CN107619051A - 一种三氯氢硅合成炉及其增产降耗的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三氯氢硅合成炉及其增产降耗的方法，包括炉体、管束和风帽，所述炉体为设置有下封口的管状炉体，炉体包括第一炉体以及布设于第一炉体上部的第二炉体，第二炉体上端的侧壁上布设有远传温度计，所述第一炉体上均匀布设有多个远传温度计，第一炉体上部的侧壁上设置有加料口，第一炉体的炉腔内设置有多块折流板、管束和风帽，第一炉体的外径圈布设有管束，所述管束包括一组相对平行设置的集箱和均匀平行排列的换热管，所述集箱之间通过多根换热管连接，管束固定于风帽的上端，所述风帽水平布设于第一炉体下封口的上部。本发明可有效的减少细硅粉的携带量、提高三氯氢硅的回收率。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，特别是涉及一种三氯氢硅合成炉及其增产降耗的方法。
背景技术
目前，我国生产企业采用的三氯氢硅生产工艺普遍为改良西门子法，在生产三氯氢硅的同时，伴随有5%的细硅灰随反应气体带出系统，这部分细硅灰中有效硅含量45%左右，随系统带出后需要通过除尘系统进行处理，既造成浪费，也增加除尘系统负担，且后续置换处理也需要投入较大的费用。针对以前的合成炉有几点工艺缺陷：1、反应转化率低，约83%左右；2、反应效率低，单台炉产量低；3、携带细硅灰多，造成较大的浪费，成本偏高；4、硅粉利用率差，硅灰中有效硅含量高。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效的减少细硅粉的携带量、提高三氯氢硅的回收率、增产、降耗、性能安全的三氯氢硅合成炉及其增产降耗的方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种三氯氢硅合成炉，包括炉体、管束和风帽，所述炉体为设置有下封口的管状炉体，炉体包括第一炉体以及布设于第一炉体上部的第二炉体，所述第二炉体的高度不大于第一炉体高度的2倍，第二炉体顶部开设有出气口，第二炉体上端的侧壁上布设有远传温度计，所述第一炉体上均匀布设有多个远传温度计，第一炉体上部的侧壁上设置有加料口，第一炉体的炉腔内设置有多块折流板、管束和风帽，所述折流板包括第一折流板和第二折流板，所述第一折流板呈半椭圆形，第一折流板自上而下等间距布设于第一炉体的内径圈的上部，第一折流板的下部水平布设有两块第二折流板，所述第二折流板呈半圆形，所述第一折流板和第二折流板上均开设有多个圆形通孔，第一折流板和第二折流板与水平面的夹角均不大于45°，第一炉体的外径圈布设有管束，所述管束包括一组相对平行设置的集箱和均匀平行排列的换热管，所述集箱之间通过多根换热管连接，管束固定于风帽的上端，所述风帽水平布设于第一炉体下封口的上部。
进一步地，所述第一炉体和第二炉体的高度比为1.3:2。
进一步地，所述第二炉体的顶部布设有一个远传温度计，第一炉体的上均匀布设有三个远传温度计。
进一步地，所述换热管由54根DN40无缝碳钢管组成。
进一步地，所述折流板包括两块第一折流板和两块第二折流板，第一折流板和第二折流板与水平面的角度均为45°，第一折流板和第二折流板的开孔间距均为30毫米，孔径均为20毫米。
进一步地，所述第一炉体下封口的一侧壁设置有进气口，第一炉体下封口的底部设置有排渣口。
根据以上任一项所述的一种三氯氢硅合成炉的三氯氢硅合成炉增产降耗的方法，包括以下步骤：
1）将硅粉通过加料口加入至合成炉内，使合成炉内的温度加热至300°C；
2）将氯化氢通过第一炉体下封口一侧壁的进气口加入，经过风帽进入至合成炉内，使氯化氢和硅粉通过同一横截面温度一致的折流板在合成炉内有效接触反应；
3）反应稳定后，使第一炉体内的温度控制于360-380°C范围内；合成炉压差控制于18-22KPa；氯化氢流量调整在，持续加入氯化氢和硅粉，使氯化氢和硅粉连续反应，得到三氯氢硅，通过出气口排出收集。
本发明的有益效果为：
1.本发明通过布设增加炉体，有效的减少细硅粉的携带量，保证了合成炉内出口吹出硅灰中有效硅含量接近于零，节约了大量的资源；
2. 本发明通过布设调整了合成炉内管束的换热长度，保证了上部炉腔内的反应温度，从而延长炉内的反应时间，使合成炉的产量增加、硅粉反应更充分，降低了硅粉的单耗；
3. 本发明通过在合成炉内布设多块倾角为45°折流板，使氯化氢和硅粉充分接触反应， 折流板的倾角相同，可使同一横截面的温度保持一致，提高了反应温度的真实可控性，提高了三氯氢硅的回收率。
4.本发明降低了三氯氢硅生产成本，减少了资源浪费，杜绝了安全隐患，实现清洁生产，将硅粉利用率大幅度提升，保证了生产成本大幅度降低。
附图说明
图1是本发明一种三氯氢硅合成炉的结构示意图。
图2是本发明一种三氯氢硅合成炉的第一折流板的结构示意图。
图3是本发明一种三氯氢硅合成炉的第二折流板的结构示意图。
附图中标号为：1为第一炉体，2为第二炉体，3为集箱，4为风帽，5为远传温度计，6为第一折流板，7为第二折流板，8为加料口，9为进气口，10为排渣口，11为换热管，12为出气口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明：
如图1～图3所示，一种三氯氢硅合成炉，包括炉体、管束和风帽4，所述炉体为设置有下封口的管状炉体，炉体包括第一炉体1以及布设于第一炉体1上部的第二炉体2，所述第二炉体2的高度不大于第一炉体1高度的2倍，所述第一炉体1和第二炉体2的高度比为1.3:2，第二炉体2顶部开设有出气口12，第二炉体2上端的侧壁上布设有远传温度计5，第一炉体1的上均匀布设有三个远传温度计5，第一炉体1上部的侧壁上设置有加料口8，第一炉体1的炉腔内设置有多块折流板、管束和风帽4，所述折流板包括第一折流板6和第二折流板7，所述第一折流板6呈半椭圆形，第一折流板6自上而下等间距布设于第一炉体1的内径圈的上部，第一折流板6的下部水平布设有两块第二折流板7，所述第二折流板7呈半圆形，所述第一折流板6和第二折流板7上均开设有多个圆形通孔，第一折流板6和第二折流板7与水平面的夹角均不大于45°，所述折流板包括两块第一折流板6和两块第二折流板7，第一折流板6和第二折流板7与水平面的角度均为45°，第一折流板6和第二折流板7的开孔间距均为30毫米，孔径均为20毫米，第一炉体1的外径圈布设有管束，所述管束包括一组相对平行设置的集箱3和均匀平行排列的换热管11，所述集箱3之间通过多根换热管11连接，所述换热管11由54根DN40无缝碳钢管组成，管束固定于风帽4的上端，所述风帽4水平布设于第一炉体1下封口的上部，所述第一炉体1下封口的一侧壁设置有进气口9，第一炉体1下封口的底部设置有排渣口10。
首先通过加料口8将硅粉加到合成炉内，管束内的导热油进行加热，将合成炉温度加热到300°C，然后氯化氢从底部进入，通过风帽4进到合成炉，将炉内硅粉吹起，进行沸腾反应，监控合成炉内远传温度计5的温度变化，及时将管束内导热油进行冷却降温，氯化氢和硅粉通过同一横截面温度一致的折流板在合成炉内有效接触反应，作为一种可实施方式，本实施例中的第二炉体2的长度为6米，细小硅粉颗粒在第二炉体2处依然与氯化氢进行反应，同时监控第二炉体2顶部远传温度计5的温度变化，生成物及少许细硅粉从合成炉最顶端出气口12处排出，进行下步工序；待合成炉反应稳定后，第一炉体1下部的两个远传温度计5的温度控制在360-380°C范围内，合成炉压差控制在18-22KPa，氯化氢流量调整在，持续加入氯化氢和硅粉，使氯化氢和硅粉连续反应，得到三氯氢硅，通过出气口12排出收集。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。
Claims (7)
1.一种三氯氢硅合成炉，其特征在于，包括炉体、管束和风帽（4），所述炉体为设置有下封口的管状炉体，炉体包括第一炉体（1）以及布设于第一炉体（1）上部的第二炉体(2)，所述第二炉体(2)的高度不大于第一炉体(1)高度的2倍，第二炉体（2）顶部开设有出气口（12），第二炉体(2)上端的侧壁上布设有远传温度计(5)，所述第一炉体(1)上均匀布设有多个远传温度计(5)，第一炉体(1)上部的侧壁上设置有加料口(8)，第一炉体(1)的炉腔内设置有多块折流板、管束和风帽(4)，所述折流板包括第一折流板(6)和第二折流板(7)，所述第一折流板(6)呈半椭圆形，第一折流板(6)自上而下等间距布设于第一炉体(1)的内径圈的上部，第一折流板(6)的下部水平布设有两块第二折流板(7)，所述第二折流板(7)呈半圆形，所述第一折流板（6）和第二折流板（7）上均开设有多个圆形通孔，第一折流板（6）和第二折流板（7）与水平面的夹角均不大于45°，第一炉体（1）的外径圈布设有管束，所述管束包括一组相对平行设置的集箱（3）和均匀平行排列的换热管（11），所述集箱（3）之间通过多根换热管（11）连接，管束固定于风帽（4）的上端，所述风帽（4）水平布设于第一炉体（1）下封口的上部。
2.根据权利要求1所述的一种三氯氢硅合成炉，其特征在于，所述第一炉体（1）和第二炉体（2）的高度比为1.3:2。
3.根据权利要求1所述的一种三氯氢硅合成炉，其特征在于，所述第二炉体（2）的顶部布设有一个远传温度计（5），第一炉体（1）的上均匀布设有三个远传温度计（5）。
4.根据权利要求1所述的一种三氯氢硅合成炉，其特征在于，所述换热管（11）由54根DN40无缝碳钢管组成。
5.根据权利要求1所述的一种三氯氢硅合成炉，其特征在于，所述折流板包括两块第一折流板（6）和两块第二折流板（7），第一折流板(6)和第二折流板(7)与水平面的角度均为45°，第一折流板(6)和第二折流板(7)的开孔间距均为30毫米，孔径均为20毫米。
6.根据权利要求1所述的一种三氯氢硅合成炉，其特征在于，所述第一炉体（1）下封口的一侧壁设置有进气口（9），第一炉体（1）下封口的底部设置有排渣口（10）。
7.根据权利要求1～6任一项所述的一种三氯氢硅合成炉的三氯氢硅合成炉增产降耗的方法，包括以下步骤：
1）将硅粉通过加料口（8）加入至合成炉内，使合成炉内的温度加热至300°C；
2）将氯化氢通过第一炉体（1）下封口一侧壁的进气口（9）加入，经过风帽（4）进入至合成炉内，使氯化氢和硅粉通过同一横截面温度一致的折流板在合成炉内有效接触反应；
3）反应稳定后，使第一炉体（1）内的温度控制于360-380°C范围内；合成炉压差控制于18-22KPa；氯化氢流量调整在，持续加入氯化氢和硅粉，使氯化氢和硅粉连续反应，得到三氯氢硅，通过出气口（12）排出收集。
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