一种硅烷生产用冷泵精馏系统及制备方法与流程

本发明涉及硅烷生产，更具体地说是涉及一种硅烷生产用冷泵精馏系统。

背景技术：

1、高温精馏系统采用热泵精馏系统，已是成熟工艺技术，将精馏塔塔顶热量进行回收，通过热泵机组增压增温后，将热量最终以蒸汽、高温水或电的形式输出。

2、目前硅烷生产精馏过程中冷媒制冷能耗大，塔釜温度不能有效控制，精馏生产过程不稳定。所以对于精馏生产过程中降低制冷能耗，满足精馏稳定运行极为重要。相对于热泵精馏系统，传统硅烷生产过程中精馏提纯塔顶冷凝器选用-40℃或-80℃冷媒，塔釜再沸器选用循环水或高温冷媒，导致塔釜物料温度控制不稳定，精馏塔塔压波动较大。塔顶出料不能有效地将杂质去除，影响产品纯度。

3、冷凝器载冷剂制冷需经过两级制冷过程，能耗高。再沸器循环水将精馏塔塔釜介质过度加热，且循环水出口温度过低，不利于循环系统稳定运行。再沸器使用冷媒加热，收集的冷量无法有效回收再利用，造成能源浪费。

4、因此，研发出一种冷泵精馏系统，高效精馏制冷，降低制冷能耗，且稳定精馏塔塔釜运行是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，特提出本发明。

2、本发明目的之一在于提供一种复叠式制冷系统，对于硅烷生产节能降耗、稳定运行意义重大。

3、本发明目的之二在于提供以复叠式制冷系统精馏纯化硅烷的方法。

4、本发明实施例一方面提供了一种硅烷生产用冷泵精馏系统，包括相互连通的低温级复叠式制冷系统和高温级复叠式制冷系统；

5、其中，所述低温级复叠式制冷系统包括依次连通的载冷剂压缩机、精馏塔塔釜再沸器、贮液器、回热器、桶泵气液分离器、桶泵和精馏塔塔顶冷凝器；其中，所述精馏塔塔顶冷凝器的出口端与所述桶泵气液分离器连通；所述回热器与所述载冷剂压缩机连通；

6、所述高温级复叠式制冷系统分别与所述贮液器、所述载冷剂压缩机连通。

7、在优选的实施方式中，所述高温级复叠式制冷系统包括依次连通的制冷压缩机、复合式蒸发式冷凝器、节流阀和冷凝蒸发器；其中，所述冷凝蒸发器的输出端分别与所述贮液器和所述载冷剂压缩机相通。

8、本发明实施例第二方面提供了以所述的冷泵精馏系统生产硅烷的方法，过程包括：

9、硅烷生产系统正常运行时，高温高压气相载冷剂经过精馏塔塔釜再沸器，将热量传递给精馏塔，同时将精馏塔冷量吸收，载冷剂依次进入贮液器、回热器，再次降温，部分液化，进入桶泵气液分离器，液相通过桶泵输送至精馏塔塔顶冷凝器，为塔顶提供冷量，载冷剂由液相转换为气相，进入桶泵气液分离器，气相经过回流器回收冷量，输送至载冷剂压缩机，高压高温气相载冷剂进入精馏塔塔釜再沸器，形成循环；

10、硅烷生产系统开车阶段，使用环保制冷剂，经过制冷剂压缩机压缩，形成气相高温高压制冷剂，依次通过复合式蒸发式冷凝器、节流阀，形成液相低温低压制冷剂，进入冷凝蒸发器，冷凝蒸发器与低温级复叠式使用。

11、在优选的实施方式中，所述精馏塔塔顶冷凝器载冷剂温度控制在-60～-90℃，载冷剂出口温度不发生变化，只通过相变进行冷却传热。

12、在优选的实施方式中，精馏塔塔釜再沸器温度控制在30～50℃，出口温度-40～-60℃，载冷剂进入贮液器，通过节流膨胀、气液分离，液相载冷剂经桶泵输送至精馏塔塔顶冷凝器。

13、在优选的实施方式中，环保制冷剂包括r507a、r22、r410a、r404a、r290、r407c、r502或r408a。

14、在优选的实施方式中，系统停车时，将载冷剂全部送至储罐，储罐压力至少2.3～3.5mpag；与此同时，储罐顶部采用液氮进行换热。

15、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明达到的技术效果如下：

16、1)最大限度地回收精馏塔塔釜冷量，减少制冷系统能耗。

17、2)保证硅烷精馏塔温度调节可控，运行稳定。

18、3)复叠式制冷系统采用工质作为高低温循环制冷剂。

19、4)复叠式制冷系统低温级循环系统的储液器冷却装置,能够在复叠系统意外停机的情况下迅速启动，对低温级储液器进行冷却，保证系统内部的压力在安全压力范围之内。

20、综上所述，本发明公开采用了两级复叠式制冷循环，复叠系统分为高、低温两级，高、低温级各自成为一个使用单一制冷剂的制冷系统。复叠制冷系统高温级系统由其低温系统和硅烷精馏工艺系统物料共同为低温级机组冷却，满足运行要求。

技术特征：

1.一种硅烷生产用冷泵精馏系统，其特征在于，包括相互连通的低温级复叠式制冷系统和高温级复叠式制冷系统；

2.根据权利要求1所述的一种硅烷生产用冷泵精馏系统，其特征在于，所述高温级复叠式制冷系统包括依次连通的制冷压缩机、复合式蒸发式冷凝器、节流阀和冷凝蒸发器；其中，所述冷凝蒸发器的输出端分别与所述贮液器和所述载冷剂压缩机相通。

3.一种以权利要求1-2任一所述的冷泵精馏系统生产硅烷的方法，其特征在于，过程包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述精馏塔塔顶冷凝器载冷剂温度控制在-60～-90℃，载冷剂出口温度不发生变化，只通过相变进行冷却传热。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，精馏塔塔釜再沸器温度控制在30～50℃，出口温度-40～-60℃，载冷剂进入贮液器，通过节流膨胀、气液分离，液相载冷剂经桶泵输送至精馏塔塔顶冷凝器。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，环保制冷剂包括r507a、r22、r410a、r404a、r290、r407c、r502或r408a。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，系统停车时，将载冷剂全部送至储罐，储罐压力至少2.3～3.5mpag；与此同时，储罐顶部采用液氮进行换热。

技术总结本发明公开了一种硅烷生产用冷泵精馏系统，涉及硅烷生产技术领域，包括相互连通的低温级复叠式制冷系统和高温级复叠式制冷系统；低温级复叠式制冷系统包括依次连通的载冷剂压缩机、精馏塔塔釜再沸器、贮液器、回热器、桶泵气液分离器、桶泵和精馏塔塔顶冷凝器；其中，精馏塔塔顶冷凝器的出口端与桶泵气液分离器连通；回热器与载冷剂压缩机连通；高温级复叠式制冷系统分别与贮液器、载冷剂压缩机连通。本发明公开采用了两级复叠式制冷循环，复叠系统分为高、低温两级，高、低温级各自成为一个使用单一制冷剂的制冷系统。复叠制冷系统高温级系统由其低温系统和硅烷精馏工艺系统物料共同为低温级机组冷却，满足运行要求。技术研发人员：杨林涛,陶刚义,毕明锋,侯龙,刘月颖受保护的技术使用者：内蒙古兴洋科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17