專利名稱：新型除雜氣化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氣化器化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。具體的說是一種可以使液體物料 中希望被氣化的有用組份有效地被氣化送出，同時除去液體物料中的機械雜質(zhì)以及與有用 成分沸點差較大的高沸物或/和低沸物的新型除雜氣化器。
背景技術(shù)：
原來，一般通過高溫氯化工業(yè)硅制取四氯化硅，再通過精餾提純到99. 5%以上，用 作生產(chǎn)氣相二氧化硅的原料。近年來，隨著我國多晶硅工業(yè)和有機硅工業(yè)迅速發(fā)展，三氯氫 硅副產(chǎn)的四氯化硅及有機硅工業(yè)副產(chǎn)的甲基氯硅烷混合物大量增加難以利用掉，造成嚴重 環(huán)境和安全問題。由此以三氯氫硅副產(chǎn)的四氯化硅及有機硅工業(yè)副產(chǎn)的甲基氯硅烷混合物 為原料的生產(chǎn)氣相二氧化硅工藝技術(shù)被大量開發(fā)采用。三氯氫硅副產(chǎn)的四氯化硅純度一般地在80%以上，經(jīng)過儲存運輸?shù)竭_生產(chǎn)裝置中 時，一般地其中含有低沸物、高沸物和機械雜質(zhì)。低沸物中可能有二氯氫硅、三氯化硼、三氯 氫硅。以三氯氫硅為主。高沸物與機械雜質(zhì)中可能含三氯化磷、四氯化鈦、三氯化鋁、三氯 化鈦、二氯化鎳、堿式氯化鋁、氯化鋁鈦以及它們的多聚體。低沸物易燃爆、有毒害性和腐蝕 性。高沸物和機械雜質(zhì)也具有毒害性和腐蝕性，其中也有在受沖擊等條件下易爆炸的組分。曾有將80% 90%純度的三氯氫硅副產(chǎn)四氯化硅，不恰當(dāng)?shù)挠米鳉庀喽趸?原料而發(fā)生安全事故的事件。雜質(zhì)中的金屬成分帶入氣相二氧化硅產(chǎn)品中也會破壞產(chǎn)品的 應(yīng)用性能。因此，生產(chǎn)三氯氫硅過程中副產(chǎn)的四氯化硅，用作生產(chǎn)氣相二氧化硅的原料時需 要凈化。對于前述三氯氫硅副產(chǎn)四氯化硅，使用常規(guī)的方法如精餾方法去除低沸物、高沸 物，以及使用常規(guī)的方法如離心、沉降、過濾等分離方法去除機械雜質(zhì)，會有安全保障困難、 裝置無法連續(xù)運轉(zhuǎn)、勞動條件惡劣損害工人身體健康、環(huán)境污染重、能源消耗大、成本高等 諸多問題。因此，在氣相二氧化硅的生產(chǎn)過程中，現(xiàn)有的純化生產(chǎn)三氯氫硅時副產(chǎn)的四氯化 硅的裝置和設(shè)備亟待改進。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單合理、運行安全可靠、操作簡便、 勞動條件好、環(huán)保節(jié)能的新型除雜氣化器。從根本上解決了使用傳統(tǒng)蒸(精)餾設(shè)備所存 在的雜質(zhì)在器內(nèi)積存的問題，以及該雜質(zhì)在器內(nèi)積存結(jié)垢所造成的需要經(jīng)常清理和影響安 全等嚴重問題。本實用新型可以有效去除上述四氯化硅原料中的機械雜質(zhì)和多種高沸物， 而對于低沸物，當(dāng)含量較多時可以去除，含量少時可以隨四氯化硅一起去燃燒反應(yīng)器燒掉， 既而達到較高的純化效果。本實用新型的技術(shù)方案是該新型除雜氣化器包括預(yù)除渣段、氣化段、高沸物分離 段三個功能區(qū)段，所述三個功能區(qū)段依次連接，其技術(shù)要點是所述預(yù)除渣段可由多個排渣 單元串聯(lián)而成且各個所述排渣單元頂部相互連通，所述預(yù)除渣段前端的所述排渣單元頂部設(shè)置液體原料進料口，后端的所述排渣單元頂部設(shè)置低沸物排出口，每個所述排渣單元底 部的渣料出口均連接排渣器；所述氣化段設(shè)置氣化段物料流動腔，所述氣化段物料流動腔的物料入口即為所述 預(yù)除渣段物料出口，所述氣化段物料流動腔的物料出口即為所述高沸物分離段的物料入 口，所述氣化段物料流動腔內(nèi)設(shè)置擾流板；所述高沸物分離段包括氣液分離器、與所述氣液分離器底部的高沸物出口連接的 高沸物排放器，所述氣液分離器頂部設(shè)置有用氣相物料出口 ；所述預(yù)除渣段、氣化段、高沸物分離段三個功能區(qū)段腔體外側(cè)分別設(shè)有加熱夾套。所述預(yù)除渣段的所述排渣器上方設(shè)置液體原料補料口和平衡口，所述排渣器下方 設(shè)置排渣口，所述液體原料補料口、平衡口、排渣口以及所述排渣單元底部的渣料出口(排 渣器入口)處分別設(shè)置閥門。所述預(yù)除渣段的所述排渣單元腔體內(nèi)設(shè)置阻止渣滓返混的填料物和擋板。所述預(yù)除渣段前端的所述液體原料進料口處設(shè)有液體噴淋分配器。所述預(yù)除渣段前端設(shè)置載氣入口。所述載氣入口處設(shè)有防止液體物料淋入的擋板。所述氣化段的氣化段物料流動腔底部的氣化段的液體流動面上設(shè)置若干調(diào)節(jié)液 流分配的溢流堰，所述氣化段的液體流動面和預(yù)除渣段的液體流動面沿液體流動方向與水 平面呈下傾角狀態(tài)。所述高沸物分離段的所述高沸物排放器上方設(shè)置平衡口，所述高沸物排放器下方 設(shè)置高沸物排放口，所述平衡口、高沸物排放口以及所述氣液分離器底部的高沸物出口處 分別設(shè)置閥門。所述高沸物分離段的氣液分離器腔體內(nèi)設(shè)置有利于氣液分離的填料物。所述排渣器和所述高沸物排放器分別設(shè)置清理操作手孔。本實用新型的優(yōu)點及積極的技術(shù)效果是本實用新型分為預(yù)除渣段、氣化段、高沸 物分離段三個功能區(qū)段，可以使液體物料中希望被氣化的有用組份有效地被氣化送出，同 時除去液體物料中的機械雜質(zhì)，以及與有用成分沸點差較大的高沸物、低沸物。具體的說， 在預(yù)除渣段，液體物料中的機械雜質(zhì)和低沸物被除掉；在氣化段，有用組份被氣化與高沸物 實現(xiàn)相分離；在高沸物分離段，氣化后的有用組分，即提純后的物料蒸氣經(jīng)過有用氣相物料 出口輸出，而高沸物被積存在高沸物排放器中排出。本實用新型，在生產(chǎn)氣相二氧化硅的工藝過程中，用于氣化、提純原料四氯化硅效 果非常好，體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單合理、運行安全可靠、操作簡便、勞動條件好、環(huán)保節(jié)能的優(yōu) 點。此處原料四氯化硅是指由硅粉和氯化氫進行高溫催化反應(yīng)生產(chǎn)三氯氫硅時的副產(chǎn)品。 本實用新型從根本上解決了使用傳統(tǒng)蒸(精)餾設(shè)備所存在的雜質(zhì)在器內(nèi)積存的問題，以 及該雜質(zhì)在器內(nèi)積存結(jié)垢所造成的需要經(jīng)常清理且清理作業(yè)艱難和影響安全等嚴重問題。本實用新型的裝置，特別適用于除渣、提純、氣化生產(chǎn)三氯氫硅時副產(chǎn)的四氯化硅 使其滿足生產(chǎn)氣相二氧化硅工藝要求的場合。也適用于其它體系中含有的低沸物和高沸物 的沸點與需要氣化后利用的有用組份沸點差較大的、且含機械雜質(zhì)的液體物料體系，作為 兼具除渣、提純、氣化功能的氣化器使用。另外，對于同時含有機械雜質(zhì)、與有用成分沸點差較大的高沸物或低沸物的如此特征的其它液體混合物，當(dāng)有用組份需要凈化、氣化后使用時，使用本裝置與傳統(tǒng)的各種除 渣手段和蒸(精)餾的組合相比，具有裝置制造、運轉(zhuǎn)、維修成本大幅降低、操作簡便、占用 空間大幅縮小、使用壽命長、應(yīng)用范圍寬的優(yōu)點。若物料含易燃易爆組分，本實用新型在安 全方面更具有傳統(tǒng)工藝手段無法比擬的優(yōu)點。
結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。圖1是本實用新型的具體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中序號說明1預(yù)除渣段、II氣化段、III高沸物分離段。1載氣入口、2液體原料進料口、3預(yù)除渣段液體流動面、4填料物、5低沸物排出口、 6加熱夾套、7氣化段物料流動腔、8擾流板、9有用氣相物料出口、10氣液分離器、11高沸物 出口、12平衡口、13高沸物排放器、14高沸物排放口、15氣化段物料出口(高沸物分離段的 物料入口)、16溢流堰、17氣化段的液體流動面、18預(yù)除渣段物料出口(氣化段物料入口)、 19擋板、20平衡口、21排渣器、22排渣口、23液體原料補料口、24排渣單元渣料出口(排渣 器入口)、25加熱夾套、沈排渣單元、27液體噴淋分配器、觀載氣入口擋板、四加熱夾套。
具體實施方式
根據(jù)圖1對本實用新型作詳細描述。本實用新型的新型除雜氣化器，廣泛適用于 體系中含有的低沸物和高沸物的沸點與需要氣化后利用的有用組份沸點差較大的、且含機 械雜質(zhì)的液體物料體系，作為兼具除渣、提純、氣化功能的氣化器使用。下述用于三氯氫硅 時副產(chǎn)的四氯化硅的凈化、氣化，只是本發(fā)明的新型除雜氣化器的一個應(yīng)用例子。該氣化器主要由預(yù)除渣段I、氣化段II、高沸物分離段III三個功能區(qū)段組成，這 三個功能區(qū)段依次連接，預(yù)除渣段I、氣化段II、高沸物分離段III三個功能區(qū)段腔體外側(cè) 分別設(shè)有加熱夾套25、6、29。預(yù)除渣段I可由多個排渣單元沈串聯(lián)而成且各個排渣單元沈頂部相互連通。各 個排渣單元沈相互連通部位設(shè)有預(yù)除渣段的液體流動面3。預(yù)除渣段的前、后端排渣單元 26頂部分別設(shè)置液體原料進料口 2和低沸物排出口 5，根據(jù)液體物料特性和工藝要求，可在 預(yù)除渣段前端設(shè)置載氣入口 1。排渣單元的形狀無特別限定，可為圓柱狀或四棱柱狀等，可 根據(jù)需要設(shè)定，當(dāng)其腔體水平截面為圓筒狀時，液體物料可采用切線方向進入。每個排渣單 元沈腔體內(nèi)均設(shè)置降低返混作用的、有利于渣滓沉降的填料物4和防返混傘狀或脊狀的擋 板19。在預(yù)除渣段I，機械雜質(zhì)和低沸物被除掉。每個排渣單元沈底部的渣料出口對均 連接排渣器21，排渣器21上方設(shè)置液體原料補料口 23和平衡口 20，排渣器21下方設(shè)置排 渣口 22。液體原料補料口 23、平衡口 20、排渣口 22以及排渣單元底部的渣料出口 M處分 別設(shè)置閥門。原料液體從液體原料進料口 2加入，液體原料進料口 2下方可設(shè)有蓮蓬頭式 或其它形式的液體噴淋分配器27，載氣(可以是原料之一)從載氣入口 1進入，載氣入口 1 處也可設(shè)置窄縫式分配器或擋板28。氣體和液體接觸后，機械雜質(zhì)繼續(xù)沉降，通過排渣單元 渣料出口(排渣器入口)M進入排渣器21。排放渣料時，先關(guān)閉排渣單元渣料出口(排渣 器入口)M處閥門，開啟平衡口 20處閥門，打開排渣口 22處閥門排掉渣料。渣料排凈后，關(guān)閉排渣口 22處閥門，打開液體原料補料口 23處閥門補充滿排渣器21，然后關(guān)閉液體原料 補料口 23處閥門和平衡口 20處閥門，最后打開排渣單元渣料出口(排渣器入口) 處閥 門。氣化段II設(shè)置氣化段物料流動腔7，氣化段物料流動腔的物料入口 18即為預(yù)除渣 段物料出口，氣化段物料流動腔的物料出口 15即為高沸物分離段的物料入口。在氣化段II，有用組份被氣化與高沸物實現(xiàn)分離。除掉機械雜質(zhì)和低沸物后的物 料從氣化段物料流動腔的物料入口 18進入，液體流經(jīng)氣化段的液體流動面17，有用組份在 物料到達氣化段物料流動腔的物料出口 15之前已被氣化。為獲得好的氣相物料混合狀態(tài) 和好的液相物料在液體流動面17上的流動分布，氣化段物料流動腔7內(nèi)設(shè)置擾流板8，氣化 段物料流動腔底部液體流動面17上設(shè)置若干調(diào)節(jié)液流分配的溢流堰16。擾流板8形狀根 據(jù)需要設(shè)定。預(yù)除渣段的液體流動面3和氣化段的液體流動面17沿液體流動方向與水平 面呈下傾角狀態(tài)，傾角范圍大約在0-25°，以便于液體流動。高沸物分離段III主要由氣液分離器10、與氣液分離器10底部的高沸物出口 11 連接的高沸物排放器13等組成。在高沸物分離段III，高沸物在有用組份氣化之后，被積存 在氣液分離器10底部和高沸物排放器13內(nèi)。氣液分離器10頂部設(shè)置有用氣相物料出口 9，提純后的有用組份蒸氣和載氣通過此口輸出。氣液分離器10腔體內(nèi)設(shè)置有利于氣液分 離的填料物，加入填料物可以消除液體被氣體夾帶走的問題。高沸物排放器13上方設(shè)置平衡口 12，高沸物排放器13下方設(shè)置高沸物排放口 14，平衡口 12、高沸物排放口 14以及氣液分離器底部的高沸物出口 11處分別設(shè)置閥門。排 放高沸物時，關(guān)閉高沸物出口 11處的閥門，打開平衡口 12處閥門，再打開高沸物排放口 14 處的閥門，可排凈高沸物。然后，關(guān)閉高沸物排放口 14處閥門，關(guān)閉平衡口 12處的閥門，最 后打開高沸物出口 11處的閥門，繼續(xù)積存高沸物。預(yù)除渣段I的排渣器21和高沸物分離段III的高沸物排放器13分別設(shè)置清理操 作手孔。
權(quán)利要求1.一種新型除雜氣化器，包括預(yù)除渣段、氣化段、高沸物分離段三個功能區(qū)段，所述三 個功能區(qū)段依次連接，其特征在于所述預(yù)除渣段可由多個排渣單元串聯(lián)而成且各個所述 排渣單元頂部相互連通，所述預(yù)除渣段前端的所述排渣單元頂部設(shè)置液體原料進料口，后 端的所述排渣單元頂部設(shè)置低沸物排出口，每個所述排渣單元底部的渣料出口均連接排渣 器；所述氣化段設(shè)置氣化段物料流動腔，所述氣化段物料流動腔的物料入口即為所述預(yù)除 渣段物料出口，所述氣化段物料流動腔的物料出口即為所述高沸物分離段的物料入口，所 述氣化段物料流動腔內(nèi)設(shè)置擾流板；所述高沸物分離段包括氣液分離器、與所述氣液分離器底部的高沸物出口連接的高沸 物排放器，所述氣液分離器頂部設(shè)置有用氣相物料出口；所述預(yù)除渣段、氣化段、高沸物分離段三個功能區(qū)段腔體外側(cè)分別設(shè)有加熱夾套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述預(yù)除渣段的所述排渣器 上方設(shè)置液體原料補料口和平衡口，所述排渣器下方設(shè)置排渣口，所述液體原料補料口、平 衡口、排渣口以及所述排渣單元底部的渣料出口處分別設(shè)置閥門。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述預(yù)除渣段的所述排 渣單元腔體內(nèi)設(shè)置阻止渣滓返混的填料物和擋板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述預(yù)除渣段前端的所 述液體原料進料口處設(shè)有液體噴淋分配器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述預(yù)除渣段前端設(shè)置 載氣入口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述載氣入口處設(shè)有防止液 體物料淋入的擋板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述氣化段的氣化段物料流 動腔底部的氣化段的液體流動面上設(shè)置若干調(diào)節(jié)液流分配的溢流堰，所述氣化段的液體流 動面和預(yù)除渣段的液體流動面沿液體流動方向與水平面呈下傾角狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述高沸物分離段的所述高 沸物排放器上方設(shè)置平衡口，所述高沸物排放器下方設(shè)置高沸物排放口，所述平衡口、高沸 物排放口以及所述氣液分離器底部的高沸物出口處分別設(shè)置閥門。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述高沸物分離段的氣 液分離器腔體內(nèi)設(shè)置有利于氣液分離的填料物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或8所述的新型除雜氣化器，其特征在于所述排渣器和所述 高沸物排放器分別設(shè)置清理操作手孔。
專利摘要一種新型除雜氣化器，從根本上解決了使用傳統(tǒng)蒸(精)餾設(shè)備所存在的雜質(zhì)在器內(nèi)積存的問題，及該雜質(zhì)在器內(nèi)積存結(jié)垢所造成的需要經(jīng)常清理和影響安全等嚴重問題。它包括預(yù)除渣段、氣化段、高沸物分離段三個功能區(qū)段，其技術(shù)要點是預(yù)除渣段由多個排渣單元串聯(lián)而成且各個所述排渣單元頂部相互連通，每個排渣單元底部的渣料出口均連接排渣器，氣化段設(shè)置汽相物料流動腔，汽相物料流動腔的物料入口即為預(yù)除渣段物料出口，汽相物料流動腔的物料出口即為高沸物分離段的物料入口。本裝置制造、運轉(zhuǎn)、維修成本大幅降低、操作簡便、應(yīng)用范圍寬，特別適用于除渣、提純、氣化生產(chǎn)三氯氫硅時副產(chǎn)的四氯化硅使其滿足生產(chǎn)氣相二氧化硅工藝要求的場合。
文檔編號C01B33/107GK201825738SQ20102058147
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者單寶凡, 吳子路, 孫巖, 譚放, 郝立偉, 韓正學(xué) 申請人:沈陽化工股份有限公司