以便得到溫度為130攝氏度的補(bǔ)給水。
[0057]根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,當(dāng)熱水混合裝置500提供的還原工段熱水的量超出了三氯氫硅純化裝置600所述的熱水量時(shí),本實(shí)用新型上述實(shí)施例的制備多晶硅的系統(tǒng)還可以通過采用下列裝置達(dá)到水量的匹配。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,冷卻裝置900與熱水混合裝置500、氫氣加熱裝置100、三氯氫硅加熱裝置200以及還原爐300相連,以便將還原工段熱水的第一部分作為精餾塔的熱源用于提純?nèi)葰涔?,同時(shí)得到提純工段返回水;將還原工段熱水的第二部分進(jìn)行冷卻后與選自還原工段熱水的第三部分以及提純工段返回水的至少之一進(jìn)行混合,以便得到溫度為130攝氏度的水;并將所得到的溫度為130攝氏度的水用于分別對(duì)氫氣和三氯氫硅進(jìn)行加熱和對(duì)還原爐進(jìn)行水冷。
[0058]由此,通過冷卻裝置900可以將多余部分的水進(jìn)行降溫后得到130攝氏度的水再次同提純工段返回水返回氫氣加熱裝置100、三氯氫硅加熱裝置200以及還原爐300用于原料的加熱和還原爐冷卻。并且本實(shí)用新型通過將熱水混合裝置500中多余的還原工段熱水的一小部分進(jìn)行冷卻后與另一部分進(jìn)行混合得到130攝氏度的水,進(jìn)而可以節(jié)省冷卻能耗。
[0059]通過采用本實(shí)用新型的上述實(shí)施例的制備多晶硅的系統(tǒng),當(dāng)熱水混合裝置500中的還原工段熱水量與三氯氫硅純化裝置600精餾塔所需水量相同時(shí),只需要預(yù)先將氫氣加熱裝置100、三氯氫硅加熱裝置200以及還原爐300所需的水加熱至130攝氏度后,在后續(xù)的循環(huán)過程中充分利用還原尾氣的熱量即可到達(dá)整個(gè)工藝水循環(huán),無需額外的熱量、冷量以及額外的補(bǔ)給水。由此可以顯著節(jié)省水量和能耗。
[0060]通過采用本實(shí)用新型的上述實(shí)施例的制備多晶硅的系統(tǒng),當(dāng)熱水混合裝置500中的還原工段熱水量少于三氯氫硅純化裝置600精餾塔所需水量時(shí),可以通過補(bǔ)給裝置700中的壓力表740監(jiān)控壓力變化向熱水混合裝置500的還原工段熱水中自動(dòng)加入補(bǔ)給水后利用加熱裝置800進(jìn)行加熱至約150攝氏度,進(jìn)而避免由于水量不足或者溫度不夠影響三氯氫娃純化裝置600的產(chǎn)品質(zhì)量。
[0061]通過采用本實(shí)用新型的上述實(shí)施例的制備多晶硅的系統(tǒng),當(dāng)熱水混合裝置500中的還原工段熱水量多于與三氯氫硅純化裝置600精餾塔所需水量時(shí),可以將多余的熱水分成兩部分,將其中的一部分利用冷卻裝置900進(jìn)行冷卻,進(jìn)而使得多余的熱水溫度降至130攝氏度后再次輸送至氫氣加熱裝置100、三氯氫硅加熱裝置200以及還原爐300中。
[0062]下面描述將本實(shí)用新型上述實(shí)施例的制備多晶硅的系統(tǒng)用于制備多晶硅的方法,該方法具體包括下列步驟:
[0063](I)利用熱水分別對(duì)氫氣和三氯氫硅在氫氣加熱裝置100和三氯氫硅加熱裝置200中進(jìn)行加熱,以便得到經(jīng)過冷卻的熱水和經(jīng)過加熱處理的氫氣和三氯氫硅,
[0064](2)使步驟(I)中多得到的經(jīng)過加熱處理的氫氣和三氯氫硅在還原爐300內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng),以便得到多晶硅和還原尾氣,其中,在還原反應(yīng)過程中,對(duì)還原爐進(jìn)行水冷,并得到第一熱水;
[0065](3)利用還原尾氣對(duì)步驟(I)中所得到的經(jīng)過冷卻的熱水進(jìn)行加熱,以便得到第二熱水;以及
[0066](4)將第一熱水和所述第二熱水進(jìn)行混合,以便得到還原工段熱水,并將還原工段熱水作為精餾塔的熱源用于提純?nèi)葰涔瑁员愕玫教峒児ざ畏祷厮?br>
[0067]其中,第一熱水和第二熱水的溫度分別獨(dú)立地在145?155攝氏度范圍內(nèi)。
[0068]通常的在多晶硅的生產(chǎn)中需要大量的水資源,例如對(duì)原料氫氣和三氯氫硅進(jìn)行加熱的熱水,對(duì)還原爐進(jìn)行冷卻的冷卻水以及需要大量熱源對(duì)三氯氫硅進(jìn)行再沸提純,因此本實(shí)用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn),如果將多晶硅的制備過程中用水與三氯氫硅的提純所需的水之間通過熱量和水量的進(jìn)行匹配循環(huán)利用,不僅可以省去大量的水資源,同時(shí)還可以省去額外的冷卻和加熱能耗。但是由于還原爐開啟或者運(yùn)行的個(gè)數(shù)會(huì)時(shí)時(shí)變化,以及提純?nèi)葰涔杷玫木s塔的個(gè)數(shù)不穩(wěn)定,很難滿足兩個(gè)工藝中所需水量和水溫,因此將兩個(gè)工藝中的水進(jìn)行循環(huán)使用具很大難度。
[0069]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的,在上述步驟(I)中所采用的熱水溫度為130攝氏度,在步驟(2)中采用130攝氏度的水分別對(duì)還原爐的底盤和夾套進(jìn)行所述水冷。也就是說制備多晶硅所需要的水溫度均可以為130攝氏度,并且經(jīng)過加熱和水冷后得到的還原工段熱水的溫度為145?155攝氏度,該溫度的熱水可以進(jìn)一步作為精餾塔熱源用于提純?nèi)葰涔?。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn),經(jīng)過加熱精餾塔后得到的提純工段返回水的溫度約為130攝氏度,正好用于還原反應(yīng)的還原爐冷卻和原料的加熱處理,因而達(dá)到了熱水溫度的匹配。本實(shí)用新型的發(fā)明人正是發(fā)現(xiàn)了上述兩個(gè)溫度,即用于精餾塔加熱用熱水可以約為150攝氏度,對(duì)精餾塔加熱后溫度將至130攝氏度,進(jìn)一步返回用于制備多晶硅,利用還原尾氣進(jìn)一步對(duì)還原工段的水進(jìn)行加熱最終得到150攝氏度水再次用于提純?nèi)葰涔?,進(jìn)而達(dá)到水溫度的匹配。
[0070]根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,經(jīng)過加熱處理的氫氣和三氯氫硅的溫度為110攝氏度,并且在將步驟(I)中所得到的經(jīng)過加熱處理的氫氣和三氯氫硅引入到還原爐之前,預(yù)先采用還原尾氣進(jìn)行預(yù)熱至180攝氏度。由此可以充分利用還原尾氣的熱能,提高還原反應(yīng)的效率。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,還原尾氣首先對(duì)氫氣和三氯氫硅進(jìn)行加熱后,進(jìn)一步地對(duì)上述對(duì)氫氣和三氯氫硅進(jìn)行加熱后的經(jīng)過冷卻的熱水進(jìn)行預(yù)熱進(jìn)而得到溫度約為150攝氏度的熱水。由此本實(shí)用新型通過充分利用還原尾氣的熱能將還原工段的熱水加熱至約為150攝氏度,進(jìn)而適用于提純?nèi)葰涔瑁瑸橹苽涠嗑Ч韫に囁h(huán)提供了保障。
[0071]根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,在上述步驟(4)中還可以進(jìn)一步包括:將補(bǔ)給水和還原工段熱水混合,并將所得到的混合水加熱至150攝氏度后作為精餾塔的熱源。由此可以保證當(dāng)還原工段熱水的水量不能滿足提純工藝中所用水量時(shí),及時(shí)向還原工段熱水中補(bǔ)給缺少的水量。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,可以采用壓力表時(shí)時(shí)監(jiān)控還原工段熱水與提純工段之間的水的壓力,進(jìn)而判斷水量是否不足。同時(shí)壓力表與定力泵以及定壓水箱相連,進(jìn)而根據(jù)壓力表壓力變化情況自動(dòng)向還原工段熱水中補(bǔ)給水。由此可以避免由于供水量不足導(dǎo)致用于提純?nèi)葰涔璧木s塔波動(dòng)大,影響產(chǎn)品質(zhì)量。
[0072]根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,首先上述補(bǔ)給水是通過下列步驟獲得的:
[0073](4-1)將還原工段熱水的一部分作為精餾塔的熱源用于提純?nèi)葰涔?,同時(shí)得到提純工段返回水,以及
[0074](4-2)將所述還原工段熱水的第二部分進(jìn)行水冷后與選自所述還原工段熱水的第三部分以及所述提純工段返回水的至少一部分進(jìn)行混合,以便得到溫度為130攝氏度的所述補(bǔ)給水。
[0075]根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,當(dāng)還原工段熱水的量超出了提純?nèi)葰涔杷龅臒崴繒r(shí),本實(shí)用新型上述實(shí)施例的制備多晶硅的方法還可以通過下列步驟達(dá)到水量的匹配。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,在上述步驟(4)中還可以進(jìn)一步包括:
[0076](4-1)將還原工段熱水的第一部分作為精餾塔的熱源用于提純?nèi)葰涔瑁瑫r(shí)得到提純工段返回水;
[0077](4-2)將還原工段熱水的第二部分進(jìn)行水冷后與選自還原工段熱水的第三部分以及提純工段返回水的至少一部分進(jìn)行混合,以便得到溫度為130攝氏度的水。
[0078]由此,通過將多余部分的水進(jìn)行降溫后得到130攝氏度的水再次同提純工段返回水返回用于還原爐冷卻和原料的加熱。并且本實(shí)用新型通過將多余的還原工段熱水的一小部分進(jìn)行冷卻后與另一部分進(jìn)行混合得到130攝氏度的水,進(jìn)而可以節(jié)省冷卻能耗。
[0079]通過采用本實(shí)用新型的上述實(shí)施例的制備多晶硅的方法,當(dāng)還原工段熱水量與提純工段水量相同時(shí),只需要預(yù)先將該水加熱至130攝氏度后,在后續(xù)的循環(huán)過程中只需要充分利用還原尾氣的熱量即可到達(dá)整個(gè)工藝水循環(huán),無需額外的熱量、冷量以及額外的補(bǔ)給水。由此可以顯著節(jié)省水量和能耗。
[0080]通過采用本實(shí)用新型的上述實(shí)施例的制備多晶硅的方法,當(dāng)還原工段熱水水量少于提純工段水量時(shí),可以通過監(jiān)控壓力變化向還原工段熱水中自動(dòng)加入補(bǔ)給水后再次進(jìn)行加熱至約150攝氏度,進(jìn)而避免影響提純工段三氯氫硅的質(zhì)量。
[0081]通過采用本實(shí)用新型的上述實(shí)施例的制備多晶硅的方法,當(dāng)還原工段水量多于與提純工段水量時(shí),通過將多余的熱水分成兩部分,將其中的一部分進(jìn)行冷卻,進(jìn)而使得多余的熱水溫度降至130攝氏度后再次用于還原工段。
[0082]根據(jù)本實(shí)用新型的再一方面,本實(shí)用新型提出了一種提純?nèi)葰涔璧南到y(tǒng),其中三氯氫硅含有二氯二氫硅和四氯化硅,如圖4所示,根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的提純?nèi)葰渫薜南到y(tǒng)包括:
[0083]第一精餾單元100:根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例,第一精餾單元100具有第一精餾進(jìn)料口 101、三氯氫硅出口 102、第一冷凝后液出口 103、第一冷凝后氣出口 104和第一液態(tài)重組分出口 105,適于對(duì)氯硅烷進(jìn)行第一精餾處理,從而可以分別得到三氯氫硅、第一冷凝后液、第一冷凝后氣和第一液態(tài)重組分。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例,第一冷凝后液可以含有二氯二氫硅和三氯氫硅,第一液態(tài)重組分可以含有四氯化硅和三氯氫硅。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例,可以采用多個(gè)串聯(lián)的精餾塔進(jìn)行第一精餾處理,根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,可以采用五個(gè)串聯(lián)的精餾塔進(jìn)行第一精餾處理。根據(jù)本實(shí)用新型的具體示例,五個(gè)串聯(lián)的精餾塔包括第一至第五精餾塔,并且每一個(gè)均包括:塔體、塔頂氣出口、塔底液出口、進(jìn)料口、冷凝分離器、加熱器,其中,塔體內(nèi)限定出精餾空間,適于對(duì)精餾空間內(nèi)的物料進(jìn)行精餾處理,從而可以分別獲得塔底液和塔頂氣;塔頂氣出口設(shè)置在塔體的頂部,適于輸出塔頂氣;塔底液出口設(shè)置在塔體的底部,適于輸出塔底液;進(jìn)料口設(shè)置在塔體上,適于向精餾空間中引入待精餾的物料;冷凝分離器與塔頂氣出口相連,適于對(duì)塔頂氣進(jìn)行冷凝分離處理,從而可以獲得冷凝氣和冷凝液;加熱器與塔體相連,適于對(duì)精餾空間進(jìn)行加熱。
[0084]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例,將第二至第五精餾塔的塔底液出口的至少之一與第一精餾塔的進(jìn)料口相連,以便使得第二至第五精餾塔至少之一排出的塔底液作為第一精餾塔的待精餾物料使用。例如,可以將第四至第五精餾塔的塔底液返回作為第一精餾塔的待精餾物料而使用。具體地,塔底液中含有部分的三氯氫硅,通過將塔底液返回繼續(xù)進(jìn)行精餾處理,可以顯著提高物料的利用率。
[0085]第二精餾裝置200:根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例,第二精餾裝置200具有第二精餾進(jìn)料口 201、第二冷凝后液出口 102、第二冷凝后氣出口 203和第二液態(tài)重組分出口 204,其中,第二精餾進(jìn)料口 201與第一液態(tài)重組分出口 105相連,適于對(duì)以上所得第一液態(tài)重組分進(jìn)行第二精餾處理,從而可以得到第二冷凝后液、第二冷凝后氣和第二液態(tài)重組分。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例,第二冷凝后液中含有四氯化硅。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,第一至第五精餾塔至少之一的塔底液出口與第二精餾裝置200的第二精餾進(jìn)料口 201相連,用于將第一至第五精餾塔至少之一的塔底液進(jìn)行第二精餾處理,例如,可以將第二精餾塔的塔底液出口與第二精餾裝置200的第二精餾進(jìn)料口 201相連,用于將第二精餾塔塔底液作為第一液態(tài)重組分進(jìn)行第二精餾處理。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例,第二液態(tài)重組分為廢液,可以直接將其送至廢液處理工序進(jìn)行處理。發(fā)明人發(fā)現(xiàn),第二精餾塔塔底液中含有四氯化硅與大量的重組分雜質(zhì),通過進(jìn)行第二精餾處理可以有效除去大部分的重組分雜質(zhì),從而可以得到成品四氯化硅。具體地,第二精餾裝置可以為高效導(dǎo)向篩板塔,塔內(nèi)徑為2200_,塔板數(shù)為60塊,進(jìn)料口為第25?45塊塔板,塔頂操作壓力為0.213MPaG,操作溫度為89?92°C,塔釜操作壓力為0.223MPaG,操作溫度為128?131°C,回流比為4.5。
[0086]冷凝裝置300:根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例,冷凝裝置300置具有冷凝液進(jìn)口 301、第三冷凝后液出口 302和第三冷凝后氣出口 303,其中,冷凝液進(jìn)口 301與第一冷凝后氣出口104和第二冷凝后氣出口 203相連,用于對(duì)以上所得第一冷凝后氣和第二冷凝后氣的至少之一進(jìn)行冷凝處理,從而可以得到第三冷凝后液和第三冷凝后氣。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例,冷凝處理的條件并不受特別限制,根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,冷凝處理可以在溫度為-40?-38攝氏度和壓力為0.1?0.15MPaG的條件下進(jìn)行。發(fā)明人發(fā)現(xiàn),該條件下進(jìn)行的冷凝處理可以明顯提高冷凝后氣和冷凝后液的分離效率。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例,可以將第一至第五精餾塔的至少之一產(chǎn)生的冷凝后氣作為第一冷凝后氣進(jìn)行冷凝處理。發(fā)明人發(fā)現(xiàn),第一冷凝后氣和第二冷凝后氣中含有大量的二氯二氫娃和少量的三氯氫娃,將其進(jìn)行冷凝處理后再進(jìn)行后續(xù)處理,可以顯著提高物料的利用率,同時(shí)可以減少尾氣排放量。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例,第三冷凝后氣中含有不凝氣體,可以直接送往廢氣處理工序進(jìn)行處理。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,冷凝裝置可以為雙管板列管式換熱器,換熱器管程流體為各塔冷凝后氣,殼程流體為_38°C冷凍鹽水,上封頭內(nèi)有一塊分程隔板,隔板一側(cè)有各塔冷凝后氣進(jìn)入口,另一側(cè)有不凝氣體排放口,下封頭有一冷凝液排放口。
[0087]第三精餾裝置400:根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例,第三精餾裝置400具有第三精餾進(jìn)料口 401、第四冷凝后液出口 402、第四冷凝后氣出口 403和第三液態(tài)重組分出口 404,其中,第三精餾進(jìn)料口 401與第一冷凝后液出口 103和第三冷凝冷凝后液出口 302相連,用于對(duì)第一冷凝后液和第三冷凝后液的至少之一進(jìn)行第三精餾處理,從而可以得到第四冷凝后液、第四冷凝后氣和第三液態(tài)重組分。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,第四冷凝后液中含有二氯二氫硅,第三液態(tài)重組分含有三氯氫硅。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例,第一至第五精餾塔的冷凝分離器的至少之一與第三精餾裝置400的第三精餾出料口 401相連,適于將第一至第五精餾塔至少之一產(chǎn)生的冷凝后液作為第一冷凝后液進(jìn)行第三精餾處理。例如,可以將第一和第三精餾塔的冷凝分離器與第三精餾裝置400的第三精餾出料口 401相連,用于將第一和第三精餾塔產(chǎn)生的冷凝后液與第三冷凝后液進(jìn)行第三精餾處理。發(fā)明人發(fā)現(xiàn),第一和第三精餾塔冷凝后液中含有99%以上的三氯氫硅、不到1%的二氯二氫硅以及大量輕組分雜質(zhì)(如硼的化合物),通過第三精餾處理可以除去輕組分物料中的大部分二氯二氫硅與低沸點(diǎn)雜質(zhì),并且經(jīng)過第三精餾處理所得第三液態(tài)重組分中三氯氫硅含量可以達(dá)到99.99%以上。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例,第三精餾裝置可以為高效導(dǎo)向篩板塔,塔內(nèi)徑為1200mm,塔板數(shù)為76塊,進(jìn)料口為第32?55塊塔板,塔頂操作壓力為0.248MPaG,操作溫度為55?58°C,塔釜操作壓力為0.298MPaG,操作溫度為77?79°C,回流比為47。
[0088]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的從氯硅烷中提純?nèi)葰涔璧南到y(tǒng)可以制備得到電子級(jí)多晶硅所需三氯氫硅,并且通過將第一至第五精餾塔產(chǎn)生的冷凝后氣和第二冷凝后氣集中回收,并將冷凝后氣集中進(jìn)行冷凝處理,可以明顯減少冷量的消耗和尾氣的排放,同時(shí)將第二精餾塔塔底液繼續(xù)進(jìn)行精餾處理,可以得到四氯化硅產(chǎn)品,另外,將第一至第五精餾塔至少之一產(chǎn)生的冷凝后液和第三冷凝后液繼續(xù)進(jìn)行精餾處理,可以有效將其中的三氯氫硅和二氯二氫硅進(jìn)行分離。
[0089]根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,上述第一精餾單元、第二精餾裝置、第三精餾裝置的至少之一與上述實(shí)施例的制備多晶硅的系統(tǒng)中的熱水混合裝置500相連,由此利用還原工段熱水對(duì)第一精餾單元、第二精餾裝置、第三精餾裝置進(jìn)行加熱,同時(shí)排出的冷水與氫氣加熱裝置100和三氯氫硅加熱裝置200的熱水進(jìn)口 130和230以及水冷組件的冷水進(jìn)口340相連。
[0090]實(shí)施例
[0091]參考圖5-6,經(jīng)各精餾塔系統(tǒng)換熱后的高溫進(jìn)水(24)以0.6MPaG、130°C分別進(jìn)入各還原爐底盤冷卻、夾套冷卻、尾氣冷卻,底盤冷卻進(jìn)水(6)經(jīng)過與還原爐底盤換熱后被加熱到150°C,夾套冷卻進(jìn)水(4)經(jīng)過與還原爐鐘罩換熱后被加熱到150°C,尾氣冷卻進(jìn)水(I)與還原爐進(jìn)料三氯氫硅液體(9)加熱器(El)、氫氣氣體(8)加熱器(E2)進(jìn)行換熱,三氯氫硅、氫氣經(jīng)130°C熱水加熱汽化,按一定比例進(jìn)行混合,形成110°C混合氣體(10),混合氣體(10)進(jìn)入還原爐混合氣體預(yù)熱器(E3),與580°C -610°C還原爐尾氣(12)換熱為180°C的混合氣(11)進(jìn)入還原爐內(nèi)進(jìn)行多晶硅沉積;經(jīng)過混合氣體加熱器(E3)換熱后還原尾氣
(13),再進(jìn)入還原尾氣冷卻器(E4)與三氯氫娃、氫氣加熱器出口的尾氣冷卻水(2)進(jìn)行換熱,被換熱100°C -110°C還原爐尾氣(14)至尾氣回收裝置;
[0092]尾氣冷卻水回水(3) 1400C _145°C與夾套冷卻回水(5)、底盤冷卻水回水(7)混合進(jìn)入還原爐高溫回水總管(25),用泵(P2)升壓到1.0MPaG送往蒸汽加熱器(E5),再進(jìn)入各精餾塔再沸器換熱,還原爐高溫回水(22)與各精餾塔再沸器換熱到130°C,經(jīng)過循環(huán)水冷卻器(E6)后(23)返回各還原爐進(jìn)行冷卻換熱,循環(huán)使用。
[0093]高溫水系統(tǒng)采用密閉形式,為使高溫水系統(tǒng)壓力和流量穩(wěn)定,還原爐高溫水管線
(23)和定壓泵(Pl)之間增加了一臺(tái)定壓罐,同時(shí)在與還原爐高溫水連接的管道上(17)增加壓力表,壓力表將直接顯示夾套水系統(tǒng)壓力,當(dāng)系統(tǒng)壓力低于設(shè)置最小壓力0.97MPaG時(shí),壓力表將傳輸信號(hào)給定壓水泵(P1),定壓水泵(Pl)開始工作,通過(14)對(duì)高溫回水管道(15)進(jìn)行增壓;當(dāng)系統(tǒng)壓力大于設(shè)置最高壓力L 05MPAG時(shí),壓力表將傳輸信號(hào)給定壓水泵(P1),定壓水泵(Pl)停止工作。在定壓水泵(Pl)停止工作后,高溫水系統(tǒng)壓力靠定壓罐來補(bǔ)償,當(dāng)高溫水系統(tǒng)壓力下降時(shí),定壓罐內(nèi)的氣體要自然膨脹,內(nèi)的水在氣體壓力下經(jīng)過(14)自動(dòng)補(bǔ)入高溫回水管道(15);當(dāng)定壓罐內(nèi)的水減小到一定程度,靠定壓水泵來實(shí)現(xiàn)增壓,罐內(nèi)的氣體再次被壓縮。如此往復(fù)的工作,高溫水系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)壓和補(bǔ)水。
[0094]還原爐高溫回水作為精餾塔系統(tǒng)再沸器的直接熱源,在生產(chǎn)過程中還原爐開停會(huì)對(duì)精餾塔系統(tǒng)溫度、流量造成波動(dòng)和系統(tǒng)初次開車系統(tǒng)熱水溫度達(dá)不到精餾塔再沸器溫度、流量,在還原爐高溫回水(20)進(jìn)入精餾塔系統(tǒng)再沸器之前增加一臺(tái)蒸汽加熱器(E5),蒸汽(28)以1.2MPaG、190°C通過還原蒸汽加熱器(E5)將還原爐高溫回水(20)加熱到150°C,還原蒸汽加熱器(E5)底部蒸汽冷凝水(29)回到鍋爐,高溫回水總管(23)與還原高溫水總管進(jìn)、出旁路(15)調(diào)節(jié),使進(jìn)入精餾塔系統(tǒng)高溫水(21)溫度和流量穩(wěn)定在150°C、1700m3/h,保證了精餾塔工藝參數(shù)穩(wěn)定;在生產(chǎn)過程中精餾塔系統(tǒng)部分停塔對(duì)運(yùn)行還原爐高溫進(jìn)水(23)溫度、流量會(huì)造成波動(dòng),在精餾塔再沸器進(jìn)(17)、回水總管(22)增加一套循環(huán)水板式換熱器(E6),循環(huán)水進(jìn)(26)、循環(huán)水出水(27)通過循環(huán)水板式換熱器(E6)將高溫冷卻水(19)進(jìn)行冷卻,進(jìn)入蒸汽加熱器(E5)還原爐高溫進(jìn)水總管(17)旁路(18)到精餾塔系統(tǒng)水板式換熱器之后再沸器回水(22),依靠旁路(18)調(diào)節(jié),保證了進(jìn)入還原爐系統(tǒng)高溫冷卻進(jìn)水(23)溫度、流量穩(wěn)定在130°C、2100m3/h。
[0095]5000噸/年多晶硅生產(chǎn)線,還原直接電耗70kw.h/kgsi,每小時(shí)產(chǎn)625kg硅,夾套、底盤、尾氣冷卻水帶走約80%的熱量,還原爐夾套、底盤、尾氣冷卻水每小時(shí)回收的熱量:35000KW。還原爐夾套、底盤、尾氣冷卻水的按進(jìn)水130°C、出水150°C,溫差20°C計(jì)算,需要的總水量:35000*860.6/20 = 1506m3/h ;
[0096]精餾系統(tǒng)共計(jì)13個(gè)塔,合成料精餾塔6個(gè),還原回收料精餾塔6個(gè),四氯化硅精餾塔I個(gè),合成料精餾塔每個(gè)塔再沸器所耗熱量為1870KW,所耗熱水78m3/h,還原回收料精餾塔每個(gè)塔再沸器所耗熱量為3920KW,所耗熱水164m3/h,四氯化硅精餾塔再沸器所耗熱量為3950KW,所耗熱水165m3/h ;精餾塔系統(tǒng)共計(jì)所耗熱量為38690KW,所耗熱水1617mVh ;
[0097]還原爐夾套、底盤、尾氣冷卻水熱能綜合利用后,整個(gè)精餾系統(tǒng)只需要補(bǔ)充5.2t/h蒸汽即可滿足,還原爐高溫水不需要循環(huán)水冷卻,精餾系統(tǒng)不需要蒸汽加熱,能為精餾塔系統(tǒng)每小時(shí)減少熱量35000KW,折合蒸汽50t/h,蒸汽按140元/噸計(jì)算,每小時(shí)可以節(jié)約7000元,全年可節(jié)約5040萬元。還原夾套、底盤、尾氣冷卻水按循環(huán)水冷卻,循環(huán)水5°C溫差,那么循環(huán)水量就是35000X861.24 + 5 + 1000 = 6028m3/h,一臺(tái)循環(huán)水泵流量為5000m3/h,一臺(tái)循環(huán)水泵功率為100kw.h,單臺(tái)風(fēng)機(jī)功率為180kw.h,按0.5元/kw.h計(jì)算:每小時(shí)可以節(jié)約590元,全年可節(jié)約424.8萬元;循環(huán)水系統(tǒng)年節(jié)約補(bǔ)水100000m3,每方水按5元計(jì)算,年節(jié)約50萬元。
[0098]三項(xiàng)合計(jì)全年可節(jié)約:5040+424.8+50 = 5514.8萬元
[0099]本項(xiàng)技術(shù)改造可使精餾系統(tǒng)降低91%的蒸汽消耗量,使尾氣回收裝置降低冷凍機(jī)負(fù)荷5%,還原電耗降低10%,全廠循環(huán)水用量降低約33.4%。
[0100]在本說明書的描述中,參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中,對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不必針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且,描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外,在不相互矛盾的情況下,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。
[0101]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例,可以理解的是,上述實(shí)施例是示例性的,不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種制備多晶娃的系統(tǒng),其特征在于,包括: 氫氣加熱裝置,所述氫氣加熱裝置具有氫氣進(jìn)口、氫氣出口、熱水進(jìn)口和冷水出口 ;三氯氫硅加熱裝置,所述三氯氫硅加熱裝置具有三氯氫硅進(jìn)口、三氯氫硅出口、熱水進(jìn)口和冷水出口; 還原爐,所述還原爐具有還原腔室和水冷組件,所述還原腔室具有原料進(jìn)口、產(chǎn)品出口和尾氣出口,所述水冷組件具有冷卻水進(jìn)口和熱水出口,其中,所述原料進(jìn)口與所述氫氣出口和三氯氫硅出口相連; 氣液熱交換裝置,所述氣液交換裝置分別與所述氫氣加熱裝置和三氯氫硅加熱裝置的冷水出口以及還原爐的尾氣出口相連; 熱水混合裝置,所述熱水混合裝置具有進(jìn)水口和還原工段熱水出口,所述進(jìn)水口分別與所述水冷組件的熱水出口以及氣液熱交換裝置的熱水出口相連;以及 三氯氫硅純化裝置,所述三氯氫硅純化裝置包括精餾塔,并且所述精餾塔的熱源進(jìn)口與所述熱水混合裝置的還原工段熱水出口相連,所述精餾塔的熱源出口與所述氫氣加熱裝置和三氯氫硅加熱裝置的熱水進(jìn)口以及所述水冷組件的冷卻水進(jìn)口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備多晶硅的系統(tǒng),其特征在于,進(jìn)一步包括: 氣氣熱交換裝置,所述氣氣熱交換裝置分別與所述氫氣出口、三氯氫硅出口、尾氣出口以及氣液熱交換裝置相連。
3.根據(jù)權(quán)利要 求2所述的制備多晶硅的系統(tǒng),其特征在于,進(jìn)一步包括: 補(bǔ)給水裝置,所述補(bǔ)給水裝置與所述熱水混合裝置相連; 加熱裝置,所述加熱裝置設(shè)置在所述熱水混合裝置與所述三氯氫硅純化裝置之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備多晶硅的系統(tǒng),其特征在于,進(jìn)一步包括: 冷卻裝置,所述冷卻裝置設(shè)置在所述熱水混合裝置與氫氣加熱裝置、三氯氫硅加熱裝置和還原爐之間,且分別與所述還原工段熱水出口、氫氣加熱裝置和三氯氫硅加熱裝置的熱水進(jìn)口以及水冷組件的冷水進(jìn)口相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備多晶硅的系統(tǒng),其特征在于,所述補(bǔ)給水裝置進(jìn)一步包括: 定壓罐,所述定壓罐與所述熱水混合裝置相連; 定壓水箱; 定壓泵,所述定壓泵設(shè)置在所述定壓罐與所述定壓水箱之間; 壓力表,所述壓力表與所述定壓罐相連且設(shè)置在鄰近所述熱水混合裝置的出水口的一側(cè)。
6.一種提純?nèi)葰涔璧南到y(tǒng),所述氯硅烷含有二氯二氫硅、三氯氫硅和四氯化硅,其特征在于,所述提純?nèi)葰涔璧南到y(tǒng)包括: 第一精餾單元,所述第一精餾單元具有第一精餾進(jìn)料口,三氯氫硅出口、第一冷凝后液出口、第一冷凝后氣出口和第一液態(tài)重組分出口 ; 第二精餾裝置,所述第二精餾裝置具有第二精餾進(jìn)料口、第二冷凝后液出口、第二冷凝后氣出口和第二液態(tài)重組分出口,所述第二精餾進(jìn)料口與所述第一液態(tài)重組分出口相連;冷凝裝置,所述冷凝裝置具有冷凝液進(jìn)口、第三冷凝后液出口和第三冷凝后氣出口,所述冷凝液進(jìn)口與所述第一冷凝后氣出口和第二冷凝后氣出口相連;以及第三精餾裝置,所述第三精餾裝置具有第三精餾進(jìn)料口、第四冷凝后液出口、第四冷凝后氣出口和第三液態(tài)重組分出口,所述第三精餾進(jìn)料口與所述第一冷凝后液出口和所述第三冷凝后液出口相連, 其中,所述第一精餾單元、第二精餾裝置、第三精餾裝置的至少之一與制備多晶硅的系統(tǒng)相連,所述制備多晶硅的系統(tǒng)包括: 氫氣加熱裝置,所述氫氣加熱裝置具有氫氣進(jìn)口、氫氣出口、熱水進(jìn)口和冷水出口 ;三氯氫硅加熱裝置,所述三氯氫硅加熱裝置具有三氯氫硅進(jìn)口、三氯氫硅出口、熱水進(jìn)口和冷水出口; 還原爐,所述還原爐具有還原腔室和水冷組件,所述還原腔室具有原料進(jìn)口、產(chǎn)品出口和尾氣出口,所述水冷組件具有冷卻水進(jìn)口和熱水出口,其中,所述原料進(jìn)口與所述氫氣出口和三氯氫硅出口相連; 氣液熱交換裝置,所述氣液交換裝置分別與所述氫氣加熱裝置和三氯氫硅加熱裝置的冷水出口以及還原爐的尾氣出口相連;以及 熱水混合裝置,所述熱水混合裝置具有進(jìn)水口和還原工段熱水出口,所述進(jìn)水口分別與所述水冷組件的熱水出口以及氣液熱交換裝置的熱水出口相連; 其中,所述熱水混合裝置的還原工段熱水出口與所述第一精餾單元、第二精餾裝置、第三精餾裝置的至少之 一相連。
【文檔編號(hào)】C01B33/107GK203959830SQ201420312266
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】李鋒, 王利強(qiáng), 張艷春, 濮希杰, 張曉峰, 高陽, 隋永亮, 莊志遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:國(guó)電內(nèi)蒙古晶陽能源有限公司