本申请公开了一种裂解反应器，涉及流化床的技术领域，反应器壳体包括外壳体和内壳体，内壳体设有内腔；内腔包括进料段、扩大段及反应段，进料段设有晶种加料管，反应段设有气体分布装置，气体分布装置包括流化气进料管、反应气进料管和多晶硅分选孔。具体有益效果如下：1、通过内壳体和外壳体的双层结构设计，增强了反应过程的安全性且降低了对材料依赖；2、通过扩大段使得团状气泡破碎，取消破碎件，降低硅粒烧结对内腔反应截面积的影响；3、通过流化气进料管、反应气进料管及保护气进料管错落有致的设置，减少大气泡出现的可能，减少腾涌现象的发生；4、通过冷却气降温，减少内腔顶部的硅粒烧结，且顶部气体流速增加，可以快速带出粉尘。出粉尘。出粉尘。
【技术实现步骤摘要】
裂解反应器
[0001]本申请涉及流化床的
，更具体地说，它涉及一种裂解反应器。
技术介绍
[0002]多晶硅是极为重要的优良半导体材料，广泛用于制造半导体器件和太阳能电池等产品。由于矿石资源的快速消耗，低碳的环保要求，全球正在加紧开发绿色可再生能源。太阳能具有清洁、安全、资源丰富等特点，在可再生资源中最具发展潜力，硅基太阳能电池是最理想的太阳能电池之一，随着行业的蓬勃发展，市场对高纯多晶硅的需求不断增加。
[0003]目前，多晶硅的生产技术主要为改良西门子法和硅烷法。西门子法通过气相沉积的方式生产柱状多晶硅，硅烷法是将硅烷通入以多晶硅晶种作为流化颗粒的流化床中，使硅烷裂解并在晶种上沉积，从而得到多晶硅。改良西门子法和硅烷法可以生产电子级多晶硅，也可以生产太阳能级多晶硅。
[0004]硅烷裂解反应器是硅烷法生产多晶硅的核心设备，硅烷或者含硅气体在硅烷裂解反应器内被设置在外侧的加热器进行加热分解，分解产生的硅沉积到流化的籽晶上，进而生长成合格的多晶硅被收获。收获多晶硅可直接用于下游直拉单晶使用，无需破碎和清洗，大幅降低了生产成本。由于多晶硅的易流动性，可助力下游拉晶过程实现全自动控制，进一步提升工作效率。
[0005]但硅烷裂解反应器属于气固两相反应，颗粒粒径较大，流化气和硅烷或者含硅气体经喷嘴进入反应器后会形成团状的气泡，团状的气泡在反应器中上升的过程中由于内压和气体的共同作用会相互合并，分布器或者喷嘴设置的不合理会导致气泡的不断合并逐渐长大，直至和反应器内壁直径相近，形成反应器内的腾涌现象，影响反应器稳定运行，甚至中断生产。大的气泡会夹带硅颗粒向上快速运动，在反应器顶部破裂，部分硅颗粒会随着尾气进入尾气处理系统，造成尾气管道堵塞和反应器内物料损失，降低产率。
技术实现思路
[0006]为了减少腾涌现象的发生，本申请提供一种裂解反应器。
[0007]本申请提供的一种裂解反应器，采用如下的技术方案：
[0008]一种裂解反应器，包括反应器壳体，所述反应器壳体包括外壳体和内壳体，所述内壳体内设有内腔；
[0009]所述内腔包括由上到下依次设置的进料段、扩大段以及反应段；
[0010]所述进料段设有晶种加料管；
[0011]所述外壳体和内壳体之间设有用于加热反应段的加热装置，所述反应段的下方设有气体分布装置，所述气体分布装置包括承载主体、以及设置在承载主体上的流化气进料管和反应气进料管，所述承载主体上开设有用于导出多晶硅的多晶硅分选孔；
[0012]所述扩大段于水平方向上的截面面积朝远离反应段的方向逐渐增大。
[0013]通过上述技术方案，设置扩大段，实际生产多晶硅的过程中，流化气或反应气产生
的团状气泡，会由下至上运动，到达扩大段时，由于扩大段的截面面积逐渐扩大，进而团状气泡于扩大段向上运动过程中，团状气泡会不断扩大，随着团状气泡扩大，团状气泡的内外压差会越来越大，进而会使得团状气泡破碎，降低扩大段内部的气体流速，减少内腔内的腾涌现象发生。
[0014]可选的，所述气体分布装置还包括保护气进料管，所述保护气进料管同轴套设于反应气进料管的外圈。
[0015]通过上述技术方案，设置保护气进料管，通过保护气进料管通入保护气，包裹反应气进料管的外端，防止反应气在反应气进料管内受热分解而形成硅粉，降低硅粉堵塞反应气进料管的可能性，提高整体运转的稳定性。
[0016]可选的，所述反应气进料管和保护气进料管均呈竖直设置，所述反应气进料管的顶端高度高于保护气进料管的顶端高度。
[0017]通过上述技术方案，设置反应气进料管的顶端高度高于保护气进料管的顶端高度，可以有效减少反应气进料管产生的团状气泡以及保护气进料管产生的团状气泡在上升过程中合并成大气泡的情况，减少内腔内腾涌现象出现的可能性。
[0018]可选的，所述流化气进料管和反应气进料管均呈竖直设置，所述流化气进料管的顶端高度和反应气进料管的顶端高度不一致。
[0019]通过上述技术方案，设置流化气进料管的顶端高度和反应气进料管的顶端高度不一致，减少流化气进料管产生的团状气泡与反应气进料管产生的团状气泡在上升过程中合并成大气泡的情况，减少内腔内腾涌现象出现的可能性。
[0020]可选的，所述内壳体包括内壳和内衬，所述内衬设置于内壳的内部，所述内腔于内衬的内部开设，所述内衬的材质为耐高温非金属材质，所述内壳的材质为导热金属材质。
[0021]通过上述技术方案，设置内壳体包括内壳和内衬，且设置内衬为耐高温非金属材质，进而可以减少反应气以及晶种于反应过程中与金属的接触，减少金属杂质的污染。
[0022]可选的，所述内壳体的顶部设有膨胀节装置，膨胀节装置包括保护壳、第一波纹膨胀节、第二波纹膨胀节、第三波纹膨胀节、第四波纹膨胀节、第一连接件以及第二连接件；
[0023]所述保护壳固定于进料段的顶部，所述第二波纹膨胀节套设于第一波纹膨胀节的外圈，所述第二波纹膨胀节的上端以及第一波纹膨胀节的上端均分别与保护壳固定连接，所述第二波纹膨胀节的下端以及第一波纹膨胀节的下端均分别连接于第一连接件的上端，第一连接件的下端与内衬的上端连接；
[0024]所述第三波纹膨胀节设置于第二波纹膨胀节的外圈，所述第四波纹膨胀节套设于第三波纹膨胀节的外圈，所述第三波纹膨胀节的上端以及第四波纹膨胀节的上端均分别与保护壳固定连接，所述第二连接件位于第一连接件的下端，所述第三波纹膨胀节的下端以及第四波纹膨胀节的下端均分别与第二连接件上端连接，所述第二连接件的下端与内壳的上端连接。
[0025]通过上述技术方案，设置膨胀节装置，内衬以及内壳受热膨胀后，第一波纹膨胀节以及第二波纹膨胀节可以根据内衬的膨胀量进行自由的伸缩，以此来抵消热应力，第三波纹膨胀节以及第四波纹膨胀节可以根据内壳的膨胀量进行自由伸缩，以此来抵消热应力。
[0026]可选的，所述保护壳上开设有第一冷却气进口、第一冷却气出口、第二冷却气进口以及第二冷却气出口；
[0027]所述第一冷却气进口的下端以及第一冷却气出口的下端分别连通于第一波纹膨胀节和第二波纹膨胀节之间的间隙上方；
[0028]所述第二冷却气进口的下端以及第二冷却气出口的下端分别连通于第三波纹膨胀节和第四波纹膨胀节之间的间隙上方。
[0029]通过上述技术方案，设置第一冷却气进口、第一冷却气出口、第二冷却气进口以及第二冷却气出口，第一冷却气进口能够通入冷却气，配合第一冷却气出口，使得冷却气能够在第一波纹膨胀节和第二波纹膨胀节之间的缝隙流动，为第一波纹膨胀节以及第二波纹膨胀节提供冷却，提高第一波纹膨胀节以及第二波纹膨胀节于高温状态下的稳定性，减少失效的可能性；
[0030]第二冷却气进口能够通入冷却气，配合第二冷却气出口，使得冷却气能够在第三波纹膨胀节和第四波纹膨胀节之间的缝隙流动，为第三波纹膨胀节以及第四波纹膨胀节提供冷却，提高第三波纹膨胀节以及第四波纹膨胀节于高温状态下的稳定性，减少失效的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种裂解反应器，包括反应器壳体(1)，其特征在于：所述反应器壳体(1)包括外壳体(102)和内壳体(101)，所述内壳体(101)内设有内腔(4)；所述内腔(4)包括由上到下依次设置的进料段(41)、扩大段(42)以及反应段(43)；所述进料段(41)设有晶种加料管(5)；所述外壳体(102)和内壳体(101)之间设有用于加热反应段(43)的加热装置(2)，所述反应段(43)的下方设有气体分布装置，所述气体分布装置包括承载主体(21)、以及设置在承载主体(21)上的流化气进料管(8)和反应气进料管(9)，所述承载主体(21)上开设有用于导出多晶硅的多晶硅分选孔(10)；所述扩大段(42)于水平方向上的截面面积朝远离反应段(43)的方向逐渐增大。2.根据权利要求1所述的裂解反应器，其特征在于：所述气体分布装置还包括保护气进料管(12)，所述保护气进料管(12)同轴套设于反应气进料管(9)的外圈。3.根据权利要求2所述的裂解反应器，其特征在于：所述反应气进料管(9)和保护气进料管(12)均呈竖直设置，所述反应气进料管(9)的顶端高度高于保护气进料管(12)的顶端高度。4.根据权利要求1所述的裂解反应器，其特征在于：所述流化气进料管(8)和反应气进料管(9)均呈竖直设置，所述流化气进料管(8)的顶端高度和反应气进料管(9)的顶端高度不一致。5.根据权利要求1所述的裂解反应器，其特征在于：所述内壳体(101)包括内壳(1011)和内衬(1012)，所述内衬(1012)设置于内壳(1011)的内部，所述内腔(4)于内衬(1012)的内部开设，所述内衬(1012)的材质为耐高温非金属材质，所述内壳(1011)的材质为导热金属材质。6.根据权利要求5所述的裂解反应器，其特征在于：所述内壳体(101)的顶部设有膨胀节装置(16)，膨胀节装置(16)包括保护壳(161)、第一波纹膨胀节(162)、第二波纹膨胀节(163)、第三波纹膨胀节(164)、第四波纹膨胀节(165)、第一连接件(166)以及第二连接件(167)；所述保护壳(161)固定...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶刚义，
申请(专利权)人：内蒙古兴洋科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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