[实用新型]一种多晶硅冷氢化流化床反应装置

说明书

本实用新型公开了一种多晶硅冷氢化流化床反应装置，包括流化床反应器、金属膜过滤器、闭锁料斗和自动反吹装置，流化床反应器分离段内设旋风分离器，顶部气固混合物进入金属膜过滤器，金属膜过滤器内包含一组烧结金属滤芯，底部硅粉出口连接闭锁料斗，闭锁料斗中的硅粉返回至流化床反应器反应段；自动反吹装置包括设置在任一滤芯上方的一组喷嘴，喷嘴分为至少二个分组，同一分组的喷嘴连接至同一反吹支管，反吹支管汇合后连接反吹气储罐，所述反吹支管上设置自动控制阀；将所述的滤芯分区安装，不同的滤芯分区对应不同的喷嘴分组。本实用新型的流化床反应装置可实现气固完全分离，有效回收冷氢化反应气中的硅粉，避免未反应的硅粉泄漏至后续装置。

技术领域

本实用新型属于多晶硅生产技术领域，涉及一种流化床反应器，特别是涉及一种无硅粉泄漏的多晶硅冷氢化流化床反应装置。

背景技术

目前，多晶硅生产方法已由传统的改良西门子法发展到“改进型”改良西门子法，即增加冷氢化工序来处理还原过程副产的大量四氯化硅副产物，以实现全物料的闭路循环。

冷氢化工艺是通过四氯化硅和氢气混合加热后，通入冷氢化流化床反应器与加入的硅粉发生反应生成三氯氢硅。由于是在流化床内进行的反应，所以不可避免地有大量的细硅粉随着反应气进入下游系统。气相产物需要经过冷凝、富集后进入精馏塔精馏分离产物，而冷凝液的富集又会产生大量的渣浆(主要成分有三氯化铝、氯化氢、氯硅烷或有机氯硅烷、硅颗粒等，其中硅和氯硅烷或有机氯硅烷占绝大部分)，据国内外多家有机硅和多晶硅生产企业最新调查，每生产1吨产品会产生0.45吨以上的渣浆。而渣浆恰恰是最难治理的污染物，在过去的一段时间内，大量的渣浆都采用简单的掩埋甚至直接倾倒的方法处理，这样做的后果直接造成了严重的污染事故，土地寸草不生，水源严重破坏。

目前，冷氢化流化床反应炉都是在出口设置旋风分离器来回收硅粉，但是旋风分离器往往效果有限，对粒径较小的硅粉几乎没有分离作用，未被分离出的这部分硅粉进入后系统则会对后系统产生很大的影响。

综上所述，如何更加有效地回收冷氢化反应气中硅粉，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种无硅粉泄漏的多晶硅冷氢化流化床反应装置，解决多晶硅冷氢化流化床反应器产物气固分离中存在的上述技术问题，所述的装置将旋风分离器与金属膜过滤器耦合，可实现气固完全分离，有效回收冷氢化反应气中硅粉，防止硅粉进入后续单元；所述装置能降低冷氢化流化床反应器的物耗、能耗，且可以实现连续生产，减少生产工艺中的渣浆排放。

为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种多晶硅冷氢化流化床反应装置，包括流化床反应器(Ⅰ)，其特征在于，所述流化床反应装置还包括金属膜过滤器(Ⅱ)、闭锁料斗(Ⅲ)和自动反吹装置(Ⅳ)；

所述流化床反应器(Ⅰ)自下而上包括反应段(1)、扩张段(2)和分离段(3)，所述分离段(3)内部设置旋风分离器(4)；

所述金属膜过滤器(Ⅱ)内包括花板，将金属膜过滤器(Ⅱ)分隔为上下两个腔体，下腔体中一组金属多孔材料滤芯(7)安装在所述的花板上，腔体下部设置金属膜过滤器进料口(6)，底部设置金属膜过滤器硅粉出口(9)，上腔体中设置滤清气出口(8)；

所述旋风分离器(4)顶部的气固混合物出口(5)连接金属膜过滤器进料口(6)，金属膜过滤器硅粉出口(9)与其下方的闭锁料斗(Ⅲ)的顶部入口(10)相连，闭锁料斗(Ⅲ) 的底部出口(13)连接至所述流化床反应器(Ⅰ)的反应段(1)；

所述自动反吹装置(Ⅳ)包括一组设置在任一滤芯(7)上方的喷嘴(17)，所述的喷嘴 (17)分为至少二个分组，同一分组的喷嘴(17)连接至同一反吹支管(18)，所述反吹支管(18)上设置自动控制阀(19)，各组喷嘴(17)的反吹支管(18)经过气体分流装置(14) 汇合后连接反吹气储罐(20)。