專利名稱：一種硅粉干燥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于化工裝置領(lǐng)域，具體涉及一種對三氯氫硅合成原料硅粉高溫連續(xù) 干燥的裝置。
背景技術(shù)：
三氯氫硅氫還原法是德國西門子(Siemens)公司于1卯4年發(fā)明 的，又稱西門子法，是廣泛采用的高純度多晶硅制備技術(shù)，其化學(xué)反應(yīng)式為 2SiHCl3+H2 — Si+2HCl+SiCl4+H2。含高純度三氯氫硅的物料和高純度氫氣在加熱的高純度多晶硅芯上發(fā)生還原反 應(yīng)，通過化學(xué)氣相沉積，生成的新的高純度多晶硅沉積在硅芯上；或?qū)⒏呒兌榷嗑Ч璺勰┲?于加熱流化床中，通入高純度三氯氫硅和高純度氫氣，讓生成的新的多晶硅沉積在硅粉上， 形成顆粒狀高純度多晶硅。該反應(yīng)除了生成高純度多晶硅外，還生成副產(chǎn)物如四氯化硅和氯化氫等。因此，整 個多晶硅生產(chǎn)過程中有大量的尾氣排出。例如，生產(chǎn)1噸的產(chǎn)品硅將有10 20噸四氯化 硅和約1.5噸氯化氫產(chǎn)生。因此，對副產(chǎn)物的處理是目前生產(chǎn)多晶硅的瓶頸。目前，對西門 子法的一些改進(jìn)主要涉及四氯化硅的綜合利用。三氯氫硅作為多晶硅生產(chǎn)原料，三氯氫硅合成工藝如下其化學(xué)反應(yīng)Si+HCl — SiHCl3+H2將硅粉卸至轉(zhuǎn)動圓盤，通過管道用氣體輸送至硅粉倉，再加入硅粉干燥器，經(jīng)過圓 盤給料機(jī)并計量后加入三氯氫硅合成爐。在三氯氫硅合成爐內(nèi)，溫度控制在80-310°C，硅粉 和氯化氫發(fā)生反應(yīng)，生成三氯氫硅和四氯化硅。生成的三氯氫硅和四氯化硅氣體經(jīng)沉降器、 旋風(fēng)分離器和袋式過濾器除去粉塵及高氯硅烷，經(jīng)水冷后經(jīng)隔膜壓縮機(jī)加壓，再用_35°C冷 媒冷凝為液體。不凝性氣體通過液封罐進(jìn)入尾氣淋洗塔，經(jīng)酸堿淋洗達(dá)標(biāo)后排放。目前已知有一種在多晶硅原料三氯氫硅制造過程中，采用加壓三氯氫硅合成工藝 及裝置。但是，在該工藝和裝置操作中，由于使用大量中壓蒸汽加熱、并伴隨氮氣鼓泡對硅 粉干燥，加熱、干燥周期長，因而存在著消耗大量的蒸汽能量，同時消耗大量氮氣的能耗較 高問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中硅粉干燥裝置存在的不足，提 供一種高溫連續(xù)的硅粉干燥裝置。解決本實用新型技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該硅粉干燥裝置包括有輸入待干 燥硅粉以及干燥所需加熱氣體的輸入單元、干燥單元、用于對干燥單元進(jìn)行抽真空的真空 單元以及輸出干燥后的硅粉及水汽的輸出單元，所述干燥單元分別與輸入單元、真空單元 以及輸出單元連接，通過調(diào)節(jié)輸入單元利用合成尾氣作加熱氣體及真空單元來獲得對硅粉 的干燥。[0011]所述對硅粉的加熱利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高溫三氯氫硅合成尾氣，以及由溫度調(diào) 節(jié)器加熱的氮氣。循環(huán)利用高溫三氯氫硅合成尾氣進(jìn)行加熱，使其熱量被充分利用，實現(xiàn)節(jié) 能降耗目的；氮氣先經(jīng)由蒸汽調(diào)控的溫度調(diào)節(jié)器加熱。優(yōu)選的是，干燥單元包括一個帶夾套的干燥罐，有高溫三氯氫硅合成尾氣的合成 尾氣輸入管線、合成尾氣循環(huán)管線與干燥罐的夾套連接，通過夾套對干燥罐加熱，使干燥罐 內(nèi)的溫度保持恒定在110-130°c，有氮氣輸入管線與干燥罐連接，有溫度調(diào)節(jié)器加熱氮氣通 過氮氣輸入管線輸入罐內(nèi)與硅粉直接接觸進(jìn)行鼓泡沸騰加熱。所述對硅粉的加熱是利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高溫三氯氫硅合成尾氣，以及由溫度 調(diào)節(jié)器加熱的氮氣。所述溫度調(diào)節(jié)器與輸入蒸汽的蒸汽管連接，用于加熱氮氣。優(yōu)選的是，所述加熱氮氣溫度為100-120°C。優(yōu)選的是，所述輸入單元主要包括過濾器，連接在干燥罐頂部，硅粉輸入管道與過 濾器連接，真空單元主要包括真空泵，真空泵連接至過濾器的上端口，并有排空管線連接在 過濾器的上端口。優(yōu)選的是，所述真空單元包括一個真空泵，用于對干燥罐抽真空，以使得干燥罐內(nèi) 呈負(fù)壓狀態(tài)，從而改變分壓，強(qiáng)制硅粉中水分揮發(fā)、抽出，以使得硅粉中的水分含量明顯降 低，減小硅粉中水分對三氯氫硅合成的影響。優(yōu)選的是，所述輸出單元主要包括排空管線和硅粉計量罐，排空管線設(shè)置在過濾 器的上端口，硅粉計量罐與干燥罐的底部連接。本實用新型將是將加熱到100-120°C的氮氣從硅粉干燥器底部通入裝有待干燥 硅粉的干燥罐中，氮氣在干燥罐內(nèi)鼓泡，達(dá)到近似沸騰的流化狀態(tài)；將高溫合成尾氣從上部 通入干燥罐夾套內(nèi)，通過調(diào)節(jié)進(jìn)硅粉干燥罐高溫合成尾氣調(diào)節(jié)閥，將干燥器內(nèi)溫度恒定在 110-130°C，從干燥罐夾套的下部排出換熱后的合成尾氣，繼續(xù)去下游工序；氮氣在干燥罐 罐體內(nèi)鼓泡后，大量氮氣會攜帶少量硅粉進(jìn)入硅粉過濾器，過濾掉攜帶的硅粉后，通過抽真 空系統(tǒng)將含水汽的廢氮氣直接排空；經(jīng)多次氮氣鼓泡及抽真空，硅粉被充分加熱、干燥。干 燥完畢后，干燥罐內(nèi)的硅粉放入硅粉計量罐，以備用。使用抽真空設(shè)備，罐內(nèi)呈負(fù)壓狀態(tài)，改 變分壓，強(qiáng)制水分揮發(fā)、抽出，硅粉中的水分含量明顯降低，減小硅粉中水分對三氯氫硅合 成的影響；整個硅粉加熱、干燥流程時間縮短，可連續(xù)操作，減少氮氣用量；使用高溫三氯 氫硅合成尾氣加熱，使其熱量被充分利用，實現(xiàn)節(jié)能降耗目的。因此，本實用新型所述硅粉干燥裝置使整個硅粉加熱、干燥流程時間縮短，并可連 續(xù)操作，減少氮氣用量，避免了常規(guī)方法消耗大量氮氣的弊端；利用高溫三氯氫硅合成尾氣 循環(huán)加熱硅粉，使其熱量被充分利用，實現(xiàn)節(jié)能降耗目的，有效解決了一直以來加壓三氯氫 硅合成硅粉加熱干燥存在的問題。

圖1為本實用新型硅粉干燥裝置結(jié)構(gòu)及工作流程示意圖。圖中1-干燥罐；2-過濾器；3-真空泵；4-計量罐；5-合成尾氣輸入管線；6_合成 尾氣循環(huán)管線；7-氮氣輸入管線；8-排空管線；9-排出尾氣調(diào)節(jié)閥；10-夾套；11-溫度調(diào) 節(jié)閥；12-尾氣調(diào)節(jié)閥；13-溫度調(diào)節(jié)器。
具體實施方式
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實用新型的技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖和具體實 施方式對本實用新型硅粉干燥裝置作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，本實施例中，硅粉干燥裝置包括輸入單元、干燥單元、真空單元以及 輸出單元，干燥單元分別與輸入單元、真空單元以及輸出單元連接。干燥單元主要包括干燥罐1，干燥罐1是一個兩端分別為球冠狀，中間為圓筒的容 器，其在與其他單元連接的位置處開有連接口。輸入單元主要包括過濾器2、合成尾氣輸入管線5、合成尾氣循環(huán)管線6和氮氣輸 入管線7 過濾器2是一個側(cè)面、上端及其下端各開有一個端口的容器，硅粉從其側(cè)面開有 的端口進(jìn)入過濾器2，并從直接設(shè)置在干燥罐1的頂部，即干燥罐1上球冠的最高點處的過 濾器2的下端口進(jìn)入干燥罐1，過濾器2的上端口與輸入單元和真空單元連接；在干燥罐1 的圓筒上部設(shè)置有合成尾氣輸入管線5，高溫合成尾氣從此管線進(jìn)入干燥罐1夾套10內(nèi)， 合成尾氣輸入管線上設(shè)置有閥門，可調(diào)節(jié)合成尾氣的輸入流量；干燥罐1的夾套10下部設(shè) 置有合成尾氣循環(huán)管線6，在干燥過程中合成尾氣可通過合成尾氣循環(huán)管線6流出干燥罐 1夾套10，然后再次從合成尾氣輸入管線5流入干燥罐1的夾套10，進(jìn)行多次循環(huán)；在干燥 罐1的下球冠側(cè)面上設(shè)置有接口，其連接有氮氣輸入管線7，氮氣輸入管線連接至溫度調(diào)節(jié) 器13的輸出端，溫度調(diào)節(jié)器13的輸入端連接有蒸汽管線、氮氣管線和蒸汽冷凝液管線，蒸 汽管線和蒸汽冷凝液管線都設(shè)置有閥門，可分別調(diào)節(jié)各自的流量以便調(diào)節(jié)進(jìn)入干燥罐1中 的氮氣溫度高低；氮氣輸入管線上設(shè)置有閥門，可調(diào)節(jié)氮氣的進(jìn)氣流量，以控制流入干燥罐 1內(nèi)的氮氣量。真空單元主要包括真空泵3，真空泵3連接至過濾器2的上端口，用于對干燥罐1 抽真空，以便使干燥罐1內(nèi)呈負(fù)壓狀態(tài)，從而改變分壓，強(qiáng)制合成尾氣中的水分揮發(fā)。輸出單元主要包括排空管線8和計量罐4，排空管線8設(shè)置在過濾器2的上端口， 在排空管線上設(shè)置有干燥尾氣調(diào)節(jié)閥9，以便含有水分的廢氮氣直接排到空氣中，并配合氮 氣輸入管線7和合成尾氣輸入管線5中氣體流量調(diào)節(jié)干燥罐1內(nèi)的溫度；計量罐4設(shè)置在 干燥罐1的底部，即干燥罐1下球冠的最低點的開口處，通過下料閥(圖中未示出)使干燥 后的硅粉下放至計量罐4，以便存放干燥后的硅粉。該硅粉干燥裝置的工作過程是先將待干燥的硅粉通過過濾器2側(cè)面的開口加入 過濾器2中，然后經(jīng)過濾器2下端的開口從干燥罐1的頂部進(jìn)入干燥罐1中；調(diào)節(jié)蒸汽管線 上的閥門和蒸汽冷凝液管線上的閥門，以便通過溫度調(diào)節(jié)器13將氮氣加熱到100-120°C， 然后調(diào)節(jié)干燥罐1底部的氮氣輸入管線7上的閥門，以便調(diào)節(jié)氮氣的流量，將加熱后的氮氣 通入裝有待干燥硅粉的干燥罐1中，與此同時將高溫三氯氫硅合成尾氣通過合成尾氣輸入 管線5通入干燥罐1中。此時，適當(dāng)?shù)臍怏w流量使氮氣在干燥罐1內(nèi)鼓泡，達(dá)到近似沸騰的 流化狀態(tài)，同時調(diào)節(jié)高溫合成尾氣調(diào)節(jié)閥，將高溫合成尾氣從上部通入干燥罐夾套10內(nèi)， 使干燥罐1內(nèi)的溫度保持恒定在110-130°C，從干燥罐夾套10的下部排出換熱后的合成尾 氣，通過合成尾氣循環(huán)管線6繼續(xù)去下游工序。在這個過程中，攜帶少量硅粉的氮氣會進(jìn)入 過濾器2，在過濾器2中除去硅粉后，通過真空泵3將含水汽的廢氮氣通過排空管線8作為 排出尾氣直接排到空氣中。硅粉在干燥罐1內(nèi)經(jīng)多次氮氣鼓泡及抽真空后被充分加熱、干燥，打開下料閥，使干燥完畢后的硅粉從干燥罐1底部的開口下落入計量罐4中，以備后用。 緊接著可以繼續(xù)進(jìn)行新一批硅粉的干燥。本實施例所述硅粉干燥裝置使整個硅粉加熱、干燥流程時間縮短，并可連續(xù)操作， 減少氮氣用量，避免了常規(guī)方法消耗大量氮氣的弊端；利用高溫三氯氫硅合成尾氣循環(huán)加 熱硅粉，使其熱量被充分利用，實現(xiàn)節(jié)能降耗目的，有效解決了一直以來加壓三氯氫硅合成 硅粉加熱干燥存在的問題?？梢岳斫獾氖牵陨蠈嵤┓绞絻H僅是為了說明本實用新型的原理而采用的示例性 實施方式，然而本實用新型并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本 實用新型的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本實 用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種硅粉干燥裝置，其特征在于包括有輸入待干燥硅粉以及干燥所需加熱氣體的輸 入單元、干燥單元、用于對干燥單元進(jìn)行抽真空的真空單元以及輸出干燥后的硅粉及水汽 的輸出單元，所述干燥單元分別與輸入單元、真空單元以及輸出單元連接，通過調(diào)節(jié)輸入單 元利用合成尾氣作加熱氣體及真空單元來獲得對硅粉的干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅粉干燥裝置，其特征在于干燥單元包括一個帶夾套(10)的 干燥罐(1)，有高溫三氯氫硅合成尾氣的合成尾氣輸入管線(5)、合成尾氣循環(huán)管線(6)與 干燥罐(1)的夾套連接，通過夾套(10)對干燥罐(1)加熱，使干燥罐(1)內(nèi)的溫度保持恒 定在110-130°C，有氮氣輸入管線(7)與干燥罐(1)連接，有溫度調(diào)節(jié)器加熱氮氣通過氮氣 輸入管線(7)輸入罐內(nèi)與硅粉直接接觸進(jìn)行鼓泡沸騰加熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅粉干燥裝置，其特征在于所述溫度調(diào)節(jié)器與輸入蒸汽的蒸 汽管連接，加熱氮氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅粉干燥裝置，其特征在于所述加熱氮氣溫度為100-120°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅粉干燥裝置，其特征在于輸入單元主要包括過濾器O)，連 接在干燥罐(1)頂部，硅粉輸入管道與過濾器(2)連接，真空單元主要包括真空泵(3)，真空 泵C3)連接至過濾器O)的上端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅粉干燥裝置，其特征在于所述真空單元包括一個真空泵 (3)，用于對干燥罐(1)抽真空。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅粉干燥裝置，其特征在于所述輸出單元主要包括排空管線 (8)和硅粉計量罐G)，排空管線8設(shè)置在過濾器O)的上端口，硅粉計量罐(4)與干燥罐 (1)的底部連接。
專利摘要本實用新型提供一種硅粉干燥裝置，包括有輸入待干燥硅粉以及干燥所需加熱氣體的輸入單元、干燥單元、用于對干燥單元進(jìn)行抽真空的真空單元以及輸出干燥后的硅粉及水汽的輸出單元，所述干燥單元分別與輸入單元、真空單元以及輸出單元連接，通過調(diào)節(jié)輸入單元利用合成尾氣作加熱氣體及真空單元來獲得對硅粉的干燥。本實用新型硅粉干燥裝置使整個硅粉加熱、干燥流程時間縮短，并可連續(xù)操作，減少氮氣用量；利用高溫三氯氫硅合成尾氣循環(huán)加熱硅粉，使其熱量被充分利用，實現(xiàn)節(jié)能降耗目的，有效解決了一直以來加壓三氯氫硅合成硅粉加熱干燥存在的問題。
文檔編號C01B33/107GK201850148SQ20112005270
公開日2011年6月1日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者張旭 申請人:特變電工新疆硅業(yè)有限公司