一种用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏工艺及设备的制作方法

    技术2024-12-27  49


    本技术涉及多晶硅生产领域,具体而言,涉及一种用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏工艺及设备。


    背景技术:

    1、多晶硅材料是电子信息产业和太阳能光伏发电产业最重要的基础材料,太阳能级多晶硅可用于太阳能光伏发电,是一种高效、环保和清洁的未来技术,可替代现有的发电模式。而电子级多晶硅可用于制造半导体材料,用于集成电路衬底的制造,广泛应用于航天、人工智能、自动控制和计算机芯片等领域。因此多晶硅材料对于国家新能源和高新技术的发展具有战略意义;

    2、cn 101538045a提出了一种三氯氢硅差压耦合精馏技术,能够大幅度降低生产成本和能耗,其中精馏节能40%左右。cn 101538044b提出一种三氯氢硅分离提纯工艺,粗三氯氢硅中含有轻组分氯硅烷以及b、p杂质,需要经过多次脱除低沸物和高沸物才能得到高纯度的三氯氢硅。虽然采用差压耦合技术降低生产能耗,但是多塔连续精馏,提纯效率低,设备投资大;

    3、而cn201210435219.5 一种用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏方法及设备,提出了包括低压隔壁精馏塔、中压隔壁精馏塔、高压隔壁精馏塔、塔顶冷凝器和塔釜再沸器,两个精馏塔之间设置冷凝再沸器,后塔塔顶气相物料在冷凝再沸器中放热,冷凝为过冷液体后返回后塔,前塔塔釜物料在冷凝再沸器中吸热变为再沸蒸汽返回前塔。粗三氯氢硅原料连续经过三个隔壁精馏塔进行分离,在塔顶脱除低沸物,在塔底脱除高沸物,最终在高压塔侧线采出高纯度的三氯氢硅产品;

    4、上述结构通过塔顶气相物料对冷凝再沸器进行放热,通过热能回收的方式降低能耗;但是在实际生产过程中,热能回收的方式会导致加热不稳定;因此需要设计一款能通过实现自动检测温度并控制加热温度,从而控制能耗的用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏的设备。


    技术实现思路

    1、本技术的内容部分用于以简要的形式介绍构思,这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本技术的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征,也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

    2、为了解决以上背景技术部分提到的技术问题,本技术的一些实施例提供了一种zlmc,包括以下步骤:

    3、步骤一:将原料倒入第一精馏塔,在经过第一精馏塔分离后,塔顶气相物料经过冷凝器后,分为液相回流物料和塔顶采出物料;

    4、步骤二:步骤一中所得到的塔底液相物料分为两部分,一部分经第一再沸器加热后形成回塔蒸汽返回第一精馏塔,另一部分作为塔底采出物料,第一精馏塔中部侧线采出三氯氢硅,然后输送进入第二精馏塔;

    5、步骤三:第二精馏塔塔顶气相物料进入第一再沸器,为第一再沸器提供热量,并通过设置于第一再沸器内的温控装置控制加热温度;通过第一再沸器冷凝为过冷液体,分为液相回流物料和塔顶采出物料;

    6、步骤四:步骤三中所得到的塔底液相物料分为两部分,一部分经过第二再沸器加热后形成回塔蒸汽返回第二精馏塔,另一部分作为塔底采出物料,第二精馏塔中部侧线采出三氯氢硅,然后输送进入第三精馏塔;

    7、步骤五:第三精馏塔塔顶气相物料进入第二再沸器,为第二再沸器提供热量,并通过设置于第二再沸器内的温控装置控制加热温度;通过第二再沸器冷凝为过冷液体,分为液相回流物料和塔顶采出物料;

    8、步骤六:步骤五中所得到的塔底液相物料分为两部分,一部分经过第三再沸器后加热形成回塔蒸汽返回第三精馏塔,另一部分作为塔底采出物料,第三精馏塔中部采出三氯氢硅产品;

    9、在一些实施方案中,第一精馏塔塔顶压力为410kpa,塔顶温度为55℃,回流量/进料量(l/f)=19;第二精馏塔塔顶压力为510kpa,塔顶温度为100℃,回流量/进料量(l/f)=210;第三精馏塔塔顶压力910kpa,塔顶温度为120℃,回流量/进料量(l/f)=30。

    10、通过上述工艺的设置,第二精馏塔2塔顶冷凝的负荷可以与第一精馏塔1塔底再沸器的负荷相匹配,第三精馏塔3塔顶冷凝的负荷可以与第二精馏塔2塔底再沸器的负荷相匹配,实现热耦合精馏,匹配换热,降低能耗;从而获得高纯度的多晶硅产品。

    11、在一些实施方案中,第一精馏塔、第二精馏塔、第三精馏塔、冷凝器、第一再沸器、第二再沸器、第三再沸器;

    12、其中,第一精馏塔、第二精馏塔和第三精馏塔均通过支撑架支撑,并呈竖直状放置在地面上;且靠近地面一端定义为塔底,远离地面端定义为塔顶;冷凝器与第一精馏塔连通,且连通处位于第一精馏塔的塔顶;

    13、第一再沸器设置于第一精馏塔和第二精馏塔之间;第一再沸器与第一精馏塔的塔底连通;

    14、第二再沸器设置于第二精馏塔和第三精馏塔之间,第二再沸器与第二精馏塔的塔底连通。

    15、通过上述方案的设计,第一再沸器和第二再沸器能通过热能回收的方式进行加热,有效降低了能耗;

    16、在一些实施方案中,第一再沸器和第二再沸器均包括:罐体、加热管以及温控系统;

    17、罐体形成一个用于容纳塔底液相物料的腔体;位于罐体的侧壁设置用于对腔体内的塔底液相物料加热处理的加热管;

    18、其中,罐体均设置供塔顶气相物料流通的连通管;位于第一再沸器上的连通管与第二精馏塔的塔顶连通;位于第二再沸器上的连通管与第三精馏塔的塔顶连通。

    19、通过上述方案的设计,实现了能通过加热管辅助塔顶气相物加热罐体,并通过温控系统自动控制内部温度,稳定加热温度,

    20、在一些实施方案中,温控系统包括:

    21、温度计,设置于腔体内,用于检测腔体内部的温度;

    22、加热器,设于罐体的外部,与加热管连接;

    23、信息处理模块,设置于罐体上,与温度计电连,用于接收温度计传来的温度信号;

    24、控制器,设于罐体上,与加热器电连,用于接收信息处理模块所发出的信号并控制加热器功率的增大和减小;

    25、清洁模块,与控制器连接,清理腔体内壁杂质;

    26、其中,清洁模块包括移动设置于腔体内壁的刮板和与控制器电连用于驱动刮板实现刮壁功能的驱动装置。

    27、通过上述方案的设计,通过温度计实时检测加热温度,并通过信息处理模块判定温度的稳定情况;然后通过控制器控制加热器的启闭,辅助加热管的加热;长时间工作后,信息处理模块发现加热速度降低,则通过清洁模块进行清理,从而提高热传导的效果。

    28、在一些实施方案中,罐体位于中心位置固定设置用于导向刮板沿罐体轴向方向移动的导向杆;

    29、导向杆上移动设置用于装载刮板的过滤板;

    30、导向杆呈中空状,位于导向杆内部转动设置一丝杆;

    31、导向杆表面部分贯穿至导向杆内部形成限位部;

    32、过滤板部分穿过限位部与丝杆啮合;

    33、其中,限位部沿导向杆的轴向方向延伸,且延伸轨迹在导向杆的侧壁呈螺旋状。

    34、通过上述的方案的设置,在进行清理的时候,过滤板能带动杂质聚集;刮板能清理腔体内壁的杂质。

    35、在一些实施方案中,过滤板的侧壁移动设置刮板;

    36、刮板与过滤板通过弹性件连接,该弹性件始终给予刮板在过滤板的径向方向上远离中心轴线的弹性作用力;

    37、刮板与腔体内壁抵触的表面形成刮条;

    38、刮条的延伸方向与限位部的延伸轨迹一致。

    39、通过上述方案的设计,弹性件能使刮板抵触腔体内壁,提高清理效果。

    40、在一些实施方案中,位于腔体内远离过滤板一端的侧壁设置隔板;

    41、隔板表面设置若干个导流孔;

    42、其中,将腔体内位于隔板远离过滤板的一侧定义为排污区。

    43、通过上述方案的设计,使得过滤板聚集的杂质能通过导流孔进入排污区,从而进行排污工序。

    44、在一些实施方案中,位于排污区内的导向杆表面部分径向贯穿形成供杂质进入至导向杆内部的进污口;

    45、进污口内转动设置涡轮;

    46、其中,导向杆内位于涡轮一侧设置螺旋叶片。

    47、在一些实施方案中,导向杆的端部部分突出罐体一端形成排污口;

    48、螺旋叶片位于排污口处。

    49、通过上述方案的设置,能通过螺旋叶片进行排污处理。

    50、本技术的有益效果在于:提供了一种通过温控系统实现自动检测罐体内温度并控制加热温度,从而控制能耗的用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏的设备。


    技术特征:

    1.一种用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏工艺,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏工艺,其特征在于:

    3.一种用于实现权利要求1-2所述的用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏工艺的设备,其特征在于,包括:

    4.根据权利要求3所述的用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏设备,其特征在于:

    5.根据权利要求4所述的用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏设备,其特征在于:

    6.根据权利要求5所述的用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏设备,其特征在于:

    7.根据权利要求6所述的用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏设备,其特征在于:

    8.根据权利要求7所述的用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏设备,其特征在于:

    9.根据权利要求8所述的用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏设备,其特征在于:

    10.根据权利要求9所述的用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏设备,其特征在于:


    技术总结
    本申请公开了一种用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏的设备,其属于多晶硅生产领域。第一精馏塔、第二精馏塔、第三精馏塔、冷凝器、第一再沸器、第二再沸器、第三再沸器;第一再沸器设置于第一精馏塔和第二精馏塔之间;第一再沸器与第一精馏塔的塔底连通;第二再沸器设置于第二精馏塔和第三精馏塔之间,第二再沸器与第二精馏塔的塔底连通;第一再沸器和第二再沸器均包括:罐体、加热管以及温控系统;位于第一再沸器上的连通管与第二精馏塔的塔顶连通;位于第二再沸器上的连通管与第三精馏塔的塔顶连通。本申请的有益效果在于提供了一种通过温控系统实现自动检测罐体内温度并控制加热温度,从而控制能耗的用于多晶硅生产的隔壁热耦合精馏的设备。

    技术研发人员:陈超,左宝君,别万,程琼芝,张为宏,王勇
    受保护的技术使用者:湖北远春石化设备制造有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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