[發明專利]高純石英砂高溫氣固反應裝置及其反應方法

有效

• 申請號: 201310736775.0
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103706306A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 謝建勇;陳小明
• 申請（專利權）人: 浙江永強石英科技發展股份有限公司
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02;C01B33/12;C01B33/18
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

1.高純石英砂高溫氣固反應裝置，其特征在于包括碳化硅反應器和高溫加熱器，所述碳化硅反應器由多孔分隔板（3）及其分隔開的氣固反應室（1）、氣體預熱室（2）構成，上部氣固反應室（1）上端設置進料管（5），下部氣體預熱室（2）設置進氣管（6）；所述的高溫加熱器包括由保溫材料（10）制成的長方體爐膛（8），長方體爐膛（8）上下左右四面的爐膛壁內均設置一組發熱體（9），長方體爐膛（8）設置爐門（11）、后壁設置小孔A（12）、小孔B（12a），碳化硅反應器經高溫加熱器的爐門（11）放置到爐膛（8）內，碳化硅反應器的進料管（5）穿過小孔A（12）延伸出高溫加熱器，碳化硅反應器的進氣管（6）穿過小孔B（12a）延伸出高溫加熱器。

2.如權利要求1所述的高純石英砂高溫氣固反應裝置，其特征在于多孔分隔板（3）下配合設置多孔分隔板托架（4），多孔分隔板托架（4）為一中空的碳化硅管，多孔分隔板托架（4）一端固定于氣體預熱室（2）內設置的圓形凹槽（2a）內，多孔分隔板托架（4）另一端通過將外壁加厚、使其卡架于進氣管（6）內，在多孔分隔板托架（4）上設有用于固定多孔分隔板（3）的托盤（4a），多孔分隔板（3）卡架在托盤（4a）內，托盤（4a）底部設置孔洞（4a-1），孔洞（4a-1）與多孔分隔板（3）的通孔連通，中間部分的孔洞（4a-1）與多孔分隔板托架（4）中空管連通，其它部分的孔洞（4a-1）與氣體預熱室（2）連通。

3.如權利要求1所述的高純石英砂高溫氣固反應裝置，其特征在于氣固反應室（1）下部為錐形結構。

4.如權利要求1所述的高純石英砂高溫氣固反應裝置，其特征在于所述的發熱體（9）為硅碳棒或硅鉬棒。

5.如權利要求1所述的高純石英砂高溫氣固反應裝置，其特征在于多孔分隔板（3）的直徑大于氣固反應室（1）與氣體預熱室（2）之間的圓孔，多孔分隔板（3）厚度為5-20mm。

6.采用權利要求1所述的高純石英砂高溫氣固反應裝置的反應方法，其特征在于包括以下步驟：

1）首先將石英砂經碳化硅反應器的進料管（5）加入到氣固反應室（1）中，石英砂受到多孔分隔板（3）的阻擋而置于多孔分隔板（3）之上；

2）啟動高溫加熱器，設定氣固反應溫度1200-1400°C，當爐膛（8）溫度達到所設反應溫度后，打開混合氣體供氣裝置，將混合氣體經進氣管（6）通入碳化硅反應器的氣體預熱室（2），所述混合氣體為500-5000ml/min流量、壓力為0.05-0.8MPa的HCl、Cl₂、N₂和Ar混合氣體流，HCl、Cl₂、N₂、Ar的體積比為20-1:1-20:2:2；

3）所述的混合氣體透過多孔分隔板（3）滲透到氣固反應室（1），并通過擴散作用沿氣固反應室（1）的錐形面向上運移、貫穿石英砂層，使混合氣體與石英砂充分接觸反應，石英砂在1200-1400°C下與混合氣體發生氣固反應60-180min；反應后的廢氣經進料管（5）排出碳化硅反應器；

4）反應結束后關閉高溫加熱器、關閉混合氣體供氣裝置，待溫度降低到室溫后，將碳化硅反應器經爐門（11）從爐膛（8）取出，從進料管（5）倒出氣固反應后的石英砂，完成整個氣固反應流程。