本發(fā)明涉及反應(yīng)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種大容量的反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

四氟化碳是目前微電子工業(yè)中重要的等離子體蝕刻氣體，廣泛用于硅、二氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃及鎢等薄膜材料的蝕刻，在電子器件表面清洗、太陽能電池的生產(chǎn)、激光技術(shù)、低溫制冷、氣體絕緣、泄漏檢測(cè)劑、印刷電路生產(chǎn)中的去污劑、潤(rùn)滑劑及制動(dòng)液等方面也有大量應(yīng)用。四氟化碳合成方法很多，包括氫氟化碳與氟氣、氯氟化碳在催化劑存在下與氟化氫以及氟氣與碳源直接接觸反應(yīng)制備四氟化碳等。其中，目前成熟工藝采用氫氟化碳、氯氟化碳做碳源制備四氟化碳，原材料價(jià)格昂貴，易發(fā)生爆炸，且合成產(chǎn)物中有不易去除的雜質(zhì)；氟碳直接接觸反應(yīng)法制備四氟化碳，該方法經(jīng)過不斷的發(fā)展與完善，已能夠制備出高純四氟化碳。

但是，現(xiàn)有的柱狀反應(yīng)器的容量小，需要多次加入反應(yīng)物，反應(yīng)效率低，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，不利于四氟化碳的制備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種大容量的反應(yīng)器，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，其容量大，反應(yīng)效率高。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種大容量的反應(yīng)器，包括料倉管、預(yù)熱管和反應(yīng)管；

所述料倉管的底部設(shè)有喇叭狀的擴(kuò)容管，所述擴(kuò)容管由其上端的開口向其下端的開口逐漸向內(nèi)收窄；

所述料倉管、擴(kuò)容管和預(yù)熱管均為豎向設(shè)置，所述反應(yīng)管為橫向設(shè)置；

所述預(yù)熱管的上端與所述擴(kuò)容管下端的開口連接，所述預(yù)熱管的下端連通于所述反應(yīng)管；

所述反應(yīng)管的兩端設(shè)有第一進(jìn)氣口；

所述料倉管設(shè)有第一排氣管，其連通所述料倉管的內(nèi)部和外部。

進(jìn)一步，所述料倉管的頂部設(shè)有加料管和放空管；

所述加料管的一端和放空管的一端分別連通于所述料倉管的頂部；

所述加料管的另一端和所述反應(yīng)管的兩端均設(shè)有法蘭和法蘭蓋，所述法蘭蓋安裝于所述法蘭。

進(jìn)一步，所述反應(yīng)器還包括冷卻箱；

所述反應(yīng)管設(shè)于所述冷卻箱內(nèi)，所述反應(yīng)管的兩端凸出于所述冷卻箱的外部。

進(jìn)一步，所述冷卻箱為矩形箱體，其頂部設(shè)有開口。

進(jìn)一步，所述冷卻箱的其中一側(cè)壁的底部外壁至少設(shè)有一個(gè)進(jìn)水管；

所述冷卻箱的其中一側(cè)壁的頂部近端處的外壁至少設(shè)有一個(gè)溢流管。

進(jìn)一步，所述反應(yīng)管設(shè)有至少一個(gè)溫度計(jì)套管；

所述溫度計(jì)套管的下端封閉且位于所述反應(yīng)管內(nèi)；

所述溫度計(jì)套管內(nèi)設(shè)有溫度檢測(cè)器。

進(jìn)一步，所述反應(yīng)器還包括除塵器，其包括除塵管和隔板；

所述隔板包括上隔板和下隔板，所述上隔板和下隔板的數(shù)量均至少為一；

所述上隔板和下隔板等間距地焊接于所述除塵管內(nèi)；

相鄰的所述上隔板和下隔板形成除塵氣路；

所述除塵管的外壁設(shè)有連通于所述除塵管內(nèi)部的第二進(jìn)氣管和第二排氣管，所述第一排氣管與所述第二進(jìn)氣管連接。

進(jìn)一步，所述除塵管的兩端均設(shè)有法蘭蓋和法蘭，所述法蘭蓋安裝于所述法蘭以密封所述除塵管；

所述上隔板的頂部與所述除塵管頂端的所述法蘭蓋的下表面貼合，所述下隔板的底部與所述除塵管底端的所述法蘭蓋的上表面貼合。

進(jìn)一步，所述除塵器還包括多個(gè)擋板；

所述擋板分別固定于所述除塵管兩端的法蘭蓋，并且分別位于所述上隔板或下隔板的焊接處的兩側(cè)。

進(jìn)一步，所述除塵管的底端設(shè)有喇叭狀的密封管；

所述除塵管的底端的所述法蘭蓋設(shè)有連通于所述除塵管內(nèi)部的排污管，所述排污管設(shè)有閥門。

本發(fā)明根據(jù)上述內(nèi)容提出一種大容量的反應(yīng)器，其容量大，反應(yīng)效率高。

所述反應(yīng)器用于氟氣和碳反應(yīng)生成四氟化碳，碳放置在所述料倉管、預(yù)熱管和反應(yīng)管內(nèi)，所述第一進(jìn)氣口設(shè)于反應(yīng)管的兩端，一方面能夠增加單位時(shí)間內(nèi)氟氣通入至所述反應(yīng)管的量，使更多的氟氣與碳充分接觸，增加反應(yīng)的效率；氟氣與碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)放出熱量，由于所述預(yù)熱管的下端連通于所述反應(yīng)管，大量的熱量會(huì)由反應(yīng)產(chǎn)物四氟化碳傳遞至所述預(yù)熱管內(nèi)的碳，對(duì)這些碳進(jìn)行預(yù)熱，保持反應(yīng)溫度穩(wěn)定，使后續(xù)碳和氟氣的反應(yīng)效率更高。

隨著反應(yīng)的進(jìn)行，所述反應(yīng)管的碳逐漸被消耗，由于所述料倉管、擴(kuò)容管和預(yù)熱管均為豎向設(shè)置，在重力的作用下，所述預(yù)熱管內(nèi)的碳將會(huì)下落至所述反應(yīng)管以保證反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，提高其工作的穩(wěn)定性和持續(xù)性；同樣地，所述料倉管內(nèi)的碳會(huì)下落至所述預(yù)熱管內(nèi)保證待反應(yīng)的碳得到預(yù)熱，為后續(xù)的反應(yīng)做好準(zhǔn)備。

喇叭狀的所述擴(kuò)容管具有擴(kuò)大所述料倉管容積的作用，由于所述擴(kuò)容管由其上端的開口向其下端的開口逐漸向內(nèi)收窄，所以連接于所述擴(kuò)容管上端開口的料倉管的橫截面積會(huì)大于連接于所述擴(kuò)容管下端開口的預(yù)熱管的橫截面積，假設(shè)所述料倉管和預(yù)熱管在相同的長(zhǎng)度下，所述料倉管的容積會(huì)大大增加，從而減少碳的加入次數(shù)，提高所述反應(yīng)器工作的持續(xù)性。

所以碳從所述擴(kuò)容管下落至所述預(yù)熱管時(shí)的速度會(huì)放慢，反應(yīng)生成的四氟化碳?xì)怏w會(huì)從所述第一排氣管排出。

附圖說明

圖1是本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例的正面的局部剖面圖。

圖2是本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例的側(cè)面的局部剖面圖。

圖3是本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例的除塵器的正面的局部剖面圖。

圖4是圖3的C處的局部放大圖。

其中：料倉管21、擴(kuò)容管211、第一排氣管212、加料管213、放空管214、支撐座215、預(yù)熱管22、反應(yīng)管23、第一進(jìn)氣口231、溫度計(jì)套管232、法蘭261、法蘭蓋262、冷卻箱24、進(jìn)水管241、溢流管242、除塵器25、除塵管251、密封管2511、隔板252、上隔板2521、下隔板2522、除塵氣路253、第二進(jìn)氣管254、第二排氣管255、擋板256、排污管257。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

一種大容量的反應(yīng)器，包括料倉管21、預(yù)熱管22和反應(yīng)管23；

所述料倉管21的底部設(shè)有喇叭狀的擴(kuò)容管211，所述擴(kuò)容管211由其上端的開口向其下端的開口逐漸向內(nèi)收窄；

所述料倉管21、擴(kuò)容管211和預(yù)熱管22均為豎向設(shè)置，所述反應(yīng)管23為橫向設(shè)置；

所述預(yù)熱管22的上端與所述擴(kuò)容管211下端的開口連接，所述預(yù)熱管22的下端連通于所述反應(yīng)管23；

所述反應(yīng)管23的兩端設(shè)有第一進(jìn)氣口231；

所述料倉管21設(shè)有第一排氣管212，其連通所述料倉管21的內(nèi)部和外部。

如圖1，本實(shí)施例的所述反應(yīng)器用于氟氣和碳反應(yīng)生成四氟化碳，碳放置在所述料倉管21、預(yù)熱管22和反應(yīng)管23內(nèi)，所述第一進(jìn)氣口231設(shè)于反應(yīng)管23的兩端，一方面能夠增加單位時(shí)間內(nèi)氟氣通入至所述反應(yīng)管23的量，使更多的氟氣與碳充分接觸，增加反應(yīng)的效率；氟氣與碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)放出熱量，由于所述預(yù)熱管22的下端連通于所述反應(yīng)管23，大量的熱量會(huì)傳遞至所述預(yù)熱管22內(nèi)的碳，對(duì)這些碳進(jìn)行預(yù)熱，使后續(xù)碳和氟氣的反應(yīng)效率更高。

隨著反應(yīng)的進(jìn)行，所述反應(yīng)管23的碳逐漸被消耗，由于所述料倉管21、擴(kuò)容管211和預(yù)熱管22均為豎向設(shè)置，在重力的作用下，所述預(yù)熱管22內(nèi)的碳將會(huì)下落至所述反應(yīng)管23以保證反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，提高其工作的穩(wěn)定性和持續(xù)性；同樣地，所述料倉管21內(nèi)的碳會(huì)下落至所述預(yù)熱管22內(nèi)保證待反應(yīng)的碳得到預(yù)熱，為后續(xù)的反應(yīng)做好準(zhǔn)備。

喇叭狀的所述擴(kuò)容管211具有擴(kuò)大所述料倉管21容積的作用，由于所述擴(kuò)容管211由其上端的開口向其下端的開口逐漸向內(nèi)收窄，所以連接于所述擴(kuò)容管211上端開口的料倉管21的橫截面積會(huì)大于連接于所述擴(kuò)容管211下端開口的預(yù)熱管22的橫截面積，假設(shè)所述料倉管21和預(yù)熱管22在相同的長(zhǎng)度下，所述料倉管21的容積會(huì)大大增加，從而減少碳的加入次數(shù)，提高所述反應(yīng)器工作的持續(xù)性。

所以碳從所述擴(kuò)容管211下落至所述預(yù)熱管22時(shí)的速度會(huì)放慢，反應(yīng)生成的四氟化碳?xì)怏w會(huì)從所述第一排氣管212排出。

進(jìn)一步，所述料倉管21的頂部設(shè)有加料管213和放空管214；

所述加料管213的一端和放空管214的一端分別連通于所述料倉管21的頂部；

所述加料管213的另一端和所述反應(yīng)管23的兩端均設(shè)有法蘭261和法蘭蓋262，所述法蘭蓋262安裝于所述法蘭261。

所述反應(yīng)器內(nèi)的碳經(jīng)過反應(yīng)消耗后，從設(shè)于所述料倉管21頂部的加料管213加入碳，操作更加簡(jiǎn)單方便直接，因?yàn)樗黾恿瞎?13的一端和放空管214的一端分別連通于所述料倉管21的頂部，所以碳會(huì)在重力的作用下下落至料倉管21、擴(kuò)容管211、預(yù)熱管22和反應(yīng)管23，以保證反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行；因?yàn)樗黾恿瞎?13的另一端和所述反應(yīng)管23的兩端均設(shè)有法蘭261和法蘭蓋262，所述法蘭蓋262安裝于所述法蘭261，所以在加料時(shí)只需拆卸所述法蘭蓋262，便能對(duì)所述反應(yīng)器進(jìn)行加料操作。

所述放空管214的另一端連通至廢氣處理塔，操作時(shí)只需打開放空閥門就可以進(jìn)行氣體的放空。

進(jìn)一步，所述反應(yīng)器還包括冷卻箱24；

所述反應(yīng)管23設(shè)于所述冷卻箱24內(nèi)，所述反應(yīng)管23的兩端凸出于所述冷卻箱24的外部。

氟氣和碳反應(yīng)時(shí)會(huì)放出大量的熱，所述冷卻箱24內(nèi)裝有冷卻水，以降低所述反應(yīng)管23的溫度，從而增加其使用壽命。所述反應(yīng)管23的兩端凸出于所述冷卻箱24的外部，方便安裝在其兩端的法蘭蓋262的拆裝，避免冷卻水進(jìn)入到所述反應(yīng)管23內(nèi)。

進(jìn)一步，所述冷卻箱24為矩形箱體，其頂部設(shè)有開口。

矩形的箱體容易生產(chǎn)，能夠裝載的冷卻水亦更多，其頂部設(shè)有的開口起到觀察和檢查所述反應(yīng)器使用狀況的作用。

進(jìn)一步，所述冷卻箱24的其中一側(cè)壁的底部外壁至少設(shè)有一個(gè)進(jìn)水管241；

所述冷卻箱24的其中一側(cè)壁的頂部近端處的外壁至少設(shè)有一個(gè)溢流管242。

如圖2，本實(shí)施例的所述進(jìn)水管241的數(shù)量為一，所述溢流管242的數(shù)量為二，所述進(jìn)水管241和溢流管242均設(shè)于所述冷卻箱24的側(cè)壁，更方便其安裝；所述冷卻箱24的其中一側(cè)壁的底部外壁，當(dāng)當(dāng)冷卻水通過所述進(jìn)水管241的進(jìn)水口時(shí)，冷卻水通入至所述冷卻箱24時(shí)會(huì)更加緩慢穩(wěn)定；所述溢流管242設(shè)于所述冷卻箱24的其中一側(cè)壁的頂部近端處的外壁，保證所述冷卻箱24內(nèi)的冷卻水足夠多以有效地冷卻所述反應(yīng)管23，避免冷卻水過多溢出。

進(jìn)一步，所述反應(yīng)管23設(shè)有至少一個(gè)溫度計(jì)套管232；

所述溫度計(jì)套管232的下端封閉且位于所述反應(yīng)管23內(nèi)；

所述溫度計(jì)套管232內(nèi)設(shè)有溫度檢測(cè)器。

如圖1，本實(shí)施例的所述溫度計(jì)套管232的數(shù)量為二，且對(duì)稱設(shè)于所述預(yù)熱管22兩側(cè)的所述反應(yīng)管23上，能夠提高所述溫度檢測(cè)器對(duì)反應(yīng)管23內(nèi)的溫度檢測(cè)的精準(zhǔn)度，所述溫度計(jì)套管232的下端封閉，既能密封所述反應(yīng)管23也能保護(hù)所述溫度檢測(cè)器。

進(jìn)一步，所述反應(yīng)器還包括除塵器25，其包括除塵管251和隔板252；

所述隔板252包括上隔板2521和下隔板2522，所述上隔板2521和下隔板2522的數(shù)量均至少為一；

所述上隔板2521和下隔板2522等間距地焊接于所述除塵管251內(nèi)；

相鄰的所述上隔板2521和下隔板2522形成除塵氣路253；

所述除塵管251的外壁設(shè)有連通于所述除塵管251內(nèi)部的第二進(jìn)氣管254和第二排氣管255，所述第一排氣管212與所述第二進(jìn)氣管254連接。

如圖3，反應(yīng)生成的四氟化碳?xì)怏w中會(huì)混雜一些反應(yīng)不充分的碳粉，大部分的碳粉會(huì)在穿過碳層時(shí)沉集落回所述反應(yīng)管23，小部分碳粉跟四氟化碳?xì)怏w一同從所述第一排氣管212排出，當(dāng)混雜有碳粉的四氟化碳?xì)怏w經(jīng)過所述第二進(jìn)氣管254進(jìn)入至所述除塵管251的除塵氣路253時(shí)，在所述上隔板2521和下隔板2522的阻隔作用和重力的作用下，碳粉會(huì)沉降至所述除塵管251的底部，便于后續(xù)的清理，以提高四氟化碳?xì)怏w的純度，最終被進(jìn)一步純化的四氟化碳?xì)怏w從所述第二排氣管255排出。

本實(shí)施例的所述上隔板2521的數(shù)量為二，所述下隔板2522的數(shù)量為一，通過焊接，使得所述上隔板2521和下隔板2522更加穩(wěn)固地設(shè)于所述除塵管251內(nèi)。

進(jìn)一步，所述除塵管251的兩端均設(shè)有法蘭蓋262和法蘭261，所述法蘭蓋262安裝于所述法蘭261以密封所述除塵管251；

所述上隔板2521的頂部與所述除塵管251頂端的所述法蘭蓋262的下表面貼合，所述下隔板2522的底部與所述除塵管251底端的所述法蘭蓋262的上表面貼合。

如圖3，通過拆裝所述法蘭蓋262能夠快速地清理所述除塵管251，所述上隔板2521的頂部與所述除塵管251頂端的所述法蘭蓋262的下表面貼合，所述下隔板2522的底部與所述除塵管251底端的所述法蘭蓋262的上表面貼合，盡量使混雜的四氟化碳?xì)怏w沿著所述除塵氣路253運(yùn)動(dòng)，而不是直接從所述法蘭蓋262與上隔板2521和下隔板2522的貼合處直接穿過，提高除碳粉的質(zhì)量和四氟化碳?xì)怏w的純度。

進(jìn)一步，所述除塵器25還包括多個(gè)擋板256；

所述擋板256分別固定于所述除塵管251兩端的法蘭蓋262，并且分別位于所述上隔板2521或下隔板2522的焊接處的兩側(cè)。

如圖4，進(jìn)一步提高除碳粉的質(zhì)量和四氟化碳?xì)怏w的純度，所述擋板256能夠阻擋混雜的四氟化碳?xì)怏w直接從所述法蘭蓋262與上隔板2521和下隔板2522的貼合處直接穿過。

進(jìn)一步，所述除塵管251的底端設(shè)有喇叭狀的密封管2511；

所述除塵管251的底端的所述法蘭蓋262設(shè)有連通于所述除塵管251內(nèi)部的排污管257，所述排污管257設(shè)有閥門。

如圖3，所述除塵管251底端的所述法蘭蓋262需定期拆下排放固態(tài)碳粉，但所述除塵管251底端的直徑越大，越難密封，所以所述密封管2511設(shè)置為由其上端的開口向其下端的開口逐漸向內(nèi)收窄的喇叭狀的管，提高其密封程度。

本實(shí)施例的氟氣是通過電解法生產(chǎn)的，所以氟氣中會(huì)混雜有HF氣體，當(dāng)其溫度下降后會(huì)變成酸液，為了清理碳粉時(shí)的安全，先打開所述排污管257上的閥門，排清酸液，再拆卸法蘭蓋262清理粉塵。

進(jìn)一步，所述反應(yīng)管23的兩端分別設(shè)有法蘭261和法蘭蓋262，所述法蘭蓋262安裝于所述法蘭261以密封所述反應(yīng)管23；

所述第一進(jìn)氣口231設(shè)于所述法蘭蓋262。

通過安裝所述法蘭261于所述法蘭蓋262，能夠有效的密封所述反應(yīng)管23，避免氣體泄漏，如反應(yīng)物氟氣的泄漏和生成物四氟化碳?xì)怏w的泄漏；通過拆卸所述法蘭蓋262，能夠快速地清理所述反應(yīng)管23內(nèi)的反應(yīng)留下的廢渣，操作簡(jiǎn)單方便；所述第一進(jìn)氣口231設(shè)于所述法蘭蓋262，保證氟氣有效地通入至所述反應(yīng)管。

進(jìn)一步，所述第一排氣管212橫向設(shè)于所述料倉管21頂部近端處的徑向位置。

反應(yīng)時(shí)部分碳反應(yīng)不充分，殘留的碳粉會(huì)被反應(yīng)生成的氣體帶走，所述第一排氣管212橫向設(shè)于所述料倉管21頂部近端處的外壁，能夠使氣體上升的路程增加，有利于碳粉的在重力的作用下沉降，提高四氟化碳?xì)怏w的純度。

進(jìn)一步，所述料倉管21還包括有至少兩個(gè)支撐座215；所述支撐座215沿所述料倉管21的外壁圓周等間距地設(shè)置。

本實(shí)施例的所述支撐座215的數(shù)量為二，其沿所述料倉管21的外壁圓周等間距地設(shè)置，能夠更好地支撐所述料倉管21，使所述料倉管21被支撐時(shí)的受力更加均勻。

以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實(shí)施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。