CN201952241U - 一种四氯化硅回收利用的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种四氯化硅回收利用的装置，该装置为气固流化床反应器，它包括：流化床筒体、水蒸汽进气口、水蒸汽气体分布器、四氯化硅气体分布器、四氯化硅气体进入口、管式换热管、换热管进水口、换热管水蒸气出口、流化介质进料口、旋风分离器、气体出口、二氧化硅粉体出料口。本实用新型装置具有能耗低、设备简单、投资小、四氯化硅处理量大的特点。利用本实用新型装置可将四氯化硅转化为易处理的二氧化硅固体，并实现氯化氢气体的回收利用，从而有效地回收利用四氯化硅。

Description

一种四氯化硅回收利用的装置

技术领域

本实用新型属于化工设备领域，涉及一种四氯化硅回收利用的装置。

背景技术

多晶硅是半导体工业、电子信息产业、太阳能光伏电池产业最基础的功能性材料。近几年随着太阳能的大规模开发利用，多晶硅的用途越来越广泛，用量也越来越大，我国多晶硅产业呈现出几何级数发展态势。目前我国在建、已建多晶硅规模达9万吨/年，这些装置主要采用改良西门子法技术。其反应原理为：三氯氢硅与氢气在高温条件下发生氧化还原反应，生成多晶硅、四氯化硅、氯化氢。采用该技术每生产1吨多晶硅将产生10-20吨的副产物四氯化硅。未经处理回收的四氯化硅是一种具有强腐蚀性的有毒有害液体，对安全和环境危害很大。如何安全处理数量庞大的副产物四氯化硅已成为有机硅工业健康可持续发展的一个关键问题。

发明内容

本实用新型为解决现有技术中的问题，提供一种四氯化硅回收利用的装置，该装置可有效回收利用四氯化硅，且降低能耗。

本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种四氯化硅回收利用的装置，所述四氯化硅回收利用的装置为气固流化床反应器，所述气固流化床反应器包括：

流化床筒体；

一个设置在流化床筒体底部的水蒸汽进气口；

一个设置在所述水蒸汽进气口上部的水蒸汽气体分布器；

一个设置在所述水蒸汽气体分布器上方100mm-500mm的四氯化硅气体分布器，所述四氯化硅气体分布器的进气管与流化床筒体的侧壁相连；

一个设置在流化床筒体下侧的四氯化硅气体进入口，所述四氯化硅气体进入口与四氯化硅气体分布器相连；

一个或一个以上设置在所述四氯化硅气体分布器上方50mm-300mm的管式换热管，所述管式换热管的进出口焊接在流化床筒体的侧壁上；

设置在流化床筒体侧面上的换热管进水口和换热管水蒸气出口，所述的换热管进水口和换热管水蒸气出口与管式换热管相连；

一个设置在流化床筒体上部的流化介质进料口，所述流化介质进料口与流化床筒体侧壁相连接；

一个设置在流化床筒体的内上部的旋风分离器，所述旋风分离器固定在流化床筒体上部的顶盖上；

一个设置在流化床筒体上部的气体出口，所述气体出口与旋风分离器相连；

一个设置在流化床筒体下部的二氧化硅粉体出料口，所述二氧化硅粉体出料口与流化床筒体的侧壁连接

所述水蒸汽气体分布器为多孔板式分布器或风帽式分布器；所述四氯化硅气体分布器为喷气口设置在下面的管式分布器。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

本实用新型采用气固流化床反应器，气固两相接触效率高，气固相间传热快，能够及时将反应热量移出，且操作弹性大，四氯化硅处理量大。

总之，本实用新型具有能耗低、设备简单、投资小、四氯化硅处理量大的特点。利用本实用新型装置可将四氯化硅转化为易处理的二氧化硅固体，并实现了氯化氢气体回收利用。

附图说明

图1是本实用新型四氯化硅回收利用的装置的结构示意图。

附图中符号的说明：

1、流化床筒体；2、水蒸汽进气口；3、水蒸汽气体分布器；4、四氯化硅气体分布器；5、四氯化硅气体进入口；6、管式换热管；7、换热管进水口；8、换热管水蒸气出口；9、流化介质进料口；10、旋风分离器；11、气体出口；12、二氧化硅粉体出料口。

具体实施方式

下面结合附图1对本实用新型装置作进一步的说明：

如图1，一种四氯化硅回收利用的装置为气固流化床反应器，所述气固流化床反应器包括：

流化床筒体1；

一个设置在流化床筒体1底部的水蒸汽进气口2；

一个设置在所述水蒸汽进气口2上部的水蒸汽气体分布器3；

一个设置在所述水蒸汽气体分布器3上方100mm-500mm的四氯化硅气体分布器4，所述四氯化硅气体分布器4的进气管与流化床筒体1的侧壁相连；

一个设置在流化床筒体1下侧的四氯化硅气体进入口5，所述四氯化硅气体进入口5与四氯化硅气体分布器4相连；

一个或一个以上设置在所述四氯化硅气体分布器4上方50mm-300mm的管式换热管6，所述管式换热管6的进出口焊接在流化床筒体1的侧壁上；

设置在流化床筒体1侧面上的换热管进水口7和换热管水蒸气出口8，所述的换热管进水口7和换热管水蒸气出口8与管式换热管6相连；

一个设置在流化床筒体1上部的流化介质进料口9，所述流化介质进料口9与流化床筒体1的侧壁相连接；

一个设置在流化床筒体1的内上部的旋风分离器10，所述旋风分离器10固定在流化床筒体1上部的顶盖上；

一个设置在流化床筒体1上部的气体出口11，所述气体出口11与旋风分离器10相连；

一个设置在流化床筒体1下部的二氧化硅粉体出料口12，所述二氧化硅粉体出料口12与流化床筒体1的侧壁连接。

所述水蒸汽气体分布器3为多孔板式分布器或风帽式分布器；所述四氯化硅气体分布器4为喷气口设置在下面的管式分布器。

具体实施方式如下：

选择二氧化硅粉体，由流化介质进料口9加入气固流化床反应器中，作为初始的流化介质。加入流化介质的体积为流化床直筒部分的1/2。

来自锅炉或本实用新型中气固流化床反应器中管式换热管6副产的水蒸汽，减压经流量计控制流量，使其符合进料量和进料比要求，然后通过气固流化床反应器底部的水蒸汽进气口2，再经水蒸汽气体分布器3均匀分布地进入气固流化床反应器。使气固流化床反应器内的流化介质达到流化状态。

来自四氯化硅储罐的液体四氯化硅经过泵加压后，通过流量计控制其流量，使水蒸汽与四氯化硅符合进料比，然后加热蒸发，通过四氯化硅的四氯化硅气体进入口5进入四氯化硅气体分布器4，分布均匀地进入气固流化床反应器内。

水蒸汽与四氯化硅气体在气固流化床反应器内上下喷射混合，并在流化介质作用下充分接触，发生快速化学反应，并放出大量的热量。反应的产物为二氧化硅固体颗粒和氯化氢气体。处于流化状态的气固混合物与管式换热管6内的高压水进行换热，将反应热及时移出，保证气固流化床反应器的操作温度控制在150～500℃范围内，气体混合物在气固流化床反应器中的停留时间为0.1min～1.0min。

生成的氯化氢气体首先经过气固流化床反应器内的旋风分离器10将大部分固体颗粒分离下来后，经过气体出口11进入除尘器，将随气体产物带出的细小二氧化硅颗粒进一步捕集分离，然后进入后续工序回收利用；

反应生成的二氧化硅粉体通过二氧化硅粉体出料口12连续或间歇卸出，经后续的处理得到二氧化硅粉体产品。

Claims (2)

1.一种四氯化硅回收利用的装置，其特征是：

所述四氯化硅回收利用的装置为气固流化床反应器，所述气固流化床反应器包括：

流化床筒体(1)；

一个设置在流化床筒体(1)底部的水蒸汽进气口(2)；

一个设置在所述水蒸汽进气口(2)上部的水蒸汽气体分布器(3)；

一个设置在所述水蒸汽气体分布器(3)上方100mm-500mm的四氯化硅气体分布器(4)，所述四氯化硅气体分布器(4)的进气管与流化床筒体(1)的侧壁相连；

一个设置在流化床筒体(1)下侧的四氯化硅气体进入口(5)，所述四氯化硅气体进入口(5)与四氯化硅气体分布器(4)相连；

一个或一个以上设置在所述四氯化硅气体分布器(4)上方50mm-300mm的管式换热管(6)，所述管式换热管(6)的进出口焊接在流化床筒体(1)的侧壁上；

设置在流化床筒体(1)侧面上的换热管进水口(7)和换热管水蒸气出口(8)，所述的换热管进水口(7)和换热管水蒸气出口(8)与管式换热管(6)相连；

一个设置在流化床筒体(1)上部的流化介质进料口(9)，所述流化介质进料口(9)与流化床筒体(1)侧壁相连接；

一个设置在流化床筒体(1)的内上部的旋风分离器(10)，所述旋风分离器(10)固定在流化床筒体(1)上部的顶盖上；

一个设置在流化床筒体(1)上部的气体出口(11)，所述气体出口(11)与旋风分离器(10)相连；

一个设置在流化床筒体(1)下部的二氧化硅粉体出料口(12)，所述二氧化硅粉体出料口(12)与流化床筒体(1)的侧壁连接。

2.如权利要求1所述的四氯化硅回收利用的装置，其特征是所述水蒸汽气体分布器(3)为多孔板式分布器或风帽式分布器；所述四氯化硅气体分布器(4)为喷气口设置在下面的管式分布器。