[实用新型]一种四氯化硅制备三氯氢硅的微波等离子体反应装置

说明书

技术领域

本实用新型属于一种化工设备，属于化学工艺技术领域，具体涉及以四氯化硅为原料制取三氯氢硅，尤其涉及等离子体诱导四氯化硅氢化还原为三氯氢硅的装置。 

背景技术

目前，随着太阳能发电需求量的增加，多晶硅已成为十分重要的太阳能光伏用原材料。目前，改良西门子法是国内外生产多晶硅的主流工艺，该工艺需要复杂的分离装置，控制难度较大，且产生大量的副产物四氯化硅，造成环境污染。 

针对目前多晶硅生产过程中产生的大量四氯化硅污染环境的问题，工业化生产中常通过热氢化技术将四氯化硅转化为多晶硅生产用原料三氯氢硅，该转化过程存在一次转化率低、能耗高、设备投资大等不足。 

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种四氯化硅制备三氯氢硅的微波等离子体反应装置，该装置一次转化率高、能耗低、原料可重复利用、系统及设备结构简单。 

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种四氯化硅制备三氯氢硅的微波等离子体反应装置，包括： 

一个带有加热装置的四氯化硅储罐； 

一个氢气储罐； 

一个氩气储罐； 

一个具有保温功能的混合气体储罐，与四氯化硅储罐和氢气储罐相连； 

一个微波等离子体反应器，该反应器通过装有计量阀门的管道分别与混合气体储罐和氩气储罐相连； 

一台微波等离子发生器，通过微波匹配器与微波等离子体反应器 的波导腔相连； 

一个除尘器，与微波等离子体反应器的反应腔相连，微波等离子体反应腔中的气体通过压力差进入除尘器； 

一个冷凝器，与除尘器相连，除尘器过滤后气体靠压差进入冷凝器； 

一个气液分离器，与冷凝器相连，冷凝器冷凝得到的液体进入气液分离器； 

一个气体分离塔，与冷凝器相连，冷凝器中未冷凝的气体进入气体分离塔。 

优选地，上述的装置中，微波等离子发生器频率为300MHz，产生6000～15000K的等离子体。 

优选地，上述的装置中，微波等离子体反应器有两个气体进料口，一个为四氯化硅和氢气的进料口，一个为氩气的进料口。 

优选地，上述的装置中，微波等离子发生器通过微波匹配器与波导腔相连；微波匹配器通过耦合作用于波导腔。 

本实用新型实施例至少存在以下技术效果： 

1）系统简单、易调控，物料可循环利用，对环境无污染。 

2）反应系统温度、压力较低，设备成本低，能耗小。 

3）一次性转化率高，装置小，操作简便。 

4）反应器结构简单，制造、实用、操作方便。 

附图说明

图1为实用新型的装置连接示意图； 

图2为微波等离子发生器和反应器； 

图3为微波等离子体反应器进气装置示意图。 

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。 

实用新型实施例提出了一种将四氯化硅转化为三氯氢硅的微波等离子发生和反应装置，其基本过程是将四氯化硅、氢气雾化形成气溶胶后，由氩气将气溶胶鼓入波导腔，在波导腔出口产生6000～15000K等离子体射流，送入反应腔进行反应，从而实现四氯化硅氢化还原为三氯氢硅的过程，其突出优点是转化率高、可连续化生产。 

请先参阅图2和图3，本实施例采用的微波等离子发生器50通过微波匹配器与波导腔相连。其中还包括，微波匹配器62，波导腔63，钼基材反应腔64，等离子炬65，耦合线圈66。 

本实施例，四氯化硅储罐1、氢气储罐2连接混合气体储罐4。首先采用加热套对四氯化硅储罐1加热至70度，然后将气态四氯化硅、氢气一起通入混合气体储罐4，混合气体经过雾化器变成气溶胶，同载气氩气一起通入反应器（微波等离子体反应器）6。启动微波等离子发生器5，调节输出功率，微波等离子体反应器的波导腔产生高温等离子体，高温等离子体进入反应腔发生反应。反应后的气体由于压力差进入除尘器7中，除尘器将粉尘吸收后，气体进入冷凝器8。氯化氢和氢气从冷凝器8进入气体分离装置9，气体分离装置分离氢气和氯化氢气体，回收的氢气通入氢气储罐2中循环利用；冷凝得到的液体主要是四氯化硅、三氯氢硅和二氯氢硅，该液体进入分馏装置10，依次得到四氯化硅11、三氯氢硅12和二氯氢硅13，四氯化硅转入储气罐1中继续使用。