吸收塔理论板的空间体积和持液量对低浓度杂质吸收效果的影响

(中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038)

0 前言

近两年来，多晶硅产品品质开始由太阳能级向电子级转变，对氢气中的杂质含量要求也越来越严格，接近电子气的质量要求。在氢气的净化过程中，通常采用吸收的方法回收氢气中的氯化氢，以及分离氢气中其他微量且难以被活性炭吸附的轻组分物质。

在以往设计吸收塔时，一般使用稳态流程模拟软件，如Aspen、Hysys、PROII、ChamCAD 等，先计算理论板数，再计算吸收塔直径和塔内件水力学。但是，这些稳态流程模拟软件没有考虑理论板的几何尺寸和持液量对吸收效果的影响，以致于设计人员完成塔内件设计后无法校核稳态流程模拟软件的计算结果，因而设计结果会出现偏差。对于这种情况，通常的做法是适量增加塔高或者适当放大吸收液流量。如果对产品纯度要求不高，这种处理方法一般不会出现大问题，但对于电子气(杂质含量要求小于10-6，个别品种甚至小于10-9)的吸收净化过程，可能会出现较大的偏差。

本文借助计算机，通过采用动态模拟的方法对电子气中杂质的吸收过程进行模拟计算，研究了理论板的空间体积、持液量对吸收效果的影响。

1 吸收动态模拟

1.1 吸收动态模拟基本原理

吸收模拟的核心是每级理论板的气液相平衡的计算。要进行完整的相平衡计算，需解一组完整的平衡级分离过程的数学模型，即MESH 方程组[1-5]，包括质量平衡方程(M 方程)、相平衡方程(E 方程)、组分分率归一化方程(S 方程)、热平衡方程(H方程)。……