[实用新型]一种三氯氢硅冷氢化生产系统

说明书

本实用新型公开一种三氯氢硅冷氢化生产系统，属于多晶硅节能降耗生产领域。包括电加热器、流化床反应器、第一级换热器、第二级换热器和分离器，分离器连接有洗涤塔，电加热器、流化床反应器、第一级换热器、第二级换热器、分离器及洗涤塔之间形成三氯氢硅合成及纯化的连续通路，混合气体管上连接有高纯氯化氢进气管Ⅰ，混合气管上连接有高纯氯化氢进气管Ⅱ，输送管上连接有高纯氯化氢进气管Ⅲ，通过加入高纯氯化氢，以其引起的放热反应提高流化床内温度，进而提高反应质量；以及，消耗混合气中未反应的硅粉，保证后续分离纯化的效率。

技术领域

本实用新型涉及一种三氯氢硅冷氢化生产系统，属于多晶硅节能降耗生产领域。

背景技术

目前，冷氢化工艺主要是利用汽化后的四氯化硅与氢气混合形成混合气体，经过电加热器加热，同时，通过分布器将炉内硅粉相对均匀的悬浮在流化床中，加热后的混合气体在2.55-3.0Mpa、550-560℃的条件下与硅粉发生反应，生成包括有三氯氢硅、二氯二氢硅及四氯化硅的混合气（该混合气中还夹杂有细硅粉），其经一级旋风分离器除尘、二级旋风分离器除尘和洗涤塔洗涤后，进入冷凝系统冷却、降温，得到氯硅烷产品液，涉及的主要反应如下：3SiCl₄+Si+2H₂=4SiHCl₃-Q（吸热反应）。

其中，流化床内反应温度的保持，主要依靠电加热器加热并维持，但这造成电耗成本过高，而不满足节能减排的生产工艺要求。

此外，流化床上混合气出口端为两级换热器，一级旋风分离器、二级旋风分离器均设在两级换热器的后端。一级换热器为绕管式换热器，二级换热器为浮头式换热器，其中，绕管式换热器优点在于换热效率高，缺点为极易堵塞，一旦管式换热器发生堵塞则很难清通，只能更换。在硅粉、氢气及四氯化硅于流化床内进行流态化的反应阶段时，混合气会携带大量细硅粉进入两级换热器内，这就存在两级换热器中管束堵塞的风险。若自流化床带出的细硅粉量过多，也将会进一步加大两级旋风分离器的负荷，造成进入后端洗涤塔中的固含量增多，严重影响氯硅烷产品液质量。

现有技术CN106629740A中公开氢气与氯化氢气体一并经电加热器通入至流化床内，以及，其将冷氢化反应器的尾气重新导入前端工序换热，以提高热量利用率，节约能量，降低成本等。

CN106276918A中公开“用于将四氯化硅与氢气的混合气体加热的电加热器及用于使混合气体发生化学反应的氢化反应装置，氢化反应装置包括串联的多级氢化反应器，混合气体经过加热后被依次送入各氢化反应器中发生冷氢化反应并最终产出总反应生成气，其特征在于：所述系统还包括向各级氢化反应器中分别补充氯化氢气体的装置。”，其中，氯化氢的加入，提高转换率。

发明内容

为了解决现有技术的不足，提出一种三氯氢硅冷氢化生产系统。在本技术方案中，加入高纯氯化氢（＞99%），以其引起的放热反应提高流化床内温度，进而提高反应质量；以及，其消耗未反应的硅粉，保证后续压缩分离的效率。

为了实现上述技术目的，提出如下的技术方案：

一种三氯氢硅冷氢化生产系统，包括电加热器、流化床反应器、第一级换热器、第二级换热器和分离器，电加热器上出料口通过混合气体管与流化床反应器上进料口连接，流化床反应器上混合气出口通过混合气管与第一级换热器连接，第一级换热器与第二级换热器连接，第二级换热器通过输送管与分离器连接，分离器连接有洗涤塔，电加热器、流化床反应器、第一级换热器、第二级换热器、分离器及洗涤塔之间形成三氯氢硅合成及纯化的连续通路；

所述混合气体管上连接有高纯氯化氢进气管Ⅰ，高纯氯化氢进气管Ⅰ一端与混合气体管连通，另一端连接有压缩机，压缩机连接有高纯氯化氢气源罐；

所述混合气管上连接有高纯氯化氢进气管Ⅱ，高纯氯化氢进气管Ⅱ一端与混合气管连通，另一端与高纯氯化氢气源罐连接；