沙亚峰

(协鑫工业设计研究(徐州)有限公司，江苏 徐州 221000)

0 引言

近年来，国内多晶硅生产主要采用改良西门子法。在生产多晶硅过程中通常会形成大量还原尾气，其主要成分包括SiCl4、SiHCl4、HCl 以及H2等。对于还原尾气的再循环利用，通常是先借助CDI 干法回收系统进行冷凝、压缩和吸收，然后经活性炭吸附和脱吸等相关工序，以对HCl、H2和氯硅烷进行分离提纯。但是，在活性炭吸附过程中，当床层达到饱和状态时，会消耗一定的氢气，并将其视为再生气，用于反吹床层，使吸附塔得以再生，持续保持其吸附能力。吸附塔再生会有再生氢气出现，这一氢气中的N2、CH4、HCl和氯硅烷等杂质气体浓度比较高，不能直接利用，需要排废处理。然而，再生氢气排废会产生一系列问题，主要表现为[1]：

(1)引发系统氢气不平衡，需要在系统内实时补充同等氢气，导致生产成本的增加；

(2)再生氢气中有害物质大量存在，为了不对生态环境造成污染，要经尾气淋洗塔将废气淋洗掉，此时就会出现如下化学反应：

因为SiCl4、SiH2Cl4、SiHCl3极易水解，且尾气淋洗塔中的SiCl4、SiH2Cl4、SiHCl3以及HCl 都会和水发生反应，生成废水与SiO2白色粉末。没有被水解的O2、H2、N2以及微量HCl 气体会向大气中排放，对生态环境产生影响，而且还会提高废气处理成本与难度。

每小时回收2 000 Nm3的高纯度氢气，需要排放再生氢气500 Nm3，如果采用变压变温吸附创建再生氢气回收装置，对再生氢气进行净化处理并再循环利用，具有节能降耗、环保的优势。

1 工艺原理及流程图简介

1.1 工艺原理

尾气回收装置接收还原装置送来的尾气通过冷凝、压缩、吸收、精馏、吸附等步骤将其分离为氢气、氯硅烷粗液和氯化氢气体。……