CN201914924U - 一种有筛网式硅粉阻挡器的三氯硅烷合成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种包括氯化氢气体供气管道（18）、氯化氢气体缓冲室（17）、氯化氢气体分配板（50）、氯化氢与硅粉反应的反应室（11）、硅粉加料口（14）、硅粉和气体进行分离的气-固分离室（12）及反应气体取出口（13）的三氯硅烷合成装置（10a），还包括一筛网式硅粉阻挡器（60a）和旋转式吹气管(32)，所述的筛网式硅粉阻挡器（60a）包括：筛网线(62a)、由筛网线(62a)编织组成的方形孔(61a)、加固环(63a)制成筛网（64a）和将多层所述的筛网（64a）的加固环(63a)连接的支柱(65a)。所述的筛网式硅粉阻挡器（60a）被安装在三氯硅烷合成装置反应室(11)上部的扩径部的上部气固分离室(12)中，在所述气固分离室顶部的吹气管(32)下方；所述的吹气管(32)可以旋转将高压气体吹送到硅粉阻挡器（60a）的各部位。按照本实用新型，上升到气固分离室（12）里的硅粉部分地沉降或吸附在硅粉阻挡器（60a）上，并被载气吹送返回到反应室（11）里与氯化氢气体反应，因此，三氯硅烷转化率高，节约能源，生产效率高。

Description

一种有筛网式硅粉阻挡器的三氯硅烷合成装置

技术领域

本实用新型涉及化学合成技术，特别是涉及一种有改进结构的三氯硅烷合成装置。

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三氯硅烷合成装置里进行的,图3是现有的是三氯硅烷合成装置的概略示意图,在合成装置里，将预热的氯化氢气体从进气管18导入到气体缓冲室17，经过氯化氢气体分配板50到反应室11里，形成向上的气流，硅粉从进料口19进入进料斗20，经过预热，用载气将硅粉经管道15从加料口14加入到反应室11里与氯化氢气体发生反应，反应生成的以三氯硅烷为主的气体及未反应的硅粉进入硅粉-气体分离的气-固分离室12，从分离室顶部的气体取出口13取出，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，气体进入后续工序进行分离提纯。现有技术中，由于强劲向上的气流，把大量未反应的硅粉并未在气-固分离室12分离就被取出了，这样生产效率低，增加了后续分离设备处理量。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有三氯硅烷合成装置存在的缺陷，提供一种改进的三氯硅烷合成装置，使更多未反应的硅粉沉降吸附在硅粉阻挡器上，并被吹送返回进入反应室与氯化氢气体反应。

本实用新型按照下述技术方案实现上述目的：

一种包括氯化氢气体进气口、氯化氢气体缓冲室、氯化氢气体分配板、氯化氢与硅粉反应的反应室、硅粉加料口、硅粉和气体进行分离的气-固分离室及反应气体取出口的三氯硅烷合成装置，在气-固分离室设有硅粉阻挡器，顶部设有吹气管；

所述的筛网式硅粉阻挡器包括：筛网线、由筛网线编织组成的方形孔和加固环、和多层所述的筛网加固环连接的支柱；

所述的筛网式硅粉阻挡器的筛网是由筛网线编织组成的10~20×10~20 mm方形孔；

所述的硅粉阻挡器，其层间距离为4~20cm；

所述的硅粉阻挡器，其特征在于是用不锈钢制造的；

将所述的硅粉阻挡器安装在三氯硅烷合成装置反应室上部的扩径部的上部气固分离室中，在所述气固分离室顶部的吹气管下方；

所述的在合成装置顶部的吹气管，通过所述的吹气管用高压气体向硅粉阻挡器吹气；

在三氯硅烷的合成时，将硅粉导入反应室，同时将氯化氢气体导入反应室，使上升的氯化氢气体与硅粉接触发生反应；反应后的气体和未反应的硅粉随着气流上升到气-固分离室，部分硅粉沉降到或被吸附到硅粉阻挡器上,用吹气管将阻挡器上的硅粉吹送到反应室与氯化氢气体反应。

按照本实用新型，上升到气固分离室里的硅粉部分地沉降或吸附在硅粉阻挡器上，并被载气吹送到反应室里与氯化氢气体反应，因此，三氯硅烷转化率高，节约能源，生产效率高。

附图说明

图1是本实用新型的一种筛网式硅粉阻挡器示意图，图1A是一层筛网的示意图。

图2是本实用新型有硅粉分配器和筛网式硅粉阻挡器合成反应装置示意图。

图3现有技术三氯硅烷合成装置示意图。

附图标记说明

10a 合成反应装置    11反应室    12 气-固分离室    13气体取出口    14硅粉末加料口     15载气管道    17 缓冲室    18供气管道    19 硅粉加入口    20 进料斗   30 旋风分离器   31取出气体管道    32吹气管       40 硅粉分配器    50反应气体分配板    60a筛网式硅粉阻挡器     61a筛网孔     62a筛网线    63a加固环      64a筛网     65a支柱

可以理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性的，而且仅仅是示例性的，其目的是更进一步解释所要求保护的本实用新型。

具体实施方式

图1是本实用新型的一种一种筛网式硅粉阻挡器60a的示意图，图1A是一层筛网的示意图。筛网选用不锈钢的，如SUS201、302、 310S、316、304L和316L，优选316L不锈钢制的。为了使得筛网既有阻挡硅粉的作用，又便于将落在筛网的硅粉吹送到反应室里，编制的筛网是有经线62a、纬线62a形成的10~20mm×10~20 mm的正方形孔61a，用来编织筛网的不锈钢线直径为1.5~5mm，编制的筛网为圆形，用一截面为20~40 mm×8~18 mm的长方形的不锈钢条或直径为25~35的不锈钢圆条或不锈钢管围成一圆形加固环63a，使加固环的外径小于气-固分离室内径40~80cm；将筛网62a焊接到所述加固环63a上，形成一层筛网64a；所述的筛网式硅粉阻挡器至少有10层上述筛网64a，优选10~40层，各层筛网的不锈钢条直径可以相同，也可以不同；各层筛网孔61a的孔径可以相同，也可以不同；相邻两层筛网之间距离为6~20cm; 各层不锈钢筛网被固定连接成一整体，各层的经线、纬线不必对齐，而是无规则地焊接到6根或8根直径为30~40mm的不锈钢棒或管的支柱65a上，只要使其各层加固环外圈在同一个圆柱面上，每根支柱下端长出最下面一层筛网的加固环约10~15 cm，制成筛网式硅粉阻挡器60a。

本实用新型任选的在反应室上部设置硅粉分配器，为了能够使硅粉均匀地分散在硅粉分配器下部的整个区域，优选在反应室上部设置如图2所示的硅粉分配器40。

图2是本实用新型有硅粉分配器及筛网式硅粉阻挡器的三氯硅烷合成反应装置示意图。在图2中，三氯硅烷合成反应装置的顶部设有吹气管32，所述的吹气管32是当通入氯化氢气体和加入硅粉反应一定的时间后，停止从硅粉进料口14进料，用载气从吹气管向气-固分离室上吹气，使得落在硅粉阻挡器上的硅粉进入反应室与上升的氯化氢气体发生反应，生成三氯硅烷气体。使用的气体压力大于合成装置内压力，为 0.2~0.6MPa;所述的吹气管32，能够旋转，将气体吹送到硅粉阻挡器各部位。吹气管周围的顶盖有冷却水冷却。

实施例

采用如图2所示的有硅粉分配器40及筛网式硅粉阻挡器60a的三氯硅烷合成反应装置10a，将预热的氯化氢气体从供气管18送到缓冲室17，氯化氢气体通过氯化氢气体分配板50进入三氯硅烷合成反应室11，同时用载气将预热的硅粉从料斗20，经过管道15从进料口14输送进入反应室11，硅粉流下，硅粉落到硅粉分配器40上通过锥面上的通孔42及周边均匀地分散在硅粉分配器40下方反应室11各区域，与上升的氯化氢气体充分接触，发生反应，生成三氯硅烷气体；反应生成的气体和未反应的硅粉上升，上升物质碰到筛网式硅粉阻挡器60a，部分硅粉沉降或吸附在硅粉阻挡器60a的部件上，继续上升的气体和硅粉微粉，从气体取出口13取出。如此运行约8小时，停止从硅粉进料口14进料，用0.4MPa的载气从吹气管32向硅粉阻挡器60a的各部位吹气约10分钟，使沉降、吸附在硅粉阻挡器60a上和气-固分离室壁上的硅粉，通过硅粉分散器40，返回进入反应室11里和上升的氯化氢气体反应。如此反复进行。按照本发明方法，和采用现有技术如图3所示的三氯硅烷合成装置生产三氯硅烷相比，三氯硅烷转化率提高了4.8 %，在消耗相同能源的情况下，单位时间产量提高了7.5%。

Claims (7)

1.一种三氯硅烷合成装置，包括氯化氢气体进气口、氯化氢气体缓冲室、氯化氢气体分配板、氯化氢与硅粉反应的反应室、硅粉加料口、硅粉和气体进行分离的气-固分离室及反应气体取出口的三氯硅烷合成装置，其特征在于在气-固分离室下部设有筛网式硅粉阻挡器，气固分离室顶部设有吹气管。

2.如权利要求1所述的三氯硅烷合成装置，其特征在于所述的筛网式硅粉阻挡器包括：筛网线、由筛网线编织组成的方形孔和加固环、和多层所述的筛网加固环连接的支柱。

3.如权利要求1或2所述的三氯硅烷合成装置，其特征在于所述的筛网式硅粉阻挡器的筛网是由筛网线编织组成的10~20×10~20 mm方形孔。

4.如权利要求1或2所述三氯硅烷合成装置，其特征在于筛网式硅粉阻挡器是用不锈钢制造的。

5.如权利要求1或2所述的三氯硅烷合成装置，其特征在于所述的硅粉阻挡器，其层间距离为4~20cm。

6.如权利要求1或2所述的三氯硅烷合成装置，其特征在于筛网式硅粉阻挡器被安装在三氯硅烷合成装置反应室上部的扩径部的上部气固分离室中，在所述气固分离室顶部的吹气管下方。

7.如权利要求1所述三氯硅烷合成装置，其特征在于所述吹气管是将高压载气吹送到筛网式硅粉阻挡器的各部位的吹气管。

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