内置型换热导流器和氢化炉制造技术

本实用新型专利技术提供一种内置型换热导流器，其上的不同位置处分别设置有管程入口、管程出口、壳程入口和壳程出口，所述换热导流器包括中空的筒体和设置于筒体内的呈矩阵分布的多根陶瓷管，所述陶瓷管的顶端与所述管程入口相连、底端与所述管程出口相连，所述壳程入口设置在筒体上，且所述壳程入口与所述管程出口均与反应区域连通，所述筒体采用石墨材料制成，进料气从管程入口进入，经过多根陶瓷管的内部后从管程出口输出，然后进入反应区域参与反应并生成尾气，所述尾气从壳程入口进入筒体，经过筒体内部与多根陶瓷管外部之间的区域后从壳程出口输出。相应地，提供一种氢化炉。本实用新型专利技术所述内置型换热导流器既能够耐高温，导热率又较高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及多晶硅生产
，具体涉及一种内置型换热导流器，以及一种包括该内置型换热导流器的氢化炉。
技术介绍
多晶硅是太阳能光伏行业的基础材料。目前，多晶硅主要采用改良西门子法(即三氯氢硅还原法)生产，指的是利用气相沉积法在高温下通过H2来还原SiHCl3从而制备多晶硅，具体反应方程式为：3SiHCl3+H2→2Si+5HCl+SiCl4在改良西门子法生产多晶硅的工艺中，副产物四氯化硅数量庞大，为了回收利用该副产物，需要在氢化炉中经氢化反应转化成三氯氢硅供多晶硅生产使用。其中，氢化反应的反应式如下：H2+SiCl4→SiHCl3+HCl(主反应)SiHCl3→SiCl4+SiH2Cl2(副反应)在氢化炉中，氢化反应需在1250-1400℃下进行。本领域技术人员发现，提升进料气的温度有利于降低氢化反应的电单耗，而对反应输出的高温尾气进行降温有利于提升氢化反应的转化率，可见，在氢化炉内置一个能够在1000℃左右的工况下使用的换热器，对高温尾气和进料气进行换热，是提升进料气的温度并对高温尾气进行降温的最佳方案。由于石墨具有耐高温、耐腐蚀的优点，被高温工况下的化工行业所广泛应用，因而目前普遍采用石墨换热器对高温气体进行换热。现有的石墨换热器主要包括孔块状石墨或石墨列管，并配合金属外壳使用。然而，专利技术人经研究发现，即使是最好的合金材料，其长周期使用的温度也不得高于800℃，这就导致了采用金属外壳的石墨换热器无法在1000℃以上的高温条件下使用，尤其是当石墨换热器作为高温氢化炉内置的换热器时，这种限制就更为明显。当然，也可以将石墨换热器外置(即设置在氢化炉外部)，但是由于内部换热介质的温度高于1000℃，无论石墨换热器内置还是外置，都存在金属外壳无法使用的问题，此种情况下，要想解决金属外壳的使用问题，就必须采用冷却介质(如冷却水)将金属外壳的温度降至700℃以下，但这样必然会造成冷量浪费与热量损失，从而导致资源浪费。而且，石墨的热导率较低，普通石墨材料的热导率在100W/(m·k)以下，因此采用孔块状石墨或石墨列管的石墨换热器虽然具有耐高温的优点，但换热效率较低，故现有氢化炉的电耗高、四氯化硅转化率低。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种既能够耐高温，导热率又较高的内置型换热导流器，以及一种包括所述内置型换热导流器的氢化炉。解决本技术技术问题所采用的技术方案是：本技术提供一种内置型换热导流器，其上的不同位置处分别设置有管程入口、管程出口、壳程入口和壳程出口，所述换热导流器包括中空的筒体和设置于筒体内的呈矩阵分布的多根陶瓷管，所述陶瓷管的顶端与所述管程入口相连、底端与所述管程出口相连，所述壳程入口设置在筒体上，且所述壳程入口与所述管程出口均与反应区域连通，所述筒体采用石墨材料制成，进料气从所述管程入口进入，经过多根所述陶瓷管的内部后从所述管程出口输出，然后进入反应区域参与反应并生成尾气，所述尾气从所述壳程入口进入筒体，经过所述筒体内部与多根所述陶瓷管外部之间的区域后从所述壳程出口输出。可选地，所述管程入口设置在所述换热导流器的顶部，所述管程出口设置在所述换热导流器的侧面下部，所述壳程入口设置在所述换热导流器的侧面上部，所述壳程出口设置在所述换热导流器的底部。可选地，还包括上封头和上管板，所述上封头为中空结构，所述管程入口设置在上封头的顶部，所述上封头的底部通过上管板与筒体的顶部连接，所述上管板上设置有分别与多根陶瓷管对应的多个竖直通孔，每根陶瓷管的顶端均伸入并固定在对应的竖直通孔中；所述壳程入口设置在筒体的侧面上部；所述上封头和上管板均采用石墨材料制成。可选地，还包括下封头和下管板，所述下封头为中空结构，所述壳程出口设置在下封头的底部，所述下封头的顶部通过下管板与筒体的底部连接，所述下管板上设置有分别与多根陶瓷管对应的多个L形通孔，所述L形通孔的顶端位于下管板的上表面、底端位于下管板的侧面，每根陶瓷管的底端均从对应L形通孔的顶端伸入并固定在对应L形通孔中，多个所述L形通孔的底端为所述管程出口；所述下管板上还设置有多个竖直通孔，多个所述L形通孔与多个所述竖直通孔错位分布；所述下封头和下管板均采用石墨材料制成。可选地，所述筒体内还设置有多个折流板，所述折流板的一端固定在筒体内的侧壁上，另一端为自由端，以改变所述尾气的流向并延长所述尾气在筒体内部、多根陶瓷管外部的路径；每根陶瓷管均穿过其途经的折流板；所述折流板采用石墨材料制成。可选地，所述折流板水平设置并沿筒体的长度方向排列，且相邻两个折流板相背设置。可选地，所述换热导流器为圆柱形结构。可选地，所述陶瓷管采用碳化硅制成。本技术还提供一种氢化炉，其内设有上述内置型换热导流器，所述氢化炉的进料口与所述换热导流器的管程入口连通，所述氢化炉的尾气出口与所述换热导流器的壳程出口连通。可选地，所述氢化炉包括炉筒、设置在炉筒内部的外胆以及设置在外胆内的隔热屏，炉筒、外胆和隔热屏均为中空的腔体，所述换热导流器设置在所述隔热屏的腔体内，而所述隔热屏的腔体内部与所述换热导流器外部之间的区域内设置有加热棒，所述氢化炉的进料口设置在炉筒的顶部，所述外胆的底部设有开孔，所述隔热屏的顶部设有开口并与所述换热导流器的管程入口相连，进料气从所述进料口进入，自上而下经过炉筒内壁与外胆外壁之间的通道后从外胆底部的开孔进入外胆内，然后自下而上经过外胆内壁与隔热屏内壁之间的通道后从隔热屏顶部的开口和所述换热导流器的管程入口进入所述换热导流器内。有益效果：本技术所述内置型换热导流器由于采用了陶瓷管和石墨材料制成的其他部件，既能够在1000-1400℃的高温工况下使用，又具有较高的导热率，能够更好地提升氢化炉的进料气的温度，同时更好地对高温尾气进行降温，从而抑制了三氯氢硅热分解(即抑制副反应)，有效解决了现有氢化炉电耗高、四氯化硅转化率低的问题。附图说明图1为本技术实施例1提供的内置型换热导流器的结构示意图；图2为本技术实施例2提供的氢化炉的结构示意图。图中：1－氢化炉；1A－进料口；1B－尾气出口；11－炉筒；12－外胆；13－隔热屏；14－加热棒；13A－开口；2－内置型换热导流器；2A－管程入口；2B－管程出口；2C－壳程入口；2D－壳程出口；21－上封头；22－上管板；23－筒体；24－陶瓷管；25－折流板；26－下管板；27－下封头。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图和实施例对本技术作进一步详细描述。应当理解的是，在本技术实施例中，术语“顶部”、“顶端”、“底部”、“底端”仅与图1-2中的相应部位对应，并不造成对本技术的限制；而且，术语“上”是指图1-2中所指向的“上”方，术语“下”是指图1-2中所指向的“下”方。实施例1：如图1所示，本实施例提供一种内置型换热导流器2(以下简称为换热导流器)，其上的不同位置处分别设置有管程入口2A、管程出口2B、壳程入口2C和壳程出口2D。较优地，管程入口2A设置在换热导流器2的顶部，管程出口2B设置在换热导流器2的侧面下部，壳程入口2C设置在换热导流器2的侧面上部，壳程出口2D设置在换热导流器2的底部。所述换热导流器2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内置型换热导流器，其特征在于，所述换热导流器上的不同位置处分别设置有管程入口、管程出口、壳程入口和壳程出口，所述换热导流器包括中空的筒体和设置于筒体内的呈矩阵分布的多根陶瓷管，所述陶瓷管的顶端与所述管程入口相连、底端与所述管程出口相连，所述壳程入口设置在筒体上，且所述壳程入口与所述管程出口均与反应区域连通，所述筒体采用石墨材料制成，进料气从所述管程入口进入，经过多根所述陶瓷管的内部后从所述管程出口输出，然后进入反应区域参与反应并生成尾气，所述尾气从所述壳程入口进入筒体，经过所述筒体内部与多根所述陶瓷管外部之间的区域后从所述壳程出口输出。

【技术特征摘要】
1.一种内置型换热导流器，其特征在于，所述换热导流器上的不同位置处分别设置有管程入口、管程出口、壳程入口和壳程出口，所述换热导流器包括中空的筒体和设置于筒体内的呈矩阵分布的多根陶瓷管，所述陶瓷管的顶端与所述管程入口相连、底端与所述管程出口相连，所述壳程入口设置在筒体上，且所述壳程入口与所述管程出口均与反应区域连通，所述筒体采用石墨材料制成，进料气从所述管程入口进入，经过多根所述陶瓷管的内部后从所述管程出口输出，然后进入反应区域参与反应并生成尾气，所述尾气从所述壳程入口进入筒体，经过所述筒体内部与多根所述陶瓷管外部之间的区域后从所述壳程出口输出。2.根据权利要求1所述的内置型换热导流器，其特征在于，所述管程入口设置在所述换热导流器的顶部，所述管程出口设置在所述换热导流器的侧面下部，所述壳程入口设置在所述换热导流器的侧面上部，所述壳程出口设置在所述换热导流器的底部。3.根据权利要求2所述的内置型换热导流器，其特征在于，还包括上封头和上管板，所述上封头为中空结构，所述管程入口设置在上封头的顶部，所述上封头的底部通过上管板与筒体的顶部连接，所述上管板上设置有分别与多根陶瓷管对应的多个竖直通孔，每根陶瓷管的顶端均伸入并固定在对应的竖直通孔中；所述壳程入口设置在筒体的侧面上部；所述上封头和上管板均采用石墨材料制成。4.根据权利要求2所述的内置型换热导流器，其特征在于，还包括下封头和下管板，所述下封头为中空结构，所述壳程出口设置在下封头的底部，所述下封头的顶部通过下管板与筒体的底部连接，所述下管板上设置有分别与多根陶瓷管对应的多个L形通孔，所述L形通孔的顶端位于下管板的上表面、底端位于下管板的侧面，每根陶瓷管的底端均从对应L形通孔的顶端伸入并固定在对应L形通孔中，多个所述L...

【专利技术属性】
技术研发人员：王惠，黄彬，张伟，刘彬，郑晓强，张全才，
申请(专利权)人：新特能源股份有限公司，
类型：新型
国别省市：新疆;65