專利名稱：一種四氯化硅制備三氯氫硅的微波等離子體反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種化工設(shè)備，屬于化學(xué)工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及以四氯化硅為原料制取三氯氫硅，尤其涉及等離子體誘導(dǎo)四氯化硅氫化還原為三氯氫硅的裝置。
背景技術(shù)：
目前，隨著太陽能發(fā)電需求量的增加，多晶硅已成為十分重要的太陽能光伏用原材料。目前，改良西門子法是國內(nèi)外生產(chǎn)多晶硅的主流工藝，該工藝需要復(fù)雜的分離裝置，控制難度較大，且產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物四氯化硅，造成環(huán)境污染。針對目前多晶硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量四氯化硅污染環(huán)境的問題，工業(yè)化生產(chǎn)中常通過熱氫化技術(shù)將四氯化硅轉(zhuǎn)化為多晶硅生產(chǎn)用原料三氯氫硅，該轉(zhuǎn)化過程存在一次轉(zhuǎn)化率低、能耗高、設(shè)備投資大等不足。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例的目的是提供一種四氯化硅制備三氯氫硅的微波等離子體反應(yīng)裝置，該裝置一次轉(zhuǎn)化率高、能耗低、原料可重復(fù)利用、系統(tǒng)及設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了 一種四氯化硅制備三氯氫硅的微波等離子體反應(yīng)裝置,包括:一個(gè)帶有加熱裝置的四氯化硅儲罐；一個(gè)氫氣儲罐；一個(gè)氬氣儲罐；一個(gè)具有保溫功能的混合氣體儲罐，與四氯化硅儲罐和氫氣儲罐相連；一個(gè)微波等離子體反應(yīng)器，該反應(yīng)器通過裝有計(jì)量閥門的管道分別與混合氣體儲罐和氬氣儲罐相連；一臺微波等離子發(fā)生器，通過微波匹配器與微波等離子體反應(yīng)器的波導(dǎo)腔相連；一個(gè)除塵器，與微波等離子體反應(yīng)器的反應(yīng)腔相連，微波等離子體反應(yīng)腔中的氣體通過壓力差進(jìn)入除塵器；一個(gè)冷凝器，與除塵器相連，除塵器過濾后氣體靠壓差進(jìn)入冷凝器；一個(gè)氣液分離器，與冷凝器相連，冷凝器冷凝得到的液體進(jìn)入氣液分離器；一個(gè)氣體分離塔，與冷凝器相連，冷凝器中未冷凝的氣體進(jìn)入氣體分離塔。優(yōu)選地，上述的裝置中，微波等離子發(fā)生器頻率為300MHz，產(chǎn)生6000 15000K的等離子體。優(yōu)選地，上述的裝置中，微波等離子體反應(yīng)器有兩個(gè)氣體進(jìn)料口，一個(gè)為四氯化硅和氫氣的進(jìn)料口，一個(gè)為氬氣的進(jìn)料口。優(yōu)選地，上述的裝置中，微波等離子發(fā)生器通過微波匹配器與波導(dǎo)腔相連；微波匹配器通過耦合作用于波導(dǎo)腔。[0019]本實(shí)用新型實(shí)施例至少存在以下技術(shù)效果:I)系統(tǒng)簡單、易調(diào)控，物料可循環(huán)利用，對環(huán)境無污染。2)反應(yīng)系統(tǒng)溫度、壓力較低，設(shè)備成本低，能耗小。3) 一次性轉(zhuǎn)化率高，裝置小，操作簡便。4)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，制造、實(shí)用、操作方便。

圖1為實(shí)用新型的裝置連接示意圖；圖2為微波等離子發(fā)生器和反應(yīng)器；圖3為微波等離子體反應(yīng)器進(jìn)氣裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)用新型實(shí)施例提出了一種將四氯化硅轉(zhuǎn)化為三氯氫硅的微波等離子發(fā)生和反應(yīng)裝置，其基本過程是將四氯化硅、氫氣霧化形成氣溶膠后，由氬氣將氣溶膠鼓入波導(dǎo)腔，在波導(dǎo)腔出口產(chǎn)生6000 15000K等離子體射流，送入反應(yīng)腔進(jìn)行反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)四氯化硅氫化還原為三氯氫硅的過程，其突出優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)化率高、可連續(xù)化生產(chǎn)。請先參閱圖2和圖3，本實(shí)施例采用的微波等離子發(fā)生器50通過微波匹配器與波導(dǎo)腔相連。其中還包括，微波匹配器62，波導(dǎo)腔63，鑰基材反應(yīng)腔64，等離子炬65，耦合線圈66。本實(shí)施例，四氯化硅儲罐1、氫氣儲罐2連接混合氣體儲罐4。首先采用加熱套對四氯化硅儲罐I加熱至70度，然后將氣態(tài)四氯化硅、氫氣一起通入混合氣體儲罐4，混合氣體經(jīng)過霧化器變成氣溶膠，同載氣氬氣一起通入反應(yīng)器(微波等離子體反應(yīng)器)6。啟動微波等離子發(fā)生器5，調(diào)節(jié)輸出功率，微波等離子體反應(yīng)器的波導(dǎo)腔產(chǎn)生高溫等離子體，高溫等離子體進(jìn)入反應(yīng)腔發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)后的氣體由于壓力差進(jìn)入除塵器7中，除塵器將粉塵吸收后，氣體進(jìn)入冷凝器8。氯化氫和氫氣從冷凝器8進(jìn)入氣體分離裝置9，氣體分離裝置分離氫氣和氯化氫氣體，回收的氫氣通入氫氣儲罐2中循環(huán)利用；冷凝得到的液體主要是四氯化硅、三氯氫硅和二氯氫硅，該液體進(jìn)入分餾裝置10，依次得到四氯化硅11、三氯氫硅12和二氯氫硅13，四氯化硅轉(zhuǎn)入儲氣罐I中繼續(xù)使用。由上可知，本實(shí)用新型實(shí)施例提出一種由四氯化硅制備三氯氫硅的裝置，將氫氣和四氯化硅以一定比例混合，霧化成氣溶膠后通過微波等離子發(fā)生器放電產(chǎn)生等離子體，等離子體溫度可高達(dá)6000 15000K。等離子體進(jìn)入鑰基反應(yīng)腔反應(yīng)，得到三氯氫硅、二氯氫硅、氯化氫等混合氣體，氣體進(jìn)行除塵、分離等操作可獲得純凈的三氯氫硅，未反應(yīng)氫氣和四氯化硅氣體循環(huán)使用。氫化反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，混合料隨反應(yīng)消耗連續(xù)補(bǔ)充。本方法涉及的設(shè)備、系統(tǒng)、操作控制可滿足生產(chǎn)要求，四氯化硅一次轉(zhuǎn)化率高、能耗低。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種四氯化硅制備三氯氫硅的微波等離子體反應(yīng)裝置，其特征在于，包括: 一個(gè)帶有加熱裝置的四氯化硅儲罐； 一個(gè)氫氣儲罐； 一個(gè)氬氣儲罐； 一個(gè)具有保溫功能的混合氣體儲罐，與四氯化硅儲罐和氫氣儲罐相連； 一個(gè)微波等離子體反應(yīng)器，該反應(yīng)器通過裝有計(jì)量閥門的管道分別與混合氣體儲罐和氬氣儲罐相連； 一臺微波等離子發(fā)生器，通過微波匹配器與微波等離子體反應(yīng)器的波導(dǎo)腔相連； 一個(gè)除塵器，與微波等離子體反應(yīng)器的反應(yīng)腔相連，微波等離子體反應(yīng)腔中的氣體通過壓力差進(jìn)入除塵器； 一個(gè)冷凝器，與除塵器相連，除塵器過濾后氣體靠壓差進(jìn)入冷凝器； 一個(gè)氣液分離器，與冷凝器相連，冷凝器冷凝得到的液體進(jìn)入氣液分離器； 一個(gè)氣體分離塔，與冷凝器相連，冷凝器中未冷凝的氣體進(jìn)入氣體分離塔。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，微波等離子發(fā)生器頻率為300MHz，產(chǎn)生6000 15000K的等離子體。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，微波等離子體反應(yīng)器有兩個(gè)氣體進(jìn)料口，一個(gè)為四氯化硅和氫氣的進(jìn)料口，一個(gè)為氬氣的進(jìn)料口。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，微波匹配器通過耦合作用于波導(dǎo)腔。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種四氯化硅制備三氯氫硅的微波等離子體反應(yīng)裝置，包括帶有加熱裝置的四氯化硅儲罐；氫氣儲罐；氬氣儲罐；具有保溫功能的混合氣體儲罐，與四氯化硅儲罐和氫氣儲罐相連；微波等離子體反應(yīng)器，分別與混合氣體儲罐和氬氣儲罐相連；微波等離子發(fā)生器，通過微波匹配器與微波等離子體反應(yīng)器的波導(dǎo)腔相連；除塵器，與微波等離子體反應(yīng)器的反應(yīng)腔相連；冷凝器，與除塵器相連；氣液分離器，與冷凝器相連，冷凝器冷凝得到的液體進(jìn)入氣液分離器；氣體分離塔，與冷凝器相連，冷凝器中未冷凝的氣體進(jìn)入氣體分離塔。本實(shí)用新型一次轉(zhuǎn)化率高、能耗低、原料可重復(fù)利用、系統(tǒng)及設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單。
文檔編號C01B33/107GK203033774SQ20122071961
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者黎學(xué)明, 李曉林, 楊文靜, 吳友恒, 羅彬彬, 徐永燕 申請人:重慶大學(xué)