一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成三氯氢硅的装置制造方法
【专利摘要】一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成三氯氢硅的装置，该装置由静态混合器、混合料缓冲罐、加压泵、进料预热器、列管反应器、产品后冷却器和产品罐依次串联组装而成。其优点是：该装置能同时处理二氯二氢硅与四氯化硅，并将其转化为三氯氢硅，简化了工艺流程，实现了资源再利用。在该装置中，二氯二氢硅的单程转化率达到了95%，提高了产品转化率，节约了企业成本。本装置流程结构简单、安装方便、易于操作，易于在行业中广泛推广。
【专利说明】一种利用二氯二氢娃与四氯化娃合成三氯氢娃的装置【技术领域】
[0001]本实用新型涉及多晶硅生产领域，具体涉及一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成
三氯氢硅的装置。
【背景技术】
[0002]在多晶硅生产或三氯氢硅合成工艺中，会产生大量的副产物二氯二氢硅和四氯化硅，其中四氯化硅极易与水反应生成二氧化硅和氯化氢，直接排放将严重影响生态环境。传统的处理方法是用废水淋洗或者将二氯二氢硅送至还原炉中生长多晶硅；将四氯化硅和氢气以一定比例通入高温氢化装置中，发生氢化反应后生成三氯氢硅。三氯氢硅是生产多晶硅的原料，利用这种方法处理既能避免环境污染又能将生成的三氯氢硅再用于生产多晶硅，节约了资源。但是在生产过程中，二氯二氢硅在还原炉中生长多晶硅时会产生大量的硅粉沉积物，影响生产的稳定进行；而四氯化硅加氢转化为三氯氢硅的过程则能耗相对较高，并且转化率较低。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成三氯氢硅的装置，能克服上述缺点。具体而言本装置是利用二氯二氢硅与四氯化硅在催化剂树脂的作用下，发生离子交换反应生成三氯氢硅，具有高效、低能耗、转化率高的特点。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型提供的一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成三氯氢硅的装置，该装置由静态混合器、混合料缓冲罐、加压栗、进料预热器、列管反应器、产品后冷却器和产品罐依次串联组装而成。
[0005]所述的静态混合器为管道混合器，里面装满金属填料。确保四氯化硅和二氯二氢硅在进入混合料缓冲罐前混合均匀；静态混合器中二氯二氢硅与四氯氢硅比为1:4.5~1:
6,优选为1:4.55。
[0006]所述的混合料缓冲罐为立式压力容器，内部为10M3的空腔结构。用来存贮混合料。
[0007]所述的加压栗为屏蔽栗或管道栗。优选管道栗。
[0008]所述的进料预热器立式压力容器，压力容器管程内布置有直径25-32皿1，长度为800-1200_ 换热管。
[0009]所述的产品后冷却器为立式压力容器，压力容器管程内布置有直径18-32皿1，长度为800-1200皿1换热管。
[0010]所述产品罐为立式压力容器，内部为10M3的空腔结构。用于贮存产品物料。
[0011]所述列管式反应器为圆柱式压力容器，压力容器管程内布置有直径为50~80mm，长度为5500~6000mm换热钢管，所述换热钢管和压力容器壳程材料为不锈钢304或304L或316或316L或者碳钢Q354R，优选为碳钢345R ;压力容器壳程内带有折流板，折流板间距为350~500mm，优先450mm，形式为矩形、圆形、弓形；优选矩形；列管反应器内工艺参数:运行压力为0.2?0.5MPa，优选0.3MPa，运行温度为30°C?50°C，优选为40°C。
[0012]换热器列管内填充催化剂A21或Dow-43，优选A21树脂，填充高度为3m?5m，优选为4.8m。
[0013]本实用新型一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成三氯氢硅的装置是运样实现的:
[0014]1、将液态二氯二氢硅与四氯化硅按照一定的比例在静态混合器中混合后进入到混合料缓冲罐；
[0015]2、通过加压栗加压至0.2?0.5MPa后进入预热器中预热至30°C?38°C ；
[0016]3、进入到列管式反应器中，在催化剂树脂的作用下，二氯二氢硅与四氯化硅在
0.2?0.5MPa下发生合成反应生成三氯氢硅，同时列管反应器壳程开启循环冷却水，确保反应温度维持在35?50°C ;
[0017]4、反应后产物为液相进入到产品后冷却器，产品物料被进一步冷却至温25°C后进入到产品缓冲罐。
[0018]本实用新型一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成三氯氢硅的装置的有益效果是:该装置能同时处理二氯二氢硅与四氯化硅，并将其转化为三氯氢硅，简化了工艺流程，实现了资源再利用。在该装置中，二氯二氢硅的单程转化率达到了 95%，提高了产品转化率，节约了企业成本。本装置流程结构简单、安装方便、易于操作，易于在行业中广泛推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的连接示意图；
[0020]图2是本实用新型中列管反应器的示意图；
[0021]图中I一静态混合器，2—混合料缓冲罐，3—加压栗，4一进料预热器，5—列管反应器，6—产品后冷却器，7—产品缓冲罐，中8—反应器上封头，9一反应器下封头，10—反应列管，11 一膨胀节，12—壳程，13—催化剂树脂，A—混合物进料口，B—混合物出料口，C一循环冷却水入口，D—循环冷却水出口。
【具体实施方式】
[0022]根据图1和图2所示的实施例，所述一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成三氯氢硅的装置，该装置由静态混合器、混合料缓冲罐、加压栗、进料预热器、列管反应器、产品后冷却器和产品罐依次串联组装而成。
[0023]所述列管反应器为圆柱式压力容器，该压力容器管程内布置有换热钢管，压力容器壳程内设置有折流板。
[0024]所述换热钢管材料为不锈钢304。
[0025]所述压力容器壳程材料为碳钢345R。
[0026]所述换热钢管直径为80mm，长度为6000mm。
[0027]所述折流板间距为450mm。
[0028]静态混合器中二氯二氢硅与四氯氢硅比为1:4.55。
[0029]列管反应器内工艺参数:运行压力为0.3 MPa，运行温度为40°C。
[0030]换热器列管内填充催化剂为A21树脂，填充高度为4.8m。[0031]本实用新型的工作原理及步骤是:
[0032]1、将液态二氯二氢硅与四氯化硅按照1:4.55的比例在静态混合器中混合后进入到混合料缓冲罐；
[0033]2、通过加压栗加压至0.3MPa后进入预热器中预热至38 °C ；
[0034]3、进入到列管式反应器中，在催化剂树脂的作用下，二氯二氢硅与四氯化硅在
0.3MPa下发生合成反应生成三氯氢硅，同时列管反应器壳程开启循环冷却水，确保反应温度维持在40°C ；
[0035]4、反应后产物为液相进入到产品后冷却器，产品物料被进一步冷却至温25°C后进入到产品缓冲罐。
[0036]2013年6月-10月采用该新型工艺路线在河南洛阳某厂建立了装置，并运行。运
行数据如下表:
[0037]
【权利要求】
1.一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成三氯氢硅的装置，其特征在于:该装置由静态混合器、混合料缓冲罐、加压栗、进料预热器、列管反应器、产品后冷却器和产品罐依次串联组装而成。
2.根据权利要求1所述的一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成三氯氢硅的装置，其特征在于:所述的静态混合器为管道混合器，里面装满金属填料，确保四氯化硅和二氯二氢硅在进入混合料缓冲罐前混合均匀；静态混合器中二氯二氢硅与四氯氢硅比为1:4.5?1:6,优选为1:4.55。
3.根据权利要求1所述的一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成三氯氢硅的装置，其特征在于:所述的混合料缓冲罐为立式压力容器，内部为10M3的空腔结构。
4.根据权利要求1所述的一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成三氯氢硅的装置，其特征在于:所述的加压栗为屏蔽栗或管道栗，优选管道栗。
5.根据权利要求1所述的一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成三氯氢硅的装置，其特征在于:所述的进料预热器立式压力容器，压力容器管程内布置有直径25-32mm，长度为800-1200_ 换热管。
6.根据权利要求1所述的一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成三氯氢硅的装置，其特征在于:所述的产品后冷却器为立式压力容器，压力容器管程内布置有直径18-32mm，长度为800-1200皿1换热管。
7.根据权利要求1所述的一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成三氯氢硅的装置，其特征在于:所述产品罐为立式压力容器，内部为10M3的空腔结构，用于贮存产品物料。
8.根据权利要求1所述的一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成三氯氢硅的装置，其特征在于:所述列管式反应器为圆柱式压力容器，压力容器管程内布置有直径为50?80mm，长度为5500?6000mm换热钢管，所述换热钢管和压力容器壳程材料为不锈钢304或304L或316或316L或者碳钢Q354R，优选为碳钢345R ;压力容器壳程内带有折流板，折流板间距为350?500mm，优先450mm，形式为矩形、圆形、弓形；优选矩形；列管反应器内工艺参数:运行压力为0.2?0.5MPa，优选0.3MPa，运行温度为30°C?50°C，优选为40°C。
9.根据权利要求1所述的一种利用二氯二氢硅与四氯化硅合成三氯氢硅的装置，其特征在于:换热器列管内填充催化剂A21或Dow-43，优选A21树脂，填充高度为3m?5m，优选为 4.8m。
【文档编号】C01B33/107GK203602365SQ201320790786
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】谭德军, 李俊佼, 罗海玲 申请人:武汉宏澳绿色能源工程有限责任公司