用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统。该系统包括：混料机；活化干燥器，所述活化干燥器与所述混料机相连；以及还原气供给装置，所述还原气供给装置与所述活化干燥器相连。该系统结构简单，易操作控制，运行安全稳定；气体分布均匀，传热效果好，活化干燥时间短、效率高；系统反应温度和压力比较低，设备维护方便；还可以对还原气循环利用，回收热量，能耗比较低。
【专利说明】用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及多晶硅生产领域，具体地，涉及一种用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统。
【背景技术】
[0002]多晶硅生产过程中产生的大量的副产物四氯化硅，直接排放会严重污染环境。现有的处理方式是将四氯化硅通过冷氢化转化为三氯氢硅，该方法是将粉末状触媒与硅粉按一定比例均匀混合后，在还原气气氛下由20摄氏度至420摄氏度连续变化的温度条件下活化处理；按一定配比的还原气、四氯化硅混合气体通过活化处理后的催化剂与硅粉料层实现四氯化硅的冷氢化反应。硅粉和粉末状触媒进入冷氢化反应系统前需要活化干燥，即将氧化态的触媒还原为具有活性的镍，同时将硅粉中的水分及触媒还原过程中产生的水分脱除，以免水分进入氢化系统，与氯硅烷反应产生HC1和Si02，腐蚀设备，堵塞系统。以往硅粉和触媒的活化干燥是在干燥器外壁采用电感加热或蒸汽加热，使内部温度升高至活化干燥温度，，由于硅粉的导热性极差，采用这些方式升温效率低，升温慢，而且温度分布不均匀，能耗较高；活化干燥时间长，影响正常生产。
[0003]因此，用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统有待改进。
实用新型内容
[0004]本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种装置结构简单，传热效果好，升温速度快，温度分布均匀，能耗低，活化干燥效果好的用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统。
[0005]根据本实用新型第一方面实施例的用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统，包括混料机，所述混料机用于将所述硅粉和触媒进行混合以便得到硅粉触媒混合物；活化干燥器，所述活化干燥器与所述混料机相连，用于将所述硅粉触媒混合物进行活化干燥处理；以及还原气供给装置，所述还原气供给装置与所述活化干燥器相连，用于为所述活化干燥器提供还原气，其中，所述活化干燥器包括:活化干燥器本体，所述活化干燥器本体内限定有活化干燥空间；原料进料口，所述原料进料口设置在所述活化干燥器本体上，并且所述原料进料口与所述混料机相连，用于向所述活化干燥空间内供给所述硅粉触媒混合物；以及还原气进料口，所述还原气进料口设置在所述活化干燥器本体上，并且所述还原气进料口与所述还原气供给装置相连，用于向所述活化干燥空间内供给还原气。根据本实用新型实施例的用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统，结构简单，易操作控制，运行安全稳定；而且传热效果好，活化干燥时间短、效率高；同时系统中反应温度和压力比较低，设备维护方便；还可以对还原气循环利用，热量回收，能耗比较低。
[0006]另外，根据本实用新型上述实施例的用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统，还可以具有如下附加的技术特征:
[0007]根据本实用新型的一个实施例，所述活化干燥器进一步包括气体出口，所述气体出口设置在所述活化干燥器本体上，用于将剩余气体排出所述活化干燥空间。由此，可以有效地将活化干燥反应所产生的剩余气体排出活化干燥器。
[0008]根据本实用新型的一个实施例，进一步包括除尘装置，所述除尘装置分别与所述气体出口和所述还原气供给装置相连，用于对排出的所述剩余气体进行除尘以便获得经过除尘的气体。由此，可以有效地去除从活化干燥器排出的剩余气体中携带的少量硅粉和触媒。
[0009]根据本实用新型的一个实施例，进一步包括净化装置，所述净化装置分别与所述除尘装置和所述还原气供给装置相连，用于对所述经过除尘的气体进行净化以便获得净化还原气。由此，可以有效地洁净经过除尘的气体中杂质成分，从而得到洁净的还原气并通入活化干燥装置而加以循环利用，达到降低能耗的目的。
[0010]根据本实用新型的一个实施例，进一步包括:热交换装置，所述热交换装置包括:热交换装置本体，所述热交换装置本体内限定出用于使所述经过除尘的气体和所述净化还原气进行热交换以便分别得到经过冷却的除尘气体和经过预热的净化还原气的热交换空间；第一气体进口，所述第一气体进口设置在所述热交换装置本体上，并且所述第一气体进口与所述除尘装置相连，用于将所述经过除尘的气体供给到所述热交换装置；第一气体出口，所述第一气体出口设置在所述热交换装置本体上，并且所述第一气体出口与所述净化装置相连，用于将所述经过冷却的除尘气体供给到所述净化装置；第二气体进口，所述第二气体进口设置在所述热交换装置本体上，并且所述第二气体进口与所述净化装置相连，用于将所述净化还原气供给到所述热交换装置；以及第二气体出口，所述第二气体出口设置在所述热交换装置本体上并且所述第二气体出口与所述还原气供给装置相连，用于将所述经过预热的净化还原气供给到所述还原气供给装置。由此，根据本实用新型的热交换装置，可以同时达到提高对经过除尘的气体的加热作用和高效降低净化还原气的温度的作用，不仅有效地利用了气体自身的热量，节省了能源，而且工艺简单易行，高效稳定。
[0011]根据本实用新型的一个实施例，所述触媒为氧化态触媒。由此，可以利用还原气将氧化态触媒还原为活化状态。
[0012]根据本实用新型的一个实施例，所述氧化态触媒为镍触媒。由此，可以利用还原气将氧化态的镍触媒还原为活化状态。
[0013]根据本实用新型的一个实施例，所述活化干燥器包括:电阻加热棒套管，用于向所述活化干燥空间中的所述硅粉触媒混合物提供热量；和还原气分布器，用于将所述还原气供给装置提供的所述还原气分散到所述活化干燥空间内。由此，可以高效对活化干燥器空间中的硅粉和触媒在还原气的气氛和高温条件下进行活化处理，使得该系统具有较好的传热效果。
[0014]根据本实用新型的一个实施例，所述还原气供给装置进一步包括电加热组件，用于对所述还原气进行加热处理。由此，可以预先将提供给活化干燥器的还原气进行加热，从而达到与硅粉/触媒进行活化反应的温度，提高活化反应的效率，并循环利用还原气，达到降低能耗的目的。
[0015]根据本实用新型的一个实施例，所述还原气为氢气。由此，可以利用氢气有效地与硅粉和触媒进行还原反应，提高活化触媒的效率。
[0016]根据本实用新型的一个实施例，所述除尘装置为布袋收尘器或陶瓷过滤器。由此，可以进一步有效地提高去除从活化干燥器排出的剩余气体中携带的少量硅粉和触媒。
[0017]根据本实用新型的一个实施例，所述净化装置包括:加压组件，所述加压组件与所述热交换装置相连，用于对所述经过冷却的除尘气体进行加压处理；脱氧组件，所述脱氧组件与所述加压组件相连，用于将经过加压的气体进行脱氧处理；脱水组件，所述脱水组件与所述脱氧组件相连，用于将经过脱氧的气体进行脱水处理；以及除尘净化组件，所述除尘净化组件与所述脱水组件相连，用于对经过脱水的气体进行除尘净化处理。由此，可以进一步有效地洁净经过除尘的气体中的水分、氧气和剩余硅粉与触媒，从而得到洁净的还原气并通入活化干燥装置而加以循环利用，达到降低能耗的目的。
[0018]根据本实用新型的一个实施例，所述除氧催化剂为钯钼双金属脱氧催化剂。由此，能够有效地去除经过加压的气体中的氧气，提高脱氧处理的效率。
[0019]根据本实用新型的一个实施例，所述热交换装置为列管式热交换器。由此，可以利用其传热效果好的特点进一步提高热交换装置的换热效果，从而有效降低经过除尘的气体的温度，并升高净化还原气的温度。
[0020]根据本实用新型的一个实施例，在所述热交换装置本体中使所述经过除尘的气体和所述净化还原气进行热交换是利用所述净化还原气吸收所述经过除尘的气体的热量进行的。由此，可以有效地吸收从高温活化干燥器中排出具有较高温度的剩余气体的热量，从而使得剩余气体具有合适并且安全的温度进入净化处理装置，同时，可以升高经过净化处理具有较低温度的净化还原气的温度，从而不仅利用了剩余气体中的热量，使得净化还原气在再次进入活化干燥器前达到较高的温度，达到预热的目的，并且节省了能耗，降低了成本。
[0021]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0023]图1是根据本实用新型一个实施例的用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统连接示意图；
[0024]图2是根据本实用新型另一个实施例的用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统连接示意图；
[0025]图3是根据本实用新型又一个实施例的用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统连接示意图；
[0026]图4是根据本实用新型再一个实施例的用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统连接示意图；
[0027]图5是根据本实用新型另一个实施例的用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统连接示意图；
[0028]图6是根据本实用新型实施例的活化干燥器机构示意图；
[0029]图7是图6中根据本实用新型实施例的活化干燥器A-A剖面视图；以及
[0030]附图标记:[0031]100:混料机，
[0032]200:活化干燥器，
[0033]201:活化干燥器本体，
[0034]202:活化干燥空间，
[0035]203:原料进料口，
[0036]204:还原气进料口，
[0037]205:气体出口，
[0038]206:电阻加热棒套管，
[0039]207:还原气分布器；
[0040]300:还原气供给装置，
[0041]400:除尘装置，
[0042]500:净化装置，
[0043]600:热交换装置，
[0044]601:热交换装置本体，
[0045]602:热交换空间，
[0046]603:第一气体进口，
[0047]604:第一气体出口，
[0048]605:第二气体进口，
[0049]606:第二气体出 口 ；
[0050]图8显示了根据本实用新型一个实施例的对硅粉和触媒进行活化和干燥的流程示意图。
【具体实施方式】
[0051 ] 下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0052]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0053]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0054]参考图1，根据本实用新型的一个实施例，本实用新型提供了 一种用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统1000，包括混料机100、活化干燥器200和还原气供给装置300。
[0055]根据本实用新型的实施例，混料机100用于将所述硅粉和触媒进行混合以便得到硅粉触媒混合物。触媒分为氧化态触媒和非氧化态触媒，在多晶硅生产过程中只有氧化态触媒，例如镍触媒，需要利用还原气进行活化处理，该还原气例如但不限于，氢气、C0等；而非氧化态触媒只通过干燥即可进入下一步的反应生产过程。根据本实用新型的实施例，所使用的触媒不受任何限制，只要可以经过活化和干燥处理具有活化能力，从而用于多晶硅生产，可以为本领域常用的各种触媒，根据本实用新型的具体实施例，可以将硅粉和氧化态触媒进行混合，从而得到硅粉氧化态触媒混合物。由此，可以通过将氧化态触媒还原为活化状态而具有活化能力，并进一步用于后续的多晶硅生产工艺，提高效率。根据本实用新型的一个优选实施例，所述氧化态触媒可以为氧化态的镍触媒。由此，可以通过将氧化态的镍触媒还原为活化状态的镍单质，从而用于后续多晶硅生产工艺，同时由于氧化态的镍触媒易于在空气中保存，因而降低了生产工艺的成本。
[0056]根据本实用新型的实施例，活化干燥器200与混料机100相连，用于将所获得的硅粉触媒混合物进行活化干燥处理。根据本实用新型的具体实施例，活化干燥器200包括:限定有活化干燥空间202的活化干燥器本体201 ;设置在所述活化干燥器本体201上的原料进料口 203，并且原料进料口 203与混料机100相连，用于向活化干燥空间202内供给上述硅粉触媒混合物；以及设置在所述活化干燥器本体201上的还原气进料口 204，并且还原气进料口 204与还原气供给装置300相连，用于向活化干燥空间202内供给还原气。根据本实用新型的实施例，原料进料口 203与混料机100的相连方式并不特别限制，只要可以将混料机100中混合均匀的硅粉与触媒加入到活化干燥器200中，本领域技术人员可以根据生产工艺的具体情况进行设置，根据本实用新型的具体实施例，原料进料口 203与混料机100连接成硅粉和触媒能靠自重从混料机100进入活化干燥器200。参见图6和图7，根据本实用新型的另一个实施例，活化干燥器200可以进一步包括电阻加热棒套管206，用于向所述活化干燥空间中的所述硅粉触媒混合物提供热量；和还原气分布器207，用于将所述还原气供给装置提供的所述还原气分散到所述活化干燥空间内。由此，可以向活化干燥器内提供均匀而充足的热量和还原气，从而高效地对硅粉和触媒进行活化和干燥处理。
[0057]根据本实用新型的实施例，所述活化干燥处理的温度和压力的条件并不受特别限制，只要可以有效地利用还原气和硅粉对氧化态镍触媒进行活化和干燥处理，可以根据具体工艺条件进行适当的选择。根据本实用新型的一些具体示例，所述活化干燥处理的温度为150摄氏度?450摄氏度，所述活化干燥处理的压力为0.1MPa?0.5MPa。由此，可以在最适合的温度和压力条件下对氧化态触媒进行活化与干燥，不仅可以缩短活化干燥时间、提高活化干燥效率，同时还能保证活化干燥系统的安全性与稳定性。
[0058]根据本实用新型的实施例，还原气供给装置300与活化干燥器200相连，用于为所述活化干燥器提供还原气。根据本实用新型的实施例，提供给硅粉触媒混合物的还原气不受特变限制，只要可以达到氧化态触媒的还原作用，可以为本领域常用的各种具有还原性质的气体，例如但不限于，氢气、C0等。根据本实用新型的具体实施例，可以向上述硅粉镍触媒混合物提供氢气。由此，可以利用氢气和硅粉有效地将氧化态镍触媒还原为活化状态的镍单质，提高了活化干燥处理的效率。根据本实用新型的又一实施例，还原气供给装置300可以进一步包括电加热组件，用于对所述还原气进行加热处理。根据本实用新型的一个具体实施例，通过电加热组件的加热处理可以将经过预热的净化还原气加热到150摄氏度至450摄氏度，从而可以预先将提供给活化干燥器的还原气进行加热，达到与硅粉/触媒进行活化反应的温度，提高活化反应的效率，并循环利用还原气，达到降低能耗的目的。
[0059]参考图2，根据本实用新型的另一实施例，活化干燥器200进一步包括设置在所述活化干燥器本体201上的气体出口 205，用于将剩余气体排出活化干燥空间202。由此，可以有效地将活化干燥反应所产生的剩余气体排出活化干燥器。
[0060]由此，根据本实用新型实施例的用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统，结构简单，易操作控制，运行安全稳定；而且传热效果好，活化干燥时间短、效率高；同时系统中反应温度和压力比较低，设备维护方便；还可以对还原气循环利用，能耗比较低。
[0061]参考图3，由于从活化干燥器200中排出的活化反应后的剩余气体中不仅包括还原气，还包括硅粉中所具有的水分、镍触媒活化时产生的水分以及从活化干燥器携带出的少量硅粉和触媒。根据本实用新型的一个实施例，用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统1000进一步包括分别与气体出口 205和还原气供给装置300相连的除尘装置400，用于对排出的所述剩余气体进行除尘以便获得经过除尘的气体。其中，根据本实用新型的实施例，除尘装置400与气体出口 205的相连方式并不特别限制，只要可以将活化干燥器200中经过活化反应的剩余气体由活化干燥器200通入除尘装置400，本领域技术人员可以根据生产工艺的具体情况进行设置，根据本实用新型的具体实施例，除尘装置400与气体出口205连接成剩余气体可以靠自压差自所述活化干燥器200的气体出口 205进入除尘装置400。根据本实用新型的一个实施例，除尘装置可以为布袋收尘器或陶瓷过滤器。由此，可以有效地提高去除从活化干燥器排出的剩余气体中携带的少量硅粉和触媒。
[0062]参考图4，为了进一步去除剩余气体中的杂质成分，例如水分、氧气和剩余微量硅粉和触媒，根据本实用新型的一个实施例，用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统1000进一步包括分别与除尘装置400和还原气供给装置300相连的净化装置500，用于对上述经过除尘的气体进行净化以便获得净化还原气。根据本实用新型的实施例，净化装置500可以包括加压组件，所述加压组件与所述热交换装置相连，用于对所述经过冷却的除尘气体进行加压处理；脱氧组件，所述脱氧组件与所述加压组件相连，用于将经过加压的气体进行脱氧处理；脱水组件，所述脱水组件与所述脱氧组件相连，用于将经过脱氧的气体进行脱水处理，和除尘净化组件，所述除尘净化组件与所述脱水组件相连，用于对经过脱水的气体进行除尘净化处理。由此，可以有效地洁净经过除尘的气体中水分、氧气和剩余微量硅粉和触媒等杂质成分，从而得到洁净的还原气并通入活化干燥装置而加以循环利用，达到降低能耗的目的。根据本实用新型的实施例，对经过除尘并冷却的气体进行净化处理的方式并不受特别限制，只要可以达到进一步去除剩余气体中的杂质成分的目的，可以为本领域常用的各种净化方法，根据本实用新型的一个实施例，所述加压处理是利用气体压缩机将所述经过冷却的除尘气体的压力压缩到0.1MPa?0.5MPa ;所述脱氧处理是利用除氧催化剂在60摄氏度?135摄氏度的温度下进行的，其中所述除氧催化剂例如但不限于为钯钼双金属脱氧催化剂；所述脱水处理进一步包括:利用低温冷却器将经过脱氧的气体冷却至25摄氏度以下和利用分子筛吸附剂吸收经过冷却的气体中的水分；所述除尘净化处理是利用金属烧结滤芯过滤器对所述经过脱水处理的气体进行除尘净化处理的。由此，可以进一步有效地洁净经过除尘的气体中的水分、氧气和剩余微量硅粉与触媒，从而得到净化还原气并将净化还原气提供给所述硅粉触媒混合物而加以循环利用，达到降低能耗的目的。
[0063]参考图5，由于从活化干燥装置200的气体出口 205排出并经过除尘装置400进行除尘处理获得的气体温度较高，而在净化装置500中气体经过加压、脱氧、脱水和进一步除尘过程温度较低，因此为了保证本系统运行的安全稳定，根据本实用新型的一个实施例，用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统1000进一步包括:热交换装置600，其包括:限定出用于使所述经过除尘的气体和所述净化还原气进行热交换以便分别得到经过冷却的除尘气体和经过预热的净化还原气的热交换空间602的热交换装置本体601 ;设置在热交换装置本体601上的第一气体进口 603，并且第一气体进口 603与除尘装置400相连，用于将经过除尘的气体供给到热交换装置600 ;设置在热交换装置本体601上的第一气体出口604，并且第一气体出口 604与净化装置500相连，用于将经过冷却的除尘气体供给到净化装置500 ;设置在所述热交换装置本体601上的第二气体进口 605，并且第二气体进口 605与净化装置500相连，用于将净化还原气供给到热交换装置600 ；以及设置在热交换装置本体601上的第二气体出口 606，并且第二气体出口 606与还原气供给装置300相连，用于将经过预热的净化还原气供给到还原气供给装置300。其中根据本实用新型的实施例，热交换装置600与除尘装置400通过第一气体进口 603的连接方式并不受特别限制，只要可以将经过除尘的气体从除尘装置400通过第一气体进口 603通入热交换装置600，本领域技术人员可以根据具体生产工艺条件进行设置，根据本实用新型一个具体实施例，热交换装置600与除尘装置400通过第一气体进口 603连接成热交换装置600能够靠自压差接收经过除尘的气体。由此，根据本实用新型的热交换装置，可以同时达到提高对经过除尘的气体的加热作用和高效降低净化还原气的温度的作用，不仅有效地利用了气体自身的热量，节省了能源，而且工艺简单易行，高效稳定。根据本实用新型的实施例，热交换装置可以为阵管式热交换器，从而利用其传热效果好的特点进一步提高热交换装置的换热效果，从而有效降低经过除尘的气体的温度，并升高净化还原气的温度。
[0064]根据本实用新型的实施例，在所述热交换装置本体中使所述经过除尘的气体和所述净化还原气进行热交换是利用所述净化还原气吸收所述经过除尘的气体的热量进行的。由此，可以有效地吸收从高温活化干燥器中排出具有较高温度的剩余气体的热量，从而使得剩余气体具有合适并且安全的温度进入净化处理装置，同时，可以升高经过净化处理具有较低温度的净化还原气的温度，从而不仅利用了剩余气体中的热量，使得净化还原气在再次进入活化干燥器前达到较高的温度，达到预热的目的，并且节省了能耗，降低了成本。
[0065]为了使本领域技术人员对上述系统有更清楚的认识，本实用新型还提出了一种使用上述系统对氧化态触媒进行活化干燥的方法，但是需要说明的是本领域技术人员还可以利用本实用新型的上述系统提出其他对氧化态触媒进行活化干燥的方法，或者对本实用新型的以下对氧化态触媒进行活化干燥的方法进行修改和改进，在不脱离本实用新型上述系统主要思想的范围内，这些均应包含在本实用新型的保护范围内。
[0066]在本实用新型的另第一个方面，本实用新型提供了一种用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的方法，下面结合附图8和【具体实施方式】对本实用新型的用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的方法做进一步详细说明:
[0067]S100，将所述硅粉和触媒进行混合，以便得到硅粉触媒混合物；
[0068]根据本实用新型的实施例，所使用的触媒不受任何限制，只要可以经过活化和干燥处理具有还原能力，从而用于多晶硅生产，可以为本领域常用的各种触媒，根据本实用新型的具体实施例，可以将硅粉和氧化态触媒进行混合，从而得到硅粉氧化态镍触媒混合物。由此，可以通过将氧化态触媒还原为活化状态而具有还原能力，并进一步用于后续的多晶硅生产工艺，提高效率。根据本实用新型的一个优选实施例，所述氧化态触媒可以为氧化态的镍触媒。由此，可以通过将氧化态的镍触媒还原为活化状态的镍单质，从而用于后续多晶硅生产工艺，同时由于氧化态的镍触媒易于在空气中保存，因而降低了生产工艺的成本。
[0069]S200,向所述硅粉触媒混合物提供还原气，以便进行活化和干燥处理而获得经过活化和干燥的硅粉触媒和剩余气体；
[0070]根据本实用新型的实施例，提供给由S100步骤中获得的硅粉触媒混合物的还原气不受特别限制，只要可以达到氧化态触媒的还原作用，可以为本领域常用的各种具有还原性质的气体，例如但不限于，氢气、C0等。根据本实用新型的具体实施例，可以向上述硅粉镍触媒混合物提供氢气。由此，可以利用氢气和硅粉有效地将氧化态镍触媒还原为活化状态的镍单质，提高了活化干燥处理的效率。
[0071]根据本实用新型的实施例，活化干燥处理的温度和压力的条件并不受特别限制，只要可以有效地利用还原气对硅粉和氧化态镍触媒进行活化和干燥处理，可以根据具体工艺条件进行适当的选择。根据本实用新型的一些具体示例，所述活化干燥处理的温度为150摄氏度?450摄氏度,所述活化干燥处理的压力为0.1MPa?0.5MPa。由此,可以在最适合的温度和压力条件下对氧化态触媒进行活化与干燥，不仅可以缩短活化干燥时间、提高活化干燥效率，同时还能保证活化干燥系统的安全性与稳定性。
[0072]S300，将所述剩余气体进行除尘处理，以便获得经过除尘的气体；
[0073]由于所述剩余气体中携带有少量的硅粉和触媒，为了使由步骤S200产生的剩余气体循环利用以及降低设备磨损和不堵塞管道，需要对上述剩余气体进行除尘处理。根据本实用新型的实施例，所述除尘处理所采用的装置不受特别限制，只要能够有效去除剩余气体中的少量硅粉和触媒即可，本领域技术人员可以根据具体情况灵活选择。根据本实用新型的一些具体示例，所述除尘处理是利用布袋收尘器或陶瓷过滤器进行的。由此，可以有效地提高去除所述剩余气体中携带的少量硅粉和触媒的效率，达到较好的除尘效果。
[0074]S400，将所述经过除尘的气体进行冷却处理，以便获得经过冷却的除尘气体；
[0075]由于活化干燥器具有较高的温度，因此从其中排出并经过除尘处理的剩余气体仍然具有较高的温度，这容易使得气体处于一种不稳定的状态，增加了系统的危险性；同时由于需要对本系统中的剩余气体进行循环利用，而进一步的净化处理需要在较低的温度同时加压的条件下进行，因此需要对经过除尘的气体进行冷却处理，以便获得经过冷却的除尘气体。根据本实用新型的实施例，所述冷却处理的方法不受特别限制，只要能够将经过除尘的气体降低到适宜的温度即可，本领域技术人员可以根据具体的工艺条件进行选择。根据本实用新型的一个实施例，所述冷却处理是利用经过净化处理的低温还原气与经过除尘处理的高温气体进行热交换处理，即，利用净化还原气吸收经过除尘的气体的热量，从而将经过除尘的气体的温度降低至50摄氏度以下。由此，可以有效降低所述剩余气体的温度，便于后续的净化处理，同时可以预热净化还原气，有效回收利用剩余气体所携带的热量，降低能耗，节约成本。
[0076]S500，将所述经过冷却的除尘气体进行净化处理，以便获得净化还原气；
[0077]为了进一步去除经过除尘的气体中的杂质成分，例如水分、氧气和剩余微量硅粉和触媒，将所述经过冷却并除尘的气体进行净化处理，以便获得净化还原气。根据本实用新型的实施例，对经过除尘并冷却的气体进行净化处理的方式并不受特别限制，可以为本领域常用的各种净化方法，根据本实用新型的一个实施例，所述净化处理包括加压处理，所述加压处理是利用气体压缩机将所述经过冷却的除尘气体的压力压缩到0.1MPa?0.5MPa ；脱氧处理，所述脱氧处理是利用除氧催化剂在60摄氏度?135摄氏度的温度下进行的，其中，所述除氧催化剂不受特别限制，可以但不限于为钯钼双金属脱氧催化剂、脱水处理，所述脱水处理包括:利用低温冷却器将经过脱氧的气体冷却至25摄氏度以下，和利用分子筛吸附剂吸收经过冷却的气体中的水分；和除尘净化处理，所述除尘净化处理是利用金属烧结滤芯过滤器对所述经过脱水处理的气体进行除尘净化处理的。由此，可以进一步有效地洁净经过除尘的气体中的水分、氧气和剩余微量硅粉与触媒，从而得到净化还原气并将净化还原气提供给所述硅粉触媒混合物而加以循环利用，达到降低能耗的目的。
[0078]S600，将所述净化还原气进行第一加热处理，以便获得经过预热的净化还原气；
[0079]如前所述，通过利用温度较低的净化还原气吸收前述由步骤S300获得的经过除尘的气体的热量而达到对其进行冷却的目的，因此，在此热交换过程中吸收了温度较高的经过除尘的气体的热量的净化还原气，被进行了第一加热处理。根据本实用新型的实施例，经过热交换而吸收了热量的净化还原气的温度升高至60摄氏度至300摄氏度。由此，不仅可以利用净化还原气吸收前述经过除尘的气体的热量，以达到冷却其温度的目的，还可以预先将提供给硅粉触媒混合物的还原气进行预热，从而可以利用系统中的不同处理阶段的气体进行热交换，降低了能耗，节省了成本。
[0080]需要特别说明的是，本实用新型实施例中对经过除尘的剩余气体进行冷却处理和对净化还原气进行加热处理的装置不受特别限制，可以为本领域常用的各种热交换装置，例如但不限于，阵管式热交换器，即通过阵管式热交换器的管道设计，使得上述两种气体分别从不同的进口和出口通过热交换器，而管道之间的设置可以通过各种传热介质达到热交换的目的，例如但不限于蒸汽或导热油。由此，可以有效地利用系统中自身的热量，节省能源的同时提高热交换的效率。
[0081]S700，将经过预热的净化还原气进行第二加热处理，以便获得经过加热的进化还
原气;
[0082]由于由步骤S600获得的经过热交换的净化还原气，其温度只能达到60摄氏度至300摄氏度，为了循环利用该经过处理的还原气，需要进一步对其进行第二加热处理，从而使其达到活化干燥器中活化和干燥的温度。根据本实用新型的实施例，对其加热的方式不受任何限制，可以采用本领域常用的各种加热方式，根据本实用新型的一个具体实施例，可以将经过第一加热处理(即热交换处理)的净化还原气导入还原气供给装置，并且通过对还原气供给装置进一步设置的加热组件而达到加热到预定温度的目的，从而可以进一步提高经过循环处理的还原气对于触媒的活化干燥效率。
[0083]S800，将所述经过加热的净化还原气提供给所述硅粉触媒混合物。
[0084]根据本实用新型的实施例，将经过加热的净化还原气提供给硅粉触媒混合物的方式不受特别限制，可以与新提供的还原气混合一起提供给硅粉触媒混合物，也可以与新提供的还原气通过管道设置分别提供给硅粉触媒混合物。由此可以达到循环利用还原气的目的，同时避免了还原气外排的危险性和空气污染问题。
[0085]实施例1[0086]将硅粉和粉末状的镍触媒按照50:1?200:1的比例加入到混料机中，通过混匀处理，得到硅粉镍触媒混合物。将上述得到的硅粉镍触媒混合物通过与混料机相连、并设置在活化干燥器本体上的原料进料口加入到活化干燥器的活化干燥空间中。利用还原气供给装置所具有的电加热组件，预先将其中的氢气加热到150摄氏度，然后通过与还原气供给装置相连、并设置在活化干燥器本体上的还原气进料口加入到活化干燥器的活化干燥空间中。利用活化干燥器中设置的电阻加热棒套管向处于活化干燥空间中的硅粉触媒混合物提供热量，将活化干燥空间的温度控制在150摄氏度，并调节活化干燥空间的压力为0.1兆帕，从而对硅粉触媒混合物进行活化干燥处理，产生具有活性的单质镍，同时产生部分水分。将上述活化干燥后剩余气体通过设置在活化干燥器本体上、并与除尘装置相连的气体出口排放到布袋收尘器进行除尘处理。将经过除尘的气体从设置在热交换器本体上的第一进气口导入热交换空间进行冷却，使经过除尘的气体的温度降低至50摄氏度以下。然后将经过冷却的除尘气体经由设置在热交换装置本体上的第一出气口导入与之相连的净化装置，在净化装置中，先采用气体压缩机将上述经过冷却的除尘气体压力升高至0.1MPa，接着采用钯钼双金属脱氧催化剂在60摄氏度对上述经过加压的气体进行脱氧处理，然后将脱氧后的气体冷却至25摄氏度以下，以脱除部分水分，再经过分子筛吸附剂进一步吸收气体中的水分，最后采用金属烧结滤芯过滤器净化脱水后的气体，获得净化还原气。将所获得的净化还原气通过与净化装置相连、并设置在热交换装置本体上的第二进气口再次进入热交换空间，并利用其吸收上述具有较高温度的经过除尘的气体的热量，从而其温度上升至60摄氏度。继而将经过热交换的净化还原气通过设置在热交换装置本体上的第二出气口导入与之相连的还原气供给装置。并进一步利用还原气供给装置的电加热组件对其进行加热，将温度预先升至活化干燥反应的温度，并再次提供给活化干燥器进行活化干燥处理。由此，不仅可以利用了净化还原气吸收前述经过除尘的气体的热量，以达到冷却其温度的目的，还可以预先将提供给硅粉触媒混合物的还原气进行预热，从而可以利用系统中的不同处理阶段的气体进行热交换，降低了能耗，节省了成本。
[0087]实施例2
[0088]将硅粉和粉末状的镍触媒按照50:1?200:1的比例加入到混料机中，通过混匀处理，得到硅粉镍触媒混合物。将上述得到的硅粉镍触媒混合物通过与混料机相连、并设置在活化干燥器本体上的原料进料口加入到活化干燥器的活化干燥空间中。利用还原气供给装置所具有的电加热组件，预先将其中的氢气加热到450摄氏度，然后通过与还原气供给装置相连、并设置在活化干燥器本体上的还原气进料口加入到活化干燥器的活化干燥空间中。利用活化干燥器中设置的电阻加热棒套管向处于活化干燥空间中的硅粉触媒混合物提供热量，将活化干燥空间的温度控制在450摄氏度，并调节活化干燥空间的压力为0.5兆帕，从而对硅粉触媒混合物进行活化干燥处理，产生具有活性的单质镍，同时产生部分水分。将上述活化干燥后剩余气体通过设置在活化干燥器本体上、并与除尘装置相连的气体出口排放到布袋收尘器进行除尘处理。将经过除尘的气体从设置在热交换器本体上的第一进气口导入热交换空间进行冷却，使经过除尘的气体的温度降低至50摄氏度以下。然后将经过冷却的除尘气体经由设置在热交换装置本体上的第一出气口导入与之相连的净化装置，在净化装置中，先采用气体压缩机将上述经过冷却的除尘气体压力升高至0.5MPa，接着采用钯钼双金属脱氧催化剂在135摄氏度对上述经过加压的气体进行脱氧处理，然后将脱氧后的气体冷却至25摄氏度以下，以脱除部分水分，再经过分子筛吸附剂进一步吸收气体中的水分，最后采用金属烧结滤芯过滤器净化脱水后的气体，获得净化还原气。将所获得的净化还原气通过与净化装置相连、并设置在热交换装置本体上的第二进气口再次进入热交换空间，并利用其吸收上述具有较高温度的经过除尘的气体的热量，从而其温度上升至300摄氏度。继而将经过热交换的净化还原气通过设置在热交换装置本体上的第二出气口导入与之相连的还原气供给装置。并进一步利用还原气供给装置的电加热组件对其进行加热，将温度预先升至活化干燥反应的温度，并再次提供给活化干燥器进行活化干燥处理。由此，不仅可以利用净化还原气吸收前述经过除尘的气体的热量，以达到冷却其温度的目的，还可以预先将提供给硅粉触媒混合物的还原气进行预热，从而可以利用系统中的不同处理阶段的气体进行热交换，降低了能耗，节省了成本。
[0089]实施例3
[0090]将硅粉和粉末状的镍触媒按照50:1?200:1的比例加入到混料机中，通过混匀处理，得到硅粉镍触媒混合物。将上述得到的硅粉镍触媒混合物通过与混料机相连、并设置在活化干燥器本体上的原料进料口加入到活化干燥器的活化干燥空间中。利用还原气供给装置所具有的电加热组件，预先将其中的氢气加热到150摄氏度，然后通过与还原气供给装置相连、并设置在活化干燥器本体上的还原气进料口加入到活化干燥器的活化干燥空间中。利用活化干燥器中设置的电阻加热棒套管向处于活化干燥空间中的硅粉触媒混合物提供热量，将活化干燥空间的温度控制在150摄氏度，并调节活化干燥空间的压力为0.5兆帕，从而对硅粉触媒混合物进行活化干燥处理，产生具有活性的单质镍，同时产生部分水分。将上述活化干燥后剩余气体通过设置在活化干燥器本体上、并与除尘装置相连的气体出口排放到陶瓷过滤器进行除尘处理。将经过除尘的气体从设置在热交换器本体上的第一进气口导入热交换空间进行冷却，使经过除尘的气体的温度降低至50摄氏度以下。然后将经过冷却的除尘气体经由设置在热交换装置本体上的第一出气口导入与之相连的净化装置，在净化装置中，先采用气体压缩机将上述经过冷却的除尘气体压力升高至0.5MPa，接着采用钯钼双金属脱氧催化剂在60摄氏度对上述经过加压的气体进行脱氧处理，然后将脱氧后的气体冷却至25摄氏度以下，以脱除部分水分，再经过分子筛吸附剂进一步吸收气体中的水分，最后采用金属烧结滤芯过滤器净化脱水后的气体，获得净化还原气。将所获得的净化还原气通过与净化装置相连、并设置在热交换装置本体上的第二进气口再次进入热交换空间，并利用其吸收上述具有较高温度的经过除尘的气体的热量，从而其温度上升至80摄氏度。继而将经过热交换的净化还原气通过设置在热交换装置本体上的第二出气口导入与之相连的还原气供给装置。并进一步利用还原气供给装置的电加热组件对其进行加热，将温度预先升至活化干燥反应的温度，并再次提供给活化干燥器进行活化干燥处理。由此，不仅可以利用净化还原气吸收前述经过除尘的气体的热量，以达到冷却其温度的目的，还可以预先将提供给硅粉触媒混合物的还原气进行预热，从而可以利用系统中的不同处理阶段的气体进行热交换，降低了能耗，节省了成本。
[0091]实施例4
[0092]将硅粉和粉末状的镍触媒按照50:1?200:1的比例加入到混料机中，通过混匀处理，得到硅粉镍触媒混合物。将上述得到的硅粉镍触媒混合物通过与混料机相连、并设置在活化干燥器本体上的原料进料口加入到活化干燥器的活化干燥空间中。利用还原气供给装置所具有的电加热组件，预先将其中的氢气加热到450摄氏度，然后通过与还原气供给装置相连、并设置在活化干燥器本体上的还原气进料口加入到活化干燥器的活化干燥空间中。利用活化干燥器中设置的电阻加热棒套管向处于活化干燥空间中的硅粉触媒混合物提供热量，将活化干燥空间的温度控制在450摄氏度，并调节活化干燥空间的压力为0.1兆帕，从而对硅粉触媒混合物进行活化干燥处理，产生具有活性的单质镍，同时产生部分水分。将上述活化干燥后剩余气体通过设置在活化干燥器本体上、并与除尘装置相连的气体出口排放到陶瓷过滤器进行除尘处理。将经过除尘的气体从设置在热交换器本体上的第一进气口导入热交换空间进行冷却，使经过除尘的气体的温度降低至50摄氏度以下。然后将经过冷却的除尘气体经由设置在热交换装置本体上的第一出气口导入与之相连的净化装置，在净化装置中，先采用气体压缩机将上述经过冷却的除尘气体压力升高至0.1MPa，接着采用钯钼双金属脱氧催化剂在135摄氏度对上述经过加压的气体进行脱氧处理，然后将脱氧后的气体冷却至25摄氏度以下，以脱除部分水分，再经过分子筛吸附剂进一步吸收气体中的水分，最后采用金属烧结滤芯过滤器净化脱水后的气体，获得净化还原气。将所获得的净化还原气通过与净化装置相连、并设置在热交换装置本体上的第二进气口再次进入热交换空间，并利用其吸收上述具有较高温度的经过除尘的气体的热量，从而其温度上升至300摄氏度。继而将经过热交换的净化还原气通过设置在热交换装置本体上的第二出气口导入与之相连的还原气供给装置。并进一步利用还原气供给装置的电加热组件对其进行加热，将温度预先升至活化干燥反应的温度，并再次提供给活化干燥器进行活化干燥处理。由此，不仅可以利用净化还原气吸收前述经过除尘的气体的热量，以达到冷却其温度的目的，还可以预先将提供给硅粉触媒混合物的还原气进行预热，从而可以利用系统中的不同处理阶段的气体进行热交换，降低了能耗，节省了成本。
[0093]实施例5
[0094]将硅粉和粉末状的镍触媒按照50:1?200:1的比例加入到混料机中，通过混匀处理，得到硅粉镍触媒混合物。将上述得到的硅粉镍触媒混合物通过与混料机相连、并设置在活化干燥器本体上的原料进料口加入到活化干燥器的活化干燥空间中。利用还原气供给装置所具有的电加热组件，预先将其中的氢气加热到300摄氏度，然后通过与还原气供给装置相连、并设置在活化干燥器本体上的还原气进料口加入到活化干燥器的活化干燥空间中。利用活化干燥器中设置的电阻加热棒套管向处于活化干燥空间中的硅粉触媒混合物提供热量，将活化干燥空间的温度控制在300摄氏度，并调节活化干燥空间的压力为0.3兆帕，从而对硅粉触媒混合物进行活化干燥处理，产生具有活性的单质镍，同时产生部分水分。将上述活化干燥后剩余气体通过设置在活化干燥器本体上、并与除尘装置相连的气体出口排放到布袋收尘器进行除尘处理。将经过除尘的气体从设置在热交换器本体上的第一进气口导入热交换空间进行冷却，使经过除尘的气体的温度降低至50摄氏度以下。然后将经过冷却的除尘气体经由设置在热交换装置本体上的第一出气口导入与之相连的净化装置，在净化装置中，先采用气体压缩机将上述经过冷却的除尘气体压力升高至0.3MPa，接着采用钯钼双金属脱氧催化剂在60摄氏度对上述经过加压的气体进行脱氧处理，然后将脱氧后的气体冷却至25摄氏度以下，以脱除部分水分，再经过分子筛吸附剂进一步吸收气体中的水分，最后采用金属烧结滤芯过滤器净化脱水后的气体，获得净化还原气。将所获得的净化还原气通过与净化装置相连、并设置在热交换装置本体上的第二进气口再次进入热交换空间，并利用其吸收上述具有较高温度的经过除尘的气体的热量，从而其温度上升至200摄氏度。继而将经过热交换的净化还原气通过设置在热交换装置本体上的第二出气口导入与之相连的还原气供给装置。并进一步利用还原气供给装置的电加热组件对其进行加热，将温度预先升至活化干燥反应的温度，并再次提供给活化干燥器进行活化干燥处理。由此，不仅可以利用净化还原气吸收前述经过除尘的气体的热量，以达到冷却其温度的目的，还可以预先将提供给硅粉触媒混合物的还原气进行预热，从而可以利用系统中的不同处理阶段的气体进行热交换，降低了能耗，节省了成本。
[0095]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0096]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种用于对硅粉和触媒进行活化和干燥的系统，其特征在于，包括:用于将所述硅粉和触媒进行混合以便得到硅粉触媒混合物的混料机；用于将所述硅粉触媒混合物进行活化干燥处理的活化干燥器，所述活化干燥器与所述混料机相连；以及用于为所述活化干燥器提供还原气的还原气供给装置，所述还原气供给装置与所述活化干燥器相连，其中，所述活化干燥器包括:活化干燥器本体，所述活化干燥器本体内限定有活化干燥空间；用于向所述活化干燥空间内供给所述硅粉触媒混合物的原料进料口，所述原料进料口设置在所述活化干燥器本体上，并且所述原料进料口与所述混料机相连；以及用于向所述活化干燥空间内供给还原气的还原气进料口，所述还原气进料口设置在所述活化干燥器本体上，并且所述还原气进料口与所述还原气供给装置相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述活化干燥器进一步包括用于将剩余气体排出所述活化干燥空间的气体出口，所述气体出口设置在所述活化干燥器本体上。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括:用于对排出的所述剩余气体进行除尘以便获得经过除尘的气体的除尘装置，所述除尘装置分别与所述气体出口和所述还原气供给装置相连。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，进一步包括:用于对所述经过除尘的气体进行净化以便获得净化还原气的净化装置，所述净化装置分别与所述除尘装置和所述还原气供给装置相连。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，进一步包括:热交换装置，所述热交换装置包括:热交换装置本体，所述热交换装置本体内限定出用于使所述经过除尘的气体和所述净化还原气进行热交换以便分别得到经过冷却的除尘气体和经过预热的净化还原气的热交换空间；用于将所述经过除尘的气体供给到所述热交换装置的第一气体进口，所述第一气体进口设置在所述热交换装置本体上，并且所述第一气体进口与所述除尘装置相连；用于将所述经过冷却的除尘气体供给到所述净化装置的第一气体出口，所述第一气体出口设置在所述热交换装置本体上，并且所述第一气体出口与所述净化装置相连；用于将所述净化还原气供给到所述热交换装置的第二气体进口，所述第二气体进口设置在所述热交换装置本体上，并且所述第二气体进口与所述净化装置相连；以及用于将所述经过预热的净化还原气供给到所述还原气供给装置的第二气体出口，所述第二气体出口设置在所述热交换装置本体上，并且所述第二气体出口与所述还原气供给装置相连。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述触媒为氧化态触媒。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述氧化态触媒为镍触媒。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述活化干燥器包括:用于向所述活化干燥空间中的所述硅粉触媒混合物提供热量的电阻加热棒套管；和用于将所述还原气供给装置提供的所述还原气分散到所述活化干燥空间内的还原气分布器。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述还原气供给装置进一步包括用于对所述还原气进行加热处理的电加热组件。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述还原气为氢气。
11.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述除尘装置为布袋收尘器或陶瓷过滤器。
12.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述净化装置包括:用于对所述经过冷却的除尘气体进行加压处理的加压组件，所述加压组件与所述热交换装置相连；用于将经过加压的气体进行脱氧处理的脱氧组件，所述脱氧组件与所述加压组件相连；用于将经过脱氧的气体进行脱水处理的脱水组件，所述脱水组件与所述脱氧组件相连；以及用于对经过脱水的气体进行 除尘净化处理的除尘净化组件，所述除尘净化组件与所述脱水组件相连。
13.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述热交换装置为列管式热交换器。
【文档编号】C01B33/021GK203558857SQ201320566315
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】张升学, 严大洲, 肖荣晖, 汤传斌, 杨永亮, 万烨 申请人:中国恩菲工程技术有限公司