[实用新型]一种利用四氯化硅生产三氯氢硅的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产领域，具体涉及一种利用四氯化硅氢化生产三氯氢硅的装置。

背景技术

采用改良西门子法生产多晶硅的工艺中会产生大量副产物四氯化硅，四氯化硅极易与水反应生成二氧化硅和氯化氢，直接排放将严重影响生态环境，需要对四氯化硅进行妥善处理。利用四氯化硅可以制备白炭黑、有机硅，但这些产品的市场容量小，无法消化数量较庞大的四氯化硅。随着国内多晶硅产能的不断扩大，循环利用是目前解决多晶硅生产中产生大量四氯化硅问题的较好出路，循环利用就是通过特殊工艺技术，将四氯化硅转化为多晶硅的生产原料三氯氢硅，三氯氢硅再用于生产多晶硅，既避免环境污染，又节约了资源。

现在常用的一种用四氯化硅生产三氯氢硅的方法，是将四氯化硅和氢气以一定比例通入高温氢化装置中，发生氢化反应后生成三氯氢硅。高温氢化装置包括氢化炉和尾气换热器，氢化炉的进料口在氢化炉的顶部，生成的尾气由氢化炉的底部排出，排出的尾气温度较高，为防止发生副反应需经尾气换热器换热降温，尾气换热器为双层，尾气走内部的管程，冷却水走外层的壳程。氢化炉内设有电极，进行氢化反应时，电极通电发出大量的热量，可以对反应气体进行加热，但氢化反应的温度一般要求在1200℃以上，消耗电能较大。

实用新型内容

本实用新型解决的问题在于提供一种四氯化硅生产三氯氢硅的装置，用该装置生产三氯氢硅耗能小，能够节省能源。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种利用四氯化硅生产三氯氢硅的装置，包括：

氢化炉，与氢化炉底部相连接的尾气换热器；

所述尾气换热器包括第一换热段，第一换热段包括外壳，外壳内套有双层套管，由外向内逐次为第一套管和第二套管，第一套管的第一端与氢化炉内部相连通，第二套管在尾气换热器与氢化炉相连接处的第一端设置朝向氢化炉内部的喷嘴，外壳在氢化炉底部的第一端设置与第一端相连通的排出管。

作为优选，所述尾气换热器还包括第二换热段，第二换热段包括外壳，外壳内套有一层套管，第一换热段的外壳的第二端与第二换热段的外壳的第一端相连通，第一换热段的第一套管的第二端与第二换热段的套管的第一端相连通；

所述装置还包括蒸发器，所述蒸发器包括壳体，壳体上设有反应气体进口、反应气体出口、蒸汽进口、冷凝水出口、尾气进口、尾气出口，所述反应气体出口与尾气换热器的第一换热段的第二套管的第二端相连通，所述尾气进口与尾气换热器的第二换热段的套管的第二端相连，第二换热段的外壳在靠近蒸发器处的第二端设置与第二端相通的管口；

所述壳体内部包括连接蒸汽进口和冷凝水出口的蒸汽管路，连接尾气进口与尾气出口的尾气管路。

作为优选，所述喷嘴的数量为4个～12个。

作为优选，所述喷嘴前后的压差可以调节。

作为优选，所述蒸汽管路为蛇型。

作为优选，所述尾气管路为U型。

作为优选，所述尾气换热器采用不锈钢316L材料。

作为优选，所述氢化炉包括发热体、内保温罩、外保温罩，均采用石墨或碳碳复合材料。

本发明提供的四氯化硅生产三氯氢硅的装置，氢化炉的底部连接尾气换热器，尾气换热器为三层，最内部的第二套管走反应气体，第一套管与第二套管之间走尾气，外壳与第一套管之间走冷却水，这样尾气在被冷却的同时，也将余热传给反应气体，反应气体受到预热后再进入氢化炉中，由于已经具有一定温度，所以消耗较少的电能就可以达到氢化反应的温度，节省了能源，并且使得氢化反应的反应速度较快，反应时间较短，产能大，适合大规模多晶硅的生产。

另外，氢化炉有双层保温罩，这样反应热量不会被钟罩冷却水带走，一方面节约了反应所需的电能，另一方面又使反应热量充分随尾气被回收利用。

在一种优选的实施方式中，反应装置还包括蒸发器，氢化炉和蒸发器通过尾气换热器连接，反应气体先进入蒸发器中预热，四氯化硅被蒸发为气相，然后反应气体再通过尾气换热器进一步加热，这样反应气体的预热更加充分，进入氢化炉前温度能够达到300℃以上，发生氢化反应时能节约更多的电能。

附图说明

图1为本实用新型一种具体实施方式所提供的利用四氯化硅生产三氯氢硅的方法的装置。

具体实施方式

为了进一步了解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。