[实用新型]一种歧化反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三氯氢硅歧化制备二氯氢硅的歧化反应器。

背景技术

H₂SiCl₂是一种高价值的电子工业用原料，广泛用于外延硅晶体的化学气相沉积(CVD)和高性能太阳能电池等领域。H₂SiCl₂的工业合成主要有歧化法、氯化法和氢化法三种。歧化法制备H₂SiCl₂的主反应如下：

2HSiCl₃→H₂SiCl₂+SiCl₄

此反应为一可逆反应，在HSiCl₃气、液相下均能反应，但在气相条件下，反应速率快的多，以反应条件60℃为例，气相反应比液相反应快约100倍。在现有的技术中，通过歧化法制备H₂SiCl₂的反应器，多采取底部加热蒸发的方式，缓慢蒸发HSiCl₃液体以达到气相反应，蒸发速率低，消耗热量较多，并且由于存在着HSiCl₃气液相的相互转化，使得反应过程中压力有波动；而且，催化床往往采取的是直通式，反应物的反应停留时间较短，一次反应转化率偏低，而加长催化床的长度，又会导致催化床前后端存在着较大的压力降。

实用新型内容

本实用新型为解决上述提到的原料汽化过程能耗大、不稳定以及一次反应转化率低的技术问题，提供一种歧化反应器。

一种歧化反应器，包括反应器主体、催化床、加热装置、废料排出口及原料输入装置；其中，催化床位于反应器主体上部，加热装置位于反应器主体周围，废料排出口和原料输入装置位于反应器主体下部；

催化床包括螺旋管结构及位于螺旋管结构内的填料；原料输入装置包括原料管路和雾化装置；雾化装置包括入口端和出口端，其入口端与原料管路相连，出口端置于反应器主体中。

本实用新型提供的歧化反应器中，螺旋管结构可为盘管等各种螺旋状管道，盘管的内径优选为50-200mm，盘旋直径优选为150-300mm；

螺旋管结构两端有筛网，填料位于两筛网之间；筛网两侧有固定端子，将其固定在螺旋管结构中；筛网大小与盘管内径一致，厚度优选为2-10mm，孔径优选为0.5-3mm；填料可为树脂催化剂、分子筛催化剂或者活性炭催化剂。

本实用新型提供的歧化反应器中，雾化装置为技术人员公知的各种能将液体雾化的装置；优选情况下，可为喷淋头，喷淋头利用高压液态原料通过细孔喷淋头喷射到加热的腔体中来实现雾化加热汽化。喷淋头上分布有若干小孔，小孔的孔径要足够小，在保证原料有一定的流速情况下，同时要使原料进入到反应器后能够完全被汽化。优选情况下，喷淋头的孔径为0.5-2mm；进一步优选，喷淋头的孔径为1.5mm。

本实用新型提供的歧化反应器中，反应器主体高度优选为1000-4000mm；内径优选为150-400mm。原料管路的内径优选为10-100mm。

本实用新型提供的歧化反应器的四周还有油浴保温层。

采用本实用新型提供的歧化反应器，解决了一般歧化反应器中原料汽化过程能耗大、不稳定以及一次反应转化率低的技术问题。原料HSiCl₃经过原料管路和雾化装置，以“雾化”的形式进入到反应器主体，在反应器中能够快速、充分的汽化，以完全气相的形式进入到催化床中发生歧化反应，反应过程中能保持稳定的压力；同时催化床采用盘管式填料，使HSiCl₃在催化床中的流速减缓，且在同样的垂直高度条件下，盘管式有着更长的催化床长度，使得反应原料HSiCl₃在催化床内有着较长的反应停留时间，从而有较高的一次转化率。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式中歧化反应器的结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式中喷淋头的结构示意图；

图3是本实用新型具体实施方式中催化床两端筛网的结构示意图；

图4是本实用新型具体实施方式中催化床的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。