专利名称：三氯氢硅合成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化工产品的合成装置，特别是一种三氯氢硅合成装置的加热部 件。
背景技术：
三氯氢硅又名三氯硅烷、硅仿，比重1.315，分子量135.45，常温下为无色透明 易挥发液体，遇水分解；溶于二硫化碳、氯仿、苯等；易燃，有臭味。主要用于制造单 晶硅、硅酮化合物、半导体用硅的中间体，三氯氢硅还是生产有机硅烷偶联剂的重要原 料，将三氯氢硅与氯乙烯或氯丙烯进行合成反应，再经精馏提纯，得到乙烯基或丙烯基 系列硅烷偶联剂产品。三氯氢硅的生产方法为将硅粉间断加入三氯氢硅合成装置，氯化氢通过计量后 进入三氯氢硅合成炉，硅粉、氯化氢在炉内高温环境下反应，产生三氯氢硅和四氯化 硅，以及少量的二氯二氢硅。产生的氯硅烷经过气固分离，然后进入氯硅烷冷却、冷凝 系统。现有技术中三氯氢硅合成炉的加热方法主要有1、导热油加热，热的导热油来源 于导热油加热装置，如中国专利公开号CN 101486466A
公开日2009年7月22日，介绍 了一种用于生产三氯氢硅的硫化床反应器及其气体分布器，该反应器采用导热油加热， 导热油在加热的过程中通过管道间壁，一旦导热油泄漏在合成炉内，处理起来将非常麻 烦；2、氮气加热，热氮气来源于氮气加热装置，氮气或导热油先由电加热装置加热，这 种间接的电加热方式的缺点是增加了额外能量的损耗，氮气进入三氯氢硅生产系统增 加了后续氮气分离的能量。3、直接采用电加热，如中国专利公开号CN 201372207Y公 开日2009年12月30日，介绍了一种新型三氯氢硅合成反应器，该反应器直接采用点加 热，缺点是升温速度较慢。
发明内容
为了克服以上的缺点，本发明提供了一种三氯氢硅合成装置，该装置具有升温 迅速，控温准确，温度均勻的特点。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是三氯氢硅合成装置，包括合成炉 筒体，合成炉筒体外部有加热部件，其特征是加热部件包括加热花板和电阻丝，加热 花板为圆环片状，加热花板设置在合成炉筒体的外表面，加热花板的环形表面上轴向密 布有通孔，通孔形成与加热花板内圆周同心的三圈同心圆通孔带，通孔上固定有中空绝 缘磁筒，电阻丝在每个绝缘瓷筒中心穿过。加热花板采用厚度6mm IOmm钢板制作，加热花板的内圆周与外圆周为同心 圆。加热部件包含有1 5层相互平行且大小相同的加热花板，加热花板的内圆轴线与 合成炉筒体的轴线重合。加热花板上有连接花板内外圆环的贯穿花板上下表面的梯形开 口。加热花板上相邻的同心圆通孔带上的对应通孔之间有贯穿花板的条形缺口，最外层 同心圆通孔带上的通孔与加热花板的外圆周之间也有贯穿花板的条形缺口，条形缺口径向与加热花板半径的夹角为θ，θ为0° <θ <90°。优选夹角θ为加热花板的开口向 开口轴对称点沿着花板两侧半圆周方向逐渐减小，更优选每两个沿着加热花板圆周方向 相邻的夹角θ的差值相同，进一步优选差值大于0°而且小于10°。这样设置条形缺口 的好处是便于电阻丝的安装，电阻丝可以用垂直切割方式安装到加热花板上的通孔上， 避免了电阻丝穿过花板通孔弯曲次数过多而减少电阻丝的使用寿命；另外，缺口还可以 减小加热花板在加热过程中的应力与变形，防止在加热的过程中加热花板受热膨胀，挤 压破坏合成炉筒体和绝缘瓷筒，延长加热部件的使用寿命，减少维护成本；还可以使穿 过电阻丝后的合成炉迅速加热。电阻丝的材料为含有镍80%、铬20% (质量分数)的合金材料，电阻丝直径为 Φ 3mm Φ 6mm。3根电阻丝分别在加热花板的每条同心圆通孔带上串联穿过。该装置还包含有接线箱，接线箱内安装有熔断器，熔断器内熔断体采用RTO系 列低压有填料封闭管式熔断体，当电流过载时，熔断体快速熔断切断电源。在加热部 件的上部还含有防水罩，防水罩能防止从上而下的楼面冲洗水、设备冲洗水以及其它冲 洗、飞溅的雨水。在加热部件的外部沿合成炉筒体圆周方向有保温层，保温层采用岩棉 水泥结构，保温层可防止热量散失以及人体接触高温热源。在加热部件的最外部还含有 防护罩，防护罩为两瓣结构用铰链链接成的一个圆筒，防护罩采用厚度为4mm 8_ 钢板卷制而成，防护罩装有铰链用来链接两瓣使之成为一个圆筒体整体，该防护罩能防 止外物与加热器内电阻丝接触。加热部件的上部和下部还含有两块圆环形支撑板，支撑 板为厚度8mm 12mm的钢板，支撑板用于支撑和限制防护层、保温层。本发明的有益效果是，该装置升温迅速、控温准确、节约能源、简易实用、便 于操作，能显著提高三氯氢硅生产效率。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进一步说明。图1是本发明三氯氢硅合成装置的结构示意图。图2是该装置控制系统的电路图。图3是加热花板的结构图。图4是图3的局部放大图。图中1.接线箱，2.熔断器，3.合成炉筒体，4.防水罩，5.防护罩，6.保温层， 7.电阻丝，8.加热花板，9.绝缘瓷筒，10.支撑板，11.温度计套管，12.控制系统，13.开 口，14.缺口，15.通孔。
具体实施例方式在图1中，三氯氢硅合成装置包括合成炉筒体3，合成炉筒体3上部有接线箱 1，合成炉筒体3外部圆周方向有加热部件，加热部件外包围有保温层6，保温层6外包围 有防护罩5，保温层6上下分别有圆环形支撑板10，上支撑板10上部有防水罩4。合成炉筒体3外部有加热部件，加热部件包括加热花板8和电阻丝7，加热花板 8为圆环片状，见图3，加热花板设置在合成炉筒体的外表面，加热花板的环形表面上轴 向密布有通孔，通孔形成与加热花板内圆周同心的三圈同心圆通孔带，通孔上固定有中空绝缘磁筒，电阻丝在每个绝缘瓷筒中心穿过。加热部件包含有4层加热花板8，加热花板8采用厚度6mm IOmm钢板制作， 加热花板8的内圆周与外圆周为同心圆，4层加热花板相互平行且大小相同，加热花板 (8)的内圆轴线与合成炉筒体(3)的轴线重合。加热花板8上有连接花板内外圆周的贯 穿花板上下表面的梯形开口 13。加热花板8上相邻的同心圆通孔带上的对应通孔15之 间有贯穿花板的条形缺口 14，最外层同心圆通孔带上的通孔15与加热花板8的外圆周之 间也有贯穿花板的条形缺口 14，条形缺口 14径向与加热花板8半径的夹角为θ，θ为 0° <θ <90°，见图3。夹角θ为加热花板的开口向开口对称点A沿着花板两侧半圆 周方向逐渐减小，每两个沿着加热花板圆周方向相邻的夹角θ的差值相同，即θ「θ2 = θ 2- θ 3,见图4，差值为2°。电阻丝7的材料为含有镍80%、铬20% (质量分数)的合金材料，电阻丝直径 为Φ3ιηιη Φ6ιηιη。3根电阻丝分别在加热花板的三圈同心圆通孔带上串联穿过。接线箱1内含有熔断器2和控制系统12，熔断器2内熔断体采用RTO系列低压有 填料封闭管式熔断体，当电流过载时，熔断体快速熔断切断电源。图2是控制系统12的 电路图，控制系统包含加热、停止、电流指示、温度指示、过热保护、过流保护功能。加热部件的上部有防水罩5，加热部件外一圈包裹有的保温层6，保温层6采 用岩棉水泥结构，保温层6外有的防护罩5，防护罩5为两瓣结构，采用厚度为4mm 8mm钢板卷制而成，防护罩装有铰链用来链接两瓣使之成为一个圆筒体整体，该防护罩 5能防止外物与加热部件内电阻丝7接触。保温层6上部和下部的支撑板10采用厚度为 8mm 12mm钢板制作，支撑板10用于支撑和限位防护罩5、保温层6。防护罩5的外 表面有温度计套管U用于指示反应温度。整个装置电源采用380V、50HZ,总功率为20KW 60KW，由启动控制系统12
启动该加热部件，电阻丝7能将该三氯氢硅合成装置内迅速加热至300 400°C，提供硅 粉与氯化氢开始反应的起始温度。
权利要求
1.一种三氯氢硅合成装置，包括合成炉筒体(3)，合成炉筒体(3)外部有加热部件， 其特征是加热部件包括加热花板(8)和电阻丝(7)，加热花板(8)为圆环片状，加热 花板(8)设置在合成炉筒体(3)的外表面，加热花板(8)的环形表面上轴向密布有通孔 (15)，通孔(15)形成与加热花板内圆周同心的三圈同心圆通孔带，通孔(15)上固定有中 空绝缘磁筒(9)，电阻丝(7)在每个绝缘瓷筒(9)中心穿过。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是加热花板(8)为厚度6mm IOmm的钢 板，加热花板(8)的内圆周与外圆周为同心圆。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是合成炉筒体(3)的外表面套有1 5层相 互平行且大小相同的加热花板(8)，加热花板⑶的内圆轴线与合成炉筒体(3)的轴线重合ο
4.根据权利要求1所述的装置，其特征是加热花板(8)上有连接花板内外同心圆周 的贯穿花板上下表面的梯形开口(13)。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征是加热花板(8)上相邻的同心圆通孔带上的 对应通孔(15)之间有贯穿花板的条形缺口(14)，最外层同心圆通孔带上的通孔(15)与 加热花板(8)的外圆周之间也有贯穿花板的条形缺口(14)，条形缺口(14)径向与加热花 板(8)半径的夹角为θ，θ为0° θ <90°，优选夹角θ为加热花板的开口(13)向开 口(13)轴对称点沿着花板两侧半圆周方向逐渐减小，更优选每两个沿着加热花板(8)圆 周方向相邻的夹角θ的差值相同，进一步优选差值大于0°而且小于10°。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征是电阻丝(7)在加热花板(8)的每条同心圆 通孔带上串联。
7.根据权利要求1 6中任何一项所述的装置，其特征是该装置还连接有接线箱 (1)，接线箱内有熔断器(2)，熔断器内熔断体为RTO系列低压有填料封闭管式熔断体。
8.根据权利要求1 6中任何一项所述的装置，其特征是加热部件的外部沿合成炉 筒体(3)圆周方向有保温层(6)。
9.根据权利要求1 6中任何一项所述的装置，其特征是加热部件的最外部还含有 防护罩(5)，防护罩为两瓣结构用铰链链接成的一个圆筒，防护罩的钢板厚度为4_ 8mm ο
10.根据权利要求1 6中任何一项所述的装置，其特征是加热部件的上部和下部 还含有两块圆环形支撑板(10)，支撑板为厚度8mm 12mm的钢板。
全文摘要
本发明公开了一种三氯氢硅合成装置，包括合成炉筒体(3)，合成炉筒体(3)外部有加热部件，其特征是加热部件包括加热花板(8)和电阻丝(7)，加热花板(8)为圆环片状，加热花板(8)设置在合成炉筒体(3)的外表面，加热花板(8)的环形表面上轴向密布有通孔(15)，通孔(15)形成与加热花板内圆周同心的三圈同心圆通孔带，通孔(15)上固定有中空绝缘磁筒(9)，电阻丝(7)在每个绝缘瓷筒(9)中心穿过。该合成装置升温迅速、控温准确、节约能源、便于操作，能显著提高三氯氢硅生产效率。
文档编号C01B33/107GK102009980SQ20101060298
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者李明生, 邱顺恩, 郎丰平, 黄小明, 黄少辉 申请人:江西嘉柏新材料有限公司