[實用新型]一種新型的四氯化硅汽化裝置

有效

• 申請號: 201320588654.1
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN203451229U
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 姚又省;劉繼三;陳維平;薛民權;李細巧
• 申請（專利權）人: 華陸工程科技有限責任公司
• 主分類號: C01B33/107
• 分類號: C01B33/107
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

技術領域

本實用新型涉及多晶硅生產領域，具體的說，本實用新型涉及一種冷氫化裝置中的四氯化硅汽化裝置。

背景技術

多晶硅作為制造集成電路襯底、太陽能電池等產品的主要原料，是發展信息產業和新能源產業的重要基石。目前，國內外生產多晶硅主要采用的是改良西門子法，該方法每生產1噸的多晶硅需要消耗19～24噸的三氯氫硅，同時副產15～20噸的四氯化硅，四氯化硅極易與水反應生成氯化氫，直接排放嚴重污染環境。

四氯化硅作為多晶硅生產的主要副產物，目前最為有效的方法是采用冷氫化技術進行處理，把四氯化硅轉化為多晶硅生產的原料三氯氫硅，實現裝置內部的密閉循環和污染物的零排放。

在冷氫化工藝中，四氯化硅先經預熱，然后汽化，汽化后的四氯化硅氣體與預熱后的氫氣混合，混合后的氣體混合物經繼續加熱后進入反應器，在高溫、高壓條件下與硅粉反應生成三氯氫硅。四氯化硅汽化是冷氫化裝置的重要組成部分，選擇合理的四氯化硅汽化方式不僅可以有效的降低汽化溫度、延長設備的使用壽命，而且對裝置的連續運行有重要意義。

由于四氯化硅的汽化溫度高，在傳統的四氯化硅汽化中通常采用高溫導熱油加熱汽化或電加熱直接汽化。以導熱油為熱源進行汽化時必須配套復雜的導熱油系統，通常一套導熱油系統包括：導熱油儲罐、導熱油泵、導熱油加熱器、熱油膨脹罐、輕組份冷凝器以及輕組份罐等，因此這種汽化裝置設備投資費用很高。而在電加熱直接汽化中，電加熱元件通常采用的是薄壁無縫合金管，正常工作時加熱管表面的溫度高達500～700℃，而原料四氯化硅中會含有微量的高沸物（聚氯硅烷），當加熱管和物料直接接觸時就會導致高沸物黏附在高溫的加熱管外壁，并慢慢積累影響傳熱效果，溫度過高時黏附在表面的高沸物會發生焦化的現象，從而導致加熱管的破裂，因此，電加熱汽化裝置的安全性以及連續運行能力較差。

在專利CN202400856U中公開了一種四氯化硅導熱油汽化裝置，該裝置以導熱油為熱源，在釜式汽化器中進行四氯化硅的汽化，汽化溫度高，同時需要配套復雜的導熱油系統，裝置投資高，而且導熱油污染較大，泄露后造成環境污染，若漏入系統，造成整個系統污染，難以清理。在專利CN201482472U中公開了一種四氯化硅電加熱汽化裝置，包括分離容器、加熱容器以及電加熱元件，該裝置通過物料管口高度的設置，在一定程度上延緩了電加熱管的結垢速度，降低了加熱管的更換頻率，但是由于加熱管表面溫度始終在較高的溫度范圍，無法從根本上解決高沸物在電加熱管表面焦化導致的電加熱管破裂。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述汽化裝置存在的不足，提供一種新型的四氯化硅汽化裝置，具有汽化溫度低、安全性高、投資低、設備使用壽命長等特點。

本實用新型所采用的技術方案是：一種新型的四氯化硅汽化裝置，包括靜態混合器和汽化器，汽化器由殼體、換熱管和管箱組成，其特征在于，所述汽化器上面的混合物料進口為插入管型式，插入管布置在換熱管的下方，同時插入管正下方設有分布孔，在汽化器底部設有高沸排出口。

其中汽化器為單管板或雙管板型式。

其中插入管為單排或多排。

在本實用新型提供的汽化裝置中，預熱后的四氯化硅和氫氣先經靜態混合器充分混合后，由插入管進入到汽化器中，氫氣在四氯化硅液相中鼓泡促使四氯化硅汽化。由于采用了氫氣在四氯化硅液相中鼓泡汽化，降低了氣相混合物中四氯化硅的分壓，導致四氯化硅的汽化溫度大大降低，采用蒸汽作為汽化熱源就能滿足工藝要求，避免了使用高溫導熱油加熱汽化或電加熱汽化。因此，本實用新型提供的四氯化硅汽化裝置可以很好地降低生產成本，提高設備安全性和穩定性。此外，汽化器底部設有高沸排出口，使得汽化器在工作一段時間后所累積的高沸物和不易汽化的物質能從汽化器中順利的排出，從而保證了四氯化硅汽化器的汽化效率。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

為了進一步了解本實用新型，下面結合附圖對本實用新型進行詳細描述。

如圖1所示，預熱后的四氯化硅3和氫氣4進入靜態混合器1，經靜態混合器1充分混合后，得到飽和的氣液相混合物，氣液相混合物由汽化器殼體10上面的混合物料進口5進入汽化器2內，并通過插入管8正下方的分布孔在汽化器2的四氯化硅液相中鼓泡，由于采用了氫氣在四氯化硅液相中鼓泡汽化，降低了混合氣6中四氯化硅的分壓，導致四氯化硅的汽化溫度大大降低，采用蒸汽作為汽化熱源7就能滿足工藝要求。汽化后得到四氯化硅3和氫氣4的混合氣6，該混合氣被送往下一加熱單元繼續加熱。