专利名称：三氯氢硅合成炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及三氯氢硅生产领域三氯氢硅合成工序的设备，是三氯氢硅生产的 核心设备，尤其是一种高效新型的三氯氢硅合成炉。
背景技术：
目前三氯氢硅合成生产系统主要有带压反应炉和常压反应炉，均采用沸腾方式进 行固体与气体进行反应。由于带压反应工艺尚不成熟，三氯氢硅粗品转化率低，三氯氢硅粗品纯度基本在 80%以下，且运行不正常，运行过程中还容易频繁停产，生产成本高，目前只有少数几家大 公司在用。常压合成三氯氢硅的生产方法，生产三氯氢硅粗品转化率高，三氯氢硅粗品纯度 基本在85%以上，装置较小，使用灵活，是目前三氯氢硅生产发展方向，但在常压反应炉中 现在均使用DN600型号以下的小炉子进行生产，但是单台设备日生产能力在3-6吨之间，是 三氯氢硅生产的瓶颈。伴随着太阳能光伏产业的迅猛发展，多晶硅产业的异军突起，三氯氢 硅需求量剧增，目前全国三氯氢硅企业不断扩大产能，三氯氢硅生产装置已经从千吨级产 能逐渐向万吨级过渡。为解决三氯氢硅常压反应的瓶颈问题，急需研究更大的常压反应炉 以适应三氯氢硅产业发展的需要。
实用新型内容本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种新型的三氯氢硅反应炉，可以大大 提高三氯氢硅的产量。本实用新型的技术方案如下三氯氢硅反应炉，其炉体包括上部的扩大段和下部的反应段，反应段设置有内换 热器和加热器，反应段与炉体底部之间设置有喷嘴和固定喷嘴的喷嘴管板，所述内换热器 的换热管分成内管和外管，其特征在于所述内管和外管采用整根钢管弯制，内管的直径为 16mm，外管的直径为38mm，除管端有焊口外，其余各处没有焊接点；所述外管的管端为对接 焊缝形成锥形堵头，改变了以前的角焊缝形式，同时堵头为实心块，且堵头的外直径大于换 热管的外直径，能有效防止硅粉沸腾冲刷管端，延长内换热器使用寿命。所述炉体的顶部设置有防爆口，通过法兰与炉体连接，提高了设备的安全性。所述炉体的长径比为8 1(设备高度和设备反应区筒体的直径之比)，所述扩大 段与反应段直径比为1.5 1 ；反应炉的炉体短，能有效地排出三氯氢硅生产中产生的杂质 (如二氧化硅粉沫排出系统)，有利于反应进行。所述喷嘴采用镍基耐蚀合金材料，喷嘴采用4MM的大孔径喷嘴，喷嘴不易堵塞，且 耐腐蚀、耐磨性强，喷嘴使用寿命比原来的304不锈钢喷嘴寿命提高了 5倍以上。所述炉体的材质采用16MnR，换热管采用加厚型20号钢无缝钢管。所述加热器为电磁(采用高频电磁加热，工作频率在1000(Γ15000ΗΖ)感应加热器，升温速度快，可以改变电阻式加热易损坏设备的弊端。本实用新型的有益效果如下本实用新型的单台设备日生产能力在7-11吨之间，正常产量在8吨以上，并且使 用寿命较长。
图1为本实用新型结构图图2为本实用新型图实施示意图
具体实施方式
如图1所示，三氯氢硅反应炉，其炉体包括上部的扩大段1和下部的反应段2，反应 段2设置有内换热器和加热器3，反应段2与炉体底部之间设置有喷嘴6和固定喷嘴的喷嘴 管板10，所述内换热器的换热管分成内管4和外管5，所述内管4和外管5采用整根钢管弯 制，内管4的直径16 (单位mm)，外管5的直径38 (单位mm)，除管端有焊口外，其余各处没 有焊接点；所述外管5的管端为对接焊缝形成锥形堵头6，改变了以前的角焊缝形式，同时 堵头6为实心块，且堵头6的外直径大于换热管的外直径12MM，能有效防止硅粉沸腾冲刷管 端，延长内换热器使用寿命。所述炉体的顶部设置有防爆口 7，通过法兰8与炉体连接，提高了设备的安全性。所述炉体的长径比为8 1(炉体设备高度和反应段2筒体的直径之比)，所述扩 大段1与反应段2直径比为1.5 1 ；反应炉的炉体短，能有效地排出三氯氢硅生产中产生 的杂质(如二氧化硅粉沫排出系统)，有利于反应进行。所述喷嘴9采用镍基耐蚀合金材料，喷嘴采用4MM的大孔径喷嘴，喷嘴不易堵塞， 且耐腐蚀、耐磨性强，喷嘴使用寿命比原来的304不锈钢喷嘴寿命提高了 5倍以上。所述炉体的材质采用16MnR，换热管采用加厚型20号钢无缝钢管。所述加热器3为电磁(采用高频电磁加热，工作频率在10000 15000HZ)感应加 热器，可以改变电阻式加热易损坏设备的弊端。如图2所示，三氯氢硅合成炉是三氯氢硅合成生产系统的关键设备，与硅粉干燥 器11、沉降器12、旋风分离器13、硅尘过滤器14、冷凝器15配套使用，构成整个三氯氢硅合 成工艺系统。在投入生产时，采用电磁感应电加热器进行加热，将合成炉及炉内硅粉加热到 300°C左右，通过经过除水处理的氯化氢气体进行反应，在正常反应时在换热器内通热水进 行降温，使硅粉反应温度控制在320°C左右，确保生产正常运行。三氯氢硅合成后的混合气 体经冷凝即得到三氯氢硅粗品，纯度基本在85%以上。
权利要求三氯氢硅反应炉，其炉体包括上部的扩大段(1)和下部的反应段(2)，反应段(2)设置有内换热器和加热器(3)，反应段(2)与炉体底部之间设置有喷嘴(9)和固定喷嘴的喷嘴管板(10)，所述内换热器的换热管分成内管(4)和外管(5)，其特征在于所述内管(4)和外管(5)采用整根钢管弯制，外管(5)的末尾管端为对接焊缝形成的实心锥形堵头(6)，且堵头(6)的外直径大于换热管的外直径。
2.根据权利要求1所述的三氯氢硅反应炉，其特征在于所述炉体的顶部设置有防爆 口(7)，通过法兰(8)与炉体连接。
3.根据权利要求1或2所述的三氯氢硅反应炉，其特征在于所述炉体的高度和反应 段⑵的筒体直径之比为8 1，所述扩大段⑴与反应段(2)的直径之比为1.5 1。
4.根据权利要求1所述的三氯氢硅反应炉，其特征在于所述喷嘴(9)为镍基耐蚀合 金的大孔径喷嘴。
5.根据权利要求1所述的三氯氢硅反应炉，其特征在于所述加热器(3)为电磁感应 加热器，工作频率在10000 15000HZ。
专利摘要本实用新型公开了一种三氯氢硅反应炉，其炉体包括上部的扩大段和下部的反应段，反应段设置有内换热器和加热器，反应段与炉体底部之间设置有喷嘴和固定喷嘴的喷嘴管板，所述内换热器的换热管分成内管和外管，所述内管和外管采用整根钢管弯制，外管的末尾管端为对接焊缝形成的实心锥形堵头，且堵头的外直径大于换热管的外直径，能有效防止硅粉沸腾冲刷管端，延长内换热器使用寿命；采用该结构的本实用新型，单台设备日生产能力在7-11吨之间，正常产量在8吨以上，并且使用寿命较长。
文档编号C01B33/107GK201620027SQ200920243958
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者梁进 申请人:乐山永祥硅业有限公司