[實用新型]硅烷熱分解生產納米級高純硅粉的裝置

有效

• 申請號: 201420193413.1
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN203794640U
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 陳德偉;鄭安雄;廖敏;張鵬飛
• 申請（專利權）人: 浙江中寧硅業有限公司
• 主分類號: C01B33/027
• 分類號: C01B33/027
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本實用新型涉及一種硅烷熱分解生產納米級高純硅粉的裝置。

背景技術

納米硅粉是一種棕黃色粉末，用途廣泛。可作為充電鋰電池負極材料，提高鋰電池容量和充放電循環次數，還可用在耐火涂層和耐火材料里，同時在陶瓷材料、復合材料、催化材料、光電材料以及生物材料等領域都有巨大的潛在應用前景。

目前常用的納米硅粉生產工藝有靜電噴霧輔助化學沉積（ES-CVD），熱絲化學氣相沉積（HWCVD），激光誘導化學氣相沉積（LICVD）等，但這些方法對設備要求高，能耗大，且難以實現產業化生產。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有納米級高純硅粉生產工藝成本高、能耗大以及產業化等不足，提供一種設備簡單、操作安全的硅烷熱分解生產納米級高純硅粉的裝置，可以實現閉合循環連續生產，成本低，產能高。

一種硅烷熱分解生產納米級高純硅粉的裝置包括硅烷熱分解系統、硅粉過濾收集系統及尾氣回收處理系統，所述的硅烷分解系統包括反應氣硅烷管線、反應氣氫氣管線、配比緩沖罐、硅烷管式反應器、尾氣冷卻器，反應氣硅烷管線、反應氣氫氣管線與配比緩沖罐相連，配比緩沖罐、硅烷管式反應器、尾氣冷卻器順次相連，硅粉過濾收集系統包括氫氣反吹過濾器管線、一級硅粉過濾器、二級硅粉過濾器、一級硅粉收集倉、二級硅粉收集倉、真空泵、一級硅粉出口管線、二級硅粉出口管線，氫氣反吹過濾器管線一端與反應氣氫氣管線相連，氫氣反吹過濾器管線另一端分別與一級硅粉過濾器、二級硅粉過濾器相連，尾氣冷卻器、一級硅粉過濾器、二級硅粉過濾器順次相連，一級硅粉過濾器、一級硅粉收集倉、一級硅粉出口管線順次相連，二級硅粉過濾器、二級硅粉收集倉、二級硅粉出口管線順次相連，一級硅粉收集倉、二級硅粉收集倉分別與真空泵相連，尾氣回收處理系統包括尾氣深冷器、壓縮機、吸附塔、氣液分離罐、氣液分離罐液態硅烷出口管線、氣液分離罐氫氣出口管線，二級硅粉過濾器、尾氣深冷器、壓縮機、吸附塔、氣液分離罐、氣液分離罐液態硅烷出口管線順次相連，氣液分離罐通過氣液分離罐氫氣出口管線與配比緩沖罐相連。

本實用新型適用于工業納米級高純硅粉的生產，尾氣全部回收利用，無污染排放，具有投資少、成本低等優點。

附圖說明

圖1是硅烷熱分解生產納米級高純硅粉裝置的結構示意圖；

圖2是反應溫度在880℃生產的硅粉的SEM照片；

圖3是反應溫度在500℃生產的硅粉的SEM照片；

圖4是反應溫度在750℃生產的硅粉的SEM照片；

圖5是反應溫度在600℃生產的硅粉的SEM照片；

圖中，應氣硅烷管線1、反應氣氫氣管線2、配比緩沖罐3、硅烷管式反應器4、尾氣冷卻器5、氫氣反吹過濾器管線6、一級硅粉過濾器7、二級硅粉過濾器8、一級硅粉收集倉9、二級硅粉收集倉10、真空泵11、一級硅粉出口管線12、二級硅粉出口管線13、尾氣深冷器14、壓縮機15、吸附塔16、氣液分離罐17、氣液分離罐液態硅烷出口管線18、氣液分離罐氫氣出口管線19。?

具體實施方式

如圖1所示，一種硅烷熱分解生產納米級高純硅粉的裝置包括硅烷熱分解系統、硅粉過濾收集系統及尾氣回收處理系統，所述的硅烷分解系統包括反應氣硅烷管線1、反應氣氫氣管線2、配比緩沖罐3、硅烷管式反應器4、尾氣冷卻器5，反應氣硅烷管線1、反應氣氫氣管線2與配比緩沖罐3相連，配比緩沖罐3、硅烷管式反應器4、尾氣冷卻器5順次相連，硅粉過濾收集系統包括氫氣反吹過濾器管線6、一級硅粉過濾器7、二級硅粉過濾器8、一級硅粉收集倉9、二級硅粉收集倉10、真空泵11、一級硅粉出口管線12、二級硅粉出口管線13，氫氣反吹過濾器管線6一端與反應氣氫氣管線2相連，氫氣反吹過濾器管線6另一端分別與一級硅粉過濾器7、二級硅粉過濾器8相連，尾氣冷卻器5、一級硅粉過濾器7、二級硅粉過濾器8順次相連，一級硅粉過濾器7、一級硅粉收集倉9、一級硅粉出口管線12順次相連，二級硅粉過濾器8、二級硅粉收集倉10、二級硅粉出口管線13順次相連，一級硅粉收集倉9、二級硅粉收集倉10分別與真空泵11相連，尾氣回收處理系統包括尾氣深冷器14、壓縮機15、吸附塔16、氣液分離罐17、氣液分離罐液態硅烷出口管線18、氣液分離罐氫氣出口管線19，二級硅粉過濾器8、尾氣深冷器14、壓縮機15、吸附塔16、氣液分離罐17、氣液分離罐液態硅烷出口管線18順次相連，氣液分離罐17通過氣液分離罐氫氣出口管線19與配比緩沖罐3相連。

所述的硅烷管式反應器4有一段恒溫熱區，能使加熱溫度恒定在0~1200℃之間任一溫度。