CN202390211U - 氢化四氯化硅流化床反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种氢化四氯化硅流化床反应器，包括有自下而上依次相连的反应段、分离段，于所述反应器的顶端设物料进口、混合气出口；所述混合气出口下端设有分离器；于所述反应器的底端还装设有检修封头，所述检修封头上装设有混合气进口和排渣口；所述检修封头和反应段之间设有气体分布盘。本实用新型氢化四氯化硅流化床反应器能有效氢化SiCl4，生成多晶硅的原材料SiHCl3，具有转化率高、能耗低等优点，同时使多晶硅生产过程形成一个闭合链，有效地提高了经济效益，减少了环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种氢化四氯化硅的反应器，特别是一种带有气体分布盘与尾气分离器的氢化四氯化硅流化床反应器，属于太阳能光伏产业技术领域。
背景技术
多晶硅是半导体、大规模集成电路和太阳能产业的重要原材料，在太阳能光伏产业市场的拉动及巨大利润诱导下，各地多晶硅项目纷纷上马，多晶硅产业前景广阔，发展迅猛，在中国已经成为投资的热点。
多晶硅生产容易造成污染，生产1000吨多晶硅将生成约15000吨SiCl4，SiCl4具有中度毒性，易潮解成硅酸和氯化氢，若处理不善会对环境造成很大的污染，对人体也有很大的危害，如何处理SiCl4成为多晶硅行业的焦点问题之一。现阶段，部分企业用SiCl4生产白炭黑，其经济效益远低于多晶硅，并且市场对白炭黑的需求量也很有限；另有部分多晶硅企业采用热氢化法处理SiCl4，但存在一次转化率低、能耗高、设备投资大等缺点。上述处理SiCl4的方法投资高、收益低，导致SiCl4乱倒乱排，造成了严重的环境污染。
实用新型内容
为了有效处理多晶硅生产过程中的四氯化硅，本实用新型提供一种氢化四氯化硅流化床反应器，该流化床反应器能有效氢化SiCl4，生成多晶硅的原材料SiHCl3，具有转化率高、能耗低等优点，同时使多晶硅生产过程形成一个闭合链，有效地提高了经济效益，减少了环境污染。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种氢化四氯化硅流化床反应器，包括有自下而上依次相连的反应段、分离段，于所述反应器的顶端设物料进口、混合气出口；所述混合气出口下端设有分离器；于所述反应器的底端还装设有检修封头，所述检修封头上装设有混合气进口和排渣口；所述检修封头和反应段之间设有气体分布盘。
作为一种优选方案，所述反应段内设有混合气破泡装置或者气体方向切换装 置，可以有效破灭或减小反应过程中形成的混合气气泡；所述反应段内的壁筒上设有压力传感器，所述压力传感器可读取反应段的不同位置的压力。
作为一种优选方案，所述气体分布盘包括气体分布板，所述分布板上设有轴向螺纹通孔以及与螺纹通孔相连的混合气专用喷嘴。
作为一种优选方案，所述混合气专用喷嘴凸设于所述气体分布板上，与所述气体分布板采用螺纹连接或者焊接连接。
作为一种优选方案，所述混合气专用喷嘴设有轴向通气孔，所述轴向通气孔下端与所述气体分布板底部相连通，所述轴向通气孔上端封闭以改变混合气流向。
作为一种优选方案，所述混合气专用喷嘴设有径向通气孔，所述径向通气孔均匀分布于所述轴向通气孔的侧壁和端部，所述径向通气孔与所述气体分布板上端连通。
作为一种优选方案，所述分离器设于反应器内部或者反应器外部。
作为一种优选方案，所述分离器上端于切线方向设有分离器切向入口，所述分离器下端设有呈锥形的分离器锥段，所述呈锥形的分离器锥段底端设有开启阀。
作为一种优选方案，所述开启阀为重力开启阀或者借助外力开启阀。
作为一种优选方案，所述反应器顶部设有温度传感器口，所述温度传感器自顶向下设计，所述温度传感器可读取反应段的不同位置的温度。
本实用新型氢化四氯化硅流化床反应器，有效过滤了混合气携带的硅粉，提高了四氯化硅的氢化能力与流化质量。本实用新型主要应用于大容量、规模化的场合。
附图说明
图1：氢化四氯化硅流化床反应器的结构示意图；
图2：氢化四氯化硅流化床反应器的气体分布盘的结构示意图；
图3a、图3b：氢化四氯化硅流化床反应器的分离器的结构示意图；
图4a、图4b、图4c为混合气专用喷嘴的结构示意图；
附图标记：1反应段，2压力传感器，3物料进口，4混合气出口，5分离器， 6温度传感器，7破泡装置，8气体分布盘，9检修封头，10排渣口，11混合进气口，12气体分布板，13螺纹通孔，14分离器切向入口，15分离器锥段，16重力开启阀，17混合气专用喷嘴，18轴向通气孔，19径向通气孔，20螺纹部。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体结构作进一步的说明，但是本发明并不限于所述的实施例。
如图1所示，氢化四氯化硅流化床反应器包括反应段1与分离段，于所述反应器的顶端还设有物料进口3、混合气出口4和温度传感器6，温度传感器6自反应器顶部向下至反应段，可读取反应段内不同位置的温度。混合气出口4下方设有分离器5，反应器的底端装设有检修封头9，检修封头9和反应段1之间装设有气体分布盘8。检修封头9上设有混合气进口11和排渣口10，混合气通过混合气出口4之前要经过分离器5进行分离。反应段1内设有气体分布盘8、破泡装置7和压力传感器2。
请结合图3a、图3b，分离器5上端设有分离器切向入口14，分离器5的下部装设有呈锥形的分离器锥段15，混合气通过分离器切向入口14进入分离器后做螺旋旋转运动，使得混合气中夹带的硅粉在重力作用下沉降，达到分离的效果。分离器5下端设有重力开启阀16，以确保被分离器5底部的物料在积累到一定量后开启重力开启阀16，再次回落到反应段1中进行反应，以减少氢化混合气的硅粉携带率。
请结合图2，气体分布盘8包括气体分布板12，气体分布板12上均匀分布设置若干个螺纹通孔13，螺纹通孔13设有混合气专用喷嘴17。
请结合图4a、4b、4c，混合气专用喷嘴17外设有螺纹部20，喷嘴17与分布板12通过螺纹连接，喷嘴17凸设于气体分布板12，喷嘴17内设有轴向通气孔18，轴向通气孔18下端连通分布板12的下部，轴向通气孔18的上端封闭以改变混合气流向。轴向通气孔18沿侧壁和端部均布若干个径向通气孔19，径向通气孔19均匀设置在喷嘴17上并与分布板12上部连通。
物料通过物料进口3进入流化床反应器，由于重力作用会落至反应段1的气体分布盘8上方。混合气通过气体进口11进入气体分布盘8，混合气通过气体 分布盘8内设置的混合气专用喷嘴17，在喷嘴17的轴向通气孔18与径向通气孔19的导流下，混合气均匀稳定地将气体分布盘8上的物料吹入反应段1进行反应。生成的混合气携带部分硅粉颗粒，从分离器的切向入口14进入分离器5，混合气在分离器5内作螺旋旋转运动，旋流至分离器锥段15底部后，再沿轴线方向旋转上升，混合气中携带的硅粉颗粒在离心力的作用下被甩到分离器5的壁面，沿着壁面沉积到分离器5底端，经过分离器5的分离后，混合气从混合气出口4排出，分离器5下端设有开启阀16，所述的开启阀为重力开启阀，当混合气携带的硅粉颗粒在分离器5底端积累到一定量后，重力开启阀16自动打开，硅粉落入反应段1进行反应，重力开启阀16便自动关闭。检修封头9下端还设有排渣口10，反应后的残渣通过排渣口10排出。
采用本发明的流化床反应器，通过以上所述工艺流程氢化SiCl4，使氢化SiCl4生产技术在以下几方面有很大提高：
1、气体分布盘8使混合气在反应器内分布更均匀，进一步，混合气专用喷嘴17的结构对气场的均匀度和分布广度有很大的影响，所述的混合气专用喷嘴17可以以管或板等型式来改变气场的流动方向。综上，气体分布盘8对流化床气体流化的质量有很大的提高。
2、分离器5很大程度上减少了混合气的硅粉携带率，进一步降低了物料的流失和混合气后续分离提纯的难度，使得物料能完充分地参与反应，提高了物料充分利用率，大幅度提高了生产能力。
3、氢化SiCl4流化床结构简单，操作简便，能使生产能力、反应效率和物料利用率大大提高，为多晶硅行业处理SiCl4提供了很大的效率与收益，是多晶硅行业中一大新的亮点。
Claims (10)
1.氢化四氯化硅流化床反应器，包括自下而上依次相连的反应段和分离段，于所述反应器的顶端设有物料进口、混合气出口，所述混合气出口下端设有分离器；于所述反应器的底端还装设有检修封头，所述检修封头上装设有混合气进口和排渣口；所述检修封头和反应段之间设有气体分布盘。
2.根据权利要求1所述的氢化四氯化硅流化床反应器，其特征在于：所述反应段内设有混合气破泡装置或者气体方向切换装置，所述反应段内的壁筒上设有压力传感器。
3.根据权利要求1所述的氢化四氯化硅流化床反应器，其特征在于：所述气体分布盘包括气体分布板，于所述气体分布板上装设有轴向螺纹通孔以及与所述螺纹通孔相连的混合气专用喷嘴。
4.根据权利要求3所述的氢化四氯化硅流化床反应器，其特征在于：所述混合气专用喷嘴凸设于所述气体分布板，所述混合气专用喷嘴与所述气体分布板采用螺纹连接或者焊接连接。
5.根据权利要求3所述的氢化四氯化硅流化床反应器，其特征在于：所述混合气专用喷嘴内设有轴向通气孔，该轴向通气孔的下端与所述气体分布板的底部相连通，该轴向通气孔的上端封闭。
6.根据权利要求3所述的氢化四氯化硅流化床反应器，其特征在于：所述混合气专用喷嘴设有径向通气孔，所述的径向通气孔均匀分布于所述轴向通气孔的侧壁和端部，所述径向通气孔与所述气体分布板的上部相连通。
7.根据权利要求书1所述的氢化四氯化硅流化床反应器，其特征在于：所述分离器设于反应器的内部或者外部。
8.根据权利要求书7所述的氢化四氯化硅流化床反应器，其特征在于：所述分离器的上端于切线方向设置有分离器切向入口，所述分离器的下部装设有呈锥形的分离器锥段，所述分离器锥段的底端装设有开启阀。
9.根据权利要求书8所述的氢化四氯化硅流化床反应器，其特征在于：所述开启阀为重力开启阀或者借助外力开启阀。
10.根据权利要求书1所述的氢化四氯化硅流化床反应器，其特征在于：所述反应器顶部设有温度传感器口，所述温度传感器从顶端伸至反应段。
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