專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有水平噴氣孔的氯化氫氣體噴出用構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及化學(xué)合成裝備，特別是一種具有水平噴氣孔的氯化氫氣體噴出用 構(gòu)件。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池所使用的多晶硅主要是用三氯硅烷(SiHCl3_TCS)和氫為原料，將混 合氣體導(dǎo)入反應(yīng)爐中與熾熱的硅棒接觸，在高溫下，三氯硅烷的氫還原及熱分解而使硅在 上述硅棒表面析出而制得的。所以，三氯硅烷是制造多晶硅的重要原料。三氯硅烷主要是通過(guò)用金屬硅粉與氯化氫氣體在280°C 320°C按照下式發(fā)生反 應(yīng)而合成的Si + 3HC1——SiHCl3 + H2 + 50kcal工業(yè)生產(chǎn)的合成反應(yīng)是在合成塔里進(jìn)行的，圖4是三氯硅烷合成塔的概略示意 圖，在合成塔里，工業(yè)級(jí)硅粉從合成塔上面投入，同時(shí)用氣體導(dǎo)入機(jī)構(gòu)將氯化氫氣體從下 部導(dǎo)入，從氯化氫氣體噴出用構(gòu)件噴出，形成向上的氣流與金屬硅粉接觸而發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng) 生成的以三氯硅烷為主的氣體從頂部取出。為了防止落下的金屬硅粉堵塞噴氣孔，在現(xiàn)有 技術(shù)中，噴氣孔和向上軸心線的夾角設(shè)計(jì)為90度或大于90度，如中國(guó)專(zhuān)利CN101417805A ； 中國(guó)專(zhuān)利CN201258255Y公示了一種新型的氯化氫與二氧化硅反應(yīng)的三氯氫硅的合成爐， 其噴氣孔的出口角度向下傾斜，這樣有氯化氫氣體與硅粉接觸不良的問(wèn)題，并且還會(huì)出現(xiàn) 噴氣孔堵塞現(xiàn)象?，F(xiàn)有的設(shè)備在連續(xù)運(yùn)行10天就有一些噴氣孔被堵塞。氯化氫氣體噴氣 孔用構(gòu)件一當(dāng)被堵塞，就要停爐更換檢修，影響產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量。并且，這樣的構(gòu)件也不利 于氯化氫氣體與金屬硅粉末充分接觸反應(yīng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中氯化氫噴出用構(gòu)件造成的氯化氫氣體和金 屬硅粉末接觸不良、噴出孔容易被堵塞的缺陷，提供一種具有水平噴氣孔的氯化氫氣體噴 出用構(gòu)件。本實(shí)用新型按照下述方案實(shí)現(xiàn)一種具有水平噴氣孔的氯化氫氣體噴出用構(gòu)件，包括軸部、與所述軸部相接的的 頭部和與所述頭部相接的端帽部；所述軸部外表有陽(yáng)螺紋，中心設(shè)有和軸部相同軸心線的 圓柱形供氣孔，所述供氣孔延伸到所述頭部?jī)?nèi)；所述頭部外徑大于所述軸部外徑；所述端 帽部外徑大于所述頭部的最大外徑；所述端帽部外徑大于所述頭部的最大外徑3 6mm ；所 述頭部上設(shè)有多個(gè)和所述供氣孔交叉相通從頭部外表面開(kāi)口的噴氣孔，所述的噴氣孔與向 上軸心線的夾角為90度；本實(shí)用新型可以用不銹鋼、氧化鋁、氮化硅、氧化鋁和氮化硅的混合陶瓷或鈮鎢合 金制造；本實(shí)用新型噴氣效果好，不易被堵塞，使用壽命長(zhǎng)。
圖la、lb、分別是本實(shí)用新型的氯化氫氣體噴出用構(gòu)件的主視圖和仰視圖。圖2是使用本實(shí)用新型氯化氫氣體噴出用構(gòu)件的三氯硅烷合成塔的概略說(shuō)明圖。圖3是表示排列多個(gè)本實(shí)用新型氯化氫噴出用構(gòu)件的合成塔底板安裝孔分布圖。圖4是本實(shí)用新型安裝氯化氫氣體噴出用構(gòu)件狀態(tài)說(shuō)明圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明10合成塔 11爐膛 12頂蓋 13氣體取出口14金屬硅粉末 加料口15載氣管道 16底板 16A上法蘭 16b下法蘭 16c安裝孔 16_1 外環(huán)線16-2內(nèi)環(huán)線 17緩沖室 18供氣管道 19金屬硅粉加入口 20進(jìn) 料斗30旋風(fēng)分離器 31取出氣體管道 50氯化氫氣體噴出用構(gòu)件 51軸部 52頭部53端帽部 M供氣孔55噴氣孔。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)Dla，氯化氫氣體噴出用構(gòu)件50包括軸部51、與所述軸部51相接的的頭部 52和與所述頭部52相接的端帽部53 ；其中軸部中心設(shè)有和軸向平行的供氣孔M，從軸部 51的下端開(kāi)口，一直通入頭部52內(nèi)部；所述頭部52外徑大于所述軸部51外徑，以便將其 安置到合成塔的底板上；如圖lb，在頭部形成多個(gè)從供氣孔M向外輻射，在頭部外表面開(kāi) 口的水平噴氣孔陽(yáng)；根據(jù)本實(shí)用新型，具有與向上軸心線的夾角α為90度水平噴氣孔，噴 氣孔的數(shù)量至少為4個(gè)，優(yōu)選為6個(gè)，更優(yōu)選為8個(gè)；所述頭部52可以是圓柱體，為了便于 與合成塔底板裝卸，在圓柱體的圓柱面形成兩個(gè)與軸線平行的平面，也可以是六方柱形或 四方柱形，沒(méi)有特別的限制，只要便于用扳手之類(lèi)的工具將其與合成塔底板裝卸；其中端帽 部的外徑大于所述頭部的最大外徑，這里所述的最大外徑，如圓柱體的外徑，六方柱、四方 柱的對(duì)角線長(zhǎng)，為了防止落下的金屬硅粉末堵塞噴氣孔，一般端帽部外徑大于頭部最大外 徑3 6 mm，小于3mm，效果欠佳，大于6mm，所占的空間較大，成本較高；端帽部的邊沿厚 度一般為1 2 mm ；對(duì)端帽部的頂面形狀沒(méi)有特別限制，可以是平面、圓錐面或球面，但 是為了避免在頂部集沉金屬硅粉末，優(yōu)選頂面為圓錐面或球面，其中圓錐面的錐高與錐底 直徑之比為1:6 1:2 ；球面的高度與球底面直徑之比為1:4 1:2。本實(shí)用新型可以用不銹鋼、氧化鋁、氮化硅、氧化鋁和氮化硅混合陶瓷或鈮鎢合金 制造。圖2是使用本實(shí)用新型的氯化氫氣體噴出用構(gòu)件的三氯硅烷合成塔10的概略圖。 三氯硅烷合成塔包括圓筒狀爐膛11，頂蓋12，所述頂蓋12上設(shè)有將主要是三氯硅烷的反應(yīng) 生成物取走的氣體取出口 13，取出的氣體經(jīng)管道31進(jìn)入旋風(fēng)分離器30進(jìn)行分離，使未反 應(yīng)的硅粉回收再利用，氣體在后續(xù)工序進(jìn)行分離提純；金屬硅粉末從進(jìn)料口 19加入到進(jìn)料 斗20，預(yù)熱后經(jīng)載氣管道15經(jīng)過(guò)金屬硅粉末加料口 14向所述合成塔爐膛11供給；在底部 有底板16，所述底板16下面是氯化氫氣體緩沖室17，氯化氫氣體從供氣管道18進(jìn)入到所 述氯化氫氣體緩沖室17，多個(gè)氯化氫氣體噴出用構(gòu)件50被安裝在底板16上面，底板16是 由與上面的爐膛相接的法蘭16a和下面與緩沖室相接的法蘭16b固定，使得其所述噴出孔55在底板16上面，所述氯化氫氣體供給孔M開(kāi)口和所述的氯化氫氣體緩沖室17相連，氯 化氫氣體從供氣孔M進(jìn)入，從噴氣孔55噴入合成塔內(nèi)。圖3是鉆有152個(gè)安裝氯化氫噴出用構(gòu)件用安裝孔16C的合成塔底板16，所述的 安裝孔16C有與氯化氫氣體噴出用構(gòu)件50相配的陰螺紋孔，安裝孔16C呈格子狀均勻分 布。根據(jù)本實(shí)用新型，在同一塊底板16上全部安裝具有水平噴氣孔的氯化氫噴出用構(gòu)件。圖4是具有水平噴出孔的氯化氫氣體噴出用構(gòu)件50被固定在合成塔底板16上的 狀態(tài)示意圖，底板16上有安裝孔16C，用扳手或?qū)I(yè)工具將氯化氫氣體構(gòu)件50的軸部51 安裝在合成塔底板16上，使其有噴氣孔55的頭部52在底板16的上面的合成塔的爐膛11 里，供氣孔討和緩沖室17開(kāi)口 ；任選地在氯化氫氣體噴出用構(gòu)件50的頭部52與底板16 的上面之間設(shè)有墊片。
實(shí)施例在合成三氯硅烷的實(shí)施例中，合成塔底板16上安裝著152個(gè)如圖la、lb所示的各 有8個(gè)水平方向的噴氣孔的氯化氫噴出用構(gòu)件。如圖2所示，運(yùn)行時(shí)，將金屬硅粉末用加熱 的載氣從進(jìn)料斗20經(jīng)過(guò)管道15從進(jìn)料口 14送入合成塔爐膛11里，用加熱的載氣將氯化 氫氣體從供氣管道18進(jìn)入氣體緩沖室17，氯化氫氣體進(jìn)入氯化氫氣體噴出用構(gòu)件50的供 氣孔M，從底板上面的噴氣孔55噴出，形成向上的氣流與金屬硅粉末接觸，使金屬硅粉末 與氯化氫氣體在預(yù)定的溫度下反應(yīng)，生成三氯硅烷氣體。生成的三氯硅烷氣體和未反應(yīng)的 金屬硅粉末從氣體取出口 13排出，用后續(xù)工序的旋風(fēng)分離器和過(guò)濾器進(jìn)行氣固分離，回收 的金屬硅粉末再利用。三氯硅烷氣體被輸送到后續(xù)工序進(jìn)行分離提純。所述三氯硅烷的合 成是連續(xù)進(jìn)行的，用本實(shí)用新型氯化氫噴出用構(gòu)件連續(xù)使用30天，沒(méi)有出現(xiàn)氯化氫噴出用 構(gòu)件噴氣孔被堵塞的現(xiàn)象。本實(shí)用新型由于能夠有效地控制合成塔內(nèi)反應(yīng)溫度，生成物尾 氣中三氯硅烷含量由原來(lái)的18%提高到21%。SiHCl3的轉(zhuǎn)換率由原來(lái)的80%提高到83%。
權(quán)利要求1.一種氯化氫氣體噴出用構(gòu)件，其特征在于所述氯化氫氣體噴出用構(gòu)件包括軸部、與 所述軸部相接的的頭部和與所述頭部相接的端帽部；其中所述軸部外表有螺紋，中心設(shè)有 和軸部相同軸心線的圓柱形供氣孔，所述供氣孔延伸到所述頭部?jī)?nèi)；所述頭部外徑大于所 述軸部外徑；端帽部外徑大于所述頭部最大外徑3飛mm ；所述頭部上設(shè)有多個(gè)和所述供氣 孔交叉相通從頭部外表面開(kāi)口的與向上的軸心線的夾角為90度的水平噴氣孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯化氫氣體噴出用構(gòu)件，其特征在于是用氧化鋁陶瓷、氮化 硅陶瓷或氧化鋁-氮化硅混合陶瓷制造的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯化氫氣體噴出用構(gòu)件，其特征在于是用不銹鋼或鈮鎢合金 制造的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的氯化氫氣體噴出用構(gòu)件，其特征在于所述的氯化 氫氣體噴出用構(gòu)件被可裝卸地安裝在三氯硅烷合成塔的底板上，其中供氣孔的下端與氯化 氫氣體供給管相連，頭部的噴出孔在合成塔底板的上方，噴出的氯化氫氣體進(jìn)入合成塔內(nèi)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種三氯硅烷合成塔用的氯化氫氣體噴出用構(gòu)件(50)，包括帶螺紋的軸部(51)、和所述軸部(51)相接的具有和所述軸部(51)相同軸心線的頭部(52)及和所述頭部(52)相接的端帽部(53)，其中所述頭部(52)外徑大于軸部(51)外徑，端帽部(53)外徑大于頭部(52)的最大外徑；所述軸部(51)中心設(shè)有軸向供氣孔(54)、所述供氣孔(54)延伸到所述頭部(52)內(nèi)，所述頭部(52)上設(shè)有多個(gè)和所述供氣孔(54)交叉相通的從頭部外表面開(kāi)口的與向上的軸心線的夾角為90度水平噴氣孔(55)。本實(shí)用新型氯化氫氣體噴出用構(gòu)件，不易被堵塞，使用壽命長(zhǎng)；本實(shí)用新型裝置合成三氯硅烷轉(zhuǎn)換率高，生產(chǎn)效率高。
文檔編號(hào)C01B33/107GK201857273SQ20102055813
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者劉軍, 吳衛(wèi)星, 張春林, 徐立新, 李海軍, 浦全富, 潘倫桃, 陳國(guó)奇, 陳艷梅 申請(qǐng)人:寧夏陽(yáng)光硅業(yè)有限公司