[发明专利]高纯石英砂高温气固反应装置及其反应方法

权利要求书

1.高纯石英砂高温气固反应装置，其特征在于包括碳化硅反应器和高温加热器，所述碳化硅反应器由多孔分隔板（3）及其分隔开的气固反应室（1）、气体预热室（2）构成，上部气固反应室（1）上端设置进料管（5），下部气体预热室（2）设置进气管（6）；所述的高温加热器包括由保温材料（10）制成的长方体炉膛（8），长方体炉膛（8）上下左右四面的炉膛壁内均设置一组发热体（9），长方体炉膛（8）设置炉门（11）、后壁设置小孔A（12）、小孔B（12a），碳化硅反应器经高温加热器的炉门（11）放置到炉膛（8）内，碳化硅反应器的进料管（5）穿过小孔A（12）延伸出高温加热器，碳化硅反应器的进气管（6）穿过小孔B（12a）延伸出高温加热器。

2.如权利要求1所述的高纯石英砂高温气固反应装置，其特征在于多孔分隔板（3）下配合设置多孔分隔板托架（4），多孔分隔板托架（4）为一中空的碳化硅管，多孔分隔板托架（4）一端固定于气体预热室（2）内设置的圆形凹槽（2a）内，多孔分隔板托架（4）另一端通过将外壁加厚、使其卡架于进气管（6）内，在多孔分隔板托架（4）上设有用于固定多孔分隔板（3）的托盘（4a），多孔分隔板（3）卡架在托盘（4a）内，托盘（4a）底部设置孔洞（4a-1），孔洞（4a-1）与多孔分隔板（3）的通孔连通，中间部分的孔洞（4a-1）与多孔分隔板托架（4）中空管连通，其它部分的孔洞（4a-1）与气体预热室（2）连通。

3.如权利要求1所述的高纯石英砂高温气固反应装置，其特征在于气固反应室（1）下部为锥形结构。

4.如权利要求1所述的高纯石英砂高温气固反应装置，其特征在于所述的发热体（9）为硅碳棒或硅钼棒。

5.如权利要求1所述的高纯石英砂高温气固反应装置，其特征在于多孔分隔板（3）的直径大于气固反应室（1）与气体预热室（2）之间的圆孔，多孔分隔板（3）厚度为5-20mm。

6.采用权利要求1所述的高纯石英砂高温气固反应装置的反应方法，其特征在于包括以下步骤：

1）首先将石英砂经碳化硅反应器的进料管（5）加入到气固反应室（1）中，石英砂受到多孔分隔板（3）的阻挡而置于多孔分隔板（3）之上；

2）启动高温加热器，设定气固反应温度1200-1400°C，当炉膛（8）温度达到所设反应温度后，打开混合气体供气装置，将混合气体经进气管（6）通入碳化硅反应器的气体预热室（2），所述混合气体为500-5000ml/min流量、压力为0.05-0.8MPa的HCl、Cl₂、N₂和Ar混合气体流，HCl、Cl₂、N₂、Ar的体积比为20-1:1-20:2:2；

3）所述的混合气体透过多孔分隔板（3）渗透到气固反应室（1），并通过扩散作用沿气固反应室（1）的锥形面向上运移、贯穿石英砂层，使混合气体与石英砂充分接触反应，石英砂在1200-1400°C下与混合气体发生气固反应60-180min；反应后的废气经进料管（5）排出碳化硅反应器；

4）反应结束后关闭高温加热器、关闭混合气体供气装置，待温度降低到室温后，将碳化硅反应器经炉门（11）从炉膛（8）取出，从进料管（5）倒出气固反应后的石英砂，完成整个气固反应流程。