65- Bộ phân tách mẹ-con kiểu xoáy đa yếu tố được sử dụng trong các dự án silic polycrystalline để thu hồi bụi silic từ khí thải của lò phản ứng sản xuất chlorosilane
Thread Content
Bài viết này cuối cùng được luoli519 chỉnh sửa vào ngày 2023-10-2 lúc 15:05. Trong những năm gần đây, có khá nhiều dự án sản xuất silic đa tinh thể được triển khai tại trong nước. Nhiều doanh nghiệp chọn phương pháp sử dụng silic clorua hydro để sản xuất silic đa tinh thể. Và nhiều doanh nghiệp gặp phải vấn đề tỷ lệ thu hồi bột silic không cao cùng mức tiêu thụ bột silic vượt mức quy định. Thực ra, trong đơn vị phản ứng tổng hợp silic clorua hydro, thiết bị tách khí-rắn hiệu quả chính là thiết bị then chốt dùng để thu hồi bột silic từ khí thải phản ứng, nhằm giảm lượng bột silic cần sử dụng. Việc lựa chọn và thiết kế thiết bị này có ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ lệ thu hồi bột silic và mức tiêu thụ bột silic. Về các bộ phận tách khí-rắn hiệu quả được sử dụng trong các dự án tương tự ở trong và ngoài nước trong những năm gần đây, làm thế nào để thiết kế cấu trúc của chúng sao cho đảm bảo được hiệu suất vận hành xuất sắc? Mọi người hãy cùng thảo luận nhé.
Trong những năm gần đây, các dự án sản xuất silic polycrystalline sử dụng quy trình chlorosilane ở cả trong nước lẫn nước ngoài thường áp dụng lò phản ứng kiểu giường lưu chuyển nhằm nâng cao hiệu suất và khả năng sản xuất. Tuy nhiên, so với các lò phản ứng giường cố định truyền thống, lò phản ứng giường lưu động dễ khiến bột silic thoát ra khỏi lò cùng với khí thải hơn. Do đó, thiết bị tách khí-rắn dùng để thu hồi bột silic từ khí thải phản ứng đã trở thành điểm được các chủ doanh nghiệp và những người quản lý quy trình sản xuất quan tâm.
Nhiều chủ đầu tư và nhà thiết kế trong nước cũng như quốc tế từng sử dụng cấu trúc tích hợp giữa bình phản ứng và bộ phận tách khí-rắn; ở phía trên vùng pha nhẹ của bình phản ứng, người ta thiết kế thêm một tháp. Diện tích mặt cắt ngang của tháp được xác định dựa trên kinh nghiệm, tức là bằng 3 lần diện tích mặt cắt ngang của vùng pha nhẹ trong bình phản ứng. Đây là cách bố trí đơn giản. Khi vận hành thực tế, người ta nhận thấy hiệu quả thu gom các chất rắn trong khí thải còn thấp; điều này làm tăng gánh nặng cho quá trình làm sạch khí ở giai đoạn sau. Ngoài ra, chi phí xử lý các chất rắn và chất lỏng sau đó cũng khá cao.
Chủ đầu tư, nhà cung cấp bộ công nghệ và bên thiết kế cũng đã tiến hành cải tiến cấu trúc kết hợp giữa tháp đơn giản và lò phản ứng, bằng cách sử dụng các bộ phân tách khí kiểu cyclone ở ba cấp độ được nối liền với nhau. Chi phí của bộ phân tách cơn lốc cấp ba tăng lên đáng kể, nhưng hiệu suất thu hồi bột silic tổng thể vẫn chưa đạt 90%.
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của các loại bộ lọc chịu nhiệt cao như bộ lọc làm từ gốm sứ, kim loại được nung kết, một số chủ đầu tư và nhà thiết kế đã chọn cách sử dụng các bộ lọc này thay thế cho các bộ phận phân tách khí kiểu cơn lốc theo tiêu chuẩn ba cấp. Ưu điểm là tỷ lệ bắt giữ bột silic được nâng cao đáng kể. Nhược điểm là bụi silic trong dòng khí khiến màng lọc bị tắc nhanh, buộc phải tái chế thường xuyên; điều này đòi hỏi phải bổ sung thêm nhiều thiết bị, thậm chí cần phải lập trình để vận hành và tái chế chúng. Đầu tư lớn, chi phí vận hành và bảo trì cao.
Trong vài năm gần đây, một số công nghệ từ nước ngoài đã được áp dụng trong việc thu hồi và tách chiết bột silic có trong khí thải từ các thiết bị phản ứng chứa silic clorua hydro. Các công nghệ này sử dụng bộ phận tách khí kiểu xoáy đa yếu tố, nhằm thay thế các bộ lọc cũng như các bộ phận tách khí kiểu xoáy ba cấp độ truyền thống. Hiệu suất thu hồi và tách chiết bột silic được nâng cao đáng kể, trong khi chi phí lại giảm xuống. Khí thải sau khi được xử lý có thể được chuyển sang các công đoạn xử lý tiếp theo một cách dễ dàng. Một dây chuyền sản xuất chỉ cần một bộ phân tách kiểu xoáy đa yếu tố, thay thế cho 3 bộ phân tách kiểu cơn lốc thông thường và nhiều bộ lọc trước đây. Số lượng thiết bị cần sử dụng ít hơn, diện tích chiếm dụng và hệ thống ống dẫn cũng giảm đi. Không cần có máy dự phòng, cũng không cần thay thế các bộ phận bên trong thiết bị; chi phí vận hành và bảo trì cũng thấp.
Bài viết này cuối cùng được luoli519 chỉnh sửa vào ngày 25-12-2019 lúc 15:23. Các đơn vị thiết kế trong nước bắt đầu áp dụng mô hình thiết kế của bộ phận tách các chất khí này. Mặc dù tên gọi của thiết bị vẫn là “bộ lọc khí thải”, nhưng thực chất thì bộ phận bên trong thiết bị không còn là loại bộ lọc dùng để ngăn chặn và tách các chất khí nữa. Hình dưới đây là sơ đồ nguyên lý của bộ lọc khí thải thuộc đơn vị xử lý khí từ quy trình sản xuất silic clorua, trong dự án sản xuất polycrystalline silicon do một công ty xây dựng đảm nhận việc thi công tổng thể
Bài viết này cuối cùng được luoli519 chỉnh sửa vào ngày 2016-12-23 lúc 17:35. Chủ đầu tư và bên thiết kế đã thuê một doanh nghiệp ở vùng Đông Hoa để chế tạo và cung cấp cho họ 8 thiết bị; mỗi dây chuyền sản xuất sẽ có một thiết bị như vậy. Không rõ làm thế nào để tiến hành các phép tính thiết kế chính xác cho việc tách biệt theo động lực học. Sau một thời gian vận hành, chủ sở hữu phản hồi rằng có bụi silic tích tụ ở đường dẫn khí vào, khiến hiệu suất tách chiết giảm sút. Nhà sản xuất thiết bị cũng đã liên hệ với công ty Novel để nhờ họ chẩn đoán và đưa ra giải pháp.
Bài viết này cuối cùng được chỉnh sửa bởi luoli519 vào ngày 2016-12-23 lúc 19:58. Dữ liệu về điều kiện hoạt động của các thiết bị được trình bày như sau: 1. Tên chất: Clorosilane, bột silic, hydro, hydro clorua； 2. Lưu lượng khí: 3850 kg/h;
3. Độ đặc của khí: 2,868 kg/m³;
4. Độ nhớt của chất lỏng: 0,027 MPa·s;
5. Khối lượng mol của khí: 29,370;
6. Lưu lượng chất rắn: 1 kg/h;
7. Độ đặc của chất rắn: 1250 kg/m³;
8. Nhiệt độ vận hành: 450℃ ； 9. Áp suất vận hành: 0,58 MPaG.
3. Độ đặc của khí: 2,868 kg/m³;
4. Độ nhớt của chất lỏng: 0,027 MPa·s;
5. Khối lượng mol của khí: 29,370;
6. Lưu lượng chất rắn: 1 kg/h;
7. Độ đặc của chất rắn: 1250 kg/m³;
8. Nhiệt độ vận hành: 450℃ ； 9. Áp suất vận hành: 0,58 MPaG.
Yêu cầu kỹ thuật: 1. Yêu cầu và hiệu suất tách chiết: Loại bỏ 100% các hạt có kích thước trên 10μm； 2. Độ chênh lệch áp suất tối đa được cho phép: 0,03 MPaG; 3. Độ linh hoạt trong thiết kế: 25%–110%.
Về phản hồi từ chủ sở hữu, cho biết rằng các bộ phận tách khí do một nhà máy ở Đông Hoa sản xuất có hiện tượng bụi silic tích tụ ở đường dẫn khí vào. Mọi người nên xem lại cấu trúc bên trong của bộ phận tách khí do viện thiết kế đưa ra; loại bộ phận này sử dụng cơ chế dòng khí phản xạ. Việc chọn loại bộ phận này sẽ khiến cho vùng có tốc độ dòng khí thấp bị tích tụ chất rắn. Là một công ty chuyên về công nghệ tách dòng chất lỏng bằng nguyên lý động lực học, chúng tôi cần thông báo cho chủ đầu tư và các viện thiết kế rằng nên chọn loại bộ phận tách dòng chất lỏng kiểu tuabin trục, có khả năng tách nhiều yếu tố khác nhau, tức là loại G54A.