[發明專利]用于流化床反應器的阻擋元件

有效

• 申請號: 201410460636.4
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN105460938B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 邁克爾·V·斯潘格勒;馬修·J·米勒
• 申請（專利權）人: 陜西有色天宏瑞科硅材料有限責任公司
• 主分類號: C01B33/027
• 分類號: C01B33/027;B01J8/24
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 劉慧;楊青

本發明公開了用于流化床反應器的阻擋元件，特別地，公開了一種阻擋元件及其在流化床反應器中的使用方法的實施方式。所述阻擋元件包含多個接納元件和多個連接所述接納元件的連接元件，每個接納元件包含定義了通路的管狀壁，所述通路的大小適于接納內部反應器部件，其中所述阻擋元件占據所述流化床反應器的反應倉室的水平截面的15?60％。

技術領域

本發明涉及用于流化床反應器的阻擋元件及其使用方法。

背景技術

由于出色的物質和熱量傳遞、增加的沉積表面和連續的生產，含硅氣體在流化床中的熱解分解是用于生產多晶硅覆層的顆粒材料例如多晶硅或多晶硅覆層的鍺的有吸引力的方法。在許多流化床反應器中的一個問題是在某些條件下，在主反應區中的床內大氣泡的形成。

大氣泡的不想要的效應，尤其是在氣體-固體系統中，在于它們可以引起床劇烈地上下彈跳，這是因為它們使床的顯著部分抬升，然后使其突然下降。這種壓力振蕩可以通過引起氣體速度改變而干擾床的正常運行，這對于最適生產率來說可能是有害的。壓力振蕩還引起對反應器結構和任何直接相連的支持設備的機械應力。此外，大氣泡可以在被稱為“節涌”的現象中引起床材料在反應器中向上翻涌。節涌可以引起至少一部分床從反應器噴出或損壞內部反應器部件。

發明內容

本發明公開了在流化床反應器中使用的阻擋元件的實施方式，所述阻擋元件包含多個接納元件和多個連接所述接納元件的連接元件，每個接納元件包含界定了通路的管狀壁，所述通路的大小適于接納位于所述流化床反應器的干舷區內的內部反應器部件，其中當從頂部豎直觀察時，由所述連接元件和接納元件界定的所述阻擋元件的外周界定了一個面積，該面積的尺寸和形狀被構造成占含有所述阻擋元件的反應倉室的干舷區的水平截面積的15-60％。所述阻擋元件(i)由高溫不銹鋼、馬氏體不銹鋼、鎳-鐵-鉻合金、鐵-鉻-鎳-鉬合金或基于鈷的超合金或其組合構造而成，(ii)由非污染材料構造而成，或者(iii)所述阻擋元件的暴露的外表面涂覆有非污染材料的保護層。在某些實施方式中，所述非污染材料包含鈷-鉻合金、碳化鎢/鈷、碳化鎢/鎳硼、碳化硅或氮化硅。

在任何或所有上述實施方式中，所述阻擋元件可以包括4個接納元件和4個連接所述接納元件的連接元件，其中所述4個連接元件是梯形的底和邊，在所述梯形的每個頂點處放置所述接納元件之一。在某些實施方式中，每個接納元件還包含向外延伸的支撐元件。

在任何或所有上述實施方式中，每個接納元件的管狀壁還可以包含接納元件延伸部，其沿著相鄰連接元件的一部分延伸。在某些實施方式中，每個接納元件延伸部包含與所述相鄰連接元件上的相應孔對準的孔。

本發明還公開了用于通過含硅氣體的熱分解來生產硅覆層的顆粒材料的反應器的實施方式，所述反應器包含：容器，其界定了倉室，以包含粒子的流化床和所述流化床上方的干舷區；所述倉室內的多個粒子，其中所述粒子是種晶粒子、硅覆層的種晶粒子或其組合；入口，其被布置成用于將含硅氣體遞送到所述倉室內以向上流過所述粒子；入口，其被布置成用于將流化氣體遞送到所述倉室內以向上流過所述粒子，從而形成粒子的流化床；出口，其用于從所述倉室排出廢氣；頂端部；一個或多個內部反應器部件，其從所述頂端部向下延伸并進入所述倉室內，所述內部反應器部件包括種晶噴嘴、熱電偶、測壓接嘴、粒子取樣管線、氣體取樣管線、氣體進料管線、加熱器或其任何組合；以及本文中所公開的阻擋元件，其被放置在所述倉室的干舷區內，被固定到所述一個或多個內部反應器部件中的至少一個上，并被構造成打斷所述倉室內上升的粒子節涌，其中當從頂部豎直觀察時，由所述連接元件和接納元件界定的所述阻擋元件的外周界定了一個面積，該面積占含有所述阻擋元件的倉室區域的水平截面積的15-60％。在某些實施方式中，所述多個連接元件之一具有與所述倉室的豎直中央軸重合、并沿著包含所述豎直中央軸的平面從所述豎直中央軸徑向延伸的外表面。在任何或所有上述實施方式中，所述一個或多個內部反應器部件可以包含種晶噴嘴，并且所述阻擋元件被固定到所述種晶噴嘴。