[实用新型]三氯氢硅除硼的湿氮气体分布器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三氯氢硅除硼装置，特别指三氯氢硅除硼的湿氮气体分布器。

背景技术

三氯氢硅是生产多晶硅的基础原料。用氯化氢和硅粉在合成炉中进行反应得到的氯硅烷混合气体中的主要成分是三氯氢硅，混合气体中还含有硼、磷、铁、铝、钙等多种杂质，这些杂质对多晶硅质量影响很大，所以必须设法除去。采用精馏的方法可以将上述绝大多数杂质除去，但是对除硼、磷等有一定限度，不能满足生产电子级多晶硅的纯度要求。

目前，生产中主要采用湿氮法或吸附法除去三氯氢硅中的硼、磷和其它极性氯化物，并取得了较好的效果。但是，湿氮法去除三氯氢硅中的硼在精馏操作中也遇到了各种问题，除了包括水蒸气与氮气的比例之外，湿氮气体在精馏塔中的均匀分布也是影响结果的主要因素。适合这种情况的气体分布器较少，中国专利CN101486466公布了一种用于三氯氢硅流化床中的气体分布器，该分布器结构复杂，包括风帽、轴向导气孔、风帽下边侧壁上的径向出气孔及分布板，但是气体经过该分布器出口时速度必然会下降。因此，适合于三氯氢硅除硼的湿氮气体分布器需要有较高的出口速度和均匀分散气体的特性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种三氯氢硅除硼的湿氮气体分布器，这种分布器既解决了湿氮气体在三氯氢硅精馏塔中的均匀分布和湿氮气体喷管容易堵塞的难题，同时对三氯氢硅的精馏过程影响则较小。

本实用新型要解决的技术问题由如下方案来实现：三氯氢硅除硼的湿氮气体分布器，安装在精馏塔内中间，包括进气主管道、水平分导管，其特征在于：所述气体主管道顶端为半球形分布头，半球形分布头分别与三支相同的水平分导管连通，每支水平分导管的端部各球面连通垂直喷管。

本实用新型还包括如下方案：所述气体主管道直径与精馏塔内径之比小于1∶10。如超过这个比例会影响精馏塔内部的气液平衡。所述水平分导管与气体主管道的直径之比小于1∶3，保证气体的流量与流速。三支水平分导管间夹角为120度。所述垂直喷管轴心位于距离精馏塔轴心半径的1/2～3/5处，使气体得到均匀的分布。垂直喷管与水平管道为球面连接，以利于减少气流在管道内部的阻力。垂直喷管喷口直径与垂直喷管长度之比小于1∶2，以进一步提高气体的喷口流速，防止喷口部位发生阻塞。喷口的湿氮气体的速度要远大于氯硅烷蒸汽上升过程中的速度，使喷口不易发生堵塞。精馏塔要有足够的高度，内部湿氮气体分布器整体轴向高度远小于精馏塔的高度，否则对精馏过程会有一定的影响。

本实用新型的工作原理和优点是：携带微量水蒸气的氮气在压力的推动下，通过进气主管道进入精馏塔中，经半球形分布头和三支水平分导管，微量水蒸气的氮气被均匀地分布到三个垂直喷管中，再通过三个垂直喷管使携带微量水蒸气的氮气被高速喷出，避免了由于水蒸气与三氯氢硅及其杂质在喷口处反应而造成堵塞，实现了水蒸气被快速均匀分散在精馏塔中的目的，而对精馏过程中的气液平衡产生则影响较小。本三氯氢硅除硼的湿氮气体分布器适用于三氯氢硅精馏过程，将携带水蒸汽的氮气均匀地引入到精馏塔中，微量的水蒸汽有利于去除氯硅烷中的硼杂质。

附图说明

图1为本三氯氢硅除硼的湿氮气体分布器的立体示意图。

图2为图1的俯视图。

具体实施方式

如图1所示，本三氯氢硅除硼的湿氮气体分布器由气体主管道2、半球形分布头5、水平分导管4、垂直喷管3四部分构成。其中，三氯氢硅精馏塔1的内径为500mm，内装湿氮气体的气体主管道2直径为10mm，半球分布头5直径为10mm，三个水平分导管4为360度均匀分布，夹角为120度，管内径为3mm。垂直喷管3轴心位于距离精馏塔1轴心185mm处，垂直喷管3高度为6mm，分为上下两部分，下半部分为高度4mm、内径3mm的圆柱体；上半部分为高度2mm、喷口直径1.5mm的圆锥体。本分布器各组成部分采用的材质为不锈钢316L，管壁厚在0.5～1.5mm之间，各连接部位均为球面连接及无缝焊接。分布器整体高度为50mm。湿氮气体通过本分布器，可均匀地分散在精馏塔1内部，使湿氮气体以相同的流速从垂直喷管3中喷出，同时尽可能地减少对精馏1的影响。图1中自下而上的箭头指向分别为总湿氮进气方向、三氯氢硅蒸汽气流在精馏塔中方向、垂直喷管气体喷出方向。