[發(fā)明專利]生產(chǎn)高純顆粒硅的反應器和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910149144.2
• 申請日: 2009-06-17
• 公開（公告）號: CN101676203A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發(fā)明（設計）人: 儲晞
• 申請（專利權(quán)）人: 儲晞
• 主分類號: C01B33/021
• 分類號: C01B33/021;C01B33/029;C01B33/03
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉 芳

1.一種生產(chǎn)高純顆粒硅的方法，其特征在于，所述方法是利用包括以下 組成的反應器實現(xiàn)：

所述反應器包括反應器腔體；所述反應器腔體上設置有固體加料口、輔 助氣體入口、原料氣體入口和尾氣出口；

所述反應器腔體內(nèi)部設置有氣體分布器，所述氣體分布器用于使輔助氣 體和原料氣體分散于所述反應器腔體中；

所述反應器腔體設有內(nèi)置或外置的預熱機構(gòu)；所述反應器腔體外部設置有 尾氣處理機構(gòu)，連接在所述預熱機構(gòu)與所述輔助氣體入口和原料氣體入口之間；

所述反應器的預熱機構(gòu)連接有用于分離和收集反應尾氣中的高純粉末硅 的氣固分離機構(gòu)，其設置于反應器腔體的內(nèi)部或者外部；從反應器腔體中排 出的反應尾氣經(jīng)所述氣固分離機構(gòu)捕獲高純粉末硅；

所述反應器腔體連接內(nèi)置或外置的表面整理機構(gòu)；所述表面整理機構(gòu)為 一個含有濃度為0-10％反應氣體的噴動床，用于對生產(chǎn)得到的高純顆粒硅進 行表面處理；

所述反應器腔體設有內(nèi)置或外置的加熱機構(gòu)和動態(tài)發(fā)生機構(gòu)；

所述反應器腔體和預熱機構(gòu)的反應級數(shù)為1-50級；

所述生產(chǎn)高純顆粒硅的方法包括：

從反應腔體的固體加料口加入高純粒狀硅種子，形成高純粒狀硅床層， 使所述高純粒狀硅床層中的高純粒狀硅密集分布，填充率大于10％；

加熱所述高純粒狀硅床層，使所述高純粒狀硅床層的溫度為100℃-1400 ℃；

利用所述動態(tài)發(fā)生機構(gòu)使位于所述反應器腔體內(nèi)的高純粒狀硅床層中的 高純粒狀硅處于相對運動狀態(tài)；

通入輔助氣體和原料氣體，所述輔助氣體為高純H₂和/或惰性氣體，所 述原料氣體為含硅氣體，或者所述原料氣體為含硅氣體和還原氣體H₂；氣流 速度控制在0.01Umf-10Umf之間；氣體流向與粒子流向垂直，或與粒子流 向呈任何角度；

所述利用所述動態(tài)發(fā)生機構(gòu)使位于所述反應器腔體內(nèi)的高純粒狀硅床層 中的高純粒狀硅處于相對運動狀態(tài)的方法選自：

將輔助氣體和原料氣體噴射入反應器腔體內(nèi)攪動高純粒狀硅床層；或者 使高純粒狀硅床層在重力下流動通過內(nèi)壁上安裝的交錯梳篦結(jié)構(gòu)；

反應尾氣與補充的高純粒狀硅換熱后，所述補充的高純粒狀硅經(jīng)加熱后 進入所述反應器腔體中；反應尾氣經(jīng)尾氣處理機構(gòu)按氣體成份進行分離后， 通過輔助氣體入口或原料氣體入口通入反應器腔體中循環(huán)利用；所述反應尾 氣中分離出高純粉末硅，將所述高純粉末硅加入所述高純粒狀硅床層；或者 將部分所述生產(chǎn)得到的高純顆粒硅爆裂成小顆粒高純硅，將所述小顆粒高純 硅加入所述高純粒狀硅床層；

對生產(chǎn)得到的高純顆粒硅進行表面處理后，冷卻收集包裝。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)高純顆粒硅的方法，其特征在于，所述氣 固分離機構(gòu)為密集堆積的高純粒狀硅層，所述密集堆積的高純粒狀硅層的填 充率為50％以上；所述從反應尾氣中分離出高純粉末硅的過程具體為：使所 述反應尾氣經(jīng)過所述作為氣固分離機構(gòu)的密集堆積的高純粒狀硅層，分離出 高純粉末硅。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生產(chǎn)高純顆粒硅的方法，其特征在于， 所述反應器還包括篩分機構(gòu)，該篩分機構(gòu)連接在所述反應器腔體和所述表面 整理機構(gòu)之間；所述生產(chǎn)高純顆粒硅的方法還包括：將生產(chǎn)得到的高純顆粒 硅利用所述篩分機構(gòu)篩分得到粒度均勻的高純顆粒硅產(chǎn)品進行表面整理，小 顆粒輸送回到預熱機構(gòu)，經(jīng)加熱后返回到反應器腔體內(nèi)繼續(xù)生長。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)高純顆粒硅的方法，其特征在于，所述使 所述高純粒狀硅床層中的高純粒狀硅處于相對運動狀態(tài)的方法為：將輔助氣 體和/或原料氣體噴射入所述反應器腔體內(nèi)攪動高純粒狀硅床層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)高純顆粒硅的方法，其特征在于，反應器 中所述加熱機構(gòu)為與所述高純粒狀硅床層電連接的電源；所述加熱所述高純 粒狀硅床層的方法為：使所述高純粒狀硅床層與所述電源電連接。