專利名稱：一種用于四氯化硅水解的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及一種用于四氯化硅水解的裝置。
背景技術(shù)：
近幾年，隨著信息技術(shù)和太陽能產(chǎn)業(yè)帶飛速發(fā)展，國內(nèi)對多晶硅的需求增長迅猛。多晶硅企業(yè)在生產(chǎn)過程中副產(chǎn)大量的四氯化硅，四氯化硅如果不能被很好地利用，不僅會使資源造成浪費，而且對環(huán)境會造成嚴(yán)重的污染。國內(nèi)企業(yè)主要采用氣相法白炭黑生成工藝處理四氯化硅，將四氯化硅和一定量的氫氣和氧氣在1000-1200°C的高溫水解爐進行反應(yīng)。該方法對設(shè)備要求高，技術(shù)復(fù)雜，產(chǎn)量低。關(guān)于利用四氯化硅水解裝置報道很少，并且主要存在以下幾個問題:1)四氯化硅水解是一個快速反應(yīng)，工業(yè)上的攪拌轉(zhuǎn)速較低，很難實現(xiàn)均勻的混合；2)四氯化硅水解產(chǎn)生大量的氯化氫，腐蝕設(shè)備。因此，解決四氯化硅和水混合均勻這一問題就顯的極其重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種加強物料混合、減緩腐蝕的用于四氯化硅水解的裝置。
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為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:該裝置包括射流噴射器、水解反應(yīng)釜和兩個循環(huán)系統(tǒng)；所述射流噴射器與水解反應(yīng)釜的料液進口連通，在射流噴射器上設(shè)有開口和四氯化硅進口；
所述水解反應(yīng)釜的一側(cè)下部設(shè)有釜液出口 ；所述的釜液出口通過管路和循環(huán)泵與射流噴射器的開口連通，形成第一個循環(huán)系統(tǒng)；所述循環(huán)泵連通進水管路；
所述水解反應(yīng)釜的另一側(cè)下部設(shè)有釜液出口，水解反應(yīng)釜設(shè)有循環(huán)液進口 ；所述的釜液出口通過管路和循環(huán)泵與水解反應(yīng)釜的循環(huán)液進口連通，形成另一個循環(huán)系統(tǒng)。本發(fā)明所述第一個循環(huán)系統(tǒng)的管路上設(shè)有釜液出口閥和流量計；所述另一個循環(huán)系統(tǒng)的管路上設(shè)有釜液出口閥和流量計。本發(fā)明所述的水解反應(yīng)釜的上部為塔式反應(yīng)器，內(nèi)裝有填料，頂部設(shè)有氯化氫出口和循環(huán)液進口；下部為釜式反應(yīng)器，設(shè)有料液進口、釜液出口、釜液出口和底部的排液口。本發(fā)明所述水解反應(yīng)釜的內(nèi)襯為搪瓷材料，所述循環(huán)泵選用耐酸堿真空泵，所述射流噴射器選用耐腐隔膜泵。本發(fā)明在使用時，水通過循環(huán)泵進入第一個循環(huán)系統(tǒng)，利用水在管路中流動造成吸力將四氯化硅帶到射流噴射器，與水進行混合，直接進入水解反應(yīng)釜內(nèi)的液面以下，釜液通過水解反應(yīng)釜一側(cè)的開口進入循環(huán)泵的進口，完成一次循環(huán)。水解反應(yīng)釜內(nèi)釜液也可以通過水解反應(yīng)釜另一側(cè)的出口進入另一個循環(huán)系統(tǒng)，從而構(gòu)成兩個循環(huán)系統(tǒng)，增強四氯化硅與水的混合程度，加速四氯化硅的水解；另一個循環(huán)系統(tǒng)的水從水解反應(yīng)釜上部流下，流進填料，可以吸收反應(yīng)過程中產(chǎn)生的汽化的四氯化硅，而氯化氫通過排氣閥排出，反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硅從水解反應(yīng)釜的底閥排出。
采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果是:由于本發(fā)明擁有兩個循環(huán)系統(tǒng)，所述物料循環(huán)管路連通水解反應(yīng)釜的底部和頂部，四氯化硅通過射流噴射器加入到循環(huán)體系中，所述循環(huán)管路中設(shè)有循環(huán)泵，所以，溶液在循環(huán)管路里不停的循環(huán)流動，增強了四氯化硅和水的混合程度，使得水解反應(yīng)快速充分的進行，縮短反應(yīng)時間，提高單臺設(shè)備生產(chǎn)能力。本發(fā)明的水解反應(yīng)釜的內(nèi)襯采用搪瓷材料，且氯化氫可即時的從氯化氫出口排出，從而有效地減少了氯化氫對設(shè)備的腐蝕。


圖1是本發(fā)明所用的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中:1-水進料閥；2-爸液出口閥；3a_循環(huán)泵；3b_循環(huán)泵；4-流量計；5-四氯化硅進料閥；6-開口 ；7-四氯化硅進口 ；8_射流噴射器；9_料液進口 ；10a-釜液出口 ；IOb-釜液出口 ； 11-排氣閥；12-氯化氫出口 ； 13-循環(huán)液進口 ；14_噴頭；15_填料；16_水解反應(yīng)釜；17-排液口 ； 18-排液閥；19-釜液出口閥；20_流量計。
具體實施例方式
圖1所示，本用于四氯化硅水解的裝置包括射流噴射器8、水解反應(yīng)釜16和兩個循環(huán)系統(tǒng)。所述的水解反應(yīng)釜16采用搪瓷反應(yīng)釜，其上部為塔式反應(yīng)器，內(nèi)裝有填料15，頂部設(shè)有氯化氫出口 12和循環(huán)液進口 13，氯化氫通過氯化氫出口 12排出，氯化氫出口 12設(shè)有排氣閥11 ;下部為釜式反應(yīng)器，設(shè)有料液進口 9、釜液出口 10a、釜液出口 IOb和底部的排液口 17 ;反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硅從水解反應(yīng)釜16底部的排液口 17排出，排液口 17設(shè)有排液閥18。所述射流噴射器8與水解反應(yīng)釜16的料液進口 9連通，在射流噴射器8上設(shè)有開口 6和四氯化硅進口 7;所述射流噴射器8最好選用耐腐隔膜泵。所述的兩個循環(huán)系統(tǒng)的管路連通水解反應(yīng)釜16的底部和頂部，所述循環(huán)管路中設(shè)有循環(huán)泵3a和循環(huán)泵3b，所述循環(huán)泵最好選用耐酸堿真空泵。圖1所示，本用于四氯化硅水解的裝置中用于控制進水的水進料閥I的出口連接循環(huán)泵3a的進口，循環(huán)泵3a的出口連接流量計4的進口，流量計4的出口連接射流噴射器8的開口 6，四氯化硅通過四氯化硅進料閥5和四氯化硅進口 7進入射流噴射器8與水進行混合，通過料液進口 9進入水解反應(yīng)釜16內(nèi)的液面以下，釜液通過位于水解反應(yīng)釜16—側(cè)下部的釜液出口 IOa進入循環(huán)管道，即釜液通過依次連通釜液出口 10a、釜液出口閥2、循環(huán)泵3a、流量計4、噴射泵的開口 6的管路后進入水解反應(yīng)釜16形成第一個循環(huán)系統(tǒng)。圖1所示，本用于四氯化硅水解的裝置的水解反應(yīng)釜16另一側(cè)下部的釜液出口IOb和循環(huán)泵3b之間設(shè)有釜液出口閥19，循環(huán)泵3b和循環(huán)液進口 13之間設(shè)有流量計20 ；這樣，釜液通過依次連通釜液出口 10b、釜液出口閥19、循環(huán)泵3b、流量計20、循環(huán)液進口 13的管路后通過噴頭14進入水解反應(yīng)爸16形成另一個循環(huán)系統(tǒng)。本用于四氯化硅水解的裝置的水解步驟為:打開水進料閥1，使水進入循環(huán)泵3a，通過循環(huán)泵3a和流量計4打到射流噴射器8，四氯化硅通過四氯化硅進料閥5和四氯化硅進口 7進入射流噴射器8中，與水進行混合，通過料液進口 9進入水解反應(yīng)釜16內(nèi)的液面以下；打開釜液出口閥2，使釜液從釜液出口 IOa流入循環(huán)泵3a，從而進入第一個循環(huán)系統(tǒng)。同時打開釜液出口閥19和循環(huán)泵3b，水解反應(yīng)釜16內(nèi)釜液從釜液出口 IOb流到循環(huán)泵3b、流量計20和噴嘴14，從而使釜液進入水解反應(yīng)釜16形成另一個循環(huán)系統(tǒng)。反應(yīng)過程中產(chǎn)生的汽化的四氯化硅通過填料15得到吸收，氯化氫通過排氣閥11的氯化氫出口 12排出；反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硅從水解反應(yīng)釜16的排液閥18和排液口 17排出。
具體使用案例1:將45L水通過循環(huán)泵3a打到的循環(huán)系統(tǒng)，四氯化硅4.3L通過射流噴射器進入水解反應(yīng)釜，反應(yīng)溫度為40°C，反應(yīng)時間為lh，產(chǎn)品二氧化硅的收率為80%。
具體使用案例2:將45L水通過循環(huán)泵3a打到循環(huán)系統(tǒng)，四氯化硅4.3L通過射流噴射器進入水解反應(yīng)釜，反應(yīng)溫度為45°C，反應(yīng)時間為1.5h，產(chǎn)品二氧化硅的收率為85%。
具體使用案例3:將45L水通過循環(huán)泵3a打到循環(huán)系統(tǒng)，四氯化硅4.3L通過射流噴射器進入水解反應(yīng)釜 ，反應(yīng)溫度為50°C，反應(yīng)時間為2h，產(chǎn)品二氧化硅的收率為75%。
權(quán)利要求
1.一種用于四氯化硅水解的裝置，其特征在于: 該裝置包括射流噴射器(8 )、水解反應(yīng)釜(16 )和兩個循環(huán)系統(tǒng)；所述射流噴射器(8 )與水解反應(yīng)釜(16)的料液進口(9)連通，在射流噴射器(8)上設(shè)有開口(6)和四氯化硅進口(7)； 所述水解反應(yīng)釜(16)的一側(cè)下部設(shè)有釜液出口(IOa);所述的釜液出口(IOa)通過管路和循環(huán)泵(3a)與射流噴射器(8)的開口(6)連通，形成第一個循環(huán)系統(tǒng)；所述循環(huán)泵(3a)連通進水管路； 所述水解反應(yīng)釜(16)的另一側(cè)下部設(shè)有釜液出口( 10b)，水解反應(yīng)釜(16)設(shè)有循環(huán)液進口(13);所述的釜液出口(IOb)通過管路和循環(huán)泵(3b)與水解反應(yīng)釜(16)的循環(huán)液進口( 13)連通，形成另一個循環(huán)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于四氯化硅水解的裝置，其特征在于:所述第一個循環(huán)系統(tǒng)的管路上設(shè)有釜液出口閥(2)和流量計(4);所述另一個循環(huán)系統(tǒng)的管路上設(shè)有釜液出口閥(19)和流量計(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于四氯化硅水解的裝置，其特征在于:所述的水解反應(yīng)釜(16)的上部為塔式反應(yīng)器，內(nèi)裝有填料(15)，頂部設(shè)有氯化氫出口( 12)和循環(huán)液進口(13);下部為釜式反 應(yīng)器，設(shè)有料液進口(9)、釜液出口(10a)、釜液出口(IOb)和底部的排液口(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于四氯化硅水解的裝置，其特征在于:所述水解反應(yīng)釜(16)的內(nèi)襯為搪瓷材料，所述循環(huán)泵(3a、3b)選用耐酸堿真空泵，所述射流噴射器(8)選用耐腐隔膜泵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于四氯化硅水解的裝置，其包括射流噴射器8、水解反應(yīng)釜16和兩個循環(huán)系統(tǒng)；所述射流噴射器8與水解反應(yīng)釜16的料液進口9連通，在射流噴射器8上設(shè)有開口6和四氯化硅進口7；所述水解反應(yīng)釜16的一側(cè)下部設(shè)有釜液出口10a；所述的釜液出口10a通過管路和循環(huán)泵3a與射流噴射器8的開口6連通，形成第一個循環(huán)系統(tǒng)；所述循環(huán)泵3a連通進水管路；所述水解反應(yīng)釜16的另一側(cè)下部設(shè)有釜液出口10b，水解反應(yīng)釜16設(shè)有循環(huán)液進口13；所述的釜液出口10b通過管路和循環(huán)泵3b與水解反應(yīng)釜16的循環(huán)液進口13連通，形成另一個循環(huán)系統(tǒng)。本裝置增強了四氯化硅和水的混合程度，使得水解反應(yīng)快速充分的進行，縮短反應(yīng)時間，提高單臺設(shè)備生產(chǎn)能力。
文檔編號C01B33/113GK103193235SQ20131011481
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者劉玉敏, 郝叢, 蔣子超, 武朋濤, 花秀艷, 張向京, 胡永其 申請人:河北科技大學(xué)