一種流化床反應(yīng)器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種流化床反應(yīng)器系統(tǒng)，該反應(yīng)器包括反應(yīng)室和用于將氣體均勻地分布到反應(yīng)室中的氣體分布單元，所述反應(yīng)室包括至少一個反應(yīng)室壁，其特征在于，所述方法包括：將第一氣體經(jīng)由所述氣體分布單元的第一層進氣口進給并輸送至反應(yīng)室；將第二氣體經(jīng)由所述氣體分布單元的第二層進氣口進給并輸送至反應(yīng)室；將第三氣體經(jīng)由所述氣體分布單元的第三層進氣口進給并輸送至反應(yīng)室；及，使硅粒子在反應(yīng)室中與可熱分解的硅化合物接觸，以使硅沉積到硅粒子上并增加粒度。本實用新型在不影響流化床內(nèi)反應(yīng)空間的情況下能夠降低反應(yīng)器壁的硅沉積量，提高反應(yīng)效率，降低制造成本。
【專利說明】一種流化床反應(yīng)器系統(tǒng)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及多晶硅生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種流化床反應(yīng)器系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]流化床反應(yīng)器用來實施多相反應(yīng)。在典型的流化床反應(yīng)器系統(tǒng)中，流體通過粒狀材料例如催化劑或生長的產(chǎn)品粒子的床。流體的流使粒狀材料的床在反應(yīng)器中成為流化。
[0003]在許多流化床反應(yīng)器系統(tǒng)中，尤其是在來自流體相的材料化學(xué)分解以形成固體材料的系統(tǒng)中，固體可能沉積到反應(yīng)器的壁上。壁沉積物經(jīng)常改變反應(yīng)器的幾何形狀，這可能降低反應(yīng)器性能。另外，部分壁沉積物可能從反應(yīng)器壁脫落并落到反應(yīng)器底部。反應(yīng)器系統(tǒng)常常必須停止工作以便清除脫落的沉積物。為了防止反應(yīng)器不合時宜地停止工作，沉積物必須定期地從反應(yīng)器壁蝕刻除去，且反應(yīng)器必須清潔，因而降低了反應(yīng)器的生產(chǎn)率。這些問題在生產(chǎn)多晶硅所用的流化床反應(yīng)器系統(tǒng)中尤其嚴重。
[0004]因此，需要一種限制或減少在反應(yīng)器壁上形成的沉積物的量的生產(chǎn)多晶硅的反應(yīng)器系統(tǒng)和方法。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]基于此，有必要提供一種流化床反應(yīng)器系統(tǒng)，包括反應(yīng)室和用于將氣體均勻地分布到反應(yīng)室中的氣體分布單元，所述反應(yīng)室包括至少一個反應(yīng)室壁，所述氣體分布單元至少包括由外到內(nèi)依次設(shè)置 的與第一氣體室連通并用于輸送第一氣體的第一層進氣口、與第二氣體室連通并用于輸送第二氣體的第二層進氣口以及與第三氣體室連通并用于輸送第三氣體的第三層進氣口；
[0006]所述第一氣體、第二氣體及第三氣體由反應(yīng)器均為包含氫氣和可熱分解的氣態(tài)硅化合物的氣體組合物；且第一氣體、第二氣體及第三氣體中的氫氣含量依次降低，可熱分解的氣態(tài)娃化合物的氣體組合物依次升高。
[0007]較佳的實施例中，所述第一氣體包含97.5至98.5摩爾％氫氣和1.5至2.5摩爾％可熱分解的氣態(tài)硅化合物的氣體組合物；
[0008]所述第二氣體包含60至80摩爾％氫氣和20至40摩爾％可熱分解的氣態(tài)硅化合物的氣體組合物；
[0009]所述第三氣體包含10至20摩爾％氫氣和80至90摩爾％可熱分解的氣態(tài)硅化合物的氣體組合物。
[0010]較佳的實施例中，所述反應(yīng)器的表面上的溫度為800至1200攝氏度；所述可熱分解的化合物選自硅烷、三氯硅烷及其混合物。
[0011]較佳的實施例中,所述氣體分布單元還包括:
[0012]第一氣體室、第二氣體室、第三氣體室互不相通。
[0013]較佳的實施例中，所述第一層進氣口、第二層進氣口或第三層進氣口由圓形孔間隔排列組成。[0014]較佳的實施例中，所述第一層進氣口、第二層進氣口或第三層進氣口為環(huán)形縫隙。
[0015]本實施方式的用于在反應(yīng)器中生產(chǎn)多晶硅產(chǎn)品的方法及流化床系統(tǒng)的有益效果如下:在不影響流化床內(nèi)反應(yīng)空間的情況下能夠降低反應(yīng)器壁的硅沉積量，提高反應(yīng)效率，降低制造成本。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0016]圖1為本實施方式的反應(yīng)器示意圖；
[0017]圖2為本實施方式的反應(yīng)器的氣體分布單元的實施例示意圖；
[0018]圖3為本實施方式的反應(yīng)器的氣體分布單元進氣層的一實施例示意圖；
[0019]圖4為本實施方式的反應(yīng)器的氣體分布單兀進氣層的又一實施例不意圖。
【【具體實施方式】】
[0020]下面結(jié)合附圖1至附圖4，詳細說明用于在反應(yīng)器中生產(chǎn)多晶硅產(chǎn)品的方法及流化床系統(tǒng)。
[0021]本文所描述流化床反應(yīng)器系統(tǒng)，現(xiàn)參見圖1，該反應(yīng)器系統(tǒng)10，包括反應(yīng)室20和用于將氣體均勻地分布 到反應(yīng)室中的氣體分布單元30，所述反應(yīng)室包括至少一個反應(yīng)室壁21，所述反應(yīng)器的表面上的溫度為800至1200攝氏度。
[0022]氣體分布單元30在圖2中更詳細示出。氣體分布單元30適于將第一氣體、第二氣體和第三氣體分布到流化床反應(yīng)器，尤其適于將運載氣體和可熱分解氣體分布到流化床反應(yīng)器。氣體分布單元30至少包括由外到內(nèi)依次設(shè)置的與第一氣體室41連通并用于輸送第一氣體的第一層進氣口 31、與第二氣體室42連通并用于輸送第二氣體的第二層進氣口32以及與第三氣體室43連通并用于輸送第三氣體的第三層進氣口 43。
[0023]本發(fā)明的反應(yīng)器系統(tǒng)還包括產(chǎn)品抽取管延伸通過氣體分布單元30。產(chǎn)品粒子可從管抽取并傳輸?shù)疆a(chǎn)品儲存器。廢氣離開反應(yīng)室10，可被引入到另外的處理單元。
[0024]其中第一氣體室41、第二氣體室42、第三氣體室43分別用于提供第一氣體、第二氣體及第三氣體，且互不相通。
[0025]本發(fā)明中所使用的“第一氣體” “第二氣體”與“第三氣體”是不相同的組成的氣體。第一氣體、第二氣體和第三氣體可包含多種氣態(tài)化合物，只要第一氣體中的至少一種化合物的質(zhì)量組成或摩爾組成與第二氣體中的那種化合物的組成不同即可。第一氣體、第二氣體及第三氣體由反應(yīng)器均為包含氫氣和可熱分解的氣態(tài)硅化合物的氣體組合物；且第一氣體、第二氣體及第三氣體中的氫氣含量依次降低，可熱分解的氣態(tài)硅化合物的氣體組合物依次升高。其中，較佳的實施方式是第一氣體包含97.5至98.5摩爾％氫氣和1.5至2.5摩爾％可熱分解的氣態(tài)硅化合物的氣體組合物；所述第二氣體包含60至80摩爾％氫氣和20至40摩爾％可熱分解的氣態(tài)硅化合物的氣體組合物；所述第三氣體包含10至20摩爾％氫氣和80至90摩爾％可熱分解的氣態(tài)硅化合物的氣體組合物。其中可熱分解的化合物選自硅烷、三氯硅烷及其混合物。
[0026]請參見圖3所述第一層進氣口 31、第二層進氣口 32或第三層進氣口 33由圓形孔間隔排列組成。
[0027]請參見圖4所述第一層進氣口 31、第二層進氣口 32或第三層進氣口 33為環(huán)形縫隙。除此之外，所述環(huán)形縫隙可以是一條連通的縫隙，也可以是間隔狀縫隙。
[0028]另外，根據(jù)實際的生產(chǎn)需求，該氣體分布單元30還可以包括多于3層的進氣口，以更平滑的過渡氣體濃度。
[0029]氣體分布單元30中還可設(shè)置冷卻通道。流體(例如，空氣或冷卻液)在冷卻通道中循環(huán)，以便將氣體分布單兀30冷卻到低于從第一氣體、第二氣體或第三氣體中的可熱分解的氣態(tài)硅化合物的熱分解溫度。冷卻通道防止材料沉積在氣體分布單元30的第一層進氣口 31、第二層進氣口 32或第三層進氣口 33上。
[0030]基于上述反應(yīng)器系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種用于在反應(yīng)器中生產(chǎn)多晶硅產(chǎn)品的方法，包括:
[0031]將第一氣體經(jīng)由所述氣體分布單元30的第一層進氣口 31進給并輸送至反應(yīng)室20 ；
[0032]將第二氣體經(jīng)由所述氣體分布單元30的第二層進氣口 32進給并輸送至反應(yīng)室20 ；
[0033]將第三氣體經(jīng)由所述氣體分布單元30的第三層進氣口 33進給并輸送至反應(yīng)室20 ；
[0034]及，使硅粒子在反應(yīng)室20中與可熱分解的硅化合物接觸，以使硅沉積到硅粒子上并增加粒度；
[0035]其中，所述第一層進氣口 31、第二層進氣口 33以及第三層進氣口 33由外到內(nèi)依次設(shè)置在所述氣體分布單元30上；所述第一氣體、第二氣體及第三氣體由反應(yīng)器均為包含氫氣和可熱分解的氣態(tài)硅化合物的氣體組合物；且第一氣體、第二氣體及第三氣體中的氫氣含量依次降低，可熱分解的氣態(tài)硅化合物的氣體組合物依次升高。
[0036]較佳的實施例中，所述第一氣體包含97.5至98.5摩爾％氫氣和1.5至2.5摩爾％可熱分解的氣態(tài)硅化合物的氣體組合物；所述第二氣體包含60至80摩爾％氫氣和20至40摩爾％可熱分解的氣態(tài)硅化合物的氣體組合物；所述第三氣體包含10至20摩爾％氫氣和80至90摩爾％可熱分解的氣態(tài)硅化合物的氣體組合物。
[0037]所述反應(yīng)器壁21的表面溫度為800至1400攝氏度。較佳的實施例中設(shè)置為900至1000攝氏度。其中所述可熱分解的化合物選自硅烷、三氯硅烷及其混合物。
[0038]上述所列具體實現(xiàn)方式為非限制性的，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不偏離本實用新型范圍內(nèi)，進行的各種改進和變化，均屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種流化床反應(yīng)器系統(tǒng)，包括反應(yīng)室和用于將氣體均勻地分布到反應(yīng)室中的氣體分布單元,所述反應(yīng)室包括至少一個反應(yīng)室壁,其特征在于,所述氣體分布單元至少包括由外到內(nèi)依次設(shè)置的與第一氣體室連通并用于輸送第一氣體的第一層進氣口、與第二氣體室連通并用于輸送第二氣體的第二層進氣口以及與第三氣體室連通并用于輸送第三氣體的第三層進氣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)器的表面上的溫度為800至1200攝氏度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體分布單元還包括: 第一氣體室、第二氣體室、第三氣體室互不相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一層進氣口、第二層進氣口或第三層進氣口由圓形孔間隔排列組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一層進氣口、第二層進氣口或第三層進氣口為環(huán)形縫隙。
【文檔編號】B01J8/24GK203803473SQ201320695892
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】張祥, 胡碧波, 汪晨, 徐振宇, 代冰 申請人:蘇州協(xié)鑫工業(yè)應(yīng)用研究院有限公司