氫化流化床反應(yīng)器及具有其的多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種氫化流化床反應(yīng)器及具有其的多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)。該氫化流化反應(yīng)器包括順序連接的混合氣進(jìn)氣筒段、反應(yīng)筒段和氣固分離筒段，其中，混合氣進(jìn)氣筒段形成混合氣腔，混合氣腔內(nèi)設(shè)置有進(jìn)氣裝置和氣體分布裝置，氣體分布裝置與混合氣進(jìn)氣筒段連接，且氣體分布裝置靠近反應(yīng)筒段；反應(yīng)筒段的筒壁上開設(shè)有物料進(jìn)料口；氣固分離筒段的筒壁上開設(shè)有生成氣出口，氣固分離筒段內(nèi)設(shè)置有旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器的氣體出口與生成氣出口相連通。本實(shí)用新型的氫化流化反應(yīng)器可以解決現(xiàn)有技術(shù)中氫化四氯化硅工藝過程復(fù)雜，回收難度大的問題。
【專利說明】
氫化流化床反應(yīng)器及具有其的多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及多晶硅生產(chǎn)制造領(lǐng)域，具體而言，涉及一種氫化流化床反應(yīng)器及具有其的多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在多晶娃生廣過程中，反應(yīng)生成物中會有大量的副廣物四氯化娃，多晶娃和四氯化硅的產(chǎn)出比例約為1:15?1:20之間，四氯化硅的生成嚴(yán)重影響多晶硅的產(chǎn)出效率及生產(chǎn)過程中節(jié)能降耗的需要。并且，四氯化硅的隨意排放，極易污染環(huán)境并威脅人類健康。
[0003]對四氯化硅的處理方式是對其進(jìn)行回收利用。這樣既經(jīng)濟(jì)合理，又能有效減少環(huán)境污染。目前，對四氯化硅進(jìn)行回收利用的方法主要有以下兩種:
[0004]—是將四氯化硅作為原料來生產(chǎn)白炭黑。雖然目前的高品位白炭黑的市場需求空間較大，但高品位白炭黑的生產(chǎn)過程對工藝和設(shè)備的要求苛刻，因此白炭黑較難實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；而低品位白炭黑的市場需求容量有限。
[0005]二是采用氫化工藝對四氯化硅進(jìn)行氫化處理。在適宜的條件下，四氯化硅氫化后轉(zhuǎn)化為生廣多晶娃的原料二氯氫娃。
[0006]綜上考慮，在多晶硅生產(chǎn)過程中，一般優(yōu)選氫化四氯化硅工藝對四氯化硅進(jìn)行回收利用，但是現(xiàn)有技術(shù)中的氫化四氯化硅工藝過程復(fù)雜，回收難度大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種氫化流化床反應(yīng)器及具有其的多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中氫化四氯化硅工藝過程復(fù)雜，回收難度大的問題。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個方面，提供了一種氫化流化反應(yīng)器，包括順序連接的混合氣進(jìn)氣筒段、反應(yīng)筒段和氣固分離筒段，其中，混合氣進(jìn)氣筒段形成混合氣腔，混合氣腔處設(shè)置有用于輸入混合氣體的進(jìn)氣裝置以及混合氣腔內(nèi)設(shè)置有氣體分布裝置，氣體分布裝置與混合氣進(jìn)氣筒段連接，且氣體分布裝置位于反應(yīng)筒段與進(jìn)氣裝置之間的位置處;反應(yīng)筒段的筒壁上開設(shè)有物料進(jìn)料口；氣固分離筒段30的筒壁上開設(shè)有生成氣出口，氣固分離筒段處設(shè)置有至少一個旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器的氣體出口與生成氣出口相連通。
[0009]進(jìn)一步地，進(jìn)氣裝置包括:第一管段，第一管段的進(jìn)氣端沿混合氣進(jìn)氣筒段的底部安裝口延伸出外部;第二管段，第二管段與第一管段可轉(zhuǎn)動地連接，第二管段上開設(shè)有周向出氣口。
[0010]進(jìn)一步地，第一管段與混合氣進(jìn)氣筒段的底部安裝口之間形成排渣口。
[0011]進(jìn)一步地，第一管段的出氣端設(shè)置有朝向該管段中心軸線的內(nèi)扣鉤，內(nèi)扣鉤的壁面上開設(shè)有第一限位凹槽;第二管段的進(jìn)氣口設(shè)置有與內(nèi)扣鉤勾掛配合的外扣鉤，且第二管段的管壁上開設(shè)有第二限位凹槽;第一限位凹槽與第二限位凹槽之間設(shè)置有限位件。
[0012]進(jìn)一步地，混合氣進(jìn)氣筒段由安裝口端向與反應(yīng)筒段連接的端部呈漸擴(kuò)設(shè)置。
[0013]進(jìn)一步地，進(jìn)氣裝置包括:進(jìn)氣管段，進(jìn)氣管段的第一端延伸出混合氣進(jìn)氣筒段的外部;環(huán)形輸氣管段，環(huán)形輸氣管段位于混合氣進(jìn)氣管段的混合氣腔內(nèi)，環(huán)形輸氣管段與進(jìn)氣管段連通，且環(huán)形輸氣管段上間隔地開設(shè)有多個出氣口。
[0014]進(jìn)一步地，進(jìn)氣裝置包括:混合氣環(huán)形輸送管，混合氣環(huán)形輸送管位于混合氣進(jìn)氣筒段的外側(cè)，多個進(jìn)氣連接管，多個進(jìn)氣連接管間隔設(shè)置，多個進(jìn)氣連接管的第一端與混合氣環(huán)形輸送管連通，多個進(jìn)氣連接管的第二端延伸進(jìn)混合氣進(jìn)氣筒段的內(nèi)部。
[0015]進(jìn)一步地，氣體分布裝置包括:氣體分布盤，氣體分布盤與混合氣進(jìn)氣筒段的內(nèi)壁連接，氣體分布盤上開設(shè)有多個螺紋通孔；出氣結(jié)構(gòu)，出氣結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)氣管件和導(dǎo)氣螺母，導(dǎo)氣管件的第一端與螺紋通孔螺接，導(dǎo)氣螺母螺接在導(dǎo)氣管件上，導(dǎo)氣管件的第二端的管壁與導(dǎo)氣螺母的內(nèi)壁之間形成導(dǎo)氣通道，且導(dǎo)氣螺母上沿周向開設(shè)混合氣導(dǎo)氣口。
[0016]進(jìn)一步地，氣體分布盤為球冠形狀，且氣體分布盤的球冠表面朝向進(jìn)氣裝置突出。
[0017]進(jìn)一步地，氣體分布盤的縱截面的輪廓形狀為梯形，且氣體分布盤向進(jìn)氣裝置突出。
[0018]進(jìn)一步地，氣體分布盤的縱截面的輪廓形狀為三角形，且三角形的一個頂角朝向進(jìn)氣裝置。
[0019]進(jìn)一步地，氣體分布盤為平板形狀。
[0020]進(jìn)一步地，反應(yīng)筒段的筒壁上還開設(shè)有反應(yīng)段泄放口，反應(yīng)段泄放口位于反應(yīng)筒段的下端。
[0021]進(jìn)一步地，反應(yīng)筒段的筒壁上還開設(shè)有用于安裝溫度傳感器的第一安裝孔以及用于安裝壓力傳感器的第二安裝孔。
[0022]進(jìn)一步地，反應(yīng)筒段內(nèi)安裝有破泡柵網(wǎng)，反應(yīng)段泄放口位于破泡柵網(wǎng)與混合氣進(jìn)氣筒段之間。
[0023]進(jìn)一步地，氣固分離筒段的筒壁上還開設(shè)有用于泄放壓力的壓力泄放口。
[0024]進(jìn)一步地，氣固分離筒段與反應(yīng)筒段之間還連接有錐形過渡段，錐形過渡段由氣固分離筒段向反應(yīng)筒段成漸縮設(shè)置。
[0025]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)，多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)包括前述的氫化流化反應(yīng)器。
[0026]應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，應(yīng)用該氫化流化反應(yīng)器對多晶硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的四氯化硅副產(chǎn)物進(jìn)行回收時，將四氯化硅與氫氣的混合氣體由進(jìn)氣裝置輸入，然后將固體物料從物料進(jìn)料口送進(jìn)并對固體物料進(jìn)行流化，流化后的物料與混合氣體進(jìn)行氫化反應(yīng)，從而生成三氯氫硅，再經(jīng)至少一個旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離之后輸出并回收三氯氫硅。該氫化流化反應(yīng)器能夠?qū)Χ嗑Ч枭a(chǎn)過程中產(chǎn)生的四氯化硅進(jìn)行氫化回收，在同一反應(yīng)器的流程中完成四氯化硅的氫化過程，簡化反應(yīng)流程，降低四氯化硅的氫化回收難度。
【附圖說明】
[0027]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0028]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的氫化流化反應(yīng)器的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2示出了圖1中的A處放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3示出了圖1的氣體分布裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4示出了圖3的氣體分布裝置中的出氣結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖5示出了本實(shí)用新型的氫化流化反應(yīng)器的第一實(shí)施例中的氣體分布器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖6示出了圖1中旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖7示出了根據(jù)本實(shí)用新型的氫化流化反應(yīng)器的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖8示出了圖7中的進(jìn)氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖9示出了根據(jù)本實(shí)用新型的氫化流化反應(yīng)器的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037I圖10示出了圖9中的進(jìn)氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記:
[0039]10、混合氣進(jìn)氣筒段；11、進(jìn)氣裝置；
[0040]m、第一管段；112、第二管段；
[0041]12、氣體分布裝置；121、氣體分布盤；
[0042]122、出氣結(jié)構(gòu)；1221、導(dǎo)氣管件；
[0043]1222、導(dǎo)氣螺母；113、排渣口；
[0044]114、進(jìn)氣管段；115、環(huán)形輸氣管段；
[0045]116、混合氣環(huán)形輸送管；117、進(jìn)氣連接管；
[0046]20、反應(yīng)筒段；21、物料進(jìn)料口；
[0047]22、反應(yīng)段泄放口；23、第一安裝孔；
[0048]24、第二安裝孔；30、氣固分離筒段；
[0049]31、生成氣出口；32、旋風(fēng)分離器；
[0050]321、分離器過渡段；322、分離器錐段；
[0051 ] 323、分離器切向入口；324、分離器閥門；
[0052]33、壓力泄放口；40、限位件；
[0053]50、破泡柵網(wǎng)；60、錐形過渡段。
【具體實(shí)施方式】
[0054]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
[0055]本實(shí)用新型的實(shí)施例中的固體物料優(yōu)選為物料硅粉。
[0056]如圖1所示，本實(shí)用新型的第一實(shí)施例提供了一種氫化流化反應(yīng)器，該反應(yīng)器內(nèi)徑范圍是100mm至4500mm，其高徑比為6:1至9:1，該氫化流化反應(yīng)器包括順序連接的混合氣進(jìn)氣筒段10、反應(yīng)筒段20和氣固分離筒段30，反應(yīng)筒段20中的進(jìn)行氫化反應(yīng)的氫化反應(yīng)段的高度約為2000mm至15000mm，其中，混合氣進(jìn)氣筒段10形成混合氣腔，混合氣腔處設(shè)置有用于輸入混合氣的進(jìn)氣裝置11以及混合氣腔內(nèi)設(shè)置有氣體分布裝置12，氣體分布裝置12與混合氣進(jìn)氣筒段10連接，且氣體分布裝置12位于反應(yīng)筒段20與進(jìn)氣裝置11之間的位置處，反應(yīng)筒段20的筒壁上開設(shè)有物料進(jìn)料口 21，氣固分尚筒段30的筒壁上開設(shè)有生成氣出口31，氣固分離筒段30處設(shè)置有至少一個旋風(fēng)分離器32，在本實(shí)施例中，旋風(fēng)分離器32可以設(shè)置I個、2個、3個或2n(n 2 2)個，旋風(fēng)分離器32的氣體出口與生成氣出口31相連通，優(yōu)選地，生成氣出口開設(shè)在氣固分尚筒段30的底部。
[0057]應(yīng)用該氫化流化反應(yīng)器對多晶硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的四氯化硅副產(chǎn)物進(jìn)行回收時，將四氯化硅與氫氣的混合氣體由進(jìn)氣裝置11輸入，然后將固體物料從物料進(jìn)料口送進(jìn)并對固體物料進(jìn)行流化，流化后的物料與混合氣體進(jìn)行氫化反應(yīng)，從而生成三氯氫硅，再經(jīng)至少一個旋風(fēng)分離器32進(jìn)行氣固分離之后輸出并回收三氯氫硅。該氫化流化反應(yīng)器能夠?qū)Χ嗑Ч枭a(chǎn)過程中產(chǎn)生的四氯化硅進(jìn)行氫化回收，在同一反應(yīng)器的流程中完成四氯化硅的氫化過程，簡化反應(yīng)流程，降低四氯化硅的氫化回收難度。
[0058]旋風(fēng)分離器32可以內(nèi)置在氣固分離筒段30的內(nèi)部，或者旋風(fēng)分離器32的工作主體外置在氣固分離筒段30的外部。在第一實(shí)施例中，優(yōu)選地將旋風(fēng)分離器32內(nèi)置在氣固分離筒段30的內(nèi)部。
[0059]如圖2所示，第一實(shí)施例的氫化流化反應(yīng)器的進(jìn)氣裝置11包括第一管段111和第二管段112，第一管段111的進(jìn)氣端沿混合氣進(jìn)氣筒段10的底部安裝口延伸至外部，從而將在生產(chǎn)多晶硅工藝過程中產(chǎn)生的含有氣相四氯化硅的副產(chǎn)氣體與氫氣混合之后，由第一管段111的進(jìn)氣端輸入。在第一實(shí)施例中，第一管段111與混合氣進(jìn)氣筒段10的底部安裝口之間形成排渣口 113。第二管段112與第一管段111可轉(zhuǎn)動地連接，第二管段112上開設(shè)有周向出氣口。當(dāng)固體物料從物料進(jìn)料口21輸入，并經(jīng)流化之后與從周向出氣口輸出的混合氣體中的四氯化硅進(jìn)行氫化反應(yīng)，從而生成三氯氫硅以實(shí)現(xiàn)對多晶硅生產(chǎn)工藝中的副產(chǎn)物四氯化硅進(jìn)行回收。在對固體物料進(jìn)行流化過程中，存在少許固體物料未流化完全或氫化反應(yīng)過程中生成了其他的無法溶解的固體渣料，這些固體物質(zhì)沉淀至混合氣進(jìn)氣筒段10的底部，然后從排渣口 113將這些固體渣料排放出去。
[0060]具體地，第一管段111的出氣端設(shè)置有朝向該管段中心軸線的內(nèi)扣鉤，內(nèi)扣鉤的壁面上開設(shè)有第一限位凹槽，第二管段112的進(jìn)氣口設(shè)置有與內(nèi)扣鉤勾掛配合的外扣鉤，且第二管段112的管壁上開設(shè)有第二限位凹槽，第一限位凹槽與第二限位凹槽之間設(shè)置有限位件40。內(nèi)扣鉤與外扣鉤之間通過限位件40進(jìn)行裝配完成之后，第一管段111與第二管段112之間能夠?qū)崿F(xiàn)相對轉(zhuǎn)動地連接，并且，第二管段112的遠(yuǎn)離第一管段111的端部的內(nèi)表面設(shè)置為光滑表面，或者該端部的內(nèi)表面設(shè)置為按一定規(guī)律和方向刻槽的粗糙面。在混合氣輸入的過程中，由于混合氣具有流速和壓力，因而混合氣流向第二管段112的遠(yuǎn)離第一管段111的端部的內(nèi)表面并能夠使第二管段112相對與第一管段111旋轉(zhuǎn)，然后混合氣從周向出氣口輸出。轉(zhuǎn)動的第二管段112能夠調(diào)節(jié)混合氣腔內(nèi)的混合氣分布均勻，并且，旋轉(zhuǎn)的第二管段112能夠?qū)旌蠚馇粌?nèi)的混合氣進(jìn)行攪拌，進(jìn)一步均勻混合氣腔內(nèi)的混合氣分布。
[0061]限位件40可以限位鋼圈，也可以是多個限位鋼珠。第一管段111和第二管段112通過與限位件40之間的咬合，能夠穩(wěn)定限定第一管段111與第二管段112之間的相對位置，使得第二管段112相對于第一管段111轉(zhuǎn)動時兩者不會脫離。
[0062]在本第一實(shí)施例中，混合氣進(jìn)氣筒段10由安裝口端向與反應(yīng)筒段20連接的端部呈漸擴(kuò)設(shè)置。這樣設(shè)置的混合氣進(jìn)氣筒段10能夠?qū)β湎碌脑线M(jìn)行聚攏收集，使得渣料能夠集中地從排渣口 113排出。
[0063]如圖1、圖3和圖4所不，第一實(shí)施例的氣體分布裝置12包括氣體分布盤121和出氣結(jié)構(gòu)122，氣體分布盤121與混合氣進(jìn)氣筒段1的內(nèi)壁連接，氣體分布盤121上開設(shè)有多個螺紋通孔，出氣結(jié)構(gòu)122包括導(dǎo)氣管件1221和導(dǎo)氣螺母1222，導(dǎo)氣管件1221的第一端與螺紋通孔螺接，導(dǎo)氣螺母1222螺接在導(dǎo)氣管件1221上，導(dǎo)氣管件1221的第二端的管壁與導(dǎo)氣螺母1222的內(nèi)壁之間形成導(dǎo)氣通道，且導(dǎo)氣螺母1222上沿周向開設(shè)混合氣導(dǎo)氣口。多個螺紋通孔之間排列形成正三角形、正方形或者同心圓形等幾何形狀，孔與孔之間的間隔距離為50mm至250mm。進(jìn)入氣體分布裝置12的混合氣，先經(jīng)過導(dǎo)氣管件1221上的中心通氣道中，然后該中心通氣道進(jìn)入導(dǎo)氣通道，在由混合氣導(dǎo)氣口輸入反應(yīng)筒段20中。氣體分布裝置12能夠保證混合氣在反應(yīng)筒段20橫截面上分布均勻。
[0064]具體在本第一實(shí)施例中，氣體分布盤121為球冠形狀，且氣體分布盤121的球冠表面朝向進(jìn)氣裝置11突出。當(dāng)然，還可選用平板式的氣體分布盤。相比較而言，本第一實(shí)施例的球冠形狀的氣體分布盤121根據(jù)混合氣上升速度的分布優(yōu)于平板式的氣體分布盤，因此，本第一實(shí)施例優(yōu)選球冠形狀的氣體分布盤121。此外，如圖5所不，第一實(shí)施例的氣體分布盤121的縱截面的輪廓形狀為梯形，且氣體分布盤121向進(jìn)氣裝置11突出?；蛘?，氣體分布盤121為平板形狀，且平板形狀的氣體分布盤121橫跨在混合氣腔內(nèi)。又或者，第一實(shí)施例的氣體分布盤121的縱截面的輪廓形狀為三角形，且三角形的一個頂角朝向進(jìn)氣裝置11，當(dāng)選用三角形氣體分布盤121時，朝向進(jìn)氣裝置11的頂角處開設(shè)開口，并在開口上安裝連通管路，該連通管路由混合氣進(jìn)氣筒段10的底部安裝口延伸出外部，此時該連通管路與第一管段111并列地由安裝口伸出，這樣，該連通管路能夠?qū)怏w分布盤121上方沉淀的渣料輸出，并且，連通管路與安裝口之間也形成排渣口 113。
[0065]本第一實(shí)施例中的氣體分布裝置12能夠保證獲得較高效率氫化反應(yīng)所需的最佳混合氣進(jìn)氣流場狀態(tài)。
[0066]如圖1所示，在本第一實(shí)施例中，反應(yīng)筒段20的筒壁上還開設(shè)有反應(yīng)段泄放口22，反應(yīng)段泄放口22位于所述反應(yīng)筒段20的下端。當(dāng)反應(yīng)筒段20內(nèi)的液體過多時，可以通過該反應(yīng)段泄放口 22放出，以減小反應(yīng)筒段20內(nèi)的儲存壓力。
[0067]具體地，本第一實(shí)施例的反應(yīng)筒段20的筒壁上還開設(shè)有用于安裝溫度傳感器的第一安裝孔23以及用于安裝壓力傳感器的第二安裝孔24。在反應(yīng)的過程中，通過溫度傳感器和壓力傳感器實(shí)時監(jiān)控氫化流化反應(yīng)器內(nèi)的溫度與壓力，當(dāng)氫化流化反應(yīng)器內(nèi)的溫度、壓力過高時，需要對反應(yīng)器內(nèi)部進(jìn)行泄壓，在本第一實(shí)施例中，氣固分離筒段30的筒壁上還開設(shè)有用于泄放壓力的壓力泄放口 33。優(yōu)選地，該壓力泄放口 33開設(shè)在氣固分離筒段30的頂部位置處(該氫化流化反應(yīng)器是縱向放置的，混合氣進(jìn)氣筒段10位于最下端，氣固分離筒段30位于最上端，反應(yīng)筒段20位于中間位置)。通過溫度傳感器以及壓力傳感器檢測到的溫度和壓力，在氫化流化反應(yīng)器內(nèi)的壓力過高時，通過該壓力泄放口 33進(jìn)行泄壓操作，以保證氫化流化反應(yīng)器內(nèi)部的壓力保持在正常壓力范圍內(nèi)。
[0068]固體物料投入反應(yīng)筒段20之后，固體物料被流化并與混合氣體發(fā)生氫化反應(yīng)，在固體料被流化與發(fā)生氫化反應(yīng)的過程中，氫化流化反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生氣泡，為了防止氣泡影響反應(yīng)器內(nèi)的氫化反應(yīng)，以及避免氣泡影響反應(yīng)產(chǎn)物或渣料的輸出，因此，反應(yīng)筒段20內(nèi)安裝有破泡柵網(wǎng)50，反應(yīng)段泄放口 22位于破泡柵網(wǎng)50與混合氣進(jìn)氣筒段10之間。
[0069]在氫化反應(yīng)生成三氯氫硅之后，氫化反應(yīng)之后的混合生成氣上升，為了能夠提升混合生成氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器32的壓力，因此，氣固分離筒段30與反應(yīng)筒段20之間還連接有錐形過渡段60，錐形過渡段60由氣固分離筒段30向反應(yīng)筒段20呈漸縮設(shè)置。筒錐形過渡段60使混合生成氣的上升速度降低，而混合生成氣的壓力上升，從而混合生成氣以較大的壓力進(jìn)入旋風(fēng)分離器32進(jìn)行分離操作。
[0070]如圖1和圖6所示，在旋風(fēng)分離器32分離的過程中，混合生成氣沿旋風(fēng)分離器32的分離器切向入口 323進(jìn)入旋風(fēng)分離器32內(nèi)部，氣固混合物座向下的螺旋運(yùn)動，依次經(jīng)過分離器錐段322和分離器過渡段321，實(shí)現(xiàn)氣固分離以后，混合生成氣體沿旋風(fēng)分離器32的氣體出口向生成氣出口31輸送，從而輸出生成氣體。固體物料沿旋風(fēng)分離器32的內(nèi)壁面沉積到旋風(fēng)分離器32最下端的長直管段中。當(dāng)固體物料的重量積累超過分離器閥門324所承受的重量時，分離器閥門在固體物料重力的推動下開啟(當(dāng)然，分離器閥門324還可以采用動力控制開啟或關(guān)閉的閥門)，固體物料回落到反應(yīng)筒段20中繼續(xù)與四氯化硅和氫氣的混合氣體進(jìn)行氫化反應(yīng)(該分離器閥門324的開口位置設(shè)置在反應(yīng)筒段20的上端部的上方，且稍高與反應(yīng)筒段20為宜，大于高于反應(yīng)筒段20上方的200mm至1500mm的高度處)。當(dāng)固體物料從分離器閥門324輸出之后，分離器閥門關(guān)閉，待到固體物料重量積累之后，再次打開，如此循環(huán)。旋風(fēng)分離器32能夠較好地分離出反應(yīng)之后的氣固混合物中固體和氣體，氣固分離之后，固體回收利用率高達(dá)99.9%。旋風(fēng)分離器32的設(shè)置，大大提高了固體物料的利用率，簡化了后續(xù)工藝處理要求，降低了后續(xù)工藝過程中對氣固混合物進(jìn)行分離提純的難度。
[0071]如圖7所示，其示出了本實(shí)用新型的氫化流化反應(yīng)器的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。第二實(shí)施例與第一實(shí)施例相比較具有以下不同之處。進(jìn)氣裝置11包括進(jìn)氣管段114和環(huán)形輸氣管段115。如圖8所示，進(jìn)氣管段114的第一端延伸出混合氣進(jìn)氣筒段10的外部，環(huán)形輸氣管段115位于混合氣進(jìn)氣筒段10的混合氣腔內(nèi)，環(huán)形輸氣管段115與進(jìn)氣管段114連通，并且環(huán)形輸氣管段115上間隔地開設(shè)有多個出氣口。為了能夠使混合氣從環(huán)形輸氣管段115中的出氣口輸出收在混合氣腔內(nèi)分布均勻，因此，多個出氣口沿環(huán)形輸氣管段115呈圓周分布，并且每個出氣口上均安裝上噴氣噴嘴，利用噴氣噴嘴將混合氣均勻噴向混合氣腔。如圖7所示，第二實(shí)施例的氫化流化反應(yīng)器優(yōu)選地采用三角形的氣體分布盤121的氣體分布裝置
12。第二實(shí)施例與第一實(shí)施例相比，除上述不同之處外，其余結(jié)構(gòu)均相同，因而在此不再贅述。
[0072]如圖9和圖10所示，其示出了本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的氫化流化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。與第一實(shí)施例相比較，第三實(shí)施例具有以下不同之處。在第三實(shí)施例中，進(jìn)氣裝置包括混合氣環(huán)形輸送管116和多個進(jìn)氣連接管117，其中，混合氣環(huán)形輸送管116位于混合氣進(jìn)氣筒段10的外側(cè)，多個進(jìn)氣連接管117間隔設(shè)置，并且多個進(jìn)氣連接管117沿圓周分布，多個進(jìn)氣連接管117的第一端與混合氣環(huán)形輸送管116連通，多個進(jìn)氣連接管117的第二延伸進(jìn)混合氣進(jìn)氣筒段10的混合氣腔內(nèi)。在第三實(shí)施例中，氣體分布盤121采用球冠形狀的氣體分布裝置12。并且，第三實(shí)施例中的混合氣進(jìn)氣筒段10的底部安裝口形成了排渣口 113。第三實(shí)施例與第一實(shí)施例相比較，除上述不同之處外，其余結(jié)構(gòu)均相同，因而在此不再贅述。
[0073]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)，該多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)包括前述的氫化流化反應(yīng)器。
[0074]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氫化流化反應(yīng)器，其特征在于，包括順序連接的混合氣進(jìn)氣筒段(10)、反應(yīng)筒段(20)和氣固分離筒段(30)，其中， 所述混合氣進(jìn)氣筒段(10)形成混合氣腔，所述混合氣腔處設(shè)置有用于輸入混合氣的進(jìn)氣裝置(11)以及所述混合氣腔內(nèi)設(shè)置有氣體分布裝置(12)，所述氣體分布裝置(12)與所述混合氣進(jìn)氣筒段(10)連接，且所述氣體分布裝置(12)位于所述反應(yīng)筒段(20)與所述進(jìn)氣裝置(11)之間的位置處； 所述反應(yīng)筒段(20)的筒壁上開設(shè)有物料進(jìn)料口( 21); 所述氣固分離筒段(30)的筒壁上開設(shè)有生成氣出口(31)，所述氣固分離筒段(30)處設(shè)置有至少一個旋風(fēng)分離器(32)，所述旋風(fēng)分離器(32)的氣體出口與所述生成氣出口(31)相連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫化流化反應(yīng)器，其特征在于，所述進(jìn)氣裝置(11)包括: 第一管段(111)，所述第一管段(111)的進(jìn)氣端沿所述混合氣進(jìn)氣筒段(10)的底部安裝口延伸出外部； 第二管段(112)，所述第二管段(112)與所述第一管段(111)可轉(zhuǎn)動地連接，所述第二管段(112)上開設(shè)有周向出氣口。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫化流化反應(yīng)器，其特征在于，所述第一管段(111)與所述混合氣進(jìn)氣筒段(10)的底部安裝口之間形成排渣口(113)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫化流化反應(yīng)器，其特征在于， 所述第一管段(111)的出氣端設(shè)置有朝向該管段中心軸線的內(nèi)扣鉤，所述內(nèi)扣鉤的壁面上開設(shè)有第一限位凹槽； 所述第二管段(112)的進(jìn)氣口設(shè)置有與所述內(nèi)扣鉤勾掛配合的外扣鉤，且所述第二管段(112)的管壁上開設(shè)有第二限位凹槽； 所述第一限位凹槽與所述第二限位凹槽之間設(shè)置有限位件(40)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫化流化反應(yīng)器，其特征在于，所述混合氣進(jìn)氣筒段(10)由所述安裝口端向與所述反應(yīng)筒段(20)連接的端部呈漸擴(kuò)設(shè)置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫化流化反應(yīng)器，其特征在于，所述進(jìn)氣裝置(11)包括: 進(jìn)氣管段(114)，所述進(jìn)氣管段(114)的第一端延伸出所述混合氣進(jìn)氣筒段(10)的外部； 環(huán)形輸氣管段(115)，所述環(huán)形輸氣管段(115)位于所述混合氣進(jìn)氣筒段(10)的混合氣腔內(nèi)，所述環(huán)形輸氣管段(115)與所述進(jìn)氣管段(114)連通，且所述環(huán)形輸氣管段(115)上間隔地開設(shè)有多個出氣口。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫化流化反應(yīng)器，其特征在于，所述進(jìn)氣裝置(11)包括: 混合氣環(huán)形輸送管(116)，所述混合氣環(huán)形輸送管(116)位于所述混合氣進(jìn)氣筒段(10)的外側(cè)； 多個進(jìn)氣連接管(117)，多個所述進(jìn)氣連接管(117)間隔設(shè)置，多個所述進(jìn)氣連接管(117)的第一端與所述混合氣環(huán)形輸送管(116)連通，多個所述進(jìn)氣連接管(117)的第二端延伸進(jìn)所述混合氣進(jìn)氣筒段(10)的混合氣腔內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫化流化反應(yīng)器，其特征在于，氣體分布裝置(12)包括: 氣體分布盤(121)，所述氣體分布盤(121)與所述混合氣進(jìn)氣筒段(1)的內(nèi)壁連接，所述氣體分布盤(121)上開設(shè)有多個螺紋通孔； 出氣結(jié)構(gòu)(122)，所述出氣結(jié)構(gòu)(122)包括導(dǎo)氣管件(1221)和導(dǎo)氣螺母(1222)，所述導(dǎo)氣管件(1221)的第一端與所述螺紋通孔螺接，所述導(dǎo)氣螺母(1222)螺接在所述導(dǎo)氣管件(1221)上，所述導(dǎo)氣管件(1221)的第二端的管壁與所述導(dǎo)氣螺母(1222)的內(nèi)壁之間形成導(dǎo)氣通道，且所述導(dǎo)氣螺母(1222)上沿周向開設(shè)混合氣導(dǎo)氣口。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氫化流化反應(yīng)器，其特征在于，所述氣體分布盤(121)為球冠形狀，且所述氣體分布盤(121)的球冠表面朝向所述進(jìn)氣裝置(11)突出。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氫化流化反應(yīng)器，其特征在于，所述氣體分布盤(121)的縱截面的輪廓形狀為梯形，且所述氣體分布盤(121)向所述進(jìn)氣裝置(11)突出。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氫化流化反應(yīng)器，其特征在于，所述氣體分布盤(121)的縱截面的輪廓形狀為三角形，且所述三角形的一個頂角朝向所述進(jìn)氣裝置(11)。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氫化流化反應(yīng)器，其特征在于，所述氣體分布盤(121)為平板形狀。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫化流化反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)筒段(20)的筒壁上還開設(shè)有反應(yīng)段泄放口( 22)，所述反應(yīng)段泄放口( 22)位于所述反應(yīng)筒段(20)的下端。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的氫化流化反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)筒段(20)的筒壁上還開設(shè)有用于安裝溫度傳感器的第一安裝孔(23)以及用于安裝壓力傳感器的第二安裝孔(24)。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的氫化流化反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)筒段(20)內(nèi)安裝有破泡柵網(wǎng)(50)，所述反應(yīng)段泄放口(22)位于所述破泡柵網(wǎng)(50)與所述混合氣進(jìn)氣筒段(10)之間。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫化流化反應(yīng)器，其特征在于，氣固分離筒段(30)的筒壁上還開設(shè)有用于泄放壓力的壓力泄放口(33)。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的氫化流化反應(yīng)器，其特征在于，所述氣固分離筒段(30)與所述反應(yīng)筒段(20)之間還連接有錐形過渡段(60)，所述錐形過渡段(60)由所述氣固分離筒段(30)向所述反應(yīng)筒段(20)成漸縮設(shè)置。18.—種多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)包括權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的氫化流化反應(yīng)器。
【文檔編號】C01B33/107GK205527778SQ201620071808
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月25日
【發(fā)明人】石濤, 姚心, 汪紹芬, 嚴(yán)大洲, 張升學(xué)
【申請人】中國恩菲工程技術(shù)有限公司