专利名称：一种用来制取四氟化硅的回转反应炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用来制取四氟化硅的回转反应炉，特别是一种用氟化盐和二
氧化硅混合煅烧后与浓硫酸反应制取四氟化硅的全密封的耐腐蚀的回转反应炉。
技术背景随着电子和太阳能工业的飞速发展，多晶硅的使用量迅速增加，而以四氟化硅为 原料的硅烷法制取多晶硅工艺技术是多晶硅产业的一项新技术。国内虽有生产四氟化硅的 工艺技术，但是产量、质量和国外相比还有相当的差距，因此本申请人进行了中间产物四氟 化硅制取工艺技术的研究开发，为硅烷法多晶硅工艺技术的应用提供原料保障，在上述工 艺中主反应装置的选用成为关键点。
实用新型内容本实用新型提供一种用来制取四氟化硅的回转反应炉，用于一种用氟化盐和二氧 化硅混合煅烧后与浓硫酸反应生成四氟化硅的全密封的耐腐蚀的回转反应炉。 本实用新型的技术解决方案是一种用来制取四氟化硅的回转反应炉，包括筒体 (14)、挡托轮装置(1)、托轮装置(20)、传动部分、进料螺旋输送机(3)、进料密封(6)、出料 密封(17)、出料螺旋输送机(18)、出料小车(19)和加热装置，筒体(14)两端设有挡托轮 装置(1)和托轮装置(20)，筒体(14)上设有滚圈1(9)和滚圈11(15)，滚圈1(9)和滚圈 11(15)分别由挡托轮装置(1)和托轮装置(20)支撑，传动部分包括传动装置(2)和大齿 轮(8)，大齿轮(8)设置在筒体(14)前端，传动装置(2)与大齿轮(8)连接；筒体(14)内 中部设有内返料装置(12)，筒体(14)尾部设有抄料板(16);筒体(14)前端的进料端设有 进料螺旋输送机(3)和进料密封(6)，进料螺旋输送机(3)连接在进料密封(6)上并伸入 筒体(14)内，筒体(14)后端的出料端设有出料螺旋输送机(18)和出料密封(17)，出料螺 旋输送机(18)与出料密封(17)连接；加热装置包括夹套(11)和夹套密封(IO)，夹套(11) 两端设有夹套密封(IO)，夹套(11)前端设有多个进气口 (23)，夹套(11)尾部设有出气口 (13)，夹套(11)底部设有多组滑动支座(21)和一组固定支座(22)。 所述的内返料装置(12)包括壳体(61)，壳体(61)内前段设有内螺旋(59)，壳体 (61)内中后段设有外螺旋(62)，壳体(61)与筒体(14)之间设有用来抄料的料斗(64)，内 返料装置(12)由固定支腿(63)和活动支腿(60)固定在筒体(14)内部。 挡托轮装置(1)由托轮组(24)、挡轮装置(25)、挡托轮底座(26)、石墨润滑装置 (27)组成，挡托轮底座(26)上设有托轮组(24)，托轮组(24)上设有石墨润滑装置(27)，挡 托轮底座(26)上与托轮组(24)垂直方向设有挡轮装置(25)，挡轮装置(25)分别挡在大齿 轮(8)和滚圈1(9)两侧。 传动装置(2)包括主电机(28)、主减速机(29)，主电机(28)与主减速机(29)连 接，主电机(28)对侧设有辅助传动电机(31)，，辅助传动电机(31)通过机械安全离合器 (30)与主减速机(29)连接，主减速机(29)的低速端为小齿轮装置(33)，主减速机(29)与小齿轮装置(33)通过弹性柱销联轴器(32)连接。 所述的进料密封(6)和出料密封(17)由下述部分构成其包括动环(40)和静环 (39)，动环(40)连接在动环支撑架(41)上，动环支撑架(41)连接在筒体(14)的前端板 (42)上，静环(39)安装在静环支撑架(38)上，动环(40)与静环(39)构成机械密封，在静环 (39)两侧设有加油孔(45)，端面设有油槽(44)，连接进料螺旋输送机(3)和出料螺旋输送 机(18)的管架(36)与静环支撑架(38)之间用聚四氟乙烯(PTFE)膨胀节(37)连接，在管 架(36)上设有用来出气的出气管(5)，管架(36)安装在支架(35)上，同时在支架(35)上 设有用来顶紧静环(39)的多个气缸(34)，在管架(36)、静环支撑架(38)、动环支撑架(41) 之间各设有一个聚四氟乙烯(PTFE)梯形密封圈(43)。 所述的夹套密封(10)由下述部分构成夹套密封(10)包括夹套壳体(49)、压板 II (50)、石墨盘根I (51)、压板I (55)、石墨块(56)、石墨盘根II (58)，夹套壳体(49)内设有 保温层(48)和耐火层(47)，耐火层(47)内衬有耐热内衬(46)，压板11(50)与夹套(11) 用螺栓连接，在压板11(50)上设有半圆形和梯形槽，在半圆槽中压入石墨盘根I(51)，在梯 形槽中压入石墨盘根II(58)，压板I1(50)外设有两层多瓣环形石墨块(56)，其内孔与筒体 密封面(57)接触，石墨块(56)外设有压板I (55)，其与压板11(50)连接将石墨块(56)夹 在中间，石墨块(56)上设有顶杆(52)，顶杆(52)和石墨块(56)间设有用来径向压紧石墨 块(56)的弹簧(53)。 本实用新型具有以下优点 1)加热系统采用内保温夹套，具有较高的热利用率，回转反应炉的使用，实现了四 氟化硅大型规模化生产，为硅烷法制取多晶硅提供了原料保障。 2)传动装置设在筒体的前端部，可以最大限度加长夹套长度，增大换热面积，同时 配以结构合理的夹套密封，提高了热利用率。 3)在生产四氟化硅的回转反应炉中使用内返料技术，减轻了物料对反应炉筒体的 腐蚀，解决了物料在筒体内的结疤，减少了设备检修频率，提高了目的产物的转化率和反应 炉的运行效率，降低了运行成本。 4)在设备炉头和炉尾采用PTFE波纹管、机械密封、梯形PTFE等多种密封组合，使 设备具有良好的密封性，减少了环境污染。
图1为实用新型回转反应炉的结构示意图。 图2为挡托轮装置结构示意图。 图3为传动装置结构示意图。 图4为进料密封结构示意图。 图5为图4中局部B放大结构示意图。 图6为图1中局部A放大结构示意图，即夹套密封和夹套结构示意图。 图7为内返料装置结构示意图。
具体实施方式本实用新型主要由挡托轮装置1、传动装置2、进料螺旋输送机3、进料密封6、齿轮罩7、大齿轮8、滚圈I 9、夹套密封10、夹套11、内返料装置12、筒体14、滚圈I1 15、出料密 封17、出料螺旋输送机18、出料小车19、托轮装置20等组成。各部分具体组成结构如下 回转反应炉主体为筒体14，在筒体14的中部设有内返料装置12，内返料装置12 由固定支腿63和活动支腿60固定在筒体14内部，内返料装置12的前段是内螺旋59，中后 段是外螺旋62，尾部设有用来抄料的料斗64，内螺旋59、外螺旋62均固定在壳体61内，料 斗64固定在筒体14与壳体61之间。在筒体14尾部设有一组用来出料的抄料板16。同时 为防止筒体前部主反应区中原料和生成物对主筒体的腐蚀，在该区域采用内衬特殊材料的 复合板。 筒体14的两端分别为挡托轮装置1和托轮装置20，它们与安装在筒体14上的滚 圈I 9和滚圈II 15—起用来支撑筒体14及操作重量。挡托轮装置1由托轮组24、挡轮装 置25、挡托轮底座26、石墨润滑装置27等组成，挡轮装置25分别挡在大齿轮8和滚圈I 9 上，控制筒体14的轴向位移。 带动设备主体转动的传动部分设在筒体14的前端部，该部分包括传动装置2、大 齿轮8、齿轮罩7。在传动装置2中主电机28对侧设有辅助传动电机31，主要在检修和停车 时使用，其与主减速机29之间通过机械安全离合器30连接，主减速机29的低速端为小齿 轮装置33，其与主减速机29之间采用补偿位移和缓冲性能好的弹性柱销联轴器32连接。 回转反应炉的进料端和出料端由进料螺旋输送机3、进料密封6、出料螺旋输送机 18、出料密封17、出料小车19等组成，进料螺旋输送机3连接在进料密封6上并伸入筒体 14内，插入到内返料装置12的内螺旋段。进料密封6通过动环支撑架41连接在筒体14的 前端板42上，动环40连接在动环支撑架41上，其与静环39构成机械密封，在静环39两侧 开有加油孔45，端面开有油槽44，以保证由润滑系统自动供给的润滑脂使静环39与动环40 端面之间具有良好的润滑和密封，静环39安装在静环支撑架38上，连接进料螺旋输送机3 的管架36与静环支撑架38之间用PTFE膨胀节37连接，以消除由于筒体14受热而产生的 膨胀量，在管架36上置有用来出气的出气管5，管架36安装在支架35上，同时在支架35上 还装有用来顶紧静环39的多个气缸34，在管架36、静环支撑架38、动环支撑架41之间各有 一个PTFE梯形密封圈43，用来防止粉尘进入动、静环之间和PTFE膨胀节37中。出料端的 出料密封17、出料螺旋输送机18安装在出料小车19，在检修时只需松开出料小车19的固 定螺栓即可将出料密封17、出料螺旋输送机18拉出，出料密封17结构与进料密封6相同。 回转反应炉的筒体14外部为由夹套11和夹套密封10组成的加热装置，夹套11 的保温层48和耐火层47位于夹套壳体49的内部，在耐火层47内衬有耐热内衬46。从夹 套11前端部开始按照合理位置布置有多个进气口 23，出气口 13位于夹套11尾部，夹套壳 体49下有多组滑动支座21和一组固定支座22用来支撑夹套11。在夹套11两端各有一夹 套密封IO，夹套密封IO中压板II 50与夹套11用螺栓连接，在压板I1 50上开有半圆形和 梯形槽各一个，安装时在半圆槽中压入石墨盘根I 51，在梯形槽中压入石墨盘根I1 58。压 板II 50外为两层多瓣环形石墨块56，其内孔与筒体密封面57接触。石墨块56外为压板 I 55，其与压板I1 50连接将石墨块56夹在中间，在压板I 55和压板I1 50上装有固定顶 杆52用的角钢54，顶杆52和石墨块56间装有用来径向压紧石墨块56的弹簧53。 本实用新型的工作原理如下 回转反应炉运转时由传动装置2带动装在筒体14前端的大齿轮8使筒体14在挡托轮装置1和托轮装置20上连续运行，传动装置2中的主电机28采用变频调速电机，可以 适应不同工况条件下对转速要求。其具体工作原理如下 在设备正常生产前，先开启热风系统对设备筒体14逐步加热升温，在加热筒体14 的同时通过进料螺旋输送机3向筒体14内加入足够量的硫酸盐，加入的硫酸盐在筒体14 中部经料斗64抄起进入内返料装置壳体61，经外螺旋62返回至内返料装置12头部。 当设备正式开始生产时，将煅烧后的氟化盐和二氧化硅的混合料经进料口 4送入 进料螺旋输送机3，经进料螺旋输送机3将物料送入内返料装置12的内螺旋段，使其与从筒 体14中部返回的物料在内返料装置12内充分混合后落在筒体14前端，与从出气管5进入 的浓硫酸混合后反应，生成的四氟化硅气体经出气管5进入后序设备，生成的固体物料经 筒体14尾部的抄料板16送入出料螺旋输送机18排出。在此过程中必须有足够的返料量， 以保证其与浓硫酸形成合理的固液比，从而解决因固液混合后形成糊状易结疤和腐蚀筒体 内壁的问题。从出气管5中加入的浓硫酸对管内壁粉尘进行冲刷，以防止粉尘长时间堆积 堵塞出气管5，同时浓硫酸也对四氟化硅气体进行粗洗涤，减轻气体中粉尘的含量。 设备在运行过程中，为防止生成的四氟化硅气体泄漏和外界的空气进入筒体14 内，在筒体14前后端设有进料密封6和出料密封17。连接在动环支撑架41上的动环40与 静环39构成机械密封，在管架36与静环支撑架38之间用PTFE膨胀节37连接，以消除由 于筒体14受热而产生的膨胀量，同时在支架35上装有多个气缸34，通过调整气缸34的压 力，保证动环40和静环39始终紧密接触，而在静环39两侧开的加油孔45和端面开的油槽 44，保证了由润滑系统自动供给的润滑脂在静环39与动环40端面之间形成良好的润滑和 密封。在管架36、静环支撑架38、动环支撑架41之间安装的PTFE梯形密封圈43，可以防止 粉尘进入动、静环之间和PTFE膨胀节37中。在进料螺旋输送机3和出料螺旋输送机18的 螺旋轴上将螺旋叶片断开，使物料在螺旋输送机中形成料封，以防止四氟化硅气体和外界 的空气从螺旋输送机进出。 在筒体14外部安装的夹套11主要承载给物料加热的载热体，热风供给系统输送 来的载热体经夹套进气口 23进入夹套11内，载热体通过夹套11与筒体14之间的通道对筒 体14和物料进行加热并经出气口 13排出。当夹套11受热后，由于中间由固定支座22固 定，使夹套11膨胀时沿滑动支座21向两端伸长。夹套密封IO中压板II 50与夹套11连
接后将石墨盘根i 5l压紧在压板n 50与夹套ii之间，将石墨盘根n 58压紧在压板n
50与夹套11及筒体密封面57之间，从而对载热体形成径向和轴向密封，通过调整顶杆52 使弹簧53对石墨块56产生径向力，使石墨块56始终紧贴在筒体密封面57上，形成轴向动 静密封，减少夹套内载热体与外界的热交换。
权利要求一种用来制取四氟化硅的回转反应炉，包括筒体(14)、挡托轮装置(1)、托轮装置(20)、传动部分、进料螺旋输送机(3)、进料密封(6)、出料密封(17)、出料螺旋输送机(18)、出料小车(19)和加热装置，筒体(14)两端设有挡托轮装置(1)和托轮装置(20)，筒体(14)上设有滚圈I(9)和滚圈II(15)，滚圈I(9)和滚圈II(15)分别由挡托轮装置(1)和托轮装置(20)支撑，传动部分包括传动装置(2)和大齿轮(8)，大齿轮(8)设置在筒体(14)前端，传动装置(2)与大齿轮(8)连接；其特征在于筒体(14)内中部设有内返料装置(12)，筒体(14)尾部设有抄料板(16)；筒体(14)前端的进料端设有进料螺旋输送机(3)和进料密封(6)，进料螺旋输送机(3)连接在进料密封(6)上并伸入筒体(14)内，筒体(14)后端的出料端设有出料螺旋输送机(18)和出料密封(17)，出料螺旋输送机(18)与出料密封(17)连接；加热装置包括夹套(11)和夹套密封(10)，夹套(11)两端设有夹套密封(10)，夹套(11)前端设有多个进气口(23)，夹套(11)尾部设有出气口(13)，夹套(11)底部设有多组滑动支座(21)和一组固定支座(22)。
2. 如权利要求1所述的一种用来制取四氟化硅的回转反应炉，其特征在于所述的内 返料装置(12)包括壳体(61)，壳体(61)内前段设有内螺旋(59)，壳体(61)内中后段设有 外螺旋(62)，壳体(61)与筒体(14)之间设有用来抄料的料斗(64)，内返料装置(12)由固 定支腿(63)和活动支腿(60)固定在筒体(14)内部。
3. 如权利要求1所述的一种用来制取四氟化硅的回转反应炉，其特征在于挡托轮装 置(1)由托轮组(24)、挡轮装置(25)、挡托轮底座(26)、石墨润滑装置(27)组成，挡托轮底 座(26)上设有托轮组(24)，托轮组(24)上设有石墨润滑装置(27)，挡托轮底座(26)上与 托轮组(24)垂直方向设有挡轮装置(25)，挡轮装置(25)分别挡在大齿轮(8)和滚圈1(9)
4. 如权利要求1所述的一种用来制取四氟化硅的回转反应炉，其特征在于传动装置 (2)包括主电机(28)、主减速机(29)，主电机(28)与主减速机(29)连接，主电机(28)对侧 设有辅助传动电机(31)，，辅助传动电机(31)通过机械安全离合器(30)与主减速机(29) 连接，主减速机(29)的低速端为小齿轮装置(33)，主减速机(29)与小齿轮装置(33)通过 弹性柱销联轴器(32)连接。
5. 如权利要求1所述的一种用来制取四氟化硅的回转反应炉，其特征在于所述的进 料密封(6)和出料密封(17)由下述部分构成其包括动环(40)和静环(39)，动环(40)连 接在动环支撑架(41)上，动环支撑架(41)连接在筒体(14)的前端板(42)上，静环(39)安 装在静环支撑架(38)上，动环(40)与静环(39)构成机械密封，在静环(39)两侧设有加油 孔(45)，端面设有油槽(44)，连接进料螺旋输送机(3)和出料螺旋输送机(18)的管架(36) 与静环支撑架(38)之间用聚四氟乙烯(PTFE)膨胀节(37)连接，在管架(36)上设有用来 出气的出气管(5)，管架(36)安装在支架(35)上，同时在支架(35)上设有用来顶紧静环 (39)的多个气缸(34)，在管架(36)、静环支撑架(38)、动环支撑架(41)之间各设有一个聚 四氟乙烯(PTFE)梯形密封圈(43)。
6. 如权利要求1所述的一种用来制取四氟化硅的回转反应炉，其特征在于所述的夹 套密封(10)由下述部分构成夹套密封(10)包括夹套壳体(49)、压板11(50)、石墨盘根 1(51)、压板I(55)、石墨块(56)、石墨盘根II(58)，夹套壳体(49)内设有保温层(48)和耐 火层(47)，耐火层(47)内衬有耐热内衬(46)，压板11(50)与夹套(11)用螺栓连接，在压板11(50)上设有半圆形和梯形槽，在半圆槽中压入石墨盘根I(51)，在梯形槽中压入石墨 盘根II(58)，压板I1(50)外设有两层多瓣环形石墨块(56)，其内孔与筒体密封面(57)接 触，石墨块(56)外设有压板I (55)，其与压板11(50)连接将石墨块(56)夹在中间，石墨块 (56)上设有顶杆(52)，顶杆(52)和石墨块(56)间设有用来径向压紧石墨块(56)的弹簧 (53)。
专利摘要本实用新型涉及一种用来制取四氟化硅的回转反应炉，由下述部分构成，筒体内中部设有内返料装置；筒体前端的进料端设有进料螺旋输送机和进料密封，筒体后端的出料端设有出料螺旋输送机和出料密封；加热装置由夹套和夹套密封构成。本实用新型在炉头和炉尾采用PTFE波纹管、机械密封、梯形PTFE等多种密封组合，具有良好的密封性，加热系统采用内保温夹套，具有较高的热利用率，在筒体内采用内返料技术，解决了筒体易结疤和腐蚀问题，提高了设备运行效率，降低了运行成本。本实用新型实现了四氟化硅大型规模化生产，为硅烷法制取多晶硅提供了原料保障。
文档编号C01B33/107GK201447364SQ20092003445
公开日2010年5月5日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者何建祥, 许泽华 申请人:西安三瑞实业有限公司