[发明专利]用于流化床的气体分配装置

说明书

技术领域

本发明涉及诸如流化床反应器等用于化学工艺的反应器。更具体而言，本发明涉及气体分配装置、包括所述气体分配装置的用于操控化学反应的设备和为化学反应室供应气体的方法。

背景技术

在一些化学反应中，令人关注的是使气体经由分配板进入化学反应室，其中分配板的功能是确保对化学反应室均匀供应气体。

需要使用这种分配板的一类化学反应室是流化床反应器。流化床反应器例如如W.O.Fildvedt等在Development of fluidized bed reactors for silicon production(Solar Energy Materials and Solar Cells,94卷,12期,2010年12月)中所述。

此处气体经由分配板从气体入口区(通常称为风箱(Windbox))输送到反应室中。

US3889631中描述了一种已知的分配板。

在某些在流化床反应器(FBR)中得到促进的化学反应中，反应室保持高温而气体入口区具有较低温度。随着气体进入FBR的高温反应室，气体将分解并沉积。这类化学工艺对于在例如以气体形式的硅烷制造多晶硅时的使用有吸引力。

不过，这种情况下在气体未到达反应室时不发生分解是很重要的，这是因为气体可能在分配板中就开始分解并堵塞分配板，而这将对化学工艺具有不利影响。这可以通过冷却分配板来解决。然后，如果这样做，热就会通过分配板而从所述室损失。

因此需要对于分配板进行改进。

发明内容

本发明因此涉及解决至少一些与分配板相关的上述问题。

因此，本发明的一个目的是解决一个或多个上述问题。

根据本发明的第一方面，所述目的通过以下气体分配装置实现，所述装置包括分配板，所述分配板用于将化学反应室与气体入口区分开并且具有经设置朝向所述化学反应室的第一侧和经设置朝向所述气体入口区的第二侧，所述分配板包括在所述第一侧和第二侧之间延伸的一组通孔，其中：

所述板的第一侧包括围绕所述孔并具有第一热导率的第一材料，并且

所述板还包括形成也围绕所述孔的基底结构并具有第二热导率的第二材料。

在本发明的优选实施方式中，气体分配装置用于生产硅，更优选用于由气体形式的硅烷和/或氯硅烷生产多晶硅。

优选的是，所述气体分配装置用于化学反应室内的流化床反应器。

应该理解，本发明的实施方式和各方面适合于或者可适应其它类型的化学反应室和/或流化床反应器。

根据本发明的第二方面，上述目的通过以下操控化学反应的设备实现，所述设备包括：

化学反应室，

气体入口区，和

将所述化学反应室与所述气体入口区分开的分配板，其中所述分配板是如第一方面所述的分配板。

根据本发明的第二方面，上述目的如通过为化学反应供应气体的方法实现，所述方法包括以下步骤：

在气体入口区中提供处于第一温度T1的气体G，

加热反应室至第二温度T2，

利用分配板的第一侧阻止反应室的热量到达气体入口区，所述第一侧由具有第一热导率的第一材料制成，和

将所述气体从气体入口区通过分配板中的孔输送到反应室，同时利用分配板的基底结构使孔冷却，所述基底结构由具有第二热导率的第二材料制成并且也围绕孔。

如这些方面所述的发明具有多种优点。本发明避免了分配板的堵塞。其还改善了化学反应室保持期望温度的能力，从而降低了化学反应室的能耗。本发明的另一优点是减少了通过分配板的净热输送。再一个优点在于在分配板上可维持高的温度梯度，由此能够获得更有利的工艺参数。

从属权利要求涉及到本发明的有利变体。

应当理解，一个或多个本发明的实施方式和方面还可以包含参照附图在本文中描述的一个要素或要素组合。

应当强调的是，在本说明书中使用的术语“包含/包括”用于规定所述特征、整数、步骤或组分的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、组分或其组的存在或加入。

附图说明

下面将参考附图更详细地描述本发明，其中：

图1示意性显示包括通过分配板与气体入口区分开的反应室的用于操控化学反应的设备。

图2显示了分配板的顶视图。

图3显示了根据第一实施方式的图3的分配板的截面图。

图4示意性显示如第二实施方式的分配板中的孔的壁的第一变体。