一种高效冷氢化流化床反应器制造技术

一种高效冷氢化流化床反应器，其特征在于：由下封头、筒体、上封头组成；反应器下封头底部布置有物料进口、物料进口上方布置有气体分布器，四氯化硅和氢气的混合物从物料进口进入，经气体分布器分布均匀，在气体分布器上面布置有硅粉入口、硅粉出口和多层破泡器。通过对称布置导流叶片，使气流在单个格栅块中形成“八”字对称方向流动，在多个格栅块间形成旋转流动，上下两层破泡器导流叶片的反向布置使气泡在通过格栅块时形成旋转切割，可有效减小气泡的直径，并且防止破泡后气体沿着垂直方向再聚并成泡；同时可以增加物料停留时间，增加物料在反应器内的湍流程度，从而可以改善冷氢化流化床反应器内流场情况，提高三氯氢硅的转化效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高效冷氢化流化床反应器


[0001]本专利技术涉及一种流化床反应器，尤其是一种具有高效破泡效果、改善气固接触水平、有效提高生产效率的冷氢化法生成三氯氢硅的流化床反应器，具体地说是一种高效冷氢化流化床反应器。

技术介绍

[0002]太阳能光伏电池板的硅片原料来自高纯度多晶硅，生产多晶硅过程中会产生大量剧毒四氯化硅，不仅危害环境而且浪费了很多原料，增加了多晶硅的生产成本。四氯化硅的处理技术主要包括两个方向：一是将四氯化硅制备成其他化学品，如气相法白炭黑、有机硅产品和光纤，二是生产三氯氢硅。但是前者市场需求量有限，四氯化硅不能大量的处理，而三氯氢硅作为生产多晶硅的原料不受处理量限制，因此四氯化硅氢化生产三氯氢硅成为主流。冷氢化工艺因反应温度低，转化率高，运行成本低受到普遍采用。冷氢化工艺是在反应温度500
‑
600℃、压力2
‑
4MPa、具有催化剂条件下，硅粉、氢气与四氯化硅经过冷氢化反应器生成三氯氢硅，不仅实现了四氯化硅循环利用，还大幅度降低了企业生产成本。
[0003]冷氢化流化床反应器是冷氢化工艺中的核心设备，但是由于气固两相会产生气泡，造成颗粒在反应器的停留时间分布不均，床层频繁波动，从而大幅降低三氯氢硅的产量。为改善工艺，一般采用在反应器内部添加破泡内件的方法。目前的冷氢化流化床反应器破泡内件，主要有水平构件、垂直构件和复合构件三种类型。气体经过水平构件后将大气泡分割成条形气泡，但是在破泡后的一段距离又会形成聚并；垂直构件虽然结构简单，但其只具有限制气泡长大的作用，而对破碎气泡作用非常有限；复合构件用于催化裂化汽提器和再生器中较多，但由于其结构过于复杂，未广泛在冷氢化流化床反应器中应用。
[0004]随着冷氢化流化床反应器产能和尺寸不断扩大，其直径甚至达到3.5m以上，单台产能超过20万吨/年，破泡器布置不合理会造成破泡效果不好，从而大幅降低三氯氢硅的产量。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有的反应器因破泡器设计不合理而影响产量的问题，设计一种高效冷氢化流化床反应器，通过布置若干方向不同的导流叶片，使气流在单个格栅块中形成对称方向流动，在多个格栅块间形成旋转流动，上下两层破泡器导流叶片的反向布置使气流在垂直方向行程得到大幅增加，可有效减小气泡的直径，提高气固接触效果；同时可以增加物料停留时间，增加物料在反应器内的湍流程度，从而可以改善冷氢化反应器内流场情况，提高三氯氢硅的转化效率。
[0006]本专利技术所采用的技术方案为：
[0007]一种高效冷氢化流化床反应器，其特征在于流化床反应器呈立式布置，由下封头1、筒体2、上封头5组成；反应器下封头1底部布置有物料进口9、物料进口9上方布置有气体分布器3，四氯化硅和氢气的混合物从物料进口9进入，经气体分布器3均匀分布。
[0008]所述气体分布器3上面布置有硅粉入口7、硅粉出口8，破泡器4；所述破泡器4布置在硅粉入口7上方，在破泡器上方设有物料出口6；所述的破泡器4由若干个格栅块10组成，格栅块10由外侧挡板11，中间挡板12和导流叶片13组成，中间挡板12将格栅块分隔成多个长方体空间，导流叶片13倾斜焊接在外侧挡板11与中间挡板12或者中间挡板12之间；同一长方体空间的导流叶片13倾斜方向一致，中间挡板12两侧的导流叶片13倾斜方向呈现对称布置；所述的破泡器在四周的外侧挡板开设有多个穿装坚固件的通孔，相邻的格栅块通过紧固件行连接，多个格栅块焊接在一块形成单个格栅块，根据反应器内部具体形状设置螺栓紧固件。相邻的格栅块10气流布置方向呈现90度角，相间隔的格栅块10布置方向相同。
[0009]所述的导流叶片13与水平方向夹角α呈0~45
°
角，与竖直方向夹角β呈30~75
°
的空间布置，单块导流叶片长度为20~50mm。
[0010]所述的反应器内单数层破泡器导流叶片13一致，双数层破泡器在同一位置的导流叶片13布置方向相反。
[0011]所述的破泡器4的层数为5~15层，其中最下层破泡器距离气体分布器垂直距离600~2000mm；相邻破泡器在竖直方向间隔为500~1000mm。
[0012]所述的硅粉入口7倾斜插入到筒体2内，与反应器中轴线成30
°
~70
°
角，物料进口深入到筒体2内100mm~400mm；所述的筒体上焊接有破泡器支撑板，用于支撑破泡器。
[0013]本专利技术的有益效果是：
[0014]本专利技术所提供的一种高效冷氢化流化床反应器，其破泡器布置若干方向不同的导流叶片，使气流在单个格栅块中形成“八”字对称方向流动，在多个格栅块间形成旋转流动，上下两层破泡器导流叶片的反向布置使气泡在通过格栅块时形成旋转切割，可有效减小气泡的直径，从而能达到破泡，并且防止破泡后气体沿着垂直方向再聚并成泡的作用。同时这种流动方式加强了气固的接触效果，增加物料在反应器内的湍流程度，从而提高四氯化硅的转化率。单层格栅由相同的格栅块通过螺栓拼接，灵活的布置成各种形状，为加工及安装提供了很大便利。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的高效冷氢化流化床反应器结构示意图。
[0016]图2为本专利技术单个格栅块结构示意图。
[0017]图3为本专利技术的导流叶片布置结构示意图。
[0018]图4 为本专利技术的单层破泡器结构示意图。
[0019]图中：1
‑
下封头、2
‑
筒体、3
‑
气体分布器、4
‑
破泡器、5
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上封头、6
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物料出口、7
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硅粉入口、8
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硅粉出口、9
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物料进口、10
‑
格栅块、11
‑
外侧挡板、12
‑
中间挡板、13
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导流叶片、14
‑
紧固件。
实施方式
[0020]以下结合具体实施例及附图作进一步描述，但不作为对本专利技术的限定。
[0021]如图1
‑
4所示。
[0022]一种高效冷氢化流化床反应器，呈立式布置结构，由下封头1、筒体2、上封头5组成，如图1所示；反应器下封头1底部布置有物料进口9、物料进口9上方布置有气体分布器3，
四氯化硅和氢气的混合物从物料进口9进入，经气体分布器3均匀分布，在气体分布器3上面布置有硅粉入口7、硅粉出口8，破泡器4；所述破泡器4布置在硅粉入口7上方，在破泡器上方设有物料出口6；所述的破泡器4由若干个格栅块10组成，如图4所示，格栅块10由外侧挡板11，中间挡板12和导流叶片13组成，如图2所示，中间挡板12将格栅块分隔成多个长方体空间，导流叶片13倾斜焊接在外侧挡板11与中间挡板12或者中间挡板12之间；同一长方体空间的导流叶片13倾斜方向一致，中间挡板12两侧的导流叶片13倾斜方向呈现对称布置；在四周的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效冷氢化流化床反应器，其特征在于：流化床反应器呈立式布置，由下封头、筒体、上封头组成；反应器下封头底部布置有物料进口、物料进口上方布置有气体分布器，四氯化硅和氢气的混合物从物料进口进入，经气体分布器分布均匀，在气体分布器上面布置有硅粉入口、硅粉出口和多层破泡器；上封头顶部布置有物料出口；所述的破泡器由若干个格栅块组成，格栅块由外侧挡板，中间挡板和导流叶片组成，中间挡板将格栅块分隔成多个长方体空间，导流叶片倾斜焊接在外侧挡板与中间挡板之间，或者倾斜焊接在中间挡板与中间挡板之间。2.根据权利要求1所述的冷氢化流化床反应器，其特征在于：所述的破泡器布置在硅粉入口上方，至少2层布置。3.根据权利要求2所述的冷氢化流化床反应器，其特征在于：所述的破泡器的层数为5~15层。4.根据权利要求1所述的冷氢化流化床反应器，其特征在于：所述的破泡器同一...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏新，江郡，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：新型
国别省市：