一种三氯氢硅冷氢化生产系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种三氯氢硅冷氢化生产系统，属于多晶硅节能降耗生产领域。包括电加热器、流化床反应器、第一级换热器、第二级换热器和分离器，分离器连接有洗涤塔，电加热器、流化床反应器、第一级换热器、第二级换热器、分离器及洗涤塔之间形成三氯氢硅合成及纯化的连续通路，混合气体管上连接有高纯氯化氢进气管Ⅰ，混合气管上连接有高纯氯化氢进气管Ⅱ，输送管上连接有高纯氯化氢进气管Ⅲ，通过加入高纯氯化氢，以其引起的放热反应提高流化床内温度，进而提高反应质量；以及，消耗混合气中未反应的硅粉，保证后续分离纯化的效率。保证后续分离纯化的效率。保证后续分离纯化的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种三氯氢硅冷氢化生产系统


[0001]本技术涉及一种三氯氢硅冷氢化生产系统，属于多晶硅节能降耗生产领域。

技术介绍

[0002]目前，冷氢化工艺主要是利用汽化后的四氯化硅与氢气混合形成混合气体，经过电加热器加热，同时，通过分布器将炉内硅粉相对均匀的悬浮在流化床中，加热后的混合气体在2.55
‑
3.0Mpa、550
‑
560℃的条件下与硅粉发生反应，生成包括有三氯氢硅、二氯二氢硅及四氯化硅的混合气（该混合气中还夹杂有细硅粉），其经一级旋风分离器除尘、二级旋风分离器除尘和洗涤塔洗涤后，进入冷凝系统冷却、降温，得到氯硅烷产品液，涉及的主要反应如下：3SiCl4+Si+2H2=4SiHCl3‑
Q（吸热反应）。
[0003]其中，流化床内反应温度的保持，主要依靠电加热器加热并维持，但这造成电耗成本过高，而不满足节能减排的生产工艺要求。
[0004]此外，流化床上混合气出口端为两级换热器，一级旋风分离器、二级旋风分离器均设在两级换热器的后端。一级换热器为绕管式换热器，二级换热器为浮头式换热器，其中，绕管式换热器优点在于换热效率高，缺点为极易堵塞，一旦管式换热器发生堵塞则很难清通，只能更换。在硅粉、氢气及四氯化硅于流化床内进行流态化的反应阶段时，混合气会携带大量细硅粉进入两级换热器内，这就存在两级换热器中管束堵塞的风险。若自流化床带出的细硅粉量过多，也将会进一步加大两级旋风分离器的负荷，造成进入后端洗涤塔中的固含量增多，严重影响氯硅烷产品液质量。
[0005]现有技术CN106629740A中公开氢气与氯化氢气体一并经电加热器通入至流化床内，以及，其将冷氢化反应器的尾气重新导入前端工序换热，以提高热量利用率，节约能量，降低成本等。
[0006]CN106276918A中公开“用于将四氯化硅与氢气的混合气体加热的电加热器及用于使混合气体发生化学反应的氢化反应装置，氢化反应装置包括串联的多级氢化反应器，混合气体经过加热后被依次送入各氢化反应器中发生冷氢化反应并最终产出总反应生成气，其特征在于：所述系统还包括向各级氢化反应器中分别补充氯化氢气体的装置。”，其中，氯化氢的加入，提高转换率。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术的不足，提出一种三氯氢硅冷氢化生产系统。在本技术方案中，加入高纯氯化氢（＞99%），以其引起的放热反应提高流化床内温度，进而提高反应质量；以及，其消耗未反应的硅粉，保证后续压缩分离的效率。
[0008]为了实现上述技术目的，提出如下的技术方案：
[0009]一种三氯氢硅冷氢化生产系统，包括电加热器、流化床反应器、第一级换热器、第二级换热器和分离器，电加热器上出料口通过混合气体管与流化床反应器上进料口连接，流化床反应器上混合气出口通过混合气管与第一级换热器连接，第一级换热器与第二级换
热器连接，第二级换热器通过输送管与分离器连接，分离器连接有洗涤塔，电加热器、流化床反应器、第一级换热器、第二级换热器、分离器及洗涤塔之间形成三氯氢硅合成及纯化的连续通路；
[0010]所述混合气体管上连接有高纯氯化氢进气管Ⅰ，高纯氯化氢进气管Ⅰ一端与混合气体管连通，另一端连接有压缩机，压缩机连接有高纯氯化氢气源罐；
[0011]所述混合气管上连接有高纯氯化氢进气管Ⅱ，高纯氯化氢进气管Ⅱ一端与混合气管连通，另一端与高纯氯化氢气源罐连接；
[0012]所述输送管上连接有高纯氯化氢进气管Ⅲ，高纯氯化氢进气管Ⅲ一端与输送管连通，另一端与高纯氯化氢气源罐连接。
[0013]优选的，所述流化床反应器连接有硅粉进料罐，电加热器连接有四氯化硅/氢气汽化器，该设置保证各设备分工明确，进而稳定的为流化床反应器提供硅粉原料和四氯化硅
‑
氢气的混合混合气体原料，保证三氯氢硅冷氢化生产系统的有序性、稳定性。
[0014]优选的，所述压缩机至少两个，压缩机之间呈并联设置。
[0015]优选的，所述高纯氯化氢进气管Ⅰ为316L材质的高纯氯化氢进气管Ⅰ，高纯氯化氢进管Ⅱ为316L材质的高纯氯化氢进气管Ⅱ，高纯氯化氢进管Ⅲ为316L材质的高纯氯化氢进气管Ⅲ。
[0016]优选的，所述高纯氯化氢气源罐设置在多晶硅生产线中的还原工段。
[0017]优选的，所述分离器为旋风分离器。
[0018]优选的，所述分离器为两个，分离器之间呈串联设置。
[0019]优选的，所述分离器出渣口连接有废触体罐，对分离工序中形成的废渣进行收集，进而保证生产工艺的可持续性；废触体罐与流化床反应器连接，进而将流化床反应器内未反应的硅粉进行收集，而减少残留硅粉对冷氢化工艺的影响。
[0020]优选的，所述洗涤塔排液口连接有渣浆收集罐，将洗涤工序中形成的渣浆进行收集，进而保证生产工艺的可持续性。
[0021]在本技术方案中，涉及的反应式包括：
[0022]Si+3HCL
→
SiHCl
3 +H
2 +Q
[0023]在本技术方案中，根据实际需求，在各管线上设置温度变送器、压力变送器、流量计、阀门等。
[0024]本技术方案中涉及
ꢀ“
上”、“之间”、“一端”、“另一端”等位置关系，是根据实际使用状态下的情况而定义的，为本
内的常规用语，也是本领域术人员在实际使用过程中的常规用语。
[0025]采用本技术方案，带来的有益技术效果为：
[0026]一、本技术利用高纯HCL气体进入流化床反应器与硅粉产生放热反应，提升流化床反应器内温度，降低电加热器使用功率，进而达到降低电耗目的。此外，高纯HCL气体可为三氯氢硅合成反应补充氯离子，即有效降低原料四氯化硅的消耗量；
[0027]二、在本技术中，利用高纯HCL气体与第一级换热器进口段、第二级换热器出口段携带的细硅粉反应，达到消耗细硅粉，进而可避免该两级换热器中管束堵塞的风险，以及，还有效降低后序中分离器及洗涤塔负荷目的。
附图说明
[0028]图1为本技术涉及的流程图；
[0029]图中，1、洗涤塔，2、电加热器，3、流化床反应器，4、第一级换热器，5、第二级换热器，6、分离器，7、混合气体管，8、高纯氯化氢进气管Ⅰ，9、压缩机，10、高纯氯化氢气源罐，11、混合气管，12、高纯氯化氢进气管Ⅱ，13、输送管，14、高纯氯化氢进气管Ⅲ，15、硅粉进料罐，16、四氯化硅/氢气汽化器，17、废触体罐，18、渣浆收集罐。
具体实施方式
[0030]下面通过对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0031]实施例1
[0032]一种三氯氢硅冷氢化生产系统，包括电加热器2、流化床反应器3、第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三氯氢硅冷氢化生产系统，其特征在于：包括电加热器（2）、流化床反应器（3）、第一级换热器（4）、第二级换热器（5）和分离器（6），电加热器（2）上出料口通过混合气体管（7）与流化床反应器（3）上进料口连接，流化床反应器（3）上混合气出口通过混合气管（11）与第一级换热器（4）连接，第一级换热器（4）与第二级换热器（5）连接，第二级换热器（5）通过输送管（13）与分离器（6）连接，分离器（6）连接有洗涤塔（1），电加热器（2）、流化床反应器（3）、第一级换热器（4）、第二级换热器（5）、分离器（6）及洗涤塔（1）之间形成三氯氢硅合成及纯化的连续通路；所述混合气体管（7）上连接有高纯氯化氢进气管Ⅰ（8），高纯氯化氢进气管Ⅰ（8）一端与混合气体管（7）连通，另一端连接有压缩机（9），压缩机（9）连接有高纯氯化氢气源罐（10）；所述混合气管（11）上连接有高纯氯化氢进气管Ⅱ（12），高纯氯化氢进气管Ⅱ（12）一端与混合气管（11）连通，另一端与高纯氯化氢气源罐（10）连接；所述输送管（13）上连接有高纯氯化氢进气管Ⅲ（14），高纯氯化氢进气管Ⅲ（14）一端与输送管（13）连通，另一端与高纯氯化氢气源罐（10）连接。2.根据权利要求1所述的三氯氢硅冷氢化生产系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国栋，彭中，杜炳胜，汪云清，杨成，李昌，胡征频，李鹏，杨亚军，万凌，
申请(专利权)人：云南通威高纯晶硅有限公司，
类型：新型
国别省市：