一种应用双通道喷嘴气体分布板的冷氢化流化床反应器制造技术

一种应用双通道喷嘴气体分布板的冷氢化流化床反应器，其特征是它包括分布板、分布板上开设的通孔、套管、双通道喷嘴和固定螺母。所述分布板采用凹弧形结构，套管焊接在分布板通孔处，双通道喷嘴通过螺纹与套管连接，再使用固定螺母在套管下固定。本发明专利技术的喷嘴结构可极大改善气流分布的均匀性，增加气体在反应器内的停留时间，提高与硅粉反应的转化率；双通道喷嘴结构，能克服传统风帽式喷嘴易被冲刷、变形的缺点，也能克服传统侧开孔钟罩式风帽，硅粉倒吸进入、堵塞喷嘴的问题。双螺纹的安装结构可在方便喷嘴拆卸、更换的同时，提高喷嘴安装的牢固性，防止喷嘴被气流冲倒，实现冷氢化流化床反应器的长期、稳定运行。稳定运行。稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种应用双通道喷嘴气体分布板的冷氢化流化床反应器


[0001]本专利技术涉及一种化工设备
，尤其是一种多晶硅生产装置冷氢化流化床反应器气体分布板和喷嘴的结构设计和安装形式，具体地说是一种应用双通道喷嘴气体分布板的冷氢化流化床反应器。

技术介绍

[0002]目前国内的多晶硅装置多采用改良西门子法生产工艺，生产中的副产物四氯化硅采用“冷氢化”的工艺转化为三氯氢硅，实现循环利用。冷氢化反应器是冷氢化装置的核心设备，而反应器的分布板则是核心内件。目前应用较多的是带有喷嘴的分布板结构。
[0003]分布板喷嘴有管状直通式、风帽式和钟罩式三种。管状直通式结构简单，方便检修，但对气体的均布效果较差，停车时，如果操作不当，硅粉容易直接落入喷嘴内，进而堵塞喷嘴，影响运行的稳定性。中国技术专利203653260，通过在管状直通式喷嘴内安装导流板的形式强化气流均布效果，但这种结构不仅增加了制造难度，导流板也容易被气流冲刷变形，加剧运行的不稳定性。风帽式喷嘴虽然可以强化气流的均布效果，但风帽出气小孔易被带着硅粉的气流冲刷变形，导致分布板阻力出现较大的变化。钟罩式风帽是在原有风帽式喷嘴结构的外侧增加一外套管，以对风帽出气小孔进行保护，解决风帽出气小孔易被冲刷变形的问题。但是由于钟罩式风帽采取外套管侧边开孔的方式，且侧边开孔尺寸要大于出气小孔，这会导致风帽出气小孔处气流速度高，外套管开孔处气流速度低，硅粉容易被倒吸进入外套管，甚至是进入出气小孔，堵塞喷嘴，进而导致气体出现偏流，出现部分未被堵塞的喷嘴通孔处流速过高而被吹倒、脱落，反应器被带着硅粉的气流冲刷、穿孔的现象，影响反应器的长期稳定运行。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服已有冷氢化流化床反应器气体分布板技术中，气体分布不均，风帽喷嘴出气小孔易被堵塞、磨损，喷嘴不易拆卸、检修，安装不牢固等问题，提供一种应用双通道喷嘴气体分布板的冷氢化流化床反应器。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种应用双通道喷嘴气体分布板的冷氢化流化床反应器，其特征是：它包括下封头1、进气管2、分布板3、双通道喷嘴4、套管5和固定螺母6，进气管2设置在下封头1上，所述分布板3设置在下封头1内并采用凹弧形结构，分布板上开设有多个安装通道喷嘴4的通孔31，通孔31中固定有套管5，套管5设有内螺纹；双通道喷嘴4通过螺纹与套管5连接，再使用固定螺母6在套管5下固定。
[0006]所述的双通道喷嘴4的上端设有锥形风帽41，锥帽结构下方为双管气流通道，包括内嵌上升管42和外套下降管43，内嵌上升管42与外套下降管43同轴心布置，顶端均被锥形风帽41封住，所述内嵌上升管42下端开有气流进口，该气流进口位于分布板3的下部，所述外套下降管43下端开有位于分布板3上部的气流出口。
[0007]所述内嵌上升管43靠近顶部处分布有若干通气孔44，气流由该通气孔44从内嵌上升管42转向流入外套下降管43，再由外套下降管43的气流出口流出，进入反应器内。
[0008]所述的通气孔44分布在内嵌上升管42壁面处，沿着喷嘴径向方向均布。
[0009]所述的通气孔44沿着双通道喷嘴4的径向方向向下倾斜10
‑
30
°
。
[0010]所述的通气孔44的数量为偶数，且为单排排列或多排排列。
[0011]具体来说，在凹弧形分布板上布置双通道喷嘴，分布板采用凹弧形结构，以增加可承受的热应力范围，提高分布板的开孔率。分布板上开有分布板通孔，套管穿过分布板通孔，焊接在分布板上，双通道喷嘴通过螺纹与套管连接，另外在套管下方，喷嘴再使用固定螺母加固。这种结构形式既有利于喷嘴的拆卸、更换，也能提高喷嘴安装的牢固性，防止喷嘴被气流冲倒。
[0012]双通道喷嘴上端呈锥形风帽结构，锥帽结构下方为气流双通道，包括内嵌上升管和外套下降管，内嵌上升管与外套下降管同轴心布置，顶端均被锥形风帽封住。内嵌上升管下端开口，布置在分布板以下；外套下降管同样下端开口，位于分布板以上20
‑
50mm处。内嵌上升管靠近顶端20
‑
50mm处分布若干通气孔，通气孔沿喷嘴的径向均布。气流由内嵌上升管的进口进入双通道喷嘴，沿着上升管向上流动，由通气孔流出，进入外套下降管，由向上流动转为向下流动，最后通过外套下降管的下端出口流出。
[0013]喷嘴的数量和分布形式由分布板的目标开孔率决定，冷氢化流化床反应分布板开孔率设计在0.1
‑
0.3%。分布方式上根据硅粉入口管的布置和分布板的尺寸，可以设计为同心圆布置，也可以是90
°
正方形布置、60
°
六边形布置等形式。喷嘴布置在反应器0.8倍床层直径范围内。
[0014]喷嘴上方设置锥形风帽结构，有利于硅粉的滑落，减少硅粉的堆积，改善流化质量，锥帽的角度与硅粉的堆积角有关，在60
‑
110
°
之间；喷嘴的内嵌上升管起到气流预分布的作用，因此直径不宜过大，但是如果上升管直径过小，也容易导致气流过快，会增加分布板压降，加大对喷嘴顶端的冲刷，根据气流流量的不同，内嵌上升管的直径设计为Φ15
‑
60mm；外套下降管起到保护通气孔，防止气流对冲，通气孔被硅粉冲刷磨损的作用。因此，外套下降管的气流通道不宜过大，以防止停车时，硅粉被倒吸进入喷嘴，但也不宜过小，以免下降管出口气流速度过大，加大气流对分布板的冲刷，外套下降管的通道面积设计为上升管通道面积的2
‑
5倍。外套下降管的下端出口距离通气孔的高度设计为120
‑
180mm，避免硅粉被倒吸进入喷嘴后，沿着外套下降管进入通气孔，进而堵塞内嵌上升管。双通道喷嘴总长度设计为250
‑
400mm。
[0015]喷嘴通气孔起到降压和气流均布的作用，其尺寸和数量是喷嘴设计的关键。根据气量的不同，通气孔直径设计在Φ1.5
‑
Φ3.5之间，数量为偶数，以避免气流的偏移，可设计为6
‑
12个。每个喷嘴的通气孔面积小于内嵌上升管的通道面积。通气孔除了可以沿着喷嘴径向方向水平均布，也可以沿着喷嘴的径向方向向下倾斜10
‑
30
°
，以减少气流对喷嘴内壁面的冲刷。更进一步，出气孔可由单排结构，设置为多排结构，以加强气流的紊流，强化均布效果。
[0016]双通道喷嘴下设计两段螺纹结构，上段螺纹与套管的螺纹连接，下段螺纹与固定螺母连接。
[0017]本专利技术的有益效果是：
本专利技术的气体经双通道喷嘴的通气孔流入外套下降管，再由下降管出气口进入反应器内部，可极大改善分布的均匀性，增加气体在反应器内的停留时间，提高与硅粉反应的转化率；双通道喷嘴结构，由外套管保护通气孔，能克服传统风帽式喷嘴易被冲刷、变形，影响反应床层稳定性的缺点，实现冷氢化反应的长期、稳定运行；外套管出气口向下，可克服传统侧开孔钟罩式风帽，硅粉易被负压倒吸进入的问题，避免硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用双通道喷嘴气体分布板的冷氢化流化床反应器，其特征是：它包括下封头（1）、进气管（2）、分布板（3）、双通道喷嘴（4）、套管（5）和固定螺母（6），进气管（2）设置在下封头（1）上，所述分布板（3）设置在下封头（1）内并采用凹弧形结构，分布板上开设有多个安装通道喷嘴（4）的通孔（31），通孔（31）中固定有套管（5），套管（5）设有内螺纹；双通道喷嘴（4）通过螺纹与套管（5）连接，再使用固定螺母（6）在套管（5）下固定。2.根据权利要求1所述的应用双通道喷嘴气体分布板的冷氢化流化床反应器，其特征在于：所述的双通道喷嘴（4）的上端设有锥形风帽（41），锥帽结构下方为双管气流通道，包括内嵌上升管（42）和外套下降管（43），内嵌上升管（42）与外套下降管（43）同轴心布置，顶端均被锥形风帽（41）封住，所述内嵌上升管（42）下端开有气流进口，该气流进口位于分布板（3）的下部，所述外套下降管（43）下端开有位于分布板（3）上部的气流出口。3.根据权利要求2所述的应用双通道喷嘴气体分布板的冷氢化流化床反应器，其特征在于：所述内嵌上升管（43）靠近顶部处分布有若干通气孔（44），气流由该通气孔（44）从内嵌上升管（42）转向流入外套下降管（43），再由外套下降管（43）的气流出口流出，进入反应器内。4.根据权利要求3所述的应用双通道喷嘴气体分布板的冷氢化流化床反应器，其特征在于：所述的通气孔（44）分布在内嵌上升管（42）壁面处，沿着喷嘴径向方向均布；靠近内嵌上升管（42）顶端20
‑
50mm处分布。5.根据权利要求4所述的应用双通道喷嘴气体分布板的冷氢化流化床反应器，其特征在于：所述的通气孔（44）沿着双通道喷嘴（4）的径向方向向下倾斜10
‑
30
°
。6.根据权利要求5所述的应用双通道喷嘴气体分布板的冷氢化流化床反应器，其特征在于：所述的通气孔（44）的数量为偶数，且为单排...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏新，江郡，吕子婷，汪芳，赵阳，朱兵成，金如聪，钟宇航，
申请(专利权)人：江苏中圣压力容器装备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：