[發(fā)明專利]多晶硅生產(chǎn)過程中的帶旋流板的傳熱傳質(zhì)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110295022.1
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN102502649A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸飛飛
• 申請（專利權(quán)）人: 陸飛飛
• 主分類號: C01B33/035
• 分類號: C01B33/035
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多晶硅生產(chǎn)中的三氯氫硅生成的高溫混合氣及多晶硅尾氣處理的傳熱傳質(zhì)裝置。

背景技術(shù)

進入二十世紀以來，科學技術(shù)的迅速發(fā)展，世界人口的急劇膨脹，人類對能源的需求越來越大，急需太陽能、風能、核能、地熱能等新的可持續(xù)能源。而在風能、太陽能、水能、生物質(zhì)能、地熱能、海洋能和核能等諸多新能源中，太陽能作為無污染、儲量最豐富的可再生能源，無論是從安全性、地域限制、配置靈活等各方面比較，太陽能的利用越來越受到廣泛的重視。

此前日本發(fā)生的核電站泄漏事故引發(fā)的核電安全問題，引起了世界各國的重視，中國全面審查在建核電站，暫停審批核電項目。德國方面已經(jīng)明確表示將加快退出核電步伐，德國有可能是第一個退出核電的發(fā)達國家，一些國家雖無明確的態(tài)度，但對核電站的建設(shè)實行更為嚴格的標準是毫無疑問的。

????光伏產(chǎn)業(yè)近10年來的增長幅度都維持在30%以上，尤其是2010年全球新增光伏裝機17.5GW，同比增幅達130%，根據(jù)相關(guān)機構(gòu)的預(yù)計，未來10年光伏產(chǎn)業(yè)仍將維持30%左右的增幅，如此持久而迅速增長的行業(yè)是非常少見的。

中國是產(chǎn)硅大國，是世界上產(chǎn)能最大的冶金硅生產(chǎn)國，但我國的多晶硅生產(chǎn)技術(shù)落后，在國外硅業(yè)巨頭的把持下，嚴重依賴國外，僅在2010年，國內(nèi)的多晶硅產(chǎn)量為3.5萬噸，進口量達到4萬噸。高純度多晶硅是電子工業(yè)和太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原料，在未來的50年里，還不可能有其它材料替代硅材料而成為電子和光伏產(chǎn)業(yè)的主要原材料。截止到2010年12月底，全國16省市共投資52個多晶硅項目，33家公司規(guī)劃多晶硅產(chǎn)能146750噸。根據(jù)中國的可再生能源發(fā)展態(tài)勢，多晶硅材料的需求猛長，供需失衡，因此中國是多晶硅最短缺的國家。

目前多晶硅的生產(chǎn)工藝主要有西門子改良法（硅芯沉積法）、硅烷熱分解法、流化床法和冶金法。西門子改良法是目前使用最多的工藝，是在三氯氫硅制備過程中，純度較高的硅粉和液氯在沸騰爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生三氯氫硅、二氯二氫硅、四氯化硅及氯化氫等高溫混合氣，需要對這些混合氣體進行冷卻處理，再輸往精餾塔進行精餾，精餾得到的三氯氫硅在還原爐內(nèi)生產(chǎn)多晶硅。

傳統(tǒng)的用于多晶硅生產(chǎn)能過程中用于冷卻的淋洗塔一般采用的是空淋塔，頂部設(shè)有噴嘴，冷凝液從頂部噴嘴噴灑下來將高溫硅烷氣等混合氣體進行冷卻處理。

然而傳統(tǒng)的淋洗塔存在著許多不足：

1、冷凝效果不好，冷凝液直接從頂部噴嘴噴下，直接與高溫混合氣體接觸，氣液接觸不充分，造成冷凝液用量過大，但冷卻效率仍然低下。

2、由于冷凝液從噴嘴噴下，混合氣體中含有高溫硅粉，硅粉很細，很容易使噴嘴堵塞，增加了設(shè)備的運行難度，需要對噴嘴進行定期清理或更換。

3、由于高溫混合氣的上升，與從頂部噴嘴噴灑下來的冷凝液接觸后，很容易形成霧氣，造成氣液傳熱和傳質(zhì)不高，最終影響冷凝效率。

4、硅粉顆粒冷卻后容易吸附在淋洗塔內(nèi)壁，容易造成淋洗塔底部堵塞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)淋洗塔存在的一系列問題，提供一種多晶硅生產(chǎn)過程中的帶旋流板的傳熱傳質(zhì)裝置，本發(fā)明用于多晶硅生產(chǎn)中冷卻三氯氫硅、四氯化硅、二氯二氫硅和氯化氫等高溫混合氣體，冷凝效果好，同時也解決了高溫混合氣夾帶的金屬硅粉使噴嘴容易堵塞的問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種多晶硅生產(chǎn)過程中的帶旋流板的傳熱傳質(zhì)裝置，它包括：塔筒、冷凝器、旋流除霧板和若干旋流裝置，其中，所述旋流裝置包括旋流板、異形接管、圓形溢流管和環(huán)形集液槽；旋流板主要由中心盲板和固定在中心盲板上的旋流葉片組成；氣體出口在塔筒頂部，冷凝器固定在塔筒內(nèi)，旋流除霧板位于冷凝器下方，并固定在塔筒內(nèi)，塔筒側(cè)壁在旋流除霧板下方開有進液口，若干旋流裝置在進液口下方依次固定在塔筒內(nèi)，塔筒側(cè)壁在最底層旋流裝置的下方開有進氣口，塔筒底部開有液體出口；旋流板下接異形接管，圓形溢流管與異形接管相連，圓形溢流管的底部聯(lián)結(jié)，環(huán)形集液槽位于塔筒的壁面與旋流板之間。

本發(fā)明裝置比起傳統(tǒng)的空淋洗塔和帶折板的淋洗塔，具有以下技術(shù)效果：

1、冷凝效率更高：旋流板提供了良好的氣液接觸機會，高溫混合氣與冷凝液接觸充分完全，冷凝效果大大改善；

2、解決了金屬硅粉及雜質(zhì)的堵塞問題：本發(fā)明裝置直接通過管道進行淋洗，無噴嘴裝置，解決了金屬硅粉容易對噴嘴造成堵塞的問題；