还原炉尾气中的氢气、四氯化硅和三氯氢硅是怎样回收的？

还原炉尾气中的氢气、四氯化硅和三氯氢硅是怎样回收的？

在多晶硅生产中，为了确保多晶硅的质量，也为了让氢还原反应占优势，促使反应向有利于生产多晶硅方面进行，需要向还原炉内通入过量的还原料。这样一来，进入还原炉的还原料一部分参加反应，生成多晶硅；另一部分被当成尾气放了出来。参加反应的只有少数，而绝大多数没有参加反应，都被当成了尾气。 

为避免浪费，人们把还原尾气接入冷冻分离器和氢气回收系统，将尾气中的氢气、四氯化硅、三氯氢硅回收，经净化和提纯后再利用。 

在尾气中，氢气、四氯化硅、三氯氢硅是混在一起的，生产中，尾气中的四氯化硅和三氯氢硅是怎样与氢气分离的？是怎样回收的呢？ 

下面简单介绍一下冷冻分离和氢气回收。 

还原炉出来的尾气里主要有氢气、四氯化硅、三氯氢硅及氯化氢等气体。在尾气里，除氯化氢外，剩下的氢气、四氯化硅和三氯氢硅都是可以回收重新利用的气体。其回收的方法如图1所示，冷冻分离器1是一个螺旋管冷热交换器。螺旋管的外侧通有-80℃左右的冷冻液8，螺旋管里面通的是尾气5。尾气5进入螺旋管之前是有1000℃左右高温的气体，当尾气5顺螺旋管由上向下，充分地与螺旋管接触，通过管壁不断地把热量传送给螺旋管外侧的冷冻液8。换句话说，不断地被螺旋管外侧的冷冻液8冷冻降温，最终由1000℃左右高温降至四氯化硅和三氯氢硅的沸点之下（20～30℃）。这时，四氯化硅和三氯氢硅气体就会凝结为液体，下落到底部，从最下面流出，成为回收料，被送入鼓泡器，重新参加氢还原反应；尾气里的氢气和氯化氢气仍然保持为气态，因此在冷冻分离器里往上升，最后从最上面出来，成为去除了四氯化硅或三氯氢硅的尾气7。 

图1　尾气回收部分示意 

1—冷冻分离器；2—第一淋洗塔；3—第二淋洗塔；4—水封池；5—尾气；6—回收的四氯化硅和三氯氢硅液体；7—尾气（去除四氯化硅和三氯氢硅后的尾气）；8—冷冻液；9—液封水；10—回收的氢气；11—水 

所谓氢气回收，就是要从冷冻分离器出来的尾气，也就是去除了四氯化硅或三氯氢硅的尾气7里回收氢气。尾气7里主要是氢气和氯化氢气，但也有少量的四氯化硅和三氯氢硅存在。实际上，从上述的尾气7里回收氢气，就是使尾气7中只留氢气。 

一般的做法是：将尾气7从上部送入第一淋洗塔2中，尾气7从上往下，由第一淋洗塔2的下部出来。由下部出来的尾气7向上，从上部送入第二淋洗塔3中。第一淋洗塔2和第二淋洗塔3中都有多个喷水的喷头，不断地喷出水雾。尾气7在淋洗塔中不断地与水雾接触，尾气7中的氯化氢气遇水变成了盐酸，落入水封池4中的液封水9中。冷冻分离后，残留于尾气7中四氯化硅和三氯氢硅遇水后，被水解，变成二氧化硅粉末，也降入水封池4中的液封水9中。经过第一淋洗塔2和第二淋洗塔3的淋洗，尾气7中，除氢气之外的其他物质都被去掉。这时，尾气7就只有氢气，该氢气从第二淋洗塔3的下部出来成了回收获得的氢气10。氢气10再送入氢气净化系统，经再次净化处理，就可以重新参加氢还原反应，去制备多晶硅。