一种冷氢化反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种冷氢化反应器，属于多晶硅生产设备领域，包括进行冷氢化反应的内筒，还包括罩设于所述内筒之外的承压外壳，在所述承压外壳与所述内筒之间为充入平衡气以平衡所述内筒的内外承压的环腔；还包括贯穿所述承压外壳的底部并插设进所述内筒的底部的气体物料入口，以及贯穿所述承压外壳的顶部并插设进所述内筒的顶部的物料出口，所述物料出口位于所述内筒内的端部连通设置旋风分离器；还包括用于向所述内筒补充硅粉的硅粉入口，所述硅粉入口贯穿所述承压外壳的下部并插设进所述内筒的下部。本发明专利技术降低了对冷氢化反应器材质的要求，使冷氢化反应器的材质采用普通合金钢即可满足要求，且厚度也有所降低，大大降低设备的成本和加工难度。备的成本和加工难度。备的成本和加工难度。

【技术实现步骤摘要】
一种冷氢化反应器


[0001]本专利技术涉及一种多晶硅生产设备，尤其涉及一种冷氢化反应器。

技术介绍

[0002]随着全球变暖问题的日益突出，环境保护已经成为世界各国必须面对和解决的问题，我国也提出碳中和、碳达峰政策等国策。
[0003]太阳能发电凭借其环保特性，将成为未来世界各国电力供应的主要支柱。多晶硅作为太阳能发电的核心材料，未来的需求会越来越大。
[0004]目前，国内的多晶硅工艺多数采用冷氢化技术。冷氢化技术的原理是：氢气、硅粉、四氯化硅（STC）等原料在催化剂及高温高压条件下生产三氯氢硅（TCS）。
[0005]冷氢化反应器是冷氢化技术的核心设备，由于高温高压临氢的原因，冷氢化反应器外壳采用耐高温和抗氢蚀的镍基合金。随着装置的大型化，冷氢化反应器的直径和厚度也越来越大，成本和加工难度也越来越高。
[0006]现有技术中使用的冷氢化反应器为单层容器，容器壳体同时承受高温、高压和临氢环境的作用，致使容器外壳必须采用厚壁的耐高温镍基合金钢板，设备的直径越大，板材的厚度就越厚，这样的板材不仅成本高、制造加工难度较大，而且采购周期长，严重影响氢化反应器的大型化。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本申请提供了一种冷氢化反应器。
[0008]本专利技术所述的冷氢化反应器，包括进行冷氢化反应的内筒，还包括罩设于所述内筒之外的承压外壳，在所述承压外壳与所述内筒之间为充入平衡气以平衡所述内筒的内外承压的环腔。
[0009]还包括贯穿所述承压外壳的底部并插设进所述内筒的底部的气体物料入口，以及贯穿所述承压外壳的顶部并插设进所述内筒的顶部的物料出口，所述物料出口位于所述内筒内的端部连通设置旋风分离器。
[0010]还包括用于向所述内筒补充硅粉的硅粉入口，所述硅粉入口贯穿所述承压外壳的下部并插设进所述内筒的下部。
[0011]本专利技术所述的冷氢化反应器中，所述承压外壳的一端连通设置用于向所述环腔充入平衡气的平衡气入口。
[0012]所述承压外壳的另一端连通设置用于排出所述环腔内的平衡气的平衡气出口。
[0013]本专利技术所述的冷氢化反应器中，所述承压外壳内的底部设置有用于支撑住所述内筒的支撑件。
[0014]本专利技术所述的冷氢化反应器中，所述内筒在气体物料行进方向上依次设置有气体分布器和分布板组。
[0015]本专利技术所述的冷氢化反应器中，所述内筒由金属内壳复合隔热层制成。
[0016]本专利技术所述的冷氢化反应器中，所述隔热层内附于所述金属内壳之内或者外覆于所述金属内壳之外。
[0017]本专利技术所述的冷氢化反应器中，所述硅粉入口包括硅粉入口外筒补强管、硅粉通道管、和硅粉入口柔性连接件。
[0018]其中，所述硅粉入口外筒补强管的端部焊接于所述承压外壳上开设的硅粉入口孔处。
[0019]所述硅粉通道管的端部自所述硅粉入口外筒补强管的中心穿设而过，并焊接于所述内筒的筒壁开设的硅粉入口通孔处。
[0020]所述硅粉通道管的另一端与所述硅粉入口外筒补强管的另一端通过所述硅粉入口柔性连接件进行连接。
[0021]本专利技术所述的冷氢化反应器中，所述物料出口包括物料出口补强管、物料出口通道管、柔性连接件、和物料出口外管。
[0022]其中，所述物料出口补强管的前端穿设过所述承压外壳上开设的物料出口孔，且该物料出口补强管的管外壁焊接于所述物料出口孔处。
[0023]所述物料出口外管的前端焊接于所述内筒开设的物料出口外管孔，该物料出口外管的后端通过所述柔性连接件连接于所述物料出口补强管的所述前端。
[0024]所述物料出口通道管外覆隔热层，且其前端依次贯穿经过所述物料出口补强管、所述柔性连接件、以及所述物料出口外管后，再与所述旋风分离器连接。
[0025]本专利技术所述的冷氢化反应器中，所述平衡气为系统内加热前的冷氢气。
[0026]本专利技术所述的冷氢化反应器中，采用了双层夹套式结构，将冷氢化反应器的高温高压工况进行分离，令发生氢化反应的内筒承受高温工况，承压外壳仅承受压力，这样就降低了对冷氢化反应器材质的要求，使冷氢化反应器的材质采用普通合金钢即可满足要求，且厚度也有所降低，大大降低设备的成本和加工难度。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本申请的技术方案，将根据以下附图进一步说明和描述本申请的实施方式，这些附图仅用于更方便和具体地描述本申请的实施方式而不是对本申请的限制。
[0028]图1为本专利技术所述冷氢化反应器的结构示意图。
[0029]图2为本专利技术所述冷氢化反应器中A处结构的放大示意图。
[0030]图3为本专利技术所述冷氢化反应器中B处结构的放大示意图。
[0031]图4为本专利技术所述冷氢化反应器中C处结构的放大示意图。
具体实施方式
[0032]如图1、图2、图3、图4所示，本专利技术所述的冷氢化反应器，包括进行冷氢化反应的内筒4，还包括罩设于所述内筒4之外的承压外壳2。
[0033]所述内筒4为反应器的高温反应区，承受高温和氢气腐蚀，是由不锈钢或其它耐高温的合金材质卷焊而成的金属内壳，该金属内壳上还复合有隔热层19。所述隔热层19既可内附于所述金属内壳之内，也可外覆于所述金属内壳之外。所述隔热层19可采用气凝胶或
是其它隔热材料。所述隔热层19可确保进入到所述金属内壳中的高温气体携带的热量不外泄。
[0034]为了稳定设置所述内筒4，还可在所述承压外壳2内部的底部设置用于支撑住所述内筒4的支撑件12，如耳座、支腿等。这样可保证内筒4的热膨胀方向是由下而上的，对于冷氢化反应器下部的硅粉进料也有益处。
[0035]所述内筒4还在气体物料的行进方向上依次设置气体分布器3和分布板组5。即进入内筒4的气体物料先通过气体分布器3混合均匀，而后再与硅粉一起流经分布板组5而进行反应，待反应后再排出。所述分布板组5可由多片按预定间隔平行设置的分布板构成，本实施例中，采用了三片分布板构成分布板组5。
[0036]在所述承压外壳2与所述内筒4之间为充入平衡气以平衡所述内筒4的内外承压的环腔6。所述承压外壳2是冷氢化反应器的承压部件，其仅承受高压，是由普通碳素钢或低合金钢之类的金属材质卷焊成的一个密闭的容器。在所述承压外壳2的一端连通设置用于向所述环腔6充入平衡气的平衡气入口11，在所述承压外壳2的另一端连通设置用于排出所述环腔6内的平衡气的平衡气出口9，所述平衡气可采用系统内加热前的冷氢气或者其他气体。
[0037]也就是说，对于内筒4而言，其仅需承受高温工作环境而无需承受高压。于是，在环腔6中通入平衡气，该平衡气对内筒4的外壁的压力与内筒4的内壁承受的压力相抵消，从而达到内筒4内部与外部的压力平衡，实现内筒4不必承受高压工作环境的效果。对于承压外壳2而言，环腔6中平衡气对承压外壳2的内壁的压力远大于外部环境对承压外壳2的外壁的压力，同时，因内筒4的隔热作用使得承压外壳2不必承受高温的工作环境，故承压外壳2仅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冷氢化反应器，包括进行冷氢化反应的内筒，其特征在于，还包括罩设于所述内筒之外的承压外壳，在所述承压外壳与所述内筒之间为充入平衡气以平衡所述内筒的内外承压的环腔；还包括贯穿所述承压外壳的底部并插设进所述内筒的底部的气体物料入口，以及贯穿所述承压外壳的顶部并插设进所述内筒的顶部的物料出口，所述物料出口位于所述内筒内的端部连通设置旋风分离器；还包括用于向所述内筒补充硅粉的硅粉入口，所述硅粉入口贯穿所述承压外壳的下部并插设进所述内筒的下部。2.如权利要求1所述的冷氢化反应器，其特征在于，所述承压外壳的一端连通设置用于向所述环腔充入平衡气的平衡气入口；所述承压外壳的另一端连通设置用于排出所述环腔内的平衡气的平衡气出口。3.如权利要求1所述的冷氢化反应器，其特征在于，所述承压外壳内的底部设置有用于支撑住所述内筒的支撑件。4.如权利要求1所述的冷氢化反应器，其特征在于，所述内筒在气体物料行进方向上依次设置有气体分布器和分布板组。5.如权利要求1所述的冷氢化反应器，其特征在于，所述内筒由金属内壳复合隔热层制成。6.如权利要求5所述的冷氢化反应器，其特征在于，所述隔热层内附于所述金属内壳之内或者外覆于...

【专利技术属性】
技术研发人员：任金锁，谢文选，贾雷，曲谱，牛飞，陈海峰，王旭东，
申请(专利权)人：山西阳煤化工机械集团有限公司，
类型：发明
国别省市：