三氯氫硅合成過程中的除塵煙氣凈化設計方案

一、設計工況參數

1.1 原始設計參數

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1.2除塵裝置設計技術指標

煙塵濃度<10mg/m3

二、干法除塵裝置工藝技術方案

2.1干法除塵工藝原理：

三氯氫硅的合成一般是用工業硅粉和氯化氫氣體在沸騰床式反應合成爐內反應生成。在三氯氫硅合成爐中，硅粉和氯化氫氣體反應生成三氯氫硅和氫氣，反應式：Si+HCl→SiHCl3 +H2。反應結束后，從三氯氫硅合成爐頂部排出混合合成氣，混合合成氣中往往還夾帶有硅灰，如果不及時去除其中的硅灰，會導致下游管道及設備磨損嚴重，也容易產生堵塞，不利于生產系統的平穩運行，因此混合合成氣會依次通過旋風分離器、除塵器和濕式除塵塔等分離硅灰的裝置。從我國三氯氫硅產業發展情況看，大多數企業都未配套安裝硅灰回收裝置，合成氣中夾帶的硅灰被分離后，因硅灰粒度較細不易回收，通常作為廢料進行處理。

大多數企業生產中，合成氣除塵后產生的硅灰有兩種常用的處理方式：1)直接排往濕式除塵塔：該方法為濕法除塵，由循環水泵將水分多層打入淋洗塔內，含硅灰的氣體從塔中下部進入，被從塔內多層噴淋裝置噴淋下來的液體吸收，使硅灰沉積于塔底的池內。該方法可以保證除塵設備的再生效果，但是因進塔氣體中含有三氯氫硅，而三氯氫硅遇水生成二氧化硅固體和氯化氫氣體；二氧化硅會堵塞塔內噴淋裝置的噴頭，嚴重時會導致淋洗塔無水噴淋，硅灰直接從淋洗塔頂部排出，造成嚴重環境污染；生成的氯化氫氣體溶于水即形成鹽酸，淋洗塔噴淋液呈酸性，對循環水泵造成一定腐蝕，且生成的鹽酸需要處理后再排放，產生了二次污染物。2)將硅灰排入一個大容積的存灰罐內，再由人工定期排出：由于硅灰表面沾有少量的氯化氫、三氯氫硅等氣體，而三氯氫硅遇空氣中水分又會生成刺鼻的氯化氫氣體，影響廠區的環境和職工的身體健康；由于硅灰粒度細、溫度達100-200℃、表面附著有三氯氫硅和易燃氣體氯化氫等原因，硅灰排放和堆放時都易著火、閃爆，危險性高，存在一定的安全隱患。

本三氯氫硅生產過程中廢硅粉除塵工藝：

將合成爐中生成的混合氣體通過高效旋風分離器，分離下來的硅粉顆粒進入硅粉回收罐，從高效旋風分離器出來的氣體依次通過一級旋風分離器和二級旋風分離器，分離下來的硅粉顆粒分別進入一級存渣罐和二級存渣罐，然后通過吹渣管道進入硅粉回收罐；從二級旋風分離器出來的混合氣體依次通過一級高效旋風組合式布袋除塵器和二級高效旋風組合式布袋除塵器，除塵后的混合氣體由二級布袋除塵器的出氣口排除，一級布袋除塵器和二級布袋除塵器上的硅粉通過吹渣管道進入硅粉回收罐，硅粉回收罐里的硅粉通過星形加料器進入合成爐回收口。

高效旋風分離器可以將反應生成的三氯氫硅、四氯化硅等混合氣從合成爐頂部出來時攜帶的大量硅粉分離下來，沉積于高效旋風分離器下面的硅粉回收罐內，此工序為后序除塵減輕了負擔，后序除塵設備中布袋除塵器負擔減小后，有效增加了布袋的使用壽命。氣體緩沖罐用于吹渣時儲存帶壓氣體，使多余氣體有效緩沖，保證吹渣時的壓力要求，以達到好的吹渣效果。星形加料器改變了重力加料的弊端，通過動力輸送可將硅粉順利加入合成爐內。管道補氣、吹堵裝置可解決管道堵塞的問題。

采用了上述技術方案，有益效果如下：

1、節能效果顯著：廢硅粉得到回收利用，減少了硅粉消耗，降低了三氯氫硅生產成本，提高了企業經濟效益。

 2、環保效益高：該項目的實施杜絕了硅粉和氯化氫氣體的排放，減少了環境污染，改善了廠區的生產環境。

3、安全系數提高：回收的廢硅粉顆粒很細且附著三氯氫硅易燃氣體，吹離系統時溫度有100~200℃，遇到空氣極易燃燒，存在一定的安全隱患。廢硅粉會在密閉系統內得到完全回收，重新參加反應生成三氯氫硅。杜絕了火災等安全事故的發生。