专利名称：三氯氢硅合成炉氢气压料、吹扫清理硅粉装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉一种三氯氢硅合成炉系统氢气压料、吹扫清理硅粉装置，特别涉及三氯氢硅合成炉(TCS合成炉)压料及硅粉收集器反吹方式的氢气压料、吹扫清理硅粉装置。
背景技术：
多晶硅半导体是大规模集成电路和光伏产业的重要基础原材料，现有技术广泛采用西门子法制备多晶硅，在三氯氢硅合成炉中，硅粉和氯化氢气体反应生成三氯氢硅和氢气，反应式Si+HCl — SiHCl3+H2。反应温度控制在320°C左右，该反应过程中有少量副产物二氯二氢硅和四氯化硅产生。三氯氢硅合成系统中，硅粉是通过加料管线加入到三氯氢硅合成炉中，长期不断加料过程中，硅粉会堵塞硅粉加料管线导致硅粉下料不通畅，影响三氯氢硅的合成反应，降低生产效率，为了避免浪费原料和增加成本，这些硅粉需要重新回收 利用。传统的方法就是将氮气或者氯化氢气体利用压差从硅粉加料仓向硅粉加料管线及三氯氢硅合成炉进行充压，吹扫。所用氮气或氯化氢会与合成气一并进入后续分离工序。在实际生产中发现，利用氮气吹扫残留在加料管线、设备中的硅粉时，氮气会残留在三氯氢硅合成气中，影响后续合成气分离工序，造成分离回收后氢气浓度降低。用氯化氢气体进行吹扫，由于在氯化氢中含有少量的水，在吹扫管线、设备时，氯化氢中微量水分会和三氯硅烷合成炉中反串上来的氯硅烷气体反应生成二氧化硅，使加料系统管线结堵，而且用于吹扫的氯化氢气体会使三氯氢硅合成炉中氯化氢比例过量，过量的氯化氢不能全部参与合成反应，剩余的氯化氢会增加后续分离工序中氢气吸附塔的负荷，甚至造成氢气纯度降低。用氢气作为三氯氢硅合成系统的压料和反吹硅粉收集器可解决上述缺点，目前，用氢气压料、吹扫清理硅粉的方法和设备工艺还未见报道。
发明内容本实用新型的目的是要克服现有技术的缺陷，提供一种能使加料系统管线通畅，降低合成炉压料后续工序负荷，减少合成炉压料系统的检修频次，提高三氯氢硅质量的三氯氢硅合成炉氢气压料、吹扫清理硅粉装置。本实用新型的技术方案是该装置包括硅粉加料器13、三氯氢硅合成炉16、旋风分离器20、硅粉收集器19 ;其特点是氢气储罐8经第一氢气管线9和第一阀门12连接至硅粉加料器13的下部入口 1303，硅粉加料器13的下端出口 1304经第二阀门14、第一压料管线15连接至三氯氢硅合成炉16的入口 1602，三氯氢硅合成炉16的上端出口 1601经氯硅烷管线21连接至旋风分离器20的入口 2001，旋风分离器20的下端经硅粉收集器19的入口 1901连接至硅粉收集器19，硅粉收集器19的出口 1903经第三阀门18、第二压料管线17连接至三氯氢硅合成炉16的入口 1603 ;第一氢气管线9还连接第二氢气管线2，经第四阀门23、第三压料管线22连接至硅粉收集器19的入口 1902。本实用新型的另一特点是在所述的硅粉加料器13上的出口 1301依次连接第四压料管线5、第五阀门4、氢气收集罐7。[0006]本实用新型的另一特点是在所述的第一氢气管线9还依次连接氮气吹扫管线11、第六阀门26、氮气储罐10。本实用新型的另一特点是在所述的第五阀门4与硅粉加料器13的出口 1301之间的管线上装有一压力表24。本实用新型的另一特点是在所述的三氯氢硅合成炉16的上下端之间安装有一差压变送器25。本实用新型的另一特点是在所述的第三压料管线22和硅粉收集器19的1902入口之间的管线上装有一压力表27。本实用新型具有如下的优点和效果1、能有效减少管线结堵及腐蚀现象，三氯氢硅合成设备运行寿命及检修周期将大大延长，安全稳定性增强。2、能降低合成气中的氯化氢含量，而使后续合成气分离工序吸收氯化氢的负荷减小，节省能量，并使送往分离系统的合成气含量保持稳定，能减小氢气吸附压力，保证氢气正常有效回收，提高回收效率。3、使 二氣氧娃合成系统更加稳定、闻效生广；并可减少检修人力消耗，提闻生广效率。
图I为本实用新型结构示意图。其中1、硅粉中间仓；2、氢气管线；3、硅粉加料器阀门；4、氢气收集罐阀门；5、硅粉加料器压料管线；6、氯化氢储罐；7、氢气收集罐；8、氢气储罐；9、氢气管线；10、氮气储罐；11、氮气吹扫管线；12、氢气储罐阀门；13、硅粉加料器；1301、硅粉加料器上出口 ；1302、硅粉加料器上入口 ；1303、硅粉加料器下入口 1303 ;1304、硅粉加料器下出口 ；14、硅粉加料器下出口阀门；15、压料管线；16、三氯氢娃合成炉(TCS合成炉)；1601、三氯氢娃合成炉出口 ； 1602、三氯氢硅合成炉左入口 ；1603、三氯氢硅合成炉右入口 ；1604、三氯氢硅合成炉下入口 ；17、硅粉收集器压料管线；18、硅粉收集器出口阀门；19、硅粉收集器；1901、旋风分离器入口 ； 1902、硅粉收集器氢气入口 ；1903、硅粉收集器出口 ；20、旋风分离器；2001、旋风分离器入口 ；21、氯硅烷管线；22、硅粉收集器入口压料管线；23、硅粉收集器入口阀门；24、压力表；25、差压变送器；26、氮气储罐阀门；27、压力表。
具体实施方式
如图I所示，该装置由硅粉加料器13、三氯氢硅合成炉(TCS合成炉)16、旋风分离器20、硅粉收集器19、氢气收集罐7 ;氢气储罐8、氮气储罐10以及管线、阀门组成；其特点是氢气储罐8经第一氢气管线9和第一阀门12连接至硅粉加料器13的下部入口 1303，硅粉加料器13的下端出口 1304经第二阀门14、第一压料管线15连接至三氯氢硅合成炉16的入口 1602，三氯氢硅合成炉16的上端出口 1601经氯硅烷管线21连接至旋风分离器20的入口 2001，旋风分离器20的下端经硅粉收集器19的入口 1901连接至硅粉收集器19，硅粉收集器19的出口 1903经第三阀门18、第二压料管线17连接至三氯氢硅合成炉16的入口 1603 ;第一氢气管线9还连接第二氢气管线2，经第四阀门23、第三压料管线22连接至硅粉收集器19的入口 1902。在硅粉加料器13上的出口 1301依次连接第四压料管线5、第五阀门4、氢气收集罐7。在第一氢气管线9上还依次连接氮气吹扫管线11、第六阀门26、氮气储罐10。在第五阀门4与硅粉加料器13的出口 1301之间的管线上装有一压力表24(PI)。在三氯氢硅合成炉16的上下端之间安装有一差压变送器25 (PdI)0在第三压料管线22和硅粉收集器19的1902入口之间的管线上装有一压力表27 (PI)0设备运行时，硅粉中间仓I中的硅粉逐渐加入到硅粉加料器13中，硅粉通过第一压料管线15由TCS合成炉16的入口 1602加入到TCS合成炉16进行合成反应，合成气三氯氢硅从出口 1601出来后通过氯硅烷管线21通入到旋风分离器20，经过旋风分离将硅粉从三氯氢硅合成气中分离出来，分离后的合成气从旋风分离器20顶端出口管线排出，分离硅粉被收集到分离器20下部的硅粉收集器19中，收集硅粉从硅粉收集器19的出口 1903出来，再通过第二压料管线17从TCS合成炉16的入口 1603通入TCS合成炉16继续反应。硅粉加料管线由于时常会出现结堵，下料不通畅等现象，所以需要用气体进行充压，将结堵在管道内的硅粉充压到TCS合成炉16中进行反应，保证加料系统的畅通。本实用新型采用氢气进行压料，氢气自第一氢气管线9由硅粉加料器13的入口 1303进入、出口1304出来，对下部第一压料管线15进行充压，保证硅粉不会结堵在管线内，而影响下料通畅，通过第一阀门12和第二阀门14控制压料氢气的开关和流量大小。在第一氢气管线9上添加氮气吹扫管线11、第六阀门26、氮气储罐10便于检修置换，确保安全。同时，硅粉收 集器19在收集硅粉时，需要定期吹扫，将积压在硅粉收集器19和第二压料管线17的硅粉完全吹扫到三氯氢硅合成炉16内，保证硅粉收集器19不被堵塞，保持第二压料管线17通畅。在实际操作中，若娃粉加料管线15结堵,则三氯氢娃合成炉16的压差25 (PdI)降低，硅粉加料器13出现料位高报警，此时关闭第七阀门3，开启第一阀门12开始压料，压料过程中，三氯氢硅合成炉16压差25 (PdI)逐渐升高，当达到工艺控制要求时，即一次压料过程完成，此时硅粉加料器13料位高报警消除，关闭第一阀门12，开启第五阀门4，对13进行泄放操作，当13压力达到控制要求时，关闭第五阀门4，打开第七阀门3，继续加料。三氯氢硅合成炉16的合成气体通过氯硅烷管线21从旋风分离器20的2001进口进入，经过旋风分离除去一部分硅粉后，从20的顶端出口出来进入两级布袋过滤器进一步除硅粉，当两级布袋过滤器之间的压差开始升高，高至控制指标时，说明布袋过滤器被堵塞，此时旋风分离器需要反吹了，打开第四阀门23，氢气通过第三压料管线22由硅粉收集器19的1902入口进入硅粉收集器19进行充压，当其压力充至O. 5Mpa左右时，打开硅粉收集器19下部第三阀门18由出口 1903将硅粉压至下部第二压料管线17后再由入口 1603进入三氯氢硅合成炉16进行反应，当发现压力表27的压力显示快速降低时，说明通过氢气反吹，将积压在19和17的硅粉基本上完全吹扫至16中了，此时关闭第四阀门23，一次反吹过程结束。
权利要求1.一种三氯氢硅合成炉氢气压料、吹扫清理硅粉装置，包括硅粉加料器(13)、三氯氢娃合成炉(16)、旋风分离器(20)、娃粉收集器(19);其特征在于氢气储罐(8)经第一氢气管线(9)和第一阀门(12)连接至硅粉加料器(13)的下部入口(1303)，硅粉加料器(13)的下端出口( 1304)经第二阀门(14)、第一压料管线(15)连接至三氯氢硅合成炉(16)的入口( 1602)，三氯氢硅合成炉(16)的上端出口( 1601)经氯硅烷管线(21)连接至旋风分离器(20)的入口(2001)，旋风分离器(20)的下端经硅粉收集器(19)的入口(1901)连接至硅粉收集器(19)，硅粉收集器(19)的出口(1903)经第三阀门(18)、第二压料管线(17)连接至三氯氢硅合成炉(16)的入口( 1603);第一氢气管线(9)还连接第二氢气管线(2)，经第四阀门(23)、第三压料管线(22)连接至硅粉收集器(19)的入口( 1902)。
2.如权利要求I所述的三氯氢硅合成炉氢气压料、吹扫清理硅粉装置，其特征在于在所述的硅粉加料器(13)上的出口(1301)依次连接第四压料管线(5)、第五阀门(4)、氢气收集罐(7)。
3.如权利要求I或2所述的三氯氢硅合成炉氢气压料、吹扫清理硅粉装置，其特征在于所述的第一氢气管线(9)还依次连接氮气吹扫管线(11)、第六阀门(26)、氮气储罐(10)。
4.如权利要求2所述的三氯氢硅合成炉氢气压料、吹扫清理硅粉装置，其特征在于在所述的第五阀门(4)与硅粉加料器(13)的出口(1301)之间的管线上装有一压力表(24)。
5.如权利要求I或2所述的三氯氢硅合成炉氢气压料、吹扫清理硅粉装置，其特征在于在所述的三氯氢硅合成炉(16)的上下端之间安装有一差压变送器(25)。
6.如权利要求I或2所述的三氯氢硅合成炉氢气压料、吹扫清理硅粉装置，其特征在于在所述的第三压料管线(22)和硅粉收集器(19)的入口( 1902)之间的管线上安装有一压力表(27)。
专利摘要三氯氢硅合成炉氢气压料、吹扫清理硅粉装置，本实用新型涉及一种三氯氢硅合成炉压料及硅粉收集器反吹方式的氢气压料、吹扫清理硅粉装置，应用于多晶硅制造。其特点是氢气储罐(8)经第一氢气管线(9)连接至硅粉加料器(13)的下部，硅粉加料器(13)的下端经第一压料管线(15)连接至三氯氢硅合成炉(16)的入口，三氯氢硅合成炉(16)的出口经氯硅烷管线(21)连接至旋风分离器(20)的入口，旋风分离器(20)的下端连接至硅粉收集器(19)，硅粉收集器(19)的出口经第二压料管线(17)连接至三氯氢硅合成炉(16)的入口；第二氢气管线(2)经第三压料管线(22)连接至硅粉收集器(19)的入口。
文档编号C01B33/107GK202594790SQ201220010759
公开日2012年12月12日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者郑连基, 王振荣, 盛长海, 许保红, 王体虎 申请人:亚洲硅业(青海)有限公司