三氯氢硅合成过程中的除尘烟气净化设计方案

一、设计工况参数

1.1 原始设计参数

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1.2除尘装置设计技术指标

烟尘浓度<10mg/m3

二、干法除尘装置工艺技术方案

2.1干法除尘工艺原理：

三氯氢硅的合成一般是用工业硅粉和氯化氢气体在沸腾床式反应合成炉内反应生成。在三氯氢硅合成炉中，硅粉和氯化氢气体反应生成三氯氢硅和氢气，反应式：Si+HCl→SiHCl3 +H2。反应结束后，从三氯氢硅合成炉顶部排出混合合成气，混合合成气中往往还夹带有硅灰，如果不及时去除其中的硅灰，会导致下游管道及设备磨损严重，也容易产生堵塞，不利于生产系统的平稳运行，因此混合合成气会依次通过旋风分离器、除尘器和湿式除尘塔等分离硅灰的装置。从我国三氯氢硅产业发展情况看，大多数企业都未配套安装硅灰回收装置，合成气中夹带的硅灰被分离后，因硅灰粒度较细不易回收，通常作为废料进行处理。

大多数企业生产中，合成气除尘后产生的硅灰有两种常用的处理方式：1)直接排往湿式除尘塔：该方法为湿法除尘，由循环水泵将水分多层打入淋洗塔内，含硅灰的气体从塔中下部进入，被从塔内多层喷淋装置喷淋下来的液体吸收，使硅灰沉积于塔底的池内。该方法可以保证除尘设备的再生效果，但是因进塔气体中含有三氯氢硅，而三氯氢硅遇水生成二氧化硅固体和氯化氢气体；二氧化硅会堵塞塔内喷淋装置的喷头，严重时会导致淋洗塔无水喷淋，硅灰直接从淋洗塔顶部排出，造成严重环境污染；生成的氯化氢气体溶于水即形成盐酸，淋洗塔喷淋液呈酸性，对循环水泵造成一定腐蚀，且生成的盐酸需要处理后再排放，产生了二次污染物。2)将硅灰排入一个大容积的存灰罐内，再由人工定期排出：由于硅灰表面沾有少量的氯化氢、三氯氢硅等气体，而三氯氢硅遇空气中水分又会生成刺鼻的氯化氢气体，影响厂区的环境和职工的身体健康；由于硅灰粒度细、温度达100-200℃、表面附着有三氯氢硅和易燃气体氯化氢等原因，硅灰排放和堆放时都易着火、闪爆，危险性高，存在一定的安全隐患。

本三氯氢硅生产过程中废硅粉除尘工艺：

将合成炉中生成的混合气体通过高效旋风分离器，分离下来的硅粉颗粒进入硅粉回收罐，从高效旋风分离器出来的气体依次通过一级旋风分离器和二级旋风分离器，分离下来的硅粉颗粒分别进入一级存渣罐和二级存渣罐，然后通过吹渣管道进入硅粉回收罐；从二级旋风分离器出来的混合气体依次通过一级高效旋风组合式布袋除尘器和二级高效旋风组合式布袋除尘器，除尘后的混合气体由二级布袋除尘器的出气口排除，一级布袋除尘器和二级布袋除尘器上的硅粉通过吹渣管道进入硅粉回收罐，硅粉回收罐里的硅粉通过星形加料器进入合成炉回收口。

高效旋风分离器可以将反应生成的三氯氢硅、四氯化硅等混合气从合成炉顶部出来时携带的大量硅粉分离下来，沉积于高效旋风分离器下面的硅粉回收罐内，此工序为后序除尘减轻了负担，后序除尘设备中布袋除尘器负担减小后，有效增加了布袋的使用寿命。气体缓冲罐用于吹渣时储存带压气体，使多余气体有效缓冲，保证吹渣时的压力要求，以达到好的吹渣效果。星形加料器改变了重力加料的弊端，通过动力输送可将硅粉顺利加入合成炉内。管道补气、吹堵装置可解决管道堵塞的问题。

采用了上述技术方案，有益效果如下：

1、节能效果显著：废硅粉得到回收利用，减少了硅粉消耗，降低了三氯氢硅生产成本，提高了企业经济效益。

 2、环保效益高：该项目的实施杜绝了硅粉和氯化氢气体的排放，减少了环境污染，改善了厂区的生产环境。

3、安全系数提高：回收的废硅粉颗粒很细且附着三氯氢硅易燃气体，吹离系统时温度有100~200℃，遇到空气极易燃烧，存在一定的安全隐患。废硅粉会在密闭系统内得到完全回收，重新参加反应生成三氯氢硅。杜绝了火灾等安全事故的发生。