[实用新型]一种用于多晶硅生产中还原进料三氯氢硅汽化的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于多晶硅生产中还原进料三氯氢硅汽化的装置。

背景技术

在多晶硅生产过程中，还原进料三氯氢硅的汽化效果，以及与氢气混合的均匀度直接关系到成品多晶硅的质量和产量。

目前，公知的多晶硅生产中还原进料三氯氢硅的汽化方式有釜式汽化、列管式汽化等，以上几种汽化方式均需要引入外部热源加热蒸汽或加热热水。

釜式汽化器方式采用饱和蒸汽作为加热热源，使常温的超纯三氯氢硅在釜式汽化器中汽化，再经过过热器将汽化后的三氯氢硅温度提高，汽化过热后的三氯氢硅与常温的氢气进入静态混合器，充分混合后进入还原炉内部进行反应，如图1所示。

列管式汽化方式是将液相三氯氢硅在外部热源加热下，在列管式汽化器中直接汽化，汽化后饱和三氯氢硅气与氢气充分混合，形成氢气与三氯氢硅混合气，然后进入还原炉内部进行反应。通常采用的外部热源为饱和蒸汽或高温热水，如图2所示。

在多晶硅生产过程中，从还原炉出来的还原尾气携带有大量的高温硅棒辐射热量，还原尾气的温度最高可以达到500℃。以上所提到的三氯氢硅汽化方式均为采用外部热源直接汽化，没有充分利用还原尾气自身的热量。而且与三氯氢硅汽化后进行混和的气体均为常温氢气，如果三氯氢硅的汽化温度和进料控制不稳定，常温氢气与三氯氢硅混合后，就会使汽化后的三氯氢硅重新液化，影响多晶硅还原的正常生产。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于多晶硅生产中还原进料三氯氢硅汽化的装置，有效降低多晶硅生产的能耗，有效降低投资成本，保证多晶硅成品的质量和产量。

本实用新型所采用的技术方案是：一种用于多晶硅生产中还原进料三氯氢硅汽化的装置，其特征是包括雾化汽化混合器和还原尾气换热器，雾化汽化混合器与还原尾气换热器和多晶硅还原炉连接，多晶硅还原炉又与还原尾气换热器连接从而组成还原进料三氯氢硅汽化的装置。

本实用新型的有益效果是，可以充分利用还原尾气的热能，实现在不需引入外部热源的情况下保证三氯氢硅液体的完全汽化，有效降低多晶硅生产的能耗；同时，工艺设备以及工艺控制系统简单，有效降低投资成本，实现汽化后的三氯氢硅气体与氢气的充分混合，系统运行平稳，保证多晶硅成品的质量和产量。

附图说明

图1是多晶硅生产中还原进料三氯氢硅釜式汽化系统示意图。

图2是多晶硅生产中还原进料三氯氢硅列管式汽化系统示意图。

图3是本实用新型用于多晶硅生产中还原进料三氯氢硅汽化的装置示意图。

具体实施方式

此装置由氢气与还原尾气换热器和三氯氢硅雾化汽化器组成。常温液相三氯氢硅进入带有喷嘴的雾化汽化混合器中部；同时高纯氢气首先与还原尾气换热充分换热，被加热至一定的温度。加热后的氢气进入雾化汽化混合器底部，同雾化后的三氯氢硅雾滴充分换热，三氯氢硅完全汽化；两种气体在雾化汽化器混合段充分混合后进入多晶硅还原炉。在此过程中，三氯氢硅利用氢气带入的热量完全汽化，同时三氯氢硅气体和氢气得到充分混合。此技术方案的关键为充分利用还原尾气自身的热量，不需引入系统外部热源，同时实现三氯氢硅的完全汽化以及与氢气的充分混合，如图3所示。

多晶硅生产过程中还原尾气的温度根据生产阶段的不同在发生变化，还原尾气温度与生产过程中硅棒的直径有关，硅棒直径越小，辐射的热量越低，还原尾气的温度也低。同时，还原进料的三氯氢硅和氢气的混合气体的量也是改变的，进料量也与生产过程中硅棒的直径相关，硅棒直径越小，需要的进料量越小。正因为进料量与还原尾气温度有如上关系，因此，本技术方案可以充分利用还原尾气提供的热量，不需引入系统外部热源，来实现还原进料三氯氢硅的完全汽化。

本技术方案充分利用氢气比热相对较大的特点，通过氢气与还原尾气换热，氢气温度加热到一定温度，氢气携带热量进入雾化汽化混合器。原料三氯氢硅液体通过雾化汽化混合器的喷嘴，成为雾化状态，携带热量的高温氢气与三氯氢硅的雾化小液滴换热，使三氯氢硅完全汽化，并在汽化雾化混合器混合段中氢气和三氯氢硅气体充分混合。此种雾化汽化方式可以保证三氯氢硅的完全汽化和三氯氢硅气体和氢气的充分混合。

本实用新型的具体实施体现在两方面：还原尾气与进料氢气的充分换热，不需引入外部热源；三氯氢硅液相的雾化汽化，并与氢气充分混合。

下面结合图3对本实用新型具体实施步骤进一步说明。

本实用新型如附图3所示，包括以下步骤：