65– Mehrfaktorischer Wirbelstrom-Trenner zur Rückgewinnung von Siliziumpulver aus den Abgasen des Trichlorsilanzan-Reaktors in Projekten zur Herstellung von Polysilizium
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Dieser Beitrag wurde zuletzt von luoli519 am 2.10.2023 um 15:05 bearbeitet. In den letzten Jahren wurden im Inland zahlreiche Polysilizium-Projekte ins Leben gerufen. Viele Unternehmen wählen den Weg mit Trichlorsilan zur Herstellung von Polysilizium. Viele Unternehmen haben das Problem, dass die Rückgewinnungsrate des Siliziumpulvers gering ist und der Verbrauch an Siliziumpulver über dem zulässigen Niveau liegt. Tatsächlich ist in der Syntheseeinheit für Trichlorsilan ein effizienter Gas-Stofftrenner das zentrale Gerät, mit dem Silikumpulver aus den Reaktionsabgasen abgefangen und wiedergewonnen wird, um den Verbrauch an Silikumpulver zu verringern. Die Auswahl und Konstruktion dieser Anlage hat direkten Einfluss auf die Effizienz bei der Erfassung und Wiederverwertung von Siliziumpulver sowie auf den Verbrauch an Siliziumpulver. Was betrifft die effizienten Gas-Stofftrenner, die in ähnlichen Projekten im In- und Ausland in den letzten Jahren eingesetzt wurden – wie kann deren Konstruktion so gestaltet werden, dass eine hervorragende Betriebsleistung gewährleistet wird? Lasst uns alle gemeinsam darüber diskutieren.
In den letzten Jahren werden in In- und Ausland bei Projekten zur Herstellung von Polysilizium mittels der Trichlorsilanzin-Wegmethode häufig Fluidbettreaktoren eingesetzt, um die Produktivität und die Produktionskapazitäten zu erhöhen. Allerdings führt der Fluidisierbettreaktor im Vergleich zu herkömmlichen Festbettreaktoren eher dazu, dass Siliziumpulver mit den Abgasen aus dem Reaktor entweicht. Daher rückt der Gas-Schüttelfilter zur Erfassung und Rückgewinnung von Siliziumpulver aus den Reaktionsabgasen in den Fokus der Betreiber sowie der Prozessentwickler.
Viele Eigentümer und Planer im In- und Ausland haben eine integrierte Konstruktion aus Reaktor und Gas-Stofftrenner verwendet, bei der oberhalb des Leichtphasenbereichs des Reaktors ein Turmabschnitt angeordnet wird. Die Querschnittsfläche dieses Turms wird auf der Grundlage von Erfahrungen dreimal so groß wie die Querschnittsfläche des Leichtphasenbereichs des Reaktors gewählt, was eine einfache Anordnung ermöglicht. Bei der tatsächlichen Anwendung stellte sich heraus, dass die Effizienz bei der Feststofffängung in den Abgasen gering ist. Zudem erhöht sich die Belastung durch das Waschen der Gase im Nachgang, und die Kosten für die weitere Verarbeitung von Feststoffen sind nicht gering.
Auch die Eigentümer, Lieferanten der Prozesspakete sowie die Entwickler haben die Kombination aus einfachem Turm und Reaktor verbessert, indem sie dreistufige Standard-Turbines in Reihe einsetzten. Die Kosten für Trennern der dritten Stufe steigen deutlich, doch die Gesamteffizienz bei der Erfassung und Wiedergewinnung von Siliziumpulver liegt dennoch unter 90 %.
In den letzten Jahren, mit der Verbreitung von hitzebeständigen Filterelementen wie Keramik- und gesinterten Metallfiltern, verwenden einige Betreiber und Entwerfer solche Filterelemente stattdessen für die Trennung von Stoffen – anstelle der herkömmlichen dreistufigen Tornadoseparatoren. Der Vorteil ist, dass die Aufnahmefähigkeit für Siliziumpulver deutlich erhöht wird. Der Nachteil ist, dass das Siliziumpulver in der Luftstrom zu schnell die Filterelemente verstopft, wodurch eine häufige Regeneration erforderlich wird. Dadurch muss die Anzahl der Geräte erhöht werden – außerdem sind Programmierungen sowie Prozesse zur Regeneration notwendig. Hohe Investitionen, hohe Betriebs- und Wartungskosten.
In den letzten Jahren wurden im Ausland in Prozesspaketen zur Abscheidung, Rückgewinnung und Trennung von Siliziumpulver aus den Abgasen der Trichlorsilansyntheseeinheiten Mehrfaktor-Turbinscheider eingesetzt, um die Filter sowie die ursprünglichen dreistufigen Turbinescheider durch eine technologisch verbesserte Lösung zu ersetzen. Die Effizienz bei der Aufnahme, Rückgewinnung und Trennung von Siliziumstaub hat sich erheblich verbessert, während die Kosten gleichzeitig gesunken sind. Die nach der Behandlung verbleibenden Abgase können anschließend einfach in weitere Verarbeitungsstufen weitergeleitet werden. Eine Produktionslinie mit einem Mehrfaktor-Turbine-Getrenner ersetzt die ursprünglichen 3 Standard-Turbinsiebe sowie mehrere Filter. Dadurch wird die Anzahl der Geräte reduziert, es werden weniger Platz und Verrohrungen benötigt. Es sind keine Ersatzgeräte nötig, auch müssen keine Innenteile ausgetauscht werden. Die Betriebs- und Wartungskosten sind daher gering.
Dieser Beitrag wurde zuletzt von luoli519 am 25.12.2019 um 15:23 bearbeitet. Inländische Designunternehmen beginnen nun, dem Konstruktionsprinzip dieses mehrfaktoriellen Tornado-Trenners nachzueifern. Obwohl das Gerät weiterhin als „Abgasfilter“ bezeichnet wird, handelt es sich in Wirklichkeit nicht mehr um einen Filter mit Filterelementen, die dazu dienen, Stoffe abzuschirmen und zu trennen. Die folgende Abbildung zeigt in vereinfachter Form den Abgastrenner der Trichlorsilanzan-Reaktionsanlage im Polysilizium-Projekt eines Auftraggebers, das von einem Bauunternehmen im Rahmen eines Gesamtauftrags realisiert wurde:
Diesen Beitrag hat zuletzt luoli519 am 23.12.2016 um 17:35 bearbeitet. Der Eigentümer sowie der Entwickler beauftragten ein Unternehmen in Ostchina damit, für sie 8 Geräte herzustellen – jeweils eines für jede der 8 Produktionslinien. Wie die präzisen Berechnungen für die dynamische Trennung durchgeführt werden, ist unbekannt. Nach einiger Zeit im Betrieb berichteten die Eigentümer, dass sich Silikumpulver in den Einlasskanälen ansammelte und dadurch die Trenneffizienz abnahm. Der Hersteller der Ausrüstung wandte sich ebenfalls an das Unternehmen Novel, um eine Diagnose sowie Lösungen zu erhalten.
Dieser Beitrag wurde zuletzt von luoli519 am 23.12.2016 um 19:58 bearbeitet. Die Daten zu den Betriebsbedingungen des jeweiligen Produkts sind wie folgt: 1. Name des Stoffes: Chlorsilan, Siliziumpulver, Wasserstoff, Chlorwasserstoff； 2、Gasflussrate: 3850 kg/h; 3、Gasdichte: 2,868 kg/m³; 4、Viskosität des Mediums: 0,027 MPa·s; 5、Molare Masse des Gases: 29,370; 6、Flussrate der Feststoffe: 1 kg/h; 7、Dichte der Feststoffe: 1250 kg/m³; 8、Betriebstemperatur: 450℃ ； 9. Betriebsdruck: 0,58 MPaG.
Technische Anforderungen: 1. Trennanforderungen und Effizienz: 100 % Entfernung von Partikeln mit einem Durchmesser von mehr als 10 μm； 2. Zulässiger maximaler Druckabfall: 0,03 MPaG; 3. Konstruktive Elastizität: 25%-110%.
Was die Rückmeldungen der Kunden betrifft, so sammelt sich bei den Trennern, die von einer Fabrik in Ostchina hergestellt und geliefert werden, Silikumpulver im Luftstromkanal an. Man sollte sich noch einmal die Struktur der Innenteile des Trenners ansehen, wie sie vom Entwurfsbüro vorgesehen ist. Es handelt sich dabei um Innenteile mit reflektierendem Flussverhalten – diese Wahl führt dazu, dass in den Bereichen mit geringer Strömungsgeschwindigkeit feste Stoffe angesammelt werden. Als spezialisiertes Unternehmen für dynamische Trenntechnologien sollte man den Auftraggebern und Planungsbüros mitteilen, dass sie zur Auswahl der Axialstrom-Trennelemente mit mehrfachen Wirbeln, also das Modell G54A, greifen sollten.