[发明专利]一种用多晶硅副产物制备相变材料的方法及设备

说明书

本发明提出一种用多晶硅副产物制备相变材料的方法及设备，所述方法包括步骤：a)将有机物与乙醇按照1:10‑1:100的质量比例溶解，b)向得到的有机物溶液中通入纯水，搅拌1‑10h，形成均匀的混合溶液；c)将步骤b)得到的有机物的醇水溶液与氯硅烷一同进入反应器，反应生成的包覆相变物质的二氧化硅凝胶通过重力作用沉积到反应器底部。本发明提出用多晶硅副产物制备相变材料的方法，采用有机物水溶液与氯硅烷发生水解反应，生成有机物/二氧化硅复合相变材料，反应转化率更高，能耗更低，且四氯化硅利用率更高。所得相变储能材料相比传统的氯硅烷直接水解生成白炭黑或者其他有机硅中间体，市场需求量更大，工业化的可行性更高。

技术领域

本发明属于相变材料领域，特别涉及一种用多晶硅副产物制备相变材料的设备及方法。

背景技术

随着全球环境越来越恶化，排放的标准越来越严格，可再生资源的利用作为一种替代传统石化资源的趋势不可避免。近年来，以太阳能发电为主的新能源发展非常迅猛，2017年全球新增装机总量达到105GW，其中中国新增装机量53GW，全球第一。多晶硅主流的生产工艺为改良西门子法，且改良西门子法循环过程的物料充分利用为该方法发展永恒的思路。改良西门子法中关键的一环就是四氯化硅氢化反应，但是氢化反应的转化率只在25％左右，在生产过程排放出了大量无法有效利用的四氯化硅水解废渣。

目前四氯化硅可用于生产有机硅、石英玻璃、光导纤维等，但是这些产品的领域市场容量有限，多晶硅生产副产大量的四氯化硅远远超过这些领域的需求量。

因此寻找一种高需求、低成本及市场需求旺盛的利用方式变的很有必要。相变材料的应用作为新型节能方式，利用四氯化硅遇水水解与高潜热的特性，提供一种高效的储能方式，为能量的储存于利用提供一种方法。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种用多晶硅副产物制备相变材料的方法，以改良西门子法生产工艺过程中副产的四氯化硅、二氯二氢硅为原料，利用氯硅烷的与水发生水解的性质，采用有机类的材料与无机二氧化硅复合生成二元相变储能材料，具有工艺简单、易于放大、可工业化生产的特点。

本发明的第二个目的是提出用多晶硅副产物制备相变材料的设备。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种用多晶硅副产物制备相变材料的方法，包括步骤：

a)将有机物与乙醇按照1:10-1:100的质量比例加热溶解，

b)向步骤a)中得到的有机物溶液中通入纯水，搅拌1-10h，形成均匀的混合溶液；

c)将步骤b)得到的有机物的醇水溶液与氯硅烷一同进入反应器，反应生成的包覆相变物质的二氧化硅凝胶通过重力作用沉积到反应器底部。

进一步地，步骤a)中，加热的温度为70-100℃。

其中，步骤a)中，所述有机物为硬脂酸、尿素、聚烯烃中的一种或者几种；所述聚烯烃选自聚丙烯、聚1-丁烯中的一种或多种。

其中，步骤b)中，向所述有机物溶液中通入50-90℃的纯水，纯水和所述有机物溶液的质量比例为1:1-1:2。

其中，步骤c)中，所述有机物的醇水溶液与氯硅烷按照5:1-1:5的质量比通过喷嘴进入反应器。

其中，步骤c)中，所述氯硅烷为多晶硅副产物，包括四氯化硅和二氯二氢硅。

更进一步地，步骤c)中，水解反应生成的盐酸气体通过反应器顶部的气相管道经氯化钙提浓、解析后得到高纯氯化氢。

步骤c)生成的包覆相变物质的二氧化硅凝胶再经过干燥脱水和脱氯化氢气体制得有机物/二氧化硅复合相变材料。