用于流化反应的流化系统技术方案

本发明专利技术属于多晶硅生产技术领域，提供了一种用于流化反应的流化系统，包括：流化床和设置于流化床内的加热器，加热器用于对流化床加热。加热器设置于流化床的内部，用于对流化床加热，既可减少传输过程中的热能损耗，大幅提升热能利用率，又可大幅度提升反应速度和一次转化率，还能减少设备占地面积，降低成本。

Fluidization system for fluidization reaction

【技术实现步骤摘要】
用于流化反应的流化系统
本专利技术属于多晶硅生产
，具体涉及一种用于流化反应的流化系统。
技术介绍
在当下化石能源日益短缺的时代，新型能源的崛起是必然，尤其是光伏行业因为是清洁能源，已成为我国能源行业未来发展的必然趋势。在我国的多晶硅生产过程中，90％的多晶硅生产企业采用改良西门子法多晶硅生产工艺，该工艺的主要原料是通过冷氢化装置生产出的三氯氢硅，三氯氢硅通过提纯除杂后，通过还原反应生产出产品多晶硅。我国多晶硅生产企业，普遍都采用冷氢化工艺生产三氯氢硅，冷氢化反应的原料是四氯化硅、氢气和硅粉，冷化氢装置是该工艺的关键装置，冷氢化装置的三氯氢硅产量情况，基本上就决定了该企业的多晶硅产量。而冷氢化装置最关键的设备是流化床，流化床的处理能力也基本上决定了该装置三氯氢硅产量，也是企业多晶硅产量的关键。目前，我国多晶硅生产企业的冷氢化装置，其流化床多采用的是外国的流化床生产工艺包，尽管工艺较为成熟，但存在以下不足：(1)进料喷嘴一般采用直筒式、分叉式、斜喷式，进料时，一方面容易导致硅粉漏进底部锥形气体匀流腔室域，造成堵塞或压差增大，另一方面喷嘴容易被硅粉磨损、气流冲刷，易损坏，需要经常更换。(2)采用外置式电加热器，热能传输过程损耗严重，热能利用率较低，造成反应不充分，转化率低，且设备温度较高，容易导致物料(四氯化硅、氢气)泄露，造成全装置停车维护，甚至安全事故，另外，还需要占用较大的场地。(3)除尘效率低。采用内置旋风除尘器除尘，硅粉的回收率仅为50％左右，硅粉容易造成后工序的设备和管道磨损、堵塞，导致每年必须进行大检修，同时也造成了多晶硅生产过程中硅耗较高。(4)能耗大，成本高。出流化床的呼和气体带有大量的热能，通过循环水、风冷、乙二醇、氟利昂等介质，将该部分混合气体进行冷却、分离，得到产品三氯氢硅，并分离出氢气与四氯化硅重新进入反应，导致多晶硅生产企业综合能耗大，成本过高。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术提供一种用于流化反应的流化系统，提高硅粉回收率和热能利用率，减少设备磨损、堵塞，降低成本。本专利技术为解决上述技术问题所采用得方法的技术方案是提供一种用于流化反应的流化系统，包括：流化床和设置于流化床内的加热器，加热器用于对流化床加热。优选的是，所述的用于流化反应的流化系统，还包括：设置于流化床内的气体进料喷嘴，气体进料喷嘴包括：进料管道本体和与进料管道本体连接的进料缓冲室，进料管道本体上设置有气体进料喷嘴入口，气体进料喷嘴入口与流化床的气体进料口连接，进料缓冲室上设置有气体进料喷嘴出口，进料缓冲室用于缓冲气体进料，气体进料喷嘴出口设置在进料缓冲室背对流化床的固体进料口的一端。优选的是，进料缓冲室的至少部分内壁为弧形。优选的是，用于流化反应的流化系统，还包括：设置于流化床内的气体匀流腔室，气体进料喷嘴设置于气体匀流腔室的外壁上，气体匀流腔室包括：气体匀流腔室入口、气体匀流腔室出口，气体匀流腔室入口与流化床的气体进料口连接，气体匀流腔室出口与气体进料喷嘴连接，气体进料喷嘴通过气体匀流腔室与流化床的气体进料口连接，气体匀流腔室出口至少为两个，气体进料喷嘴的数目与气体匀流腔室出口的数目相同。优选的是，气体进料喷嘴在气体匀流腔室外壁均匀排布。优选的是，用于流化反应的流化系统，还包括：折流板，设置于加热器与气体进料喷嘴之间，加热器所在的区域与气体进料喷嘴所在的区域连通，折流板用于阻挡气体进料喷嘴喷出的气体吹起固体进料撞击加热器。优选的是，折流板朝向气体进料喷嘴的一面为V形。优选的是，所述的用于流化反应的流化系统，还包括：用于除尘的除尘换热器组，除尘换热器组与流化床连接，流化系统还包括：气体进料管道，气体进料管道与除尘换热器组换热，气体进料管道与流化床的气体进料口连接，气体进料管道内的气体进料与除尘换热器组换热后，再由气体进料口进入流化床内。优选的是，除尘换热器组包括：内置除尘换热器、外置除尘换热器，内置除尘器设置于流化床内，外置除尘换热器设置于流化床外，外置除尘换热器与内置除尘换热器连接，气体进料管道与内置除尘换热器和/或外置除尘换热器换热。优选的是，内置除尘换热器至少为两台，内置除尘换热器之间串联或并联；和/或，外置除尘换热器至少为两台，外置除尘换热器之间串联或并联。本专利技术中的用于流化反应的流化系统用于制备三氯氢硅，三氯氢硅由硅、氢气、四氯化硅反应制备。本专利技术中的用于流化反应的流化系统具有的优点和效果以下：通过将加热器设置于流化床的内部，直接将热量传送给流化床内的硅粉、原料气体，减少了传输过程中的热能损耗，大幅提升热能利用率，实验数据显示，电能利用率由80％提升至95％以上，每年为企业节省大量电费；加热温度可由540～560℃提升至560～600℃，可大幅度提升反应速度和一次转化率，转化率由18～22％提升至24～28％；还能减少设备占地面积，降低成本。附图说明图1为实施例2中用于流化反应的流化系统的结构示意图；图2为实施例2中的气体进料喷嘴的结构示意图；图3为实施例2中的折流板的结构示意图；图4为实施例3中用于流化反应的流化系统的结构示意图。图中：1-流化床；2-加热器；3-气体进料喷嘴；31-进料管道本体；32-进料缓冲室；4-折流板；5-外置除尘换热器；51-外置除尘换热器第一入口；52-外置除尘换热器第一出口；53-外置除尘换热器第二入口；54-外置除尘换热器第二出口；6-内置除尘换热器；61-内置除尘换热器第一入口；62-内置除尘换热器第一出口；63-内置除尘换热器第二入口；64-内置除尘换热器第二出口；7-气体匀流腔室；71-气体匀流腔室入口；72-气体匀流腔室出口；8-自重式排放管；9-固体进料口；10-氢气反吹装置；11-止逆阀；12气体进料口；13-气体进料喷嘴入口；14-气体进料喷嘴出口；15-气体进料管道。具体实施方式为了使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面将结合本专利技术的附图和具体实施例，对本专利技术作进一步清楚、完整的描述。实施例1本实施例提供一种用于流化反应的流化系统，包括：流化床和设置于流化床内的加热器，加热器用于对流化床加热。本实施例中的用于流化反应的流化系统具有的优点和效果以下：通过将加热器设置于流化床的内部，直接将热量传送给流化床内的硅粉、原料气体，减少了传输过程中的热能损耗，大幅提升热能利用率。实施例2如图1所示，本实施例提供一种用于流化反应的流化系统，包括：流化床1和设置于流化床1内的加热器2，加热器2用于对流化床1加热。本实施例中的用于流化反应的流化系统用于制备三氯氢硅，三氯氢硅由硅、氢气、四氯化硅反应制备。如图2所示，需要说明的是，本实施例中的用于流化反应的流化系统，还包括：设置于流化床1内的气体进料喷嘴3，气体进料喷嘴3包括：进料管道本体31和与进料管道本体31连接的进料缓冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于流化反应的流化系统，其特征在于，包括：流化床和设置于流化床内的加热器，加热器用于对流化床加热。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于流化反应的流化系统，其特征在于，包括：流化床和设置于流化床内的加热器，加热器用于对流化床加热。


2.根据权利要求1所述的用于流化反应的流化系统，其特征在于，还包括：设置于流化床内的气体进料喷嘴，气体进料喷嘴包括：进料管道本体和与进料管道本体连接的进料缓冲室，进料管道本体上设置有气体进料喷嘴入口，气体进料喷嘴入口与流化床的气体进料口连接，进料缓冲室上设置有气体进料喷嘴出口，进料缓冲室用于缓冲气体进料，气体进料喷嘴出口设置在进料缓冲室背对流化床的固体进料口的一端。


3.根据权利要求2所述的用于流化反应的流化系统，其特征在于，进料缓冲室的至少部分内壁为弧形。


4.根据权利要求2所述的用于流化反应的流化系统，其特征在于，还包括：设置于流化床内的气体匀流腔室，气体进料喷嘴设置于气体匀流腔室的外壁上，气体匀流腔室包括：气体匀流腔室入口、气体匀流腔室出口，气体匀流腔室入口与流化床的气体进料口连接，气体匀流腔室出口与气体进料喷嘴连接，气体进料喷嘴通过气体匀流腔室与流化床的气体进料口连接，气体匀流腔室出口至少为两个，气体进料喷嘴的数目与气体匀流腔室出口的数目相同。


5.根据权利要求4所述的用于流化反应的流化系统，其特征在于，气体进料喷嘴在气体匀流腔室外壁均匀排布。

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【专利技术属性】
技术研发人员：陈世涛，杨鹏，王东，崔德耀，陈文岳，王文，王玉丽，
申请(专利权)人：新特能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65