目前行業(yè)中多采用活性炭吸附的方法進(jìn)行氫氣凈化，活性炭吸附塔的吸附效果和處理能力也就成為了影響多晶硅質(zhì)量與產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。

1干法尾氣回收工藝流程

干法尾氣回收系統有四級冷凝、壓縮、吸收、解析、吸附、   氣回收等單元操作。四級冷凝將還原尾氣中大量的氯硅烷冷凝成液體被分離，回收的液體將用泵送人解析塔以解析出HCI。壓縮將經(jīng)過(guò)四級冷卻的氣體由0.35MPa提壓至1.2MPa。然后進(jìn)人吸收塔用-40℃的氯硅烷液體吸收HCI，大約99.8%的HCI被吸收，吸收HCI的液體和四級冷卻出的液體在解析塔中蒸餾出HCI，大約回收的HCI從解析塔的頂部以-40℃液體形態(tài)流出。塔底氯硅烷進(jìn)人精餾分離出TCS進(jìn)人還原爐再使用。經(jīng)過(guò)吸收塔噴淋后的氫氣，還含有氯化氫、二氯二氫硅、三氯氫硅、四氯化硅以及硼和磷等物質(zhì)，通過(guò)活性炭吸附凈化后進(jìn)人還原爐回收利用。

2活性炭吸附塔的吸附原理

活性炭是一種多孔性的含炭物質(zhì)，它具有高度發(fā)達的孔隙構造，活性炭的多孔結構為其提供了大量的表面積，能與氣體(雜質(zhì))充分接觸，從而賦予了活性炭所特有的吸附性能，使其非常容易達到吸收收集雜質(zhì)的目的。就象磁力一樣，所有的分子之間都具有相互引力。正因為如此，活性炭孔壁上的大量的分子可以產(chǎn)生引力，從而達到將的雜質(zhì)吸引到孔徑中的目的。

多晶硅生產(chǎn)中，活性炭吸附塔利用了活性炭的物理吸附原理，將氫氣中氯化氫、氯硅烷及少量的雜質(zhì)吸附至活性炭的微孔內，已達到除雜的目的。并且這種吸附是   可逆的，雜質(zhì)從活性炭微孔內脫附出來(lái)的過(guò)程，稱(chēng)為   過(guò)程。吸附塔在高壓常溫下吸附，在常壓高溫下完成脫附   ，三個(gè)吸附柱交替進(jìn)行上述過(guò)程，完成一個(gè)吸附周期，實(shí)現氫氣的連續純化，滿(mǎn)足要求的氫氣。

3活性炭吸附塔的影響因素

活性炭在使用   的時(shí)間后，需要進(jìn)行加熱   ，將吸附的物料脫附出來(lái)，并用干凈的氫氣吹掃帶出。此過(guò)程需要在規定的時(shí)間周期內完成，同樣活性炭吸附塔也需在規定的時(shí)間內被加熱到   所需溫度。通過(guò)活性炭吸附塔氫氣量越大，帶人氯化氫、氯硅烷物料多，脫附時(shí)所需熱量越多，活性炭吸附塔的升溫越慢，在規定的時(shí)間內難以達到   的溫度，影響   效果。   效果不佳，直接影響吸附塔的吸附效果及處理能力。影響   溫度的因素如下：

(l)活性炭傳熱系數影響

活性炭因廠(chǎng)家、型號不同而存在差異，其導熱系數一般介于0.17~0.28W/m·k之間，傳熱性能差，致使   時(shí)熱介質(zhì)所提供的熱量不能被充分吸收，加熱速率較慢。采購時(shí)，盡可能選擇質(zhì)量好、性能優(yōu)的活性炭，根據處理量計算出對應的活性炭裝填量，并適當放余量。

(2)活性炭吸附塔設計換熱面積不足

吸附塔設計中換熱面積不足，影響   時(shí)的加熱溫度，進(jìn)而影響   效果；主要表現在熱介質(zhì)溫度足夠高，而其進(jìn)出吸附柱的溫差較小時(shí)?？偨Y分析生產(chǎn)數據發(fā)現，可以通過(guò)   范圍內提高熱介質(zhì)的溫度和流量來(lái)適當彌補換熱面積不足的問(wèn)題。

吸附塔處理的氫氣量為15000Nm3/h，熱介質(zhì)對應溫度為180℃的前提下，熱介質(zhì)流量變化與達到   溫度所需時(shí)間。

(3)前端吸收塔吸收液組分的影響

氫氣中夾帶的氯化氫、氯硅烷主要被吸附柱在吸附柱下部，   脫附時(shí)需要吸收大量的熱量，脫附吸熱基本同于汽化熱，遠遠大于比熱。   過(guò)程中氯硅烷脫附所需熱量遠大于溫升所需熱量。

生產(chǎn)證明，活性炭吸附柱處理還原尾氣的能力遠遠小于處理氫化尾氣的量。主要原因在于，氫化尾氣處理系統中，氫氣進(jìn)人活性炭吸附柱前，在吸收塔用氯硅烷進(jìn)行噴淋時(shí)，氯硅烷中的四氯化硅含量居高，揮發(fā)度小，氫氣中夾帶進(jìn)人活性炭吸附塔的氯硅烷質(zhì)量也相應較小，活性炭   時(shí)易加熱，   充分，處理能力也較大。而處理還原尾氣時(shí)，吸收塔的氯硅烷噴淋液中三氯氫硅、二氯二氫硅比重大，氫氣中夾帶多，造成活性炭   時(shí)加熱速率慢，在規定的時(shí)間內難以完成   過(guò)程，為氫氣吸附效果，只能降吸附塔的處理量，造成處理能力降低。通過(guò)生產(chǎn)發(fā)現，還原尾氣吸附塔中氫氣夾帶氯硅烷的量較氫化尾氣高百分之六十，而對應吸附塔的處理能力較氫化尾氣下降百分之四十。

4活性炭吸附塔超負荷運行對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

當吸附柱長(cháng)期處于飽和狀態(tài)下工作時(shí)，會(huì )使吸附柱的吸附能力降低，致使HCI對活性碳中的一些雜質(zhì)，如磷、硼、碳等元素析出，并通過(guò)氫氣一并帶人還原生產(chǎn)系統中。同時(shí)通過(guò)生產(chǎn)數據分析證明，活性炭吸附塔的負荷較小，處理量在滿(mǎn)負荷的百分之八十以下時(shí)，氫氣處理量與多晶硅產(chǎn)品中的雜質(zhì)含量是沒(méi)有相關(guān)性的；當活性炭吸附塔處理量過(guò)大，影響   效果時(shí)，氫氣處理量與多晶硅產(chǎn)品中的雜質(zhì)呈現顯著(zhù)相關(guān)性。進(jìn)一步證明活性炭吸附塔有吸附氫氣中雜質(zhì)的能力，超負荷運行直接影響多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量。

活性炭采購時(shí)，選擇合適廠(chǎng)家及型號的活性炭，吸附性能；活性炭吸附塔在設計階段，為   效果，應考慮適當增大活性炭吸附塔換熱面積，提高熱介質(zhì)溫度；尾氣回收中，在吸收塔噴淋環(huán)節進(jìn)量降低吸收液中的輕組分雜質(zhì)含量，較少吸附塔氯硅烷的帶人量；當還原尾氣中的氫氣處量過(guò)大時(shí)，應增加吸附裝置，避免影響多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量。