[发明专利]一种冷氢化反应的节能方法及系统

说明书

本发明公开一种冷氢化反应的节能方法，包括：将四氯化硅原料加热至汽化，得到四氯化硅气体；采用冷氢化反应后生成的气相混合物作为热源，对四氯化硅气体和氢气原料进行初步加热；对经过初步加热升温后的四氯化硅气体和氢气进行再次加热，并在再次加热后将其与硅粉进行冷氢化反应生成所述气相混合物。本发明还公开一种冷氢化反应系统。本发明可实现节能降耗，降低生产成本。

技术领域

本发明属于多晶硅技术领域，具体涉及一种冷氢化反应的节能方法及系统。

背景技术

目前，多晶硅生产主要采用改良西门子法，其中，在冷氢化工艺制备三氯氢硅过程中，通过以四氯化硅、硅粉、氢气为原料，并添加催化剂作为催化作用，在流化床内特定温度、压力下冷氢化反应来制备三氯氢硅产品。

然而，在当前的制备三氯氢硅过程中，四氯化硅/氢气升温过程通常需要使用高温导热油加热系统进行加热，存在能耗大，成本高等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种冷氢化反应的节能方法及系统，实现节能降耗，降低生产成本。

解决本发明技术问题的技术方案为:

根据本发明的一个方面，提供一种冷氢化反应的节能方法，其技术方案为：

一种冷氢化反应的节能方法，包括：

将四氯化硅原料加热至汽化，得到四氯化硅气体；

采用冷氢化反应后生成的气相混合物作为热源，对四氯化硅气体和氢气原料进行初步加热；

对经过初步加热升温后的四氯化硅气体和氢气进行再次加热，并在再次加热后将其与硅粉进行冷氢化反应生成所述气相混合物。所述气相混合物的成分主要包括三氯氢硅气体、四氯化硅气体、以及未反应的硅粉。

优选的是，所述对四氯化硅气体和氢气原料进行初步加热包括两级换热加热，具体包括：

先将冷氢化反应生成的气相混合物通入到第二换热器中作为热源，再将从第二换热器中输出的所述气相混合物通入到第一换热器中作为热源，同时，先将四氯化硅气体和氢气通入到第一换热器，再通入到第二换热器，使四氯化硅气体和氢气与冷氢化反应生成的气相混合物在第一换热器、第二换热器中逐步进行两级换热，得到初步升温后的四氯化硅气体和氢气和初步降温后的气相混合物。

优选的是，还包括：

在所述将四氯化硅原料加热至汽化之前，将所述初步降温后的气相混合物对所述四氯化硅原料进行预热；以及，

在采用冷氢化反应后生成的气相混合物作为热源对氢气原料进行初步加热之前，对氢气原料进行预热。

优选的是，所述四氯化硅原料加热至汽化是采用第一蒸汽作为热源进行加热，所述第一蒸汽的温度为180-190℃，压力为1.0-1.2MPa，

所述对氢气原料预热是采用第二蒸汽作为热源进行预热，所述第二蒸汽的温度为180-190℃，压力为1.0-1.2MPa。

优选的是，所述对经过初步加热升温后的四氯化硅气体和氢气进行再次加热是采用电加热方式将所述换热加热升温后的四氯化硅气体和氢气加热至500-560℃，加热后的气体压力为2.0-3.1MPa。

根据本发明的另一个方面，提供一种冷氢化反应系统，与上面所述的冷氢化反应的节能方法相对应，其技术方案如下：

一种冷氢化反应系统，包括反应器、汽化塔、换热器、以及加热器，

所述反应器，用于四氯化硅气体、氢气和硅粉进行冷氢化反应，反应生成气相混合物，气相混合物的成分主要包括三氯氢硅气体、四氯化硅气体、以及未反应的硅粉；