[实用新型]多晶硅流化床反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型流化床反应器，具体涉及一种新型利用硅烷分解制造多晶硅的流化床反应器。 

背景技术

流化床技术是1981年美国Union Carbide公司研发成功的多晶硅制备工艺，经过长时间的发展，其技术和反应装置有了长足的进步。随着世界光伏产业对低成本多晶硅需求的增长，流化床技术受到业界的关注。流化床工艺的优点是：①能耗低、生产成本低；②可连续生产；③反应气体可循环使用，多晶硅收率高。采用该工艺生产的粒状硅粒可直接用于单晶硅及多晶硅锭的生产；其用于单晶硅生长时，同体积的石英坩埚装料量比块状硅料增加约40%，可降低单晶硅拉制成本；另外粒状多晶硅可通过装料管直接流入石英坩埚，无需像块状硅手工装料且暴露在环境气氛下，有效地避免了污染，提高了装料效率。 

流化床技术生产的粒状多晶硅有诸多优点，但目前受限于技术难度大、控制系统复杂、生产安全性及由于硅粉硬度高给设备造成的磨损等难以逾越的技术障碍，逐一解决了以上技术难题后，颗粒硅流化床技术将会得到长足的进步和推广。 

申请号为201210251718的专利文献阐述了一种多晶硅流化床反应器，给出了基本的流化床结构，但没有提及反应后尾气的分离除尘装置，本实用新型发明阐述了一种带气固分离装置的新型多晶硅流化床反应器。 

实用新型内容

本发明提供的多晶硅流化床反应器，目的在于实现多晶硅的连续生产，并在生产过程中减少物料的损耗及给后续除尘带来的难度。 

本实用新型发明提供的一种多晶硅流化床反应器包括：壳体，所述壳体内部设置有圆锥形的承载物料且满足流化分布要求的气体分布器，所述壳体内上方设有扩大段，并且在壳体内上方布置旋风分离器以对气固物料进行分离；在所述壳体顶部布置有进料口和尾气出口，在所述壳体底部设有产品颗粒硅出料口。 

优选的，所述气体分布器为锥形分布板，其半锥角为30°～60°。 

进一步的，在所述气体分布器上布置风帽；该风帽为可拆式风帽，可实现更 换或根据实际需要进行分布设置。 

进一步的，所述气体分布器下方设有工艺气体进气缓冲腔；使得反应气体的气量与气速分布，符合床层压降的分布规律。 

进一步的，旋风分离器的出口与尾气出口连接。 

进一步的，在所述颗粒硅出料口内部设有反吹口，该结构可延长反应物料在反应器中的反应时间，提高反应效率和颗粒多晶硅的成品率。 

作为本实用新型的一种优选方案，扩大段半锥角为10°～60°,扩大段的半锥角优选为小于45°，旋风分离器采用内置形式。 

本实用新型的特点是可以净化流化床反应器的尾气，减少颗粒硅的原料损失，增大流化床的产量，提高颗粒硅产品质量。 

附图说明

图1是本实用新型提供的多晶硅流化床反应器的结构图。 

图中：1.产品颗粒硅出料口，2.反吹口，3.工艺气体缓冲腔，4.工艺气体进气口，5.气体分布器，6.壳体，7.扩大段，8.旋风分离器，9.进料口，10.尾气出口。 

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。 

如图1所示，本实用新型多晶硅流化床反应器，包括流化床反应器壳体6，所述流化床反应器外壳6底部设有工艺气体进气口4，所述流化床反应器壳体6底部正下方设有产品颗粒硅出料口1，在所述产品颗粒硅出料口1内部设有反吹口2；所述气体分布器5与所述流化床反应器外壳6组成了工艺气体缓冲腔3；所述反应器壳体6上部设有扩大段7；所述扩大段7内设有旋风分离器8，旋风分离器8的出口与尾气出口10连接；在所述反应器壳体6顶部设置有进料口9及尾气出口10，进料口9及尾气出口10错开分布。 

将SiH₄和载气H₂混合气作为工艺气体通过工艺气体进气口4进入工艺气体缓冲腔3，缓冲后气体通过气体分布器5上风帽进入反应器壳体6，种子硅颗粒通过顶部进料口9进入反应器外壳6，SiH₄气体在反应器壳体6内发生分解反应： SiH₄—Si+2H₂，分解出的Si沉积在进入反应器壳体6的种子硅表面，种子硅粒径不断长大至产品颗粒硅，产品颗粒硅由产品颗粒硅出料口1进行收集，反吹口2内通入纯度为6N的H₂；反应后尾气在经过扩大段7及旋风分离器8分离出尾气中的硅粉后由尾气出口10排出。 

以上所述实施例中，优选的，扩大段半锥角为小于45°，旋风分离器为内置形式。这样的结构还可以有效减小颗粒硅原料的损耗及降低给后续工段尾气除尘带来的难度。