CN213037420U

CN213037420U - 一种细硅粉用三氯氢硅合成炉

Info

Publication number: CN213037420U
Application number: CN202021524354.3U
Authority: CN
Inventors: 官健; 程茂林
Original assignee: Sichuan Yongxiang Poly Silicon Co ltd
Current assignee: Sichuan Yongxiang Poly Silicon Co ltd
Priority date: 2020-07-29
Filing date: 2020-07-29
Publication date: 2021-04-23
Anticipated expiration: 2030-07-29

Abstract

本实用新型公开了一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，属于多晶硅生产技术领域，包括下封头、反应段和上封头，下封头下端设置有硅粉排放口，下封头一侧设置有进气管，下封头与反应段下端连接处设置有喷嘴组件，反应段包括从下到上依次设置的第一反应段、第二反应段和第三反应段，第一反应段、第二反应段和第三反应段外部均设置冷却夹套，第一反应段上设置有细硅粉进料管，第三反应段上部与上封头固定连接，上封头上设有出气管和安全接口。冷氢化产生的废硅粉，将废硅粉重新利用大大提高了废硅粉的价值。

Description

一种细硅粉用三氯氢硅合成炉

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产技术领域，具体涉及一种细硅粉用三氯氢硅合成炉。

背景技术

多晶硅材料是以硅为原料经一系列物理化学反应提纯后达到一定纯度的电子材料，是硅产品产业链中一个极为重要的中间产品，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料，是半导体、电子信息业、太阳能光伏电池业最基础的功能性材料。多晶硅生产多采用改良西门子技术，改良西门子工艺中冷氢化工段每天都会产生大量的废硅粉，此部分废硅粉现阶段无有效处理措施，只能够低价外售（约1200元/吨），远远低于硅粉的价值；又因为废硅粉平均粒径只有40μm，且杂质浓度达25%，现有合成炉及工艺是用于处理新硅粉，实验来看不能处理冷氢化废硅粉，因为使用废硅粉时会频繁因温度失控而导致停炉；现在通过从新设计合成炉及工艺，将此部分废硅粉部分回收生产三氯氢硅，从而高价值利用。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有技术中存在的问题，提供一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，本实用新型通过采用三段反应段和外置的冷却夹套延长了反应时间并及时带走热量，使得本实用新型使用于冷氢化产生的废硅粉，将废硅粉重新利用大大提高了废硅粉的价值。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，包括下封头、反应段和上封头，其特征在于：所述下封头下端设置有硅粉排放口，所述下封头一侧设置有进气管，所述下封头与反应段下端连接处设置有喷嘴组件，所述反应段包括从下到上依次设置的第一反应段、第二反应段和第三反应段，所述第一反应段、第二反应段和第三反应段外部均设置冷却夹套，所述第一反应段上设置有细硅粉进料管，所述第三反应段上部与上封头固定连接，所述上封头上设有出气管和安全接口。

优选的，所述喷嘴组件包括喷嘴、罩子、喷嘴管板和安装环，所安装环固定设置在下封头上端的内壁上，所述喷嘴管板固定设置在安装环上，所述喷嘴管板上设置有个喷嘴插口，所述喷嘴安装在喷嘴插口中，所述喷嘴上方设置有罩子。

优选的，所述喷嘴管板下方还设置有多组筋板。

优选的，所述第一反应段下部、第一反应段中部、第二反应段中部和第三反应段中部均设置有温度检测插管。

优选的，所述温度检测插管与平水方向平行。

优选的，所述下封头、上封头和反应段下部均设置有压力检测管。

优选的，所述冷却夹套下端设置有三个冷却水进口，冷却夹套上端设置有三个冷却水出口。

优选的，所述第一反应段下端还设置有排净管。

优选的，所述压力检测管与水平方向的夹角为30—60°，所述细硅粉进料管与水平方向的夹角为30—60°。

工作原理：氯化氢气体从下封头处设置的进气管进入合成炉，氯化氢气体通过喷嘴组件喷入反应段，氯化氢气体与细硅粉充分接触并反应，由于细硅粉粒径小，反应剧烈放出大量的热，外置的冷却夹套及时将热量带走，三段设置的反应段加长了停留时间，使得转化率提高，高气速的氯化氢的通入和小直径的炉体保证杂质快速离开炉体，避免因大量杂质积累富集造成停炉，合成的三氯氢硅从上封头处的出气管排出。

本技术方案的有益效果如下：

一、本实用新型提供的一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，本实用新型相较于常规的三氯氢硅合成炉，取消内置冷却管束，改为外夹套冷却形式；根据硅粉的粒径及杂质情况，从新计算模拟炉内反应，最终提高气速，使合成炉内形成沸腾形式；从新喷嘴，将之前固定的直喷嘴，改为风帽式结构，能够完全避免硅粉沿炉壁堆积，导致喷嘴堵塞；从新模拟计算反应时间，因杂质高，提高停留时间，从而提升一次转化率；从新计算模拟气速，将气速提升至0.15m/s，并将合成炉直径减小到900mm，此情况下，可将杂质迅速带离合成炉，从而避免合成炉内杂质富集，导致停炉；取消旋风回床，硅粉杂质高，旋风回床会导致杂质富集，导致停炉。

二、本实用新型提供的一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，四处设置的温度检测插管的设置保证能检测多处的炉内温度，通过控制炉内温度控制反应程度，避免因反应过于剧烈造成高温停炉。

三、本实用新型提供的一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，冷却夹套上设置三组冷却水进出口保证冷却水的供应量以及均匀性，保证冷却效果，及时带走多余的热量，保证合成炉的正常运行。

四、本实用新型提供的一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，第一反应段下端还设置有排净管，排净管能将多余的细硅粉排出合成炉。

五、本实用新型提供的一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，细硅粉进料管和压力检测管设置角度能有效减少细硅粉的聚集，减少硅粉的附着。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型喷嘴组件的结构示意图；

其中：1、下封头；2、反应段；2.1、第一反应段；2.2、第二反应段；2.3、第三反应段；3、上封头；4、硅粉排放口；5、进气管；6、喷嘴组件；6.1、喷嘴；6.2、罩子；6.3、喷嘴管板；6.4、安装环；6.5、筋板；7、冷却夹套；7.1、冷却水进口；7.2、冷却水出口；8、细硅粉进料管；9、出气管；10、安全接口；11、温度检测插管；12、压力检测管；13、排净管。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

作为本实用新型一种最基本的实施方案，本实施例公开了一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，如图1所示，包括下封头1、反应段2和上封头3，所述下封头1下端设置有硅粉排放口4，所述下封头1一侧设置有进气管5，所述下封头1与反应段2下端连接处设置有喷嘴组件6，所述反应段2包括从下到上依次设置的第一反应段2.1、第二反应段2.2和第三反应段2.3，所述第一反应段2.1、第二反应段2.2和第三反应段2.3外部均设置冷却夹套7，所述第一反应段2.1上设置有细硅粉进料管8，所述第三反应段2.3上部与上封头3固定连接，所述上封头3上设有出气管9和安全接口10。

实施例2

作为本实用新型一种优选的实施方案，本实施例公开了一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，如图1所示，包括下封头1、反应段2和上封头3，所述下封头1下端设置有硅粉排放口4，所述下封头1一侧设置有进气管5，所述下封头1与反应段2下端连接处设置有喷嘴组件6，所述反应段2包括从下到上依次设置的第一反应段2.1、第二反应段2.2和第三反应段2.3，所述第一反应段2.1、第二反应段2.2和第三反应段2.3外部均设置冷却夹套7，所述第一反应段2.1上设置有细硅粉进料管8，所述第三反应段2.3上部与上封头3固定连接，所述上封头3上设有出气管9和安全接口10。

如图2所示，优选的，所述喷嘴组件6包括喷嘴6.1、罩子6.2、喷嘴管板6.3和安装环6.4，所安装环6.4固定设置在下封头1上端的内壁上，所述喷嘴管板6.3固定设置在安装环6.4上，所述喷嘴管板6.3上设置有个喷嘴6.1插口，所述喷嘴6.1安装在喷嘴6.1插口中，所述喷嘴6.1上方设置有罩子6.2。

优选的，所述喷嘴管板6.3下方还设置有多组筋板6.5。

实施例3

优选的，所述喷嘴管板6.3下方还设置有多组筋板6.5。

优选的，所述第一反应段2.1下部、第一反应段2.1中部、第二反应段2.2中部和第三反应段2.3中部均设置有温度检测插管11。

优选的，所述温度检测插管11与平水方向平行。

优选的，所述下封头1、上封头3和反应段2下部均设置有压力检测管12。

优选的，所述冷却夹套7下端设置有三个冷却水进口7.1，冷却夹套7上端设置有三个冷却水出口7.2。

优选的，所述第一反应段2.1下端还设置有排净管13。

优选的，所述压力检测管12与水平方向的夹角为30—60°，所述细硅粉进料管8与水平方向的夹角为30—60°。

工作原理：氯化氢气体从下封头1处设置的进气管5进入合成炉，氯化氢气体通过喷嘴组件6喷入反应段2，氯化氢气体与细硅粉充分接触并反应，由于细硅粉粒径小，反应剧烈放出大量的热，外置的冷却夹套7及时将热量带走，三段设置的反应段2加长了停留时间，使得转化率提高，高气速的氯化氢的通入和小直径的炉体保证杂质快速离开炉体，避免因大量杂质积累富集造成停炉，合成的三氯氢硅从上封头3处的出气管9排出。

本技术方案的有益效果如下：

本实用新型提供的一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，取消内置冷却管束，改为外夹套冷却形式；根据硅粉的粒径及杂质情况，从新计算模拟炉内反应，最终提高气速，使合成炉内形成沸腾形式；从新喷嘴6.1，将之前固定的直喷嘴6.1，改为风帽式结构，能够完全避免硅粉沿炉壁堆积，导致喷嘴6.1堵塞；从新模拟计算反应时间，因杂质高，提高停留时间，从而提升一次转化率；从新计算模拟气速，将气速提升至0.15m/s，并将合成炉直径减小到900mm，此情况下，可将杂质迅速带离合成炉，从而避免合成炉内杂质富集，导致停炉；取消旋风回床，硅粉杂质高，旋风回床会导致杂质富集，导致停炉。

四处设置的温度检测插管11的设置保证能检测多处的炉内温度，通过控制炉内温度控制反应程度，避免因反应过于剧烈造成高温停炉。冷却夹套7上设置三组冷却水进出口保证冷却水的供应量以及均匀性，保证冷却效果，及时带走多余的热量，保证合成炉的正常运行。第一反应段2.1下端还设置有排净管13，排净管13能将多余的细硅粉排出合成炉。细硅粉进料管8和压力检测管12设置角度能有效减少细硅粉的聚集，减少硅粉的附着。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，包括下封头（1）、反应段（2）和上封头（3），其特征在于：所述下封头（1）下端设置有硅粉排放口（4），所述下封头（1）一侧设置有进气管（5），所述下封头（1）与反应段（2）下端连接处设置有喷嘴组件（6），所述反应段（2）包括从下到上依次设置的第一反应段（2.1）、第二反应段（2.2）和第三反应段（2.3），所述第一反应段（2.1）、第二反应段（2.2）和第三反应段（2.3）外部均设置冷却夹套（7），所述第一反应段（2.1）上设置有细硅粉进料管（8），所述第三反应段（2.3）上部与上封头（3）固定连接，所述上封头（3）上设有出气管（9）和安全接口（10）。

2.根据权利要求1所述的一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，其特征在于：所述喷嘴组件（6）包括喷嘴（6.1）、罩子（6.2）、喷嘴管板（6.3）和安装环（6.4），所安装环（6.4）固定设置在下封头（1）上端的内壁上，所述喷嘴管板（6.3）固定设置在安装环（6.4）上，所述喷嘴管板（6.3）上设置有个喷嘴（6.1）插口，所述喷嘴（6.1）安装在喷嘴（6.1）插口中，所述喷嘴（6.1）上方设置有罩子（6.2）。

3.根据权利要求2所述的一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，其特征在于：所述喷嘴管板（6.3）下方还设置有多组筋板（6.5）。

4.根据权利要求1所述的一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，其特征在于：所述第一反应段（2.1）下部、第一反应段（2.1）中部、第二反应段（2.2）中部和第三反应段（2.3）中部均设置有温度检测插管（11）。

5.根据权利要求4所述的一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，其特征在于：所述温度检测插管（11）与平水方向平行。

6.根据权利要求1所述的一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，其特征在于：所述下封头（1）、上封头（3）和反应段（2）下部均设置有压力检测管（12）。

7.根据权利要求1所述的一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，其特征在于：所述冷却夹套（7）下端设置有三个冷却水进口（7.1），冷却夹套（7）上端设置有三个冷却水出口（7.2）。

8.根据权利要求1所述的一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，其特征在于：所述第一反应段（2.1）下端还设置有排净管（13）。

9.根据权利要求6所述的一种细硅粉用三氯氢硅合成炉，其特征在于：所述压力检测管（12）与水平方向的夹角为30—60°，所述细硅粉进料管与水平方向的夹角为30—60°。