[發明專利]一種適用于冷氫化流化床的硅粉顆粒選取方法

在審

• 申請號: 202310102701.5
• 申請日: 2023-01-31
• 公開（公告）號: CN116272693A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 李敏
• 申請（專利權）人: 內蒙古鄂爾多斯多晶硅業有限公司
• 主分類號: B01J8/24
• 分類號: B01J8/24;C01B33/03
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 楊佩佩

本發明公開了一種適用于冷氫化流化床的硅粉顆粒選取方法，其技術方案要點在于假定硅粉在床層內所具備的勢能被氣相物料所具備的動能所抵消，計算流化床床層內硅粉表面氣相所具備的氣體流速μ；根據實時上升氣體流速選取出硅粉顆粒目數，保持流化床內的堆積密度處于200～2500kg/msupgt;3/supgt;內；計算投入的所有硅粉顆粒的目數比。本發明根據不同四氯化硅汽化量和流化床內上升氣體流速的不同，提供了一種適用于冷氫化流化床的硅粉顆粒選取方法，計算簡單，便于操作，適合應用于冷氫化流化床的生產作業，減少金屬硅粉顆粒被帶出流化床，防止損壞分布器的同時，還能達到較高的轉化率。

技術領域

本發明涉及多晶硅生產技術領域，更具體的說，它涉及一種適用于冷氫化流化床的硅粉顆粒選取方法。

背景技術

硅粉是在冷氫化流化床反應器內反應的主要原料之一，是直接參與流化床內轉化反應的反應物，金屬硅粉顆粒與催化劑通過硅粉干燥罐、高壓料倉，將金屬硅粉與催化劑所含水分與氧氣進行烘干、置換合格后直接加入流化床內部進行床層堆積密度，通過流化床底部進料口進入適當比例氫氣與四氯化硅混合氣體進行反應，存在的問題：金屬硅粉顆粒粒徑過小時，在加入流化床后未進行床層堆積、流化就被氣流帶出流化床，使得流化床轉化率降低、硅粉消耗大，排出到后系統過多，增加后系統處理難度；金屬硅粉顆粒粒徑過大，氣流無法將金屬硅粉顆粒托起進行流化，金屬硅粉顆粒床層堆積在流化床底部分布器處，損壞分布器噴嘴，并有塌床風險，因此需要對添加入流化床的金屬硅粉顆粒粒徑目數選取進行規定，確保金屬顆粒硅粉在流化床內形成有效床層堆積，提高流化床轉化率，同時減少金屬硅粉顆粒被帶出流化床，又防止損壞分布器。

中國專利CN104634708A，公開了一種基于計算流體力學流化床內顆粒密度和粒徑分布預測方法，其包括步驟一、流化床內基本流動反應模型的建立；步驟二、建立描述顆粒相密度和粒徑變化規律的數學模型；步驟三、流化床內密度和粒徑分布狀態的預測。該方法采用計算流體力學方法對流化床進行模擬研究，并結合描述顆粒相密度和粒徑變化規律的數學模型對顆粒的密度和粒徑進行實時修正，從而準確預測流化床內顆粒密度和粒徑的分布狀態,為流化床的性能預測、優化控制及設計放大提供理論基礎。

但在針對冷氫化流化床反應器的硅粉顆粒選取上，上述方法過于理論化，計算過程相當復雜，不適用于實際應用。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種適用于冷氫化流化床的硅粉顆粒選取方法，其根據不同四氯化硅汽化量和流化床內上升氣體流速的不同，提供了一種適用于冷氫化流化床的硅粉顆粒選取方法，計算簡單，便于操作，適合應用于冷氫化流化床的生產作業，減少金屬硅粉顆粒被帶出流化床，防止損壞分布器的同時，還能達到較高的轉化率。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種適用于冷氫化流化床的硅粉顆粒選取方法，其具體步驟如下：

S1、實時獲取流化床內的上升氣體流速，根據實時上升氣體流速選取出硅粉顆粒目數，保持流化床內的堆積密度處于200～2500kg/m³內。

每種目數的硅粉，其臨界流化速度μmf和帶出速度μt通過實驗獲得，μmf～μt即為該種目數硅粉的氣體流速范圍；實時上升氣體流速位于某目數硅粉的氣體流速范圍內，則選取該目數硅粉投入流化床內。

S2、計算投入的所有硅粉顆粒的目數比，以此目數比進行后續的硅粉投放。

S1中實時上升氣體流速的計算步驟如下：

S11、求取床層密度ρ_b。

其中，g為重力加速度，Δp為流化床床層壓差，Δh為床層高度。

S12、求取床層內流體與顆粒的質量總和m總。

m總＝ρ_b*V