【技术实现步骤摘要】
本技术涉及多晶硅生产，具体涉及一种在三氯氢硅制备过程中，将小流量的反应后混合气体从主管道采出，经过降温除尘段后回到氢化反应器的环腔内，保持氢化反应器与环腔内压力一致，以起到减小氢化反应器壳体所受应力的作用的装置。
技术介绍
1、多晶硅是电子信息产业与光伏产业的关键基础原料。随着太阳能光伏产业的迅猛发展，多晶硅的需求不断增加。近年来我国在光伏产业充分利用自身技术基础额产业配套优势，且在产业政策引导和市场需求驱动的双重作用下实现了快速发展。目前多晶硅的生产工艺主要采用改良西门子法和硅烷裂解法，改良西门子法是通过将三氯氢硅还原来产生多晶硅；而硅烷裂解法则是三氯氢硅首先发生歧化反应生成硅烷气，硅烷气再发生裂解产生多晶硅。这两种生产工艺均需要利用三氯氢硅作为生产原料，可见三氯氢硅的制备已成为多晶硅行业必备的生产工艺。
2、利用四氯化硅制备三氯氢硅有反歧化方法和氢化方法两大类工艺，氢化技术包括热氢化技术、低温催化氢化方法、冷氢化方法、氯氢化方法和等离子体氢化方法。冷氢化法是以硅粉、氢气和四氯化硅为原料，采用铜基、镍基或铁基等催化剂，在流化床反应器中进行气固相反应，从氢化反应器出来的混合气体经收尘器除尘、过滤，除去夹带的催化剂和硅粉。与其他技术相比，冷氢化工艺能具有反应温度低、能耗低的显著优势，但也存在一定的缺陷，如现有的单程转化率低，仅在25％以下。针对转化率低的问题，专利cn10850920公开了一种制备三氯氢硅的生产工艺及系统，首先控制冷氢化反应器内的压力温度及氢气流量提高三氯氢硅产率，再控制氯氢化反应器内的压力温度及氯化氢
技术实现思路
1、鉴于现有技术的上述缺陷，本技术提出一种具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器。现有冷氢化工艺中的反应器仅由一层金属壳体构成，材质大多为n8810。本技术在现有装置的基础上，在氢化反应器外部安装一个外层夹套，与氢化反应器壳体形成环腔；并额外设置降温除尘段。开车前向环腔内充压保持氢化反应器与环腔内压力一致，开车后，当氢化反应器内压力发生变化时，小流量的反应后混合气体从主管道采出，经过降温除尘装置除去硅粉颗粒及氯硅烷气体后回到氢化反应器的环腔内，维持氢化反应器内外压力始终一致，减小氢化反应器壳体材料所受应力。故氢化反应器外层夹套可以采用低成本材质，有效解决了设备成本投入大的问题。
2、本技术所涉及的反应为：
3、3sicl4+2h2+si→4sihcl3
4、sicl4+2h2+si→2sih2cl2
5、3hcl+si→sihcl3+h2
6、本技术的技术方案如下：
7、一种具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器；在氢化反应器外部安装一个外层夹套，与氢化反应器壳体形成环腔，腔体与降温除尘段系统连接形成自身循环结构。
8、所述的具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器；降温除尘段设置小流量的反应后混合气体采出管线，依次连接空冷器、换热器、气液分离器、活性炭吸附柱，最后连接氢化反应器的环腔底部，形成自循环结构；降温除尘段设置在氢化反应器顶部、或高温一级换热器与高温二级换热器之间、或高温二级换热器与高温三级换热器之间、或高温三级换热器与硅粉过滤器之间。
9、所述的具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器；氢化反应器筒体的顶部设有上封头和下封头；氢化反应器筒体的下部设有一个硅粉进料口；氢化反应器上封头上设有反应气体出口，下封头上设有氢气和四氯化硅混合气体进口和排渣口；氢化反应器的外层夹套与氢化反应器壳体间形成环腔；夹套下部设有测压口和测温口。
10、所述的具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器；氢化反应器顶部与空冷器之间设置爆破片。
11、所述的具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器；活性炭吸附柱一个或多个活性炭吸附柱进行并联。
12、具体说明如下：
13、本技术提出的具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器，在现有冷氢化工艺的装置的基础上做出了改进。现有冷氢化工艺装置包括，氢化反应器(1)、电加热器(2)、高温一级换热器(3)、高温二级换热器(4)、高温三级换热器(5)、高温四级换热器(7)、硅粉过滤器(6)。本装置在此基础上，在氢化反应器外部安装一个外层夹套(13)，并额外设置降温除尘段，包括空冷器(8)、换热器(9)、气液分离器(10)、活性炭吸附柱(11)。
14、所述的具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器，其特征在于，四氯化硅和氢气输送管线依次连接高温四级换热器(7)、高温三级换热器(5)、高温二级换热器(4)、高温一级换热器(3)和电加热器(2)，电加热器(2)出口连接氢化反应器(1)底端进口。氢化反应器(1)顶部设置混合气体采出管线依次连接高温一级换热器(3)、高温二级换热器(4)、高温三级换热器(5)、硅粉过滤器(6)和高温四级过滤器(7)，最后连接下游装置。所述装置额外设有降温除尘段，降温除尘段设置小流量的反应后混合气体采出管线，依次连接空冷器(8)、换热器(9)、气液分离器(10)、活性炭吸附柱(11)，最后连接氢化反应器的环腔底部，形成自身循环结构；降温除尘段可以设置在氢化反应器顶部、或高温一级换热器与高温二级换热器之间、或高温二级换热器与高温三级换热器之间、或高温三级换热器与硅粉过滤器之间。
15、所述的具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器，其特征在于，氢化反应器及其外层夹套的结构如图3所示。该氢化反应器筒体的顶部设有上封头和下封头；所述氢化反应器筒体的下部设有一个硅粉进料口(15)；所述氢化反应器上封头上设有反应气体出口(14)，下封头上设有氢气和四氯化硅混合气体进口(16)和排渣口(17)。氢化反应器的外层夹套(13)与氢化反应器壳体间形成环腔；夹套下部设有测压口(18)和测温口(19)，可显示环腔内压力及温度的大小，氢化反应器与环腔内的压差始终维持在-0.1～0.5mpa，有效减小了氢化反应器壳体材料所受应力，提高适应性。外层夹套的材质采用低成本的碳钢，避免目前使用最多的n8810材质，大幅度节约材料成本。
16、所述的具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器，装置的主管道管径为500mm，在高温三级换热器与硅粉过滤器之间设置小流量的混合气体采出管线，采出管线的管径设置为100mm。当氢化反应器内压力发生变化时，小流量的反应后混合气体被采出进入环腔内补压。采出的混合气体的流量很小，几乎为0。
17、所述的具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器；其特征是，在氢化反应器外部安装一个外层夹套，与氢化反应器壳体形成环腔，腔体与降温除尘段系统连接形成自身循环结构。
2.如权利要求1所述的具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器；其特征是，降温除尘段设置小流量的反应后混合气体采出管线，依次连接空冷器、换热器、气液分离器、活性炭吸附柱，最后连接氢化反应器的环腔底部，形成自循环结构；降温除尘段设置在氢化反应器顶部、或高温一级换热器与高温二级换热器之间、或高温二级换热器与高温三级换热器之间、或高温三级换热器与硅粉过滤器之间。
3.如权利要求1所述的具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器；其特征是，氢化反应器筒体的顶部设有上封头和下封头；氢化反应器筒体的下部设有一个硅粉进料口；氢化反应器上封头上设有反应气体出口，下封头上设有氢气和四氯化硅混合气体进口和排渣口；氢化反应器的外层夹套与氢化反应器壳体间形成环腔；夹套下部设有测压口和测温口。
4.如权利要求1所述的具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器；其特征是，氢化反应器顶部与空冷器之间设
5.如权利要求1所述的具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器；其特征是，活性炭吸附柱一个或多个活性炭吸附柱进行并联。
...【技术特征摘要】
1.一种具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器；其特征是，在氢化反应器外部安装一个外层夹套，与氢化反应器壳体形成环腔，腔体与降温除尘段系统连接形成自身循环结构。
2.如权利要求1所述的具有压力自适应功能的夹套式四氯化硅氢化反应器；其特征是，降温除尘段设置小流量的反应后混合气体采出管线，依次连接空冷器、换热器、气液分离器、活性炭吸附柱，最后连接氢化反应器的环腔底部，形成自循环结构；降温除尘段设置在氢化反应器顶部、或高温一级换热器与高温二级换热器之间、或高温二级换热器与高温三级换热器之间、或高温三级换热器与硅粉过滤器之间。
3.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄国强，齐鑫，任金锁，王乃治，张学斌，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：
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