含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置

573 编辑：中冶有色技术网来源：南京博纳能源环保科技有限公司

2023-12-20 10:42:57

权利要求书： 1.一种含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，其特征在于，所述处理装置包括依次连接的焚烧炉、余热锅炉、急冷塔、除尘器、盐酸吸收塔、碱洗塔、再热器、SCR反应器和吸附设备；所述焚烧炉的顶部设有燃烧器，所述燃烧器的出口连接至焚烧炉的顶部入口。

2.根据权利要求1所述的含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，其特征在于，所述焚烧炉包括立式顶燃炉，所述焚烧炉上设有废气入口和废液入口，所述废液入口处设有喷嘴。

3.根据权利要求1所述的含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，其特征在于，所述燃烧器的入口通入天然气和空气。

4.根据权利要求1所述的含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，其特征在于，所述余热锅炉包括膜式壁余热锅炉，所述焚烧炉的底部出口通过倾斜烟道与余热锅炉的热源入口相连，两者共用一个排灰口。

5.根据权利要求1所述的含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，其特征在于，所述除尘器包括布袋除尘器。

6.根据权利要求1所述的含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括降温吸收塔，所述降温吸收塔设置于除尘器和盐酸吸收塔之间。

7.根据权利要求1所述的含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括引风机，所述引风机设置于碱洗塔和再热器之间。

8.根据权利要求1所述的含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，其特征在于，所述再热器包括换热器或燃烧器，所述燃烧器包括烟道式燃烧器。

9.根据权利要求1所述的含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，其特征在于，所述吸附设备包括活性炭吸附箱。

10.根据权利要求1所述的含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括烟囱，所述吸附设备的气体出口与烟囱相连。

说明书：一种含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置技术领域[0001] 本实用新型属于废弃物回收处理技术领域，涉及一种含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，尤其涉及一种多晶硅生产过程中排出的含氯硅烷废气和废液焚烧及回收处理装置。背景技术[0002] 随着微电子产业和光伏产业的迅速发展，对其基础原材料多晶硅的需求也与日俱增，多晶硅在化工、冶金、机械、电子等众多学科与领域中均有广泛应用。而随着多晶硅产量和规模的不断扩大，其生产过程中会排出大量废气、废液，其中会含有氯硅烷等污染物，若不及时处理会造成环保及安全问题，这已成为整个多晶硅产业链中急需解决的瓶颈之一。[0003] 根据多晶硅生产所用的原料，其产生的废气、废液中会含有三氯氢硅、四氯化硅和二氯二氢硅等氯硅烷，以及少量金属杂质氯化物，针对上述废气、废液的处理，目前常采用水解碱吸收法、石灰乳中和沉淀法以及焚烧处理法等。其中，水解碱吸收法通常是将废气、废液送入淋洗塔，用氢氧化钠溶液连续洗涤，经过滤后，渣外运填埋，过滤液送入废水处理工序继续处理，但该方法会产生大量的废水、废渣，尤其是碱消耗量大，容易结渣导致设备不能正常运行；石灰乳中和沉淀法同样会产生大量废渣，同时氯离子仍存在于溶液中，不能直接排放，需要进行后续处理。[0004] 焚烧处理法是一种新兴的处理技术，在焚烧炉中将有毒难处理的氯硅烷经高温水解生成易处理物质。CN111457400A公开了一种含有机硅烷废气废液焚烧系统及工艺，该系统包括依次连接的一次焚烧室、二次焚烧室和尾气净化装置，含有机硅烷废气经废气预处理装置送入一次焚烧室，含有机硅烷废液经高压雾化装置送入一次焚烧室，废气预处理装置包括依次连接的喷淋水洗塔、冷凝器、水封罐和阻火器，喷淋水洗塔的废气进口Ⅰ通入外部含有机硅烷废气，废气进口Ⅱ和废气出口Ⅰ连接废气缓存罐，废气出口Ⅱ连接冷凝器，废气出口Ⅲ连接活性炭吸附罐；冷凝器另通过气体检测仪连接活性炭吸附罐；该系统及工艺中整体较为复杂，焚烧处理包括两步操作，还在焚烧处理前进行预处理回收部分组分，且未涉及对氮氧化物的处理。[0005] CN112628772A公开了一种甲基氯硅烷生产废气焚烧的工艺，该工艺包括将甲基氯硅烷生产废气压力调节后送至焚烧炉，焚烧后烟气经NCR除氮氧化物后进入余热回收装置，余热回收后的烟气进入急冷塔，经急冷降温后进入盐酸吸收塔除去大部分氯化氢，然后经碱洗塔进一步除氯，最后经过湿电除尘器除去粉尘，再加热后高空排放。该工艺中去除氮氧化物的步骤所需温度极高，且位于焚烧步骤之后，容易发生其他副反应，不利于其他产物的回收。[0006] 综上所述，对于含氯硅烷的废气和废液的处理，在采用焚烧处理后，还需要选择合适的组合设备，以分离并回收各类产物，并提高系统热量的利用率。实用新型内容

[0007] 针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，所述处理装置以焚烧炉为源头，对含氯硅烷的废气和废液进行焚烧处理，再依次连接各级设备对反应产物及其携带的热量进行分离或回收，改善了常规方法针对该类废弃物处理不彻底以及氯离子难以去除的问题，产品及热量回收率高，且不会造成二次污染。[0008] 为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：[0009] 本实用新型提供了一种含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，所述处理装置包括依次连接的焚烧炉、余热锅炉、急冷塔、除尘器、盐酸吸收塔、碱洗塔、再热器、SCR反应器和吸附设备；所述焚烧炉的顶部设有燃烧器，所述燃烧器的出口连接至焚烧炉的顶部入口。[0010] 本实用新型中，在多晶硅生产过程中，根据原料种类的选择，会产生含氯硅烷的废气和废液，通过采用焚烧炉，通过高温水解反应，将氯硅烷转化为容易处理的SiO2、HCl和少量Cl2等物质，产生的烟气先经过余热锅炉进行热量回收，再经过急冷降温以避免二噁英等有害副产物的生成，之后经过除尘器、盐酸吸收塔分别回收SiO2颗粒和HCl，碱洗塔则进一步去除剩余的少量HCl和Cl2，经过再热器升温后进行SCR脱硝处理，脱硝后的烟气经过吸附处理后排放；经过上述处理，能够有效解决常规方法对含氯硅烷废弃物处理不彻底，氯离子难以去除的问题，可极大提高含氯硅烷的破除率和处理效果，余热及产品回收率高；所述处理装置结构设计合理，不会造成二次污染，环保经济。[0011] 以下作为本实用新型优选的技术方案，但不作为本实用新型提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本实用新型的技术目的和有益效果。[0012] 作为本实用新型优选的技术方案，所述焚烧炉包括立式顶燃炉，所述焚烧炉上设有废气入口和废液入口，所述废液入口处设有喷嘴。[0013] 作为本实用新型优选的技术方案，所述燃烧器的入口通入天然气和空气。[0014] 本实用新型中，所述焚烧炉选择立式顶燃炉，其原因在于：一是氯硅烷燃烧会产生大量SiO2颗粒，该物质熔点高，在高温下依旧为固态，采用卧式结构的焚烧炉易堵塞烟气出口管道，而采用立式焚烧炉有利于清灰；二是采用立式炉，废液雾化后从炉头喷入，下落行程长，可实现充分燃烧，而卧式炉易出现废液燃烧不完全，粘附炉壁现象；再就是立式炉可节省占地；[0015] 由于废气和废液的相态不同，两者进入焚烧炉的方式也会不同，废气可先进入废气缓冲罐，通过压力调节阀控制其进入压力，废液通过管道进入时进行雾化喷射，便于进行焚烧处理，其中雾化喷射采用蒸汽作为雾化介质，一方面靠蒸汽加热降低废液的粘度，另一方面则提高炉内的氢氯比，抑制氯气的生成；由于废气废液自身的热值较高，焚烧炉在开车工况时通入天然气将炉膛温度提升至1000℃左右后再逐步通入废气废液，再降低天然气用量，即正常工况下无需大量天然气提供热量，仅作为燃料伴烧，空气作为助燃气，含氯硅烷在燃烧过程中充分高温水解。[0016] 作为本实用新型优选的技术方案，所述余热锅炉包括膜式壁余热锅炉，所述焚烧炉的底部出口通过倾斜烟道与余热锅炉的热源入口相连，两者共用一个排灰口。[0017] 作为本实用新型优选的技术方案，所述急冷塔的冷却介质包括冷却水，通过雾化喷枪雾化后进入烟气中急剧换热，雾化水汽与烟气直接接触，换热后由烟气带走。[0018] 本实用新型中，所述急冷塔的设置主要是对烟气进行急速降温，避免在烟气在较高温度下生成二噁英等有害物质，通过采用上述冷却介质，烟气降温极快，一秒内降低数百℃，例如1s内烟气温度由600℃降至200℃。[0019] 作为本实用新型优选的技术方案，所述除尘器包括布袋除尘器。[0020] 本实用新型中，所述除尘器选择布袋除尘器，其中布袋可选择聚四氟乙烯覆膜布袋，耐受温度可达到250℃；通过除尘器将烟气中的SiO2颗粒捕集下来进入灰仓，除尘工艺为干法除尘，除尘效率高且节省大量水资源，不产生废水废渣，可实现有用资源的回收利用。[0021] 作为本实用新型优选的技术方案，所述处理装置还包括降温吸收塔，所述降温吸收塔设置于除尘器和盐酸吸收塔之间。[0022] 本实用新型中，除尘后的烟气温度仍较高，不适合HCl的直接吸收，设置降温吸收塔进行二次降温，之后通过盐酸吸收塔回收烟气中的HCl，将盐酸吸收塔设置在除尘器之后，回收的盐酸较为洁净，可作为产品使用。[0023] 作为本实用新型优选的技术方案，所述处理装置还包括引风机，所述引风机设置于碱洗塔和再热器之间。[0024] 本实用新型中，根据上述处理装置的不同阶段，装置系统内的压力也会不同，前端的焚烧炉可采用助燃风机建立正压，中段由引风机建立负压，便于烟气的流动，引风机可选择玻璃钢材质，避免发生腐蚀的问题，而后端脱硝处理时又采用正压。[0025] 作为本实用新型优选的技术方案，所述再热器包括换热器或燃烧器，所述燃烧器包括烟道式燃烧器。[0026] 本实用新型中，由于烟气降温后温度低于SCR脱硝处理的温度，因而需要进行再热，而SCR反应器内则装填SCR脱硝催化剂，并通入氨作为反应原料，与烟气中的氮氧化物反应。[0027] 作为本实用新型优选的技术方案，所述吸附设备包括活性炭吸附箱。[0028] 作为本实用新型优选的技术方案，所述处理装置还包括烟囱，所述吸附设备的气体出口与烟囱相连。[0029] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：[0030] (1)本实用新型所述处理装置以焚烧炉为源头，对含氯硅烷的废气和废液进行焚烧处理，将氯硅烷转化为容易处理的SiO2、HCl及Cl2等物质，再依次连接各级设备对反应产物及其携带的热量进行分离或回收，回收得到SiO2、盐酸等产品，解决了常规方法针对该类废弃物处理不彻底以及氯离子难以去除的问题，极大提高含氯硅烷的去除率，可以达到99.8％以上，产品及余热回收率高；

[0031] (2)本实用新型所述处理装置结构设计合理，不会造成二次污染，环保经济。附图说明[0032] 图1是本实用新型实施例1提供的含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置的结构示意图；[0033] 其中，1?焚烧炉，2?燃烧器，3?余热锅炉，4?急冷塔，5?除尘器，6?降温吸收塔，7?盐酸吸收塔，8?碱洗塔，9?引风机，10?再热器，11?SCR反应器，12?吸附设备，13?烟囱。具体实施方式[0034] 为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，下面对本实用新型进一步详细说明，但下述的实施例仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型保护范围以权利要求书为准。[0035] 本实用新型具体实施方式部分提供了一种含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，所述处理装置包括依次连接的焚烧炉1、余热锅炉3、急冷塔4、除尘器5、盐酸吸收塔7、碱洗塔8、再热器10、SCR反应器11和吸附设备12；所述焚烧炉1的顶部设有燃烧器2，所述燃烧器2的出口连接至焚烧炉1的顶部入口。

[0036] 以下为本实用新型典型但非限制性实施例：[0037] 实施例1：[0038] 本实施例提供了一种含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，所述处理装置的结构示意图如图1所示，包括依次连接的焚烧炉1、余热锅炉3、急冷塔4、除尘器5、盐酸吸收塔7、碱洗塔8、再热器10、SCR反应器11和吸附设备12；所述焚烧炉1的顶部设有燃烧器2，所述燃烧器2的出口连接至焚烧炉1的顶部入口。[0039] 所述焚烧炉1包括立式顶燃炉，所述焚烧炉1上设有废气入口和废液入口，所述废液入口处设有喷嘴。[0040] 所述燃烧器2的入口通入天然气和空气。[0041] 所述余热锅炉3包括膜式壁余热锅炉，所述焚烧炉1的底部出口通过倾斜烟道与余热锅炉3的热源入口相连，两者共用一个排灰口。[0042] 所述急冷塔4的冷却介质为工业冷却水。[0043] 所述除尘器5为布袋除尘器，所述布袋材质为聚四氟乙烯。[0044] 所述处理装置还包括降温吸收塔6，所述降温吸收塔6设置于除尘器5和盐酸吸收塔7之间。[0045] 所述处理装置还包括引风机9，所述引风机9设置于碱洗塔8和再热器10之间。[0046] 所述再热器10为烟道式燃烧器。[0047] 所述吸附设备12为活性炭吸附箱。[0048] 所述处理装置还包括烟囱13，所述吸附设备12的气体出口与烟囱13相连。[0049] 实施例2：[0050] 本实施例提供了一种含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，所述处理装置包括依次连接的焚烧炉1、余热锅炉3、急冷塔4、除尘器5、盐酸吸收塔7、碱洗塔8、再热器10、SCR反应器11和吸附设备12；所述焚烧炉1的顶部设有燃烧器2，所述燃烧器2的出口连接至焚烧炉1的顶部入口。[0051] 所述焚烧炉1包括立式顶燃炉，所述焚烧炉1上设有废气入口和废液入口，所述废液入口处设有喷嘴。[0052] 所述燃烧器2的入口通入天然气和空气。[0053] 所述余热锅炉3包括膜式壁余热锅炉，所述焚烧炉1的底部出口通过倾斜烟道与余热锅炉3的热源入口相连，两者共用一个排灰口。[0054] 所述除尘器5为布袋除尘器，所述布袋材质为陶瓷纤维。[0055] 所述处理装置还包括引风机9，所述引风机9设置于碱洗塔8和再热器10之间。[0056] 所述再热器10为管壳式换热器。[0057] 所述吸附设备12为活性炭吸附箱。[0058] 所述处理装置还包括烟囱13，所述吸附设备12的气体出口与烟囱13相连。[0059] 实施例3：[0060] 本实施例提供了一种含氯硅烷的废气和废液焚烧及回收处理装置，所述处理装置包括依次连接的焚烧炉1、余热锅炉3、急冷塔4、除尘器5、盐酸吸收塔7、碱洗塔8、再热器10、SCR反应器11和吸附设备12；所述焚烧炉1的顶部设有燃烧器2，所述燃烧器2的出口连接至焚烧炉1的顶部入口。[0061] 所述焚烧炉1包括立式顶燃炉，所述焚烧炉1上设有废气入口和废液入口，所述废液入口处设有喷嘴。[0062] 所述燃烧器2的入口通入天然气和空气。[0063] 所述余热锅炉3包括火管余热锅炉，所述焚烧炉1的底部出口通过倾斜烟道与余热锅炉3的热源入口相连。[0064] 所述除尘器5为电除尘器。[0065] 所述处理装置还包括降温吸收塔6，所述降温吸收塔6设置于除尘器5和盐酸吸收塔7之间。[0066] 所述处理装置还包括引风机9，所述引风机9设置于碱洗塔8和再热器10之间。[0067] 所述再热器10为烟道式燃烧器。[0068] 所述吸附设备12为活性炭吸附箱。[0069] 所述处理装置还包括烟囱13，所述吸附设备12的气体出口与烟囱13相连。[0070] 采用上述实施例中的装置处理多晶硅生产过程中排出的含氯硅烷的废气和废液，主要包括以下操作过程：[0071] 将含氯硅烷的废气、废液通过管道分别送至焚烧炉1内，在焚烧炉1中，采用天然气和助燃空气，通过高温水解反应，将氯硅烷生成容易处理的SiO2、HCl和少量Cl2等物质；产生的高温烟气通过余热锅炉3回收热量；为了阻止烟气中二噁英的生成，余热锅炉3出口烟气进入急冷塔4进行急冷，1s内将烟气温度可由600℃降至200℃；烟气从急冷塔4出来后进入除尘器5，将烟气中的SiO2颗粒捕集下来进入灰仓；除尘后的烟气进入降温吸收塔6二次降温之后通过盐酸吸收塔7回收烟气中的HCl；烟气中剩余的少量HCl和Cl2通过碱洗塔8去除后经引风机9送至烟道式再热器10加热后进行SCR脱硝处理，脱硝后的烟气经过活性炭吸附后排入烟囱13。[0072] 综合上述实施例可以看出，本实用新型所述处理装置以焚烧炉为源头，对含氯硅烷的废气和废液进行焚烧处理，将氯硅烷转化为容易处理的SiO2、HCl及Cl2等物质，再依次连接各级设备对反应产物及其携带的热量进行分离或回收，回收得到SiO2、盐酸等产品，解决了常规方法针对该类废弃物处理不彻底以及氯离子难以去除的问题，极大提高含氯硅烷的去除率，可以达到99.8％以上，产品及余热回收率高；所述处理装置结构设计合理，不会造成二次污染，环保经济。[0073] 本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细装置，但本实用新型并不局限于上述详细装置，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细装置才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型装置的等效替换及辅助装置的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。