一种冷氢化热量回收系统的制作方法

本技术涉及多晶硅生产，更具体地说涉及一种冷氢化热量回收系统。

背景技术：

1、目前我国生产多晶硅采用的工艺技术基本上都是改良西门子法。通过该技术生产的多晶硅占全国总产量的80%以上。改良西门子法技术中一个重要的环节是冷氢化。冷氢化是将氢气和四氯化硅混合、加热，在530℃-560℃、2.5mpa-3.0mpa流化床反应器中和硅粉进行吸热反应。该反应需要添加一定比例催化剂提高转化率。反应后的尾气、需要进行热量回收、除尘、洗涤、冷凝，得到氯硅烷产品，最后送往精馏工序进行下一步处理。未反应的氢气经过循环氢压机压缩后重复利用。冷氢化的出现有效将四氯化硅转化为三氯氢硅，解决了氯元素闭路循环问题，降低了多晶硅生产综合电耗，是改良西门子法生产多晶硅的重要的降本途径。

2、现有技术中，公开号为cn115340095a的专利，公开了一种冷氢化热能回收系统及方法，包括原料气预热机构、原料气混合汽化组、混合气加热机构、流化床、急冷塔和粗分塔；原料气预热机构设有用于热交换的第一壳程流道和第一管程流道，混合气加热机构设有用于热交换的第二壳程流道和第二管程流道；第一管程流道的进口连接供气源，第一管程流道的出口连接原料气混合汽化组的进口，原料气混合汽化组的出口连接第二壳程流道的进口，第二壳程流道的出口连接流化床的气体进口，流化床出口连接第二管程流道的进口，第二管程流道的进口连接急冷塔的进口，急冷塔的出口连接第一壳程的进口，第一壳程的出口连接粗分塔。本发明实现了冷氢化热能回收，减少了热量浪费，降低了能源损耗和生产成本。

3、上述专利公开的冷氢化热能回收系统，存在以下缺陷：

4、1、流化床出口经过三级换热后进入急冷塔，没有对硅粉进行去除，会造成急冷器堵塞，缩短了冷氢化运行周期。

5、2、采用普通列管换热器进行热量回收，所需换热级数较多，且换热器易堵塞。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种冷氢化热量回收系统，以解决上述没有对硅粉进行去除等问题。

2、为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案：

3、一种冷氢化热量回收系统，包括混合器、热能回收组合、流化床、洗涤塔组合、汽化过热组合和硅粉过滤组合；

4、所述混合器的进口连接有氢气输送管道和四氯化硅输送管道，所述热能回收组合包括若干级依次连接的热能回收器，每一级热能回收器内均设置有用于热交换的壳程流道和管程流道，若干级热能回收器的壳程流道形成物料升温线路，管程流道形成物料降温线路；

5、在物料升温线路中，首级热能回收器的壳程流道进口连接混合器的出口，前一级热能回收器的壳程流道出口连接后一级热能回收器的壳程流道进口，末级热能回收器的壳程流道出口连接至流化床底端进口；

6、在物料降温线路中，末级热能回收器的管程流道进口连接至流化床顶端出口，后一级热能回收器的管程流道出口连接前一级热能回收器的管程流道进口，第二级热能回收器的管程流道出口连接至洗涤塔组合进口，所述洗涤塔组合包括若干依次连接的洗涤塔；

7、所述汽化过热组合设置在所述物料升温线路中，所述硅粉过滤组合设置在所述物料降温线路中。

8、优选的，所述热能回收组合包括一级热能回收器、二级热能回收器、三级热能回收器和四级热能回收器；

9、所述一级热能回收器的壳程流道进口连接混合器的出口，一级热能回收器的壳程流道出口连接二级热能回收器的壳程流道进口，所述二级热能回收器的壳程流道出口连接三级热能回收器的壳程流道进口，所述三级热能回收器的壳程流道出口连接四级热能回收器的壳程流道进口，所述四级热能回收器的壳程流道出口连接至流化床底端进口；

10、所述流化床顶端出口连接四级热能回收器的管程流道进口，所述四级热能回收器的管程流道出口连接三级热能回收器的管程流道进口，所述三级热能回收器的管程流道出口连接二级热能回收器的管程流道进口，所述二级热能回收器的管程流道出口连接至洗涤塔组合进口。

11、优选的，所述汽化过热组合设置在一级热能回收器壳程流道出口和二级热能回收器壳程流道进口之间的物料升温线路中，包括汽化器和过热器；

12、所述汽化器进口与一级热能回收器壳程流道出口连接，汽化器出口与过热器进口连接，过热器出口与二级热能回收器壳程流道进口连接。

13、优选的，还包括电加热器，所述四级热能回收器的壳程流道出口连接电加热器的进口，电加热器的出口连接至流化床底端进口。

14、优选的，所述硅粉过滤组合设置在三级热能回收器管程流道出口和二级热能回收器管程流道进口之间的物料降温线路中，包括旋风分离器和过滤器；

15、所述旋风分离器进口与三级热能回收器管程流道出口连接，旋风分离器出口与过滤器进口连接，过滤器出口与二级热能回收器管程流道进口连接。

16、优选的，所述洗涤塔组合包括洗涤塔ⅰ和洗涤塔ⅱ，所述洗涤塔ⅰ底端进口与二级热能回收器的管程流道出口连接，洗涤塔ⅰ顶端出口与洗涤塔ⅱ底端进口连接，洗涤塔ⅱ顶端出口连接至一级热能回收器管程流道进口，一级热能回收器管程流道出口连接至下游装置。

17、优选的，所述洗涤塔ⅱ顶端的侧壁上设置有喷淋液进口管，洗涤塔ⅱ底端和洗涤塔ⅰ顶端侧壁之间设置有喷淋液输送管，洗涤塔ⅰ底端设置有下游渣浆输送管。

18、优选的，所述流化床侧壁设置有硅粉加入口。

19、本实用新型的有益效果：

20、本实用新型提供的冷氢化热量回收系统，热能回收组合包括若干级依次连接的热能回收器，每一级热能回收器内均设置有用于热交换的壳程流道和管程流道，壳程流道内的流体的温度小于管程流道内的流体的温度，壳程流道和管程流道内的流体相互换热，以对管程流道内的流体的温度进行热量回收利用，将壳程流道内的流体升温，将管程流道内的流体降温；若干级热能回收器的壳程流道形成物料升温线路，管程流道形成物料降温线路，实现了多晶硅冷氢化的升温、降温和热量回收利用。

21、本实用新型提供的冷氢化热量回收系统，在物料降温线路中设置有硅粉过滤组合，以对从流化床进入物料降温线路中的硅粉进行过滤，防止硅粉对后序系统造成影响，对硅粉进行有效去除，延长了系统运行周期。洗涤塔组合包括若干依次连接的洗涤塔，多级洗涤效果更好，有效提高产品质量。

技术特征：

1.一种冷氢化热量回收系统，其特征在于，包括混合器（1）、热能回收组合、流化床（2）、洗涤塔组合、汽化过热组合和硅粉过滤组合；

2.如权利要求1所述的冷氢化热量回收系统，其特征在于，所述热能回收组合包括一级热能回收器（3）、二级热能回收器（4）、三级热能回收器（5）和四级热能回收器（6）；

3.如权利要求2所述的冷氢化热量回收系统，其特征在于，所述汽化过热组合设置在一级热能回收器（3）壳程流道出口和二级热能回收器（4）壳程流道进口之间的物料升温线路中，包括汽化器（7）和过热器（8）；

4.如权利要求2所述的冷氢化热量回收系统，其特征在于，还包括电加热器（9），所述四级热能回收器（6）的壳程流道出口连接电加热器（9）的进口，电加热器（9）的出口连接至流化床（2）底端进口。

5.如权利要求2所述的冷氢化热量回收系统，其特征在于，所述硅粉过滤组合设置在三级热能回收器（5）管程流道出口和二级热能回收器（4）管程流道进口之间的物料降温线路中，包括旋风分离器（10）和过滤器（11）；

6.如权利要求2所述的冷氢化热量回收系统，其特征在于，所述洗涤塔组合包括洗涤塔ⅰ（12）和洗涤塔ⅱ（13），所述洗涤塔ⅰ（12）底端进口与二级热能回收器（4）的管程流道出口连接，洗涤塔ⅰ（12）顶端出口与洗涤塔ⅱ（13）底端进口连接，洗涤塔ⅱ（13）顶端出口连接至一级热能回收器（3）管程流道进口，一级热能回收器（3）管程流道出口连接至下游装置。

7.如权利要求6所述的冷氢化热量回收系统，其特征在于，所述洗涤塔ⅱ（13）顶端的侧壁上设置有喷淋液进口管，洗涤塔ⅱ（13）底端和洗涤塔ⅰ（12）顶端侧壁之间设置有喷淋液输送管，洗涤塔ⅰ（12）底端设置有下游渣浆输送管。

8.如权利要求1所述的冷氢化热量回收系统，其特征在于，所述流化床（2）侧壁设置有硅粉加入口。

技术总结本技术公开了一种冷氢化热量回收系统，涉及多晶硅生产技术领域。热能回收组合包括若干级依次连接的热能回收器，每一级热能回收器内均设置有用于热交换的壳程流道和管程流道，壳程流道内的流体的温度小于管程流道内的流体的温度，壳程流道和管程流道内的流体相互换热，以对管程流道内的流体的温度进行热量回收利用，将壳程流道内的流体升温，将管程流道内的流体降温；若干级热能回收器的壳程流道形成物料升温线路，管程流道形成物料降温线路，实现了多晶硅冷氢化的升温、降温和热量回收利用。在物料降温线路中设置有硅粉过滤组合，以对从流化床进入物料降温线路中的硅粉进行过滤，防止硅粉对后序系统造成影响，对硅粉进行有效去除。技术研发人员：王朝阳,彭杨,冯欢,蒲勇,明勇,邱斌受保护的技术使用者：四川永祥新能源有限公司技术研发日：20231007技术公布日：2024/7/11