專利名稱：新型除雜氣化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣化器化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。具體的說(shuō)是一種可以使液體物料 中希望被氣化的有用組份有效地被氣化送出，同時(shí)除去液體物料中的機(jī)械雜質(zhì)以及與有用 成分沸點(diǎn)差較大的高沸物或/和低沸物的新型除雜氣化器。
背景技術(shù)：
原來(lái)，一般通過(guò)高溫氯化工業(yè)硅制取四氯化硅，再通過(guò)精餾提純到99. 5%以上，用 作生產(chǎn)氣相二氧化硅的原料。近年來(lái)，隨著我國(guó)多晶硅工業(yè)和有機(jī)硅工業(yè)迅速發(fā)展，三氯氫 硅副產(chǎn)的四氯化硅及有機(jī)硅工業(yè)副產(chǎn)的甲基氯硅烷混合物大量增加難以利用掉，造成嚴(yán)重 環(huán)境和安全問(wèn)題。由此以三氯氫硅副產(chǎn)的四氯化硅及有機(jī)硅工業(yè)副產(chǎn)的甲基氯硅烷混合物 為原料的生產(chǎn)氣相二氧化硅工藝技術(shù)被大量開(kāi)發(fā)采用。三氯氫硅副產(chǎn)的四氯化硅純度一般地在80%以上，經(jīng)過(guò)儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)竭_(dá)生產(chǎn)裝置中 時(shí)，一般地其中含有低沸物、高沸物和機(jī)械雜質(zhì)。低沸物中可能有二氯氫硅、三氯化硼、三氯 氫硅。以三氯氫硅為主。高沸物與機(jī)械雜質(zhì)中可能含三氯化磷、四氯化鈦、三氯化鋁、三氯 化鈦、二氯化鎳、堿式氯化鋁、氯化鋁鈦以及它們的多聚體。低沸物易燃爆、有毒害性和腐蝕 性。高沸物和機(jī)械雜質(zhì)也具有毒害性和腐蝕性，其中也有在受沖擊等條件下易爆炸的組分。曾有將80% 90%純度的三氯氫硅副產(chǎn)四氯化硅，不恰當(dāng)?shù)挠米鳉庀喽趸?原料而發(fā)生安全事故的事件。雜質(zhì)中的金屬成分帶入氣相二氧化硅產(chǎn)品中也會(huì)破壞產(chǎn)品的 應(yīng)用性能。因此，生產(chǎn)三氯氫硅過(guò)程中副產(chǎn)的四氯化硅，用作生產(chǎn)氣相二氧化硅的原料時(shí)需 要凈化。對(duì)于前述三氯氫硅副產(chǎn)四氯化硅，使用常規(guī)的方法如精餾方法去除低沸物、高沸 物，以及使用常規(guī)的方法如離心、沉降、過(guò)濾等分離方法去除機(jī)械雜質(zhì)，會(huì)有安全保障困難、 裝置無(wú)法連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、勞動(dòng)條件惡劣損害工人身體健康、環(huán)境污染重、能源消耗大、成本高等 諸多問(wèn)題。因此，在氣相二氧化硅的生產(chǎn)過(guò)程中，現(xiàn)有的純化生產(chǎn)三氯氫硅時(shí)副產(chǎn)的四氯化 硅的裝置和設(shè)備亟待改進(jìn)。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理、運(yùn)行安全可靠、操作簡(jiǎn)便、 勞動(dòng)條件好、環(huán)保節(jié)能的新型除雜氣化器。從根本上解決了使用傳統(tǒng)蒸(精)餾設(shè)備所存 在的雜質(zhì)在器內(nèi)積存的問(wèn)題，以及該雜質(zhì)在器內(nèi)積存結(jié)垢所造成的需要經(jīng)常清理和影響安 全等嚴(yán)重問(wèn)題。本實(shí)用新型可以有效去除上述四氯化硅原料中的機(jī)械雜質(zhì)和多種高沸物， 而對(duì)于低沸物，當(dāng)含量較多時(shí)可以去除，含量少時(shí)可以隨四氯化硅一起去燃燒反應(yīng)器燒掉， 既而達(dá)到較高的純化效果。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是該新型除雜氣化器包括預(yù)除渣段、氣化段、高沸物分離 段三個(gè)功能區(qū)段，所述三個(gè)功能區(qū)段依次連接，其技術(shù)要點(diǎn)是所述預(yù)除渣段可由多個(gè)排渣 單元串聯(lián)而成且各個(gè)所述排渣單元頂部相互連通，所述預(yù)除渣段前端的所述排渣單元頂部設(shè)置液體原料進(jìn)料口，后端的所述排渣單元頂部設(shè)置低沸物排出口，每個(gè)所述排渣單元底 部的渣料出口均連接排渣器；所述氣化段設(shè)置氣化段物料流動(dòng)腔，所述氣化段物料流動(dòng)腔的物料入口即為所述 預(yù)除渣段物料出口，所述氣化段物料流動(dòng)腔的物料出口即為所述高沸物分離段的物料入 口，所述氣化段物料流動(dòng)腔內(nèi)設(shè)置擾流板；所述高沸物分離段包括氣液分離器、與所述氣液分離器底部的高沸物出口連接的 高沸物排放器，所述氣液分離器頂部設(shè)置有用氣相物料出口 ；所述預(yù)除渣段、氣化段、高沸物分離段三個(gè)功能區(qū)段腔體外側(cè)分別設(shè)有加熱夾套。所述預(yù)除渣段的所述排渣器上方設(shè)置液體原料補(bǔ)料口和平衡口，所述排渣器下方 設(shè)置排渣口，所述液體原料補(bǔ)料口、平衡口、排渣口以及所述排渣單元底部的渣料出口(排 渣器入口)處分別設(shè)置閥門(mén)。所述預(yù)除渣段的所述排渣單元腔體內(nèi)設(shè)置阻止渣滓返混的填料物和擋板。所述預(yù)除渣段前端的所述液體原料進(jìn)料口處設(shè)有液體噴淋分配器。所述預(yù)除渣段前端設(shè)置載氣入口。所述載氣入口處設(shè)有防止液體物料淋入的擋板。所述氣化段的氣化段物料流動(dòng)腔底部的氣化段的液體流動(dòng)面上設(shè)置若干調(diào)節(jié)液 流分配的溢流堰，所述氣化段的液體流動(dòng)面和預(yù)除渣段的液體流動(dòng)面沿液體流動(dòng)方向與水 平面呈下傾角狀態(tài)。所述高沸物分離段的所述高沸物排放器上方設(shè)置平衡口，所述高沸物排放器下方 設(shè)置高沸物排放口，所述平衡口、高沸物排放口以及所述氣液分離器底部的高沸物出口處 分別設(shè)置閥門(mén)。所述高沸物分離段的氣液分離器腔體內(nèi)設(shè)置有利于氣液分離的填料物。所述排渣器和所述高沸物排放器分別設(shè)置清理操作手孔。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及積極的技術(shù)效果是本實(shí)用新型分為預(yù)除渣段、氣化段、高沸 物分離段三個(gè)功能區(qū)段，可以使液體物料中希望被氣化的有用組份有效地被氣化送出，同 時(shí)除去液體物料中的機(jī)械雜質(zhì)，以及與有用成分沸點(diǎn)差較大的高沸物、低沸物。具體的說(shuō)， 在預(yù)除渣段，液體物料中的機(jī)械雜質(zhì)和低沸物被除掉；在氣化段，有用組份被氣化與高沸物 實(shí)現(xiàn)相分離；在高沸物分離段，氣化后的有用組分，即提純后的物料蒸氣經(jīng)過(guò)有用氣相物料 出口輸出，而高沸物被積存在高沸物排放器中排出。本實(shí)用新型，在生產(chǎn)氣相二氧化硅的工藝過(guò)程中，用于氣化、提純?cè)纤穆然栊?果非常好，體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理、運(yùn)行安全可靠、操作簡(jiǎn)便、勞動(dòng)條件好、環(huán)保節(jié)能的優(yōu) 點(diǎn)。此處原料四氯化硅是指由硅粉和氯化氫進(jìn)行高溫催化反應(yīng)生產(chǎn)三氯氫硅時(shí)的副產(chǎn)品。 本實(shí)用新型從根本上解決了使用傳統(tǒng)蒸(精)餾設(shè)備所存在的雜質(zhì)在器內(nèi)積存的問(wèn)題，以 及該雜質(zhì)在器內(nèi)積存結(jié)垢所造成的需要經(jīng)常清理且清理作業(yè)艱難和影響安全等嚴(yán)重問(wèn)題。本實(shí)用新型的裝置，特別適用于除渣、提純、氣化生產(chǎn)三氯氫硅時(shí)副產(chǎn)的四氯化硅 使其滿足生產(chǎn)氣相二氧化硅工藝要求的場(chǎng)合。也適用于其它體系中含有的低沸物和高沸物 的沸點(diǎn)與需要?dú)饣罄玫挠杏媒M份沸點(diǎn)差較大的、且含機(jī)械雜質(zhì)的液體物料體系，作為 兼具除渣、提純、氣化功能的氣化器使用。另外，對(duì)于同時(shí)含有機(jī)械雜質(zhì)、與有用成分沸點(diǎn)差較大的高沸物或低沸物的如此特征的其它液體混合物，當(dāng)有用組份需要凈化、氣化后使用時(shí)，使用本裝置與傳統(tǒng)的各種除 渣手段和蒸(精)餾的組合相比，具有裝置制造、運(yùn)轉(zhuǎn)、維修成本大幅降低、操作簡(jiǎn)便、占用 空間大幅縮小、使用壽命長(zhǎng)、應(yīng)用范圍寬的優(yōu)點(diǎn)。若物料含易燃易爆組分，本實(shí)用新型在安 全方面更具有傳統(tǒng)工藝手段無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中序號(hào)說(shuō)明1預(yù)除渣段、II氣化段、III高沸物分離段。1載氣入口、2液體原料進(jìn)料口、3預(yù)除渣段液體流動(dòng)面、4填料物、5低沸物排出口、 6加熱夾套、7氣化段物料流動(dòng)腔、8擾流板、9有用氣相物料出口、10氣液分離器、11高沸物 出口、12平衡口、13高沸物排放器、14高沸物排放口、15氣化段物料出口(高沸物分離段的 物料入口)、16溢流堰、17氣化段的液體流動(dòng)面、18預(yù)除渣段物料出口(氣化段物料入口)、 19擋板、20平衡口、21排渣器、22排渣口、23液體原料補(bǔ)料口、24排渣單元渣料出口(排渣 器入口)、25加熱夾套、沈排渣單元、27液體噴淋分配器、觀載氣入口擋板、四加熱夾套。
具體實(shí)施方式
根據(jù)圖1對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。本實(shí)用新型的新型除雜氣化器，廣泛適用于 體系中含有的低沸物和高沸物的沸點(diǎn)與需要?dú)饣罄玫挠杏媒M份沸點(diǎn)差較大的、且含機(jī) 械雜質(zhì)的液體物料體系，作為兼具除渣、提純、氣化功能的氣化器使用。下述用于三氯氫硅 時(shí)副產(chǎn)的四氯化硅的凈化、氣化，只是本發(fā)明的新型除雜氣化器的一個(gè)應(yīng)用例子。該氣化器主要由預(yù)除渣段I、氣化段II、高沸物分離段III三個(gè)功能區(qū)段組成，這 三個(gè)功能區(qū)段依次連接，預(yù)除渣段I、氣化段II、高沸物分離段III三個(gè)功能區(qū)段腔體外側(cè) 分別設(shè)有加熱夾套25、6、29。預(yù)除渣段I可由多個(gè)排渣單元沈串聯(lián)而成且各個(gè)排渣單元沈頂部相互連通。各 個(gè)排渣單元沈相互連通部位設(shè)有預(yù)除渣段的液體流動(dòng)面3。預(yù)除渣段的前、后端排渣單元 26頂部分別設(shè)置液體原料進(jìn)料口 2和低沸物排出口 5，根據(jù)液體物料特性和工藝要求，可在 預(yù)除渣段前端設(shè)置載氣入口 1。排渣單元的形狀無(wú)特別限定，可為圓柱狀或四棱柱狀等，可 根據(jù)需要設(shè)定，當(dāng)其腔體水平截面為圓筒狀時(shí)，液體物料可采用切線方向進(jìn)入。每個(gè)排渣單 元沈腔體內(nèi)均設(shè)置降低返混作用的、有利于渣滓沉降的填料物4和防返混傘狀或脊?fàn)畹膿?板19。在預(yù)除渣段I，機(jī)械雜質(zhì)和低沸物被除掉。每個(gè)排渣單元沈底部的渣料出口對(duì)均 連接排渣器21，排渣器21上方設(shè)置液體原料補(bǔ)料口 23和平衡口 20，排渣器21下方設(shè)置排 渣口 22。液體原料補(bǔ)料口 23、平衡口 20、排渣口 22以及排渣單元底部的渣料出口 M處分 別設(shè)置閥門(mén)。原料液體從液體原料進(jìn)料口 2加入，液體原料進(jìn)料口 2下方可設(shè)有蓮蓬頭式 或其它形式的液體噴淋分配器27，載氣(可以是原料之一)從載氣入口 1進(jìn)入，載氣入口 1 處也可設(shè)置窄縫式分配器或擋板28。氣體和液體接觸后，機(jī)械雜質(zhì)繼續(xù)沉降，通過(guò)排渣單元 渣料出口(排渣器入口)M進(jìn)入排渣器21。排放渣料時(shí)，先關(guān)閉排渣單元渣料出口(排渣 器入口)M處閥門(mén)，開(kāi)啟平衡口 20處閥門(mén)，打開(kāi)排渣口 22處閥門(mén)排掉渣料。渣料排凈后，關(guān)閉排渣口 22處閥門(mén)，打開(kāi)液體原料補(bǔ)料口 23處閥門(mén)補(bǔ)充滿排渣器21，然后關(guān)閉液體原料 補(bǔ)料口 23處閥門(mén)和平衡口 20處閥門(mén)，最后打開(kāi)排渣單元渣料出口(排渣器入口) 處閥 門(mén)。氣化段II設(shè)置氣化段物料流動(dòng)腔7，氣化段物料流動(dòng)腔的物料入口 18即為預(yù)除渣 段物料出口，氣化段物料流動(dòng)腔的物料出口 15即為高沸物分離段的物料入口。在氣化段II，有用組份被氣化與高沸物實(shí)現(xiàn)分離。除掉機(jī)械雜質(zhì)和低沸物后的物 料從氣化段物料流動(dòng)腔的物料入口 18進(jìn)入，液體流經(jīng)氣化段的液體流動(dòng)面17，有用組份在 物料到達(dá)氣化段物料流動(dòng)腔的物料出口 15之前已被氣化。為獲得好的氣相物料混合狀態(tài) 和好的液相物料在液體流動(dòng)面17上的流動(dòng)分布，氣化段物料流動(dòng)腔7內(nèi)設(shè)置擾流板8，氣化 段物料流動(dòng)腔底部液體流動(dòng)面17上設(shè)置若干調(diào)節(jié)液流分配的溢流堰16。擾流板8形狀根 據(jù)需要設(shè)定。預(yù)除渣段的液體流動(dòng)面3和氣化段的液體流動(dòng)面17沿液體流動(dòng)方向與水平 面呈下傾角狀態(tài)，傾角范圍大約在0-25°，以便于液體流動(dòng)。高沸物分離段III主要由氣液分離器10、與氣液分離器10底部的高沸物出口 11 連接的高沸物排放器13等組成。在高沸物分離段III，高沸物在有用組份氣化之后，被積存 在氣液分離器10底部和高沸物排放器13內(nèi)。氣液分離器10頂部設(shè)置有用氣相物料出口 9，提純后的有用組份蒸氣和載氣通過(guò)此口輸出。氣液分離器10腔體內(nèi)設(shè)置有利于氣液分 離的填料物，加入填料物可以消除液體被氣體夾帶走的問(wèn)題。高沸物排放器13上方設(shè)置平衡口 12，高沸物排放器13下方設(shè)置高沸物排放口 14，平衡口 12、高沸物排放口 14以及氣液分離器底部的高沸物出口 11處分別設(shè)置閥門(mén)。排 放高沸物時(shí)，關(guān)閉高沸物出口 11處的閥門(mén)，打開(kāi)平衡口 12處閥門(mén)，再打開(kāi)高沸物排放口 14 處的閥門(mén)，可排凈高沸物。然后，關(guān)閉高沸物排放口 14處閥門(mén)，關(guān)閉平衡口 12處的閥門(mén)，最 后打開(kāi)高沸物出口 11處的閥門(mén)，繼續(xù)積存高沸物。預(yù)除渣段I的排渣器21和高沸物分離段III的高沸物排放器13分別設(shè)置清理操 作手孔。
權(quán)利要求1.一種新型除雜氣化器，包括預(yù)除渣段、氣化段、高沸物分離段三個(gè)功能區(qū)段，所述三 個(gè)功能區(qū)段依次連接，其特征在于所述預(yù)除渣段可由多個(gè)排渣單元串聯(lián)而成且各個(gè)所述 排渣單元頂部相互連通，所述預(yù)除渣段前端的所述排渣單元頂部設(shè)置液體原料進(jìn)料口，后 端的所述排渣單元頂部設(shè)置低沸物排出口，每個(gè)所述排渣單元底部的渣料出口均連接排渣 器；所述氣化段設(shè)置氣化段物料流動(dòng)腔，所述氣化段物料流動(dòng)腔的物料入口即為所述預(yù)除 渣段物料出口，所述氣化段物料流動(dòng)腔的物料出口即為所述高沸物分離段的物料入口，所 述氣化段物料流動(dòng)腔內(nèi)設(shè)置擾流板；所述高沸物分離段包括氣液分離器、與所述氣液分離器底部的高沸物出口連接的高沸 物排放器，所述氣液分離器頂部設(shè)置有用氣相物料出口；所述預(yù)除渣段、氣化段、高沸物分離段三個(gè)功能區(qū)段腔體外側(cè)分別設(shè)有加熱夾套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述預(yù)除渣段的所述排渣器 上方設(shè)置液體原料補(bǔ)料口和平衡口，所述排渣器下方設(shè)置排渣口，所述液體原料補(bǔ)料口、平 衡口、排渣口以及所述排渣單元底部的渣料出口處分別設(shè)置閥門(mén)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述預(yù)除渣段的所述排 渣單元腔體內(nèi)設(shè)置阻止渣滓返混的填料物和擋板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述預(yù)除渣段前端的所 述液體原料進(jìn)料口處設(shè)有液體噴淋分配器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述預(yù)除渣段前端設(shè)置 載氣入口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述載氣入口處設(shè)有防止液 體物料淋入的擋板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述氣化段的氣化段物料流 動(dòng)腔底部的氣化段的液體流動(dòng)面上設(shè)置若干調(diào)節(jié)液流分配的溢流堰，所述氣化段的液體流 動(dòng)面和預(yù)除渣段的液體流動(dòng)面沿液體流動(dòng)方向與水平面呈下傾角狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述高沸物分離段的所述高 沸物排放器上方設(shè)置平衡口，所述高沸物排放器下方設(shè)置高沸物排放口，所述平衡口、高沸 物排放口以及所述氣液分離器底部的高沸物出口處分別設(shè)置閥門(mén)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述高沸物分離段的氣 液分離器腔體內(nèi)設(shè)置有利于氣液分離的填料物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或8所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述排渣器和所述 高沸物排放器分別設(shè)置清理操作手孔。
專利摘要一種新型除雜氣化器，從根本上解決了使用傳統(tǒng)蒸(精)餾設(shè)備所存在的雜質(zhì)在器內(nèi)積存的問(wèn)題，及該雜質(zhì)在器內(nèi)積存結(jié)垢所造成的需要經(jīng)常清理和影響安全等嚴(yán)重問(wèn)題。它包括預(yù)除渣段、氣化段、高沸物分離段三個(gè)功能區(qū)段，其技術(shù)要點(diǎn)是預(yù)除渣段由多個(gè)排渣單元串聯(lián)而成且各個(gè)所述排渣單元頂部相互連通，每個(gè)排渣單元底部的渣料出口均連接排渣器，氣化段設(shè)置汽相物料流動(dòng)腔，汽相物料流動(dòng)腔的物料入口即為預(yù)除渣段物料出口，汽相物料流動(dòng)腔的物料出口即為高沸物分離段的物料入口。本裝置制造、運(yùn)轉(zhuǎn)、維修成本大幅降低、操作簡(jiǎn)便、應(yīng)用范圍寬，特別適用于除渣、提純、氣化生產(chǎn)三氯氫硅時(shí)副產(chǎn)的四氯化硅使其滿足生產(chǎn)氣相二氧化硅工藝要求的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)C01B33/107GK201825738SQ20102058147
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者單寶凡, 吳子路, 孫巖, 譚放, 郝立偉, 韓正學(xué) 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)化工股份有限公司