CN208852871U - 固定流化床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种固定流化床，流化床反应器内由下至上依次设置有N个进料口，由下至上的N个进料口分别用于独立输送粒径由小至至大的硅粉，所述流化床反应器内通过N‑1个水平设置的气体分布板分割为N层独立的流化腔，每一流化腔对应联通有一进料口，由下至上的N个进料口分别用于独立输送粒径由小至至大的硅粉，硅粉堆积在其对应的流化腔内，通入反应气进行，靠下部的粉体出现流化，靠上部的硅粉粒径较大，处于固定状态，靠上部的固定床硅粉过滤对下层气流带出的粒径的硅粉和催化剂粉末，无需设置旋风分离器，可以有效避免细颗粒硅粉被气流扰动送出流化床，温度波动小，能耗低，易于控制产品的质量和产率。

Description

固定流化床

技术领域

本实用新型涉及硅流化反应装置领域，具体涉及一种固定流化床。

背景技术

目前，多晶硅生产一般采用改良西门子法，通过硅粉与氯化氢反应生成三氯氢硅、四氯化硅和二氯氢硅及其他杂质组成的混合物，经精馏提纯后得到高纯度的精制三氯氢硅，精制三氯氢硅在还原炉内进行化学气相沉积反应生产高纯多晶硅。

在改良西门子法生产过程中，会在合成、冷氢化、还原等不同位置，产生粒径分布在0.1μm-1㎜量级的硅粉。这些硅粉粒径小，且分布范围广，不适应用现有的设备进行处理，通常都作为固废处理，造成较大的浪费。

如果要对这些硅粉进行回收利用，由于粒径分布广，流化床反应器在进行流化时会有大量硅粉随流体扰动被带出设备，需要外置旋风分离器进行回收。在回收过程中，物料的排出带走热量，造成的温度波动过大、反应控制难度大；而如果将上述硅粉分别送入不同的流化床反应器，需要使用多套设备、按不同工艺参数进行控制，造成设备投资大、运行效率低。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种固定流化床，无需设置旋风分离器，可以有效避免细颗粒硅粉被气流扰动送出流化床，温度波动小，能耗低，易于控制产品的质量和产率。

为解决以上技术问题，本实用新型提供的技术方案是一种固定流化床，包括流化床反应器，所述流化床反应器内由下至上水平设置有N-1个水平设置的气体分布板，所述气体分布板将所述流化床反应器分割为N层独立的流化腔，每一流化腔联通有一进料口，由下至上的N个所述进料口分别用于独立输送粒径由小至至大的硅粉。

优选的，每一所述进料口独立连接有一气力输送物料管路。

优选的，所述流化床反应器外设置有换热夹套，所述换热夹套包括环绕于所述流化床反应器外壁的N个独立的环形水冷腔，所述环形水冷腔内分布有环形换热管，每一环形换热管环绕于对应的流化腔。

优选的，所述N大于或等于2。

优选的，所述流化床反应器的顶部通入有加热器，所述流化床反应器的上部设置有排气口，所述流化床反应器的底部设置有进气口。

优选的，所述加热器具体为微波加热器。

优选的，所述气体分布板上设置有若干气体分布孔，每一所述气体分布孔上设置有喷嘴，所述喷嘴上套装有盖帽。

优选的，所述流化床反应器的内壁与气体分布板上覆盖有碳化硅涂层。

本申请与现有技术相比，其详细说明如下：

本申请公开了一种固定流化床，流化床反应器内由下至上依次设置有N个进料口，由下至上的N个进料口分别用于独立输送粒径由小至至大的硅粉，所述流化床反应器内通过N个水平设置的气体分布板分割为N层独立的流化腔，每一流化腔对应联通有一进料口，由下至上的N个进料口分别用于独立输送粒径由小至至大的硅粉，硅粉堆积在其对应的流化腔内，通入反应气进行流化。

当反应气穿过气体分布板时，位于顶层的硅粉可以过滤对下层气流携带的粒径的硅粉和催化剂粉末，因此，通过本申请公开的流化床反应器进行流化，无需外置旋风分离器，避免了流化床中催化剂含量、物料含量的波动，稳态好，降低物料损失和催化剂损失；由于物料始终固定在流化床内，稳定地进行反应，更容易控制产品质量和产率，无物料送出也就降低了热量散失造成的温度波动，降低了能耗。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图所示，一种固定流化床的优选实施例，包括流化床反应器(1)，所述流化床反应器(1)的顶部设置顶部竖直向下通入有加热器(4)，所述加热器(4)具体为微波加热器(4)，所述流化床反应器(1)的上部设置有排气口(5)，所述排气口(5)上设置有第一过滤装置；所述流化床反应器(1)的底部设置有进气口(7)。

所述流化床反应器(1)内还通过N-1个水平设置的气体分布板(2)分割为N层独立的流化腔(11)，每一流化腔(11)内对应设置有一所述进料口(12)。每一所述进料口(12)均独立连接有一气力输送物料管路(8)，用于独立输送粒径不同的硅粉；具体的，由上至下的N个进料口(12)所通入的硅粉粒径由大至小分布。

所述气体分布板(2)上设置有若干气体分布孔(21)，每一所述气体分布孔(21)上设置有喷嘴(22)，所述喷嘴(22)上套装有盖帽(23)。

所述流化床反应器(1)的外壁套装有换热夹套(3)，所述换热夹套(3)由上至下包括N个独立的环形水冷腔(31)，每一环形水冷腔(31)位于其一一对应的流化腔(11)的外周面，每一环形水冷腔(31)内盘绕有环形换热管(32)，所述环形换热管(32)盘绕于所述流化床反应器(1)的外壁，所述环形换热管(32)外接有换热器。

所述流化床反应器(1)的内壁和所述分布板上覆盖有碳化硅涂层(9)。

本申请中的N可以大于或等于2，在本优选实施例中，N＝3，即流化床反应器(1)内通过2个水平设置的气体分布板(2)分割为3层独立的流化腔(11)，所述流化床反应器(1)的侧壁由上至下设置有3个进料口(12)，每一进料口(12)对应于一流化腔(11)，从上至下的三个进料口(12)通入的硅粉粒径分别为：1-60μm，60-200μm，大于200μm。此时，位于顶部的粒径大于200μm的硅粉可以有效固定在气体分布板(2)上，当反应气穿过气体分布板(2)时，位于顶层的硅粉可以过滤对下层气流携带的粒径的硅粉和催化剂粉末，因此，通过本申请公开的固定流化床进行流化，无需外置旋风分离器，避免了流化床中催化剂含量、物料含量的波动，稳态好，降低物料损失和催化剂损失；由于物料始终固定在流化床内，稳定地进行反应，更容易控制产品质量和产率，无物料送出也就降低了热量散失造成的温度波动，降低了能耗。

本领域技术人员在上述实施例的基础上，还可以对进料口(12)数量N的设置以及硅粉粒径分布进行调整，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

所述加热器(4)具体为微波加热器(4)，所述微波加热器(4)可以对流化床反应器(1)内的多层硅粉进行加热，具有反应温度易控、温度场分布均匀的优点。

所述气体分布孔(21)联通有喷嘴(22)，所述喷嘴(22)可以引导反应气的气流分布，且所述喷嘴(22)上套装的盖帽(23)可以改变气流的流向，使反应气均匀的与硅粉充分接触，同时避免硅粉堵塞喷嘴(22)，或从气体分布孔(21)落下。

独立设置的环形水冷腔(31)可以有效控制流化床反应气内的温度，使温度控制在250-300℃。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种固定流化床，包括流化床反应器(1)，其特征在于，所述流化床反应器(1)内由下至上水平设置有N个水平设置的气体分布板(2)，所述气体分布板(2)将所述流化床反应器(1)分割为N层独立的流化腔(11)，每一流化腔(11)联通有一进料口(12)，由下至上的N个所述进料口(12)分别用于独立输送粒径由小至大的硅粉。

2.根据权利要求1所述的固定流化床，其特征在于，每一所述进料口(12)独立连接有一气力输送物料管路(8)。

3.根据权利要求1所述的固定流化床，其特征在于，所述流化床反应器(1)外设置有换热夹套(3)，所述换热夹套(3)包括环绕于所述流化床反应器(1)外壁的N个独立的环形水冷腔(31)，所述环形水冷腔内分布有环形换热管(32)，每一环形换热管(32)环绕于对应的流化腔(11)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的固定流化床，其特征在于，所述N大于或等于2。

5.根据权利要求1所述的固定流化床，其特征在于，所述流化床反应器(1)的顶部通入有加热器(4)，所述流化床反应器(1)的上部设置有排气口(5)，所述流化床反应器(1)的底部设置有进气口(7)。

6.根据权利要求5所述的固定流化床，其特征在于，所述加热器(4)具体为微波加热器。

7.根据权利要求1所述的固定流化床，其特征在于，所述气体分布板(2)上设置有若干气体分布孔(21)，每一所述气体分布孔(21)上设置有喷嘴(22)，所述喷嘴(22)上套装有盖帽(23)。

8.根据权利要求1所述的固定流化床，其特征在于，所述流化床反应器(1)的内壁与气体分布板(2)上覆盖有碳化硅涂层(24)。