[发明专利]一种用于生产电子级多晶硅的涂层流化床反应器

说明书

本发明公开了一种用于生产电子级多晶硅的涂层流化床反应器，所述涂层流化床反应器以等静压石墨为内衬材料，并通过在等静石墨内衬表面涂覆碳化硅涂层、氮化硅、碳纤维或复合材料来提升流化床内衬的抗磨损性能。并进一步对石墨筒体碳化硅涂层进行硅涂层，形成三层结构的二次保护，进一步减少外来杂质对反应区的污染，将产品质量提高至电子级多晶硅水平。

技术领域

本发明涉及一种流化床反应器，特别是一种用于生产电子级多晶硅的涂层流化床反应器。

背景技术

硅烷流化床法生产颗粒硅工艺是将含硅气体通入装有籽晶的流化床中，在高温高压下，含硅气体在流化床中热分解并沉积在籽晶上，进而在籽晶表面不断长大形成颗粒状的多晶硅产品。流化床反应器作为硅烷流化床法的核心设备，其内壁长时间在高温高压下与流态化的硅颗粒碰撞接触，为了保证装置的运行周期以及产品纯度，对流化床内壁材质的抗压强度、抗磨损性能具有很高的要求。

公开号CN108138992B的中国发明专利公开了用于流化床反应器的等静压石墨内衬，包括环形外壳、环形内衬、至少一个进料气体入口、至少一个排出气体出口；环形内衬包括：沿轴线延伸的筒状管，该筒状管包括内表面和外表面，将至少一层碳化硅涂层施加到内表面上，围绕外表面缠绕的至少一层缠绕物，缠绕物用于防止筒状管的径向膨胀；缠绕物包括石墨纤维或碳纤维带和石墨纤维或碳纤维的至少一者。

公开号CN105463405B用于形成用在流化床反应器中的碳化硅的高纯度硅的中国发明专利公开了分段碳化硅衬以及制造和使用分段碳化硅衬的方法，还公开了用于联结碳化硅区段的无污染粘合材料(锂硅酸盐或锂铝硅酸盐)，碳化硅区段可以由反应粘合的碳化硅构造而成。碳化硅在内表面上污染水平低于3原子％的掺杂物和低于5原子％的外来金属。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于生产电子级多晶硅的涂层流化床反应器，所述涂层流化床反应器内部形成三层结构的二次保护，进一步减少外来杂质对反应区的污染，将产品质量提高至电子级多晶硅水平，提升装置运行周期。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于生产电子级多晶硅的涂层流化床反应器，所述涂层流化床反应器包括反应器腔体；所述反应器腔体内设置反应区；所述反应区内设置有内衬，所述内衬表面涂覆中间涂层，所述中间涂层内壁表面涂覆硅涂层。

本发明所述涂层流化床反应器底部分别设置有第一原料气进气口、第二原料气进气口以及产品出口；所述涂层流化床反应器中部还设置有冷却气入口，塔顶设置有尾气出口。

所述第一原料气进气口、第二原料气进气口通过气体分布器与涂层流化床反应器底连接。

所述反应区外部还设置有加热装置。

优选等静压石墨为所述内衬材料；反应区内衬优选为等静压石墨内筒。

所述等静压石墨内筒优选分为9节。

本发明所述的等静压石墨热膨胀系数为3.8～6.0×10⁶m/K；灰分为低于300ppm；热导率为90～120W/m-K；电阻率为12～16Ω·m；抗压强度为70Mpa～100Mpa；抗折强度为34Mpa～50Mpa。

本发明所述硅涂层的厚度优选为10～300μm。

所述反应区由下部低效反应区、中部高效反应区、上部过渡反应区组成。

所述下部低效反应区对应2节等静压石墨内筒；所述下部低效反应区的等静压石墨内筒石墨热膨胀系数为3.8～4.8×10⁶m/K；所述下部低效反应区的中间涂层厚度优选为50～150μm；所述下部低效反应区的硅涂层厚度优选为10～150μm。