氢化流化床反应器及具有其的多晶硅生产系统技术方案

本发明专利技术提供了一种氢化流化床反应器及具有其的多晶硅生产系统。该氢化流化反应器包括顺序连接的混合气进气筒段、反应筒段和气固分离筒段，其中，混合气进气筒段形成混合气腔，混合气腔内设置有进气装置和气体分布装置，气体分布装置与混合气进气筒段连接，且气体分布装置靠近反应筒段；反应筒段的筒壁上开设有物料进料口；气固分离筒段的筒壁上开设有生成气出口，气固分离筒段内设置有旋风分离器，旋风分离器的气体出口与生成气出口相连通。本发明专利技术的氢化流化反应器可以解决现有技术中氢化四氯化硅工艺过程复杂，回收难度大的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多晶硅生产制造领域，具体而言，涉及一种氢化流化床反应器及具有其的多晶硅生产系统。
技术介绍
在多晶硅生产过程中，反应生成物中会有大量的副产物——四氯化硅，多晶硅和四氯化硅的产出比例约为1:15～1:20之间，四氯化硅的生成严重影响多晶硅的产出效率及生产过程中节能降耗的需要。并且，四氯化硅的随意排放，极易污染环境并威胁人类健康。对四氯化硅的处理方式是对其进行回收利用。这样既经济合理，又能有效减少环境污染。目前，对四氯化硅进行回收利用的方法主要有以下两种：一是将四氯化硅作为原料来生产白炭黑。虽然目前的高品位白炭黑的市场需求空间较大，但高品位白炭黑的生产过程对工艺和设备的要求苛刻，因此白炭黑较难实现量产；而低品位白炭黑的市场需求容量有限。二是采用氢化工艺对四氯化硅进行氢化处理。在适宜的条件下，四氯化硅氢化后转化为生产多晶硅的原料——三氯氢硅。综上考虑，在多晶硅生产过程中，一般优选氢化四氯化硅工艺对四氯化硅进行回收利用，但是现有技术中的氢化四氯化硅工艺过程复杂，回收难度大。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种氢化流化床反应器及具有其的多晶硅生产系统，以解决现有技术中氢化四氯化硅工艺过程复杂，回收难度大的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种氢化流化反应器，包括顺序连接的混合气进气筒段、反应筒段和气固分离筒段，其中，混合气进气筒段形成混合气腔，混合气腔处设置有用于输入混合气体的进气装置以及混合气腔内设置有气体分布装置，气体分布装置与混合气进气筒段连接，且气体分布装置位于反应筒段与进气装置之间的位置处；反应筒段的筒壁上开设有物料进料口；气固分离筒段30的筒壁上开设有生成气出口，气固分离筒段处设置有至少一个旋风分离器，旋风分离器的气体出口与生成气出口相连通。进一步地，进气装置包括：第一管段，第一管段的进气端沿混合气进气筒段的底部安装口延伸出外部；第二管段，第二管段与第一管段可转动地连接，第二管段上开设有周向出气口。进一步地，第一管段与混合气进气筒段的底部安装口之间形成排渣口。进一步地，第一管段的出气端设置有朝向该管段中心轴线的内扣钩，内扣钩的壁面上开设有第一限位凹槽；第二管段的进气口设置有与内扣钩勾挂配合的外扣钩，且第二管段的管壁上开设有第二限位凹槽；第一限位凹槽与第二限位凹槽之间设置有限位件。进一步地，混合气进气筒段由安装口端向与反应筒段连接的端部呈渐扩设置。进一步地，进气装置包括：进气管段，进气管段的第一端延伸出混合气进气筒段的外部；环形输气管段，环形输气管段位于混合气进气管段的混合气腔内，环形输气管段与进气管段连通，且环形输气管段上间隔地开设有多个出气口。进一步地，进气装置包括：混合气环形输送管，混合气环形输送管位于混合气进气筒段的外侧，多个进气连接管，多个进气连接管间隔设置，多个进气连接管的第一端与混合气环形输送管连通，多个进气连接管的第二端延伸进混合气进气筒段的内部。进一步地，气体分布装置包括：气体分布盘，气体分布盘与混合气进气筒段的内壁连接，气体分布盘上开设有多个螺纹通孔；出气结构，出气结构包括导气管件和导气螺母，导气管件的第一端与螺纹通孔螺接，导气螺母螺接在导气管件上，导气管件的第二端的管壁与导气螺母的内壁之间形成导气通道，且导气螺母上沿周向开设混合气导气口。进一步地，气体分布盘为球冠形状，且气体分布盘的球冠表面朝向进气装置突出。进一步地，气体分布盘的纵截面的轮廓形状为梯形，且气体分布盘向进气装置突出。进一步地，气体分布盘的纵截面的轮廓形状为三角形，且三角形的一个顶角朝向进气装置。进一步地，气体分布盘为平板形状。进一步地，反应筒段的筒壁上还开设有反应段泄放口，反应段泄放口位于反应筒段的下端。进一步地，反应筒段的筒壁上还开设有用于安装温度传感器的第一安装孔以及用于安装压力传感器的第二安装孔。进一步地，反应筒段内安装有破泡栅网，反应段泄放口位于破泡栅网与混合气进气筒段之间。进一步地，气固分离筒段的筒壁上还开设有用于泄放压力的压力泄放口。进一步地，气固分离筒段与反应筒段之间还连接有锥形过渡段，锥形过渡段由气固分离筒段向反应筒段成渐缩设置。根据本专利技术的另一方面，提供了一种多晶硅生产系统，多晶硅生产系统包括前述的氢化流化反应器。应用本专利技术的技术方案，应用该氢化流化反应器对多晶硅生产过程中产生的四氯化硅副产物进行回收时，将四氯化硅与氢气的混合气体由进气装置输入，然后将固体物料从物料进料口送进并对固体物料进行流化，流化后的物料与混合气体进行氢化反应，从而生成三氯氢硅，再经至少一个旋风分离器进行气固分离之后输出并回收三氯氢硅。该氢化流化反应器能够对多晶硅生产过程中产生的四氯化硅进行氢化回收，在同一反应器的流程中完成四氯化硅的氢化过程，简化反应流程，降低四氯化硅的氢化回收难度。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本专利技术的氢化流化反应器的第一实施例的结构示意图；图2示出了图1中的A处放大结构示意图；图3示出了图1的气体分布装置的结构示意图；图4示出了图3的气体分布装置中的出气结构的结构示意图；图5示出了本专利技术的氢化流化反应器的第一实施例中的气体分布器的另一种结构示意图；图6示出了图1中旋风分离器的结构示意图；图7示出了根据本专利技术的氢化流化反应器的第二实施例的结构示意图；图8示出了图7中的进气装置的结构示意图；图9示出了根据本专利技术的氢化流化反应器的第三实施例的结构示意图；图10示出了图9中的进气装置的结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、混合气进气筒段；11、进气装置；111、第一管段；112、第二管段；12、气体分布装置；121、气体分布盘；122、出气结构；1221、导气管件；1222、导气螺母；113、排渣口；114、进气管段；115、环形输气管段；116、混合气环形输送管；117、进气连接管；20、反应筒段；21、物料进料口；22、反应段泄放口；23、第一安装孔；24、第二安装孔；30、气固分离筒段；31、生成气出口；32、旋风分离器；321、分离器过渡段；322、分离器锥段；323、分离器切向入口；324、分离器阀门；33、压力泄放口；40、限位件；50、破泡栅网；60、锥形过渡段。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢化流化反应器，其特征在于，包括顺序连接的混合气进气筒段(10)、反应筒段(20)和气固分离筒段(30)，其中，所述混合气进气筒段(10)形成混合气腔，所述混合气腔处设置有用于输入混合气的进气装置(11)以及所述混合气腔内设置有气体分布装置(12)，所述气体分布装置(12)与所述混合气进气筒段(10)连接，且所述气体分布装置(12)位于所述反应筒段(20)与所述进气装置(11)之间的位置处；所述反应筒段(20)的筒壁上开设有物料进料口(21)；所述气固分离筒段(30)的筒壁上开设有生成气出口(31)，所述气固分离筒段(30)处设置有至少一个旋风分离器(32)，所述旋风分离器(32)的气体出口与所述生成气出口(31)相连通。

【技术特征摘要】
1.一种氢化流化反应器，其特征在于，包括顺序连接的混合气进气筒段(10)、反应筒段(20)
和气固分离筒段(30)，其中，
所述混合气进气筒段(10)形成混合气腔，所述混合气腔处设置有用于输入混合气
的进气装置(11)以及所述混合气腔内设置有气体分布装置(12)，所述气体分布装置
(12)与所述混合气进气筒段(10)连接，且所述气体分布装置(12)位于所述反应筒
段(20)与所述进气装置(11)之间的位置处；
所述反应筒段(20)的筒壁上开设有物料进料口(21)；
所述气固分离筒段(30)的筒壁上开设有生成气出口(31)，所述气固分离筒段(30)
处设置有至少一个旋风分离器(32)，所述旋风分离器(32)的气体出口与所述生成气
出口(31)相连通。
2.根据权利要求1所述的氢化流化反应器，其特征在于，所述进气装置(11)包括：
第一管段(111)，所述第一管段(111)的进气端沿所述混合气进气筒段(10)的底
部安装口延伸出外部；
第二管段(112)，所述第二管段(112)与所述第一管段(111)可转动地连接，所
述第二管段(112)上开设有周向出气口。
3.根据权利要求2所述的氢化流化反应器，其特征在于，所述第一管段(111)与所述混合
气进气筒段(10)的底部安装口之间形成排渣口(113)。
4.根据权利要求2所述的氢化流化反应器，其特征在于，
所述第一管段(111)的出气端设置有朝向该管段中心轴线的内扣钩，所述内扣钩的
壁面上开设有第一限位凹槽；
所述第二管段(112)的进气口设置有与所述内扣钩勾挂配合的外扣钩，且所述第二
管段(112)的管壁上开设有第二限位凹槽；
所述第一限位凹槽与所述第二限位凹槽之间设置有限位件(40)。
5.根据权利要求2所述的氢化流化反应器，其特征在于，所述混合气进气筒段(10)由所
述安装口端向与所述反应筒段(20)连接的端部呈渐扩设置。
6.根据权利要求1所述的氢化流化反应器，其特征在于，所述进气装置(11)包括：
进气管段(114)，所述进气管段(114)的第一端延伸出所述混合气进气筒段(10)
的外部；
环形输气管段(115)，所述环形输气管段(115)位于所述混合气进气筒段(10)
的混合气腔内，所述环形输气管段(115)与所述进气管段(114)连通，且所述环形输
气管段(115)上间隔地开设有多个出气口。
7.根据权利要求1所述的氢化流化反应器，其特征在于，所述进气装置(11)包括：
混合气环形输送管(116)，所述混合气环形输送管(116)位于所述混合气进气筒
段(10)的外侧；
多个进气连接管(117)，多个所述进气连接管(117)间隔设置，多个所述进气连
接管(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：石涛，姚心，汪绍芬，严大洲，张升学，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11