多晶硅循环氢气净化的吸附方法及模型

作者：杨永亮

来源：稀有金属, 2021, 45(12): 1491-1500.

DOI：10.13373/j.cnki.cjrm.XY21090027

• 多晶硅
• Fluent
• 吸附

介绍了一种依据多组分单层物理吸附平衡式-Langmuir方程式对多晶硅生产过程中使用到的TPSA(变温、变压吸附)装置进行了建模,并对其吸附过程进行了动态模拟。为了获得在吸附结束时各种组分在吸附床层中的浓度分布,在使用Fluent软件进行模拟时,选用Porous多孔区域模型表示固体椰壳活性炭吸附剂、使用UDF方法计算吸附过程中发生的传质量和传热量、使用Scalars用于记录吸附剂床层中各种吸附质的质量浓度分布。在建模过程中,对吸附床层进行了适当的简化,并对模型进行了一些适当的假设。模拟计算结果表明,椰壳活性炭吸附剂对氯化氢和氯硅烷都有较好的吸附作用,经过吸附除杂后的氢气体积纯度从最初的99.79%达到了99.9999%,使用该方法模拟计算结果推导的吸附剂床层高度与实际吸附器床层高度相符合,模拟的组分分布与实际生产装置的运行结果吻合。本文建立的方法和模型能够很好地模拟活性炭吸附净化氢气的吸附过程,满足工程设计需要,增强了设计的准确性,开创了使用Fluent应用在吸附器设计领域的先例,并为多晶硅生产中的吸附工艺设计和优化提供了先进的设计手段,具有很好的推广价值。