專利名稱：一種有柵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(shí)用新型涉及化學(xué)合成技術(shù)，特別是涉及一種有改進(jìn)結(jié)構(gòu)的三氯硅烷合成裝置。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)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(guò)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(jìn)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(jìn)氣管18導(dǎo)入到氣體緩 沖室17，經(jīng)過(guò)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(jìn)料口 19進(jìn) 入進(jìn)料斗20，經(jīng)過(guò)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(jìn)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(jìn)入旋風(fēng)分 離器30進(jìn)行分離，使未反應(yīng)的硅粉回收再利用，氣體進(jìn)入后續(xù)工序進(jìn)行分離提純?，F(xiàn)有技 術(shù)中，由于強(qiáng)勁向上的氣流，把大量未反應(yīng)的硅粉并未在氣-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(shí)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(jìn)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，并被吹返回送進(jìn)入反應(yīng) 室與氯化氫氣體反應(yīng)。本實(shí)用新型按照下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型提供一種主要包括氯化氫氣體進(jìn)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(jìn)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)有柵板式硅粉阻擋器，在氣-固 分離室頂部設(shè)有吹氣管；所述柵板式硅粉阻擋器，是由多層?xùn)虐褰M成的，有l(wèi)(T30mmXl(T30 mm方形孔；所述的硅粉阻擋器，其層間距離為4(Tl00mm ；所述的硅粉阻擋器，是用不銹鋼制造的；將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(kuò)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；所述的在合成裝置頂部的吹氣管，通過(guò)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(shí)，將硅粉導(dǎo)入反應(yīng)室，同時(shí)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(shí)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(shí)用新型的一種柵板式硅粉阻擋器軸測(cè)圖，圖IA是一層?xùn)虐宓妮S測(cè)圖。圖2是本實(shí)用新型有硅粉分配器和柵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(biāo)記說(shuō)明IOb合成反應(yīng)裝置 11反應(yīng)室 12氣-固分離室 硅粉末加料口 15載氣管道 17緩沖室 18供氣管道 進(jìn)料斗 30旋風(fēng)分離器 31取出氣體管道 32吹氣管 50反應(yīng)氣體分配板 60b柵板式硅粉阻擋器 61b柵板孔 固環(huán) 64b支柱 65柵板可以理解，以上的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都是示例性的，而且僅僅是示例 性的，其目的是更進(jìn)一步解釋所要求保護(hù)的本實(shí)用新型。
具體實(shí)施方式
圖1是本實(shí)用新型的一種柵板式硅粉阻擋器60b示意圖，圖IA是一層?xùn)虐宓?示意圖。柵板選用不銹鋼的，如SUS201、302、310S、316、304L和316L，優(yōu)選316L不銹鋼 制的。為了使得柵板既有阻擋性，又便于將落在柵板上的硅粉吹送到反應(yīng)室里，選用截 面為1. 0 4mmX l(T20mm長(zhǎng)方形的不銹鋼扁帶編制或焊接成由經(jīng)條62b、緯條62b組成 l(T30mmXl(T30 mm的方形孔61b的圓形柵板62b，用一截面為20 40 mmX8 18 mm的長(zhǎng)方 形的不銹鋼條或直徑為25 35的不銹鋼圓條或不銹鋼管?chē)梢粓A形加固環(huán)63b，使加固環(huán) 的外徑小于氣-固分離室內(nèi)徑4(T80cm ；將柵板62b焊接到所述加固環(huán)6 上，形成一層?xùn)?板64b ；所述柵板式的硅粉阻擋器至少有6層上述柵板64b，優(yōu)選6 15層，各層?xùn)虐宓牟讳P 鋼扁帶的尺寸可以相同，也可以不同；各層?xùn)虐蹇?1b的孔徑可以相同，也可以不同；相鄰 兩層?xùn)虐逯g距離為6 20cm;各層不銹鋼柵板被固定連接成一整體，各層的經(jīng)線、緯線不 必對(duì)齊，而是無(wú)規(guī)則地焊接到6根或8根直徑為3(T40mm的不銹鋼棒或管的支柱6 上，只 要使其各層加固環(huán)外圈在同一個(gè)圓柱面上，每根支柱下端長(zhǎng)出最下面一層?xùn)虐宓募庸汰h(huán)約 10 15 cm，制成柵板式硅粉阻擋器60b。本實(shí)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(gè)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。圖2是本實(shí)用新型有硅粉分配器及柵板式硅粉阻擋器的三氯硅烷合成反應(yīng)裝置
13氣體取出口 14 19硅粉加入口 20 40硅粉分配器 62b柵板條 6 加
4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(dāng)通 入氯化氫氣體和加入硅粉反應(yīng)一定的時(shí)間后，停止從硅粉進(jìn)料口 14進(jìn)料，用載氣從吹氣管 向氣-固分離室上吹氣，使得落在硅粉阻擋器上的硅粉進(jìn)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?chē)捻斏w有冷卻水冷卻。
實(shí)施例 采用如圖2所示的有硅粉分配器40及柵板式硅粉阻擋器60b的三氯硅烷合成反 應(yīng)裝置10b，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(guò)氯化氫氣體 分配板50進(jìn)入三氯硅烷合成反應(yīng)室11，同時(shí)用載氣將預(yù)熱的硅粉從料斗20，經(jīng)過(guò)管道15 從進(jìn)料口 14輸送進(jìn)入反應(yīng)室11，硅粉流下，硅粉落到硅粉分配器40上通過(guò)錐面上的通孔 42及周邊均勻地分散在硅粉分配器下方區(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)碰到柵板式硅粉阻擋器 60b，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(yùn)行約6小時(shí)，停止從硅粉進(jìn)料口 14進(jìn)料，用0.4MPa的載氣從吹氣管 32向硅粉阻擋器60b的各部位吹氣，使沉降、吸附在柵板式硅粉阻擋器60b上和氣-固分離 室的硅粉通過(guò)硅粉分散器40，返回進(jìn)入反應(yīng)室11，和上升的氯化氫氣體反應(yīng)。如此反復(fù)進(jìn) 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. 5 %，在消耗相同能源的情況下，單位時(shí)間產(chǎn)量提高了 8. 7 %。
權(quán)利要求1.一種三氯硅烷合成裝置，包括氯化氫氣體進(jìn)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(jìn)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-固分離室下部設(shè)有柵板式硅粉阻擋器，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，其特征在于所述的柵板式硅粉阻擋器包 括柵板條、由柵板條編織組成的方形孔、加固環(huán)和將多層所述的柵板加固環(huán)連接的支柱。
3.如權(quán)利要求2所述的三氯硅烷合成裝置，其特征在于所述柵板式硅粉阻擋器的由方 形孔是由柵板條編織組成的1(Γ30Χ1(Γ30 mm的孔。
4.如權(quán)利要求1或2所述的三氯硅烷合成裝置，其特征在于柵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，其特征在于所述的硅粉阻擋器層間距 離為4 20cm。
6.如權(quán)利要求1或2所述的三氯硅烷合成裝置，其特征在于柵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(kuò)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，其特征在于所述吹氣管是將高壓載氣吹送 到篩網(wǎng)式硅粉阻擋器各部位的吹氣管。
專利摘要本實(shí)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(jìn)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(10b)，還包括一柵板式硅粉阻擋器(60b)和旋轉(zhuǎn)式吹氣管(32)，所述的柵板式硅粉阻擋器(60b)包括柵板條(62b)、由柵板條組成的有方形孔(61b)的柵板(64b)和加固環(huán)(63b)，和將多層所述的柵板加固環(huán)(63b)連接組成柵板式硅粉阻擋器的支柱(65b)。所述的柵板式硅粉阻擋器(60b)被安裝在三氯硅烷合成裝置反應(yīng)室(11)上部的擴(kuò)徑部的上部氣固分離室(12)中，在所述氣固分離室頂部的吹氣管(32)下方；所述的旋轉(zhuǎn)式吹氣管可以將高壓氣體吹送到硅粉阻擋器的各部位。按照本實(shí)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。
文檔編號(hào)C01B33/107GK201857274SQ20102060444
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月13日
發(fā)明者劉軍, 呂建波, 吳衛(wèi)星, 張建成, 張文華, 張汝有, 張治 , 李海軍, 楊君, 潘倫桃, 陳其順 申請(qǐng)人:寧夏陽(yáng)光硅業(yè)有限公司