專利名稱：氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種氫化四氯化硅的反應(yīng)器，特別是一種帶有氣體分布盤與 分離器的氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器，屬于太陽能光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多晶硅是半導(dǎo)體、大規(guī)模集成電路和太陽能產(chǎn)業(yè)的重要原材料，在太陽能光伏產(chǎn) 業(yè)市場的拉動及巨大利潤誘導(dǎo)下，各地多晶硅項目紛紛上馬，多晶硅產(chǎn)業(yè)前景廣闊，發(fā)展迅 猛，在中國已經(jīng)成為投資的熱點。同時，多晶硅生產(chǎn)容易造成污染，生產(chǎn)1000噸多晶硅將生成約15000噸SiC14(即 四氯化硅)，SiC14具有中度毒性，易潮解成硅酸和氯化氫，若處理不善便會對環(huán)境造成很 大的污染，對人體也有很大的危害。如何處理SiC14成為多晶硅行業(yè)的焦點問題之一?，F(xiàn) 階段，部分企業(yè)用SiC14生產(chǎn)白炭黑，其經(jīng)濟效益遠低于多晶硅，并且市場對白炭黑的需求 量也供大于求；另有部分多晶硅企業(yè)采用熱氫化法處理SiC14，但存在一次轉(zhuǎn)化率低、能耗 高、設(shè)備投資大等缺點。上述處理SiC14的方法投資高、收益低，給企業(yè)增加了很高的成本 壓力，導(dǎo)致個別不法企業(yè)亂倒亂排SiC14，造成了嚴重的環(huán)境污染。

實用新型內(nèi)容為了有效處理多晶硅生產(chǎn)過程中的四氯化硅，本實用新型提供一種氫化四氯化硅 沸騰床反應(yīng)器，該沸騰床反應(yīng)器能有效氫化四氯化硅，生成多晶硅的原材料SiHC13，具有轉(zhuǎn) 化率高、能耗低等優(yōu)點，同時使多晶硅生產(chǎn)過程形成一個閉合鏈，有效地提高了經(jīng)濟效益， 減少了環(huán)境污染。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器，包括有自下而上 依次相聯(lián)的反應(yīng)段、擴大段以及分離段，于所述反應(yīng)器的頂端還裝設(shè)有物料進口和氫化氣 出口，所述分離段裝設(shè)有與所述氫化氣出口下部相聯(lián)的分離器；于所述反應(yīng)器的底端還裝 設(shè)有檢修封頭，該檢修封頭上裝設(shè)有混合氣進口和排渣口 ；于所述檢修封頭和反應(yīng)段之間 自下而上依次裝設(shè)有一次氣體分布盤和二次氣體分布盤。作為一種優(yōu)選方案，所述一次氣體分布盤與所述混合氣進口相連通，該一次氣體 分布盤還通過導(dǎo)氣管與裝設(shè)在所述一次氣體分布盤外部的外圍管相連通。作為一種優(yōu)選方案，所述外圍管呈環(huán)形、豐字形或多邊形。作為一種優(yōu)選方案，于所述外圍管的底部均勻布設(shè)有通孔。作為一種優(yōu)選方案，所述二次氣體分布盤包括有氣體分布板，于所述氣體分布板 上裝設(shè)有軸向螺紋通孔以及與所述螺紋通孔相聯(lián)的管帽。作為一種優(yōu)選方案，所述管帽凸設(shè)于所述氣體分布板，其與所述氣體分布板相聯(lián) 處的外周設(shè)有螺紋部用以與所述氣體分布板的螺紋通孔以螺紋聯(lián)接。作為一種優(yōu)選方案，所述管帽內(nèi)設(shè)有軸向通氣孔，該軸向通氣孔的下端與所述氣 體分布板的底部相連通，該軸向通氣孔的上端封閉。[0012]作為一種優(yōu)選方案，所述管帽還裝設(shè)有徑向通氣孔，其均勻布設(shè)于所述軸向通氣 孔的側(cè)壁或者端部并且與所述氣體分布板的上部相連通。作為一種優(yōu)選方案，所述分離器的上端于切線方向設(shè)置有分離器切向入口，所述 分離器的下部裝設(shè)有呈錐形的分離器錐段，于該分離器錐段的底端裝設(shè)有重力開啟閥。本實用新型包括以下三個設(shè)計第一個設(shè)計提供一種氫化四氯化硅的沸騰床反應(yīng)器，該設(shè)計主要增大反應(yīng)器的 氫化能力。第二個設(shè)計提供一種氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器用的二次氣體分布盤，該設(shè)計 主要提高沸騰床反應(yīng)器的流化質(zhì)量；第三個設(shè)計提供一種氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器用的分離器，該設(shè)計主要減少 氣體出口處氫化氣的硅粉攜帶率。為了實現(xiàn)第一個設(shè)計，本實用新型采取如下方案一種用于氫化四氯化硅的沸騰床反應(yīng)器，該沸騰床反應(yīng)器包括下部的反應(yīng)段和上 部的擴大段，反應(yīng)段下部設(shè)有檢修封頭，檢修封頭上設(shè)有混合氣進口和排渣口，擴大段上部 設(shè)有氫化氣出口、物料進口，反應(yīng)段下部與檢修封頭之間設(shè)有氣體分布盤，該氣體分布盤采 用第二個設(shè)計所述的分布盤。進一步，混合氣入口處還設(shè)有一次分布盤。一次分布盤有別于第二個設(shè)計中所述 的分布盤，該一次分布盤有助于混合氣均勻進入反應(yīng)段。進一步，一次分布盤上設(shè)有外圍 管，外圍管可呈環(huán)形、豐字形或多邊形，外圍管底部開有若干個通孔。氫化氣出口下端設(shè)有分離器，該分離器采用以下第三種設(shè)計所述的分離器，有利 于減少氫化氣的硅粉攜帶率。進一步，分離器設(shè)有切向入口，下端設(shè)有重力開啟閥，該閥利 用重力原理可以自動開啟和關(guān)閉。為了實現(xiàn)第二個設(shè)計，本實用新型采取如下方案一種用于氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器的二次氣體分布盤，所述的二次氣體分布盤 包括分布板，分布板上均布若干個螺紋通孔，螺紋通孔內(nèi)設(shè)有管帽，管帽帶有外螺紋，其內(nèi) 部設(shè)有軸向通氣孔，軸向通氣孔下端連通分布板下部，軸向通氣孔的上端封閉，軸向通氣孔 沿側(cè)壁或端部均布若干個徑向通氣孔，徑向通氣孔上端與分布板的上部相連通。進一步的，上述的管帽由帽殼和螺紋部組成，帽殼以凸出氣體分布盤的型式設(shè)置， 螺紋部通過螺紋與螺紋通孔相連接。進一步的，徑向通氣孔為多個，可設(shè)置在帽殼側(cè)壁，也 可以設(shè)置在帽殼端部。為了實現(xiàn)第三個設(shè)計，本實用新型采用如下方案一種用于氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器的分離器，該分離器設(shè)置了切向入口，該入 口引導(dǎo)混合氣沿著切線的方向進入分離器，分離器下端為錐段，底端設(shè)有重力開啟閥。通過上述的設(shè)計，本實用新型的氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率高、流化質(zhì) 量好、生產(chǎn)能力大，單臺設(shè)備年處理量可達30000 50000噸。

圖1是本實用新型氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的二次氣體分布盤的結(jié)構(gòu)示意圖；[0030]圖3是本實用新型的分離器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a、圖4b和圖4c是本實用新型的管帽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型的一次氣體分布盤的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1是反應(yīng)段，2是擴大段，3是分離器，4是氫化氣出口，5是物料進口，6是二 次氣體分布盤，7是一次氣體分布盤，8是檢修封頭，9是混合氣進口，10是氣體分布板，11螺 紋通孔，12是管帽，13是軸向通氣孔，14是徑向通氣孔，15螺紋部，16是分離器切向入口，17 是分離器錐段，18是重力開啟閥，19是排渣口，20是導(dǎo)氣管，21是外圍管，22是外圍管的通 孔。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體結(jié)構(gòu)作進一步的說明，但是本實用新型并不限 于所述的實施例。如圖1所示，氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器由下而上包括反應(yīng)段1和擴大段2，于所 述反應(yīng)器的頂端還裝設(shè)有物料入口 5和氫化氣出口 4，氫化氣出口 4處設(shè)有分離器3，于所 述反應(yīng)器的底端裝設(shè)有檢修封頭8，于所述檢修封頭8和反應(yīng)段1之間裝設(shè)有一次氣體分布 盤7和二次氣體分布盤6。檢修封頭8上設(shè)有混合氣進口 9和排渣口 19，擴大段2上部有 氫化氣出口 4，氫化氣通過氫化氣出口 4之前要經(jīng)過分離器3進行分離。請同時結(jié)合圖1和圖3，分離器3上端設(shè)有分離器切向入口 16，分離器3下端設(shè)有 重力開啟閥18，以確保被氫化氣帶入分離器3的物料在積累到一定重量后再次回落到反應(yīng) 段1中進行反應(yīng)，以減少氫化氣的硅粉攜帶率。請同時結(jié)合圖1和圖5，一次氣體分布盤7與混合氣進口 9 一端相導(dǎo)通，通過中間 的導(dǎo)氣管20把混合氣導(dǎo)入外圍管21，外圍管21可呈現(xiàn)為環(huán)形、豐字形或多邊形，其底部均 布若干個通孔22。請同時結(jié)合圖1和圖2，二次氣體分布盤6包括分布板10，分布板10上均勻分布 設(shè)置若干個螺紋通孔11，螺紋通孔11內(nèi)設(shè)有管帽12。請同時結(jié)合圖1、圖2和圖4a至圖4c，管帽12外設(shè)有螺紋部15，管帽12與分布 板10通過螺紋連接，管帽12凸出分布板10設(shè)置，管帽12內(nèi)設(shè)有軸向通氣孔13，軸向通氣 孔13下端連通分布板10的下部，管帽軸向通氣孔13的上端封閉。軸向通氣孔13沿側(cè)壁 或者端部均布若干個徑向通氣孔14，徑向通氣孔14均勻設(shè)置在管帽12上并與分布板10上 部連通。物料通過物料進口 5進入沸騰床反應(yīng)器，由于重力作用會落至反應(yīng)段1的二次氣 體分布盤6上方。混合氣通過氣體進口 9進入一次分布盤7，通過一次分布盤7的導(dǎo)氣孔下 均勻穩(wěn)定地進入反應(yīng)段，進一步混合氣通過二次氣體分布盤6內(nèi)設(shè)置的管帽12，在管帽12 的軸向通氣孔13與徑向通氣孔14的導(dǎo)流下，混合氣再次均勻穩(wěn)定化將二次氣體分布盤6 上的物料吹入反應(yīng)段1進行反應(yīng)。生成的氫化氣攜帶部分硅粉顆粒，經(jīng)過擴大段2后從分 離器的切向入口 16進入分離器3，氫化氣在分離器3內(nèi)作螺旋旋轉(zhuǎn)運動，旋流至分離器錐段 17底部后，再沿軸線方向旋轉(zhuǎn)上升，氫化氣中攜帶的硅粉顆粒在離心力的作用下被甩到分 離器3的壁面，沿著壁面沉積到分離器底端，經(jīng)過分離器3的分離后，氫化氣從氫化氣出口 4排出，分離器3下端設(shè)有重力開啟閥18，當(dāng)氫化氣攜帶的硅粉顆粒在分離器3底端積累到
5一定重量后會使重力開啟閥18自動打開，硅粉落入反應(yīng)段1進行反應(yīng)，重力開啟閥18便自 動關(guān)閉。該重力開啟閥18可以是利用彈簧連接閥門而實現(xiàn)。檢修封頭8下端還設(shè)有排渣 口 19，反應(yīng)后的殘渣通過排渣口 19排出。采用本實用新型的沸騰床反應(yīng)器，通過以上所述工藝流程氫化四氯化硅，使氫化 四氯化硅生產(chǎn)技術(shù)在以下幾方面有很大提高1、一次氣體分布盤7與二次氣體分布盤6使混合氣在反應(yīng)器內(nèi)分布更均勻，尤其 是二次氣體分布盤6對氣場的均勻度有很大的影響，進一步，管帽12的型式對氣場的均勻 度和分布廣度有很大的影響，所述的管帽12可以以管或板等型式來改變氣場的流動方向。 綜上，氣體分布盤6對沸騰床氣體流化的質(zhì)量有很大的提高。2、分離器3很大程度上減少了氫化氣的硅粉攜帶率，進一步降低了物料的流失和 氫化氣后續(xù)分離提純的難度，使得物料能完充分地參與反應(yīng)，提高了物料充分利用率，大幅 度提高了生產(chǎn)能力。3、氫化四氯化硅沸騰床結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，能使生產(chǎn)能力、反應(yīng)效率和物料利用 率大大提高，為多晶硅行業(yè)處理四氯化硅提供了很大的效率與收益，是多晶硅行業(yè)中一大 新的亮點。
權(quán)利要求氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器，包括有自下而上依次相聯(lián)的反應(yīng)段(1)、擴大段(2)以及分離段，于所述反應(yīng)器的頂端還裝設(shè)有物料進口(5)和氫化氣出口(4)，所述分離段(3)裝設(shè)有與所述氫化氣出口(4)下部相聯(lián)的分離器(3)；于所述反應(yīng)器的底端還裝設(shè)有檢修封頭(8)，該檢修封頭(8)上裝設(shè)有混合氣進口(9)和排渣口(19)；其特征在于于所述檢修封頭(8)和反應(yīng)段(1)之間自下而上依次裝設(shè)有一次氣體分布盤(7)和二次氣體分布盤(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器，其特征在于所述一次氣體分 布盤(7)與所述混合氣進口(9)相連通，該一次氣體分布盤(7)還通過導(dǎo)氣管(20)與一次 氣體分布盤(7)外部的外圍管(21)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器，其特征在于所述外圍管(21) 呈環(huán)形、豐字形或多邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器，其特征在于于所述外圍管 (21)的底部均勻布設(shè)有通孔(22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器，其特征在于所述二 次氣體分布盤(6)包括有氣體分布板(10)，于所述氣體分布板(10)上裝設(shè)有軸向螺紋通孔 (11)以及與所述螺紋通孔(11)相聯(lián)的管帽(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的的氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器，其特征在于所述管帽(12) 凸設(shè)于所述氣體分布板(10)，其與所述氣體分布板(10)相聯(lián)處的外周設(shè)有螺紋部用以與 所述氣體分布板(10)的螺紋通孔(11)以螺紋聯(lián)接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的的氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器，其特征在于所述管帽(12) 內(nèi)設(shè)有軸向通氣孔(13)，該軸向通氣孔(13)的下端與所述氣體分布板(10)的底部相連通， 該軸向通氣孔(13)的上端封閉。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的的氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器，其特征在于所述管帽(12) 還裝設(shè)有徑向通氣孔(14)，其均勻布設(shè)于所述軸向通氣孔(13)的側(cè)壁或者端部并且與所 述氣體分布板(10)的上部相連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器，其特征在于所述分離器(3) 的上端于切線方向設(shè)置有分離器切向入口(16)，所述分離器(3)的下部裝設(shè)有呈錐形的分 離器錐段(17)，于該分離器錐段(17)的底端裝設(shè)有重力開啟閥(18)。
專利摘要本實用新型氫化的四氯化硅的沸騰床反應(yīng)器包括一次氣體分布盤和二次氣體分布盤，所述二次氣體分布盤包括分布板，分布板上分布有軸向通氣孔，軸向通氣孔下端連通分布板下部，上端封閉，軸向通氣孔側(cè)壁或者頂部設(shè)有若干徑向通氣孔，徑向通氣孔與分布板上端相導(dǎo)通。該氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器出口處還設(shè)有分離器，分離器進口呈切線方向，下端為分離器錐段，能使氫化氣由上而下作螺旋運動，分離器底端設(shè)有重力開啟閥，很大程度上減少了氫化氣硅粉的攜帶率，降低了物料的流失，提高物料利用率。本實用新型公開的氫化四氯化硅沸騰床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)合理，操作簡便，并使得反應(yīng)效率和物料利用率大大提高。
文檔編號C01B33/107GK201605166SQ20092027396
公開日2010年10月13日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者張華芹, 李東曦, 李嚴州, 黃小華 申請人:上海森和投資有限公司