【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于三氯氢硅反应，尤其是涉及一种高效三氯氢硅反应器。
技术介绍
1、三氯氢硅流化床反应器是气固反应器，常采用氯化氢气体由反应器底部进入，与反应器内的过量硅粉反应生成三氯氢硅产品，在反应器顶部流出后进入后续分离系统，反应生成的热量由安装在反应器内的套管换热器经撤热介质吸收反应热带走。由于硅粉为固体粉末，工程化过程中反应器的尺寸较大，通常壳径大于1米，反应器长10米以上，因此如何解决流化床内的气固均匀混合及轴向和径向的温度分布均匀问题是提高反应性能的关键因素；气体产品及氯化氢在流出反应器的时候会携带部分原料硅粉，所以通常流化床反应器上部需要设置扩大段靠重力沉降减少硅粉的夹带及损失，但是这种重力分离的效果有限，因此设计一种高效的气固分离器以回收未充分反应的硅粉是提高反应收率的关键。另外，大型三氯氢硅流化床反应器的硅粉都是间歇进料，不能满足氯化氢与硅粉反应的恒定摩尔比要求，因此三氯氢硅收率偏低。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在提出一种高效三氯氢硅反应器，一种新型的气固进料方式、在反应器顶端设置旋风分离器形成流化床反应-分离一体化系统，以及通过增设多点温度计，设顶底压差计优化料位及温度、压力在线监测手段，达到优化流化床反应器设计，以增大产能并提高反应转化率和产品收率的目的。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种高效三氯氢硅反应器，包括流化床反应器、第一进料组件、第二进料组件、喷射泵组件；
4、流化床反应器、
5、流化床反应器内设有反应器预热及热移除组件，流化床反应器的外侧设有若干个均匀分布的旋风分离器。
6、所述第一进料组件包括硅粉给料槽、硅粉进料管、硅粉进料调节阀、硅粉流速传感器；
7、硅粉给料槽的底部通过硅粉进料管与喷射泵组件连接；硅粉进料调节阀、硅粉流速传感器依次设置在硅粉进料管上；
8、硅粉流速传感器与硅粉流量计算器电性，硅粉流量计算器与比例调节器电性连接。
9、硅粉进料调节阀与压差调节器电性连接，流化床反应器的顶部设有压力变送器器和压力指示报警器；
10、流化床反应器的底部设有压力变送器和压力指示报警器；
11、底部压力指示报警器、顶部压力指示报警器均与压差调节器电性连接。
12、所述第二进料组件包括氯化氢源、氯化氢进料管道、氯化氢流量计、氯化氢进料调节阀；
13、氯化氢源通过氯化氢进料管道与喷射泵组件连接，氯化氢流量计、氯化氢进料调节阀依次设置在氯化氢进料管道上。氯化氢流量计与氯化氢流量指示器电性，氯化氢流量指示器也与比例调节器连接，比例调节器与氯化氢调节阀电性。
14、喷射泵组件包括文丘里管，文丘里管的一侧从上到下依次设有硅粉连接管和氯化氢连接管；
15、文丘里管的端部与流化床反应器的底部连接，硅粉连接管与第一进料组件连接，氯化氢连接管与第二进料组件连接。
16、文丘里管包括第一直管段、第一变径段、第二变径段、第二直管段。第一直管段、第一变径段、第二变径段、第二直管段依次设置，硅粉连接管倾斜设置在第二变径段的一侧；
17、氯化氢连接管设置在第二直管段的一侧；
18、文丘里管的内壁上设有内衬，内衬为耐磨材料。
19、第一变径段的夹角为18°～22°，第二变径段的夹角为8°～12°；硅粉连接管与竖直方向的夹角为45°。
20、旋风分离器沿着圆周设置在流化床反应器的上部，旋风分离器的底部通过硅粉回收管道与流化床反应器连通；旋风分离器的底部通过粗合成气管道与流化床反应器连通。
21、旋风分离器的支腿与流化床反应器的支座落在同一平面上。
22、反应器预热及热移除组件包括导热油入口分布组件、套管换热管，导热油通过入口分布组件均匀进入到套管换热管中；
23、流化床反应器的上部分别设有第一导热油出口管道、第二导热油出口管道；
24、导热油入口分布组件及第一导热油出口管道、第二导热油出口管道分别与套管换热管的套管连通。
25、导热油入口管与导热油出口管之间设有导热油旁路管；
26、导热油旁路管上设有旁路调节阀，导热油入口管上设有导热油入口调节阀。
27、流化床反应器的顶部设有若干个沿轴向设置的温度变送器，温度变送器与温度指示报警器电性连接，温度指示报警器与控制器电性连接，控制器与旁路调节阀及导热油调节阀电性连接。
28、相对于现有技术，本发流化床反应器明所述的一种高效三氯氢硅反应器具有以下优势：
29、1、本申请实现了原料硅粉的连续进料，原料氯化氢气体与硅粉反应摩尔比精准控制，未充分反应硅粉的内循环利用，不仅提高了三氯氢硅的产能及产品收率，还增加了三氯氢硅反应器内部换热管的使用寿命。
30、2、本申请利用设置在反应器底部压力变送器、顶部压力变送器的测量值之间的压差调节器控制在硅粉进料槽底部的硅粉进料调节阀，实现了硅粉的连续进料；保证了流化床反应器内部的反应(流化状态)恒定。利用设置在硅粉进料管上的流速传感器，在流量计算器中得出硅粉进料的实时流量、利用设置在进氯化氢管道上的流量计，在流量指示器中得出进氯化氢的实时流量；这两流量在分别进入比例调节器控制设置在进氯化氢管道上的调节阀；实现了原料氯化氢气体与硅粉按照恒定的比例进入反应器。
31、3、在反应器顶端设置旋风分离器形成流化床反应-分离一体化系统(一套或二套)，并将分离得到的未充分反应的硅粉返回反应器内部，从而减少了硅粉的损失，提高了转化率。
32、4、本申请通过对文丘里喷射泵出口气固混合物流态化的要求设计反应器下封头，并取消原有气体分布盘，简化结构，同时减少气态混合物对导热油管的冲刷。文丘里喷射泵内衬高硬度耐磨材料，提高使用寿命。
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1.一种高效三氯氢硅反应器，其特征在于：包括流化床反应器(1)、第一进料组件、第二进料组件、喷射泵组件；
2.根据权利要求1所述的一种高效三氯氢硅反应器，其特征在于：所述第一进料组件包括硅粉给料槽(2)、硅粉进料管(3)、硅粉进料调节阀(4)、硅粉流速传感器(5)；
3.根据权利要求1所述的一种高效三氯氢硅反应器，其特征在于：硅粉进料调节阀(4)与压差调节器(10)电性连接，流化床反应器(1)的顶部设有压力变送器(6)和压力指示报警器(7)；
4.根据权利要求2所述的一种高效三氯氢硅反应器，其特征在于：所述第二进料组件包括氯化氢源(11)、氯化氢进料管道(12)、氯化氢流量计(13)、氯化氢进料调节阀(14)；
5.根据权利要求1所述的一种高效三氯氢硅反应器，其特征在于：喷射泵组件包括文丘里管(15)，文丘里管(15)的一侧从上到下依次设有硅粉连接管(16)和氯化氢连接管(17)；
6.根据权利要求1所述的一种高效三氯氢硅反应器，其特征在于：文丘里管(15)包括第一直管段(151)、第一变径段(152)、第二变径段(15
7.根据权利要求6所述的一种高效三氯氢硅反应器，其特征在于：第一变径段(152)的夹角为18°～22°，第二变径段(153)的夹角为8°～12°；硅粉连接管(16)与竖直方向的夹角为45°。
8.根据权利要求2所述的一种高效三氯氢硅反应器，其特征在于：旋风分离器(26)沿着圆周设置在流化床反应器(1)的上部，旋风分离器(26)的底部通过硅粉回收管道(27)与流化床反应器(1)连通；旋风分离器(26)的上部通过粗合成气管道(28)与流化床反应器(1)连通；在流化床反应器中生成的合成气最终通过旋风分离器顶部的合成气出口管道(31)送出，进行后续处理；
9.根据权利要求1所述的一种高效三氯氢硅反应器，其特征在于：反应器预热及热移除组件包括导热油入口分布组件(18)、套管换热管(19)；
10.根据权利要求1所述的一种高效三氯氢硅反应器，其特征在于：流化床反应器(1)的顶部设有若干个沿轴向设置的温度变送器(25)，温度变送器(25)与温度指示报警器(35)电性连接，温度指示报警器(35)与控制器电性连接，控制器与旁路调节阀(23)及导热油调节阀(24)电性连接。
...【技术特征摘要】
1.一种高效三氯氢硅反应器，其特征在于：包括流化床反应器(1)、第一进料组件、第二进料组件、喷射泵组件；
2.根据权利要求1所述的一种高效三氯氢硅反应器，其特征在于：所述第一进料组件包括硅粉给料槽(2)、硅粉进料管(3)、硅粉进料调节阀(4)、硅粉流速传感器(5)；
3.根据权利要求1所述的一种高效三氯氢硅反应器，其特征在于：硅粉进料调节阀(4)与压差调节器(10)电性连接，流化床反应器(1)的顶部设有压力变送器(6)和压力指示报警器(7)；
4.根据权利要求2所述的一种高效三氯氢硅反应器，其特征在于：所述第二进料组件包括氯化氢源(11)、氯化氢进料管道(12)、氯化氢流量计(13)、氯化氢进料调节阀(14)；
5.根据权利要求1所述的一种高效三氯氢硅反应器，其特征在于：喷射泵组件包括文丘里管(15)，文丘里管(15)的一侧从上到下依次设有硅粉连接管(16)和氯化氢连接管(17)；
6.根据权利要求1所述的一种高效三氯氢硅反应器，其特征在于：文丘里管(15)包括第一直管段(151)、第一变径段(152)、第二变径段(153)、第二直管段(154)...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈士元，林洪亚，王家雨，赵旻，袁娟，郑佳怡，
申请(专利权)人：中国天辰工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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