氯硅烷汽化混合工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种能够提高氯硅烷汽化过程中氢气与氯硅烷比例控制精度的氯硅烷汽化混合工艺及装置。所述氯硅烷汽化混合装置包括换热器，氯硅烷输送管、氢气输送管与该换热器的管程／壳程连通，氯硅烷输送管、氢气输送管上均各设置有流量计和流量调节阀，相应地，该换热器的壳程／管程与热供应系统连通。所述换热器内对应于氯硅烷输送管与换热器连接口位置处设置有与所述连接口保持了间隙的分流器。所述氯硅烷汽化混合工艺通过将氯硅烷和氢气先分别计量再于换热器内混合汽化，实现了对氯硅烷与氢气混合气的完全汽化和氯硅烷与氢气比例的精确控制，有利于避免原料浪费及提高和稳定多晶硅产品质量，并有利于实现自动化控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多晶硅生产中应用的氯硅烷与氢气混合工艺及装置。
技术介绍
在多晶硅生产中，生产多晶硅的基本原料为精馏提纯的氯硅烷和氢气，氯硅烷和 氢气在进入还原炉前需将按一定比例将气相的氯硅烷与氢气混合，这一过程称为氯硅烷汽 化。 在传统的多晶硅生产工艺中，氯硅烷汽化是在鼓泡器和分离器中进行的，其混合过程为在鼓泡器中存有一定液位的氯硅烷，往鼓泡器中通入氢气，使氢气对氯硅烷进行鼓泡并汽化混合，通过分离器将气体中的液态氯硅烷分离掉，然后再由出口管道将汽化并混合好的气相混合物送入还原炉中。在氯硅烷汽化的过程中，通过控制鼓泡器内的氯硅烷的温度及鼓泡器内的压力来控制气相混合物中氢气与氯硅烷的比例，通过控制气相混合物的流量来控制还原炉的进料量。这种传统的汽化装置存在如下缺点 1、氢气与氯硅烷的比例控制存在很大误差，误差大后对多晶硅的生产质量有很大 影响； 2、通过氢气在鼓泡器中对氯硅烷进行鼓泡存在氯硅烷不能完全汽化的缺点； 3、对气相混合物的流量测量不准确，流量偏低将降低多晶硅棒的生长速度，流量 偏高则浪费原料。 列管式蒸发器等换热器广泛应用于化工产业，其中列管式换热器为了达到均匀换 热的目的，往往在封头内设置分流器，使进入管程的介质均匀的进入各根列管，与壳程中介 质交换热量。
技术实现思路
为了克服现有氯硅烷汽化装置中氢气与氯硅烷的比例控制误差大的不足，本专利技术 所要解决的技术问题是提供一种能够提高氯硅烷汽化过程中氢气与氯硅烷比例控制精度 的氯硅烷汽化混合工艺及装置。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是氯硅烷汽化混合装置，包括换热器， 氯硅烷输送管、氢气输送管与该换热器的管程/壳程连通，氯硅烷输送管、氢气输送管上均 各设置有流量计和流量调节阀，相应地，该换热器的壳程/管程与热供应系统连通。 所述换热器内对应于氯硅烷输送管与换热器连接口位置处设置有与所述连接口 保持了间隙的分流器。 所述换热器为列管式蒸发器，氯硅烷输送管、氢气输送管与该换热器的管程连通。 所述热供应系统为蒸汽循环供应系统。 所述换热器上设置有连通氯硅烷输送管、氢气输送管的安全阀接口 。 所述流量计采用质量流量计。3 所述流量调节阀的阀门开度由流量计控制。 所述氯硅烷输送管上设置的流量计与氢气输送管上设置的流量计联动控制。 氯硅烷汽化混合工艺，先调节氯硅烷和氢气的配比，再进行二者的汽化混合。 本专利技术的有益效果是气态的氢气及液态的氯硅烷可以非常方便的通过流量计和 调节阀来控制其流量，所以很容易控制氢气与氯硅烷的比例，进汽化器前已经完成计量并 形成配比，此时的配比十分精确，且操作人员操作方便；利用换热器加热使氯硅烷与氢气混 合气能够完全汽化，在进炉前能提高到较高温度，有利于多晶硅的生长，避免因不完全汽化 中氯硅烷与氢气混合气实际上存在两种组分而导致测量不准的可能，进入还原炉的原料量 能够精确控制，避免了原料浪费，并有利于实现自动化控制。附图说明 图1是本专利技术装置的示意图。 图中标记为，1-第一连接口 ， 2-第二连接口 ， 3-混合气出口 ， 4-安全阀接口 ， 5-分 流器，6-蒸汽循环供应系统进口 ， 7-蒸汽循环供应系统出口 ， 8-换热器，9-流量计，10-流量 调节阀，11-氯硅烷输送管，12-氢气输送管，13-流量控制模块。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。 如图1所示，本专利技术的氯硅烷汽化混合装置，包括换热器8 ，氯硅烷输送管11 、氢气 输送管12与该换热器8的管程/壳程连通，氯硅烷输送管11 、氢气输送管12上均各设置有 流量计9和流量调节阀10，相应地，该换热器8的壳程/管程与热供应系统连通。氯硅烷输 送管11、氢气输送管12与该换热器8的管程/壳程连通，即要么氯硅烷输送管11、氢气输 送管12同时与该换热器8的管程连通，此时热供应系统与该换热器8的壳程连通；要么氯 硅烷输送管11、氢气输送管12同时与该换热器8的壳程连通，此时热供应系统与该换热器 8的管程连通。 该装置中，氯硅烷输送管11、氢气输送管12上均各设置有流量计9和流量调节阀 IO，可实现汽化混合前的分别计量，以实现准确的配比调节；氯硅烷输送管11、氢气输送管 12与换热器8的管程/壳程连通，进入换热器8后，氯硅烷和氢气实现了汽化混合。本专利技术 通过将氯硅烷和氢气先分别计量再于换热器8内混合汽化，实现了对氯硅烷与氢气混合气 的完全汽化和氯硅烷与氢气比例的精确控制，有利于避免原料浪费及提高和稳定多晶硅产 品质量。 为了充分混合氯硅烷与氢气，优选在所述换热器8内对应于氯硅烷输送管与换热 器连接口 1位置处设置有与所述连接口保持了间隙的分流器5，使液态氯硅烷迅速汽化并 与氢气混合。 考虑到氯硅烷、氢气较为清洁，不易结垢，并考虑节约成本，优选所述换热器8为 列管式蒸发器，氯硅烷输送管11、氢气输送管12与该换热器的管程连通。 考虑到整个工艺中对氯硅烷与氢气混合气的温度要求不高，所述热供应系统优选 为蒸汽循环供应系统，以节约成本。 考虑到安全需要，为防止超压，所述换热器8上设置有连通氯硅烷输送管11、氢气输送管12的安全阀接口4。 为直观地了解进入汽化混合装置的原料量，所述流量计9宜采用质量流量计。 为便于实现自动控制和方便进行工艺调整，所述流量调节阀10的阀门开度由流 量计9控制。例如，流量调节阀10的阀门开度由质量流量计9的显示数值控制，使进入换 热器8的气体可以成为固定的配比。该配比一般采用摩尔配比。 为进一步方便进行工艺调整，所述氯硅烷输送管11上设置的流量计9与氢气输送 管12上设置的流量计9联动控制。即对氯硅烷输送管11上设置的流量计9与氢气输送管 12上设置的流量计9进行比例控制，当利用控制系统对其中一条输送管上的流量计9进行 调整后，另一条输送管上的流量计9可立即根据流量控制模块13内预先确定的氯硅烷和氢 气的配比比值自动调整，从而减小手动分别调整两个流量计9的调节误差，并且同时性更 好，控制更精确，此外，当工艺改变时，可直接修改流量控制模块13内预先确定的氯硅烷和 氢气的配比比值，实现对氯硅烷和氢气的配比调整。流量控制模块13可采用PLC控制器等 现有自动控制技术实现。 如图1所示，本专利技术的氯硅烷汽化混合工艺，先调节氯硅烷和氢气的配比，再进行 二者的汽化混合，调节氯硅烷和氢气的配比是通过调整本专利技术的氯硅烷汽化混合装置中氯 硅烷输送管11、氢气输送管12上的流量调节阀10来实现的，氯硅烷和氢气的汽化混合是在 本专利技术的氯硅烷汽化混合装置的换热器8中进行的。 至于氯硅烷和氢气的配比值，是本领域技术人员根据反应条件可选择和确定的。 实施例 利用列管式蒸发器作为本专利技术的换热器实施本专利技术。 如图l所示，在进入换热器8前将氯硅烷及氢气在各自的输送管中通过流量调节 阀10及流量计9按流量控制模块13中确定的配比比例进行调节计量后再分别进入换热器 8中进行混合，氯硅烷通过连接口 1进入换热器8中通过分流器5反射并充满到换热器8的 上封头中，氢气通过连接口 2进入换热器8中与氯硅烷进行混合，氢气与氯硅烷的混合物进 入管程，被来自蒸汽循环供应系统进口 6的蒸汽完全汽化，汽化后的混合气通过混合气出 口 3进入还原炉，在上封头侧还设置有一本文档来自技高网...

【技术保护点】
氯硅烷汽化混合装置，包括换热器（８），其特征是：氯硅烷输送管（１１）、氢气输送管（１２）分别通过第一连接口（１）及第二连接口（２）与该换热器（８）的管程／壳程连通，氯硅烷输送管（１１）、氢气输送管（１２）上均各设置有流量计（９）和流量调节阀（１０），相应地，该换热器（８）的壳程／管程与热供应系统连通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐前正，张新，赵新征，卢涛，彭卡，李品贤，
申请(专利权)人：乐山乐电天威硅业科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]