65. Многофакторный циклонный сепаратор для отделения материала от газов в реакторах для производства поликристаллического кремния; используется для сбора кремниевой пыли из отходящих газов
Thread Content
Последнее изменение в этом посте было сделано luoli519 2 октября 2023 года в 15:05. В последние годы в стране было запущено множество проектов по производству поликристаллического кремния. Многие компании выбирают метод производства поликристаллического кремния на основе трихлоргидрокремния. Многие предприятия сталкиваются с проблемой низкого уровня восстановления кремниевой пыли и её чрезмерного потребления. На самом деле, в узле синтеза трихлоргидросилиция высокоэффективные устройства для разделения газа и твердых частиц являются ключевым оборудованием для извлечения кремниевой пыли из отходящих газов, что способствует снижению ее потребления. Проектирование выбранного оборудования напрямую влияет на эффективность сбора и восстановления кремниевой пыли, а также на её расход. Как спроектировать конструкцию эффективных газо-твердотельных сепараторов, используемых в подобных проектах внутри страны и за рубежом в последние годы, чтобы обеспечить их высокую эксплуатационную эффективность? Давайте все вместе обсудим.
В последние годы на внутренних и международных предприятиях, занимающихся производством поликристаллического кремния по технологии треххлористого кремнийводорода, для повышения эффективности производства и объемов выпуска часто используются реакторы с плавающим слоем. Однако по сравнению с традиционными реакторами с неподвижным слоем, реакторы с пульсирующим слоем более склонны к утечке диоксида кремния вместе с отходящими газами из реактора. Поэтому газо-твердотельный сепаратор для извлечения и восстановления кремниевой пудры из отходящих газов реакции становится предметом особого внимания владельцев предприятий и разработчиков технологических процессов.
Многие владельцы и проектировщики как в стране, так и за рубежом использовали конструкцию, сочетающую реактор и устройство для разделения газа и твердых частиц: над верхней частью области легкой фазы реактора размещалась колонна. Площадь поперечного сечения этой колонны выбиралась по экспериментальным данным в размере 3 раз больше площади поперечного сечения области легкой фазы реактора; такая конструкция являлась простой в реализации. В ходе практической эксплуатации было обнаружено, что эффективность улавливания твердых частиц из выхлопных газов низкая; это приводит к увеличению нагрузки на устройства для очистки газа на последующих этапах. Кроме того, стоимость дальнейшей обработки твердых и жидких отходов также весьма высока.
Владельцы, поставщики технологических комплектов и проектировщики также вносили улучшения в конструкцию, объединяющую простую башню и реактор, используя последовательно расположенные трехуровневые циклонные сепараторы. Стоимость трехуровневого циклонного сепаратора значительно возрастает, но общая эффективность сбора и восстановления кремниевой пыли также составляет менее 90%.
В последние годы, с распространением фильтрующих элементов, устойчивых к высоким температурам, таких как керамические и спекаемые металлические фильтры, некоторые владельцы и проектировщики предпочитают использовать фильтры с такими элементами вместо трехступенчатых циклонных сепараторов. Преимущество заключается в значительном повышении коэффициента захвата кремниевого порошка. Недостатком является то, что кремниевый порошок в потоке воздуха слишком быстро забивает фильтрующие элементы, что приводит к частой их регенерации. Поэтому необходимо увеличить количество оборудования, а также настроить процессы программирования и регенерации. Высокие инвестиции, высокие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.
В последние годы в зарубежных технологических комплексах для захвата, восстановления и разделения кремниевого порошка из отходящих газов в узлах реакции треххлористого кремнийводорода используются многофакторные циклоны-сепараторы; они применяются для технического улучшения оборудования вместо фильтров и традиционных циклоно-сепараторов третьего уровня. Эффективность захвата, восстановления и разделения кремниевого порошка значительно повысилась, а стоимость снизилась. Очищенные отходящие газы могут быть направлены на дальнейшую обработку, что очень удобно. На одной производственной линии установлен один многокомпонентный циклонный сепаратор для разделения компонентов; он заменяет три стандартных циклонных сепаратора и несколько фильтров. Количество оборудования минимально, что сокращает площадь, необходимую для его размещения, а также количество трубопроводов. Не требуется наличие резервного оборудования, а также замены внутренних элементов оборудования. Расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание низкие.
Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 25.12.2019 в 15:23. Отечественные проектные организации начали подражать данной конструкции многофакторного циклонного сепаратора. Хотя устройство по-прежнему называется «фильтр выхлопных газов», на самом деле его внутренние компоненты уже совсем не являются фильтрующими элементами, предназначенными для задержки и разделения частиц. На рисунке ниже показано схематическое изображение фильтра выхлопных газов для установки по производству трихлоргидрокремния в рамках проекта по производству поликристаллического кремния, который был взят на себя одной из строительных компаний
Последнее изменение в этом посте было сделано luoli519 23.12.2016 в 17:35. Владельцы и проектировщики обратились к одной из компаний в Восточном Китае с просьбой изготовить для них 8 устройств – по одному для каждой из 8 производственных линий. Как производятся расчеты для точного проектирования динамического разделения, неизвестно. После работы в течение некоторого времени владелец сообщил, что в каналах подачи воздуха накапливается кремниевая пыль, что снижает эффективность разделения. Производитель оборудования также обратился к компании Novel за диагностикой и решениями.
Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 23.12.2016 в 19:58. Данные о рабочих условиях приведенных ниже устройств следующие: 1. Наименование среды: хлорсиланы, кремниевая пудра, водород, хлороводород； 2. Расход газа: 3850 кг/ч; 3. Плотность газа: 2,868 кг/м³; 4. Вязкость среды: 0,027 МПа·с; 5. Молярная масса газа: 29,370; 6. Расход твердого вещества: 1 кг/ч; 7. Плотность упаковки твердого вещества: 1250 кг/м³; 8. Температура работы: 450℃ ； 9. Рабочее давление: 0,58 МПа Г.
Технические требования: 1. Требования к разделению и эффективность: 100% удаление частиц размером более 10 мкм； 2. Максимально допустимое падение давления: 0,03 МПаГ; 3. Диапазон эластичности по проекту: 25%–110%.
Что касается замечаний владельцев относительно того, что в каналах подачи воздуха сепараторов, произведенных на одном из заводов в Восточном Китае, накапливается кремниевая пыль, то рекомендуется еще раз ознакомиться с информацией о конструкции внутренних элементов сепаратора, предоставленной проектным институтом. В качестве внутренних элементов используется конструкция с рефлексирующим потоком; такой выбор приводит к накоплению твердых частиц в зонах с низкой скоростью потока. Как специализированная компания в области технологий динамического разделения, мы должны сообщить заказчику и проектному бюро о необходимости выбора внутренних элементов для разделения с использованием осевого типа мультифакторных циклонов, а именно модели G54A.