一種氯硅烷殘液生產(chǎn)氯化氫氣體的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氯硅烷殘液生產(chǎn)氯化氫氣體的方法，屬于多晶硅生產(chǎn)廢物資源化領(lǐng)域；本發(fā)明將氯硅烷殘液在含飽和鹽酸反應(yīng)釜中高速攪拌水解，水解產(chǎn)生的氫氣和氯化氫氣體、過(guò)飽和鹽酸釋放的氯化氫氣體及被氣流帶出未反應(yīng)完全的氯硅烷霧滴或氣體進(jìn)入吸收塔，氯硅烷氣體及部分氯化氫氣體被近飽和鹽酸吸收，吸收液變?yōu)轱柡望}酸返回反應(yīng)釜，剩余的氫氣和氯化氫氣體經(jīng)過(guò)水冷和深冷后進(jìn)入三氯氫硅的合成工序。本發(fā)明利用氯硅烷殘液水解產(chǎn)生氯化氫、氯硅烷殘液水解反應(yīng)為放熱反應(yīng)、飽和鹽酸無(wú)法再吸收氯化氫的原理，用飽和鹽酸水解氯硅烷殘液直接獲得氯化氫氣體，省去了專門的鹽酸解析設(shè)備，減少能源消耗，降低生產(chǎn)裝置建設(shè)和運(yùn)行成本。
【專利說(shuō)明】
一種氯硅烷殘液生產(chǎn)氯化氫氣體的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]
本發(fā)明涉及一種氯硅烷殘液生產(chǎn)氯化氫氣體的方法，屬于多晶硅生產(chǎn)廢物資源化領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)主流多晶硅生產(chǎn)工藝為西門子法，該工藝主要氯化氫的合成、三氯氫硅的合成、三氯氫硅的提純、三氯氫硅的還原、四氯化硅氫化。由于國(guó)內(nèi)多晶硅廠對(duì)改良西門子法生產(chǎn)多晶硅技術(shù)尚未完全掌握，無(wú)法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)生產(chǎn)，其工藝過(guò)程不可避免的產(chǎn)生了大量的氯硅烷殘液。
[0003]氯硅烷殘液的主要來(lái)源于三氯氫硅的合成工序、合成氣干法分離工序、三氯氫硅的精餾提純工序、還原尾氣干法分離工序、四氯化硅的氫化工序、氫化氣干法分離工序等，其成分為四氯化硅、三氯氫硅、二氯二氫硅、氯化氫、少量的硅粉和金屬氯化物。
[0004]目前國(guó)內(nèi)多晶硅廠氯硅烷殘液處理方法普遍采用堿液處理工藝，產(chǎn)生的氯鹽、二氧化硅、硅酸鹽等混合物，其中的氯元素?zé)o法回到系統(tǒng)進(jìn)行資源化利用，造成資源浪費(fèi)。
[0005]目前，雖有用鹽酸法處理四氯化硅(CN103058141A)和氯硅烷殘液(CN105036081A)副產(chǎn)氯化氫氣體的方法，但均為先將原料將變成濃鹽酸，再對(duì)濃鹽酸熱解析獲得氯化氫氣體，該工序需要消耗大量的能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種氯硅烷殘液生產(chǎn)氯化氫氣體的方法，本發(fā)明利用氯硅烷遇水極易水解并生成氯化氫、氯硅烷水解為放熱反應(yīng)、飽和鹽酸無(wú)法繼續(xù)溶解氯化氫的原理，將氯娃燒殘液在飽和鹽酸中水解，以反應(yīng)耗水量和洗渣置換HCl用水以洗滌水的形式加入系統(tǒng)中，水解產(chǎn)生的氯化氫以氣態(tài)形式存在系統(tǒng)中，混有氫氣的氯化氫氣體經(jīng)過(guò)水冷和深冷脫水處理后，進(jìn)入三氯氫硅合成工序作為原料使用。本發(fā)明將氯硅烷殘液在飽和鹽酸中水解直接產(chǎn)生氯化氫氣體，省去濃鹽酸解析工序，較少能耗，產(chǎn)生氯化氫氣體作為三氯氫硅合成原料，實(shí)現(xiàn)了多晶硅生產(chǎn)中氯元素的循環(huán)。
[0007]本發(fā)明所述一種氯硅烷殘液生產(chǎn)氯化氫氣體的方法，包括以下步驟:
(I)將氯硅烷殘液送入含飽和鹽酸的反應(yīng)釜I，強(qiáng)力攪拌，氯硅烷殘液在飽和鹽酸中水解，水解反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣和氯化氫氣體、過(guò)飽和鹽酸釋放的氯化氫氣體、被氣流帶出的未反應(yīng)完全的氯硅烷霧滴或氣體進(jìn)入吸收塔2，用鹽酸收集罐9中的鹽酸水解和吸收后，吸收液最終返回到反應(yīng)釜I中。
[0008](2)吸收塔2出來(lái)的氣體(主要為氫氣和氯化氫氣體)經(jīng)過(guò)水冷器3、氣液分離器14、深冷器5、氣液分離器116，獲得干燥脫水的氫氣和氯化氫氣體混合物進(jìn)入三氯氫娃的合成工序，冷凝液進(jìn)入鹽酸收集罐9。
[0009](3)反應(yīng)釜I中的水解液用渣漿栗17送入過(guò)濾機(jī)18過(guò)濾，濾液進(jìn)入鹽酸收集罐9，濾渣進(jìn)入洗滌罐10進(jìn)行洗滌，漿液用渣漿栗IIll送入過(guò)濾機(jī)1112過(guò)濾，濾液進(jìn)入鹽酸收集罐9，濾渣二氧化硅進(jìn)入后處理工序。
[0010](4)過(guò)濾機(jī)18、過(guò)濾機(jī)1112濾液和水冷器3、深冷器5的冷凝液在鹽酸收集罐9通過(guò)攪拌充分混合后獲得鹽酸，用循環(huán)栗13輸送至吸收塔2作為吸收劑循環(huán)使用。
[0011]優(yōu)選的，本發(fā)明所述反應(yīng)釜I攪拌速度為150?400r/min;所述反應(yīng)釜(I)的溫度為40?60 cC ο
[0012]優(yōu)選的，本發(fā)明所述水冷器3冷媒為15?25°C循環(huán)冷卻水，所述深冷器5冷媒為-17一 7 °C冷凍鹽水。
[0013]優(yōu)選的，本發(fā)明所述洗滌罐10洗滌用水為新鮮工業(yè)水，洗滌水同時(shí)作為氯硅烷殘液水解反應(yīng)耗水和進(jìn)入濾渣中洗滌置換氯化氫的水。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
(I)本發(fā)明所述方法將氯硅烷殘液在飽和鹽酸中水解，直接獲得氯化氫氣體，并充分利用氯硅烷水解反應(yīng)熱，省去鹽酸解析設(shè)備，減少鹽酸解析能源消耗，降低生產(chǎn)裝置建設(shè)和運(yùn)行成本。
[0015](2)本發(fā)明所述方法利用氯硅烷殘液生產(chǎn)氯化氫氣體回到三氯氫硅的合成工序，實(shí)現(xiàn)多晶硅廠氯元素的循環(huán)。
[0016](3)本發(fā)明所述方法將補(bǔ)水先作為洗滌用水回收濾渣中的氯化氫，又作為反應(yīng)用水，實(shí)現(xiàn)了水綜合利用。
[0017](4)本發(fā)明所述方法減少其它雜質(zhì)元素的引入，提高氯化氫和二氧化硅副產(chǎn)物的純度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了硅和氯元素的資源化利用。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖；
圖中:1-反應(yīng)釜、2-吸收塔、3-水冷器、4-汽水分離器1、5-深冷器、6-汽水分離器I1、7-渣漿栗1、8_過(guò)濾機(jī)1、9_鹽酸收集罐、10-洗滌罐、11-渣漿栗I1、12-過(guò)濾機(jī)I1、13-循環(huán)栗。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例1?3所用的裝置如圖1所示，包括反應(yīng)釜1、吸收塔2、水冷器3、汽水分離器14、深冷器5、汽水分離器116、渣漿栗17、過(guò)濾機(jī)18、鹽酸收集罐9、洗滌罐10、渣漿栗1111、過(guò)濾機(jī)1112、循環(huán)栗13;反應(yīng)釜I與吸收塔2連通，吸收塔2與水冷器3連通，水冷器3與汽水分離器14連通，汽水分離器14與深冷器5連通，深冷器5與汽水分離器116連通，汽水分離器14和汽水分離器116與鹽酸收集罐9連通，反應(yīng)釜I通過(guò)渣漿栗17與過(guò)濾機(jī)18連通，過(guò)濾機(jī)18與鹽酸收集罐9連通，洗滌罐10通過(guò)渣漿栗II11與過(guò)濾機(jī)II12連通，過(guò)濾機(jī)II12與鹽酸收集罐9連通，鹽酸收集罐9通過(guò)循環(huán)栗13與吸收塔2連通。
[0021]實(shí)施例1
本實(shí)施例所述一種氯硅烷殘液生產(chǎn)氯化氫氣體的方法，其特征在于，包括以下步驟: 本實(shí)施例處理的氯硅烷殘液的主要成分是100%的SiCl4、0%的SiHCl3、0%的SiH2Cl2、0%HCl，即以純四氯化硅為例，處理量為0.1 t/h。
[0022](I)將氯硅烷殘液以0.1t/h送入含飽和鹽酸的反應(yīng)釜I中，200r/min強(qiáng)力攪拌，氯娃燒殘液在飽和鹽酸(反應(yīng)爸內(nèi)溫度為40 0C，飽和濃度為37?39%)中水解，水解反應(yīng)產(chǎn)生氯化氫氣體和氫氣、過(guò)飽和鹽酸釋放的氯化氫氣體、被氣流帶出的未反應(yīng)完全的氯娃燒霧滴或氣體進(jìn)入吸收塔2，用鹽酸收集罐9中的鹽酸水解和吸收后，吸收液最終返回到反應(yīng)釜I中。
[0023](2 )吸收塔2出來(lái)的氫氣和氯化氫氣體經(jīng)過(guò)25 °C水冷器3、氣液分離器14、-15 °C深冷器5、氣液分離器116，獲得干燥脫水的氯化氫氣體(79kg/h，?100%vol)混合物進(jìn)入三氯氫硅的合成工序，冷凝液進(jìn)入鹽酸收集罐9。
[0024](3)反應(yīng)釜I中的水解液用渣漿栗17送入過(guò)濾機(jī)18過(guò)濾，濾液進(jìn)入鹽酸收集罐9，濾渣進(jìn)入洗滌罐10，用155kg/h新鮮工業(yè)水進(jìn)行洗滌，漿液用渣漿栗II11送入過(guò)濾機(jī)II12過(guò)濾，濾液進(jìn)入鹽酸收集罐9，濾渣二氧化硅(176kg/h，20% 二氧化硅，含80%酸性水)進(jìn)入后處理工序。
[0025](4)過(guò)濾機(jī)18、過(guò)濾機(jī)1112濾液和水冷器3、深冷器5的冷凝液在鹽酸收集罐9通過(guò)攪拌充分混合后獲得鹽酸，用循環(huán)栗13輸送至吸收塔2作為吸收劑(8t/h)循環(huán)使用。
[0026]實(shí)施例2
本實(shí)施例所述一種氯硅烷殘液生產(chǎn)氯化氫氣體的方法，其特征在于，包括以下步驟:本實(shí)施例處理的氯硅烷殘液的主要成分是90%的SiCl4、5%的SiHCl3、3%的SiH2Cl2、2%HCl，處理量為0.1 t/h。
[0027](I)將氯硅烷殘液以0.1t/h送入含飽和鹽酸的反應(yīng)釜I中，300r/min強(qiáng)力攪拌，氯娃燒殘液在飽和鹽酸(反應(yīng)爸內(nèi)溫度為50 °C，飽和鹽酸濃度為36?37.5%)中水解，水解反應(yīng)產(chǎn)生氯化氫氣體和氫氣、過(guò)飽和鹽酸釋放的氯化氫氣體、被氣流帶出的未反應(yīng)完全的氯硅烷霧滴或氣體進(jìn)入吸收塔2，用鹽酸收集罐9中的鹽酸水解和吸收后，吸收液最終返回到反應(yīng)釜I中。
[0028](2 )吸收塔2出來(lái)的氫氣和氯化氫氣體經(jīng)過(guò)20 0C水冷器3、氣液分離器14、-1 O V深冷器5氣液分離器116，獲得干燥脫水的含氫氣的氯化氫氣體(!1(:1:781^/11，97.81°/^01，!12:?.!!^/!!^.^。/^(^，滿足三氯氫硅合成工序氯化氫氣體氫氣含量要求^混合物進(jìn)入三氯氫硅的合成工序，冷凝液進(jìn)入鹽酸收集罐9。
[0029](3)反應(yīng)釜I中的水解液用渣漿栗17送入過(guò)濾機(jī)18過(guò)濾，濾液進(jìn)入鹽酸收集罐9，濾渣進(jìn)入洗滌罐10，用157kg/h新鮮工業(yè)水進(jìn)行洗滌，漿液用渣漿栗II11送入過(guò)濾機(jī)II12過(guò)濾，濾液進(jìn)入鹽酸收集罐9，濾渣二氧化硅(179kg/h，20% 二氧化硅，含80%酸性水)進(jìn)入后處理工序。
[0030](4)過(guò)濾機(jī)18、過(guò)濾機(jī)1112濾液和水冷器3、深冷器5的冷凝液在鹽酸收集罐9通過(guò)攪拌充分混合后獲得鹽酸，用循環(huán)栗13輸送至吸收塔2作為吸收劑(10t/h)循環(huán)使用。
[0031]實(shí)施例3
本實(shí)施例所述一種氯硅烷殘液生產(chǎn)氯化氫氣體的方法，其特征在于，包括以下步驟:本實(shí)施例處理的氯硅烷殘液的主要成分是80%的SiCl4、10%的SiHCl3、5%的SiH2Cl2、5%HCl，處理量為0.1 t/h。
[0032](I)將氯硅烷殘液以0.1t/h送入含飽和鹽酸的反應(yīng)釜I中，400r/min強(qiáng)力攪拌，氯娃燒殘液在飽和鹽酸(反應(yīng)爸內(nèi)溫度為60 0C，飽和鹽酸濃度為33?36%)中水解，水解反應(yīng)產(chǎn)生氯化氫氣體和氫氣、過(guò)飽和鹽酸釋放的氯化氫氣體、被氣流帶出的未反應(yīng)完全的氯硅烷霧滴或氣體進(jìn)入吸收塔2，用鹽酸收集罐9中的鹽酸水解和吸收后，吸收液最終返回到反應(yīng)釜I中。
[0033](2 )吸收塔2出來(lái)的氫氣和氯化氫氣體經(jīng)過(guò)15 0C水冷器3、氣液分離器14、_5 V深冷器5、氣液分離器116，獲得干燥脫水的含氫氣的氯化氫氣體(HCl: 78kg/h，97.13%vol,H2:
0.17kg/h，3.87%voI，滿足三氯氫硅合成工序氯化氫氣體氫氣含量要求)混合物進(jìn)入三氯氫硅的合成工序，冷凝液進(jìn)入鹽酸收集罐9。
[0034](3)反應(yīng)釜I中的水解液用渣漿栗17送入過(guò)濾機(jī)18過(guò)濾，濾液進(jìn)入鹽酸收集罐9，濾渣進(jìn)入洗滌罐10，用157kg/h新鮮工業(yè)水進(jìn)行洗滌，漿液用渣漿栗II11送入過(guò)濾機(jī)II12過(guò)濾，濾液進(jìn)入鹽酸收集罐9，濾渣二氧化硅(178kg/h，20% 二氧化硅，含80%酸性水)進(jìn)入后處理工序。
[0035](4)過(guò)濾機(jī)18、過(guò)濾機(jī)1112濾液和水冷器3、深冷器5的冷凝液在鹽酸收集罐9通過(guò)攪拌充分混合后獲得鹽酸，用循環(huán)栗13輸送至吸收塔2作為吸收劑(12t/h)循環(huán)使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氯硅烷殘液生產(chǎn)氯化氫氣體的方法，其特征在于，具體包括以下步驟: (1)將氯硅烷殘液送入含飽和鹽酸的反應(yīng)釜(I)，強(qiáng)力攪拌，氯硅烷殘液在飽和鹽酸中水解，水解反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣和氯化氫氣體、過(guò)飽和鹽酸釋放的氯化氫氣體、被氣流帶出的未反應(yīng)完全的氯硅烷霧滴或氣體進(jìn)入吸收塔(2)，用鹽酸收集罐(9)中的鹽酸水解和吸收后，吸收液最終返回到反應(yīng)釜(I)中； (2)吸收塔(2)出來(lái)的氣體經(jīng)過(guò)水冷器(3)、氣液分離器1(4)、深冷器(5)、氣液分離器II(6)，獲得干燥脫水的氫氣和氯化氫氣體混合物進(jìn)入三氯氫硅的合成工序，冷凝液進(jìn)入鹽酸收集罐(9); (3)反應(yīng)釜(I)中的水解液用渣漿栗1(7)送入過(guò)濾機(jī)1(8)過(guò)濾，濾液進(jìn)入鹽酸收集罐(9)，濾渣進(jìn)入洗滌罐(10)進(jìn)行洗滌，漿液用渣漿栗II(Il)送入過(guò)濾機(jī)11(12)過(guò)濾，濾液進(jìn)入鹽酸收集罐(9)，濾渣二氧化硅進(jìn)入后處理工序； (4)過(guò)濾機(jī)1(8)、過(guò)濾機(jī)11(12)濾液和水冷器(3)、深冷器(5)的冷凝液在鹽酸收集罐(9)通過(guò)攪拌充分混合后獲得鹽酸，用循環(huán)栗(13)輸送至吸收塔(2)作為吸收劑循環(huán)使用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氯硅烷殘液生產(chǎn)氯化氫氣體的方法，其特征在于:所述反應(yīng)釜(I)攪拌速度為150?400r/min。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氯硅烷殘液生產(chǎn)氯化氫氣體的方法，其特征在于:所述反應(yīng)釜(I)內(nèi)溫度為40?60°C。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氯硅烷殘液生產(chǎn)氯化氫氣體的方法，其特征在于:所述水冷器(3 )冷媒為15-25 0C循環(huán)冷卻水，所述深冷器(5 )冷媒為-17?-7 °C冷凍鹽水。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氯硅烷殘液生產(chǎn)氯化氫氣體的方法，其特征在于:所述洗滌罐(10)洗滌用水為新鮮工業(yè)水，洗滌水同時(shí)作為氯娃燒殘液水解反應(yīng)耗水和進(jìn)入濾渣中洗滌置換氯化氫的水。
【文檔編號(hào)】C01B7/01GK106006557SQ201610328710
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】黃兵, 李銀光, 張?chǎng)? 陳樑, 鄭惠文
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)