CN202465288U - 一种三氯氢硅反应炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种三氯氢硅反应炉，包括中间壳体、上封头和下封头，所述上封头和下封头分别通过法兰与中间壳体的顶部和底部固定连接形成炉体，所述中间壳体包括上部扩大段和下部反应段；所述上部扩大段的顶部设置有金属过滤器；所述下部反应段的长径比为12:1。本实用新型采用中间壳体包括上部扩大段和下部反应段；反应段大大加长，三氯氢硅合成炉炉体较长，扩大段较长，三氯氢硅合成尾气带出的硅粉少，系统不易堵塞，并且使用寿命较长，硅粉消耗降到250KG以下；单台设备日生产能力在13—15吨之间，正常产量在13吨以上。
Description
技术领域
本实用新型涉及硅化工领域，特别是涉及一种适用于三氯氢硅合成工序的三氯氢硅反应炉。
背景技术
目前三氯氢硅合成生产系统主要有带压反应炉和常压反应炉，均采用沸腾方式进行固体与气体进行反应。由于带压反应工艺尚不成熟，三氯氢硅粗品转化率低，三氯氢硅粗品纯度基本在80%以下，且运行不正常，运行过程中还容易频繁停产，生产成本高，目前只有少数几家大公司在用。
例如申请号为201020013212.0，公开号为201648006U的中国专利“一种三氯氢硅合成炉”，公开了一种三氯氢硅合成炉，包括炉体，所述炉体包括上封头、中间壳体和下封头，所述炉体内形成密闭的腔室，在中间壳体上设有硅粉进口、原料气进口和合成气出口，所述中间壳体内设有若干根导热油列管。此实用新型的设备，三氯氢硅合成炉炉体较矮，扩大段较小，三氯氢硅合成尾气带出的硅粉很多，系统堵塞严重，硅粉消耗高，270KG/吨三氯氢硅以上。
常压反应炉中现在均使用DN800型号以下的小炉子进行生产，但是单台设备日生产能力在6—10吨之间，存在以下技术问题：1、三氯氢硅合成炉炉体较矮，扩大段较小；2、三氯氢硅合成尾气带出的硅粉很多；3、系统堵塞严重；4、硅粉消耗高，270KG/吨三氯氢硅以上；这些都是目前三氯氢硅生产的瓶颈；伴随着太阳能光伏产业的迅猛发展，多晶硅产业的异军突起，三氯氢硅需求量剧增，目前全国三氯氢硅企业不断扩大产能，三氯氢硅生产装置已经从千吨级产能逐渐向万吨级过渡；为解决三氯氢硅常压反应的瓶颈问题，急需研究更大的常压反应炉以适应三氯氢硅产业发展的需要。
实用新型内容
本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种三氯氢硅反应炉。本实用新型克服了现有技术三氯氢硅合成炉炉体较矮小，扩大段较短，三氯氢硅合成尾气带出的硅粉很多，系统堵塞严重，硅粉消耗高，270KG/吨三氯氢硅以上等问题，采用中间壳体包括上部扩大段和下部反应段；反应段大大加长，三氯氢硅合成炉炉体较长，扩大段较长，三氯氢硅合成尾气带出的硅粉少，系统不易堵塞，硅粉消耗降到250KG以下；本实用新型的单台设备日生产能力在13—15吨之间，正常产量在13吨以上，并且使用寿命较长。
本实用新型的技术方案如下：
一种三氯氢硅反应炉，包括中间壳体、上封头和下封头，所述上封头和下封头分别通过法兰与中间壳体的顶部和底部固定连接形成炉体，其特征在于：所述中间壳体包括上部扩大段和下部反应段；所述上部扩大段的顶部设置有金属过滤器；所述下部反应段的长径比为12:1。
所述下封头内设有用于固定喷嘴的喷嘴管板，所述喷嘴管板上设有喷嘴，喷嘴伸入下部反应段内；所述下部反应段设有内换热器和加热器，所述内换热器的换热管分为内管和外管，所述外管的管端为对接焊缝形成锥形堵头，所述堵头的外直径大于换热管的外直径。
所述加热器为电磁感应加热器。
所述内管和外管采用整根钢管弯制，内管的直径为10-20mm，外管的直径为30-40mm。
所述锥形堵头为实心块堵头。
所述上部扩大段与下部反应段的直径比为3:1。
本实用新型的有点在于：
1、本实用新型采用中间壳体包括上部扩大段和下部反应段；反应段大大加长，三氯氢硅合成炉炉体较长，扩大段较长，三氯氢硅合成尾气带出的硅粉少，系统不易堵塞，硅粉消耗降到250KG以下；本实用新型的单台设备日生产能力在13—15吨之间，正常产量在13吨以上，并且使用寿命较长。
2本实用新型喷嘴为镍基耐蚀合金材料制成的喷嘴；喷嘴采用4MM的大孔径喷嘴，喷嘴不易堵塞，且耐腐蚀、耐磨性强，喷嘴使用寿命比原来的304不锈钢喷嘴寿命提高了5倍以上。
3、本实用新型所述加热器为电磁感应加热器；采用工频电磁加热，工作频率在50HZ，升温速度快，可以改变电阻式加热易损坏设备的弊端。
4、本实用新型采用内管和外管采用整根钢管弯制，内管的直径10-20mm，外管的直径30-40mm；除管端有焊口外，其余各处没有焊接点；有效防止渗漏现象。
5、本实用新型采用锥形堵头为实心块堵头；堵头的外直径大于换热管的外直径，能有效防止硅粉沸腾冲刷管端，延长内换热器使用寿命。
6、本实用新型采用炉体的顶部设置有金属过滤器，能有效的拦截细硅粉不被带出三氯氢硅合成炉，使得三氯氢硅合成炉实现了反应和除尘两大功能，而传统的三氯氢硅合成炉只有反应功能，除尘功能需在后系统中完成；这样硅粉的利用率更大，三氯氢硅的吨单耗能从270KG降到250KG以下。
7、本实用新型采用炉体反应段长径比为12:1，且反应段在上部略的放大，有利于延长反应时间，有利于反应生成三氯氢硅；扩大段与反应段直径比为3:1，反应炉的炉体高，能有效地延长反应时间，HCL气体与硅粉接触反应行程长，反应完全，合成气中HCL含量低。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图
附图标记：1、中间壳体，2、上封头，3、下封头，4、上部扩大段，5、下部反应段，6、金属过滤器。
具体实施方式
实施例1：
一种三氯氢硅反应炉，包括中间壳体1、上封头2和下封头3，所述上封头2和下封头3分别通过法兰与中间壳体1的顶部和底部固定连接形成炉体，所述中间壳体1包括上部扩大段4和下部反应段5；所述上部扩大段4的顶部设置有金属过滤器6；所述下部反应段5的长径比为12:1。
本实用新型中，所述下封头3内设有用于固定喷嘴的喷嘴管板，所述喷嘴管板上设有喷嘴，喷嘴伸入下部反应段3内；所述下部反应段3设有内换热器和加热器，所述内换热器的换热管分为内管和外管，所述外管的管端为对接焊缝形成锥形堵头，所述堵头的外直径大于换热管的外直径；所述喷嘴为镍基耐蚀合金材料制成的喷嘴；所述加热器为电磁感应加热器；所述内管和外管采用整根钢管弯制，内管的直径10mm，外管的直径30mm；所述锥形堵头为实心块堵头；所述上部扩大段4与下部反应段5的直径比为3:1。
本实用新型在使用时，三氯氢硅合成炉是三氯氢硅合成生产系统的关键设备，与硅粉干燥器、硅尘过滤器、冷凝器等配套使用，构成整个三氯氢硅合成工艺系统。在投入生产时，采用电磁感应电加热器进行加热，将合成炉及炉内硅粉加热到300℃左右，通过经过除水处理的氯化氢气体进行反应，在正常反应时在换热器内通热水进行降温，使硅粉反应温度控制在320℃左右，确保生产正常运行。三氯氢硅合成后的混合气体经冷凝即得到三氯氢硅粗品，纯度基本在86%以上。
实施例2：
一种三氯氢硅反应炉，包括中间壳体1、上封头2和下封头3，所述上封头2和下封头3分别通过法兰与中间壳体1的顶部和底部固定连接形成炉体，所述中间壳体1包括上部扩大段4和下部反应段5；所述上部扩大段4的顶部设置有金属过滤器6；所述下部反应段5的长径比为12:1。
本实用新型中，所述下封头3内设有用于固定喷嘴的喷嘴管板，所述喷嘴管板上设有喷嘴，喷嘴伸入下部反应段3内；所述下部反应段3设有内换热器和加热器，所述内换热器的换热管分为内管和外管，所述外管的管端为对接焊缝形成锥形堵头，所述堵头的外直径大于换热管的外直径；所述喷嘴为镍基耐蚀合金材料制成的喷嘴；所述加热器为电磁感应加热器；所述内管和外管采用整根钢管弯制，内管的直径15mm，外管的直径25mm；所述锥形堵头为实心块堵头；所述上部扩大段4与下部反应段5的直径比为3:1。
实施例3：
一种三氯氢硅反应炉，包括中间壳体1、上封头2和下封头3，所述上封头2和下封头3分别通过法兰与中间壳体1的顶部和底部固定连接形成炉体，所述中间壳体1包括上部扩大段4和下部反应段5；所述上部扩大段4的顶部设置有金属过滤器6；所述下部反应段5的长径比为12:1。
本实用新型中，所述下封头3内设有用于固定喷嘴的喷嘴管板，所述喷嘴管板上设有喷嘴，喷嘴伸入下部反应段3内；所述下部反应段3设有内换热器和加热器，所述内换热器的换热管分为内管和外管，所述外管的管端为对接焊缝形成锥形堵头，所述堵头的外直径大于换热管的外直径；所述喷嘴为镍基耐蚀合金材料制成的喷嘴；所述加热器为电磁感应加热器；所述内管和外管采用整根钢管弯制，内管的直径20mm，外管的直径40mm；所述锥形堵头为实心块堵头；所述上部扩大段4与下部反应段5的直径比为3:1。
Claims (6)
1.一种三氯氢硅反应炉，包括中间壳体（1）、上封头（2）和下封头（3），所述上封头（2）和下封头（3）分别通过法兰与中间壳体（1）的顶部和底部固定连接形成炉体，其特征在于：所述中间壳体（1）包括上部扩大段（4）和下部反应段（5）；所述上部扩大段（4）的顶部设置有金属过滤器（6）；所述下部反应段（5）的长径比为12:1。
2.根据权利要求1所述的一种三氯氢硅反应炉，其特征在于：所述下封头（3）内设有用于固定喷嘴的喷嘴管板，所述喷嘴管板上设有喷嘴，喷嘴伸入下部反应段（5）内；所述下部反应段（5）设有内换热器（7）和加热器，所述内换热器（7）的换热管分为内管和外管，所述外管的管端为对接焊缝形成锥形堵头，所述堵头的外直径大于换热管的外直径。
3.根据权利要求2所述的一种三氯氢硅反应炉，其特征在于：所述加热器为电磁感应加热器。
4.根据权利要求3所述的一种三氯氢硅反应炉，其特征在于：所述内管和外管采用整根钢管弯制，内管的直径为10-20mm，外管的直径为30-40mm。
5.根据权利要求4所述的一种三氯氢硅反应炉，其特征在于：所述锥形堵头为实心块堵头。
6.根据权利要求5所述的一种三氯氢硅反应炉，其特征在于：所述上部扩大段（4）与下部反应段（5）的直径比为3:1。
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| CN2011205081308U CN202465288U (zh) | 2011-12-08 | 2011-12-08 | 一种三氯氢硅反应炉 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107619051A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-01-23 | 河南尚宇新能源股份有限公司 | 一种三氯氢硅合成炉及其增产降耗的方法 |
| CN109879289A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-06-14 | 四川永祥多晶硅有限公司 | 一种低值硅粉回收利用系统 |
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2011
- 2011-12-08 CN CN2011205081308U patent/CN202465288U/zh not_active Expired - Fee Related
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