一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成三氯氫硅的裝置制造方法
【專利摘要】一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成三氯氫硅的裝置，該裝置由靜態(tài)混合器、混合料緩沖罐、加壓泵、進料預(yù)熱器、列管反應(yīng)器、產(chǎn)品后冷卻器和產(chǎn)品罐依次串聯(lián)組裝而成。其優(yōu)點是：該裝置能同時處理二氯二氫硅與四氯化硅，并將其轉(zhuǎn)化為三氯氫硅，簡化了工藝流程，實現(xiàn)了資源再利用。在該裝置中，二氯二氫硅的單程轉(zhuǎn)化率達到了95%，提高了產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率，節(jié)約了企業(yè)成本。本裝置流程結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、易于操作，易于在行業(yè)中廣泛推廣。
【專利說明】一種利用二氯二氫娃與四氯化娃合成三氯氫娃的裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及多晶硅生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成
三氯氫硅的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在多晶硅生產(chǎn)或三氯氫硅合成工藝中，會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物二氯二氫硅和四氯化硅，其中四氯化硅極易與水反應(yīng)生成二氧化硅和氯化氫，直接排放將嚴重影響生態(tài)環(huán)境。傳統(tǒng)的處理方法是用廢水淋洗或者將二氯二氫硅送至還原爐中生長多晶硅；將四氯化硅和氫氣以一定比例通入高溫氫化裝置中，發(fā)生氫化反應(yīng)后生成三氯氫硅。三氯氫硅是生產(chǎn)多晶硅的原料，利用這種方法處理既能避免環(huán)境污染又能將生成的三氯氫硅再用于生產(chǎn)多晶硅，節(jié)約了資源。但是在生產(chǎn)過程中，二氯二氫硅在還原爐中生長多晶硅時會產(chǎn)生大量的硅粉沉積物，影響生產(chǎn)的穩(wěn)定進行；而四氯化硅加氫轉(zhuǎn)化為三氯氫硅的過程則能耗相對較高，并且轉(zhuǎn)化率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成三氯氫硅的裝置，能克服上述缺點。具體而言本裝置是利用二氯二氫硅與四氯化硅在催化劑樹脂的作用下，發(fā)生離子交換反應(yīng)生成三氯氫硅，具有高效、低能耗、轉(zhuǎn)化率高的特點。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型提供的一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成三氯氫硅的裝置，該裝置由靜態(tài)混合器、混合料緩沖罐、加壓栗、進料預(yù)熱器、列管反應(yīng)器、產(chǎn)品后冷卻器和產(chǎn)品罐依次串聯(lián)組裝而成。
[0005]所述的靜態(tài)混合器為管道混合器，里面裝滿金屬填料。確保四氯化硅和二氯二氫硅在進入混合料緩沖罐前混合均勻；靜態(tài)混合器中二氯二氫硅與四氯氫硅比為1:4.5~1:
6,優(yōu)選為1:4.55。
[0006]所述的混合料緩沖罐為立式壓力容器，內(nèi)部為10M3的空腔結(jié)構(gòu)。用來存貯混合料。
[0007]所述的加壓栗為屏蔽栗或管道栗。優(yōu)選管道栗。
[0008]所述的進料預(yù)熱器立式壓力容器，壓力容器管程內(nèi)布置有直徑25-32皿1，長度為800-1200_ 換熱管。
[0009]所述的產(chǎn)品后冷卻器為立式壓力容器，壓力容器管程內(nèi)布置有直徑18-32皿1，長度為800-1200皿1換熱管。
[0010]所述產(chǎn)品罐為立式壓力容器，內(nèi)部為10M3的空腔結(jié)構(gòu)。用于貯存產(chǎn)品物料。
[0011]所述列管式反應(yīng)器為圓柱式壓力容器，壓力容器管程內(nèi)布置有直徑為50~80mm，長度為5500~6000mm換熱鋼管，所述換熱鋼管和壓力容器殼程材料為不銹鋼304或304L或316或316L或者碳鋼Q354R，優(yōu)選為碳鋼345R ;壓力容器殼程內(nèi)帶有折流板，折流板間距為350~500mm，優(yōu)先450mm，形式為矩形、圓形、弓形；優(yōu)選矩形；列管反應(yīng)器內(nèi)工藝參數(shù):運行壓力為0.2?0.5MPa，優(yōu)選0.3MPa，運行溫度為30°C?50°C，優(yōu)選為40°C。
[0012]換熱器列管內(nèi)填充催化劑A21或Dow-43，優(yōu)選A21樹脂，填充高度為3m?5m，優(yōu)選為4.8m。
[0013]本實用新型一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成三氯氫硅的裝置是運樣實現(xiàn)的:
[0014]1、將液態(tài)二氯二氫硅與四氯化硅按照一定的比例在靜態(tài)混合器中混合后進入到混合料緩沖罐；
[0015]2、通過加壓栗加壓至0.2?0.5MPa后進入預(yù)熱器中預(yù)熱至30°C?38°C ；
[0016]3、進入到列管式反應(yīng)器中，在催化劑樹脂的作用下，二氯二氫硅與四氯化硅在
0.2?0.5MPa下發(fā)生合成反應(yīng)生成三氯氫硅，同時列管反應(yīng)器殼程開啟循環(huán)冷卻水，確保反應(yīng)溫度維持在35?50°C ;
[0017]4、反應(yīng)后產(chǎn)物為液相進入到產(chǎn)品后冷卻器，產(chǎn)品物料被進一步冷卻至溫25°C后進入到產(chǎn)品緩沖罐。
[0018]本實用新型一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成三氯氫硅的裝置的有益效果是:該裝置能同時處理二氯二氫硅與四氯化硅，并將其轉(zhuǎn)化為三氯氫硅，簡化了工藝流程，實現(xiàn)了資源再利用。在該裝置中，二氯二氫硅的單程轉(zhuǎn)化率達到了 95%，提高了產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率，節(jié)約了企業(yè)成本。本裝置流程結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、易于操作，易于在行業(yè)中廣泛推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的連接示意圖；
[0020]圖2是本實用新型中列管反應(yīng)器的示意圖；
[0021]圖中I一靜態(tài)混合器，2—混合料緩沖罐，3—加壓栗，4一進料預(yù)熱器，5—列管反應(yīng)器，6—產(chǎn)品后冷卻器，7—產(chǎn)品緩沖罐，中8—反應(yīng)器上封頭，9一反應(yīng)器下封頭，10—反應(yīng)列管，11 一膨脹節(jié)，12—殼程，13—催化劑樹脂，A—混合物進料口，B—混合物出料口，C一循環(huán)冷卻水入口，D—循環(huán)冷卻水出口。
【具體實施方式】
[0022]根據(jù)圖1和圖2所示的實施例，所述一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成三氯氫硅的裝置，該裝置由靜態(tài)混合器、混合料緩沖罐、加壓栗、進料預(yù)熱器、列管反應(yīng)器、產(chǎn)品后冷卻器和產(chǎn)品罐依次串聯(lián)組裝而成。
[0023]所述列管反應(yīng)器為圓柱式壓力容器，該壓力容器管程內(nèi)布置有換熱鋼管，壓力容器殼程內(nèi)設(shè)置有折流板。
[0024]所述換熱鋼管材料為不銹鋼304。
[0025]所述壓力容器殼程材料為碳鋼345R。
[0026]所述換熱鋼管直徑為80mm，長度為6000mm。
[0027]所述折流板間距為450mm。
[0028]靜態(tài)混合器中二氯二氫硅與四氯氫硅比為1:4.55。
[0029]列管反應(yīng)器內(nèi)工藝參數(shù):運行壓力為0.3 MPa，運行溫度為40°C。
[0030]換熱器列管內(nèi)填充催化劑為A21樹脂，填充高度為4.8m。[0031]本實用新型的工作原理及步驟是:
[0032]1、將液態(tài)二氯二氫硅與四氯化硅按照1:4.55的比例在靜態(tài)混合器中混合后進入到混合料緩沖罐；
[0033]2、通過加壓栗加壓至0.3MPa后進入預(yù)熱器中預(yù)熱至38 °C ；
[0034]3、進入到列管式反應(yīng)器中，在催化劑樹脂的作用下，二氯二氫硅與四氯化硅在
0.3MPa下發(fā)生合成反應(yīng)生成三氯氫硅，同時列管反應(yīng)器殼程開啟循環(huán)冷卻水，確保反應(yīng)溫度維持在40°C ；
[0035]4、反應(yīng)后產(chǎn)物為液相進入到產(chǎn)品后冷卻器，產(chǎn)品物料被進一步冷卻至溫25°C后進入到產(chǎn)品緩沖罐。
[0036]2013年6月-10月采用該新型工藝路線在河南洛陽某廠建立了裝置，并運行。運
行數(shù)據(jù)如下表:
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成三氯氫硅的裝置，其特征在于:該裝置由靜態(tài)混合器、混合料緩沖罐、加壓栗、進料預(yù)熱器、列管反應(yīng)器、產(chǎn)品后冷卻器和產(chǎn)品罐依次串聯(lián)組裝而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成三氯氫硅的裝置，其特征在于:所述的靜態(tài)混合器為管道混合器，里面裝滿金屬填料，確保四氯化硅和二氯二氫硅在進入混合料緩沖罐前混合均勻；靜態(tài)混合器中二氯二氫硅與四氯氫硅比為1:4.5?1:6,優(yōu)選為1:4.55。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成三氯氫硅的裝置，其特征在于:所述的混合料緩沖罐為立式壓力容器，內(nèi)部為10M3的空腔結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成三氯氫硅的裝置，其特征在于:所述的加壓栗為屏蔽栗或管道栗，優(yōu)選管道栗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成三氯氫硅的裝置，其特征在于:所述的進料預(yù)熱器立式壓力容器，壓力容器管程內(nèi)布置有直徑25-32mm，長度為800-1200_ 換熱管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成三氯氫硅的裝置，其特征在于:所述的產(chǎn)品后冷卻器為立式壓力容器，壓力容器管程內(nèi)布置有直徑18-32mm，長度為800-1200皿1換熱管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成三氯氫硅的裝置，其特征在于:所述產(chǎn)品罐為立式壓力容器，內(nèi)部為10M3的空腔結(jié)構(gòu)，用于貯存產(chǎn)品物料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成三氯氫硅的裝置，其特征在于:所述列管式反應(yīng)器為圓柱式壓力容器，壓力容器管程內(nèi)布置有直徑為50?80mm，長度為5500?6000mm換熱鋼管，所述換熱鋼管和壓力容器殼程材料為不銹鋼304或304L或316或316L或者碳鋼Q354R，優(yōu)選為碳鋼345R ;壓力容器殼程內(nèi)帶有折流板，折流板間距為350?500mm，優(yōu)先450mm，形式為矩形、圓形、弓形；優(yōu)選矩形；列管反應(yīng)器內(nèi)工藝參數(shù):運行壓力為0.2?0.5MPa，優(yōu)選0.3MPa，運行溫度為30°C?50°C，優(yōu)選為40°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用二氯二氫硅與四氯化硅合成三氯氫硅的裝置，其特征在于:換熱器列管內(nèi)填充催化劑A21或Dow-43，優(yōu)選A21樹脂，填充高度為3m?5m，優(yōu)選為 4.8m。
【文檔編號】C01B33/107GK203602365SQ201320790786
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】譚德軍, 李俊佼, 羅海玲 申請人:武漢宏澳綠色能源工程有限責任公司