CN109879289A - 一种低值硅粉回收利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种低值硅粉回收利用系统，包括低值硅粉反应器，所述的低值硅粉反应器包括反应器主体，所述反应器主体主要由位于下部的气体分布段、位于中部为反应段和位于上部的气固分离段构成，所述气体分布段包括位于反应段下方的原料气分布器和在原料气分布器下方开设的原料气入口，所述的气固分离段处设置了合成气出口，所述的反应段处开设有硅粉进口并设有加热装置，并且所述的反应段内还设置了反应气分布器。本发明所述的低值硅粉回收利用系统降低反应器内的气流速度来使得低值硅粉能与原料气充分反应，延长反应时间，提高低值硅粉的回收利用率，避免将低值硅粉当固废处理，减少原料浪费，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅生产技术领域，尤其涉及一种低值硅粉回收利用系统。
背景技术
多晶硅生产过程中会产生多种低品质、低价值的低值硅粉，如过滤硅粉、置换气夹带硅粉、淋洗池硅粉、回收过滤硅粉等，这些硅粉的硅含量通常在30％～90％，难以直接用于多晶硅的生产工序中，通常作为固废处理或低价销售，生产原料浪费严重，生产成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种低值硅粉回收利用系统，解决目前技术中低值硅粉难以回收再利用，原料浪费严重，生产成本高的问题。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：
一种低值硅粉回收利用系统，包括低值硅粉反应器，所述的低值硅粉反应器包括反应器主体，所述反应器主体主要由位于下部的气体分布段、位于中部为反应段和位于上部的气固分离段构成，所述气体分布段包括位于反应段下方的原料气分布器和在原料气分布器下方开设的原料气入口，所述的气固分离段处设置了合成气出口，所述的反应段处开设有硅粉进口并设有加热装置，并且所述的反应段内还设置了反应气分布器。本发明所述的低值硅粉回收利用系统采用硅含量低的低值硅粉来反应合成三氯氢硅，由于低值硅粉的细度比原料硅粉更细，低值硅粉随原料气的气流流动速度更快，低值硅粉还来不及进行合成反应便从合成气出口逸出，因此在反应器主体的反应段加设反应气分布器来降低反应器主体内的气流速度，反应气分布器覆盖反应段的整个横截面，反应气分布器使得混合气体沿着反应段的横截面均匀分布，使得低值硅粉更均匀与原料气接触，使得低值硅粉能有更多的时间、更充分的在反应段内与原料气进行合成反应，延长反应时间，提高反应充分性，从而有效的将低值硅粉回收利用转化为三氯氢硅，提高低值硅粉的回收利用率，避免将低值硅粉当固废处理，减少原料浪费，降低生产成本。
进一步的，所述的气固分离段内设置了防止硅粉从合成气出口逸出的过滤组件，由于低值硅粉的细度很小，容易随气流从合成气出口逸出，利用过滤组件将逸出的低值硅粉拦截，使得这部分的低值硅粉能返回继续进行合成反应，提高低值硅粉的回收利用率，避免与合成气出口连接的管路受到逸出的低值硅粉的冲刷磨损，延长设备的使用寿命。
进一步的，所述的反应段内间隔设置了若干层的反应气分布器，使得低值硅粉与原料气在整个反应段内都能充分接触，使得混合气体在整个反应段内尽量的分布均匀，降低气流流速，延长总反应时间，提高反应充分性。
进一步的，所述的反应段处还开设有排渣口，低值硅粉中非硅含量较大，在投加一定量的低值硅粉后，必然在反应器主体内蓄积较多的不反应的非硅物质，利用排渣口在线排出废渣。
进一步的，所述排渣口间隔开设有若干个，配合整个排废渣的配套工艺流程，可以快速实现废渣外排。
进一步的，所述的硅粉进口沿着反应段的长度方向间隔设置有若干个，更加有效的利用反应段，使得低值硅粉能充分的与原料气充分接触发合成反应，充分的利用原料气，减少从合成气出口排出的未反应的原料气。
进一步的，所述的加热装置包括电加热装置，升温阶段采用电加热器进行加热，可快速的调整反应器温度，满足生产的灵活需求。
进一步的，所述的加热装置还包括设置在反应段内部的导热管束，所述的导热管束上开设了伸出反应器主体的导热进口和导热出口，向导热管束通入热传导介质，为了减少四氯化硅和二氯二氢硅的生成，流化床反应器的温度需要精确的控制，才能保障三氯氢硅的质量分数至少在80％以上，通过导热管束控制反应温度，保障合成反应持续稳定的进行。
进一步的，还包括原料硅粉反应器，所述低值硅粉反应器的合成气出口连接至原料硅粉反应器的气体入口，原料硅粉反应器采用高纯度的硅粉进行合成反应，低值硅粉反应器的合成气出口排出的合成气体中含有较高比例的未反应的原料气，因此将低值硅粉反应器排出的合成气体通入到原料硅粉反应器中，充分利用合成气体中未反应的原料气，提高原料气的利用率，降低原料气的浪费。
进一步的，所述的低值硅粉反应器的硅粉进口连接有烘干装置，对进入低值硅粉反应器的低值硅粉预先进行烘干处理，避免硅粉板结，确保低值硅粉能充分均匀的分散在低值硅粉反应器的反应器主体内，从而能与原料气充分接触，提高反应充分性，提高三氯氢硅的得率，提高低值硅粉的回收率。
与现有技术相比，本发明优点在于：
本发明所述的低值硅粉回收利用系统将低值硅粉回收再利用，降低气流速度来使得低值硅粉能与原料气充分接触，提高合成反应充分性，延长反应时间，有效的将低值硅粉回收利用转化为三氯氢硅，提高低值硅粉的回收利用率，避免将低值硅粉当固废处理，减少原料浪费，降低生产成本；
避免低值硅粉逸出从反应器的合成气出口逸出，提高低值硅粉的反应充分性，提高低值硅粉回收利用率；
提高原料气的利用率，降低原料气的浪费。
附图说明
图1为低值硅粉回收利用系统的结构示意图；
图2为低值硅粉反应器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开的一种低值硅粉回收利用系统，能有效的将细度较小的低值硅粉回用到三氯氢硅的合成工序中，提高原料利用率，降低原料浪费，降低生产的成本。
如图1和图2所示，一种低值硅粉回收利用系统，包括低值硅粉反应器a和原料硅粉反应器b，低值硅粉反应器a用于将硅含量低的低值硅粉(硅含量在30～90％)反应合成三氯氢硅，原料硅粉反应器b为常规使用的标准流化床反应器，原料硅粉反应器b用于将硅含量高的原料硅粉(硅含量在98.5％以上)反应合成三氯氢硅，所述的低值硅粉反应器a包括反应器主体1，所述反应器主体1主要由位于下部的气体分布段11、位于中部为反应段12和位于上部的气固分离段13三部分连接构成，所述气体分布段11包括位于反应段12下方的原料气分布器2和在原料气分布器2下方开设的原料气入口14，所述的气固分离段13处设置了合成气出口15，所述的反应段12处开设有硅粉进口16并设有加热装置，硅粉进口16沿着反应段12的长度方向间隔设置有若干个，并且所述的反应段12内还设置了反应气分布器3，原料气从原料气入口14进入到反应器主体1内，原料气为氯化氢气体，原料气分布器2覆盖反应器主体1的横截面，氯化氢气体在原料气分布器2的作用下均匀分散在反应器主体1的整个横截面，氯化氢气体与从硅粉进口16进入的低值硅粉充分接触，氯化氢气体使得低值硅粉在反应段12内达到流化状态，加热装置将反应段12加热至反应所需的温度，氯化氢气体与低值硅粉反应生成三氯氢硅及副产物，三氯氢硅以及未反应的氯化氢气体从合成气出口15输出。低值硅粉采用的是包括冷氢化反应器残渣、冷氢化反应器逸出细硅粉等，颗粒比原料硅粉细的多，容易随着气流从合成气出口15逸出，从而无法有效的与原料气进行合成反应，因此低值硅粉难以有效的回收利用反应生成三氯氢硅，在本实施例中，利用设置在反应段12内的反应气分布器3来使得低值硅粉和原料气能进一步的内均匀分布在反应段12的整个界面，有效降低气流速度，增加了总反应时间，使得低值硅粉更加充分的反应生成三氯氢硅，提高回收效率。在本实施例中，反应气分布器3在反应段12内间隔设置了若干层，反应气分布器3为沿着反应段12截面的均布有若干通气孔的筛板，结构简单，装配方便，减缓气流速度，提高反应充分性。
由于低值硅粉反应器的合成气出口排出的合成气体中含有较高比例的未反应的原料气，为了充分利用原料气，将低值硅粉反应器的合成气出口连接至原料硅粉反应器的气体入口，合成气体在原料硅粉反应器中的气体分布器的作用下均匀分布，使得原料硅粉在原料硅粉反应器内达到流化状态，未反应的原料气的能够继续与原料硅粉发生合成反应，提高原料气的利用率，降低原料气的浪费。
由于低值硅粉的颗粒比原料硅粉细的多，在降低流速的情况下仍然会有一部分的硅粉从合成气出口15逸出，从而降低了低值硅粉的回收利用率，还会对环境造成严重污染，因此，在气固分离段13内设置了防止硅粉从合成气出口15逸出的过滤组件4，过滤组件4可采用布袋式过滤除尘组件，可进行在线反吹，使得逸出的低值硅粉能返回继续进行合成反应，提高低值硅粉的回收利用率。
低值硅粉中非硅含量较大，在投加一定量的低值硅粉后，必然在反应器主体内蓄积较多的不反应的非硅物质，在反应段12处还开设有排渣口17，排渣口17间隔开设有若干个，配合整个排废渣的配套工艺流程，可以快速实现废渣外排。
在本实施例中，加热装置包括电加热装置，升温阶段采用电加热器进行加热，可快速的调整反应器温度，加热装置还可包括设置在反应段12内部的导热管束5，所述的导热管束5上开设了伸出反应器主体1的导热进口和导热出口，通过向导热管束5内循环通入热传导介质来精确的控制反应段的温度在300～400℃，保障合成反应持续稳定的进行。
为了避免避免硅粉板结而无法均匀的与原料气接触进行反应，在所述的低值硅粉反应器a的硅粉进口16连接有烘干装置c，对进入低值硅粉反应器的低值硅粉预先进行烘干处理，确保低值硅粉能充分均匀的分散在反应段内，提高低值硅粉的回收利用率。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种低值硅粉回收利用系统，其特征在于，包括低值硅粉反应器(a)，所述的低值硅粉反应器(a)包括反应器主体(1)，所述反应器主体(1)主要由位于下部的气体分布段(11)、位于中部为反应段(12)和位于上部的气固分离段(13)构成，所述气体分布段(11)包括位于反应段(12)下方的原料气分布器(2)和在原料气分布器(2)下方开设的原料气入口(14)，所述的气固分离段(13)处设置了合成气出口(15)，所述的反应段(12)处开设有硅粉进口(16)并设有加热装置，并且所述的反应段(12)内还设置了反应气分布器(3)。
2.根据权利要求1所述的低值硅粉回收利用系统，其特征在于，所述的气固分离段(13)内设置了防止硅粉从合成气出口(15)逸出的过滤组件(4)。
3.根据权利要求1所述的低值硅粉回收利用系统，其特征在于，所述的反应段(12)内间隔设置了若干层的反应气分布器(3)。
4.根据权利要求1的低值硅粉回收利用系统，其特征在于，所述的反应段(12)处还开设有排渣口(17)。
5.根据权利要求4所述的低值硅粉回收利用系统，其特征在于，所述排渣口(17)间隔开设有若干个。
6.根据权利要求1所述的低值硅粉回收利用系统，其特征在于，所述的硅粉进口(16)沿着反应段(12)的长度方向间隔设置有若干个。
7.根据权利要求1所述的低值硅粉回收利用系统，其特征在于，所述的加热装置包括电加热装置。
8.根据权利要求7所述的低值硅粉回收利用系统，其特征在于，所述的加热装置还包括设置在反应段(12)内部的导热管束(5)，所述的导热管束(5)上开设了伸出反应器主体(1)的导热进口和导热出口。
9.根据权利要求1至8任一项所述的低值硅粉回收利用系统，其特征在于，还包括原料硅粉反应器(b)，所述低值硅粉反应器(a)的合成气出口(15)连接至原料硅粉反应器(b)的气体入口。
10.根据权利要求1至8任一项所述的低值硅粉回收利用系统，其特征在于，所述的低值硅粉反应器(a)的硅粉进口(16)连接有烘干装置(c)。
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