CN201857273U - 一种具有水平喷气孔的氯化氢气体喷出用构件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三氯硅烷合成塔用的氯化氢气体喷出用构件（50），包括带螺纹的轴部(51)、和所述轴部（51）相接的具有和所述轴部（51）相同轴心线的头部（52）及和所述头部（52）相接的端帽部（53），其中所述头部（52）外径大于轴部（51）外径，端帽部（53）外径大于头部（52）的最大外径；所述轴部(51)中心设有轴向供气孔（54）、所述供气孔（54）延伸到所述头部（52）内，所述头部（52）上设有多个和所述供气孔（54）交叉相通的从头部外表面开口的与向上的轴心线的夹角为90度水平喷气孔（55）。本实用新型氯化氢气体喷出用构件，不易被堵塞，使用寿命长；本实用新型装置合成三氯硅烷转换率高，生产效率高。

Description

一种具有水平喷气孔的氯化氢气体喷出用构件

技术领域

本实用新型涉及化学合成装备，特别是一种具有水平喷气孔的氯化氢气体喷出用构件。

背景技术

太阳能电池所使用的多晶硅主要是用三氯硅烷（SiHCl₃—TCS）和氢为原料，将混合气体导入反应炉中与炽热的硅棒接触，在高温下，三氯硅烷的氢还原及热分解而使硅在上述硅棒表面析出而制得的。所以，三氯硅烷是制造多晶硅的重要原料。

三氯硅烷主要是通过用金属硅粉与氯化氢气体在280℃～320℃按照下式发生反应而合成的:

Si + 3HCl---- SiHCl₃ + H₂ + 50kcal

工业生产的合成反应是在合成塔里进行的,图4是三氯硅烷合成塔的概略示意图,在合成塔里，工业级硅粉从合成塔上面投入，同时用气体导入机构将氯化氢气体从下部导入，从氯化氢气体喷出用构件喷出，形成向上的气流与金属硅粉接触而发生反应，反应生成的以三氯硅烷为主的气体从顶部取出。为了防止落下的金属硅粉堵塞喷气孔，在现有技术中，喷气孔和向上轴心线的夹角设计为90度或大于90度，如中国专利CN101417805A；中国专利CN201258255Y公示了一种新型的氯化氢与二氧化硅反应的三氯氢硅的合成炉，其喷气孔的出口角度向下倾斜，这样有氯化氢气体与硅粉接触不良的问题，并且还会出现喷气孔堵塞现象。现有的设备在连续运行10天就有一些喷气孔被堵塞。氯化氢气体喷气孔用构件一当被堵塞，就要停炉更换检修，影响产量和产品质量。并且，这样的构件也不利于氯化氢气体与金属硅粉末充分接触反应。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中氯化氢喷出用构件造成的氯化氢气体和金属硅粉末接触不良、喷出孔容易被堵塞的缺陷，提供一种具有水平喷气孔的氯化氢气体喷出用构件。

本实用新型按照下述方案实现：

一种具有水平喷气孔的氯化氢气体喷出用构件，包括轴部、与所述轴部相接的的头部和与所述头部相接的端帽部；所述轴部外表有阳螺纹，中心设有和轴部相同轴心线的圆柱形供气孔，所述供气孔延伸到所述头部内；所述头部外径大于所述轴部外径；所述端帽部外径大于所述头部的最大外径；所述端帽部外径大于所述头部的最大外径3~6mm；所述头部上设有多个和所述供气孔交叉相通从头部外表面开口的喷气孔，所述的喷气孔与向上轴心线的夹角为90度；

本实用新型可以用不锈钢、氧化铝、氮化硅、氧化铝和氮化硅的混合陶瓷或铌钨合金制造；

本实用新型喷气效果好，不易被堵塞，使用寿命长。

附图说明

图1a、1b、分别是本实用新型的氯化氢气体喷出用构件的主视图和仰视图。

图2是使用本实用新型氯化氢气体喷出用构件的三氯硅烷合成塔的概略说明图。

图3是表示排列多个本实用新型氯化氢喷出用构件的合成塔底板安装孔分布图。

图4是本实用新型安装氯化氢气体喷出用构件状态说明图。

  附图标记说明

     10 合成塔    11炉膛    12 顶盖    13气体取出口    14金属硅粉末加料口  15载气管道    16底板    16A上法兰    16b 下法兰    16c 安装孔   16-1外环线    16-2内环线    17 缓冲室    18供气管道    19 金属硅粉加入口   20 进料斗    30 旋风分离器    31 取出气体管道    50氯化氢气体喷出用构件    51 轴部    52 头部    53 端帽部   54 供气孔   

 55 喷气孔。

具体实施方式

参照图1a，氯化氢气体喷出用构件50包括轴部51、与所述轴部51相接的的头部52和与所述头部52相接的端帽部53；其中轴部中心设有和轴向平行的供气孔54，从轴部51的下端开口，一直通入头部52内部；所述头部52外径大于所述轴部51外径，以便将其安置到合成塔的底板上；如图1b,在头部形成多个从供气孔54向外辐射,在头部外表面开口的水平喷气孔55；根据本实用新型，具有与向上轴心线的夹角α为90度水平喷气孔，喷气孔的数量至少为4个，优选为6个，更优选为8个；所述头部52可以是圆柱体，为了便于与合成塔底板装卸，在圆柱体的圆柱面形成两个与轴线平行的平面，也可以是六方柱形或四方柱形，没有特别的限制，只要便于用扳手之类的工具将其与合成塔底板装卸；其中端帽部的外径大于所述头部的最大外径，这里所述的最大外径，如圆柱体的外径，六方柱、四方柱的对角线长, 为了防止落下的金属硅粉末堵塞喷气孔，一般端帽部外径大于头部最大外径3～6ｍｍ，小于3mm，效果欠佳，大于6mm，所占的空间较大，成本较高；端帽部的边沿厚度一般为１～２ｍｍ；对端帽部的顶面形状没有特别限制，可以是平面、圆锥面或球面,但是为了避免在顶部集沉金属硅粉末，优选顶面为圆锥面或球面，其中圆锥面的锥高与锥底直径之比为1:6～1:2；球面的高度与球底面直径之比为1:4～1:2。

本实用新型可以用不锈钢、氧化铝、氮化硅、氧化铝和氮化硅混合陶瓷或铌钨合金制造。

图2是使用本实用新型的氯化氢气体喷出用构件的三氯硅烷合成塔10的概略图。三氯硅烷合成塔包括圆筒状炉膛11，顶盖12，所述顶盖12上设有将主要是三氯硅烷的反应生成物取走的气体取出口13，取出的气体经管道31 进入旋风分离器30进行分离，使未反应的硅粉回收再利用，气体在后续工序进行分离提纯；金属硅粉末从进料口19加入到进料斗20，预热后经载气管道15经过金属硅粉末加料口14向所述合成塔炉膛11供给；在底部有底板16，所述底板16下面是氯化氢气体缓冲室17，氯化氢气体从供气管道18进入到所述氯化氢气体缓冲室17，多个氯化氢气体喷出用构件50被安装在底板16上面，底板16是由与上面的炉膛相接的法兰16a和下面与缓冲室相接的法兰16b固定，使得其所述喷出孔55在底板16上面，所述氯化氢气体供给孔54开口和所述的氯化氢气体缓冲室17相连，氯化氢气体从供气孔54进入，从喷气孔55喷入合成塔内。

图3是钻有152个安装氯化氢喷出用构件用安装孔16C的合成塔底板16，所述的安装孔16C有与氯化氢气体喷出用构件50相配的阴螺纹孔，安装孔16C呈格子状均匀分布。根据本实用新型，在同一块底板16上全部安装具有水平喷气孔的氯化氢喷出用构件。

图4是具有水平喷出孔的氯化氢气体喷出用构件50被固定在合成塔底板16上的状态示意图,底板16上有安装孔16C,用扳手或专业工具将氯化氢气体构件50的轴部51安装在合成塔底板16上，使其有喷气孔55的头部52在底板16的上面的合成塔的炉膛11里，供气孔54和缓冲室17开口；任选地在氯化氢气体喷出用构件50的头部52与底板16的上面之间设有垫片。

实施例

在合成三氯硅烷的实施例中，合成塔底板16上安装着152个如图1a、1b所示的各有8个水平方向的喷气孔的氯化氢喷出用构件。如图2所示，运行时，将金属硅粉末用加热的载气从进料斗20经过管道15从进料口14送入合成塔炉膛11里，用加热的载气将氯化氢气体从供气管道18进入气体缓冲室17，氯化氢气体进入氯化氢气体喷出用构件50的供气孔54，从底板上面的喷气孔55喷出，形成向上的气流与金属硅粉末接触，使金属硅粉末与氯化氢气体在预定的温度下反应，生成三氯硅烷气体。生成的三氯硅烷气体和未反应的金属硅粉末从气体取出口13排出，用后续工序的旋风分离器和过滤器进行气固分离，回收的金属硅粉末再利用。三氯硅烷气体被输送到后续工序进行分离提纯。所述三氯硅烷的合成是连续进行的，用本实用新型氯化氢喷出用构件连续使用30天，没有出现氯化氢喷出用构件喷气孔被堵塞的现象。本实用新型由于能够有效地控制合成塔内反应温度，生成物尾气中三氯硅烷含量由原来的 18%提高到21%。SiHCl₃的转换率由原来的80%提高到83%。

Claims (4)

1.一种氯化氢气体喷出用构件，其特征在于所述氯化氢气体喷出用构件包括轴部、与所述轴部相接的的头部和与所述头部相接的端帽部；其中所述轴部外表有螺纹，中心设有和轴部相同轴心线的圆柱形供气孔，所述供气孔延伸到所述头部内；所述头部外径大于所述轴部外径；端帽部外径大于所述头部最大外径3~6mm；所述头部上设有多个和所述供气孔交叉相通从头部外表面开口的与向上的轴心线的夹角为90度的水平喷气孔。

2.根据权利要求1所述的氯化氢气体喷出用构件，其特征在于是用氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷或氧化铝-氮化硅混合陶瓷制造的。

3.根据权利要求1所述的氯化氢气体喷出用构件，其特征在于是用不锈钢或铌钨合金制造的。

4.根据权利要求1～3任一项所述的氯化氢气体喷出用构件，其特征在于所述的氯化氢气体喷出用构件被可装卸地安装在三氯硅烷合成塔的底板上，其中供气孔的下端与氯化氢气体供给管相连，头部的喷出孔在合成塔底板的上方，喷出的氯化氢气体进入合成塔内。

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