一种多晶硅硅烷分解炉导热油控温节能系统的制作方法

本实用新型涉及硅烷分解炉导热油的回热循环，尤其涉及一种多晶硅硅烷分解炉导热油控温节能系统。

背景技术：
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电子级多晶硅是半导体器件、集成电路、大功率电力电子器件的基础性材料。而硅烷热分解法制备电子级多晶硅具有反应温度低(750～880℃左右)，大大的降低了生产的能耗，其次硅烷较易提纯，含硅量较高(87.5％)，分解率高，循环物料少，同时硅烷热分解过程的副产物少等优点，因此在环境日益受到重视的大环境下，硅烷热分解法成为制备电子级多晶硅的一种很有前途的方法。在硅烷热分解法制备电子级多晶硅时，通常用到的设备为硅烷分解炉，硅烷分解炉的内部结构在申请号为201110247520.9公开的多晶硅硅烷分解炉之导热油硅芯夹套式小钟罩中公开，硅烷分解炉内同轴设置有外套筒和内套筒，内套筒内设置有硅芯(小直径硅棒)，外套筒和内套筒组成硅芯夹套，硅芯需要升温击穿，击穿后硅芯开始导电，硅芯温度会逐渐升高，硅芯升高到一定温度后，进入内套筒的硅烷气就可以开始反应，在反应过程中需要硅芯保持在一定温度，目前由于没有很好的与硅烷分解炉结合的控温系统，导致硅烷分解炉的硅烷分解效率不高，且导热油利用率低。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于提供一种多晶硅硅烷分解炉导热油控温节能系统，解决目前硅烷分解炉内温度无法控制导致的硅烷分解效率低的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种多晶硅硅烷分解炉导热油控温节能系统，其包括导热油循环槽、换热器、闪蒸槽、硅烷分解炉、导热油泵和冷却水泵，所述硅烷分解炉内设置有硅芯夹套，所述导热油循环槽的常温油进口与进油管的出口连通，所述导热油循环槽的换热出口与所述换热器的管程入口通过第一换热管连通，所述第一换热管上设置有一个所述主导热油泵，所述换热器的管程出口与所述硅芯夹套的冷却油进口连通，所述硅芯夹套的冷却回油出口与所述导热油循环槽的第二进口连通，所述闪蒸槽的换热出水口与所述换热器的壳程进口通过第二换热管连通，所述第二换热管上设置有所述冷却水泵，所述换热器的壳程出口与所述闪蒸槽的换热进水口连通，所述闪蒸槽的蒸汽进口与蒸汽进管的蒸汽出口连通，所述闪蒸槽的蒸汽冷凝液出口与冷凝管的蒸汽进口连通，所述闪蒸槽的进水口与进水管的出水口连通，所述闪蒸槽的出气口与蒸汽出管的进口连通。

可选地，所述主导热油泵两端的所述第一换热管之间设置有换热支管，所述换热支管上设置有备导热油泵。

可选地，所述主导热油泵与所述换热器之间的所述第一换热管与所述导热油循环槽之间设置有油泵回路。

可选地，所述换热回水管上设置有第一调节阀，所述换热器管程出口处的冷却导热油管上设置有温度表，所述温度表与所述第一调节阀信号连接。

可选地，所述硅烷分解炉的数量为4台。

可选地，所述硅芯夹套的冷却回油出口和与所述导热油循环槽的第三进口通过硅芯击穿回油管路连通。

本实用新型的优点：本实用新型在硅烷分解炉未开始工作前，通过在闪蒸槽内与加热蒸汽换热后的脱盐水和导热油换热，导热油吸收热量后升温，然后升温后的导热油为硅烷分解炉内的硅芯夹套提供热量，击穿硅芯夹套内的硅芯，使的硅芯导电开始升温，温度升到一定值时，进入硅芯夹套内的硅烷气就可以发生分解反应；在硅烷分解炉反应过程中将导热油作为循环使用的主要对象，并通过冷凝液和导热油换热移走热量，最终冷凝液升温将部分热量转变为蒸汽的汽化潜热，可以回收利用到其他需要加热的设备中，实现热量回收利用。综上所述，本实用新型通过对导热油循环换热，实现对硅烷分解炉内温度的控制，保证硅烷分解炉分解硅烷气的精确度和可控性。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

附图说明如下：1、导热油循环槽；2、换热器；3、闪蒸槽；4、硅烷分解炉；5、主导热油泵；6、冷却水泵；7、硅芯夹套；8、进油管；9、第一换热管；10、冷却导热油管；11、冷却回油管；12、第二换热管；13、蒸汽进管；14、冷凝管；15、进水管；16、蒸汽出管；17、压力表；18、第二调节阀；19、硅芯击穿回油管路；20、备导热油泵；21、油泵回路；22、换热回水管；23、温度表；24、第一调节阀。

具体实施方式：

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，在本实用新型的实施例中，提供了一种多晶硅硅烷分解炉导热油控温节能系统，其包括导热油循环槽1、换热器2、闪蒸槽3、4台硅烷分解炉4、主导热油泵5和冷却水泵6，硅烷分解炉4内设置有至少一根硅芯，每根硅芯外均套设有一个硅芯夹套7，硅芯夹套7主要由封闭的套筒内管和套筒外管同轴组合成，硅芯位于套筒内管内，硅芯夹套7的套筒内管和套筒外管形成的夹层内可以供导热油的循环流动，实现硅芯温度的控制；导热油循环槽1的常温油进口与进油管8的出口连通，导热油循环槽1的换热出口与换热器2的管程入口通过第一换热管9连通，第一换热管9上设置有主导热油泵5，换热器2的管程出口与每个硅芯夹套7的冷却油进口均通过冷却导热油管10连通，每个硅芯夹套7的冷却回油出口均与导热油循环槽1的冷却回油进口通过冷却回油管11连通，硅芯夹套7的冷却回油出口也与导热油循环槽1的击穿回油进口通过硅芯击穿回油管路19连通，闪蒸槽3的换热出水口与换热器2的壳程进口通过第二换热管12连通，第二换热管12上设置有冷却水泵6，换热器2的壳程出口与闪蒸槽3的换热进水口通过换热回水管22连通，闪蒸槽3的蒸汽进口与蒸汽进管13的蒸汽出口连通，闪蒸槽3的蒸汽冷凝液出口与冷凝管14的蒸汽进口连通，闪蒸槽3的进水口与进水管15的出水口连通，闪蒸槽3的出气口与蒸汽出管16的进口连通。

在本实用新型的具体实施例中，主导热油泵5两端的第一换热管9之间设置有换热支管，换热支管上设置有备导热油泵20。当主导热油泵5损坏时，备导热油泵20会替代主导热油泵5工作，设置备导热油泵20可以防止整个系统因主导热油泵5的故障停止工作。

在本实用新型的具体实施例中，主导热油泵5与换热器2之间的第一换热管9与导热油循环槽1之间设置有油泵回路21，且在油泵回路21上设置第二调节阀18，在第一换热管9上设置压力表17，根据第一换热管9内的压力，调节第二调节阀18的开度，控制第一换热管9内的压力。

在本实用新型的具体实施例中，换热回水管22上设置有第一调节阀24，换热器2的管程出口处的冷却导热油管10上设置有温度表23，温度表23与第一调节阀24信号连接，根据换热器2的管程出口处的温度，调节第一调节阀24的开度，进而控制换热器2的管程出口导热油的温度。

本实用新型具体工作流程：硅烷分解炉4用于硅烷气分解生成多晶硅，在分解硅烷气开始时，加热蒸汽(150℃左右)从蒸汽进管13进入闪蒸槽3内与闪蒸槽3内脱盐水(25℃左右)换热，换热后的蒸汽转化成蒸汽冷凝液从冷凝管14中排出，蒸汽冷凝液可以回用到闪蒸槽3内作为闪蒸槽3的补水，脱盐水升温后(温度达到140℃左右)经冷却水泵6循环进入换热器2的壳程内，在此同时常温导热油(25℃左右)从进油管8进入导热油循环槽1内，进而由导热油循环槽1内进入换热器2的管程内，在换热器2的壳程内的升温脱盐水的作用下升温，然后升温后的导热油(温度达到130℃左右)经冷却导热油管10进入硅烷分解炉4的硅芯夹套7的中空夹层内，使硅芯夹套7内的硅芯升温击穿，击穿后的硅芯开始导电升温，进入硅芯夹套7的空腔内的硅烷气在一定温度的硅芯表面开始分解反应；而后击穿硅芯的导热油通过冷却回油管11或硅芯击穿回油管路19回流到导热油循环槽1中；当硅烷分解炉4内的硅芯被击穿后开始通电升温，达到一定温度后，硅烷气开始分解，硅烷气分解后生成的多晶硅包裹到硅芯上，随着硅芯的逐渐生长硅芯夹套7的温度会升高，此时需要导热油给硅芯夹套7降温，给硅芯夹套7降温后的导热油温度升高(温度达到180-200℃)，因此需要进入换热器2冷却降温，闪蒸槽3内循环的脱盐水或回用的蒸汽冷凝液(温度为80℃左右)经冷却水泵6进入换热器2的壳程内为给硅芯夹套7降温后温度升高的导热油降温，经脱盐水或蒸汽冷凝液降温后的导热油(温度控制在150-170℃)继续进入硅烷分解炉4为硅芯夹套7降温，为硅芯夹套7降温后的导热油通过冷却回油管11回到导热油循环槽1，如此不断循环形成导热油控温循环系统，其中为硅芯夹套7降温后的导热油也可以通过冷却回油管11进入其他硅烷分解炉4的硅芯夹套7内预设硅芯夹套7击穿硅芯，击穿硅芯后的导热油可通过冷却回油管11和硅芯击穿回油管路19回流，但是通过硅芯击穿回油管路19回流更好，因为冷却回油管11和硅芯击穿回油管路19之间有压差，可使得导热油不在外力的作用下，自动回流，降低整个系统的能耗；而给导热油降温后的脱盐水温度升高(温度达到130℃以上)后形成闪蒸汽，闪蒸汽可通过蒸汽出管16提供给如蒸馏塔、溴化锂机组等需升温的更多设备使用，回收利用硅烷分解产生的热量，当闪蒸汽降温后形成蒸汽冷凝液，可以再回到闪蒸槽3内循环利用。

以上是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。