一种流化床反应器系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种流化床反应器系统，该反应器包括反应室和用于将气体均匀地分布到反应室中的气体分布单元，所述反应室包括至少一个反应室壁，其特征在于，所述方法包括：将第一气体经由所述气体分布单元的第一层进气口进给并输送至反应室；将第二气体经由所述气体分布单元的第二层进气口进给并输送至反应室；将第三气体经由所述气体分布单元的第三层进气口进给并输送至反应室；及，使硅粒子在反应室中与可热分解的硅化合物接触，以使硅沉积到硅粒子上并增加粒度。本实用新型专利技术在不影响流化床内反应空间的情况下能够降低反应器壁的硅沉积量，提高反应效率，降低制造成本。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种流化床反应器系统【
】本专利技术涉及多晶硅生产领域，特别涉及一种流化床反应器系统。【
技术介绍
】流化床反应器用来实施多相反应。在典型的流化床反应器系统中，流体通过粒状材料例如催化剂或生长的产品粒子的床。流体的流使粒状材料的床在反应器中成为流化。在许多流化床反应器系统中，尤其是在来自流体相的材料化学分解以形成固体材料的系统中，固体可能沉积到反应器的壁上。壁沉积物经常改变反应器的几何形状，这可能降低反应器性能。另外，部分壁沉积物可能从反应器壁脱落并落到反应器底部。反应器系统常常必须停止工作以便清除脱落的沉积物。为了防止反应器不合时宜地停止工作，沉积物必须定期地从反应器壁蚀刻除去，且反应器必须清洁，因而降低了反应器的生产率。这些问题在生产多晶硅所用的流化床反应器系统中尤其严重。因此，需要一种限制或减少在反应器壁上形成的沉积物的量的生产多晶硅的反应器系统和方法。【
技术实现思路
】基于此，有必要提供一种流化床反应器系统，包括反应室和用于将气体均匀地分布到反应室中的气体分布单元，所述反应室包括至少一个反应室壁，所述气体分布单元至少包括由外到内依次设置 的与第一气体室连通并用于输送第一气体的第一层进气口、与第二气体室连通并用于输送第二气体的第二层进气口以及与第三气体室连通并用于输送第三气体的第三层进气口；所述第一气体、第二气体及第三气体由反应器均为包含氢气和可热分解的气态硅化合物的气体组合物；且第一气体、第二气体及第三气体中的氢气含量依次降低，可热分解的气态娃化合物的气体组合物依次升高。较佳的实施例中，所述第一气体包含97.5至98.5摩尔％氢气和1.5至2.5摩尔％可热分解的气态硅化合物的气体组合物；所述第二气体包含60至80摩尔％氢气和20至40摩尔％可热分解的气态硅化合物的气体组合物；所述第三气体包含10至20摩尔％氢气和80至90摩尔％可热分解的气态硅化合物的气体组合物。较佳的实施例中，所述反应器的表面上的温度为800至1200摄氏度；所述可热分解的化合物选自硅烷、三氯硅烷及其混合物。较佳的实施例中,所述气体分布单元还包括:第一气体室、第二气体室、第三气体室互不相通。较佳的实施例中，所述第一层进气口、第二层进气口或第三层进气口由圆形孔间隔排列组成。较佳的实施例中，所述第一层进气口、第二层进气口或第三层进气口为环形缝隙。本实施方式的用于在反应器中生产多晶硅产品的方法及流化床系统的有益效果如下:在不影响流化床内反应空间的情况下能够降低反应器壁的硅沉积量，提高反应效率，降低制造成本。【【附图说明】】图1为本实施方式的反应器示意图；图2为本实施方式的反应器的气体分布单元的实施例示意图；图3为本实施方式的反应器的气体分布单元进气层的一实施例示意图；图4为本实施方式的反应器的气体分布单兀进气层的又一实施例不意图。【【具体实施方式】】下面结合附图1至附图4，详细说明用于在反应器中生产多晶硅产品的方法及流化床系统。本文所描述流化床反应器系统，现参见图1，该反应器系统10，包括反应室20和用于将气体均匀地分布 到反应室中的气体分布单元30，所述反应室包括至少一个反应室壁21，所述反应器的表面上的温度为800至1200摄氏度。气体分布单元30在图2中更详细示出。气体分布单元30适于将第一气体、第二气体和第三气体分布到流化床反应器，尤其适于将运载气体和可热分解气体分布到流化床反应器。气体分布单元30至少包括由外到内依次设置的与第一气体室41连通并用于输送第一气体的第一层进气口 31、与第二气体室42连通并用于输送第二气体的第二层进气口32以及与第三气体室43连通并用于输送第三气体的第三层进气口 43。本专利技术的反应器系统还包括产品抽取管延伸通过气体分布单元30。产品粒子可从管抽取并传输到产品储存器。废气离开反应室10，可被引入到另外的处理单元。其中第一气体室41、第二气体室42、第三气体室43分别用于提供第一气体、第二气体及第三气体，且互不相通。本专利技术中所使用的“第一气体” “第二气体”与“第三气体”是不相同的组成的气体。第一气体、第二气体和第三气体可包含多种气态化合物，只要第一气体中的至少一种化合物的质量组成或摩尔组成与第二气体中的那种化合物的组成不同即可。第一气体、第二气体及第三气体由反应器均为包含氢气和可热分解的气态硅化合物的气体组合物；且第一气体、第二气体及第三气体中的氢气含量依次降低，可热分解的气态硅化合物的气体组合物依次升高。其中，较佳的实施方式是第一气体包含97.5至98.5摩尔％氢气和1.5至2.5摩尔％可热分解的气态硅化合物的气体组合物；所述第二气体包含60至80摩尔％氢气和20至40摩尔％可热分解的气态硅化合物的气体组合物；所述第三气体包含10至20摩尔％氢气和80至90摩尔％可热分解的气态硅化合物的气体组合物。其中可热分解的化合物选自硅烷、三氯硅烷及其混合物。请参见图3所述第一层进气口 31、第二层进气口 32或第三层进气口 33由圆形孔间隔排列组成。请参见图4所述第一层进气口 31、第二层进气口 32或第三层进气口 33为环形缝隙。除此之外，所述环形缝隙可以是一条连通的缝隙，也可以是间隔状缝隙。另外，根据实际的生产需求，该气体分布单元30还可以包括多于3层的进气口，以更平滑的过渡气体浓度。气体分布单元30中还可设置冷却通道。流体(例如，空气或冷却液)在冷却通道中循环，以便将气体分布单兀30冷却到低于从第一气体、第二气体或第三气体中的可热分解的气态硅化合物的热分解温度。冷却通道防止材料沉积在气体分布单元30的第一层进气口 31、第二层进气口 32或第三层进气口 33上。基于上述反应器系统，本专利技术还提供一种用于在反应器中生产多晶硅产品的方法，包括:将第一气体经由所述气体分布单元30的第一层进气口 31进给并输送至反应室20 ；将第二气体经由所述气体分布单元30的第二层进气口 32进给并输送至反应室20 ；将第三气体经由所述气体分布单元30的第三层进气口 33进给并输送至反应室20 ；及，使硅粒子在反应室20中与可热分解的硅化合物接触，以使硅沉积到硅粒子上并增加粒度；其中，所述第一层进气口 31、第二层进气口 33以及第三层进气口 33由外到内依次设置在所述气体分布单元30上；所述第一气体、第二气体及第三气体由反应器均为包含氢气和可热分解的气态硅化合物的气体组合物；且第一气体、第二气体及第三气体中的氢气含量依次降低，可热分解的气态硅化合物的气体组合物依次升高。较佳的实施例中，所述第一气体包含97.5至98.5摩尔％氢气和1.5至2.5摩尔％可热分解的气态硅化合物的气体组合物；所述第二气体包含60至80摩尔％氢气和20至40摩尔％可热分解的气态硅化合物的气体组合物；所述第三气体包含10至20摩尔％氢气和80至90摩尔％可热分解的气态硅化合物的气体组合物。所述反应器壁21的表面温度为800至1400摄氏度。较佳的实施例中设置为900至1000摄氏度。其中所述可热分解的化合物选自硅烷、三氯硅烷及其混合物。上述所列具体实现方式为非限制性的，对于本领域的技术人员来说，在不偏离本技术范围内，进行的各种改进和变化，均属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流化床反应器系统，包括反应室和用于将气体均匀地分布到反应室中的气体分布单元，所述反应室包括至少一个反应室壁，其特征在于，所述气体分布单元至少包括由外到内依次设置的与第一气体室连通并用于输送第一气体的第一层进气口、与第二气体室连通并用于输送第二气体的第二层进气口以及与第三气体室连通并用于输送第三气体的第三层进气口。

【技术特征摘要】
1.一种流化床反应器系统，包括反应室和用于将气体均匀地分布到反应室中的气体分布单元,所述反应室包括至少一个反应室壁,其特征在于,所述气体分布单元至少包括由外到内依次设置的与第一气体室连通并用于输送第一气体的第一层进气口、与第二气体室连通并用于输送第二气体的第二层进气口以及与第三气体室连通并用于输送第三气体的第三层进气口。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祥，胡碧波，汪晨，徐振宇，代冰，
申请(专利权)人：苏州协鑫工业应用研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32