65- 多因子旋流子母分離器は、多結晶シリコンプロジェクトの三塩化ヒドロシリコン反応器からの排ガス回収においてシリコン粉を捕捉するために使用される
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この投稿は、2023年10月2日15時05分にluoli519によって最終的に編集されました。近年、国内では多くの多結晶シリコンプロジェクトが立ち上げられています。多くの企業がポリシリコンの製造に三塩化ヒ素法を採用している。多くの企業が、シリコン粉の回収率が低く、消費量が基準を超えるという問題に直面している。実際、三塩化ヒドロシリコン合成反応ユニットにおいて、高性能な気固分離装置は、反応排ガスからシリコン粉を回収してその消費量を削減するための核心的な設備です。この装置の選定設計は、シリコン粉の回収率と消費量に直結しています。近年、国内外の類似プロジェクトで採用されている高性能な気固分離器について、優れた運転性能を確保するためにはその構造をどのように設計すべきか？みんなで一緒に話し合いましょう。
近年、国内外でトリクロロシランルートを採用する多結晶シリコンプロジェクトでは、生産効率と生産能力を向上させるために流動層反応器が多く使用されている。しかし、流動層反応器は従来の固定層反応器に比べて、シリコン粉が排ガスと共に反応器から漏れ出しやすい。したがって、反応排ガスからシリコン粉を回収する気固分離装置は、企業の経営者やプロセスパッケージの関心の的となっている。
国内外の多くのオーナーや設計者は、反応器と気固分離器を一体化した構造を採用し、反応器の軽相領域の上部に塔体を1段設置している。この塔体の断面積は、経験則に基づき反応器の軽相領域の断面積の3倍とされ、簡易的な構成となっている。実際の運用において、排ガス中の固体分の捕捉効率が低く、下流の気相洗浄の負荷が増大するほか、固体・液体の後処理コストも高くなることがわかった。
オーナー、プロセスパッケージ供給業者、および設計者も、簡易タワー体とリアクターを一体化した構造の改良を行い、3段階の標準サイクロンセパレーターを直列に採用した。三段式サイクロンセパレーターのコストは大幅に上昇するが、全体としてのシリカ粉の回収効率も90％に満たない。
近年、セラミックや焼結金属製のフィルターなど、高温に耐えられるフィルターが普及するにつれて、一部の事業主や設計者は、3段階式のサイクロン分離器の代わりに、このような高温用フィルターを使用するようになっている。利点は、シリコン粉の捕集率が大幅に向上することです。欠点は、気流中のシリコン粉によってフィルターが急速に詰まり、頻繁に再生が必要となり、さらに多くの装置を追加したり、プログラムによる運転や再生も行う必要があることです。投資額が大きく、運用保守コストも高い。
近年、海外のプロセスパッケージでは、三塩化ヒドロシリコン反応ユニットから排出されるシリコン粉の回収・分離において、複数の要素を持つスイープコーン型の親子分離器を採用し、フィルターや従来の3段階式サイクロン分離器に代わる技術アップグレードが行われている。シリコン粉の捕集・回収・分離効率が大幅に向上し、コストは逆に低下する。処理後の排ガスは下流工程で処理されるため、非常に便利である。1つの生産ラインに1台の多因子スクリュー型親子分離器を設置し、従来の標準的なサイクロン分離器3台と複数のフィルターに代わるもので、機器の配置数が少なく、占有面積や配管も少ない。予備機も不要で、内部部品の交換も不要であり、運用・保守コストも低い。
この投稿は、2019年12月25日15時23分にluoli519によって最終的に編集されました。国内の設計会社たちも次々と、この多因子旋回流式の母子分離装置の構造を真似し始めています。装置の名称は依然として「排気フィルター」と呼ばれているものの、実際にはその内部部品はもはや、物質を遮断・分離するタイプのフィルター部品ではなくなっています。下図は、ある建設会社が総合請負を行ったある発注者の多結晶シリコンプロジェクトにおける三塩化ホウ素水素反応ユニットの排気フィルターの概略図です
この投稿は、2016年12月23日17時35分にluoli519によって最終的に編集されました。オーナーと設計者は華東地方のある企業に依頼し、8台の機器を製造してもらいました。8つの生産ラインごとに1台ずつです。どのようにして動力学的分離の精密な設計計算が行われたのかは、不明である。一定期間運転した後、オーナーから、吸気流路にシリコン粉が堆積し、分離効率が低下したとのフィードバックがありました。機器メーカーもNovel社に診断と解決策の提供を依頼しました。
この投稿は最終的にluoli519によって2016年12月23日19時58分に編集されました。図示されているプロジェクトの運転状況データは以下の通りです：1.媒体名：クロロシラン、シリコン粉、水素、塩化水素；2、ガス流量：3850 kg/h; 3、ガス密度：2.868kg/m^3; 4、媒体粘度：0.027 mpa*s; 5、ガス分子量：29.370 6、固体流量：1 kg/h; 7、固体の充填密度：1250kg/m^3; 8、運転温度：450℃； 9、動作圧力：0.58MPaG。
技術要件は以下の通り：1、分離要件および効率：10μm以上を100％除去； 2、許容最大圧降：0.03MPaG; 3、設計弾性率：25%-110%。
オーナーからのフィードバックによると、華東のある工場で製造・供給されたセパレーターにおいて、吸気流路内にシリコン粉が凝集しているとのことです。皆さんも、設計院が提示したセパレーターの内部構造をもう一度確認してみてください。そこでは反射流型の内部部品が使用されており、このタイプの内部部品を選択すると、内部部品の低流速領域で固体相が凝集する原因となります。専門の動力学的分離技術会社として、オーナーや設計院に対し、軸流型多因子旋回流子式の母子分離インラインを、すなわちG54A型を選択するよう伝えるべきである。