一种用于STC汽化和氢气混合的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于STC汽化和氢气混合的装置和方法，该装置包括汽化器，汽化器由下至上依次设有液态STC出口、氢气进口、填料段、STC进料口、除沫器和混合气体出口，液态STC出口通过循环泵连接换热器，换热器的出口连接到STC进料口，该装置还包括STC进料管，其连接至STC进料口。该装置和方法可以高效、稳定、均匀地将STC汽化的同时和H2混合；具有控制难度低，操作弹性大，对热源要求低，汽化速率稳定，热能利用率高，与氢气混合均匀且比例调整范围大等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冷氢化装置内STC汽化和氢气混合单元，具体涉及一种用于STC汽化和氢气混合的装置和方法，可大幅降低STC汽化温度。
技术介绍
冷氢化装置是将氢气、STC(四氯化硅)混合后与硅粉反应产生TCS(三氯氢硅)的过程。该反应是在＞500℃和＞2MPa下完成，这就要求STC和氢气的汽化进料压力＞2MPa。该装置必须配备STC和氢气的汽化系统。一种高效稳定的汽化方式可以保证冷氢化装置的运行稳定和较高的反应转化率。而在操作压力下STC沸点＞194℃，要完成STC的汽化，加热源温度必须大于STC的沸点。工厂内常见的蒸汽热源普遍在200℃以内，很难在此作为热源使用。为解决热源问题，行业内常见采用天然气加热导热油，高温的导热油加热STC汽化的方式。该方式流程长，设备复杂(包括天然气燃烧炉，导热油循环泵，导热油膨胀罐，导热油储罐，导热油轻组分冷凝器等设备)，操作复杂难维护，导热油对环境污染大，导热油若漏入系统，将对整个冷氢化系统产生很大污染，难以清除。同时建设成本和维护成本也比较高。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种用于STC汽化和氢气混合的装置和方法；其可以不使用导热油系统，在不降低操作压力的情况下降低STC的汽化温度。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种用于STC汽化和氢气混合的装置，包括汽化器，汽化器由下至上依次设有液态STC出口、氢气进口、填料段、STC进料口、除沫器和混合气体出口，液态STC出口通过循环泵连接换热器，换热器的出口连接到STC进料口，该装置还包括STC进料管，其连接至STC进料口。所述汽化器的底部或者循环泵出口设有杂质排出口。可对汽化器内高沸物间歇或者连续排放。其中的杂质包括高沸物。所述填料段内装规整或者不规整填料。所述换热器为蒸汽换热器。所述STC进料管在换热器出口和STC进料口之间进行汇合，再连接至STC进料口。所述氢气进口处的氢气及STC进料口的STC均高于其相应的汽化温度。所述循环泵设置为多个，且并联连接。所述汽化器顶部压力正常值为2.0～4.0MPa，顶部温度正常值为120～170℃。采用所述的装置对STC汽化和氢气混合的方法，具体步骤为：氢气从氢气进口加入汽化器，STC从STC进料口进行喷淋进料，未经汽化的STC由填料段溢流至汽化器底部，一部分液相STC在填料段处与氢气充分对流接触汽化，汽化器底部液相STC经循环泵输送至换热器加热后进入STC进料口进行循环，循环泵出口流量130～150t/h；汽化的STC与氢气经汽化器顶部混合，控制汽化器顶部压力为2.0～4.0MPa，温度为120～170℃，气体经混合气体出口排出。所述氢气进口加入的氢气的流量为1.0～2.0t/h，从STC进料口加入的STC的流量范围45～75t/h。本专利技术为降低STC汽化温度，采用氢气降低汽化器内STC分压以保证在较低温度下完成STC的汽化。在汽化器填料段，氢气和STC充分接触，很大程度降低STC分压，降低STC沸点，对换热器的温度要求降低，工厂里常见的蒸汽即可作为加热源使用。且避免了气液混合在换热管处进行，防止换热管震动，有效保证设备的安全长周期运行。同时，STC和氢气在填料段对流汽化，保证了两者有较大的接触面积，使氢气和STC在操作温度下达到饱和，更有利于控制两者的进料比例，以达到稳定生产的目的。本专利技术能够高效、稳定、均匀地将STC汽化的同时和H2混合，具有控制难度低，操作弹性大，对热源要求低，汽化速率稳定，热能利用率高，与氢气混合均匀且比例调整范围大等优点。同时，传统汽化方式所产生的汽化器管束震动、汽化不稳定等情况均得到有效明显改善。取消的导热油系统减少了汽化单元的故障率，也降低了生产成本和维护成本可以做到几乎免维护，由于系统变得更简单，操作更简洁稳定，也更方便管理。附图说明图1是本专利技术装置的结构示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图来进一步说明本专利技术，但本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。如图1所示，一种用于STC汽化和氢气混合的装置，包括汽化器1，汽化器1由下至上依次设有液态STC出口11、氢气进口12、填料段13、STC进料口14、除沫器15和混合气体出口16，液态STC出口11通过循环泵2连接换热器3，换热器的出口连接到STC进料口14，该装置还包括STC进料管4，其连接至STC进料口14。进一步地，所述汽化器的底部或者循环泵出口设有杂质排出口。进一步地，所述填料段内装规整或者不规整填料，所用填料材质为316L，除沫器材质为316L。进一步地，所述换热器3为蒸汽换热器。进一步地，所述STC进料管4在换热器出口和STC进料口之间进行汇合，再连接至STC进料口14。进一步地，所述氢气进口12处的氢气及STC进料口14的STC均高于其相应的汽化温度。进一步地，所述循环泵2设置为多个，且并联连接。采用所述的装置对STC汽化和氢气混合的方法，其特征在于，具体步骤为：氢气从氢气进口加入汽化器，STC从STC进料口进行喷淋进料，未经汽化的STC由填料段溢流至汽化器底部，一部分液相STC在填料段处与氢气充分对流接触汽化，汽化器底部液相STC经循环泵输送至换热器加热后进入STC进料口进行循环；汽化的STC与氢气经混合后经混合气体出口排出。采用该装置实例操作具体参数如下：(以下实施例加热用蒸汽为195℃的1.4MPa蒸汽)根据以上实施例数据分析，在STC进料和氢气进料进行调整时，1.4MPa的蒸汽热源能够很好满足工况要求。同时汽化速率和出口混合气体配比稳定，混合气体中的STC经检测达到出口温度和压力下的饱和状态。充分说明该汽化器设计和汽化方式的合理性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于STC汽化和氢气混合的装置，其特征在于：包括汽化器（1），汽化器（1）由下至上依次设有液态STC出口（11）、氢气进口（12）、填料段（13）、STC进料口（14）、除沫器（15）和混合气体出口（16），液态STC出口（11）通过循环泵（2）连接换热器（3），换热器的出口连接到STC进料口（14），该装置还包括STC进料管（4），其连接至STC进料口（14）。

【技术特征摘要】
1.一种用于STC汽化和氢气混合的装置，其特征在于：包括汽化器（1），汽化器（1）由下至上依次设有液态STC出口（11）、氢气进口（12）、填料段（13）、STC进料口（14）、除沫器（15）和混合气体出口（16），液态STC出口（11）通过循环泵（2）连接换热器（3），换热器的出口连接到STC进料口（14），该装置还包括STC进料管（4），其连接至STC进料口（14）。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述汽化器的底部或者循环泵出口设有杂质排出口。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述填料段内装规整或者不规整填料。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述换热器（3）为蒸汽换热器。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述STC进料管（4）在换热器出口和STC进料口之间进行汇合，再连接至STC进料口（14）。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述氢气进口（12）处的氢气及STC进料口（14）的STC均高于其相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，许国华，田洪先，刘源，胡征频，樊晶，高振胜，
申请(专利权)人：宜昌南玻硅材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42