1.本技術(shù)涉及多晶硅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種冷氫化系統(tǒng)及多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

2.隨著全球工業(yè)的大幅發(fā)展，能源需求日益加劇。但是傳統(tǒng)的石油能源逐漸枯竭，且具有諸多缺點，例如：儲存量有限，開采會對環(huán)境產(chǎn)生巨大損傷，燃燒產(chǎn)物具有大量有害物質(zhì)等，已無法滿足當(dāng)今工業(yè)的發(fā)展和要求，因此，探索一種高效、可行的替代能源，已是迫在眉睫，在眾多能源替代方案中，太陽能以其綠色、和平、安全、儲量豐富等諸多優(yōu)勢成為當(dāng)下研究的熱點，有望成為下一代能源，太陽能作為最豐富的可再生能源，與其他能源相比具有清潔性、安全性、廣泛性、資源充足性和潛在的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點。充分利用太陽能，對在低碳模式下實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略意義。而多晶硅是生產(chǎn)太陽能光伏電池的主要原料。

3.多晶硅是太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的主要原料。目前，改良西門子法是生產(chǎn)多晶硅的主流工藝，但是改良西門子法生產(chǎn)多晶硅的過程中會產(chǎn)生大量的中間產(chǎn)物，即對環(huán)境及人體有較大危害的四氯化硅，據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)1kg多晶硅會產(chǎn)生13kg至16kg的四氯化硅，隨著近年來我國多晶硅生產(chǎn)規(guī)模的急劇擴(kuò)大，液體副產(chǎn)物四氯化硅產(chǎn)生的數(shù)量將是一個龐大的數(shù)字，如何處理數(shù)量龐大的四氯化硅，成為制約多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的巨大瓶頸，如果使四氯化硅高效的轉(zhuǎn)化為具備高附加值的三氯氫硅，將有力的促進(jìn)多晶硅產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

4.如何保證四氯化硅全部轉(zhuǎn)化為三氯氫硅是制約多晶硅生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大的瓶頸。為了循環(huán)利用副產(chǎn)物四氯化硅，現(xiàn)在國際上通常采用兩種方法對四氯化硅進(jìn)行轉(zhuǎn)化，一種是高溫?zé)釟浠?，就是將四氯化硅與氫氣在900～1200℃的溫度下在氫化爐內(nèi)部反應(yīng)以生成三氯氫硅；另外一種方法為冷氫化法，主要是將四氯化硅與氫氣混合后再與硅粉和催化劑在500～600℃下的溫度通過流化床反應(yīng)器生成三氯氫硅。

5.冷氫化工序是改良西門子法生產(chǎn)多晶硅的重要工序之一。通常的冷氫化工序是將四氯化硅與氫氣混合加熱氣化，加熱至550℃，通入流化床與硅粉發(fā)生反應(yīng)生成三氯氫硅的過程。常用的氣化方式主要是通過臥式氣化器(如中國發(fā)明專利201610284721.9公開了一種多晶硅冷氫化法中四氯化硅的汽化方法及汽化裝置)將四氯化硅與氫氣混合加熱氣化，臥式氣化器內(nèi)高溫高壓的氫氣容易對臥式氣化器的管壁造成氫損傷(或稱氫脆，高溫高壓的氫對鋼的損傷主要是因為氫以原子狀態(tài)滲入金屬內(nèi)，并在金屬內(nèi)部再結(jié)合成分子，產(chǎn)生很高的壓力，嚴(yán)重時會導(dǎo)致表面鼓包或皺折；氫與鋼中的碳結(jié)合，使鋼脫碳，或使鋼中的硫化物與氧化物還原造成壓力容器氫脆破壞)，破壞蒸汽加熱管道，導(dǎo)致蒸汽泄漏，且常溫的液態(tài)四氯化硅不斷進(jìn)入臥式氣化器，臥式氣化器長期處于溫度大幅度波動的狀態(tài)，加劇了臥式氣化器管壁的氫損傷。同時，進(jìn)入到臥式氣化器中的液態(tài)四氯化硅中含有較多的固體雜質(zhì)(例如硅粉)，容易堵塞臥式氣化器，以上兩個問題造成臥式氣化器頻繁出現(xiàn)故障，需要整個冷氫化系統(tǒng)停車等待臥式氣化器檢修，導(dǎo)致整個冷氫化系統(tǒng)頻繁停車，嚴(yán)重影響多晶

硅的正常生產(chǎn)，且冷氫化系統(tǒng)頻繁停車會造成成本上升、產(chǎn)量減少、效益下降的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

6.基于此，有必要針對現(xiàn)有的技術(shù)中，高溫高壓的氫氣容易對臥式氣化器的管壁造成氫損傷，以及液態(tài)四氯化硅中較多的固體雜質(zhì)容易堵塞臥式氣化器，造成臥式氣化器頻繁出現(xiàn)故障，導(dǎo)致整個冷氫化系統(tǒng)頻繁停車，嚴(yán)重影響多晶硅的正常生產(chǎn)，且冷氫化系統(tǒng)頻繁停車、開車會造成成本上升、產(chǎn)量減少、效益下降的問題。有必要提供一種冷氫化系統(tǒng)及多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題。

7.一種冷氫化系統(tǒng)，包括混合器、氣化塔和流化床，所述混合器具有氫氣進(jìn)氣管道和進(jìn)液管道，所述氣化塔包括塔體和盤繞在所述塔體下部外側(cè)的蒸汽加熱外盤管，所述塔體具有兩層第一填料層，兩層所述第一填料層自上而下將所述塔體分隔為第一段、第二段和第三段，所述氣化塔的進(jìn)口位于所述第一段，所述混合器的出口與所述氣化塔的進(jìn)口相連，所述氣化塔的出氣口位于所述塔體頂部，且與所述流化床相連，所述氣化塔還包括第一循環(huán)管道，所述第一循環(huán)管道設(shè)置有第一循環(huán)泵，所述第一循環(huán)管道的兩端分別與所述第二段和所述第三段相連，且所述第一循環(huán)管道內(nèi)的流動方向為自所述第三段流向所述第二段。

8.優(yōu)選地，上述一種冷氫化系統(tǒng)中，還包括氫氣旁路管道，所述氫氣旁路管道的一端與所述氫氣進(jìn)氣管道相連，另一端與所述流化床相連，且所述氫氣旁路管道上設(shè)置有閥門。

9.優(yōu)選地，上述一種冷氫化系統(tǒng)中，所述氣化塔的出氣口與所述氫氣旁路管道相連，所述閥門位于所述氫氣進(jìn)氣管道與所述氣化塔的出氣口之間，且所述氣化塔的出氣口安裝有逆止閥。

10.優(yōu)選地，上述一種冷氫化系統(tǒng)中，還包括再熱系統(tǒng)，所述再熱系統(tǒng)包括至少兩個依次串聯(lián)的換熱器，形成多級換熱器，還包括電加熱器，所述氣化塔的出氣口與所述多級換熱器的殼程進(jìn)口相連，所述多級換熱器的殼程出口與所述電加熱器的進(jìn)口相連，所述電加熱器的出口與所述流化床相連，所述流化床的出口與所述多級換熱器的管程進(jìn)口相連，所述多級換熱器的管程出口為產(chǎn)物出口。

11.優(yōu)選地，上述一種冷氫化系統(tǒng)中，還包括旋風(fēng)除塵器、硅粉過濾器和硅粉儲罐，所述流化床的出口與所述旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口相連，所述旋風(fēng)除塵器的氣體出口與所述硅粉過濾器的進(jìn)口相連，所述硅粉過濾器的氣體出口為產(chǎn)物出口，所述旋風(fēng)除塵器的固體出口為雜質(zhì)出口，所述硅粉過濾器的固體出口與所述硅粉儲罐的進(jìn)口相連，所述硅粉儲罐的出口與所述流化床的硅粉進(jìn)口相連，且所述流化床的硅粉進(jìn)口還連接有硅粉補(bǔ)充管道。

12.優(yōu)選地，上述一種冷氫化系統(tǒng)中，還包括淋洗冷卻系統(tǒng)，所述淋洗冷卻系統(tǒng)包括淋洗塔、空冷器、回流罐和第二循環(huán)管道，所述流化床的出口與所述淋洗塔的氣體進(jìn)口相連，所述淋洗塔的氣體出口與所述空冷器的進(jìn)口相連，所述空冷器的出口與所述回流罐相連，所述回流罐的出口與所述淋洗塔的噴淋液進(jìn)口相連，所述第二循環(huán)管道設(shè)置于所述淋洗塔，且所述第二循環(huán)管道連接有液態(tài)產(chǎn)物管道。

13.優(yōu)選地，上述一種冷氫化系統(tǒng)中，所述淋洗塔具有兩層第二填料層，兩層所述第二填料層自上而下將所述淋洗塔分隔為第四段、第五段和第六段，所述淋洗塔的氣體進(jìn)口位于所述第五段，所述淋洗塔的氣體出口位于所述第四段的頂部，所述淋洗塔的噴淋液進(jìn)口

位于所述第四段，所述第二循環(huán)管道設(shè)置有第二循環(huán)泵，所述第二循環(huán)管道的兩端分別與所述第五段和所述第六段相連，且所述第二循環(huán)管道內(nèi)的流動方向為自所述第六段流向所述第五段，所述第二循環(huán)管道與所述第五段相連的位置位于所述淋洗塔的氣體進(jìn)口上方。

14.一種多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)，包括如上所述的一種冷氫化系統(tǒng)。

15.優(yōu)選地，上述一種多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)中，還包括依次相連的tcs合成系統(tǒng)、tcs精餾提純系統(tǒng)、還原爐和尾氣系統(tǒng)，所述tcs精餾提純系統(tǒng)和所述尾氣系統(tǒng)均與所述冷氫化系統(tǒng)的所述進(jìn)液管道相連，所述冷氫化系統(tǒng)的產(chǎn)物出口與所述tcs精餾提純系統(tǒng)進(jìn)口相連。

16.本技術(shù)采用的技術(shù)方案能夠達(dá)到以下有益效果：

17.本技術(shù)實施例公開的一種冷氫化系統(tǒng)及多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)中，氣化塔在加熱氣化氣液混合物的過程中，由于蒸汽加熱外盤管盤繞在塔體下部的外側(cè)，而氫氣位于塔體內(nèi)部，因此氫氣不會對蒸汽加熱外盤管造成氫損傷，防止蒸汽加熱外盤管開裂損壞，避免蒸汽泄漏，在塔體的隔離防護(hù)作用下，即使常溫的液態(tài)四氯化硅不斷進(jìn)入氣化塔，氣化塔長期處于溫度大幅度波動的狀態(tài)，氫氣也不會對蒸汽加熱外盤管造成氫損傷而導(dǎo)致蒸汽泄漏。在第一循環(huán)泵的作用下，將第三段內(nèi)的氣液混合物通過第一循環(huán)管道抽吸到第二段內(nèi)向下噴淋，以使起到攪動第三段內(nèi)氣液混合物的效果，通過攪動氣液混合物，增加氣化塔的氣化效率，且通過不斷攪動氣液混合物，以使氣液混合物處于動態(tài)過程中，避免固體雜質(zhì)造成氣化塔內(nèi)的管道堵塞，且能夠通過塔體底部的排渣口將沉積得到的渣漿排出。以上方式能夠避免氣化塔頻繁出現(xiàn)故障，從而防止需要整個冷氫化系統(tǒng)停車等待氣化塔檢修，導(dǎo)致整個冷氫化系統(tǒng)頻繁停車，進(jìn)而避免影響多晶硅的正常生產(chǎn)，解決因冷氫化系統(tǒng)頻繁停車而造成成本上升、產(chǎn)量減少、效益下降的問題。

18.同時，將第三段內(nèi)的氣液混合物通過第一循環(huán)管道抽吸到第二段內(nèi)向下噴淋，以使起到攪動第三段內(nèi)氣液混合物的效果，通過攪動氣液混合物，以增加氣化塔的氣化效率，且在蒸汽加熱外盤管的加熱作用下，氣液混合物被加熱氣化，氣化后的混合氣上升，從氣化塔的進(jìn)口通入到塔體內(nèi)的氣液混合物自第一段內(nèi)向下噴淋，氣液混合物通過第一循環(huán)管道抽吸到第二段內(nèi)向下噴淋，氣化后上升的混合氣與噴淋向下的氣液混合物接觸換熱，混合氣中的熱量加熱向下噴淋的氣液混合物，以使部分氣液混合物被加熱氣化，進(jìn)一步增加氣化塔的氣化效率。

附圖說明

19.圖1為本技術(shù)實施例公開的一種冷氫化系統(tǒng)的示意圖；

20.圖2為本技術(shù)實施例公開的淋洗冷卻系統(tǒng)的示意圖。

21.其中：混合器100、氫氣進(jìn)氣管道110、進(jìn)液管道120、氣化塔200、塔體210、蒸汽加熱外盤管220、第一填料層230、第一循環(huán)管道240、第一循環(huán)泵250、逆止閥260、流化床300、硅粉補(bǔ)充管道310、氫氣旁路管道400、閥門410、再熱系統(tǒng)500、換熱器510、電加熱器520、旋風(fēng)除塵器610、硅粉過濾器620、硅粉儲罐630、淋洗冷卻系統(tǒng)700、淋洗塔710、第二填料層711、空冷器720、回流罐730、第二循環(huán)管道740、液態(tài)產(chǎn)物管道750、第二循環(huán)泵760。

具體實施方式

22.為了便于理解本技術(shù)，下面將參照相關(guān)附圖對本技術(shù)進(jìn)行更全面的描述。附圖中

給出了本技術(shù)的較佳實施方式。但是，本技術(shù)可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施方式。相反地，提供這些實施方式的目的是使對本技術(shù)的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。

23.需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“設(shè)置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“頂部”、“底部”、“底端”、“頂端”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實施方式。

24.除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本技術(shù)的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本技術(shù)的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本技術(shù)。本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

25.請參考圖1和圖2，本技術(shù)實施例公開一種冷氫化系統(tǒng)，包括混合器100、氣化塔200和流化床300，其中：

26.混合器100具有氫氣進(jìn)氣管道110和進(jìn)液管道120，通過氫氣進(jìn)氣管道110將氫氣通入到混合器100中，通過進(jìn)液管道120將多晶硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物四氯化硅(含有較多固體雜質(zhì)，例如硅粉)通入到混合器100中，在混合器100中氫氣與四氯化硅混合，得到氣液混合物。混合器100的出口與氣化塔200的進(jìn)口相連，以將混合后的氫氣與四氯化硅(即氣液混合物)通入到氣化塔200中進(jìn)行加熱氣化，從而得到氣態(tài)四氯化硅與氫氣的混合氣，氣化塔200的出氣口與流化床300相連，以將混合氣通入流化床再與硅粉和催化劑在500～600℃的溫度下反應(yīng)生成三氯氫硅，使四氯化硅轉(zhuǎn)化為具備高附加值的三氯氫硅，有力的促進(jìn)多晶硅產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

27.具體地，氣化塔200包括塔體210和盤繞在塔體210下部外側(cè)的蒸汽加熱外盤管220，將混合器100中混合后的氣液混合物通入到塔體210中，氣液混合物流到塔體210內(nèi)的下部，在蒸汽加熱外盤管220的加熱作用下，氣液混合物被加熱氣化，氣化后的混合氣上升，然后從氣化塔200的出氣口排出。此種結(jié)構(gòu)的氣化塔200在加熱氣化氣液混合物的過程中，由于蒸汽加熱外盤管220盤繞在塔體210下部的外側(cè)，而氫氣位于塔體210內(nèi)部，因此氫氣不會對蒸汽加熱外盤管220造成氫損傷，防止蒸汽加熱外盤管220開裂損壞，避免蒸汽泄漏，同時，現(xiàn)有的大多數(shù)塔體210的強(qiáng)度、耐腐蝕性較高，且大多數(shù)塔體210為多層結(jié)構(gòu)，塔體210一般設(shè)置有防腐層，氫氣較難對塔體210造成氫損傷。在塔體210的隔離防護(hù)作用下，即使常溫的液態(tài)四氯化硅不斷進(jìn)入氣化塔200，氣化塔200長期處于溫度大幅度波動的狀態(tài)，氫氣也不會對蒸汽加熱外盤管220造成氫損傷而導(dǎo)致蒸汽泄漏。

28.塔體210具有兩層第一填料層230，兩層第一填料層230自上而下將塔體210分隔為第一段、第二段和第三段，蒸汽加熱外盤管220盤繞在第三段的外壁，氣化塔200的進(jìn)口位于第一段，氣化塔200的出氣口位于塔體210頂部，通入到塔體210內(nèi)的氣液混合物位于第三段內(nèi)，在蒸汽加熱外盤管220的加熱作用下，氣液混合物被加熱氣化，氣化后的混合氣上升，從氣化塔200的進(jìn)口通入到塔體210內(nèi)的氣液混合物自第一段內(nèi)向下噴淋，混合氣與氣液混合物在兩層第一填料層230充分接觸，混合氣中的熱量加熱向下噴淋的氣液混合物，以使部分氣液混合物被加熱氣化，增加氣化塔200的氣化效率，然后混合氣從塔體210頂部的出氣口

通入至流化床300，未被混合氣加熱氣化的氣液混合物流到第三段，繼續(xù)在蒸汽加熱外盤管220的加熱作用下氣化。

29.由于多晶硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物四氯化硅中含有較多固體雜質(zhì)，例如硅粉，氣液混合物長期積累在第三段，較多的雜質(zhì)會沉積在第三段底部，即塔底，因此，塔體210的底部具有排渣口，以將沉積得到的渣漿排出。同時。氣化塔200還包括第一循環(huán)管道240，第一循環(huán)管道240設(shè)置有第一循環(huán)泵250，第一循環(huán)管道240的兩端分別與第二段和第三段相連，且第一循環(huán)管道240內(nèi)的流動方向為自第三段流向第二段。在第一循環(huán)泵250的作用下，將第三段內(nèi)的氣液混合物通過第一循環(huán)管道240抽吸到第二段內(nèi)向下噴淋，以使起到攪動第三段內(nèi)氣液混合物的效果，通過攪動氣液混合物，以增加氣化塔200的氣化效率，二是在氣液混合物通過第一循環(huán)管道240抽吸到第二段內(nèi)向下噴淋的過程中，氣化后上升的混合氣與噴淋向下的氣液混合物接觸換熱，混合氣中的熱量加熱向下噴淋的氣液混合物，以使部分氣液混合物被加熱氣化，進(jìn)一步增加氣化塔200的氣化效率。

30.本技術(shù)實施例公開的一種冷氫化系統(tǒng)中，氣化塔200在加熱氣化氣液混合物的過程中，由于蒸汽加熱外盤管220盤繞在塔體210下部的外側(cè)，而氫氣位于塔體210內(nèi)部，因此氫氣不會對蒸汽加熱外盤管220造成氫損傷，防止蒸汽加熱外盤管220開裂損壞，避免蒸汽泄漏，在塔體210的隔離防護(hù)作用下，即使常溫的液態(tài)四氯化硅不斷進(jìn)入氣化塔200，氣化塔200長期處于溫度大幅度波動的狀態(tài)，氫氣也不會對蒸汽加熱外盤管220造成氫損傷而導(dǎo)致蒸汽泄漏。在第一循環(huán)泵250的作用下，將第三段內(nèi)的氣液混合物通過第一循環(huán)管道240抽吸到第二段內(nèi)向下噴淋，以使起到攪動第三段內(nèi)氣液混合物的效果，通過攪動氣液混合物，增加氣化塔200的氣化效率，且通過不斷攪動氣液混合物，以使氣液混合物處于動態(tài)過程中，避免固體雜質(zhì)造成氣化塔200內(nèi)的管道堵塞，且能夠通過塔體210底部的排渣口將沉積得到的渣漿排出。以上方式能夠避免氣化塔200頻繁出現(xiàn)故障，從而防止需要整個冷氫化系統(tǒng)停車等待氣化塔200檢修而導(dǎo)致整個冷氫化系統(tǒng)頻繁停車，進(jìn)而避免影響多晶硅的正常生產(chǎn)，解決因冷氫化系統(tǒng)頻繁停車而造成成本上升、產(chǎn)量減少、效益下降的問題。

31.同時，將第三段內(nèi)的氣液混合物通過第一循環(huán)管道240抽吸到第二段內(nèi)向下噴淋，以使起到攪動第三段內(nèi)氣液混合物的效果，通過攪動氣液混合物，以增加氣化塔200的氣化效率，且在蒸汽加熱外盤管220的加熱作用下，氣液混合物被加熱氣化，氣化后的混合氣上升，從氣化塔200的進(jìn)口通入到塔體210內(nèi)的氣液混合物自第一段內(nèi)向下噴淋，氣液混合物通過第一循環(huán)管道240抽吸到第二段內(nèi)向下噴淋，氣化后上升的混合氣與噴淋向下的氣液混合物接觸換熱，混合氣中的熱量加熱向下噴淋的氣液混合物，以使部分氣液混合物被加熱氣化，進(jìn)一步增加氣化塔200的氣化效率。

32.現(xiàn)有技術(shù)中，臥式氣化器可能因為其他原因產(chǎn)生故障，例如臥式氣化器受到撞擊而出現(xiàn)裂紋，此時就需要臥式氣化器停車檢修，需要整個冷氫化系統(tǒng)停車等待臥式氣化器檢修。在一種可選的實施例中，本技術(shù)公開的冷氫化系統(tǒng)可以包括氫氣旁路管道400，氫氣旁路管道400的一端與氫氣進(jìn)氣管道110相連，另一端與流化床300相連，且氫氣旁路管道400上設(shè)置有閥門410。在臥式氣化器出現(xiàn)故障時，打開閥門410，以將氫氣通過氫氣旁路管道400通入到冷氫化系統(tǒng)的后端流程系統(tǒng)中，以使冷氫化系統(tǒng)的后端流程系統(tǒng)繼續(xù)運行，雖沒有產(chǎn)物，但冷氫化系統(tǒng)的后端流程系統(tǒng)仍繼續(xù)運行避免需要整個冷氫化系統(tǒng)停車，僅需臥式氣化器停車檢修，從而避免需要整個冷氫化系統(tǒng)停車等待臥式氣化器檢修，而避免影

響多晶硅的正常生產(chǎn)，解決因冷氫化系統(tǒng)頻繁停車而造成成本上升、產(chǎn)量減少、效益下降的問題。

33.進(jìn)一步地，臥式氣化器的出氣口與氫氣旁路管道400相連，閥門410位于氫氣進(jìn)氣管道110與臥式氣化器的出氣口之間，且臥式氣化器的出氣口安裝有逆止閥260，通過逆止閥260防止氫氣在臥式氣化器停車期間進(jìn)入到臥式氣化器內(nèi)，影響臥式氣化器的檢修，且避免造成氫氣泄漏。

34.結(jié)合本技術(shù)公開的氣化塔200，通過氣化塔200代替臥式氣化器，由于氣化塔200相較于臥式氣化器故障率較低，因此能夠進(jìn)一步避免需要整個冷氫化系統(tǒng)停車等待臥式氣化器檢修，而避免影響多晶硅的正常生產(chǎn)，解決因冷氫化系統(tǒng)頻繁停車而造成成本上升、產(chǎn)量減少、效益下降的問題。

35.當(dāng)然，通過氣化塔200代替臥式氣化器后，氣化塔200的出氣口與氫氣旁路管道400相連，閥門410位于氫氣進(jìn)氣管道110與氣化塔200的出氣口之間，且氣化塔200的出氣口安裝有逆止閥260。通過逆止閥260防止氫氣在氣化塔200停車期間進(jìn)入到氣化塔200內(nèi)，影響氣化塔200的檢修，且避免造成氫氣泄漏。

36.現(xiàn)有技術(shù)中，通過臥式氣化器加熱氣化后的混合氣溫度還未達(dá)到500～600℃，需要通過額外使用電能的加熱器進(jìn)行加熱，以將混合氣加熱至500～600℃，然后再通入到流化床300中，這就導(dǎo)致需要消耗大量的電能，導(dǎo)致成本較高，效益較低。在一種可選的實施例中，本技術(shù)公開的一種冷氫化系統(tǒng)可以包括再熱系統(tǒng)500，再熱系統(tǒng)500包括至少兩個依次串聯(lián)的換熱器510，形成多級換熱器，還包括電加熱器520，臥式氣化器的出氣口與多級換熱器的殼程進(jìn)口相連，多級換熱器的殼程出口與電加熱器520的進(jìn)口相連，電加熱器520的出口與流化床300相連，流化床300的出口與多級換熱器的管程進(jìn)口相連，多級換熱器的管程出口為產(chǎn)物出口。

37.流化床300內(nèi)反應(yīng)生成的產(chǎn)物溫度500～600℃，產(chǎn)物中的熱量如不利用，則會造成熱量浪費，將高溫的產(chǎn)物通入到換熱器510的管程中，與換熱器510殼程內(nèi)的混合氣換熱，以將混合氣進(jìn)行加熱，再用電加熱器520輔助加熱，避免完全需要電加熱器520進(jìn)行加熱，能夠降低電能的消耗，從而降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效益。且利用產(chǎn)物中的熱量，避免這部分熱量浪費。同時，多級換熱器由兩個依次串聯(lián)的換熱器510組成，以使混合氣升溫平穩(wěn)，能有效防止僅用一個換熱器510而使得換熱器510熱疲勞損傷的情形發(fā)生。同時，還能夠充分利用產(chǎn)物中的熱量。

38.結(jié)合本技術(shù)公開的氣化塔200，將氣化塔200的出氣口與多級換熱器的殼程進(jìn)口相連即可，相似地，也能夠降低電能的消耗，且利用產(chǎn)物中的熱量，避免這部分熱量浪費。

39.在流化床300內(nèi)，混合氣與硅粉反應(yīng)生成產(chǎn)物，產(chǎn)物中含有較多未反應(yīng)的硅粉，還有其他固體雜質(zhì)，若將產(chǎn)物直接用于后續(xù)多晶硅的生產(chǎn)，未反應(yīng)的硅粉及其他固體雜質(zhì)容易堵塞后續(xù)工序中的管道，嚴(yán)重影響系統(tǒng)可靠性。在一種可選的實施例中，本技術(shù)公開的一種冷氫化系統(tǒng)可以包括旋風(fēng)除塵器610、硅粉過濾器620和硅粉儲罐630，流化床300的出口與旋風(fēng)除塵器610的進(jìn)口相連，旋風(fēng)除塵器610的氣體出口與硅粉過濾器620的進(jìn)口相連，硅粉過濾器620的氣體出口為產(chǎn)物出口，旋風(fēng)除塵器610的固體出口為雜質(zhì)出口，硅粉過濾器620的固體出口與硅粉儲罐630的進(jìn)口相連，硅粉儲罐630的出口與流化床300的硅粉進(jìn)口相連，且流化床300的硅粉進(jìn)口還連接有硅粉補(bǔ)充管道310。

40.流化床300生成的產(chǎn)物首先通入到旋風(fēng)除塵器610中，除去其他固體雜質(zhì)，然后通入到硅粉過濾器620，將產(chǎn)物中的硅粉過濾，儲存到硅粉儲罐630中，從硅粉過濾器620的氣體出口可以得到固體雜質(zhì)較少的產(chǎn)物。同時，儲存在硅粉儲罐630中的硅粉可以通入到流化床300內(nèi)再次使用，實現(xiàn)硅粉的回收就重復(fù)使用，避免硅粉浪費，降低物料成本，流化床300工作所需要的硅粉還可以通過硅粉補(bǔ)充管道310補(bǔ)充供應(yīng)，為提供足量的硅粉。在將從硅粉過濾器620的氣體出口得到固體雜質(zhì)較少的產(chǎn)物直接用于后續(xù)多晶硅的生產(chǎn)，經(jīng)過除塵過濾后的產(chǎn)物較難堵塞后續(xù)工序中的管道，避免影響系統(tǒng)可靠性。

41.由于流化床300生成的產(chǎn)物為氣態(tài)，因此需要冷卻為液態(tài)，及時通過再熱系統(tǒng)500換熱降溫后，仍為氣態(tài)，也需要冷卻為液態(tài)，而現(xiàn)有技術(shù)中僅通過空氣冷卻的方式冷卻氣態(tài)的產(chǎn)物，冷卻效率低。在一種可選的實施例中，本技術(shù)公開的一種冷氫化系統(tǒng)可以包括淋洗冷卻系統(tǒng)700，淋洗冷卻系統(tǒng)700包括淋洗塔710、空冷器720、回流罐730和第二循環(huán)管道740，流化床300的出口與淋洗塔710的氣體進(jìn)口相連，淋洗塔710的氣體出口與空冷器720的進(jìn)口相連，空冷器720的出口與回流罐730相連，回流罐730的出口與淋洗塔710的噴淋液進(jìn)口相連，第二循環(huán)管道740設(shè)置于淋洗塔710，且第二循環(huán)管道740連接有液態(tài)產(chǎn)物管道750，冷卻后的液態(tài)產(chǎn)物通過液態(tài)產(chǎn)物管道750可通入到后續(xù)多晶硅生產(chǎn)工序中。

42.在具體的工作過程中，氣態(tài)的產(chǎn)物通入到淋洗塔710內(nèi)，部分產(chǎn)物被冷卻為液態(tài)流到淋洗塔710的塔底，未被冷卻的產(chǎn)物通過淋洗塔710的氣體出口進(jìn)入空冷器720中冷卻為液態(tài)，然后流到回流罐730中，再將回流罐730中液態(tài)的產(chǎn)物通入淋洗塔710的噴淋液進(jìn)口，通過噴淋液進(jìn)口將液態(tài)的產(chǎn)物在淋洗塔710向下噴淋，向下噴淋的液態(tài)產(chǎn)物與通入到淋洗塔710內(nèi)的氣態(tài)產(chǎn)物相接觸，液態(tài)產(chǎn)物冷卻氣態(tài)產(chǎn)物，從而將一部分氣態(tài)產(chǎn)物冷卻為液態(tài)流到淋洗塔710的塔底，從而進(jìn)一步冷卻氣態(tài)產(chǎn)物，提高冷卻效率。同時，通過第二循環(huán)管道740將淋洗塔710塔底的液態(tài)產(chǎn)物在淋洗塔710內(nèi)向下噴淋，向下噴淋的液態(tài)產(chǎn)物與通入到淋洗塔710內(nèi)的氣態(tài)產(chǎn)物相接觸，液態(tài)產(chǎn)物冷卻氣態(tài)產(chǎn)物，進(jìn)一步冷卻氣態(tài)產(chǎn)物，更進(jìn)一步地提高冷卻效率。相較于現(xiàn)有技術(shù)中僅通過空冷的方式冷卻氣態(tài)的產(chǎn)物，淋洗冷卻系統(tǒng)700無疑能夠提高氣態(tài)產(chǎn)物的冷卻效率。

43.進(jìn)一步地，淋洗塔710具有兩層第二填料層711，兩層第二填料層711自上而下將淋洗塔710分隔為第四段、第五段和第六段，淋洗塔710的氣體進(jìn)口位于第五段，淋洗塔710的氣體出口位于第四段的頂部，淋洗塔710的噴淋液進(jìn)口位于第四段，第二循環(huán)管道740設(shè)置有第二循環(huán)泵760，第二循環(huán)管道740的兩端分別與第五段和第六段相連，且第二循環(huán)管道740內(nèi)的流動方向為自第六段流向第五段，第二循環(huán)管道740與第五段相連的位置位于淋洗塔710的氣體進(jìn)口上方。

44.氣態(tài)的產(chǎn)物通入到第五段內(nèi)，部分產(chǎn)物被冷卻為液態(tài)流到第六段，未被冷卻的產(chǎn)物上升至第四段，然后通過淋洗塔710的氣體出口進(jìn)入空冷器720中冷卻為液態(tài)，然后流到回流罐730中，再將回流罐730中液態(tài)的產(chǎn)物通入淋洗塔710的噴淋液進(jìn)口，通過噴淋液進(jìn)口將液態(tài)的產(chǎn)物在淋洗塔710向下噴淋，向下噴淋的液態(tài)產(chǎn)物與上升至第四段的氣態(tài)產(chǎn)物相接觸，液態(tài)產(chǎn)物冷卻氣態(tài)產(chǎn)物，從而將一部分氣態(tài)產(chǎn)物冷卻為液態(tài)流到第六段，從而進(jìn)一步冷卻氣態(tài)產(chǎn)物，提高冷卻效率。同時，在第二循環(huán)泵760的作用下，第六段內(nèi)液態(tài)的產(chǎn)物被抽吸至第五段內(nèi)向下噴淋，且由于第二循環(huán)管道740與第五段相連的位置位于淋洗塔710的氣體進(jìn)口上方，因此，未被冷卻的產(chǎn)物上升過程中與通過第二循環(huán)管道740向下噴淋的液態(tài)產(chǎn)

物相接觸，液態(tài)產(chǎn)物冷卻氣態(tài)產(chǎn)物，進(jìn)一步冷卻氣態(tài)產(chǎn)物，更進(jìn)一步地提高冷卻效率。將已經(jīng)冷卻為液態(tài)的產(chǎn)物通過回流、循環(huán)的方式與還未冷卻的氣態(tài)產(chǎn)物循環(huán)接觸，提高冷卻效率，此種淋洗塔710的個進(jìn)口、出口位置設(shè)置科學(xué)合理，有利于提高氣態(tài)產(chǎn)物的冷卻效率。

45.本技術(shù)還公開一種多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)，包括如上文任意實施例所述的一種冷氫化系統(tǒng)，能夠避免氣化塔200頻繁出現(xiàn)故障，從而防止需要整個冷氫化系統(tǒng)停車等待氣化塔200檢修而導(dǎo)致整個冷氫化系統(tǒng)頻繁停車，進(jìn)而避免影響多晶硅的正常生產(chǎn)，解決因冷氫化系統(tǒng)頻繁停車而造成成本上升、產(chǎn)量減少、效益下降的問題。

46.進(jìn)一步地，本技術(shù)公開的一種多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)還可以包括依次相連的tcs合成系統(tǒng)、tcs精餾提純系統(tǒng)、還原爐和尾氣系統(tǒng)，tcs精餾提純系統(tǒng)和尾氣系統(tǒng)均與冷氫化系統(tǒng)的進(jìn)液管道120相連，冷氫化系統(tǒng)的產(chǎn)物出口與tcs精餾提純系統(tǒng)進(jìn)口相連。將硅粉和氯化氫通入到tcs合成系統(tǒng)中生成tcs，且會有大量的副產(chǎn)物，如stc，然后將tcs合成系統(tǒng)中生成tcs及副產(chǎn)物通入到tcs精餾提純系統(tǒng)中將tcs與stc分離，分離得到的tcs進(jìn)入還原爐生產(chǎn)多晶硅，還原爐排出大量還原尾氣，還原尾氣經(jīng)尾氣系統(tǒng)分離出stc，將tcs精餾提純系統(tǒng)中分離出來的stc與尾氣系統(tǒng)分離出來的stc通入到冷氫化系統(tǒng)中，將stc轉(zhuǎn)化為tcs，然后在通入到tcs精餾提純系統(tǒng)中，依次循環(huán)，實現(xiàn)原料回收循環(huán)使用，避免浪費。需要說明的是，在多晶硅行業(yè)，tcs指的是三氯氫硅，stc指的是四氯化硅，還原尾氣中包括tcs、stc、氯化氫和氫氣等。

47.以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

48.以上所述實施例僅表達(dá)了本技術(shù)的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對申請專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本技術(shù)構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本技術(shù)的保護(hù)范圍。因此，本技術(shù)專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。技術(shù)特征：

1.一種冷氫化系統(tǒng)，其特征在于，包括混合器（100）、氣化塔（200）和流化床（300），所述混合器（100）具有氫氣進(jìn)氣管道（110）和進(jìn)液管道（120），所述氣化塔（200）包括塔體（210）和盤繞在所述塔體（210）下部外側(cè)的蒸汽加熱外盤管（220），所述塔體（210）具有兩層第一填料層（230），兩層所述第一填料層（230）自上而下將所述塔體（210）分隔為第一段、第二段和第三段，所述氣化塔（200）的進(jìn)口位于所述第一段，所述混合器（100）的出口與所述氣化塔（200）的進(jìn)口相連，所述氣化塔（200）的出氣口位于所述塔體（210）頂部，且與所述流化床（300）相連，所述氣化塔（200）還包括第一循環(huán)管道（240），所述第一循環(huán)管道（240）設(shè)置有第一循環(huán)泵（250），所述第一循環(huán)管道（240）的兩端分別與所述第二段和所述第三段相連，且所述第一循環(huán)管道（240）內(nèi)的流動方向為自所述第三段流向所述第二段。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷氫化系統(tǒng)，其特征在于，還包括氫氣旁路管道（400），所述氫氣旁路管道（400）的一端與所述氫氣進(jìn)氣管道（110）相連，另一端與所述流化床（300）相連，且所述氫氣旁路管道（400）上設(shè)置有閥門（410）。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種冷氫化系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化塔（200）的出氣口與所述氫氣旁路管道（400）相連，所述閥門（410）位于所述氫氣進(jìn)氣管道（110）與所述氣化塔（200）的出氣口之間，且所述氣化塔（200）的出氣口安裝有逆止閥（260）。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷氫化系統(tǒng)，其特征在于，還包括再熱系統(tǒng)（500），所述再熱系統(tǒng)（500）包括至少兩個依次串聯(lián)的換熱器（510），形成多級換熱器，還包括電加熱器（520），所述氣化塔（200）的出氣口與所述多級換熱器的殼程進(jìn)口相連，所述多級換熱器的殼程出口與所述電加熱器（520）的進(jìn)口相連，所述電加熱器（520）的出口與所述流化床（300）相連，所述流化床（300）的出口與所述多級換熱器的管程進(jìn)口相連，所述多級換熱器的管程出口為產(chǎn)物出口。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷氫化系統(tǒng)，其特征在于，還包括旋風(fēng)除塵器（610）、硅粉過濾器（620）和硅粉儲罐（630），所述流化床（300）的出口與所述旋風(fēng)除塵器（610）的進(jìn)口相連，所述旋風(fēng)除塵器（610）的氣體出口與所述硅粉過濾器（620）的進(jìn)口相連，所述硅粉過濾器（620）的氣體出口為產(chǎn)物出口，所述旋風(fēng)除塵器（610）的固體出口為雜質(zhì)出口，所述硅粉過濾器（620）的固體出口與所述硅粉儲罐（630）的進(jìn)口相連，所述硅粉儲罐（630）的出口與所述流化床（300）的硅粉進(jìn)口相連，且所述流化床（300）的硅粉進(jìn)口還連接有硅粉補(bǔ)充管道（310）。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷氫化系統(tǒng)，其特征在于，還包括淋洗冷卻系統(tǒng)（700），所述淋洗冷卻系統(tǒng)（700）包括淋洗塔（710）、空冷器（720）、回流罐（730）和第二循環(huán)管道（740），所述流化床（300）的出口與所述淋洗塔（710）的氣體進(jìn)口相連，所述淋洗塔（710）的氣體出口與所述空冷器（720）的進(jìn)口相連，所述空冷器（720）的出口與所述回流罐（730）相連，所述回流罐（730）的出口與所述淋洗塔（710）的噴淋液進(jìn)口相連，所述第二循環(huán)管道（740）設(shè)置于所述淋洗塔（710），且所述第二循環(huán)管道（740）連接有液態(tài)產(chǎn)物管道（750）。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種冷氫化系統(tǒng)，其特征在于，所述淋洗塔（710）具有兩層第二填料層（711），兩層所述第二填料層（711）自上而下將所述淋洗塔（710）分隔為第四段、第五段和第六段，所述淋洗塔（710）的氣體進(jìn)口位于所述第五段，所述淋洗塔（710）的氣體出口位于所述第四段的頂部，所述淋洗塔（710）的噴淋液進(jìn)口位于所述第四段，所述第二循環(huán)管道（740）設(shè)置有第二循環(huán)泵（760），所述第二循環(huán)管道（740）的兩端分別與所述第五段和

所述第六段相連，且所述第二循環(huán)管道（740）內(nèi)的流動方向為自所述第六段流向所述第五段，所述第二循環(huán)管道（740）與所述第五段相連的位置位于所述淋洗塔（710）的氣體進(jìn)口上方。8.一種多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至7中任意一項所述的一種冷氫化系統(tǒng)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，還包括依次相連的tcs合成系統(tǒng)、tcs精餾提純系統(tǒng)、還原爐和尾氣系統(tǒng)，所述tcs精餾提純系統(tǒng)和所述尾氣系統(tǒng)均與所述冷氫化系統(tǒng)的所述進(jìn)液管道（120）相連，所述冷氫化系統(tǒng)的產(chǎn)物出口與所述tcs精餾提純系統(tǒng)進(jìn)口相連。

技術(shù)總結(jié)

本申請涉及一種冷氫化系統(tǒng)及多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)，氣化塔包括塔體和盤繞在塔體下部的蒸汽加熱外盤管，塔體具有兩層第一填料層，氣化塔的進(jìn)口位于第一段，混合器的出口與氣化塔的進(jìn)口相連，氣化塔的出氣口位于塔體頂部，且與流化床相連，氣化塔還包括第一循環(huán)管道，第一循環(huán)管道的兩端分別與第二段和第三段相連，且第一循環(huán)管道內(nèi)的流動方向為自第三段流向第二段。蒸汽加熱外盤管盤繞在塔體下部的外側(cè)，在塔體的隔離防護(hù)作用下，氫氣不會對蒸汽加熱外盤管造成氫損傷，氣化塔內(nèi)的氣液混合物處于動態(tài)過程中，避免固體雜質(zhì)造成氣化塔內(nèi)的管道堵塞，能夠避免氣化塔頻繁出現(xiàn)故障，解決因冷氫化系統(tǒng)頻繁停車而造成成本上升、產(chǎn)量減少、效益下降的問題。益下降的問題。益下降的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：請求不公布姓名 請求不公布姓名 請求不公布姓名 請求不公布姓名 趙琦

受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧夏潤陽硅材料科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2023.01.19

技術(shù)公布日：2023/6/9