[實用新型]一種流化床多晶硅顆粒的制備裝置

有效

• 申請號: 201320549074.1
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN203593626U
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 李波;宮有圣;金越順
• 申請（專利權）人: 浙江精功新材料技術有限公司
• 主分類號: C01B33/035
• 分類號: C01B33/035
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本實用新型涉及多晶硅制造技術領域，具體涉及一種流化床多晶硅顆粒的制備裝置。?

背景技術

多晶硅是制備單晶硅和太陽能電池的原材料，是全球電子工業及光伏產業的基礎，全球的多晶硅有超過80%是用于光伏行業。生產出來的多晶硅還需要經過熔融，鑄錠，切片等工序再制備成電池片。在這個過程中，生產高純多晶硅工序和多晶硅熔融工序需要消耗大量的能量，降低能耗迫切需要。目前，工業上大規模生產高純度多晶硅的最主要方法為改良西門子法以及流化床法。?

改良的西門子工藝具有技術成熟度高的優點。但是在生產效率和能耗方面也存在顯著的缺點。由于采用鐘罩式反應器，在硅棒長大到一定尺寸（如50~300mm）后必須使反應器降溫并取出產品，因此只能采用間歇操作，能耗高。而針對西門子法存在的不足進行的改良中，引入了流化床反應器生產多晶硅顆粒的方法，在流化床反應器中，含硅氣體通過氫還原反應生成單質硅并沉積到多晶硅顆粒表面。由于流化床反應器內參與反應的硅表面積大，使反應速率大大增加，所以該方法的生產效率高、電耗小、成本低，比較適用于大規模生產太陽能級多晶硅。但是，流化床反應器也存在一定的缺點，比如，化學氣相沉積高純度多晶硅的反應對溫度極為敏感，因此造成了反應生成的多晶硅會沉積到熱壁表面，使反應器壁面的傳熱效率大大降低給傳熱造成了困難。而且由于有些反應器材料比如石英的熱膨脹系數較多晶硅相差一個數量級，當有多晶硅沉積到反應器壁面時，會造成反應器破裂，給工業操作安全帶來隱患。?

實用新型內容

本實用新型為了解決上述問題，提供了一種流化床多晶硅顆粒的制備裝置。?

為了解決上述技術問題，本實用新型通過以下技術方案實現：?

一種流化床多晶硅顆粒的制備裝置，包括流化床反應器、旋風分離器、細硅顆粒晶種罐和硅顆粒加料罐；流化床反應器包括流化床反應器筒體和流化床擴大段；流化床反應器筒體底部設有產品出料口，下部設有硅源氣體進料口和稀釋氣體進氣口，流化床反應器筒體外部包覆有反應器加熱裝置；流化床擴大段頂部設有反應尾氣出口；細硅顆粒晶種罐頂部設有硅晶種加料口和尾氣出口；流化床擴大段的底部與流化床反應器筒體頂部固連，且流化床擴大段的直徑大于流化床反應器筒體的直徑；流化床擴大段頂部通過管路與旋風分離器進口相連，旋風分離器底部出口與硅顆粒加料罐相連，硅顆粒加料罐的底部與設于流化床反應器筒體下部的硅晶種進料口相連；旋風分離器頂部出口通過管路經尾氣加壓風機后一方面與流化床反應器筒體下部相連，另一方面與細硅顆粒晶種罐下部相連，細硅顆粒晶種罐底部出口通過管路與硅顆粒加料罐相連；由產品出料口連接的管路上設有熱量回收套筒，硅源性氣體先經設于管路上的氣體預熱器預熱，再經過熱量回收套筒換熱后，與硅源氣體進料口相連。

本實用新型的特點是將流化床反應器分為流化床反應器筒體和流化床擴大段兩部分，目的就是通過將流化床反應器的上部直徑放大，降低硅源性氣體反應后的氣體流速，從而使一定直徑的細硅粉重新降落到到流化床反應器中，避免反應尾氣將過多的細硅粉帶出流化床反應器進而增加后續的工序。反應尾氣經旋風分離器分離后，由于分離后的尾氣還會夾帶一部分粒徑較小的硅粉，因此大部分的尾氣經過尾氣加壓風機加壓后重新回到流化床反應器中進行反應，少部分通入細硅顆粒晶種罐中，由于細硅顆粒晶種罐中存放有細硅顆粒的硅晶種，因此利用細硅顆粒的吸附性對尾氣進行吸附分離，從而能夠將尾氣中殘留的98%以上的硅粉進行吸附，不僅降低了硅粉的損失，而且降低了尾氣污染，同時尾氣的熱量還能夠對細硅顆粒晶種罐中存放的細硅顆粒進行預加熱，節約了能源，避免了細硅顆粒的硅晶種溫度過低對反應造成影響。此原理類似與濾紙過濾，當在濾紙上吸附有部分濾渣后，過濾效果會更好，而本發明的細硅粉顆粒類似于濾紙上的濾渣，能夠起到更好的過濾作用，提高過濾效果，從而將尾氣中殘留的硅粉吸附，降低尾氣的污染。細硅顆粒晶種罐底部出口通過管路與硅顆粒加料罐相連，通過利用硅顆粒加料罐相對流化床反應器進行硅晶種添加，可以實現連續化操作，從而避免間歇操作方式中多晶硅棒在拆裝和后續的破碎運輸階段容易引入雜質造成的污染。同時，硅晶種由流化床反應器筒體下部設置的硅晶種進料口加入到流化床反應器中，增加了硅晶種與硅源性氣體的接觸時間，克服了硅晶種從上部加入，粒度較細的硅晶種被反應尾氣帶出的缺陷。硅源性氣體經過熱量回收套筒的換熱后，溫度得到升高，這樣達到回收熱能的目的，節約了能源。?