一种限制型三氯氢硅流化床反应器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种限制型三氯氢硅流化床反应器，其包括外壳和将外壳的内腔分为上腔体和下腔体的气体分布器；在上腔体内安装有换热管；换热管包括U型换热管和连接在U型换热管两端的连通热媒进口管的第一连接管和连通热媒出口管的第二连接管；U型换热管的直管段相互平行且沿中间壳体的轴线方向延伸；所述气体分布器包括分布板和贯穿分布板的布气器，布气器将分布板两侧的上腔体和下腔体连通；在上封头上设置有连通上腔体的气相出料管；在下封头上设置有连通上腔体的粉体进出管和连通下腔体的气体进料管，粉体进出管从下向上贯穿气体分布器后连通上腔体。本申请可有效地提高物料在反应区的流动性，提高反应器中物料的流化态。

A restricted type of trichlorosilane fluidized bed reactor

【技术实现步骤摘要】
一种限制型三氯氢硅流化床反应器
本技术属于直接法合成三氯氢硅领域，具体地说涉及一种三氯氢硅流化床反应器。
技术介绍
三氯氢硅是有机硅烷偶联剂中最基本的单体，也是生产半导体硅、多晶硅的原料。在太阳能电池、玻璃纤维、增强树脂、精密陶瓷纤维和光纤保护膜等方面扮演着重要角色。三氯氢硅生产的关键设备之一是合成反应器，目前三氯氢硅反应器主要采用一种业内称为自由流化床反应器的合成反应器，在自由流化床反应器中，氯化氢气体与硅粉反应生成三氯氢硅及副产物，流化床中设置换热管道，并通过管道中流动的导热油把反应所生成的多余热量带出流化床系统外。通常情况下，大型流化床反应器内的换热管一般采用指型管结构(即内外套管结构)。主要原因是流化床内的硅粉高度一般在5～12米，所有的反应气体必须从反应器底部通入，用气流让硅粉形成流化态，想要达到好的流化态就必须让气体在流化床中分布均匀，但是目前的流化床内的气体分布的均匀性还有待进一步提高。
技术实现思路
为解决上述问题，本申请提出了一种三氯氢硅的流化床反应器，该反应器可有效地提高气体在床内的均匀性，提高硅粉在床内的流化态，具体技术方案如下：一种限制型三氯氢硅流化床反应器，其包括外壳，该外壳包括呈圆形的中间壳体、安装在中间壳体的上端的上封头和安装在中间壳体的下端的下封头，在外壳内安装有气体分布器，气体分布器将外壳的内腔分为上腔体和下腔体；在外壳上安装有热媒进口管和热媒出口管，热媒进口管和热媒出口管均安装在上腔体所对应的外壳上；在上腔体内安装有均匀布置的若干根换热管；任一换热管包括一U型换热管和由U型换热管的一端向上延伸形成的第一连接管，以及由U型换热管的另一端向上延伸形成的第二连接管；U型换热管的直管段相互平行且沿中间壳体的轴线方向延伸；所述气体分布器包括分布板和贯穿分布板的布气器，布气器将分布板两侧的上腔体和下腔体连通，该布气器包括管体、管帽和紧固件，所述管体的两端分别形成进气端和出气端，所述管帽安装在管体的出气端，所述管体的出气端的出口容纳在管帽中，在管帽与管体之间具有供气体流通的间隙，所述紧固件将管体固定在分布板上；第一连接管连通热媒进口管，第二连接管连通热媒出口管；在上封头上设置有连通上腔体的气相出料管；在下封头上设置有连通上腔体的粉体进出管和连通下腔体的气体进料管，所述粉体进出管从下向上贯穿气体分布器后连通上腔体。优选地，所述U型换热管的管程数为2-20中的偶数。在本技术中，在外壳内设置了由多孔板所制作的气体分布器，并设置了采用U型换热管作为反应器的换热部件，U型换热管的直管段相互平行，且沿中间壳体的轴线方向延伸，U型换热管的U形弯分散布置，且位于下部的U形弯的数量要多于位于上部的U形弯的数量，如此可最大限度地减少U形弯对于物料上下移动的阻碍。采用指型换热管时，指型换热管的各支管之间的连接端均位于支管的上端，而且由于指型换热管采用套管结构，使指型换热管的外形较为粗大，各支管之间的连接弯头半径和间距比较大，上述双重因素叠加使得流化态比较差。因此采用具有多管程的U型换热管后，可有效地提高物料在反应区的流动性，提高反应器中物料的流化态。优选地，所述气体分布器呈平板状或呈向下突出的锥形。采用平板形或锥形的的气体分布器，能够保证气体布置的均匀性。优选地，所述U型换热管的外径10～50mm，U型换热管的相邻直管段的外壁之间的距离为20～70mm。相邻直管段即指同一U型换热管的相邻的直管段，也指不同U型换热管之间的相邻的直管段。上述设置可以在保证物料充分流动的情况下，有效地将反应所产生的热能传出反应器。进一步，管体的外周面上具有一卡持部，所述管体的进气端具有外螺纹，所述紧固件具有一通孔，该通孔的一端具有与上述外螺纹相啮合的内螺纹，该通孔的另一端的内侧面径向向内突出，形成一突出部，该突出部使所述通孔形成一缩颈部；在分布板上开设有安装孔，所述管体的进气端从上向下伸入安装孔并与紧固件相连接；紧固件与卡持部相配合将管体固定在分布板上。上述设计可以使布气器方便地安装在分布板上，并可灵活地对其中的单个布气器进行更换。在紧固件的通孔内设置缩颈部后，在气体流经该缩颈部时，气体的流速加大，使气体呈喷射状经过缩颈部，可对进入布气器内的物料形成较大的冲击，使粘附在布气器内的物料剥离下来，返回到反应系统内，避免布气器的堵塞。进一步，所述安装孔的上侧外缘形成为一上安装面，安装孔的下侧外缘形成为一下安装面，所述上安装面与下安装面均与中间壳体的轴线相垂直；进气端与出气端之间具有一朝向进气端的台阶面，该台阶面成为所述卡持部，当管体的进气端进入安装孔后，所述台阶面能够与所述上安装面相抵接；所述紧固件具有一紧固件安装面，该紧固件安装面与中间壳体的轴线相垂直，在紧固件旋拧在管体的进气端上时，所述紧固件安装面抵接在下安装面上。上述设计可以更加方便于布气器的安装，有利于布气器的定位。进一步，所述分布板呈向下突出的锥形，粉体进出管连接在分布板的最低端。在反应器工作过程中，落下的物料会向分布板的最低端聚集，并从粉体进出管排出，有利于提高反应器的工作效率。进一步，在中间壳体的外侧面上设置有半管换热夹套。半管换热夹套的设置可有效地提高反应器内的温度的均匀性，避免靠近外壳的区域由于散热较快，而使该区域的温度低于反应器中心部位的温度，影响反应器内物料的反应均匀性。进一步，为避免反应器内压力过大而对反应器造成伤害，在上封头上还设置有安全阀接口。在该安全阀接口可安装安全阀，在反应器的压力超过设定压力后，安全阀启动，释放反应器内的压力。进一步，还包括吊架，所述吊架的一端固定在中间壳体上，吊架的另一端固定在U型换热管上。采用吊架将U型换热管安装在外壳内，可提高U型换热管的安装和更换的灵活性。进一步，所述中间壳体的上部径向向外突出形成扩大部。形成扩大部后，有利于硅粉的沉降，气体在上升到扩大部后，风速会降低，对硅粉的推动作用减弱，硅粉由上升状态转变为下降状态，并重新进行分布，使硅粉在反应器内的分布更加均匀，相比较全部由气流强制对硅粉进行推动而形成的流化态，这种设置扩大部的设计，可有效地提高硅粉在反应器内的流化状态。附图说明图1是本技术的一种实施例的结构示意图。图2是单根U型换热管的布置图。图3是图1中标记为A的局部放大图。图4是图3中分布板的示意图。图5是图3中布气器的分解图。图6为本技术另一实施例的结构示意图。具体实施方式参阅图1，一种限制型三氯氢硅流化床反应器，其包括外壳，该外壳包括呈圆形的中间壳体6、安装在中间壳体6的上端的上封头9和安装在中间壳体的下端的下封头3，在外壳内安装有气体分布器4，气体分布器4将外壳的内腔分为上腔体31和下腔体32。在外壳上安装有热媒进口管13和热媒出口管12，热媒进口管13和热媒出口管12均安装在上腔体所对应的外壳上。在上腔体31内安装有均匀布置的若干根换热管7，任一换热管包括一U型换热管23和由U型换热管23的一端向上延伸形成的第一连接管22，以及由U型换热管23的另一端向上延伸形成的第二连接管21；第一连接管22连通热媒进口管13，第二连接管21连通热媒出口管12。U型换热管23的直管段24相互平行且沿中间壳体6的轴线方向延伸。请同时参阅图3、图4和图5，气体分布器4分布板41和贯穿分布板4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种限制型三氯氢硅流化床反应器，其特征在于，包括外壳，该外壳包括呈圆形的中间壳体、安装在中间壳体的上端的上封头和安装在中间壳体的下端的下封头，在外壳内安装有气体分布器，气体分布器将外壳的内腔分为上腔体和下腔体；在外壳上安装有热媒进口管和热媒出口管，热媒进口管和热媒出口管均安装在上腔体所对应的外壳上；在上腔体内安装有均匀布置的若干根换热管；任一换热管包括一U型换热管和由U型换热管的一端向上延伸形成的第一连接管，以及由U型换热管的另一端向上延伸形成的第二连接管；U型换热管的直管段相互平行且沿中间壳体的轴线方向延伸；所述气体分布器包括分布板和贯穿分布板的布气器，布气器将分布板两侧的上腔体和下腔体连通，该布气器包括管体、管帽和紧固件，所述管体的两端分别形成进气端和出气端，所述管帽安装在管体的出气端，所述管体的出气端的出口容纳在管帽中，在管帽与管体之间具有供气体流通的间隙，所述紧固件将管体固定在分布板上；第一连接管连通热媒进口管，第二连接管连通热媒出口管；在上封头上设置有连通上腔体的气相出料管；在下封头上设置有连通上腔体的粉体进出管和连通下腔体的气体进料管，所述粉体进出管从下向上贯穿气体分布器后连通上腔体。...

【技术特征摘要】
1.一种限制型三氯氢硅流化床反应器，其特征在于，包括外壳，该外壳包括呈圆形的中间壳体、安装在中间壳体的上端的上封头和安装在中间壳体的下端的下封头，在外壳内安装有气体分布器，气体分布器将外壳的内腔分为上腔体和下腔体；在外壳上安装有热媒进口管和热媒出口管，热媒进口管和热媒出口管均安装在上腔体所对应的外壳上；在上腔体内安装有均匀布置的若干根换热管；任一换热管包括一U型换热管和由U型换热管的一端向上延伸形成的第一连接管，以及由U型换热管的另一端向上延伸形成的第二连接管；U型换热管的直管段相互平行且沿中间壳体的轴线方向延伸；所述气体分布器包括分布板和贯穿分布板的布气器，布气器将分布板两侧的上腔体和下腔体连通，该布气器包括管体、管帽和紧固件，所述管体的两端分别形成进气端和出气端，所述管帽安装在管体的出气端，所述管体的出气端的出口容纳在管帽中，在管帽与管体之间具有供气体流通的间隙，所述紧固件将管体固定在分布板上；第一连接管连通热媒进口管，第二连接管连通热媒出口管；在上封头上设置有连通上腔体的气相出料管；在下封头上设置有连通上腔体的粉体进出管和连通下腔体的气体进料管，所述粉体进出管从下向上贯穿气体分布器后连通上腔体。2.根据权利要求1所述的流化床反应器，其特征在于，所述U型换热管的管程数为2-20中的偶数。3.根据权利要求1所述的流化床反应器，其特征在于，管体的外周面上具有一卡持部，所述管体的进气端具有外螺纹，所述紧固件具有一通孔，该通孔的一端具有与上述外螺纹相啮合的内螺纹，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱恩俊，严加高，阎世城，伏珍波，潘成军，俞富民，
申请(专利权)人：南通科恩化工技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32