专利名称：一种用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器的制作方法
技术领域：
本发明属于化工设备和技术领域，具体涉及一种用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器。
背景技术：
目前，三氯氢硅不仅是制造多晶硅的主要原料，还是合成硅烷偶联剂和其它有机硅产品的重要中间体。由于全球太阳能光伏产业迅速发展，对多晶硅的需求量激增，造成三氯氢硅供应严重短缺。国内外生产三氯氢硅均以硅粉为原料，在流化床反应器中与氯化氢进行氯化反应，反应产物再经分离、提纯，直至得到满足质量要求的产品。合成三氯氢硅的工艺温度是3200C 350°C，在此温度条件下氯化氢和硅粉合成反应速率和三氯氢硅收率均较高。因此，应尽量将三氯氢硅合成炉内的温度保持在320°C 350°C范围内。但是，三氯氢硅的合成反应为强烈放热反应，在流化床底部，由于硅粉和氯化氢浓度较高，单位体积床层的放热量大；而在流化床上部，单位体积床层的放热量变小。这种不等量放热造成炉内的温度值波动较大，使合成的三氯氢硅质量不稳定。为了有效稳定炉内温度，必须采用合适的换热结构调节反应器内温度。现有流化床反应器大多采用指形套管换热器，该结构通过导热油的循环能够实现热量的移出，进而调节反应器内合成反应温度。由于现有换热装置为双套管结构，导热油从指形套管换热器内管的上部到达底部时，由于行程过长，与内外管环隙上升的导热油之间会有较明显的热量交换，使导热油温度升高8°C 10°C。当导热油从内管底部进入内外管环隙时，与流化床内物料的传热温差减小，移热能力下降。
发明内容
本发明为解决现在技术中的问题，提供一种用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器，它结构简单、移热能力明显增大。本发明采用以下技术方案予以实现本发明一种用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器，它包括导热油进口、换热管上封头、换热管连接法兰、若干个指形三套管换热管和导热油出口 ；所述导热油进口位于指形换热器的顶部，其下方依次设有换热管上封头和换热管连接法兰，在所述换热管上封头的侧面设有导热油出口。所述指形三套管换热管由内管、衬管和外管构成，所述内管、衬管和外管依次由里向外排列；所述内管和衬管环隙间上下两端封闭，并抽真空形成真空隔层。优选的，所述的用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器，所述内管、衬管和外管为三套同心圆管。优选的，所述的用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器，所述内管和衬管形成的真空隔层厚度为2mnT8mm。最佳厚度为5mm。
优选的，所述的用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器，所述外管内壁与衬管外壁的间距为3mnT50mm。最佳间距为25mm。所述的用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器，所述指形三套管换热管(4)均匀分布。优选的，所述指形三套管换热管(4)为7 40个。更优选的，所述指形三套管换热管为19个。本发明与现有技术相比具有以下显著的优点I.增加衬管结构简单，制造容易；2.导热油由内管上端到达下端时温升明显减小，传热温差加大，移热能力增强，能 够使流化床温度分布均匀、反应稳定，硅粉利用率和产品纯度均得到提高。
图I为本发明的主体结构立面示意图。图2为本发明的主体结构平面示意图。图3为图I中I部分的局部剖面放大示意图。图中各部件说明I、导热油进口 ；2、换热管上封头；3、换热管连接法兰；4、指形三套管换热管；5、导热油出口 ；6、内管；7、衬管；8、外管。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。本发明一种用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器，它包括导热油进口 I、换热管上封头2、换热管连接法兰3、若干个指形三套管换热管4和导热油出口 5 ;所述导热油进口 I位于指形换热器的顶部，其下方依次设有换热管上封头2和换热管连接法兰3，在所述换热管上封头2的侧面设有导热油出口 5。所述三套管换热管4由内管6、衬管7和外管8构成,所述内管6、衬管7和外管8依次由里向外排列；所述内管6和衬管7环隙间上下两端封闭，并抽真空形成真空隔层。所述内管6、衬管7和外管8为三套同心圆管。所述内管6和衬管7形成的真空隔层厚度为2mnT8mm,最佳为5mm。所述外管8内壁与衬管7外壁的间距为3mnT50mm,最佳为25mm。所述指形三套管换热管4均匀分布。所述指形三套管换热管4为7 40个,最佳为19个。参见图I、图2、图3。图I为本发明的主体结构立面示意图。图2为本发明的主体结构平面示意图，从图2可看出本发明中指形三套管换热管的排列方式，本实施例中的指形三套管换热管均匀分布，外周边可构成正六边形，里边的指形三套管换热管所构成的三角形为正三角形，如图2中所示的角为60度。图3为图I中I部分的局部剖面放大示意图。本实施例中,指形三套管换热管4为19个,如图2所示。
在使用中，三氯氢硅合成流化床反应器内加入本发明所述的具有三套管结构的指形换热器后，导热油从内管上部达到下部温升减小到4°C，床层内温度分布均匀，温度可维持在325 ± 3°C，硅粉利用率和产 品纯度均得到提高。
权利要求
1.一种用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器，其特征是，它包括导热油进口(I)、换热管上封头(2)、换热管连接法兰(3)、若干个指形三套管换热管(4)和导热油出口(5);所述导热油进口(I)位于指形换热器的顶部，其下方依次设有换热管上封头(2)和换热管连接法兰(3)，在所述换热管上封头(2)的侧面设有导热油出口(5)； 所述三套管换热管(4)由内管(6)、衬管(7)和外管(8)构成,所述内管(6)、衬管(7)和外管(8)依次由里向外排列；所述内管(6)和衬管(7)环隙间上下两端封闭，并抽真空形成真空隔层。
2.如权利要求I所述的用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器，其特征是，所述内管￠)、衬管(7)和外管(8)为三套同心圆管。
3.如权利要求I所述的用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形 换热器，其特征是，所述内管(6)和衬管(7)形成的真空隔层厚度为2mnT8mm。
4.如权利要求I所述的用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器，其特征是，所述内管(6)和衬管(7)形成的真空隔层厚度为5mm。
5.如权利要求I所述的用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器，其特征是，所述外管⑶内壁与衬管(7)外壁的间距为3mnT50mm。
6.如权利要求I所述的用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器，其特征是，所述外管(8)的内壁与衬管(7)的外壁的间距为25mm。
7.如权利要求I所述的用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器，其特征是，所述指形三套管换热管(4)均匀分布。
8.如权利要求7所述的用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器，其特征是，所述指形三套管换热管(4)为疒40个。
9.如权利要求8所述的用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器，其特征是，所述指形三套管换热管为19个。
全文摘要
本发明涉及一种用于三氯氢硅合成流化床反应器内的具有三套管结构的指形换热器，它包括导热油进口、换热管上封头、换热管连接法兰、若干个指形三套管换热管和导热油出口；所述指形三套管换热管由内管、衬管和外管构成，并依次由里向外排列；所述内管和衬管环隙间上下两端封闭，并抽真空形成真空隔层。本发明解决了导热油由内管进入内外管环隙时温升较大的问题，能够使流化床温度分布均匀、反应稳定，硅粉利用率和产品纯度均较高。
文档编号C01B33/107GK102910634SQ201210425920
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者张向京, 刘硕, 胡永琪, 刘玉敏, 王建英, 郝丛 申请人:河北科技大学