[发明专利]流化床反应器及其用于制备粒状多晶硅和三氯氢硅的方法

权利要求书

1.一种流化床反应器，包括壳体，设置于所述壳体上部的籽晶进料口和反应尾气出口、下部的原料气进口和产品出口、加热装置，所述壳体构成反应器的内部空间，其特征在于所述加热装置由至少一个位于所述反应器内部的电极正极，和由所述反应器壳体构成的电极负极构成；或

所述加热装置由至少一个位于所述反应器内部的电极正极，和至少一个位于所述反应器内部的电极负极构成。

2.根据权利要求1所述的流化床反应器，其特征在于所述加热装置由一个位于所述反应器内部的电极正极，和围绕所述电极正极的至少两个电极负极组成的电极笼构成。

3.根据权利要求2所述的流化床反应器，其特征在于所述加热装置由位于所述反应器内部的至少两个电极笼构成。

4.根据权利要求1或2或3所述的流化床反应器，其特征在于所述电极为棒状、平板状或圆盘状，且所述正负电极彼此平行放置，不直接接触。

5.根据权利要求4所述的流化床反应器，其特征在于所述电极由石墨、碳纤维、碳化硅、硅、钨、铼、锇、钽、钼、铌、铱、铷、锝、铪、铑、钒、铬、锆、铂、钍、镧、钛、镥、钇、铁、镍或铝金属或其合金制成，电极表面优选具有碳化硅涂层。   

6.根据权利要求5所述的流化床反应器，其特征在于所述加热装置由一个位于所述反应器内部中心的电极正极，和由所述反应器壳体构成的电极负极构成。

7.根据权利要求1或6所述的流化床反应器，其特征在于所述反应器壳体材质为石墨、碳化硅、或石墨表面具有碳化硅涂层；所述反应器还包括内衬，所述内衬由一层或多层硅或碳化硅材质组成，且所述内衬为可拆装结构。

8.根据权利要求7所述的流化床反应器，其特征在于所述内衬与所述反应器壳体之间还包括填充层。

9.根据权利要求8所述的流化床反应器，其特征在于所述填充层选自本体填充炭黑粉体、块状或砖状或可铸造材料隔离层、或气体充注空隙中的任一种或几种结合。

10.根据权利要求1或6或9所述的流化床反应器，其特征在于所述流化床反应器还包括产品分选装置、产品冷却器、送灰器、电热流化床加热器，所述产品出口与所述产品分选装置相连，分选合格的产品经产品冷却器进入后续工序，分选不合格的细微硅粉产品经送灰器和电热流化床加热器循环进入流化床床层。

11.根据权利要求10所述的流化床反应器，其特征在于所述电热流化床加热器由一个位于所述加热器中心的电极正极，和由所述加热器壳体构成的电极负极构成。

12.根据权利要求0所述的流化床反应器，其特征在于所述反应尾气出口与气固分离装置相连，分离下来的固体硅微粉经送灰器和电热流化床加热器循环进入流化床床层。

13.权利要求1-12任一项的流化床反应器用于制备粒状多晶硅的方法，包括以下步骤：

a）通过调节正负电极两端的电压，使得电流直接流过流化床床层颗粒并产生热量加热流化床床层温度并维持至500℃~1200℃；

b）含硅原料气体发生热分解反应并在颗粒硅籽晶表面沉积硅，直至颗粒硅籽晶长大得到粒状多晶硅产品。

14.根据权利要求13所述的流化床反应器用于制备粒状多晶硅的方法，其特征在于所述正负电极两端的电压为100V~5000V，优选100 V~3000V，更优选100 V~2000V。

15.根据权利要求13所述的流化床反应器用于制备粒状多晶硅的方法，其特征在于所述流化床反应器的流态化速度为1.1 U_mf ~2.0U_mf。

16.权利要求1-12任一项的流化床反应器用于制备三氯氢硅的方法，包括以下步骤：

a）通过调节正负电极两端的电压，使得电流直接流过流化床床层颗粒并产生热量加热流化床床层温度至400℃~600℃；

b）在1.0~3.0MPa的反应压力下，四氯化硅和氢气组成的原料气体与作为床层颗粒的硅粉发生氢化反应生成三氯氢硅。

17.根据权利要求16所述的流化床反应器用于制备三氯氢硅的方法，其特征在于所述正负电极两端的电压为100V~5000V，优选100 V~3000V，更优选100 V~2000V。