專利名稱：一種有板式硅粉阻擋器的三氯硅烷合成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及化學合成技術(shù)，特別是涉及一種有改進結(jié)構(gòu)的三氯硅烷合成裝置。
背景技術(shù)：
太陽能電池所使用的多晶硅主要是用三氯硅烷(SiHCl3_TCS)和氫為原料，將混 合氣體導(dǎo)入反應(yīng)爐中與熾熱的硅棒接觸，在高溫下，三氯硅烷的氫還原及熱分解而使硅在 上述硅棒表面析出而制得的。所以，三氯硅烷是制造多晶硅的重要原料。三氯硅烷主要是通過用金屬硅粉與氯化氫氣體在280°C 320°C按照下式發(fā)生反 應(yīng)而合成的Si + 3HC1——SiHCl3 + H2 + 50kcal工業(yè)生產(chǎn)的合成反應(yīng)是在三氯硅烷合成裝置里進行的，圖3是現(xiàn)有的是三氯硅烷 合成裝置的概略示意圖，在合成裝置里，將預(yù)熱的氯化氫氣體從進氣管18導(dǎo)入到氣體緩 沖室17，經(jīng)過氯化氫氣體分配板50到反應(yīng)室11里，形成向上的氣流，硅粉從進料口 19進 入進料斗20，經(jīng)過預(yù)熱，用載氣將硅粉經(jīng)管道15從加料口 14加入到反應(yīng)室11里與氯化氫 氣體發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)生成的以三氯硅烷為主的氣體及未反應(yīng)的硅粉進入硅粉-氣體分離的 氣-固分離室12，從分離室頂部的氣體取出口 13取出，取出的氣體經(jīng)管道31進入旋風分 離器30進行分離，使未反應(yīng)的硅粉回收再利用，氣體進入后續(xù)工序進行分離提純?，F(xiàn)有技 術(shù)中，由于強勁向上的氣流，把大量未反應(yīng)的硅粉未在氣-固分離室12分離就被取出了，這 樣生產(chǎn)效率低，增加了后續(xù)分離設(shè)備處理量。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有三氯硅烷合成裝置存在的缺陷，提供一種改進的三 氯硅烷合成裝置，使更多未反應(yīng)的硅粉沉降吸附在硅粉阻擋器上，并被吹送返回進入反應(yīng) 室與氯化氫氣體反應(yīng)。本實用新型按照下述技術(shù)方案實現(xiàn)上述目的本實用新型提供一種主要包括氯化氫氣體進氣口、氯化氫氣體緩沖室、氯化氫氣 體分配板、氯化氫與硅粉反應(yīng)的反應(yīng)室、硅粉加料口、硅粉和氣體進行分離的氣-固分離 室及反應(yīng)氣體取出口的三氯硅烷合成裝置，在氣-固分離室設(shè)有金屬板式硅粉阻擋器，在 氣-固分離室頂部設(shè)有吹氣管；所述金屬板式硅粉阻擋器，是由多層金屬板組成的，所述的金屬板上有直徑為 l(T20mm的通孔，相鄰兩孔間距離與孔徑之比為1. 5^3 ；所述的硅粉阻擋器，其層間距離為6 20cm ；所述的硅粉阻擋器，是用不銹鋼制造的；所述的硅粉阻擋器被安裝在三氯硅烷合成裝置反應(yīng)室上部的擴徑部的上部氣固 分離室中，在所述氣固分離室頂部的吹氣管下方；[0013]所述的在合成裝置頂部的吹氣管，通過所述的吹氣管用高壓氣體向硅粉阻擋器吹 氣；在三氯硅烷的合成時，將硅粉導(dǎo)入反應(yīng)室，同時將氯化氫氣體導(dǎo)入反應(yīng)室，使上升 的氯化氫氣體與硅粉接觸發(fā)生反應(yīng)；反應(yīng)后的氣體和未反應(yīng)的硅粉隨著氣流上升到氣-固 分離室，部分硅粉沉降到或被吸附到硅粉阻擋器上，用吹氣管將阻擋器上的硅粉吹送到反 應(yīng)室與氯化氫氣體反應(yīng)。按照本實用新型，上升到氣固分離室里的硅粉部分地沉降或吸附在硅粉阻擋器 上，并被載氣吹送到反應(yīng)室里與氯化氫氣體反應(yīng)，因此，三氯硅烷轉(zhuǎn)化率高，節(jié)約能源，生產(chǎn) 效率高。

圖1是本實用新型的一種金屬板式硅粉阻擋器示意圖。圖2是本實用新型有硅粉分配器和金屬板式硅粉阻擋器合成反應(yīng)裝置示意圖。圖3現(xiàn)有技術(shù)三氯硅烷合成裝置示意圖。附圖標記說明IOc合成反應(yīng)裝置 11反應(yīng)室 12氣-固分離室 13氣體取出口 14 硅粉末加料口 15載氣管道 17緩沖室 18供氣管道 19硅粉加入口 20 進料斗 30旋風分離器 31取出氣體管道 32吹氣管 40硅粉分配器 50 反應(yīng)氣體分配板 60c板式硅粉阻擋器 61c通孔 62c錐面板 63c加固環(huán) 65c支柱可以理解，以上的一般性描述和以下的詳細描述都是示例性的，而且僅僅是示例 性的，其目的是更進一步解釋所要求保護的本實用新型。
具體實施方式
圖1是本實用新型的一種有通孔的多層不銹鋼板式硅粉阻擋器示意圖。不銹鋼 選用如SUS201、302、310S、316、304L和316L，優(yōu)選316L不銹鋼制的。為了使得板式阻擋 器既有阻擋性，又便于將落在不銹鋼板上的硅粉吹送到反應(yīng)室里，優(yōu)選2 4mm厚的不銹鋼 板，將多層不銹鋼制成圓錐面62c，圓錐頂角為15(Γ100度，圓錐面62c上鉆有多個圓形通 孔61c，通孔61c的直徑為l(T25mm，多個通孔的直徑可以相同，也可以不同，通孔面積占整 個錐面面積的1(Γ33%，對于孔徑相同的錐面，相鄰兩孔間的距離與孔徑之比約為1.5 3，這 樣，在當選定錐面部件的頂角和錐底直徑后，即可計算出如扇形不銹鋼板的尺寸，打好孔后 將扇形板制成圓錐面62c，焊接到一個用直徑為25 35mm的不銹鋼條卷成一個和所述圓錐 面部件的錐底直徑相同的圓圈加固環(huán)63c上，所述圓圈加固環(huán)直徑小于氣-固分離室內(nèi)徑 4(T80cm，所述的板式硅粉阻擋器至少有5層，優(yōu)選5 12層，各層金屬板的通孔孔徑可以相 同，也可以不同；相鄰兩層之間距離為610cm;各層不銹鋼錐面被固定連接成一整體，焊 接到6根或8根支柱上，使其各層加固環(huán)外圈在同一個圓柱面上，每根支柱下端長出最下面 一層加固環(huán)約1(T15 cm，形成硅粉阻擋器60c。本實用新型任選的在反應(yīng)室上部設(shè)置硅粉分配器，為了能夠使硅粉均勻地分散在 硅粉分配器下部的整個區(qū)域，優(yōu)選在反應(yīng)室上部設(shè)置如圖2所示的硅粉分配器40。[0024]圖2是本實用新型有硅粉分配器及金屬板式硅粉阻擋器的三氯硅烷合成反應(yīng)裝 置示意圖。在圖2中，三氯硅烷合成反應(yīng)裝置的頂部設(shè)有吹氣管32，所述的吹氣管32是當 通入氯化氫氣體和加入硅粉反應(yīng)一定的時間后，停止從硅粉進料口 14進料，用載氣從吹氣 管向氣-固分離室吹氣，使得落在硅粉阻擋器上的硅粉進入反應(yīng)室與上升的氯化氫氣體發(fā) 生反應(yīng)，生成三氯硅烷氣體。使用的氣體壓力大于合成裝置內(nèi)壓力，為0.2、.6MPa;所述的 吹氣管32，能夠旋轉(zhuǎn)，將氣體吹送到硅粉阻擋器各部位。吹氣管周圍的頂蓋有冷卻水冷卻。
實施例采用如圖2所示的有硅粉分配器40及板式硅粉阻擋器60c的三氯硅烷合成反應(yīng) 裝置10c，將預(yù)熱的氯化氫氣體從供氣管18送到緩沖室17，氯化氫氣體通過氯化氫氣體分 配板16進入三氯硅烷合成反應(yīng)室11，同時，硅粉從進料口 19進入進料斗20，經(jīng)過預(yù)熱，用 載氣將預(yù)熱的硅粉從料斗20，經(jīng)過管道15從進料口 14輸送進入反應(yīng)室11，硅粉流下，硅粉 落到硅粉分配器40上通過錐面上的通孔42及周邊均勻地分散在硅粉分配器40下方的反 應(yīng)室11各區(qū)域，與上升的氯化氫氣體充分接觸，發(fā)生反應(yīng)，生成三氯硅烷氣體；反應(yīng)生成的 氣體和未反應(yīng)的硅粉上升，上升物質(zhì)碰到板式硅粉阻擋器60c，部分硅粉沉降或吸附在硅粉 阻擋器的部件上，繼續(xù)上升的氣體和硅粉微粉，從氣體取出口 13取出。如此運行約4小時， 停止從硅粉進料口 14進料，用0. 的載氣從吹氣管32向硅粉阻擋器60c的各部位吹氣 約10分鐘，使沉降、吸附在硅粉阻擋器60c上和氣-固分離室的硅粉通過硅粉分配器40，進 入反應(yīng)室11，和上升的氯化氫氣體反應(yīng)。如此反復(fù)進行。按照本發(fā)明方法，和采用現(xiàn)有技術(shù) 如圖3所示的三氯硅烷合成裝置生產(chǎn)三氯硅烷相比，三氯硅烷轉(zhuǎn)化率提高了 5. 9 %，在消耗 相同能源的情況下，單位時間產(chǎn)量提高了 8.1 %。
權(quán)利要求1.一種三氯硅烷合成裝置，包括氯化氫氣體進氣口、氯化氫氣體緩沖室、氯化氫氣體分 配板、氯化氫與硅粉反應(yīng)的反應(yīng)室、硅粉加料口、硅粉和氣體進行分離的氣-固分離室及反 應(yīng)氣體取出口，其特征在于在氣-固分離室里設(shè)有金屬板式硅粉阻擋器，氣固分離室頂部 設(shè)有吹氣管。
2.如權(quán)利要求1所述的三氯硅烷合成裝置，其特征在于所述的硅粉阻擋器包括由有 通孔的圓錐面金屬板、圓錐面錐底的加固環(huán)、將多層圓錐面的加固環(huán)連接成板式硅粉阻擋 器的支柱。
3.如權(quán)利要求2所述三氯硅烷合成裝置，其特征在于所述的金屬板式硅粉阻擋器的金 屬板上有直徑為l(T20mm的通孔，相鄰兩孔間距離與孔徑之比為1. 5 3。
4.如權(quán)利要求1或2所述的三氯硅烷合成裝置，其特征在于板式硅粉阻擋器是用不銹 鋼制造的。
5.如權(quán)利要求1或2所述的三氯硅烷合成裝置，所述的硅粉阻擋器層間距離為 6 20cmo
6.如權(quán)利要求1或2所述的三氯硅烷合成裝置，其特征在于金屬板式硅粉阻擋器被安 裝在三氯硅烷合成裝置反應(yīng)室上部的擴徑部的上部氣固分離室中，在所述氣固分離室頂部 的吹氣管下方。
7.如權(quán)利要求1所述的三氯硅烷合成裝置，所述的吹氣管是將高壓載氣吹送到板式硅 粉阻擋器的各部位的吹氣管。
專利摘要本實用新型涉及一種包括氯化氫氣體供氣管道(18)、氯化氫氣體緩沖室(17)、氯化氫氣體分配板(50)、氯化氫與硅粉反應(yīng)的反應(yīng)室(11)、硅粉加料口(14)、硅粉和氣體進行分離的氣-固分離室(12)及反應(yīng)氣體取出口(13)的三氯硅烷合成裝置(10)，還包括一金屬板式硅粉阻擋器(60c)和吹氣管(32)，所述的板式硅粉阻擋器(60c)包括有通孔(61c)的金屬板(62c)、加固環(huán)(63c)，和將多層所述的加固環(huán)(63c)連接組成金屬板式硅粉阻擋器(60c)的支柱(64c)。所述的金屬板式硅粉阻擋器(60c)被安裝在三氯硅烷合成裝置反應(yīng)室(11)上部的擴徑部的上部氣固分離室(12)中，在所述氣固分離室(12)頂部的吹氣管(32)下方；所述的吹氣管(32)可以將高壓氣體吹送到硅粉阻擋器的各部位。按照本實用新型，上升到氣固分離室(12)里的硅粉部分地沉降或吸附在硅粉阻擋器(60c)上，并被載氣吹送到反應(yīng)室里(11)與氯化氫氣體反應(yīng)，因此，三氯硅烷轉(zhuǎn)化率高，節(jié)約能源，生產(chǎn)效率高。
文檔編號C01B33/107GK201864577SQ20102060444
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月13日
發(fā)明者劉躍進, 吳衛(wèi)星, 孫銀祥, 尤吉生, 張展宏, 曹明, 李海軍, 杜翔, 楊樹文, 潘倫桃, 謝郁生, 陳艷梅 申請人:寧夏陽光硅業(yè)有限公司