一种用于四氯化硅氢化还原的高密度快速流化床反应器制造技术

本技术属于新能源光伏硅材料制备技术领域，公开了一种用于四氯化硅氢化还原的高密度快速流化床反应器。该反应器其由高密度快速流化床、旋风分离系统、回料系统组成，其中湍动流化段与快速流化段通过变径渐缩段相连，在高密度快速流化床的锥底、湍流流化段、快速流化段上依次设置有第一气体入口与分布板以及气体分布器、颗粒加料口与第一回料入口、第二气体入口与第二回料入口；反应后的气固混合物经一级旋风分离器分离的颗粒返回至湍流流化段，经二级及以上旋风分离器分离的颗粒返回至快速流化段。本技术所设计的高密度快速流化床反应器具有气固接触充分，传热和传质迅速，氢化反应转化率更高，操作弹性大、体积利用率高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于新能源光伏硅材料制备，具体涉及为一种用于四氯化硅氢化还原的高密度快速流化床反应器。

技术介绍

1、多晶硅作为光伏电池的核心原材料，其制造过程主要为改良的西门子法。在此方法中，氢化还原步骤尤为关键，它成功实现了四氯化硅副产物的闭路循环，从而显著降低了光伏硅材料的生产成本，成为近年来新能源光伏
的重大突破。

2、现阶段，根据进料方式和反应温度的差异，四氯化硅的氢化技术可划分为热氢化与冷氢化两种类型。其中，冷氢化技术因其低反应温度、低能耗以及高转化率等优势，在国内外氢化处理中占据了主导地位。在冷氢化过程中，冶金级硅粉、四氯化硅和氢气作为主要原料，通过铜基或镍基催化剂的作用，在特定温度和压力条件下，于流化床反应器内完成气固相反应，生成三氯氢硅。

3、然而，目前国内外在四氯化硅氢化反应器的设计和应用上，多采用鼓泡流化床，这种反应器存在一系列问题，如表观气速较小、气固接触效率偏低、固体存料量有限、反应器体积利用率不高，以及硅粉和催化剂带出严重等。这些问题导致氢化还原反应的实际转化率远低于理论值，存在较大的优化空间。

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【技术保护点】

1.一种用于四氯化硅氢化还原的高密度快速流化床反应器，包括高密度快速流化床（100）以及与其相配套的旋风分离系统（200）和回料系统（300），其特征在于：所述高密度快速流化床（100）包括流化床体（1），且其从上至下依次分为快速流化段（101）、变径渐缩段（102）、湍流流化段（103）以及锥底（104）四部分，在所述快速流化段（101）的顶部设置有反应气出口（105），在所述锥底（104）上设置有第一气体入口（2），在所述湍流流化段（103）上从下至上依次设置有颗粒加料口（3）与第一回料入口（7），在所述快速流化段（101）上从下至上依次设置有第二气体入口（4）与第二回料入口（8），...

【技术特征摘要】

1.一种用于四氯化硅氢化还原的高密度快速流化床反应器，包括高密度快速流化床（100）以及与其相配套的旋风分离系统（200）和回料系统（300），其特征在于：所述高密度快速流化床（100）包括流化床体（1），且其从上至下依次分为快速流化段（101）、变径渐缩段（102）、湍流流化段（103）以及锥底（104）四部分，在所述快速流化段（101）的顶部设置有反应气出口（105），在所述锥底（104）上设置有第一气体入口（2），在所述湍流流化段（103）上从下至上依次设置有颗粒加料口（3）与第一回料入口（7），在所述快速流化段（101）上从下至上依次设置有第二气体入口（4）与第二回料入口（8），在所述锥底（104）与湍流流化段（103）之间的内部设置有分布板（10），在所述锥底（104）的底部设置有排渣口（5），并在其上设置有排渣阀（6），在所述锥底（104）内部设置有与所述第一气体入口（2）相连通的气体分布器（9）；

2.根据权利要求1所述的一种用于四氯化硅氢化还原的高密度快速流化床反应器，其特征在于：所述湍流流化段（103）与快速流化段（101）的高度比为0.1-0.5。

3.根据权利要求2所述的一种用于四氯化硅氢化还原的高密度快速流化床反应器，其特征在于：所述湍...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴忠仁，赵建涛，聂伟，李春玉，房倚天，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：新型
国别省市：