專利名稱：三氯氫硅合成爐氫氣壓料、吹掃清理硅粉裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉一種三氯氫硅合成爐系統(tǒng)氫氣壓料、吹掃清理硅粉裝置，特別涉及三氯氫硅合成爐(TCS合成爐)壓料及硅粉收集器反吹方式的氫氣壓料、吹掃清理硅粉裝置。
背景技術：
多晶硅半導體是大規(guī)模集成電路和光伏產(chǎn)業(yè)的重要基礎原材料，現(xiàn)有技術廣泛采用西門子法制備多晶硅，在三氯氫硅合成爐中，硅粉和氯化氫氣體反應生成三氯氫硅和氫氣，反應式Si+HCl — SiHCl3+H2。反應溫度控制在320°C左右，該反應過程中有少量副產(chǎn)物二氯二氫硅和四氯化硅產(chǎn)生。三氯氫硅合成系統(tǒng)中，硅粉是通過加料管線加入到三氯氫硅合成爐中，長期不斷加料過程中，硅粉會堵塞硅粉加料管線導致硅粉下料不通暢，影響三氯氫硅的合成反應，降低生產(chǎn)效率，為了避免浪費原料和增加成本，這些硅粉需要重新回收 利用。傳統(tǒng)的方法就是將氮氣或者氯化氫氣體利用壓差從硅粉加料倉向硅粉加料管線及三氯氫硅合成爐進行充壓，吹掃。所用氮氣或氯化氫會與合成氣一并進入后續(xù)分離工序。在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，利用氮氣吹掃殘留在加料管線、設備中的硅粉時，氮氣會殘留在三氯氫硅合成氣中，影響后續(xù)合成氣分離工序，造成分離回收后氫氣濃度降低。用氯化氫氣體進行吹掃，由于在氯化氫中含有少量的水，在吹掃管線、設備時，氯化氫中微量水分會和三氯硅烷合成爐中反串上來的氯硅烷氣體反應生成二氧化硅，使加料系統(tǒng)管線結堵，而且用于吹掃的氯化氫氣體會使三氯氫硅合成爐中氯化氫比例過量，過量的氯化氫不能全部參與合成反應，剩余的氯化氫會增加后續(xù)分離工序中氫氣吸附塔的負荷，甚至造成氫氣純度降低。用氫氣作為三氯氫硅合成系統(tǒng)的壓料和反吹硅粉收集器可解決上述缺點，目前，用氫氣壓料、吹掃清理硅粉的方法和設備工藝還未見報道。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是要克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種能使加料系統(tǒng)管線通暢，降低合成爐壓料后續(xù)工序負荷，減少合成爐壓料系統(tǒng)的檢修頻次，提高三氯氫硅質量的三氯氫硅合成爐氫氣壓料、吹掃清理硅粉裝置。本實用新型的技術方案是該裝置包括硅粉加料器13、三氯氫硅合成爐16、旋風分離器20、硅粉收集器19 ;其特點是氫氣儲罐8經(jīng)第一氫氣管線9和第一閥門12連接至硅粉加料器13的下部入口 1303，硅粉加料器13的下端出口 1304經(jīng)第二閥門14、第一壓料管線15連接至三氯氫硅合成爐16的入口 1602，三氯氫硅合成爐16的上端出口 1601經(jīng)氯硅烷管線21連接至旋風分離器20的入口 2001，旋風分離器20的下端經(jīng)硅粉收集器19的入口 1901連接至硅粉收集器19，硅粉收集器19的出口 1903經(jīng)第三閥門18、第二壓料管線17連接至三氯氫硅合成爐16的入口 1603 ;第一氫氣管線9還連接第二氫氣管線2，經(jīng)第四閥門23、第三壓料管線22連接至硅粉收集器19的入口 1902。本實用新型的另一特點是在所述的硅粉加料器13上的出口 1301依次連接第四壓料管線5、第五閥門4、氫氣收集罐7。[0006]本實用新型的另一特點是在所述的第一氫氣管線9還依次連接氮氣吹掃管線11、第六閥門26、氮氣儲罐10。本實用新型的另一特點是在所述的第五閥門4與硅粉加料器13的出口 1301之間的管線上裝有一壓力表24。本實用新型的另一特點是在所述的三氯氫硅合成爐16的上下端之間安裝有一差壓變送器25。本實用新型的另一特點是在所述的第三壓料管線22和硅粉收集器19的1902入口之間的管線上裝有一壓力表27。本實用新型具有如下的優(yōu)點和效果1、能有效減少管線結堵及腐蝕現(xiàn)象，三氯氫硅合成設備運行壽命及檢修周期將大大延長，安全穩(wěn)定性增強。2、能降低合成氣中的氯化氫含量，而使后續(xù)合成氣分離工序吸收氯化氫的負荷減小，節(jié)省能量，并使送往分離系統(tǒng)的合成氣含量保持穩(wěn)定，能減小氫氣吸附壓力，保證氫氣正常有效回收，提高回收效率。3、使 二氣氧娃合成系統(tǒng)更加穩(wěn)定、聞效生廣；并可減少檢修人力消耗，提聞生廣效率。

圖I為本實用新型結構示意圖。其中1、硅粉中間倉；2、氫氣管線；3、硅粉加料器閥門；4、氫氣收集罐閥門；5、硅粉加料器壓料管線；6、氯化氫儲罐；7、氫氣收集罐；8、氫氣儲罐；9、氫氣管線；10、氮氣儲罐；11、氮氣吹掃管線；12、氫氣儲罐閥門；13、硅粉加料器；1301、硅粉加料器上出口 ；1302、硅粉加料器上入口 ；1303、硅粉加料器下入口 1303 ;1304、硅粉加料器下出口 ；14、硅粉加料器下出口閥門；15、壓料管線；16、三氯氫娃合成爐(TCS合成爐)；1601、三氯氫娃合成爐出口 ； 1602、三氯氫硅合成爐左入口 ；1603、三氯氫硅合成爐右入口 ；1604、三氯氫硅合成爐下入口 ；17、硅粉收集器壓料管線；18、硅粉收集器出口閥門；19、硅粉收集器；1901、旋風分離器入口 ； 1902、硅粉收集器氫氣入口 ；1903、硅粉收集器出口 ；20、旋風分離器；2001、旋風分離器入口 ；21、氯硅烷管線；22、硅粉收集器入口壓料管線；23、硅粉收集器入口閥門；24、壓力表；25、差壓變送器；26、氮氣儲罐閥門；27、壓力表。
具體實施方式
如圖I所示，該裝置由硅粉加料器13、三氯氫硅合成爐(TCS合成爐)16、旋風分離器20、硅粉收集器19、氫氣收集罐7 ;氫氣儲罐8、氮氣儲罐10以及管線、閥門組成；其特點是氫氣儲罐8經(jīng)第一氫氣管線9和第一閥門12連接至硅粉加料器13的下部入口 1303，硅粉加料器13的下端出口 1304經(jīng)第二閥門14、第一壓料管線15連接至三氯氫硅合成爐16的入口 1602，三氯氫硅合成爐16的上端出口 1601經(jīng)氯硅烷管線21連接至旋風分離器20的入口 2001，旋風分離器20的下端經(jīng)硅粉收集器19的入口 1901連接至硅粉收集器19，硅粉收集器19的出口 1903經(jīng)第三閥門18、第二壓料管線17連接至三氯氫硅合成爐16的入口 1603 ;第一氫氣管線9還連接第二氫氣管線2，經(jīng)第四閥門23、第三壓料管線22連接至硅粉收集器19的入口 1902。在硅粉加料器13上的出口 1301依次連接第四壓料管線5、第五閥門4、氫氣收集罐7。在第一氫氣管線9上還依次連接氮氣吹掃管線11、第六閥門26、氮氣儲罐10。在第五閥門4與硅粉加料器13的出口 1301之間的管線上裝有一壓力表24(PI)。在三氯氫硅合成爐16的上下端之間安裝有一差壓變送器25 (PdI)0在第三壓料管線22和硅粉收集器19的1902入口之間的管線上裝有一壓力表27 (PI)0設備運行時，硅粉中間倉I中的硅粉逐漸加入到硅粉加料器13中，硅粉通過第一壓料管線15由TCS合成爐16的入口 1602加入到TCS合成爐16進行合成反應，合成氣三氯氫硅從出口 1601出來后通過氯硅烷管線21通入到旋風分離器20，經(jīng)過旋風分離將硅粉從三氯氫硅合成氣中分離出來，分離后的合成氣從旋風分離器20頂端出口管線排出，分離硅粉被收集到分離器20下部的硅粉收集器19中，收集硅粉從硅粉收集器19的出口 1903出來，再通過第二壓料管線17從TCS合成爐16的入口 1603通入TCS合成爐16繼續(xù)反應。硅粉加料管線由于時常會出現(xiàn)結堵，下料不通暢等現(xiàn)象，所以需要用氣體進行充壓，將結堵在管道內(nèi)的硅粉充壓到TCS合成爐16中進行反應，保證加料系統(tǒng)的暢通。本實用新型采用氫氣進行壓料，氫氣自第一氫氣管線9由硅粉加料器13的入口 1303進入、出口1304出來，對下部第一壓料管線15進行充壓，保證硅粉不會結堵在管線內(nèi)，而影響下料通暢，通過第一閥門12和第二閥門14控制壓料氫氣的開關和流量大小。在第一氫氣管線9上添加氮氣吹掃管線11、第六閥門26、氮氣儲罐10便于檢修置換，確保安全。同時，硅粉收 集器19在收集硅粉時，需要定期吹掃，將積壓在硅粉收集器19和第二壓料管線17的硅粉完全吹掃到三氯氫硅合成爐16內(nèi)，保證硅粉收集器19不被堵塞，保持第二壓料管線17通暢。在實際操作中，若娃粉加料管線15結堵,則三氯氫娃合成爐16的壓差25 (PdI)降低，硅粉加料器13出現(xiàn)料位高報警，此時關閉第七閥門3，開啟第一閥門12開始壓料，壓料過程中，三氯氫硅合成爐16壓差25 (PdI)逐漸升高，當達到工藝控制要求時，即一次壓料過程完成，此時硅粉加料器13料位高報警消除，關閉第一閥門12，開啟第五閥門4，對13進行泄放操作，當13壓力達到控制要求時，關閉第五閥門4，打開第七閥門3，繼續(xù)加料。三氯氫硅合成爐16的合成氣體通過氯硅烷管線21從旋風分離器20的2001進口進入，經(jīng)過旋風分離除去一部分硅粉后，從20的頂端出口出來進入兩級布袋過濾器進一步除硅粉，當兩級布袋過濾器之間的壓差開始升高，高至控制指標時，說明布袋過濾器被堵塞，此時旋風分離器需要反吹了，打開第四閥門23，氫氣通過第三壓料管線22由硅粉收集器19的1902入口進入硅粉收集器19進行充壓，當其壓力充至O. 5Mpa左右時，打開硅粉收集器19下部第三閥門18由出口 1903將硅粉壓至下部第二壓料管線17后再由入口 1603進入三氯氫硅合成爐16進行反應，當發(fā)現(xiàn)壓力表27的壓力顯示快速降低時，說明通過氫氣反吹，將積壓在19和17的硅粉基本上完全吹掃至16中了，此時關閉第四閥門23，一次反吹過程結束。
權利要求1.一種三氯氫硅合成爐氫氣壓料、吹掃清理硅粉裝置，包括硅粉加料器(13)、三氯氫娃合成爐(16)、旋風分離器(20)、娃粉收集器(19);其特征在于氫氣儲罐(8)經(jīng)第一氫氣管線(9)和第一閥門(12)連接至硅粉加料器(13)的下部入口(1303)，硅粉加料器(13)的下端出口( 1304)經(jīng)第二閥門(14)、第一壓料管線(15)連接至三氯氫硅合成爐(16)的入口( 1602)，三氯氫硅合成爐(16)的上端出口( 1601)經(jīng)氯硅烷管線(21)連接至旋風分離器(20)的入口(2001)，旋風分離器(20)的下端經(jīng)硅粉收集器(19)的入口(1901)連接至硅粉收集器(19)，硅粉收集器(19)的出口(1903)經(jīng)第三閥門(18)、第二壓料管線(17)連接至三氯氫硅合成爐(16)的入口( 1603);第一氫氣管線(9)還連接第二氫氣管線(2)，經(jīng)第四閥門(23)、第三壓料管線(22)連接至硅粉收集器(19)的入口( 1902)。
2.如權利要求I所述的三氯氫硅合成爐氫氣壓料、吹掃清理硅粉裝置，其特征在于在所述的硅粉加料器(13)上的出口(1301)依次連接第四壓料管線(5)、第五閥門(4)、氫氣收集罐(7)。
3.如權利要求I或2所述的三氯氫硅合成爐氫氣壓料、吹掃清理硅粉裝置，其特征在于所述的第一氫氣管線(9)還依次連接氮氣吹掃管線(11)、第六閥門(26)、氮氣儲罐(10)。
4.如權利要求2所述的三氯氫硅合成爐氫氣壓料、吹掃清理硅粉裝置，其特征在于在所述的第五閥門(4)與硅粉加料器(13)的出口(1301)之間的管線上裝有一壓力表(24)。
5.如權利要求I或2所述的三氯氫硅合成爐氫氣壓料、吹掃清理硅粉裝置，其特征在于在所述的三氯氫硅合成爐(16)的上下端之間安裝有一差壓變送器(25)。
6.如權利要求I或2所述的三氯氫硅合成爐氫氣壓料、吹掃清理硅粉裝置，其特征在于在所述的第三壓料管線(22)和硅粉收集器(19)的入口( 1902)之間的管線上安裝有一壓力表(27)。
專利摘要三氯氫硅合成爐氫氣壓料、吹掃清理硅粉裝置，本實用新型涉及一種三氯氫硅合成爐壓料及硅粉收集器反吹方式的氫氣壓料、吹掃清理硅粉裝置，應用于多晶硅制造。其特點是氫氣儲罐(8)經(jīng)第一氫氣管線(9)連接至硅粉加料器(13)的下部，硅粉加料器(13)的下端經(jīng)第一壓料管線(15)連接至三氯氫硅合成爐(16)的入口，三氯氫硅合成爐(16)的出口經(jīng)氯硅烷管線(21)連接至旋風分離器(20)的入口，旋風分離器(20)的下端連接至硅粉收集器(19)，硅粉收集器(19)的出口經(jīng)第二壓料管線(17)連接至三氯氫硅合成爐(16)的入口；第二氫氣管線(2)經(jīng)第三壓料管線(22)連接至硅粉收集器(19)的入口。
文檔編號C01B33/107GK202594790SQ201220010759
公開日2012年12月12日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權日2012年1月11日
發(fā)明者鄭連基, 王振榮, 盛長海, 許保紅, 王體虎 申請人:亞洲硅業(yè)(青海)有限公司