專利名稱：一種四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多晶硅制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法。
背景技術(shù)：
多晶硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量的副產(chǎn)物四氯化硅，直接排放會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。如何安全處理四氯化硅已成為制約多晶硅行業(yè)發(fā)展的“瓶頸”。目前，四氯化硅冷氫化技術(shù)解決了多晶硅副產(chǎn)物的問題。四氯化硅冷氫化技術(shù)是在一定的溫度、壓力下，四氯化硅、氫氣以及硅粉和粉末狀觸媒加入反應(yīng)器中，將四氯化硅轉(zhuǎn)化為多晶硅生產(chǎn)的原料三氯氫硅，實(shí)現(xiàn)了物料的循環(huán)利用。由于冷氫化技術(shù)運(yùn)行壓力較高，一般在2. 0-3. 5MPa下運(yùn)行，而固體物料硅粉及觸媒需要從低壓裝置中加入到高壓運(yùn)行的反應(yīng)器中，壓差較大，而且在高溫高壓、易燃易爆的工況·下，使得該固體物料加入反應(yīng)器非常困難。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種實(shí)施簡(jiǎn)單、供料方便、安全性高的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法，所述固體原料包括硅粉和催化劑，包括以下步驟a)將所述硅粉與所述催化劑進(jìn)行混合，得到常壓混合物料山)將所述常壓混合物料提供至計(jì)量罐內(nèi)以計(jì)量預(yù)定量的常壓混合物料，并通過氣壓調(diào)節(jié)裝置對(duì)所述計(jì)量罐內(nèi)的常壓混合物料進(jìn)行加壓，使其壓力大于等于四氯化硅氫化反應(yīng)器內(nèi)的壓力，得到加壓的混合物料；c)將所述加壓的混合物料加入四氯化硅氫化反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)；d)通過所述氣壓調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)所述計(jì)量罐內(nèi)的氣壓以使所述計(jì)量罐內(nèi)的氣壓小于等于常壓以接收所述常壓混合物料，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)供料。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法，通過對(duì)固體原料進(jìn)行加壓，將固體原料從氣壓較低的儲(chǔ)料罐輸送至氣壓較高的四氯化硅氫化反應(yīng)器中，實(shí)現(xiàn)連續(xù)供料，從而實(shí)現(xiàn)氫化反應(yīng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，該方法操作簡(jiǎn)單，供料效果好，且安全性高。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過所述氣壓調(diào)節(jié)裝置向所述計(jì)量罐內(nèi)通入高壓氣體以增加所述計(jì)量罐中的氣壓。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述高壓氣體為高壓氫氣。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過所述氣體調(diào)節(jié)裝置排出所述計(jì)量罐中的氣體以降低所述計(jì)量罐中的氣壓。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述常壓混合物料通過重力作用提供給所述計(jì)量罐。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述計(jì)量罐位于所述四氯化硅氫化反應(yīng)器的上方。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法流程示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法中所用的四氯化硅氫化反應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面首先結(jié)合圖I描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法。具體地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法包括以下步驟a)將硅粉與催化劑進(jìn)行混合，得到常壓混合物料；b)將所述常壓混合物料提供至計(jì)量罐內(nèi)以計(jì)量預(yù)定量的常壓混合物料，并通過氣壓調(diào)節(jié)裝置對(duì)所述計(jì)量罐內(nèi)的常壓混合物料進(jìn)行加壓，使其壓力大于等于四氯化硅氫化反應(yīng)器內(nèi)的壓力，得到加壓的混合物料；c)將所述加壓的混合物料加入四氯化硅氫化反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)；d)通過所述氣壓調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)所述計(jì)量罐內(nèi)的氣壓以使所述計(jì)量罐內(nèi)的氣壓小于等于常壓以接收所述常壓混合物料，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)供料。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法，通過對(duì)固體原料進(jìn)行加壓，將固體原料從氣壓較低的儲(chǔ)料罐輸送至氣壓較高的四氯化硅氫化反應(yīng)器中，實(shí)現(xiàn)連續(xù)供料，從而實(shí)現(xiàn)氫化反應(yīng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，該方法操作簡(jiǎn)單，供料效果好，且安全性高。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過所述氣壓調(diào)節(jié)裝置向計(jì)量罐內(nèi)通入高壓氣體以增加計(jì)量罐中的氣壓。有利地，在一個(gè)示例中，所述高壓氣體為高壓氫氣，所述高壓氫氣通過氫氣加壓管道輸送至計(jì)量罐中。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過所述氣壓調(diào)節(jié)裝置排出所述計(jì)量罐中的氣體以降低所述計(jì)量罐中的氣壓。優(yōu)選地，可通過泄壓管道可連通和可閉合地與尾氣源相連以便通過向所述尾氣源排出計(jì)量罐中的氣體來降低計(jì)量罐中的氣壓。關(guān)于將所述常壓混合物料提供至計(jì)量罐內(nèi)的方法沒有特殊限制，優(yōu)選地，可以將常壓混合物料置于計(jì)量罐上方，通過重力作用提供給計(jì)量罐。由此，可以降低計(jì)量罐中的壓力要求，只需使計(jì)量罐中壓力小于等于常壓混合物料盛放設(shè)備的壓力即可將常壓混合物料提供至計(jì)量罐。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述計(jì)量罐位于所述四氯化硅氫化反應(yīng)器的上方。由此，也可以通過重力作用將計(jì)量罐中的混合物料加入到四氯化硅氫化反應(yīng)器中，降低計(jì)量罐中壓力要求。下面結(jié)合圖2描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法中所用的四氯化硅氫化反應(yīng)設(shè)備及其固體原料連續(xù)供料裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，所述四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料連續(xù)供料裝置包括相連通的儲(chǔ)料罐10和計(jì)量罐20。儲(chǔ)料罐內(nèi)10儲(chǔ)有四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料，計(jì)量罐20具有向四氯化硅氫化反應(yīng)器提供所述固體原料的物料出口，且計(jì)量罐20設(shè)有氣壓調(diào)節(jié)裝置以調(diào)節(jié)計(jì)量罐20中的氣壓。由此，根據(jù)本發(fā)明的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料連續(xù)供料裝置，通過在計(jì)量罐20上設(shè)置氣壓調(diào)節(jié)裝置，有效解決了從氣壓較低的儲(chǔ)料罐10向氣壓較高的四氯化硅氫化反應(yīng)器中送料困難的問題，該供料裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便且安全性高。在一個(gè)示例中，氣壓調(diào)節(jié)裝置包括加壓管道21和泄壓管道22。加壓管道21可連通和可閉合地與氣源相連以便通過向計(jì)量罐20中通入高壓氣體來增加計(jì)量罐20中的氣壓，泄壓管道22可連通和可閉合地與尾氣源相連以便通過向所述尾氣源排出計(jì)量罐20中的氣體來降低計(jì)量罐20中的氣壓。有利地，在一個(gè)示例中，加壓管道21可以通過氣壓調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)計(jì)量罐20中的氣壓，當(dāng)加壓管道21與氣源連通時(shí)，氣源向計(jì)量罐20內(nèi)通入高壓氣體，增加計(jì)量罐20中的氣壓，當(dāng)計(jì)量罐20中氣壓大于等于四氯化硅氫化反應(yīng)器中壓力時(shí)，便可將計(jì)量罐20中的固體原料輸送至四氯化硅反應(yīng)器中；當(dāng)泄壓管道22與尾氣源連通時(shí)，計(jì)量罐20向尾氣源排出氣體，降低計(jì)量罐20中的氣壓，當(dāng)計(jì)量罐20中氣壓小于等于儲(chǔ)料罐10中的氣壓時(shí)，可將儲(chǔ)料罐10中的固體原料輸送至計(jì)量罐20備用。在一個(gè)示例中，計(jì)量罐20上還設(shè)有氮?dú)夤艿?3。由此，在儲(chǔ)料罐10裝料時(shí)，氮?dú)夤艿?3可以斷開儲(chǔ)料罐10和反應(yīng)器30，氮?dú)馄鸨Ｗo(hù)氣的作用。在儲(chǔ)料罐10裝卸固體物料時(shí)，其壓力為常壓，而底部反應(yīng)器仍然處于反應(yīng)階段，反應(yīng)器內(nèi)壓力較高，為了防止反應(yīng)器中氣體反串至儲(chǔ)料罐10，計(jì)量罐20此時(shí)泄壓至較低壓力，同時(shí)開氮?dú)?，將反?yīng)器泄露過來的氣體帶出至泄壓管道22中。氮?dú)夤艿酪部梢栽谙到y(tǒng)開停車置換及事故的時(shí)候使用，以起泄壓作用。
在一個(gè)示例中，儲(chǔ)料罐10通過第一連通管道11與計(jì)量罐20相連，且第一連通管道11上設(shè)有第一閥門111以控制第一連通管道11的開閉。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，計(jì)量罐20的物料出口連接有第二連通管道23，第二連通管道23與所述四氯化硅氫化反應(yīng)器相連接，第二連通管道23上設(shè)有第二閥門231以控制第二連通管道23的開閉。由此，通過第一閥門111和第二閥門231可以簡(jiǎn)單有效的控制儲(chǔ)料罐10與計(jì)量罐20、計(jì)量罐20與四氯化硅氫化反應(yīng)器之間連通管道的連通和閉合，從而控制物料傳輸。在一個(gè)示例中，第一閥門111和第二閥門231均為氣動(dòng)盤閥，進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一連通管道11和第二連通管道23上的氣動(dòng)盤閥均包括兩臺(tái)。由此，通過氣動(dòng)盤閥可以通過壓力差自動(dòng)控制儲(chǔ)料罐10與計(jì)量罐20、計(jì)量罐20與四氯化硅氫化反應(yīng)器之間連通管道的連通和閉合。在一個(gè)示例中，儲(chǔ)料罐10位于計(jì)量罐20上方。由此，儲(chǔ)料罐10中的固體原料可通過重力和壓力差作用進(jìn)入計(jì)量罐20，降低了計(jì)量罐20中氣壓要求。有利地，在一個(gè)示例中，計(jì)量罐20上設(shè)有計(jì)量裝置以計(jì)量所述計(jì)量罐20內(nèi)物料含量。由此，可以合理控制儲(chǔ)料罐10與計(jì)量罐20及計(jì)量罐20與四氯化娃氫化反應(yīng)器之間物料傳輸?shù)牧?。在一個(gè)示例中，所述四氯化硅氫化反應(yīng)設(shè)備，包括四氯化硅氫化反應(yīng)器30 (如圖2所示)和固體原料連續(xù)供料裝置。四氯化硅氫化反應(yīng)器30具有固體原料進(jìn)口和產(chǎn)品出口，所述固體原料連續(xù)供料裝置為根據(jù)上述實(shí)施例所述的四氯化硅氫化反應(yīng)器的固體原料連續(xù)供料裝置，其中，計(jì)量罐20的物料出口與四氯化硅氫化反應(yīng)器30的固體原料進(jìn)口相連。由于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的四氯化硅氫化反應(yīng)器的固體原料連續(xù)供料裝置具有上述技術(shù)效果，因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的四氯化硅氫化反應(yīng)器也具有相應(yīng)的技術(shù)效果。下面結(jié)合具體實(shí)施例描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料流程。首先，將硅粉與催化劑在儲(chǔ)料罐10內(nèi)進(jìn)行混合，得到常壓混合物料。打開第一連通管道11上的第一閥門111，使儲(chǔ)料罐10與計(jì)量罐20連通，通過重力或壓差作用，將常壓混合物料輸送至計(jì)量罐20內(nèi)。調(diào)節(jié)氣壓調(diào)節(jié)裝置使加壓管道21與氣源連通，氣源向計(jì)量罐20內(nèi)通入高壓氣體，增加計(jì)量罐20中的氣壓，當(dāng)計(jì)量罐20中氣壓大于等于四氯化硅氫化反應(yīng)器30中壓力時(shí)，打開第二連通管道23上的第二閥門231，使計(jì)量罐20與四氯化硅反應(yīng)器30連通，將計(jì)量罐20中加壓的混合物料輸送至四氯化硅反應(yīng)器30中進(jìn)行反應(yīng)。調(diào)節(jié)氣壓調(diào)節(jié)裝置使泄壓管道22與尾氣源連通，計(jì)量罐20向尾氣源排出氣體，降低計(jì)量罐20中的氣壓，當(dāng)計(jì)量罐20中氣壓小于等于儲(chǔ)料罐10中的氣壓時(shí)，打開第一連通管道11上的第一閥門111，使儲(chǔ)料罐10與計(jì)量罐20連通，將儲(chǔ)料罐10中的常壓混合物料輸送至計(jì)量罐20備用，實(shí)現(xiàn)連續(xù)供料。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何 的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法，所述固體原料包括硅粉和催化齊U，其特征在于，包括以下步驟 a)將所述硅粉與所述催化劑進(jìn)行混合，得到常壓混合物料； b)將所述常壓混合物料提供至計(jì)量罐內(nèi)以計(jì)量預(yù)定量的常壓混合物料，并通過氣壓調(diào)節(jié)裝置對(duì)所述計(jì)量罐內(nèi)的常壓混合物料進(jìn)行加壓，使其壓力大于等于四氯化硅氫化反應(yīng)器內(nèi)的壓力，得到加壓的混合物料； c)將所述加壓的混合物料加入四氯化硅氫化反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)； d)通過所述氣壓調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)所述計(jì)量罐內(nèi)的氣壓以使所述計(jì)量罐內(nèi)的氣壓小于等于常壓以接收所述常壓混合物料，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)供料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法，其特征在于，通過所述氣壓調(diào)節(jié)裝置向所述計(jì)量罐內(nèi)通入高壓氣體以增加所述計(jì)量罐中的氣壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法，其特征在于，所述高壓氣體為高壓氫氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法，其特征在于，通過所述氣體調(diào)節(jié)裝置排出所述計(jì)量罐中的氣體以降低所述計(jì)量罐中的氣壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法，其特征在于，所述常壓混合物料通過重力作用提供給所述計(jì)量罐。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法，其特征在于，所述計(jì)量罐位于所述四氯化硅氫化反應(yīng)器的上方。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種四氯化硅氫化反應(yīng)的固體原料的連續(xù)供料方法，固體原料包括硅粉和催化劑，包括以下步驟a)將硅粉與催化劑進(jìn)行混合，得到常壓混合物料；b)將常壓混合物料提供至計(jì)量罐內(nèi)以計(jì)量預(yù)定量的常壓混合物料，并通過氣壓調(diào)節(jié)裝置對(duì)計(jì)量罐內(nèi)的常壓混合物料進(jìn)行加壓，使其壓力大于等于四氯化硅氫化反應(yīng)器內(nèi)的壓力，得到加壓的混合物料；c)將加壓的混合物料加入四氯化硅氫化反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)；d)通過氣壓調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)計(jì)量罐內(nèi)的氣壓以使計(jì)量罐內(nèi)的氣壓小于等于常壓以接收常壓混合物料，實(shí)現(xiàn)連續(xù)供料。根據(jù)本發(fā)明的方法，通過對(duì)固體原料進(jìn)行加壓，將固體原料從氣壓較低的儲(chǔ)料罐輸送至氣壓較高的四氯化硅氫化反應(yīng)器中，實(shí)現(xiàn)連續(xù)供料。
文檔編號(hào)C01B33/107GK102815710SQ20121028545
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者張升學(xué), 嚴(yán)大洲, 肖榮暉, 毋克力, 湯傳斌, 楊永亮, 萬燁 申請(qǐng)人:中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司