【技术实现步骤摘要】
本申请涉及多晶硅冷氢化生产，特别是涉及一种可提高转化率及产量的冷氢化系统。
技术介绍
1、冷氢化工序是改良西门子法生产多晶硅的重要工序之一。通常的冷氢化工序是将四氯化硅与氢气混合加热气化，加热至550℃，通入流化床与硅粉发生反应生成三氯氢硅的过程。现有技术中的冷氢化系统如图1所示，流化床10内设置有旋风除尘器11，目的是将冷氢化反应后合成气携带出来的硅粉通过离心力和重力实现气固分离，气固分离出来的硅粉重新落入流化床10的反应区，以使这部分硅粉重新参与冷氢化反应，以提高硅粉的转化率及利用率。然而，在冷氢化工艺中，原料硅粉一般采用的是纯度≥99％的工业硅粉，剩余1％主要为金属杂质（包括铁、铝和钙等），且99％的硅粉中会含有一定量的细硅粉，细硅粉和金属杂质都不参与上述冷氢化反应，随着氢化反应的进行，不反应的金属杂质及细硅粉会不断在流化床10中富集，占据反应层中有效硅粉（即可反应硅粉）的位置，导致可反应的有效硅粉的占比下降，从而影响流化床10反应效率，进而导致流化床10的反应转化率以及产量下降。
2、为此，现有技术中通过调整选择旋风除尘器11的过滤粒度性能，将大颗粒的硅粉通过旋风除尘器11过滤下来重新落入流化床10中进行反应，而细硅粉和金属杂质随冷氢化反应后的合成气混合排出流化床10，使得从流化床10顶部排出的合成气中，夹带有大量细硅粉（硅灰）和金属杂质，如果不及时去除其中的硅灰，会导致下游管道及设备磨损严重，也容易产生堵塞，不利于生产系统的平稳运行，因此，需要通过硅粉过滤装置20将这些硅灰和金属杂质从合成气中过滤分离，由于
3、如上所述，流化床10内的硅粉去留存在矛盾，若将流化床10内的硅粉通过旋风除尘器11过滤返回流化床10内，则会导致细硅粉和金属杂质富集，影响流化床10反应效率，若将流化床10内的硅粉全部排出，则会导致硅粉利用率较低，且硅粉从高温高压状态下排出的安全隐患非常大。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对现有技术中，流化床内硅粉去留存在矛盾的问题，本申请提供一种可提高转化率及产量的冷氢化系统，本申请中公开的系统在实现硅粉转化率提高至79.3%的情况下，能够避免较多的硅粉作为渣浆而造成硅粉浪费，同时，还能够避免细硅粉及金属杂质在系统中富集而影响生产效率，还能够解决现有技术中对硅粉减温降压过程易着火、闪爆，危险性高，存在非常大的安全隐患的问题。
2、一种可提高转化率及产量的冷氢化系统，包括流化床、硅粉富集器、三硅氯化合成釜、硅粉过滤器和化浆塔，所述硅粉富集器包括硅粉富集本体、与所述硅粉富集本体相连的进气管、出气管和硅粉排出管，所述流化床的工作条件为3.0mpa至3.5mpa、550℃至600℃，所述流化床顶部的氢化合成出口与所述进气管相连，所述硅粉排出管与所述三硅氯化合成釜的硅粉进口相连，所述三硅氯化合成釜的工作条件为3.0mpa至3.5mpa、550℃至600℃，所述三硅氯化合成釜的氯化合成出口和所述出气管均与所述硅粉过滤器的进口相连，所述硅粉过滤器的固体出口与所述化浆塔的进口相连，所述化浆塔的进口处设置有第一阀门，所述化浆塔的出口与渣浆处理系统相连，所述硅粉过滤器的气体出口与精馏系统相连。
3、本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：
4、本申请实施例公开的一种可提高转化率及产量的冷氢化系统中，将流化床内冷氢化反应后得到的氢化合成气以及所携带的硅粉全部通入到硅粉富集器中，一是能够避免细硅粉和金属杂质重新落入流化床内而富集，占据反应层中有效硅粉的位置，从而避免可反应的有效硅粉的占比下降，避免影响流化床反应效率，进而避免流化床的反应转化率以及产量下降；二是避免大颗粒硅粉也会携带金属杂质重新落入流化床中进行反应而导致金属杂质在流化床中富集，从而避免影响流化床反应效率。硅粉富集器能够将氢化混合气中的硅粉富集，使氢化混合气中的氢化合成气与硅粉分离，富集在硅粉富集本体底部的硅粉通过硅粉排出管通入到三硅氯化合成釜中，三硅氯化合成釜内的反应条件高于常规反应条件，能够使这部分活性较低的硅粉转化率提高至90%左右，避免因硅粉活性较低而导致转化率下降，以弥补克服硅粉活性较低而导致转化率降低的问题。然后将三硅氯化合成釜反应生成的氯化合成气以及氢化混合气中通过硅粉富集器分离得到的氢化合成气一同通入到硅粉过滤器中，能够将氯化合成气和氢化合成气中99%以上的硅粉及金属杂质过滤下来，然后通过硅粉过滤器的固体出口排出，通过第一阀门配合，间歇将硅粉过滤器内的硅粉排入到化浆塔中，通过化浆塔内常温的化浆水实现硅粉的冷却降温，然后正好利用高压输送渣浆，还能够实现化浆塔内的降压，实现两重效果，如此实现硅粉及金属杂质从系统中减温降压排出，由于渣浆温度低、其中水份高，使得其不易着火、闪爆，因此通过化浆塔实现硅粉及金属杂质从系统中减温降压排出，能够解决现有技术中对硅粉减温降压过程易着火、闪爆，危险性高，存在非常大的安全隐患的问题。
5、在本申请中，流化床内硅粉的转化率约为26%，剩余74%排入到硅粉富集器中，约有80%被过滤进入到三硅氯化合成釜中，在三硅氯化合成釜内硅粉的转化率约为90%左右，因此，硅粉的转化率约为：26%+74%*80%*90%=79.3%，有79.3%的硅粉被本申请公开的系统所利用转化，约有20.7%的硅粉通过渣浆排出系统，能够避免较多的硅粉作为渣浆而造成硅粉浪费，同时，本申请中公开的系统在实现硅粉转化率提高至79.3%的情况下，还能够避免细硅粉及金属杂质在系统中富集而影响生产效率，还能够解决现有技术中对硅粉减温降压过程易着火、闪爆，危险性高，存在非常大的安全隐患的问题。综上，解决现有技术中流化床内的硅粉去留存在矛盾的问题。
6、附图说明
7、图1为现有技术中冷氢化系统的示意图；
8、图2为本申请实施例中公开的一种可提高转化率及产量的冷氢化系统的示意图；
9、图3为本申请实施例中公开的硅粉富集器的示意图；
10、图4为本申请实施例中公开的化浆塔的示意图。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种可提高转化率及产量的冷氢化系统，其特征在于，包括流化床（100）、硅粉富集器（200）、三硅氯化合成釜（300）、硅粉过滤器（400）和化浆塔（500），所述硅粉富集器（200）包括硅粉富集本体（210）、与所述硅粉富集本体（210）相连的进气管（220）、出气管（230）和硅粉排出管（240），所述流化床（100）的工作条件为3.0MPa至3.5MPa、550℃至600℃，所述流化床（100）顶部的氢化合成出口与所述进气管（220）相连，所述硅粉排出管（240）与所述三硅氯化合成釜（300）的硅粉进口相连，所述三硅氯化合成釜（300）的工作条件为3.0MPa至3.5MPa、550℃至600℃，所述三硅氯化合成釜（300）的氯化合成出口和所述出气管（230）均与所述硅粉过滤器（400）的进口相连，所述硅粉过滤器（400）的固体出口与所述化浆塔（500）的进口相连，所述化浆塔（500）的进口处设置有第一阀门，所述化浆塔（500）的出口与渣浆处理系统相连，所述硅粉过滤器（400）的气体出口与精馏系统相连。
2.根据权利要求1所述的一种可提高转化率及产量的冷氢化系统
3.根据权利要求2所述的一种可提高转化率及产量的冷氢化系统，其特征在于，所述壳体（211）与所述进气管（220）相连的一侧为阔口状侧壁，所述阔口状侧壁自所述进气管（220）向着所述阔口状侧壁相对的一侧阔口设置，且所述阔口状侧壁背离所述出气管（230）的端部与所述进气管（220）相连，所述壳体（211）底部为缩口状底部，且所述缩口状底部的底端与所述硅粉排出管（240）相连。
4.根据权利要求2所述的一种可提高转化率及产量的冷氢化系统，其特征在于，在高度方向上，所述出气管（230）高于所述进气管（220）设置。
5.根据权利要求1所述的一种可提高转化率及产量的冷氢化系统，其特征在于，还包括旁路管道（600），所述旁路管道（600）的一端与所述硅粉过滤器（400）的固体出口相连，另一端与所述三硅氯化合成釜（300）的硅粉进口相连，且所述旁路管道（600）上设置有第二阀门。
6.根据权利要求5所述的一种可提高转化率及产量的冷氢化系统，其特征在于，还包括硅粉储罐（700），所述硅粉过滤器（400）的固体出口与所述硅粉储罐（700）的进口相连，所述硅粉储罐（700）的出口与所述旁路管道（600）及所述化浆塔（500）的进口均相连，且所述硅粉储罐（700）内设置有金属杂质在线检测器，所述金属杂质在线检测器与所述阀门电信号连接，在所述金属杂质在线检测器的检测值大于等于预设值时，所述第二阀门关闭，所述第一阀门开启，在所述金属杂质在线检测器的检测值小于预设值时，所述第二阀门开启，所述第一阀门关闭。
7.根据权利要求1所述的一种可提高转化率及产量的冷氢化系统，其特征在于，所述化浆塔（500）内设置有搅拌装置（510），且所述化浆塔（500）设置有循环管道（520）。
8.根据权利要求7所述的一种可提高转化率及产量的冷氢化系统，其特征在于，所述化浆塔（500）的上部内设置有高压化浆水喷淋头（530），所述化浆塔（500）顶部连接有卸压管道（540），所述卸压管道（540）上设置有压力阀门，且所述卸压管道（540）的另一端连接有液封器（550）。
...【技术特征摘要】
1.一种可提高转化率及产量的冷氢化系统，其特征在于，包括流化床（100）、硅粉富集器（200）、三硅氯化合成釜（300）、硅粉过滤器（400）和化浆塔（500），所述硅粉富集器（200）包括硅粉富集本体（210）、与所述硅粉富集本体（210）相连的进气管（220）、出气管（230）和硅粉排出管（240），所述流化床（100）的工作条件为3.0mpa至3.5mpa、550℃至600℃，所述流化床（100）顶部的氢化合成出口与所述进气管（220）相连，所述硅粉排出管（240）与所述三硅氯化合成釜（300）的硅粉进口相连，所述三硅氯化合成釜（300）的工作条件为3.0mpa至3.5mpa、550℃至600℃，所述三硅氯化合成釜（300）的氯化合成出口和所述出气管（230）均与所述硅粉过滤器（400）的进口相连，所述硅粉过滤器（400）的固体出口与所述化浆塔（500）的进口相连，所述化浆塔（500）的进口处设置有第一阀门，所述化浆塔（500）的出口与渣浆处理系统相连，所述硅粉过滤器（400）的气体出口与精馏系统相连。
2.根据权利要求1所述的一种可提高转化率及产量的冷氢化系统，其特征在于，所述硅粉富集本体（210）包括壳体（211）和设置于所述壳体（211）内的过滤网板（212），所述进气管（220）和所述出气管（230）设置于所述壳体（211）相背的两侧，所述硅粉排出管（240）设置于所述壳体（211）底部，所述过滤网板（212）竖向且间隔设置于所述进气管（220）与所述出气管（230）之间。
3.根据权利要求2所述的一种可提高转化率及产量的冷氢化系统，其特征在于，所述壳体（211）与所述进气管（220）相连的一侧为阔口状侧壁，所述阔口状侧壁自所述进气管（220）向着所述阔口状侧壁相对的一侧阔口设置，且所述阔口状侧壁背离所述出气...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵昌喜，张志强，白永成，
申请(专利权)人：内蒙古润阳悦达新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。