CN218981508U - 一种生产四氯化硅的反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生产四氯化硅的反应器，包括氯化炉，氯化炉顶部具有入料管，入料管上安装有四氯化硅反应器；四氯化硅反应器包括中心管，中心管的外表面设置有高沸物蒸汽输送管，高沸物蒸汽输送管的外表面焊接有旋流输送管，旋流输送管的外表面设置有焊接有外层输送管；中心管的顶部设置开口，高沸物蒸汽输送管的侧面设置有高沸物蒸汽进料管，旋流输送管的外表面设置有第一进料管，外层输送管的外表面设置有第二进料管；本实用新型目的是解决现有技术中使用高沸物蒸汽生产四氯化硅的过程中，由于高沸物蒸汽中含有六氯化二硅受热后发生副反应会生成单质硅固体会将氯化炉堵塞的问题。

Description

一种生产四氯化硅的反应器

技术领域

本实用新型涉及一种生产四氯化硅技术领域，具体涉及一种生产四氯化硅的反应器。

背景技术

用多晶硅高沸物生产四氯化硅过程中，需要将氯气与多晶硅高沸物反应。高沸物中的六氯化二硅与氯气发生的主要反应：Si₂Cl₆+Cl₂＝2SiCl₄。

申请号为：CN202221165400.4，公开号为：CN217661586U的实用新型专利(以下简称“现有技术1”)公开了一种多晶硅高沸物分离系统，涉及多晶硅技术领域，包括第一沉降罐、第一过滤器、精馏塔、第一冷却搅拌罐、第二沉降罐、第二过滤器和裂解反应器；第一沉降罐的上清液出口端通过管路与第一过滤器的进口端连接，第一过滤器的出口端通过管路与精馏塔的进口端连接，精馏塔的塔釜通过管路与第一冷却搅拌罐的进口端连接，第一冷却搅拌罐的出口端通过管路与第二沉降罐的进口端连接，第二沉降罐的上清液出口端通过管路与第二过滤器的进口端连接，第二过滤器的出口端通过管路与裂解反应器的进口端连接。该多晶硅高沸物分离系统，可有效分离固态金属杂质(主要以三氯化铝为主)，得到较为纯净的高聚物(六氯二硅烷为主)的粗产品液。

现有技术1的说明书公开了一种多晶硅高沸物分离系统，但在实际的应用中，现有技术1中利用多晶硅高沸物蒸汽与氯气进行反应生成四氯化硅，但是高沸物中的六氯化二硅受热后会发生副反应，反应的化学方程式为：2Si₂Cl₆＝3SiCl₄+Si，也就是说六氯化二硅受热后发生副反应会生成单质硅固体，而这些单质硅固体会附着在氯化炉的内壁中，久而久之，单质硅固体积少成多会将氯化炉完全堵死，无法进行四氯化硅的生产。

发明内容

本实用新型提供了一种生产四氯化硅的反应器，目的是解决现有技术中使用高沸物蒸汽生产四氯化硅的过程中，由于高沸物蒸汽中含有六氯化二硅受热后发生副反应会生成单质硅固体会将氯化炉堵塞的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种生产四氯化硅的反应器，包括氯化炉，氯化炉顶部具有入料管，入料管上安装有四氯化硅反应器；

四氯化硅反应器包括中心管，中心管的外表面设置有高沸物蒸汽输送管，高沸物蒸汽输送管的外表面焊接有旋流输送管，旋流输送管的外表面设置有焊接有外层输送管；中心管的顶部设置开口，高沸物蒸汽输送管的侧面设置有高沸物蒸汽进料管，旋流输送管的外表面设置有第一进料管，外层输送管的外表面设置有第二进料管；

所述开口、第一进料管、第二进料管与氯气源连接，高沸物蒸汽进料管与高沸物蒸汽源连接。

进一步地，入料管上设置有第一法兰，外层输送管的外表面上固定设置有第二法兰，第一法兰与第二法兰可拆卸密封连接。

进一步地，第一法兰上设置有若干第一通孔，第二法兰上设置有若干第二通孔，第一通孔与第二通孔的位置及数量相对应，每一个第一通孔以及对应位置上的第二通孔内部均设置有螺栓，螺栓穿过第一通孔及第二通孔后与氯化炉实现可拆卸连接。

进一步地，第二法兰底部设置有密封槽，密封槽内设置有密封垫，螺栓能够使得第一法兰与第二法兰紧密贴合后将密封垫压在密封槽与第一法兰之间并使得第一法兰与第二法兰实现密封连接。

进一步地，氯化炉的炉顶设置有凹槽，凹槽具有内螺纹，所述螺栓与内螺纹配合，螺栓与凹槽螺纹连接后实现与氯化炉之间可拆卸连接。

进一步地，所述开口通过软管与氯气源连接。

进一步地，软管、第一进料管、第二进料管及高沸物蒸汽进料管上均设置有气体质量流量计，气体质量流量计用于显示气体的流量。

进一步地，软管、第一进料管、第二进料管及高沸物蒸汽进料管上均设置有减压阀。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型主要包括氯化炉，氯化炉顶部具有入料管，入料管上安装有四氯化硅反应器；在实际的使用过程中，工作人员将氯气通入到中心管、旋流输送管及外层输送管中，与此同时，将多晶硅高沸物蒸汽通入高沸物蒸汽输送管中，中心管中的氯气在进入到氯化炉中会向两边进行扩散，多晶硅高沸物蒸汽在氯气扩散的路径上，旋流输送管中的氯气也会向两边扩散，多晶硅高沸物蒸汽在从旋流输送管中流出的氯气的扩散路径上，此时多晶硅高沸物蒸汽中的六氯化二硅与氯气充分反应生成四氯化硅，为了防止多晶硅高沸物蒸汽中的六氯化二硅受热与氯化炉内表面进行贴附发生副反应生成单质硅，从外层输送管中的氯气垂直进入氯化炉中形成一层气膜，这层氯气气膜使高沸物与氯气反应的高温不能直接作用于氯化炉，防止反应产生的固体颗粒(硅、二氧化硅)与氯化炉内壁接触导致结渣堵塞。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型图1中A处的局部放大图。

图3为本实用新型实施例二的结构示意图。

图中，101-氯化炉，102-第一法兰，103-第二法兰，104-螺栓，105-高沸物蒸汽输送管，106-中心管，107-旋流输送管，108-旋流板，109-外层输送管，110-密封槽，111-密封垫，112-入料管，113-高沸物蒸汽进料管，114-第一进料管，115-第二进料管，116-凹槽，117-气体质量流量计，118-减压阀，119-软管。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例一

请参阅图1及图2所示，本实施例公开了一种生产四氯化硅的反应器，包括氯化炉101，氯化炉101顶部具有入料管112，入料管112上安装有四氯化硅反应器；

四氯化硅反应器包括中心管106，中心管106的外表面设置有高沸物蒸汽输送管105，高沸物蒸汽输送管105的外表面焊接有旋流输送管107，旋流输送管107的外表面设置有焊接有外层输送管109；中心管106的顶部设置开口，高沸物蒸汽输送管105的侧面设置有高沸物蒸汽进料管113，旋流输送管107的外表面设置有第一进料管114，外层输送管109的外表面设置有第二进料管115；

所述开口、第一进料管114、第二进料管115与氯气源连接，高沸物蒸汽进料管113与高沸物蒸汽源连接；

本实用新型主要包括氯化炉101，氯化炉101顶部具有入料管112，入料管112上安装有四氯化硅反应器；在实际的使用过程中，工作人员将氯气通入到中心管106、旋流输送管107及外层输送管109中，与此同时，将多晶硅高沸物蒸汽通入高沸物蒸汽输送管105中，中心管106中的氯气在进入到氯化炉101中会向两边进行扩散，多晶硅高沸物蒸汽在氯气扩散的路径上，旋流输送管107中的氯气也会向两边扩散，多晶硅高沸物蒸汽在从旋流输送管107中流出的氯气的扩散路径上，此时多晶硅高沸物蒸汽中的六氯化二硅与氯气充分反应生成四氯化硅，为了防止多晶硅高沸物蒸汽中的六氯化二硅受热与氯化炉101内表面进行贴附发生副反应生成单质硅，从外层输送管109中的氯气垂直进入氯化炉101中形成一层气膜，这层氯气气膜使高沸物与氯气反应的高温不能直接作用于氯化炉101，防止反应产生的固体颗粒(硅、二氧化硅)与氯化炉101内壁接触导致结渣堵塞。

在一些实施例中，入料管112上设置有第一法兰102，外层输送管109的外表面上固定设置有第二法兰103，第一法兰102与第二法兰103可拆卸密封连接，通过第一法兰102及第二法兰103连接入料管112及外层输送管109的好处是便于拆卸与安装。

在一些实施例中，第一法兰102上设置有若干第一通孔，第二法兰103上设置有若干第二通孔，第一通孔与第二通孔的位置及数量相对应，每一个第一通孔以及对应位置上的第二通孔内部均设置有螺栓104，螺栓104穿过第一通孔及第二通孔后与氯化炉101实现可拆卸连接，在实际的使用过程中，螺栓104穿过第一通孔及第二通孔后与氯化炉101进行螺接，螺栓104能够将第一法兰102与第二法兰103紧密贴合在一起。

在一些实施例中，第二法兰103底部设置有密封槽110，密封槽110内设置有密封垫111，螺栓104能够使得第一法兰102与第二法兰103紧密贴合后将密封垫111压在密封槽110与第一法兰102之间并使得第一法兰102与第二法兰103实现密封连接，在实际的使用过程中，螺栓104进行压紧后，第一法兰102与第二法兰103将密封垫111挤压在第一法兰102与密封槽110中，使得第一法兰102与第二法兰103之间的密封性更好。

在一些实施例中，氯化炉101的炉顶设置有凹槽116，凹槽116具有内螺纹，所述螺栓104与内螺纹配合，螺栓104与凹槽螺纹连接后实现与氯化炉101之间可拆卸连接，设置凹槽116以及在凹槽116内设置内螺纹后，螺栓穿过第一通孔及第二通孔后与凹槽116进行螺纹配合，这样设置能够使得第一法兰102与第二法兰103间的连接关系更加稳定。

在一些实施例中，所述开口通过软管119与氯气源连接，在实际的使用过程中，氯气源迸射氯气通过软管119进入到开口中。

在一些实施例中，软管119、第一进料管114、第二进料管115及高沸物蒸汽进料管113上均设置有气体质量流量计117，气体质量流量计117用于显示气体的流量，在本实施例中，气体质量流量计117为现有技术中的气体质量流量计117，其型号为：GMFC-CXB-4-R4-D-A1-F2,气体质量流量计117能够通过数显的方式对瞬时流过气体质量流量计117的气体的流量进行显示，并通过流量和管道的横截面积计算出气体的流速，具体计算公式为：Q(气体体积流量)＝V(气体平均流速)·S(管道横截面积)，从而达到监测气体流量及流速数值的效果。

在一些实施例中，软管119、第一进料管114、第二进料管115及高沸物蒸汽进料管113上均设置有减压阀118，其中，中心管106中的氯气流速为25-40m/s，流量5-10m³/h，起参与反应、促进物料由内向外混合的作用。

高沸物蒸汽是主要反应物，温度140-170℃，流量130m³/h，流速15-25m/s。

旋流输送管107中的氯气流量10-20m³/h，流速25-40m/s。氯气是重要的混合动力，旋转的氯气与里层垂直流动的高沸物蒸汽相互碰撞，形成充分的混合，在混合过程中完成化学反应。

外层输送管109中的氯气流速10-15m/s，流量5-10m³/h。

在本实施例中，通过调节减压阀118，并通过气体质量流量计117上的实时数值来控制高沸物蒸汽、旋流输送管107中的氯气、外层输送管109中的氯气、以及中心管106中的氯气的流量。

实施例二

请参阅图1-3所示，本实施例是在实施例一的基础上进一步优化，在本实施例中，高沸物蒸汽输送管105的外表面设置有若干旋流板108，若干旋流板108相互平行设置，相邻两块旋流板108之间形成旋流通道，旋流板108位于旋流输送管107内部。

在实际的使用过程中，氯气经过第一进料管114后进入到旋流输送管107中，氯气在通过相邻两块旋流板108后产生旋流，旋流的氯气从旋流输送管107内通入到氯化炉101中产生旋流，旋流的氯气与多晶硅高沸物蒸汽中的六氯化二硅反应更加充分。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种生产四氯化硅的反应器，包括氯化炉(101)，氯化炉(101)顶部具有入料管(112)，其特征在于：入料管(112)上安装有四氯化硅反应器；

四氯化硅反应器包括中心管(106)，中心管(106)的外表面设置有高沸物蒸汽输送管(105)，高沸物蒸汽输送管(105)的外表面焊接有旋流输送管(107)，旋流输送管(107)的外表面设置有焊接有外层输送管(109)；中心管(106)的顶部设置开口，高沸物蒸汽输送管(105)的侧面设置有高沸物蒸汽进料管(113)，旋流输送管(107)的外表面设置有第一进料管(114)，外层输送管(109)的外表面设置有第二进料管(115)；

所述开口、第一进料管(114)、第二进料管(115)与氯气源连接，高沸物蒸汽进料管(113)与高沸物蒸汽源连接。

2.根据权利要求1所述的一种生产四氯化硅的反应器，其特征在于：入料管(112)上设置有第一法兰(102)，外层输送管(109)的外表面上固定设置有第二法兰(103)，第一法兰(102)与第二法兰(103)可拆卸密封连接。

3.根据权利要求2所述的一种生产四氯化硅的反应器，其特征在于：第一法兰(102)上设置有若干第一通孔，第二法兰(103)上设置有若干第二通孔，第一通孔与第二通孔的位置及数量相对应，每一个第一通孔以及对应位置上的第二通孔内部均设置有螺栓(104)，螺栓(104)穿过第一通孔及第二通孔后与氯化炉(101)实现可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的一种生产四氯化硅的反应器，其特征在于：第二法兰(103)底部设置有密封槽(110)，密封槽(110)内设置有密封垫(111)，螺栓(104)能够使得第一法兰(102)与第二法兰(103)紧密贴合后将密封垫(111)压在密封槽(110)与第一法兰(102)之间并使得第一法兰(102)与第二法兰(103)实现密封连接。

5.根据权利要求3所述的一种生产四氯化硅的反应器，其特征在于：氯化炉(101)的炉顶设置有凹槽(116)，凹槽(116)具有内螺纹，所述螺栓(104)与内螺纹配合，螺栓(104)与凹槽螺纹连接后实现与氯化炉(101)之间可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的一种生产四氯化硅的反应器，其特征在于：所述开口通过软管(119)与氯气源连接。

7.根据权利要求6所述的一种生产四氯化硅的反应器，其特征在于：软管(119)、第一进料管(114)、第二进料管(115)及高沸物蒸汽进料管(113)上均设置有气体质量流量计(117)，气体质量流量计(117)用于显示气体的流量。

8.根据权利要求7所述的一种生产四氯化硅的反应器，其特征在于：软管(119)、第一进料管(114)、第二进料管(115)及高沸物蒸汽进料管(113)上均设置有减压阀(118)。

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