一种硅颗粒生产装置及方法制造方法及图纸

本申请公开了一种硅颗粒生产装置及方法，属于颗粒硅生产技术领域，硅颗粒生产装置包括第一管道、加热器、第二管道、混合罐、反应器、冷却夹套、下料管、晶种罐以及加热装置。第一管道与第二管道连通，加热器安装于第一管道和反应器之间，晶种罐与反应器连通，冷却夹套套设在反应器外。本发明专利技术公开的硅颗粒生产装置通过对氢气、硅烷气和晶种进行提前加热，然后在反应器上设置冷却夹套的方式，可以有效降低反应器的器壁温度，硅烷气分解在温度较高的晶种表面沉积长大，之后通过下料管排出反应器。这种硅颗粒生产装置无需将反应器内壁作为热源为晶种进行加热，避免含硅气体分解过程中部分沉积在反应器内壁。在反应器内壁。在反应器内壁。

【技术实现步骤摘要】
一种硅颗粒生产装置及方法


[0001]本专利技术涉及颗粒硅生产
，具体而言，涉及一种硅颗粒生产装 置及方法。

技术介绍

[0002]改良西门子法和流化床法是主流的多晶硅生产工艺。流化床法由于具 有低能耗、高生产效率、可连续生产等优势成为当下产业界重点研究的对 象。流化床法的特征是，将高纯微硅粉作为晶种在加热的反应器内利用氢 气形成流化态，引入含硅气体，含硅气体在一定温度下于被加热晶种表面 发生热分解反应，不断沉积形成粒状的多晶硅产品。
[0003]当下，流化床法中主要将反应器内壁作为热源为晶种进行加热，使得 含硅气体分解过程中部分会沉积在反应器内壁，运行一段时间后严重影响 反应器换热效率，沉积至一定厚度因同内壁材料的热膨胀系数差异掉落， 严重影响反应器的连续运行。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开了一种硅颗粒生产装置，以改善上述的问题。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0006]基于上述的目的，本专利技术公开了一种硅颗粒生产装置，包括：
[0007]供氢气通过的第一管道；
[0008]加热器，所述加热器的进口端与所述第一管道连通；
[0009]供硅烷通过的第二管道，所述第二管与所述第一管道连通，且在所述 第一管道和所述第二管道之间设置有第一分配阀；
[0010]混合罐，所述混合罐的进口端与所述第二管道连通；
[0011]反应器，所述加热器的出口端与所述反应器连通，且所述混合罐的出 口端与所述反应器连通；
[0012]冷却夹套，所述冷却夹套包裹于所述反应器外；
[0013]下料管，所述下料管与所述反应器的底部连通；
[0014]晶种罐，所述晶种罐与所述反应器连通；以及
[0015]用于对所述晶种罐加热的加热装置，所述加热装置设置于所述晶种罐 的外部。
[0016]可选地：所述下料管贯穿所述底板，所述底板上设置有第一进气口和 第二进气口，所述第一管道与所述第一进气口连通，所述第二管道与所述 第二进气口连通。
[0017]可选地：下料管位于所述底板的中间位置，所述第一进气口设置为多 个，且多个所述第一进气口绕所述下料管呈环形设置，所述第二进气口设 置为多个，且多个所述第二进气口绕所述下料管呈环形设置。
[0018]可选地：所述第一进气口沿所述底板的径向设置为多个，所述第二进 气口沿所述底板的径向设置为多个，有至少一圈所述第一进气口与所述下 料管相邻，且有至少一圈所述第一进气口位于所述底板的最外侧。
[0019]可选地：沿所述底板的径向，相邻的两圈所述第二开口之间至少设置 有一圈所述
第一开口。
[0020]可选地：所述反应器还包括：
[0021]直筒反应段，所述直筒反应段沿所述底板的周向设置，所述冷却夹套 包裹于所述直筒反应段外；
[0022]沉降板，所述沉降板呈环形，所述沉降板的直径大于所述直筒反应段 的直径，且所述沉降板位于所述直筒反应段背离所述底板的一端；以及
[0023]顶板，所述顶板位于所述沉降板背离所述直筒反应段的一端。
[0024]可选地：还包括第一预热加热器和第二预热加热器，所述第一预热加 热器位于所述第一管道与所述加热器之间，所述第二预热加热器位于所述 混合罐与所述反应器之间。
[0025]可选地：还包括尾气过滤器和排放管道，所述尾气过滤器的进口端通 过所述顶板与所述反应器连通，所述排放管道与所述尾气过滤器的出口端 连通，且所述排放管道与所述第一预热加热器导热连接。
[0026]可选地：所述加热器将所述氢气加热至第一温度，所述第二预热加热 器将所述硅烷预热至第二温度，所述冷却夹套将所述直筒反应段的温度控 制在第三温度，所述第一温度高于所述第三温度，且所述第三温度高于所 述第二温度。
[0027]基于上述的目的，本专利技术还公开了一种基于上述的硅颗粒生产装置的 硅颗粒生产方法，包括如下步骤：
[0028]步骤一：调节第一分配阀，然后打开加热器与冷却夹套；
[0029]步骤二：打开第一管道和第二管道，以及将晶种罐内的晶种投入到反 应器内。
[0030]与现有技术相比，本专利技术实现的有益效果是：
[0031]本专利技术公开的硅颗粒生产装置通过对氢气、混合硅烷气和晶种进行提 前加热，利用已加热的高温氢气对硅烷混合气及晶种再加热，同时反应器 上设置冷却夹套的方式，可以有效降低反应器的器壁温度，无需将反应器 内壁作为热源为晶种进行加热，从而避免硅烷分解后沉积在反应器内壁上， 温度较高的硅烷气分解在晶种表面不断沉积长大，之后通过下料管排出反 应器。同时也避免了内壁沉积造成的浪费，保证硅烷气分解后能够不断的 在反应器内沉积为颗粒硅产品，可以提高多晶硅产品的生产效率。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需 要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些 实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0033]图1示出了本专利技术实施例公开的硅颗粒生产装置的示意图；
[0034]图2示出了本专利技术实施例公开的反应器的示意图；
[0035]图3示出了本专利技术实施例公开的底板的示意图。
[0036]图中：
[0037]101
‑
第一管道；102
‑
第二管道；103
‑
第三管道；104
‑
第一分配阀；105
‑ꢀ
第二分配阀；106
‑
氢气进料阀；107
‑
硅烷进料阀；108
‑
第一预热加热器；109
‑ꢀ
加热器；110
‑
反应器；111
‑
尾气过滤器；112
‑
排放管道；113
‑
混合罐；114
‑ꢀ
第二预热加热器；115
‑
晶种罐；116
‑
搅
拌器；117
‑
加热装置；118
‑
顶板；119
‑ꢀ
沉降板；120
‑
过渡板；121
‑
直筒反应段；122
‑
底板；123
‑
下料管；124
‑
冷却 夹套；125
‑
连接口；126
‑
第一进气口；127
‑
第二进气口。
具体实施方式
[0038]下面通过具体的实施例子并结合附图对本专利技术做进一步的详细描述。
[0039]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本 申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅颗粒生产装置，其特征在于，包括：供氢气通过的第一管道；加热器，所述加热器的进口端与所述第一管道连通；供硅烷通过的第二管道，所述第二管与所述第一管道连通，且在所述第一管道和所述第二管道之间设置有第一分配阀；混合罐，所述混合罐的进口端与所述第二管道连通；反应器，所述加热器的出口端与所述反应器连通，且所述混合罐的出口端与所述反应器连通；冷却夹套，所述冷却夹套包裹于所述反应器外；下料管，所述下料管与所述反应器的底部连通；晶种罐，所述晶种罐与所述反应器连通；以及用于对所述晶种罐加热的加热装置，所述加热装置设置于所述晶种罐的外部。2.根据权利要求1所述的硅颗粒生产装置，其特征在于，所述反应器包括底板，所述下料管贯穿所述底板，所述底板上设置有第一进气口和第二进气口，所述第一管道与所述第一进气口连通，所述第二管道与所述第二进气口连通。3.根据权利要求2所述的硅颗粒生产装置，其特征在于，下料管位于所述底板的中间位置，所述第一进气口设置为多个，且多个所述第一进气口绕所述下料管呈环形设置，所述第二进气口设置为多个，且多个所述第二进气口绕所述下料管呈环形设置。4.根据权利要求3所述的硅颗粒生产装置，其特征在于，所述第一进气口沿所述底板的径向设置为多个，所述第二进气口沿所述底板的径向设置为多个，有至少一圈所述第一进气口与所述下料管相邻，且有至少一圈所述第一进气口位于所述底板的最外侧。5.根据权利要求4所述的硅颗粒生产装置，其特征在于，沿所述底板的径向，相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝顺，张婧，鲍守珍，梁哲，宗冰，陈海宝，刘军，冉胜国，肖建忠，尹东林，郑连基，王体虎，
申请(专利权)人：青海亚洲硅业半导体有限公司青海省亚硅硅材料工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：