四氯化硅冷氢化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种四氯化硅冷氢化系统。所述四氯化硅冷氢化系统包括：四氯化硅蒸发器；混合气过热器；气气换热器，气气换热器具有第一合成气进口和第一合成气出口；混合气加热器；和氢化反应器，氢化反应器包括：本体，本体具有反应腔、硅粉进口、第四混合气进口和第二合成气出口，第二合成气出口与第一合成气进口连通；气体分布器，气体分布器设在反应腔内，气体分布器位于第四混合气进口与硅粉进口之间，气体分布器具有多个气体分布孔；多个喷嘴，多个喷嘴一一对应地设在多个气体分布孔内，每个喷嘴的出口朝上。根据本发明专利技术实施例的四氯化硅冷氢化系统具有能耗低、运行成本低、反应转化率高、氢化反应器的出口不易被堵塞等优点。

【技术实现步骤摘要】
四氯化硅冷氢化系统
本专利技术涉及四氯化硅冷氢化系统。
技术介绍
在改良西门子法生产多晶硅的过程中，每生产1吨多晶硅有将近20顿的四氯化硅副产物产生。一个2000吨多晶硅工厂每年则产生40000多吨四氯化硅。常温下四氯化硅为液态，不宜储运。同时四氯化硅的市场容量有限，这都造成了四氯化硅处理困难的局面。相关技术中有两种主流技术处理四氯化硅，其中最主要是通过四氯化硅冷氢化技术来将四氯化硅转换为三氯氢硅。在该技术中，主体反应物为四氯化硅、硅粉以及氢气，控制温度在450-500度之间。在进行反应前，需要将氢气和气态的四氯化硅加热到较高的温度，导致热量消耗较大。而且，相关技术中反应转化率低、氢化反应器出口粉尘含量高。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种四氯化硅冷氢化系统。根据本专利技术实施例的四氯化硅冷氢化系统包括：四氯化硅蒸发器，所述四氯化硅蒸发器具有四氯化硅进口、第一氢气进口和第一混合气出口；混合气过热器，所述混合气过热器具有第一混合气进口和第二混合气出口，所述第一混合气进口与所述第一混合气出口连通；气气换热器，所述气气换热器具有第二混合气进口、第三混合气出口、第一合成气进口和第一合成气出口，所述第二混合气进口与所述第二混合气出口连通；混合气加热器，所述混合气加热器具有第三混合气进口和第四混合气出口，所述第三混合气进口与所述第三混合气出口连通；和氢化反应器，所述氢化反应器包括：本体，所述本体具有反应腔、硅粉进口、第四混合气进口和第二合成气出口，所述硅粉进口、所述第四混合气进口和所述第二合成气出口中的每一者与所述反应腔连通，所述硅粉进口位于所述第四混合气进口的上方，所述第二合成气出口位于所述硅粉进口的上方，其中所述第二合成气出口与所述第一合成气进口连通；气体分布器，所述气体分布器设在所述反应腔内，所述气体分布器在上下方向上位于所述第四混合气进口与所述硅粉进口之间，所述气体分布器具有多个气体分布孔；多个喷嘴，多个所述喷嘴一一对应地设在多个所述气体分布孔内，每个所述喷嘴的出口朝上；以及旋风分离器，所述旋风分离器设在所述反应腔内，所述旋风分离器在上下方向上位于所述硅粉进口与所述第二合成气出口之间，所述旋风分离器在上下方向上邻近所述第二合成气出口，所述旋风分离器具有气固混合物进口、固体出口和气体出口，所述气体出口与所述第二合成气出口连通。根据本专利技术实施例的四氯化硅冷氢化系统100具有能耗低、运行成本低、反应转化率高、气体分布器22的气体分布孔不易被堵塞、合成气的粉尘含量低的优点。可选地，所述混合气过热器为电加热器，所述混合气加热器为电加热器。可选地，所述本体具有泄放口，所述泄放口在上下方向上位于所述硅粉进口与所述气体分布器之间，所述泄放口在上下方向上邻近所述气体分布器，所述本体的直径为2000mm-5000mm，所述本体的高度为16000mm-30000mm，所述喷嘴为直通式喷嘴或者所述喷嘴具有风帽，所述氢化反应器进一步包括：约翰逊网，所述约翰逊网设在所述反应腔内，所述约翰逊网在上下方向上位于所述第四混合气进口与所述气体分布器之间；破泡栅网，所述破泡栅网设在所述反应腔内，所述破泡栅网在上下方向上位于所述气体分布器与所述硅粉进口之间；多个温度传感器，多个温度传感器沿上下方向间隔开地设在所述本体上；和多个压力传感器，多个压力传感器沿上下方向间隔开地设在所述本体上，多个所述压力传感器与多个所述温度传感器在所述本体的径向上一一相对。可选地，所述四氯化硅冷氢化系统进一步包括文丘里洗涤器，所述文丘里洗涤器具有第二合成气进口、第三合成气出口、第一冷凝液进口和洗涤液出口，所述第二合成气进口与所述第一合成气出口连通。可选地，所述四氯化硅冷氢化系统进一步包括急冷塔，所述急冷塔具有第三合成气进口、第四合成气出口、冷却介质进口、第一冷凝液出口、洗涤液进口和渣浆出口，所述第三合成气进口与所述第三合成气出口连通，所述第一冷凝液出口与所述第一冷凝液进口连通，所述洗涤液出口与所述洗涤液进口连通。可选地，所述四氯化硅冷氢化系统进一步包括：一级冷凝器，所述一级冷凝器具有第四合成气进口、第五合成气出口和第二冷凝液出口，所述第四合成气进口与所述第四合成气出口连通；二级冷凝器，所述二级冷凝器具有第五合成气进口、第一氢气出口和第三冷凝液出口，所述第五合成气进口与所述第五合成气出口连通；加压装置，所述加压装置具有第二氢气进口和第二氢气出口，所述第二氢气进口与所述第一氢气出口连通，所述第二氢气出口与所述第一氢气进口连通；和冷凝液收集罐，所述冷凝液收集罐具有第二冷凝液进口和第四冷凝液出口，所述第二冷凝液进口与所述第二冷凝液出口和所述第三冷凝液出口中的每一者连通，所述第四冷凝液出口与所述冷却介质进口连通。可选地，所述四氯化硅冷氢化系统进一步包括：闪蒸罐，所述闪蒸罐具有渣浆进口、气相出口和第一液相出口，所述渣浆进口与所述渣浆出口连通；真空过滤装置，所述真空过滤装置具有第一气体出口、第一液相进口和第一过滤液出口，所述第一液相进口与所述第一液相出口连通，所述真空过滤装置内设有过滤层，所述过滤层包括滤布和设在所述滤布上的预涂层，所述预涂层由均匀混合的氯硅烷和硅藻土制成；粗产品罐，所述粗产品罐具有第一过滤液进口，所述第一过滤液进口与所述第一过滤液出口连通；和真空泵，所述真空泵具有第一气体进口和第二气体出口，所述第一气体进口与所述第一气体出口连通。可选地，所述粗产品罐具有第二过滤液出口，所述四氯化硅冷氢化系统进一步包括：浓缩塔，所述浓缩塔具有气相进口、第二过滤液进口、氯硅烷出口、第一废气出口和高沸物残液出口，所述气相进口与所述气相出口连通，所述第二过滤液进口与所述第二过滤液出口连通；和尾气淋洗塔，所述尾气淋洗塔具有废气进口，所述废气进口与所述第一废气出口连通。可选地，所述四氯化硅冷氢化系统进一步包括：缓冲罐，所述缓冲罐具有第二液相进口和第二液相出口，所述第二液相进口与所述第一液相出口连通，所述第二液相出口与所述第一液相进口连通；预涂罐，所述预涂罐具有预涂料出口，所述真空过滤装置具有预涂料进口，所述预涂料进口与所述预涂料出口连通；和冷凝器，所述冷凝器具有第二气体进口、第三气体出口和第四气体出口，所述真空过滤装置具有载气进口，其中所述第二气体进口与所述第二气体出口连通，所述第三气体出口与所述载气进口连通，所述第四气体出口与所述废气进口连通。可选地，所述四氯化硅冷氢化系统进一步包括水解罐，所述水解罐具有第二废气出口、高沸物残液进口和固体滤渣进口，所述高沸物残液进口与所述高沸物残液出口连通，所述水解罐的顶部设有喷淋管，所述废气进口与所述第二废气出口连通。附图说明图1是根据本专利技术实施例的四氯化硅冷氢化系统的局部结构示意图；图2是根据本专利技术实施例的四氯化硅冷氢化系统的局部结构示意图；图3是根据本专利技术实施例的四氯化硅冷氢化系统的氢化反应器的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四氯化硅冷氢化系统，其特征在于，包括：/n四氯化硅蒸发器，所述四氯化硅蒸发器具有四氯化硅进口、第一氢气进口和第一混合气出口；/n混合气过热器，所述混合气过热器具有第一混合气进口和第二混合气出口，所述第一混合气进口与所述第一混合气出口连通；/n气气换热器，所述气气换热器具有第二混合气进口、第三混合气出口、第一合成气进口和第一合成气出口，所述第二混合气进口与所述第二混合气出口连通；/n混合气加热器，所述混合气加热器具有第三混合气进口和第四混合气出口，所述第三混合气进口与所述第三混合气出口连通；和/n氢化反应器，所述氢化反应器包括：/n本体，所述本体具有反应腔、硅粉进口、第四混合气进口和第二合成气出口，所述硅粉进口、所述第四混合气进口和所述第二合成气出口中的每一者与所述反应腔连通，所述硅粉进口位于所述第四混合气进口的上方，所述第二合成气出口位于所述硅粉进口的上方，其中所述第二合成气出口与所述第一合成气进口连通；/n气体分布器，所述气体分布器设在所述反应腔内，所述气体分布器在上下方向上位于所述第四混合气进口与所述硅粉进口之间，所述气体分布器具有多个气体分布孔；/n多个喷嘴，多个所述喷嘴一一对应地设在多个所述气体分布孔内，每个所述喷嘴的出口朝上；以及/n旋风分离器，所述旋风分离器设在所述反应腔内，所述旋风分离器在上下方向上位于所述硅粉进口与所述第二合成气出口之间，所述旋风分离器在上下方向上邻近所述第二合成气出口，所述旋风分离器具有气固混合物进口、固体出口和气体出口，所述气体出口与所述第二合成气出口连通。/n...

【技术特征摘要】
1.一种四氯化硅冷氢化系统，其特征在于，包括：
四氯化硅蒸发器，所述四氯化硅蒸发器具有四氯化硅进口、第一氢气进口和第一混合气出口；
混合气过热器，所述混合气过热器具有第一混合气进口和第二混合气出口，所述第一混合气进口与所述第一混合气出口连通；
气气换热器，所述气气换热器具有第二混合气进口、第三混合气出口、第一合成气进口和第一合成气出口，所述第二混合气进口与所述第二混合气出口连通；
混合气加热器，所述混合气加热器具有第三混合气进口和第四混合气出口，所述第三混合气进口与所述第三混合气出口连通；和
氢化反应器，所述氢化反应器包括：
本体，所述本体具有反应腔、硅粉进口、第四混合气进口和第二合成气出口，所述硅粉进口、所述第四混合气进口和所述第二合成气出口中的每一者与所述反应腔连通，所述硅粉进口位于所述第四混合气进口的上方，所述第二合成气出口位于所述硅粉进口的上方，其中所述第二合成气出口与所述第一合成气进口连通；
气体分布器，所述气体分布器设在所述反应腔内，所述气体分布器在上下方向上位于所述第四混合气进口与所述硅粉进口之间，所述气体分布器具有多个气体分布孔；
多个喷嘴，多个所述喷嘴一一对应地设在多个所述气体分布孔内，每个所述喷嘴的出口朝上；以及
旋风分离器，所述旋风分离器设在所述反应腔内，所述旋风分离器在上下方向上位于所述硅粉进口与所述第二合成气出口之间，所述旋风分离器在上下方向上邻近所述第二合成气出口，所述旋风分离器具有气固混合物进口、固体出口和气体出口，所述气体出口与所述第二合成气出口连通。


2.根据权利要求1所述的四氯化硅冷氢化系统，其特征在于，所述混合气过热器为电加热器，所述混合气加热器为电加热器。


3.根据权利要求1所述的四氯化硅冷氢化系统，其特征在于，所述本体具有泄放口，所述泄放口在上下方向上位于所述硅粉进口与所述气体分布器之间，所述泄放口在上下方向上邻近所述气体分布器，所述本体的直径为2000mm-5000mm，所述本体的高度为16000mm-30000mm，所述喷嘴为直通式喷嘴或者所述喷嘴具有风帽，所述氢化反应器进一步包括：
约翰逊网，所述约翰逊网设在所述反应腔内，所述约翰逊网在上下方向上位于所述第四混合气进口与所述气体分布器之间；
破泡栅网，所述破泡栅网设在所述反应腔内，所述破泡栅网在上下方向上位于所述气体分布器与所述硅粉进口之间；
多个温度传感器，多个温度传感器沿上下方向间隔开地设在所述本体上；和
多个压力传感器，多个压力传感器沿上下方向间隔开地设在所述本体上，多个所述压力传感器与多个所述温度传感器在所述本体的径向上一一相对。


4.根据权利要求1所述的四氯化硅冷氢化系统，其特征在于，进一步包括文丘里洗涤器，所述文丘里洗涤器具有第二合成气进口、第三合成气出口、第一冷凝液进口和洗涤液出口，所述第二合成气进口与所述第一合成气出口连通。


5.根据权利要求4所述的四氯化硅冷氢化系统，其特征在于，进一步包括急冷塔，所述急冷塔具有第三合成气进口、第四合成气出口、冷却介质进口、第一冷凝液...

【专利技术属性】
技术研发人员：董丽萍，张升学，杨永亮，石涛，严大洲，
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