[實(shí)用新型]一種四氯化硅制備三氯氫硅的微波等離子體反應(yīng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220719615.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN203033774U
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黎學(xué)明;李曉林;楊文靜;吳友恒;羅彬彬;徐永燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B33/107
• 分類號(hào): C01B33/107
• 代理公司: 北京智匯東方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11391
• 代理人: 張群峰;郭海彬

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于一種化工設(shè)備，屬于化學(xué)工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及以四氯化硅為原料制取三氯氫硅，尤其涉及等離子體誘導(dǎo)四氯化硅氫化還原為三氯氫硅的裝置。?

背景技術(shù)

目前，隨著太陽(yáng)能發(fā)電需求量的增加，多晶硅已成為十分重要的太陽(yáng)能光伏用原材料。目前，改良西門子法是國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)多晶硅的主流工藝，該工藝需要復(fù)雜的分離裝置，控制難度較大，且產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物四氯化硅，造成環(huán)境污染。?

針對(duì)目前多晶硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量四氯化硅污染環(huán)境的問題，工業(yè)化生產(chǎn)中常通過熱氫化技術(shù)將四氯化硅轉(zhuǎn)化為多晶硅生產(chǎn)用原料三氯氫硅，該轉(zhuǎn)化過程存在一次轉(zhuǎn)化率低、能耗高、設(shè)備投資大等不足。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型實(shí)施例的目的是提供一種四氯化硅制備三氯氫硅的微波等離子體反應(yīng)裝置，該裝置一次轉(zhuǎn)化率高、能耗低、原料可重復(fù)利用、系統(tǒng)及設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。?

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種四氯化硅制備三氯氫硅的微波等離子體反應(yīng)裝置，包括：?

一個(gè)帶有加熱裝置的四氯化硅儲(chǔ)罐；?

一個(gè)氫氣儲(chǔ)罐；?

一個(gè)氬氣儲(chǔ)罐；?

一個(gè)具有保溫功能的混合氣體儲(chǔ)罐，與四氯化硅儲(chǔ)罐和氫氣儲(chǔ)罐相連；?

一個(gè)微波等離子體反應(yīng)器，該反應(yīng)器通過裝有計(jì)量閥門的管道分別與混合氣體儲(chǔ)罐和氬氣儲(chǔ)罐相連；?

一臺(tái)微波等離子發(fā)生器，通過微波匹配器與微波等離子體反應(yīng)器?的波導(dǎo)腔相連；?

一個(gè)除塵器，與微波等離子體反應(yīng)器的反應(yīng)腔相連，微波等離子體反應(yīng)腔中的氣體通過壓力差進(jìn)入除塵器；?

一個(gè)冷凝器，與除塵器相連，除塵器過濾后氣體靠壓差進(jìn)入冷凝器；?

一個(gè)氣液分離器，與冷凝器相連，冷凝器冷凝得到的液體進(jìn)入氣液分離器；?

一個(gè)氣體分離塔，與冷凝器相連，冷凝器中未冷凝的氣體進(jìn)入氣體分離塔。?

優(yōu)選地，上述的裝置中，微波等離子發(fā)生器頻率為300MHz，產(chǎn)生6000～15000K的等離子體。?

優(yōu)選地，上述的裝置中，微波等離子體反應(yīng)器有兩個(gè)氣體進(jìn)料口，一個(gè)為四氯化硅和氫氣的進(jìn)料口，一個(gè)為氬氣的進(jìn)料口。?

優(yōu)選地，上述的裝置中，微波等離子發(fā)生器通過微波匹配器與波導(dǎo)腔相連；微波匹配器通過耦合作用于波導(dǎo)腔。?

本實(shí)用新型實(shí)施例至少存在以下技術(shù)效果：?

1）系統(tǒng)簡(jiǎn)單、易調(diào)控，物料可循環(huán)利用，對(duì)環(huán)境無污染。?

2）反應(yīng)系統(tǒng)溫度、壓力較低，設(shè)備成本低，能耗小。?

3）一次性轉(zhuǎn)化率高，裝置小，操作簡(jiǎn)便。?

4）反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、實(shí)用、操作方便。?

附圖說明

圖1為實(shí)用新型的裝置連接示意圖；?

圖2為微波等離子發(fā)生器和反應(yīng)器；?

圖3為微波等離子體反應(yīng)器進(jìn)氣裝置示意圖。?

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。?

實(shí)用新型實(shí)施例提出了一種將四氯化硅轉(zhuǎn)化為三氯氫硅的微波等離子發(fā)生和反應(yīng)裝置，其基本過程是將四氯化硅、氫氣霧化形成氣溶膠后，由氬氣將氣溶膠鼓入波導(dǎo)腔，在波導(dǎo)腔出口產(chǎn)生6000～15000K等離子體射流，送入反應(yīng)腔進(jìn)行反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)四氯化硅氫化還原為三氯氫硅的過程，其突出優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)化率高、可連續(xù)化生產(chǎn)。?

請(qǐng)先參閱圖2和圖3，本實(shí)施例采用的微波等離子發(fā)生器50通過微波匹配器與波導(dǎo)腔相連。其中還包括，微波匹配器62，波導(dǎo)腔63，鉬基材反應(yīng)腔64，等離子炬65，耦合線圈66。?

本實(shí)施例，四氯化硅儲(chǔ)罐1、氫氣儲(chǔ)罐2連接混合氣體儲(chǔ)罐4。首先采用加熱套對(duì)四氯化硅儲(chǔ)罐1加熱至70度，然后將氣態(tài)四氯化硅、氫氣一起通入混合氣體儲(chǔ)罐4，混合氣體經(jīng)過霧化器變成氣溶膠，同載氣氬氣一起通入反應(yīng)器（微波等離子體反應(yīng)器）6。啟動(dòng)微波等離子發(fā)生器5，調(diào)節(jié)輸出功率，微波等離子體反應(yīng)器的波導(dǎo)腔產(chǎn)生高溫等離子體，高溫等離子體進(jìn)入反應(yīng)腔發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)后的氣體由于壓力差進(jìn)入除塵器7中，除塵器將粉塵吸收后，氣體進(jìn)入冷凝器8。氯化氫和氫氣從冷凝器8進(jìn)入氣體分離裝置9，氣體分離裝置分離氫氣和氯化氫氣體，回收的氫氣通入氫氣儲(chǔ)罐2中循環(huán)利用；冷凝得到的液體主要是四氯化硅、三氯氫硅和二氯氫硅，該液體進(jìn)入分餾裝置10，依次得到四氯化硅11、三氯氫硅12和二氯氫硅13，四氯化硅轉(zhuǎn)入儲(chǔ)氣罐1中繼續(xù)使用。?