專利名稱：氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是ー種氫化四氯化硅的反應(yīng)器，特別是ー種帶有氣體分布盤與尾氣分離器的氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器，屬于太陽能光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多晶硅是半導(dǎo)體、大規(guī)模集成電路和太陽能產(chǎn)業(yè)的重要原材料，在太陽能光伏產(chǎn)業(yè)市場的拉動及巨大利潤誘導(dǎo)下，各地多晶硅項(xiàng)目紛紛上馬，多晶硅產(chǎn)業(yè)前景廣闊，發(fā)展迅猛，在中國已經(jīng)成為投資的熱點(diǎn)。 多晶硅生產(chǎn)容易造成污染，生產(chǎn)1000噸多晶硅將生成約15000噸SiC14，SiC14具有中度毒性，易潮解成硅酸和氯化氫，若處理不善會對環(huán)境造成很大的污染，對人體也有很大的危害，如何處理SiC14成為多晶硅行業(yè)的焦點(diǎn)問題之一。現(xiàn)階段，部分企業(yè)用SiC14生產(chǎn)白炭黑，其經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)低于多晶硅，并且市場對白炭黑的需求量也很有限；另有部分多晶硅企業(yè)采用熱氫化法處理SiC14，但存在一次轉(zhuǎn)化率低、能耗高、設(shè)備投資大等缺點(diǎn)。上述處理SiC14的方法投資高、收益低，導(dǎo)致SiC14亂倒亂排，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。

實(shí)用新型內(nèi)容為了有效處理多晶硅生產(chǎn)過程中的四氯化硅，本實(shí)用新型提供一種氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器，該流化床反應(yīng)器能有效氫化SiC14，生成多晶硅的原材料SiHC13，具有轉(zhuǎn)化率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，同時使多晶硅生產(chǎn)過程形成ー個閉合鏈，有效地提高了經(jīng)濟(jì)效益，減少了環(huán)境污染。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器，包括有自下而上依次相連的反應(yīng)段、分離段，于所述反應(yīng)器的頂端設(shè)物料進(jìn)ロ、混合氣出ロ ；所述混合氣出口下端設(shè)有分離器；于所述反應(yīng)器的底端還裝設(shè)有檢修封頭，所述檢修封頭上裝設(shè)有混合氣進(jìn)口和排渣ロ ；所述檢修封頭和反應(yīng)段之間設(shè)有氣體分布盤。作為ー種優(yōu)選方案，所述反應(yīng)段內(nèi)設(shè)有混合氣破泡裝置或者氣體方向切換裝置，可以有效破滅或減小反應(yīng)過程中形成的混合氣氣泡；所述反應(yīng)段內(nèi)的壁筒上設(shè)有壓カ傳感器，所述壓カ傳感器可讀取反應(yīng)段的不同位置的壓力。作為ー種優(yōu)選方案，所述氣體分布盤包括氣體分布板，所述分布板上設(shè)有軸向螺紋通孔以及與螺紋通孔相連的混合氣專用噴嘴。作為ー種優(yōu)選方案，所述混合氣專用噴嘴凸設(shè)于所述氣體分布板上，與所述氣體分布板采用螺紋連接或者焊接連接。作為ー種優(yōu)選方案，所述混合氣專用噴嘴設(shè)有軸向通氣孔，所述軸向通氣孔下端與所述氣體分布板底部相連通，所述軸向通氣孔上端封閉以改變混合氣流向。作為ー種優(yōu)選方案，所述混合氣專用噴嘴設(shè)有徑向通氣孔，所述徑向通氣孔均勻分布于所述軸向通氣孔的側(cè)壁和端部，所述徑向通氣孔與所述氣體分布板上端連通。作為ー種優(yōu)選方案，所述分離器設(shè)于反應(yīng)器內(nèi)部或者反應(yīng)器外部。[0012]作為ー種優(yōu)選方案，所述分離器上端于切線方向設(shè)有分離器切向入口，所述分離器下端設(shè)有呈錐形的分離器錐段，所述呈錐形的分離器錐段底端設(shè)有開啟閥。作為ー種優(yōu)選方案，所述開啟閥為重力開啟閥或者借助外力開啟閥。作為ー種優(yōu)選方案，所述反應(yīng)器頂部設(shè)有溫度傳感器ロ，所述溫度傳感器自頂向下設(shè)計(jì)，所述溫度傳感器可讀取反應(yīng)段的不同位置的溫度。本實(shí)用新型氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器，有效過濾了混合氣攜帶的硅粉，提高了四氯化硅的氫化能力與流化質(zhì)量。本實(shí)用新型主要應(yīng)用于大容量、規(guī)?；膱龊稀?br>
圖I :氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 :氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器的氣體分布盤的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a、圖3b :氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器的分離器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a、圖4b、圖4c為混合氣專用噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖標(biāo)記I反應(yīng)段，2壓カ傳感器，3物料進(jìn)ロ，4混合氣出ロ，5分離器，6溫度傳感器，7破泡裝置，8氣體分布盤，9檢修封頭，10排渣ロ，11混合進(jìn)氣ロ，12氣體分布板，13螺紋通孔，14分離器切向入口，15分離器錐段，16重力開啟閥，17混合氣專用噴嘴，18軸向通氣孔，19徑向通氣孔，20螺紋部。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)作進(jìn)ー步的說明，但是本發(fā)明并不限于所述的實(shí)施例。如圖I所示，氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器包括反應(yīng)段I與分離段，于所述反應(yīng)器的頂端還設(shè)有物料進(jìn)ロ 3、混合氣出口 4和溫度傳感器6，溫度傳感器6自反應(yīng)器頂部向下至反應(yīng)段，可讀取反應(yīng)段內(nèi)不同位置的溫度?；旌蠚獬隹?4下方設(shè)有分離器5，反應(yīng)器的底端裝設(shè)有檢修封頭9，檢修封頭9和反應(yīng)段I之間裝設(shè)有氣體分布盤8。檢修封頭9上設(shè)有混合氣進(jìn)ロ 11和排渣ロ 10，混合氣通過混合氣出口 4之前要經(jīng)過分離器5進(jìn)行分離。反應(yīng)段I內(nèi)設(shè)有氣體分布盤8、破泡裝置7和壓カ傳感器2。請結(jié)合圖3a、圖3b，分離器5上端設(shè)有分離器切向入口 14，分離器5的下部裝設(shè)有呈錐形的分離器錐段15，混合氣通過分離器切向入口 14進(jìn)入分離器后做螺旋旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使得混合氣中夾帶的硅粉在重力作用下沉降，達(dá)到分離的效果。分離器5下端設(shè)有重力開啟閥16，以確保被分離器5底部的物料在積累到一定量后開啟重力開啟閥16，再次回落到反應(yīng)段I中進(jìn)行反應(yīng)，以減少氫化混合氣的硅粉攜帯率。請結(jié)合圖2,氣體分布盤8包括氣體分布板12,氣體分布板12上均勻分布設(shè)置若干個螺紋通孔13，螺紋通孔13設(shè)有混合氣專用噴嘴17。請結(jié)合圖4a、4b、4c，混合氣專用噴嘴17外設(shè)有螺紋部20，噴嘴17與分布板12通過螺紋連接，噴嘴17凸設(shè)于氣體分布板12，噴嘴17內(nèi)設(shè)有軸向通氣孔18，軸向通氣孔18下端連通分布板12的下部，軸向通氣孔18的上端封閉以改變混合氣流向。軸向通氣孔18沿側(cè)壁和端部均布若干個徑向通氣孔19，徑向通氣孔19均勻設(shè)置在噴嘴17上并與分布板12上部連通。[0026]物料通過物料進(jìn)ロ 3進(jìn)入流化床反應(yīng)器，由于重力作用會落至反應(yīng)段I的氣體分布盤8上方?；旌蠚馔ㄟ^氣體進(jìn)ロ 11進(jìn)入氣體分布盤8，混合氣通過氣體分布盤8內(nèi)設(shè)置的混合氣專用噴嘴17，在噴嘴17的軸向通氣孔18與徑向通氣孔19的導(dǎo)流下，混合氣均勻穩(wěn)定地將氣體分布盤8上的物料吹入反應(yīng)段I進(jìn)行反應(yīng)。生成的混合氣攜帶部分硅粉顆粒，從分離器的切向入口 14進(jìn)入分離器5，混合氣在分離器5內(nèi)作螺旋旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，旋流至分離器錐段15底部后，再沿軸線方向旋轉(zhuǎn)上升，混合氣中攜帯的硅粉顆粒在離心カ的作用下被甩到分離器5的壁面，沿著壁面沉積到分離器5底端，經(jīng)過分離器5的分離后，混合氣從混合氣出ロ 4排出，分離器5下端設(shè)有開啟閥16，所述的開啟閥為重力開啟閥，當(dāng)混合氣攜帶的硅粉顆粒在分離器5底端積累到一定量后，重力開啟閥16自動打開，硅粉落入反應(yīng)段I進(jìn)行反應(yīng)，重力開啟閥16便自動關(guān)閉。檢修封頭9下端還設(shè)有排渣ロ 10，反應(yīng)后的殘?jiān)ㄟ^排渣ロ 10排出。采用本發(fā)明的流化床反應(yīng)器，通過以上所述エ藝流程氫化SiC14，使氫化SiC14生產(chǎn)技術(shù)在以下幾方面有很大提高I、氣體分布盤8使混合氣在反應(yīng)器內(nèi)分布更均勻，進(jìn)一歩，混合氣專用噴嘴17的結(jié)構(gòu)對氣場的均勻度和分布廣度有很大的影響，所述的混合氣專用噴嘴17可以以管或板等型式來改變氣場的流動方向。綜上，氣體分布盤8對流化床氣體流化的質(zhì)量有很大的提聞。2、分離器5很大程度上減少了混合氣的硅粉攜帯率，進(jìn)ー步降低了物料的流失和混合氣后續(xù)分離提純的難度，使得物料能完充分地參與反應(yīng)，提高了物料充分利用率，大幅度提聞了生廣能力。3、氫化SiC14流化床結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，能使生產(chǎn)能力、反應(yīng)效率和物料利用率 大大提高，為多晶硅行業(yè)處理SiC14提供了很大的效率與收益，是多晶硅行業(yè)中一大新的
売;曰、O
權(quán)利要求1.氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器，包括自下而上依次相連的反應(yīng)段和分離段，于所述反應(yīng)器的頂端設(shè)有物料進(jìn)口、混合氣出口，所述混合氣出口下端設(shè)有分離器；于所述反應(yīng)器的底端還裝設(shè)有檢修封頭，所述檢修封頭上裝設(shè)有混合氣進(jìn)口和排渣口 ；所述檢修封頭和反應(yīng)段之間設(shè)有氣體分布盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)段內(nèi)設(shè)有混合氣破泡裝置或者氣體方向切換裝置，所述反應(yīng)段內(nèi)的壁筒上設(shè)有壓力傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器，其特征在于所述氣體分布盤包括氣體分布板，于所述氣體分布板上裝設(shè)有軸向螺紋通孔以及與所述螺紋通孔相連的混合氣專用噴嘴。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器，其特征在于所述混合氣專用噴嘴凸設(shè)于所述氣體分布板，所述混合氣專用噴嘴與所述氣體分布板采用螺紋連接或者焊接連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器，其特征在于所述混合氣專用噴嘴內(nèi)設(shè)有軸向通氣孔，該軸向通氣孔的下端與所述氣體分布板的底部相連通，該軸向通氣孔的上端封閉。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器，其特征在于所述混合氣專用噴嘴設(shè)有徑向通氣孔，所述的徑向通氣孔均勻分布于所述軸向通氣孔的側(cè)壁和端部，所述徑向通氣孔與所述氣體分布板的上部相連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器，其特征在于所述分離器設(shè)于反應(yīng)器的內(nèi)部或者外部。
8.根據(jù)權(quán)利要求書7所述的氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器，其特征在于所述分離器的上端于切線方向設(shè)置有分離器切向入口，所述分離器的下部裝設(shè)有呈錐形的分離器錐段，所述分離器錐段的底端裝設(shè)有開啟閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求書8所述的氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器，其特征在于所述開啟閥為重力開啟閥或者借助外力開啟閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)器頂部設(shè)有溫度傳感器口，所述溫度傳感器從頂端伸至反應(yīng)段。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器，包括有自下而上依次相連的反應(yīng)段、分離段，于所述反應(yīng)器的頂端設(shè)物料進(jìn)口、混合氣出口；所述混合氣出口下端設(shè)有分離器；于所述反應(yīng)器的底端還裝設(shè)有檢修封頭，所述檢修封頭上裝設(shè)有混合氣進(jìn)口和排渣口；所述檢修封頭和反應(yīng)段之間設(shè)有氣體分布盤。本實(shí)用新型氫化四氯化硅流化床反應(yīng)器能有效氫化SiCl4，生成多晶硅的原材料SiHCl3，具有轉(zhuǎn)化率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，同時使多晶硅生產(chǎn)過程形成一個閉合鏈，有效地提高了經(jīng)濟(jì)效益，減少了環(huán)境污染。
文檔編號C01B33/107GK202390211SQ20112034983
公開日2012年8月22日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者周勁松, 曾炟, 李東曦, 李嚴(yán)州, 黃小華 申請人:上海森松化工成套裝備有限公司