CN215842864U - 一种新型冷氢化流化床加料系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型冷氢化流化床加料系统，包括流化床、第一硅粉高压罐和第二硅粉高压罐；所述流化床的两侧分别设有第一硅粉加料口和第二硅粉加料口；所述第一硅粉高压罐和第一硅粉加料口通过第一推料管线连接，所述第二硅粉高压罐和第二硅粉加料口通过第二推料管线连接；第一推料管线和第二推料管线结构相同。该流化床加料系统可以有效改善流化床的流态化效果的稳定，保证装置产量不受加料管线的堵塞、磨穿、定期检测维修的影响。降低了疏通硅粉加料管线的劳动强度及泄漏的风险，提高了流化床的可操作性。两根加料管线具有一备一用的功能，能使流化床内床层高度稳定，流态化状态平稳，流化床单程反应转化率影响小，产品质量稳定。

Description

一种新型冷氢化流化床加料系统

技术领域

本实用新型属于多晶硅制备领域，具体涉及一种新型冷氢化流化床加料系统。

背景技术

多晶硅生产过程中冷氢化工艺的核心设备是流化床，流化床在运行过程中，需要持续的补充硅粉，随着流化床内硅粉的逐渐增多，使得流化床内床层的高度会越来越高，达到一定高度并维持，在生产过程中会出现因四氯化硅、氢气不足，而导致流化床内流体的流速波动，进而影响流化床内硅粉的流态化效果变差，极易出现偏流落床现象，或者局部死床状态。

当流化床加料口出现偏流落床现象，即加料口的硅粉堆积在流化床加料口以下，最终导致加料口处的硅粉越积越多，加料管线堵塞，无法进行正常加硅粉，被迫进行疏通硅粉加料管线，由于硅粉的硬度高，对流化床加料管线的磨损比较严重，甚至会出现加料管线磨穿现象，这时需立即停止加料，流化床处于消耗床层状态，需花费时间对加料管线进行隔离更换处理，影响流化床的单程转化率、产量、质量。

流化床加料管线出现磨穿现象或定期拆检时，流化床无法继续补充硅粉，而流化床内的硅粉仍处于反应过程中，流化床内硅粉逐渐消耗，床层高度逐渐降低，处过程中流化床无法加料，造成流化床的单程转化率下降，产品B、P杂质含量上升导致系统产量降低。同时，会有大量氢气、硅粉泄漏至大气中，极易出现闪爆现象，对安全、环保问题造成压力。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新型冷氢化流化床加料系统，实现流化床连续加料的目的。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种新型冷氢化流化床加料系统，包括流化床、第一硅粉高压罐和第二硅粉高压罐；所述流化床的两侧分别设有第一硅粉加料口和第二硅粉加料口；所述第一硅粉高压罐和第一硅粉加料口通过第一推料管线连接，所述第二硅粉高压罐和第二硅粉加料口通过第二推料管线连接；第一推料管线和第二推料管线结构相同。

具体地，所述第一硅粉高压罐和第二硅粉高压罐上均连接有氢气冲压管线和尾气放空管线，氢气冲压管线上设有充压阀，尾气放空管线上设有泄压阀；第一硅粉高压罐和第二硅粉高压罐的顶部分别与硅粉料管连接，通过硅粉料管分别向第一硅粉高压罐和第二硅粉高压罐中添加硅粉原料；第一硅粉高压罐和第二硅粉高压罐的底部分别通过第一推料管线和第二推料管线连接至流化床加料口，将第一硅粉高压罐和第二硅粉高压罐中的硅粉原料送入流化床内。

具体地，第一推料管线和第二推料管线靠近流化床加料口处，分别连接有排空管，排空管上设有手阀；两推料管线位于排空管与加料口之间，依次设有切断阀和推料管线根部手阀。

具体地，第一推料管线和第二推料管线靠近硅粉高压罐的一侧，分别连接有氢气管线和氮气管线，氢气管线上设有氢气阀门和氢气流量计，氮气管线上设有氮气阀门；氮气管线与氢气管线之间，设有位于推料管线上的推料阀门，硅粉高压罐底部与靠近的氮气管线或者氢气管线之间，设有位于推料管线上的推料阀门。

进一步地，第一推料管线和第二推料管线上，分别设有用于测定管线内温度的测温仪。

有益效果：

该流化床加料系统可以有效改善流化床的流态化效果的稳定，保证装置产量不受加料管线的堵塞、磨穿、定期检测维修的影响。降低了疏通硅粉加料管线的劳动强度及泄漏的风险，提高了流化床的可操作性。两根加料管线具有一备一用的功能，能使流化床内床层高度稳定，流态化状态平稳，流化床单程反应转化率影响小，产品质量稳定。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是该新型冷氢化流化床加料系统的整体结构示意图。

其中，各附图标记分别代表：

1流化床；11第一硅粉加料口；12第二硅粉加料口；2第一硅粉高压罐；3第二硅粉高压罐。

203第一氢气冲压管线；21第一充压阀；204第一尾气放空管线；28第一泄压阀；205第一硅粉料管；206第一推料管线排空管；20第一排空管手阀；25第一切断阀；27第一推料管线根部手阀；207第一氢气管线；201第一氢气阀门；202第一氢气流量计；208第一氮气管线；29第一氮气阀门；22第一推料阀门A；23第一推料阀门B；24第一推料阀门C；26第一测温仪。

303第二氢气冲压管线；31第二充压阀；304第二尾气放空管线；38第二泄压阀；305第二硅粉料管；306第二推料管线排空管；30第二排空管手阀；35第二切断阀；37第二推料管线根部手阀；307第二氢气管线；301第二氢气阀门；302第二氢气流量计；308第二氮气管线；39第二氮气阀门；32第二推料阀门A；33第二推料阀门B；34第二推料阀门C；36第二测温仪。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本实用新型。

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，该新型冷氢化流化床加料系统包括流化床1、第一硅粉高压罐2和第二硅粉高压罐3；流化床1的两侧分别设有第一硅粉加料口11和第二硅粉加料口12；第一硅粉高压罐2和第一硅粉加料口11通过第一推料管线连接，第二硅粉高压罐3和第二硅粉加料口12通过第二推料管线连接；第一推料管线和第二推料管线结构相同。

其中，第一硅粉高压罐2连接有第一氢气冲压管线203和第一尾气放空管线204，第一氢气冲压管线203上设有第一充压阀21，第一尾气放空管线204上设有第一泄压阀28；第一硅粉高压罐2的顶部与第一硅粉料管205连接，通过硅粉料管向第一硅粉高压罐2添加硅粉原料；第一硅粉高压罐2的底部通过第一推料管线连接至流化床1的第一加料口11，将第一硅粉高压罐2中的硅粉原料送入流化床1内。第一推料管线靠近第一加料口11处，连接有第一推料管线排空管206，第一推料管线排空管206上设有第一排空管手阀20；推料管线位于第一推料管线排空管206与第一加料口11之间，依次设有第一切断阀25和第一推料管线根部手阀27。

第一推料管线靠近第一硅粉高压罐2的一侧，分别连接有第一氢气管线207和第一氮气管线208，第一氢气管线207上设有第一氢气阀门201和第一氢气流量计202，第一氮气管线208上设有第一氮气阀门29；第一氮气管线208与第一氢气管线207之间，设有位于第一推料管线上的第一推料阀门C24，第一硅粉高压罐2底部与靠近的第一氮气管线208之间，依次设有位于第一推料管线上的第一推料阀门A22和第一推料阀门B23。第一推料管线上，还设有用于测定管线内温度的第一测温仪26。

第二硅粉高压罐3连接有第二氢气冲压管线303和第二尾气放空管线304，第二氢气冲压管线303上设有第二充压阀31，第二尾气放空管线304上设有第二泄压阀38；第二硅粉高压罐3的顶部与第二硅粉料管305连接，通过硅粉料管向第二硅粉高压罐3添加硅粉原料；第二硅粉高压罐3的底部通过第二推料管线连接至流化床1的第二加料口12，将第二硅粉高压罐3中的硅粉原料送入流化床1内。第二推料管线靠近第二加料口12处，连接有第二推料管线排空管306，第二推料管线排空管306上设有第二排空管手阀30；推料管线位于第二推料管线排空管306与第二加料口12之间，依次设有第二切断阀35和第二推料管线根部手阀37。

第二推料管线靠近第二硅粉高压罐3的一侧，分别连接有第二氢气管线307和第二氮气管线308，第二氢气管线307上设有第二氢气阀门301和第二氢气流量计302，第二氮气管线308上设有第二氮气阀门39；第二氮气管线308与第二氢气管线307之间，设有位于第二推料管线上的第二推料阀门C34，第二硅粉高压罐3底部与靠近的第二氮气管线308之间，依次设有位于第二推料管线上的第二推料阀门A32和第二推料阀门B33。第二推料管线上，还设有用于测定管线内温度的第二测温仪36。

使用时，两侧的第一推料管线和第二推料管线一备一用，具体为：

(1)打开第一氢气阀门201，依次打开第一推料管线根部手阀27、第一切断阀25，确保第一氢气流量计202维持在500-1000Nm³/h。

(2)第一硅粉高压罐2的第一充压阀21、第一推料阀门A22、第一推料阀门B23、第一推料阀门C24，打开第一硅粉高压罐2第一泄压阀28开始泄压，压力降至0MPa后，硅粉从第一硅粉高压罐2顶部进入，当第一硅粉高压罐2的液位计不再上涨时，说明硅粉已完全进入高压罐，关闭第一泄压阀28，打开第一充压阀21充压，直至压力充压至比流化床1压力高于0.3MPa后，关闭第一充压阀21停止充压。

(3)依次打开第一推料阀门C24、第一推料阀门B23、第一推料阀门A22，向流化床1推硅粉，直至第一硅粉高压罐2液位下降4％液位，依次关闭第一推料阀门A22、第一推料阀门B23、第一推料阀门C24。

(4)重复上述(2)、(3)推硅粉操作实现硅粉添加。若出现推料管线磨穿泄漏问题，而导致第一推料管线无法正常补充硅粉，影响流化床1的反应效果，四氯化硅一次转化率下降。

(5)当推料管线出现泄漏时应关闭第一推料管线根部手阀27、第一切断阀25、第一氢气阀门201、第一推料阀门A22、第一推料阀门B23，打开第一排空管手阀20、第一推料阀门C24，将管线内氢气泄放至第一推料管线排空管206后，打开第一氮气阀门29，对泄漏推料管线进行置换，置换合格后对推料管线进行更换。

(6)同时打开第二硅粉加料口12，确保第一推料管线无法推料时，流化床1内能够及时补充硅粉。

(7)打开第二氢气阀门301，依次打开第二推料管线根部手阀37、第二切断阀35，确保第二氢气流量计302维持在500-1000Nm³/h。

(8)关闭第二硅粉高压罐3第二充压阀31、第二推料阀门A32、第二推料阀门B33、第二推料阀门C34，打开硅粉高压罐3第二泄压阀38开始泄压，压力降至0MPa后，硅粉从第二硅粉高压罐3顶部进入，当第二硅粉高压罐3的液位计不再上涨时，说明硅粉已完全进入第二硅粉高压罐3，关闭第二泄压阀38，打开第二充压阀31充压，直至压力充压至比流化床1压力高于0.3MPa后，关闭第二充压阀31停止充压。

(9)依次打开第二推料阀门C34、第二推料阀门B33、第二推料阀门A32，向流化床1推硅粉，直至第二硅粉高压罐3液位下降4％液位，依次关闭第二推料阀门A32、第二推料阀门B33、第二推料阀门C34。重复上述(8)、(9)推硅粉操作，保证流化床1内始终有足够的硅粉参与反应。

(10)第一硅粉加料口11、第二硅粉加料口12推料管线上的第一测温仪26和第二测温仪36为测温点，目的在于监测推流化床1内高温混合气体是否反窜至推料管线或高压罐内。在停用推料管线时，防止误关阀门，会导致流化床内高温气体反窜，同时温度达到100℃以上时，联锁关闭第一切断阀25或者第二切断阀35，确保推料管线泄漏时，能够及时切断流化床1内的高温气体反窜，大大消除因推料管线泄漏造成的安全、环保隐患。

该流化床加料系统增加一个加料口，避免因流化床内加料管线堵塞，无法正常加硅粉。当第一加料口堵塞时，通过第二加料口进行加料，第一加料口进行清堵处理。当第一加料管线磨损严重需要拆检时或磨穿时，立即关闭切断阀，防止流化床内高温、高压、易燃、易爆的气体泄漏至大气中，对加料管线进行更换。加料管线设置高压氢气吹扫管线，在加料时氢气起到助吹作用，有助于硅粉顺畅的加入流化床内。加料管线设置温度检测装置，当温度上涨至100℃以上时，可立即将加料管线上的切断阀关闭，阻止流化床内高温物料倒窜。加料管线采用加厚耐磨的材质，以延长加料管线的使用时间。

本实用新型提供了一种新型冷氢化流化床加料系统的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，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原理的前提下，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。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种新型冷氢化流化床加料系统，其特征在于，包括流化床(1)、第一硅粉高压罐(2)和第二硅粉高压罐(3)；所述流化床(1)的两侧分别设有第一硅粉加料口(11)和第二硅粉加料口(12)；所述第一硅粉高压罐(2)和第一硅粉加料口(11)通过第一推料管线连接，所述第二硅粉高压罐(3)和第二硅粉加料口(12)通过第二推料管线连接；第一推料管线和第二推料管线结构相同。

2.根据权利要求1所述的新型冷氢化流化床加料系统，其特征在于，所述第一硅粉高压罐(2)和第二硅粉高压罐(3)上均连接有氢气冲压管线和尾气放空管线，氢气冲压管线上设有充压阀，尾气放空管线上设有泄压阀；第一硅粉高压罐(2)和第二硅粉高压罐(3)的顶部分别与硅粉料管连接，通过硅粉料管分别向第一硅粉高压罐(2)和第二硅粉高压罐(3)中添加硅粉原料；第一硅粉高压罐(2)和第二硅粉高压罐(3)的底部分别通过第一推料管线和第二推料管线连接至流化床(1)加料口，将第一硅粉高压罐(2)和第二硅粉高压罐(3)中的硅粉原料送入流化床(1)内。

3.根据权利要求1所述的新型冷氢化流化床加料系统，其特征在于，第一推料管线和第二推料管线靠近流化床(1)加料口处，分别连接有排空管，排空管上设有手阀；两推料管线位于排空管与加料口之间，依次设有切断阀和推料管线根部手阀。

4.根据权利要求1所述的新型冷氢化流化床加料系统，其特征在于，第一推料管线和第二推料管线靠近硅粉高压罐的一侧，分别连接有氢气管线和氮气管线，氢气管线上设有氢气阀门和氢气流量计，氮气管线上设有氮气阀门；氮气管线与氢气管线之间，设有位于推料管线上的推料阀门，硅粉高压罐底部与靠近的氮气管线或者氢气管线之间，设有位于推料管线上的推料阀门。

5.根据权利要求1所述的新型冷氢化流化床加料系统，其特征在于，第一推料管线和第二推料管线上，分别设有用于测定管线内温度的测温仪。

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