[發(fā)明專利]三氯氫硅合成爐的冷卻方法及裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010131500.0
• 申請(qǐng)日: 2010-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN101786631A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任玉芬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 任玉芬
• 主分類號(hào): C01B33/107
• 分類號(hào): C01B33/107
• 代理公司: 唐山順誠專利事務(wù)所 13106
• 代理人: 于文順

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所屬技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種三氯氫硅生產(chǎn)（包括四氯化硅氫化生產(chǎn)三氯氫硅）過程中設(shè)備冷卻的方法及裝置，特別是三氯氫硅合成爐的冷卻方法及裝置。

背景技術(shù)：

目前，三氯氫硅生產(chǎn)（包括四氯化硅氫化生產(chǎn)三氯氫硅）化學(xué)反應(yīng)如下：????????????Si+3HCl=SiHCl₃+H₂；Si+4HCl=SiCl₄+2H₂；氫化3SiCl₄+2H₂+Si=4SiCl₃。主要裝置合成爐，其冷卻裝置為內(nèi)外套管結(jié)構(gòu)。一種冷卻方法是：熱水從套管中的內(nèi)管進(jìn)到管的底部（套管外部為反應(yīng)放熱區(qū)），在底部汽化帶走熱量，從內(nèi)管外管之間的間隙排出；另一種冷卻方式為：低溫導(dǎo)熱油從內(nèi)管進(jìn)入底部受熱，高溫油從內(nèi)外管間隙排出、冷卻、循環(huán)，殼體外部也導(dǎo)熱冷卻。這兩種方法及裝置，由于都是通過內(nèi)管直接傳熱，存在共同的缺點(diǎn)：1.由于磨損、腐蝕及反應(yīng)產(chǎn)生氫氣而造成的氫脆，沖擊管子，很容易損壞內(nèi)管；管子一旦損壞，使得水（或?qū)嵊停┻M(jìn)入物料系統(tǒng)，水與SiHCl₃、SiCl₄劇烈反應(yīng)，造成后工序設(shè)備的堵塞、損壞，甚至發(fā)生爆炸，導(dǎo)熱油進(jìn)入物料，很難清理分離。2.由于此種設(shè)計(jì)的局限性，造成冷卻管的排布不均，進(jìn)水（或油）的量不均，在反應(yīng)區(qū)造成溫度偏差大，反應(yīng)不理想。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明目的是提供一種三氯氫硅合成爐的冷卻方法及裝置，通過熱管間接傳熱，防止管子損壞發(fā)生事故，提高反應(yīng)效果，解決背景技術(shù)中存在的上述問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

三氯氫硅合成爐的冷卻方法包含如下步驟：采用熱管間接傳熱，熱管的吸熱端置于合成爐的反應(yīng)區(qū)內(nèi)，熱管的放熱端置于反應(yīng)區(qū)外的液體介質(zhì)中，反應(yīng)區(qū)的熱量通過熱管導(dǎo)出，然后再通過液體介質(zhì)散熱，液體介質(zhì)與反應(yīng)區(qū)完全隔開。

更具體的實(shí)施方式：一組熱管的吸熱端設(shè)置在反應(yīng)區(qū)內(nèi)、離底部1-3米的位置，熱管的放熱端設(shè)置在蒸發(fā)室內(nèi)，蒸發(fā)室內(nèi)通入液體介質(zhì)，熱管的放熱端和吸熱端之間用管板完全隔開。

管板上根據(jù)熱管的數(shù)量設(shè)置若干個(gè)均勻布置的孔，熱管穿過管板上的孔進(jìn)行設(shè)置，管板將熱管的放熱端和吸熱端之間徹底隔開，又保證了熱管均勻布置。

所說的液體介質(zhì)可以是水或油；蒸發(fā)室設(shè)置在合成爐的頂部。

如果用水作液體介質(zhì)，蒸發(fā)室為密閉容器，并設(shè)有蒸汽出口，同時(shí)產(chǎn)生帶壓蒸汽，供企業(yè)生產(chǎn)生活使用，節(jié)能降耗。

三氯氫硅合成爐的冷卻裝置包含熱管、蒸發(fā)室，熱管的吸熱端置于合成爐的反應(yīng)區(qū)內(nèi)，熱管的放熱端設(shè)置在蒸發(fā)室內(nèi)，蒸發(fā)室內(nèi)通入液體介質(zhì)，熱管的放熱端和吸熱端之間隔開。

熱管的數(shù)量是任意的，根據(jù)合成爐的參數(shù)設(shè)定，若干熱管在合成爐反應(yīng)區(qū)的截面上均勻布置，每根熱管之間的距離均等，可以降低反應(yīng)溫度，抑制副產(chǎn)品SiCl₄的生成，提高產(chǎn)品收率。

本發(fā)明設(shè)有管板，管板上根據(jù)熱管的數(shù)量設(shè)置若干個(gè)均勻布置的孔，熱管穿過管板上的孔進(jìn)行設(shè)置，管板將熱管的放熱端和吸熱端之間徹底隔開，又保證了熱管均勻布置。

熱管的吸熱端設(shè)置在反應(yīng)區(qū)內(nèi)、離底部1-3米的位置；蒸發(fā)室設(shè)置在合成爐的頂部。

所說的液體介質(zhì)可以是水或油，如果用水作液體介質(zhì)，蒸發(fā)室為密閉容器，并設(shè)有水進(jìn)口和蒸汽出口，同時(shí)產(chǎn)生帶壓蒸汽，供企業(yè)生產(chǎn)生活使用。

隨著設(shè)備大型化的要求，散熱不均的問題越來越突出，而本發(fā)明從散熱角度，設(shè)備的尺寸可以無限放大。

本發(fā)明的有益效果：由于采用熱管在中間傳遞熱量，液體介質(zhì)與反應(yīng)區(qū)完全隔開，從根本上杜絕了管子一旦損壞，液體介質(zhì)進(jìn)入反應(yīng)區(qū)內(nèi)造成事故，即使某根熱管損壞，也僅僅是該根熱管內(nèi)很少的介質(zhì)進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，不會(huì)產(chǎn)生影響和事故；本發(fā)明可以降低反應(yīng)溫度，抑制副產(chǎn)品SiCl₄的生成，提高產(chǎn)品收率。

本發(fā)明同時(shí)可產(chǎn)生帶壓蒸汽，按產(chǎn)量為15t/d的合成爐計(jì)算，每天產(chǎn)生0.25Mpa低壓蒸汽的量為12t，節(jié)能降耗。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：合成爐1、熱管2、吸熱端3、放熱端4、反應(yīng)區(qū)5、蒸發(fā)室6、管板7、蒸汽出口8、進(jìn)水口9。

具體實(shí)施方式：

以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。