CN219150070U - 一种四氯化硅氢化反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种四氯化硅氢化反应器，该装置包括：反应器外壳、物料出口和物料进口，物料出口设置在所述反应器外壳的上端，物料进口设置在反应器外壳的下端；旋风分离器结构，旋风分离器设置在反应器外壳的内部并设置在物料出口的下端，通过连接管与物料出口连通；分布板，分布板固定在反应器外壳的内部，设置在旋风分离器结构的下方；分布器，分布器固定在反应器外壳的内部，设置在分布板的下方，分布器包括多个喷嘴；硅粉进口，硅粉进口设置在反应器外壳上，并设置在分布器的上方。本实用新型中，通过选用内置式的旋风分离器结构，使物料反应更加充分，提高了物料转化率，降低了生产成本。

Description

一种四氯化硅氢化反应器

技术领域

本实用新型实施例涉及高纯多晶硅光伏产业技术领域，尤其涉及一种四氯化硅氢化反应器。

背景技术

目前，在生产多晶硅过程中，会产生大量的四氯化硅，而采用四氯化硅氢化技术处理副产物，将其转化为三氯氢硅、降低生产成本已成为目前发展的重点。四氯化硅氢化技术是将冶金级硅粉、氢气、四氯化硅加入氢化反应器中，在一定的温度、压力条件下，在催化剂作用下反应，生成三氯氢硅。

现有多晶硅生产用的四氯化硅氢化反应器，受旋风分离器、分布器安装及布置形式、硅粉进料管安装布置形式的影响，在反应温度下，硅粉及催化剂经过料腿进入旋风分离器时，容易附着在料腿内壁，造成旋风分离器效率下降、能耗增大、降低三氯氢硅转化率，甚至造成料腿完全堵塞，致使影响正常生产；且现有四氯化硅氢化反应器分布器安装形式复杂，在反应温度下产生形变后，容易影响反应器内部流体分布，影响反应效率、降低三氯氢硅转化率，并造成反应器产生变形甚至形成裂纹；受现有的旋风分离器布置形式限制，造成增加单台产量的同时，将增加反应器用材从而增加了制造成本及能耗；同时现有四氯化硅氢化反应器硅粉进料管线为单根直管式非对称安装，造成硅粉及催化剂进入分布不均匀，影响反应速率及转化率。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种四氯化硅氢化反应器，以解决现有的设备功能不完善，导致的增大成本，影响反应速率及转化率的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种四氯化硅氢化反应器，其特征在于，包括：

反应器外壳、物料出口和物料进口，所述物料出口设置在所述反应器外壳的上端，所述物料进口设置在所述反应器外壳的下端；

旋风分离器结构，所述旋风分离器结构设置在所述反应器外壳的内部并设置在所述物料出口的下端，通过连接管与所述物料出口连通；

分布板，所述分布板固定在所述反应器外壳的内部，设置在所述旋风分离器结构的下方，用于对物料进行充分反应；

分布器，所述分布器固定在所述反应器外壳的内部，设置在所述分布板的下方，所述分布器包括多个喷嘴，用于向所述分布板输送物料；

硅粉进口，所述硅粉进口设置在所述反应器外壳上，并设置在所述分布器的上方；

进气口，所述进气口设置在所述反应器外壳上，并设置在所述旋风分离器结构和所述分布板之间；

至少一个排渣口，所述排渣口斜向下设置在所述反应器外壳上，并设置在所述分布器的上方。

可选的，所述旋风分离器结构为至少两个，至少两个所述旋风分离器结构环绕设置在所述物料出口的下端，通过连接管与所述物料出口连通。

可选的，还包括：

至少一个支座，所述支座设置在所述反应器外壳上。

可选的，所述反应器外壳包括：筒体、上封头和下封头；所述上封头设置在所述筒体的上端，所述下封头设置在所述筒体的下端。

可选的，所述物料出口的一端设置在所述反应器外壳的外部，所述物料出口的另一端设置在所述反应器外壳的内部。

可选的，所述旋风分离器结构包括：旋风分离器和旋风分离器进料口料腿，所述旋风分离器进料口料腿设置在所述旋风分离器远离所述物料出口的一端。

可选的，所述旋风分离器结构还包括：重力阀，所述重力阀设置在所述旋风分离器进料口料腿远离所述旋风分离器的一端。

可选的，所述旋风分离器结构还包括：至少一个料腿吹扫管，所述料腿吹扫管穿过所述反应器外壳，并通入所述旋风分离器进料口料腿的内部。

可选的，所述分布器与所述反应器外壳之间设置有隔离垫，用于对所述反应器外壳进行隔离防护。

可选的，所述分布器还包括：支撑板和螺栓，所述分布器通过螺栓与支撑板固定在所述反应器外壳的内部。

可选的，所述硅粉进口包括：进粉管和内管，所述进粉管设置在所述反应器外壳上，所述内管设置在所述进粉管位于所述反应器外壳内部的一端，所述内管环向设置在所述反应器外壳的内壁上。

可选的，所述硅粉进口为至少两个，所述硅粉进口对称的设置在所述反应器外壳上。

在本实用新型中，通过选用内置式的旋风分离器结构，使所述旋风分离器结构围绕物料出口的管口，物料反应更加充分，提高了三氯氢硅转化率，减少了反应器总体制造用材料、降低了生产成本，并显著提高了反应期间的稳定性，解决了现有的设备功能不完善，导致的增大成本，影响反应速率及转化率的问题。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本实用新型实施例提供的一种四氯化硅氢化反应器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，本实用新型实施例提供了一种四氯化硅氢化反应器，其特征在于，包括：

反应器外壳1、物料出口2和物料进口3，所述物料出口2设置在所述反应器外壳1的上端，所述物料进口3设置在所述反应器外壳1的下端；

本实用新型实施例中，可选的，所述反应器外壳1包括：筒体101、上封头102和下封头103；所述上封头102设置在所述筒体101的上端，所述下封头103设置在所述筒体101的下端。

本实用新型实施例中，所述四氯化硅氢化反应器容器可以设置为高25000-45000mm，容器内径5100-9000mm；所述筒体101选择不锈钢筒体，上封头102可以但不限于设置为球形、椭圆形和椭球型等，所述下封头103可以但不限于设置为球形、锥形和椭圆形等。

本实用新型实施例中，可选的，所述物料出口2的一端设置在所述反应器外壳1的外部，所述物料出口2的另一端设置在所述反应器外壳1的内部。

本实用新型实施例中，所述物料出口2伸入所述筒体101内50-5000mm；物料进口3可以但不限于选用直径100-1000mm，可以选择但不限于选择1-4个物料进口3采用焊接形式均匀分布于下封头上，采用法兰连接。

旋风分离器结构4，所述旋风分离器结构4设置在所述反应器外壳1的内部并设置在所述物料出口2的下端，通过连接管401与所述物料出口2连通；

本实用新型实施例中，可选的，所述旋风分离器结构4为至少两个，至少两个所述旋风分离器结构4环绕设置在所述物料出口2的下端，通过连接管401与所述物料出口2连通。

本实用新型实施例中，所述连接管401采用不锈钢材质，通过连接管401与2-10个旋风分离器402通过法兰连接，旋风分离器的数量根据实际情况设定，保证旋风分离器围绕出料管口360°均匀分布，物料反应更加充分，提高气固分离的效果，通过内置式的旋风分离器结构4，将收集的固体硅粉颗粒返回床层再次进行反应，可根据实际产能及气固分离效率进行增减，提高了三氯氢硅转化率，减少了反应器总体制造用材料、降低了生产成本，并显著提高了反应期间的稳定性。

本实用新型实施例中，可选的，所述旋风分离器结构包括：旋风分离器402和旋风分离器进料口料腿403，所述旋风分离器进料口料腿403设置在所述旋风分离器402远离所述物料出口2的一端。

本实用新型实施例中，可选的，所述旋风分离器结构4还包括：重力阀404，所述重力阀404设置在所述旋风分离器进料口料腿403远离所述旋风分离器402的一端。

本实用新型实施例中，可选的，所述旋风分离器结构4还包括：至少一个料腿吹扫管405，所述料腿吹扫管405穿过所述反应器外壳1，并通入所述旋风分离器进料口料腿403的内部。

本实用新型实施例中，通过在筒体101上固定料腿吹扫管405，所述料腿吹扫管405可选直径8-300mm，可根据实际情况选择但不限于选择安装1-8个料腿吹扫管405，采用法兰与料腿吹扫管405连接，穿过筒体后通入进料口料腿403内部，并通过手工焊接与进料口料腿403连接，增加料腿吹扫管405，并使用氢气吹扫，降低了所述旋风分离器进料口料腿403堵塞情况，减少反应器停机检修时间，降低了能耗。

分布板5，所述分布板5固定在所述反应器外壳1的内部，设置在所述旋风分离器结构4的下方，用于对物料进行充分反应；

本实用新型实施例中，分布板5可以但不限于选择不锈钢材料，采用螺栓连接或焊接的形式同支撑板固定于筒体上，用于对物料进行充分反应。

分布器6，所述分布器6固定在所述反应器外壳1的内部，设置在所述分布板5的下方，所述分布器6包括多个喷嘴601，用于向所述分布板输送物料；

本实用新型实施例中，分布器6为组合件，采用螺栓及支撑板固定于筒体101内，分布器6上均匀分布有喷嘴601，所述喷嘴601可以但不限于选用不锈钢材料，并采用螺纹丝扣连接或焊接的形式与分布器6连接。

本实用新型实施例中，可选的，所述分布器6与所述反应器外壳1之间设置有隔离垫602，用于对所述反应器外壳1进行隔离防护。

本实用新型实施例中，分布器6与筒体101之间选用隔离垫602，所述隔离垫602可以但不限于选择以下至少一项：毛毡、石棉板、玻璃棉和陶瓷纤维毯进行隔离。

本实用新型实施例中，可选的，所述分布器6还包括：支撑板和螺栓，所述分布器6通过螺栓与支撑板固定在所述反应器外壳1的内部。

本实用新型实施例中，增加了分布器与筒壁之间的隔离垫并使用螺栓与支撑板固定分布器，显著降低了因分布器热形变引起的反应器泄漏故障，并避免了生产过程因此可能产生的风险。

硅粉进口7，所述硅粉进口7设置在所述反应器外壳1上，并设置在所述分布器6的上方；

本实用新型实施例中，可选的，所述硅粉进口7包括：进粉管701和内管702，所述进粉管701设置在所述反应器外壳1上，所述内管702设置在所述进粉管701位于所述反应器外壳1内部的一端，所述内管702环向设置在所述反应器外壳1的内壁上。

本实用新型实施例中，硅粉进口7可以但不限于设置为1-8个，采用焊接形式固定于筒体101上，硅粉进,7通过法兰螺栓固定，内管702可以但不限于选用直径100-1000mm伸入筒体101内，贴筒体101的内壁环向布置。

本实用新型实施例中，可选的，所述硅粉进口为至少两个，所述硅粉进口对称的设置在所述反应器外壳上。

本实用新型实施例中，使用对称布置，通过环向贴壁斜口硅粉进料的形式，硅粉及催化剂分布更加均匀，提高了反应速率及转化率。

进气口8，所述进气口设置在所述反应器外壳上，并设置在所述旋风分离器结构和所述分布板之间；

本实用新型实施例中，所述进气口8用于输入氢气。

至少一个排渣口9，所述排渣口斜向下设置在所述反应器外壳上，并设置在所述分布器的上方。

本实用新型实施例中，排渣口9可以但不限于设置1-4个，可以但不限于选用直径50-300mm的不锈钢管，与筒体101斜向下呈10-85度夹角，采用焊接形式固定于筒体101上。

本实用新型实施例中，通过选用内置式的旋风分离器结构，使所述旋风分离器结构围绕物料出口的管口，物料反应更加充分，提高了三氯氢硅转化率，减少了反应器总体制造用材料、降低了生产成本，并显著提高了反应期间的稳定性，解决了现有的设备功能不完善，导致的增大成本，影响反应速率及转化率的问题。

本实用新型实施例中，可选的，还包括：至少一个支座10，所述支座设置在所述反应器外壳上。

本实用新型实施例中，可选的，还包括：圆孔11，所述圆孔11设置在所述反应器外壳1的上端，用于检修时人员的进入。

本实用新型实施例中，首先物料四氯化硅气体经物料进口3经过下封头103的孔板均匀分布后进入反应器，通过分布器6上喷嘴601进入分布板5，氢气通过料腿吹扫管405和进气口8进入反应器与四氯化硅在500℃以上的高温与3.0MPa以上的压力下与通过对称布置的硅粉进口7进入的硅粉、喷嘴601进入的四氯化硅经过分布板5进行充分的反应，反应后生产的四氯化硅与三氯氢硅、硅粉混合物经过旋风分离器进行气固分离后，通过10物料出口进入下一道工序。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (12)

1.一种四氯化硅氢化反应器，其特征在于，包括：

反应器外壳、物料出口和物料进口，所述物料出口设置在所述反应器外壳的上端，所述物料进口设置在所述反应器外壳的下端；

旋风分离器结构，所述旋风分离器结构设置在所述反应器外壳的内部并设置在所述物料出口的下端，通过连接管与所述物料出口连通；

分布板，所述分布板固定在所述反应器外壳的内部，设置在所述旋风分离器结构的下方，用于对物料进行充分反应；

分布器，所述分布器固定在所述反应器外壳的内部，设置在所述分布板的下方，所述分布器包括多个喷嘴，用于向所述分布板输送物料；

硅粉进口，所述硅粉进口设置在所述反应器外壳上，并设置在所述分布器的上方；

进气口，所述进气口设置在所述反应器外壳上，并设置在所述旋风分离器结构和所述分布板之间；

至少一个排渣口，所述排渣口斜向下设置在所述反应器外壳上，并设置在所述分布器的上方。

2.根据权利要求1所述的四氯化硅氢化反应器，其特征在于，

所述旋风分离器结构为至少两个，至少两个所述旋风分离器结构环绕设置在所述物料出口的下端，通过连接管与所述物料出口连通。

3.根据权利要求1所述的四氯化硅氢化反应器，其特征在于，还包括：

至少一个支座，所述支座设置在所述反应器外壳上。

4.根据权利要求1所述的四氯化硅氢化反应器，其特征在于，

所述反应器外壳包括：筒体、上封头和下封头；所述上封头设置在所述筒体的上端，所述下封头设置在所述筒体的下端。

5.根据权利要求1所述的四氯化硅氢化反应器，其特征在于，

所述物料出口的一端设置在所述反应器外壳的外部，所述物料出口的另一端设置在所述反应器外壳的内部。

6.根据权利要求1所述的四氯化硅氢化反应器，其特征在于，

所述旋风分离器结构包括：旋风分离器和旋风分离器进料口料腿，所述旋风分离器进料口料腿设置在所述旋风分离器远离所述物料出口的一端。

7.根据权利要求6所述的四氯化硅氢化反应器，其特征在于，

所述旋风分离器结构还包括：重力阀，所述重力阀设置在所述旋风分离器进料口料腿远离所述旋风分离器的一端。

8.根据权利要求6所述的四氯化硅氢化反应器，其特征在于，

所述旋风分离器结构还包括：至少一个料腿吹扫管，所述料腿吹扫管穿过所述反应器外壳，并通入所述旋风分离器进料口料腿的内部。

9.根据权利要求1所述的四氯化硅氢化反应器，其特征在于，

所述分布器与所述反应器外壳之间设置有隔离垫，用于对所述反应器外壳进行隔离防护。

10.根据权利要求1所述的四氯化硅氢化反应器，其特征在于，

所述分布器还包括：支撑板和螺栓，所述分布器通过螺栓与支撑板固定在所述反应器外壳的内部。

11.根据权利要求1所述的四氯化硅氢化反应器，其特征在于，

所述硅粉进口包括：进粉管和内管，所述进粉管设置在所述反应器外壳上，所述内管设置在所述进粉管位于所述反应器外壳内部的一端，所述内管环向设置在所述反应器外壳的内壁上。

12.根据权利要求11所述的四氯化硅氢化反应器，其特征在于，

所述硅粉进口为至少两个，所述硅粉进口对称的设置在所述反应器外壳上。

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