CN206843079U - 一种改进的高纯硅烷生产线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改进的高纯硅烷生产线，包括反应箱，所述反应箱上设有电动机，所述电动机连接有搅拌轴，所述反应箱上还设有加料管，所述加料管上设有电磁阀A，所述反应箱的下部设有排液管，所述排液管的另一端连接有精馏塔，所述精馏塔的下部为蒸馏段，所述蒸馏段的下端设有再沸器，所述蒸馏段的上端依次设有催化剂层、精滤层和填料层，所述精馏塔的上部为气液分离段，所述精馏塔的上端设有排气管，所述排气管的另一端设有气体收集箱，所述气体收集箱内设有冷凝器，所述气液分离段与气体收集箱通过回收管与所述蒸馏段相连，其结构更为紧凑，能源利用效率高，生产效率高，硅烷纯度高。

Description

一种改进的高纯硅烷生产线

技术领域

本实用新型属于硅烷生产设备技术领域，涉及一种硅烷生产线，具体涉及一种改进的高纯硅烷生产线。

背景技术

硅烷作为一种载运硅组分的气体源，其纯度高、无污染，对设备没有腐蚀，能实现精细控制，已成为许多其他硅源气体无法取代的重要特种气体；硅烷除了广泛用于微电子、光电子工业，用于制造太阳能电池、平板显示器外，近年硅烷的高科技应用还在不断涌现，包括用于制造先进陶瓷、复合材料、功能材料、生物材料、高能材料等等，成为许多新技术、新材料、新器件的基础，随着一系列新技术的出现，或者说利用硅烷开发新产品的成功，硅烷用量急剧增加。

如授权公告号为CN 205634906 U，授权公告日为2016年10月12日的中国实用新型专利《一种高纯硅烷气生产线》，通过精馏塔本体外表面安装有热媒管，能够实现对精馏塔本体进行加热，避免了温度过低导致硅烷气液化，提高了实用性，通过精馏塔本体右侧安装有空气压缩装置，能够实现增加压力，避免出现液化的状况，通过精馏塔本体内部上侧安装有气液分离器，能够实现避免液体进入到气体收集箱，提高了硅烷气的纯度，产品质量较高，通过精馏塔本体内部安装有保温层，能够避免热量流失导致硅烷气液化，提高了实用性，能够实现节约能源，且结构简单，设计合理。

但在实际应用中，却发现热媒管安装于精馏塔外表面，由于内部还安装有保温层的关系，热媒管对精馏塔本体进行加热的效果非常不理想；同时没有对气液分离器和气体收集箱中的液体进行回收利用，一定程度上造成极大的浪费；另外，还希望提高生产效率，并得到纯度更高的硅烷；因此，需要对其进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种改进的高纯硅烷生产线，其结构更为紧凑，能源利用效率高，生产效率高，硅烷纯度高。

本实用新型的目的是这样实现的：一种改进的高纯硅烷生产线，包括反应箱，所述反应箱上端中心设有电动机，所述电动机的输出端连接有搅拌轴，所述搅拌轴的两侧对称设有多个搅拌叶片，所述反应箱上端还设有加料管，所述加料管上设有电磁阀A，所述反应箱的下部设有排液管，所述排液管上依次设有电磁阀B和输送泵，所述排液管的另一端连接有精馏塔，所述精馏塔的下部为蒸馏段，所述反应箱通过所述排液管与所述精馏塔的蒸馏段相连，所述蒸馏段的下端设有再沸器，所述蒸馏段的上端依次设有催化剂层、精滤层和填料层，所述精馏塔的上部为气液分离段，所述精馏塔的上端设有排气管，所述排气管上设有热交换装置，所述排气管的另一端设有气体收集箱，所述精馏塔的气液分离段通过所述排气管和所述气体收集箱相连，所述气体收集箱内设有冷凝器，所述气液分离段与气体收集箱通过回收管与所述蒸馏段相连。

优选的，所述搅拌叶片的方向为外端稍朝下倾斜设置。

优选的，所述蒸馏段的下端面为球冠，所述再沸器紧贴所述蒸馏段的下端面设置且有着与其相对应的球冠结构。

优选的，所述催化剂层为栅格式结构。

优选的，所述精馏塔的填料层与气液分离段之间设有空气压缩装置。

优选的，所述精馏塔的蒸馏段与气液分离段之间的内侧壁设有与其紧密结合的保温层。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：（1）将原有的储液箱与精馏塔本体形成一体，使得结构上更为紧凑，无需再考虑两者对接处的密封问题，优化了生产线并提高了生产效率；（2）去掉原有的热媒管，并通过将再沸器改造成与蒸馏段下端面相吻合的球冠结构，能够有效扩大加热面积并均匀加热以得到特定的初步精馏温度，提高了能源利用效率；（3）加设催化剂层，利用催化剂帮助含中间产物的硅烷气体进一步向硅烷转化，提高生产效率，提高硅烷纯度；（4）在气体收集箱中加设冷凝器，并通过控制冷凝温度，液化出重杂质气体，进一步提高硅烷纯度；（5）加设回收管，直接回收气液分离段和冷凝后的中间液体，返回蒸馏段生成气体后重新参与精馏，防止浪费。

附图说明

图1是本实用新型的整体组成结构示意图。

图中：1、反应塔 2、电动机 3、搅拌轴 4、搅拌叶片 5、加料管 6、电磁阀A7、排液管 8、电磁阀B 9、输送泵 10、精馏塔 101、蒸馏段 102、催化剂层 103、精滤层 104、填料层 105、气液分离段 11、再沸器 12、排气管 13、热交换装置 14、气体收集箱 141、废气排出口 15、冷凝器 16、回收管 17、空气压缩装置 18、保温层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步具体的说明。

请参阅图1，一种改进的高纯硅烷生产线，包括反应箱1，用于制造生成硅烷的中间液体。反应箱1上端中心设有电动机2，电动机2的输出端连接有搅拌轴3，搅拌轴3的两侧对称设有多个搅拌叶片4，通过搅拌加快中间液体的反应速度，反应充分、均匀。反应箱1上端还设有加料管5，加料管5上设有电磁阀A6，通过电磁阀A6的开与关来控制生产材料的加入。反应箱1的下部设有排液管7，用于中间液体向精馏塔10的输送。排液管7上依次设有电磁阀B8和输送泵9，通过电磁阀B8的开与关来控制中间液体向精馏塔10的输送，输送泵9用于控制输送速度，以保证蒸馏段101中初步精馏温度的稳定，保证中间气体的持续生成。排液管7的另一端连接有精馏塔10，通过精馏塔10得到硅烷纯度高的混合气体。精馏塔10的下部为蒸馏段101，反应箱1通过排液管7与精馏塔10的蒸馏段101相连。蒸馏段101的下端设有再沸器11，输送到蒸馏段101的中间液体被再沸器加热在设定温度下生成含中间产物的硅烷气体。蒸馏段101的上端依次设有催化剂层102、精滤层103和填料层104，含中间产物的硅烷气体先后经过催化剂层102、精滤层103和填料层104后，硅烷纯度提高。精馏塔10的上部为气液分离段105，用于分离出硅烷中的液体成分。精馏塔10的上端设有排气管12，将高纯硅烷输送到气体收集箱14。排气管12上设有热交换装置13，防止生成的高纯硅烷液化。排气管12的另一端设有气体收集箱14，精馏塔10的气液分离段105通过排气管12和气体收集箱14相连，从气体收集箱14持续得到高纯硅烷。气体收集箱14内设有冷凝器15，通过控制冷凝器15的冷凝温度进一步分离出重杂质气体，提纯硅烷。气液分离段105与气体收集箱14通过回收管16与蒸馏段101相连，回收有用的中间液体，避免浪费。

进一步地，搅拌叶片4的方向为外端稍朝下倾斜设置，有利于反应箱1底部的液体被充分搅拌和反应均匀。

进一步地，蒸馏段101的下端面为球冠，再沸器11紧贴蒸馏段101的下端面设置且有着与其相对应的球冠结构，扩大加热面积，提高能源利用效率。

进一步地，催化剂层102为栅格式结构，使含中间产物的硅烷气体顺利通过，同时具备一定厚度的栅格式结构能够加大催化面积，以帮助更多的含中间产物的硅烷气体转化成硅烷。

进一步地，精馏塔10的填料层104与气液分离段105之间设有空气压缩装置17，增加硅烷输送压力，避免停留时间过久而造成的液化现象。

进一步地，精馏塔10的蒸馏段101与气液分离段105之间的内侧壁设有与其紧密结合的保温层18，避免热量流失，以保证精馏塔10的精馏温度，防止硅烷液化，同时提高能源利用效率。

进一步地，气体收集箱14的上端设有废气排出口141，用于生产废气的排出。

工作原理：使用时，将生产材料通过加料管5加入，打开电动机2，电动机2带动搅拌轴3两侧的搅拌叶片4转动，加快反应速度，并反应均匀，反应完成后的中间液体输送到蒸馏段101，通过再沸器11的加热生成含中间产物的硅烷气体，含中间产物的硅烷气体经过催化剂层102、精滤层103和填料层104后得到高纯硅烷，再经过气液分离段105后高纯硅烷液体成分下降，硅烷有效成分提高，然后通过热交换装置13输送到气体收集箱14，被冷凝器15进一步提纯后从气体收集箱14得到高纯硅烷。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种改进的高纯硅烷生产线，包括反应箱（1），所述反应箱（1）上端中心设有电动机（2），所述电动机（2）的输出端连接有搅拌轴（3），所述搅拌轴（3）的两侧对称设有多个搅拌叶片（4），所述反应箱（1）上端还设有加料管（5），所述加料管（5）上设有电磁阀A（6），其特征在于：所述反应箱（1）的下部设有排液管（7），所述排液管（7）上依次设有电磁阀B（8）和输送泵（9），所述排液管（7）的另一端连接有精馏塔（10），所述精馏塔（10）的下部为蒸馏段（101），所述反应箱（1）通过所述排液管（7）与所述精馏塔（10）的蒸馏段（101）相连，所述蒸馏段（101）的下端设有再沸器（11），所述蒸馏段（101）的上端依次设有催化剂层（102）、精滤层（103）和填料层（104），所述精馏塔（10）的上部为气液分离段（105），所述精馏塔（10）的上端设有排气管（12），所述排气管（12）上设有热交换装置（13），所述排气管（12）的另一端设有气体收集箱（14），所述精馏塔（10）的气液分离段（105）通过所述排气管（12）和所述气体收集箱（14）相连，所述气体收集箱（14）内设有冷凝器（15），所述气液分离段（105）与气体收集箱（14）通过回收管（16）与所述蒸馏段（101）相连。

2.根据权利要求1所述的一种改进的高纯硅烷生产线，其特征在于：所述搅拌叶片（4）的方向为外端稍朝下倾斜设置。

3.根据权利要求1所述的一种改进的高纯硅烷生产线，其特征在于：所述蒸馏段（101）的下端面为球冠，所述再沸器（11）紧贴所述蒸馏段（101）的下端面设置且有着与其相对应的球冠结构。

4.根据权利要求1所述的一种改进的高纯硅烷生产线，其特征在于：所述催化剂层（102）为栅格式结构。

5.根据权利要求1所述的一种改进的高纯硅烷生产线，其特征在于：所述精馏塔（10）的填料层（104）与气液分离段（105）之间设有空气压缩装置（17）。

6.根据权利要求1所述的一种改进的高纯硅烷生产线，其特征在于：所述精馏塔（10）的蒸馏段（101）与气液分离段（105）之间的内侧壁设有与其紧密结合的保温层（18）。