一种床层取样装置的制作方法

本发明涉及自动化生产技术领域，尤其涉及一种床层取样装置。

背景技术：

硅烷流化床生产粒状硅技术在各方面都存在巨大的优势，流化床反应器以较小的能量消耗提供高且多的生产量，且其产品为粒状硅，无需处理即可包装出售，大大降低生产成本。流化床反应器可以是连续的并且是高度自动化的，产品规格不仅可以达到太阳能级，同时也能够达到电子级，能够与下游产业优势对接。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

一般在流化床反应器的下游位置进行粒径样品或者质量样品的获取，因为存在滞后性，无法准确地反映反应器内部实时的粒径分布情况，也就不能够将其与相关工艺参数之间建立有效的关联性。另外，目前单一的用于研究性质的床层取样装置，需要去除之前管道中残存的物料，进行两次取样去除清空样，这样就会带入更多的污染以及降低取样效率，从而增加劳动力成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种床层取样装置，能够解决现有流化床反应器下游取样无法准确地反映其内部实时的粒径分布情况，以及二次取样带来更多杂质污染的问题。

为实现上述目的，根据本发明实施例提供了一种床层取样装置，包括内部取样管和外部取样器；其中，内部取样管伸入床层内部，且穿过反应器底部与外部取样器连接；外部取样器呈斜三通结构，外部取样器上设置有氮气的排气口和进气口。

可选地，包括：

在外部取样器斜三通结构的直管段一端和斜管段分别设置有氮气的进气口，在外部取样器斜三通结构的直管段另一端设置有氮气的出气口。

可选地，包括：

外部取样器斜三通结构的直管段顶端与内部取样管连接，外部取样器斜三通结构的直管段上端部设置有氮气的出气口，外部取样器斜三通结构的直管段下端部和斜管段分别设置有氮气的进气口。

可选地，包括

外部取样器斜三通结构的分叉处至直管段底端的容积大于内部取样管的容积。

可选地，包括：

内部取样管的内、外径表面具有保护涂层或保护套管，外部取样器内径表面具有保护涂层。

可选地，包括：

内部取样管外径表面部分或全部设置保护涂层。

可选地，包括：

内部取样管内径表面分段或连续设置保护套管，保护套管与内部取样管内壁紧密贴合。

可选地，包括：

内部取样管外壁上设置有两层法兰面，上层法兰面与反应器连接，下层法兰面与外部取样器连接。

可选地，包括：

外部取样器呈斜三通结构的各个端口安装有球阀。

可选地，包括：

多个温度计分别分布于外部取样器斜三通结构的斜管段的不同高度处上。

上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：本发明床层取样装置能够获取反应器内部的样品，及时分析反应器内部实时的粒径分布情况以及质量状况，为反应器的调节提供可靠数据。内部取样器内、外径表面均进行保护涂层或保护套管设计，以及外部取样器内径表面的保护涂层设计保证了在取样过程中避免产品以及样品本身的污染。而且外部取样器的斜三通结构避免了多次操作的繁琐性，提高取样效率，同时能够避免不必要的杂质污染。

上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：

图1是根据本发明实施例的床层取样装置的内部取样管纵剖面结构示意图；

图2是根据本发明实施例的床层取样装置的外部取样器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

本发明的至少一个实施例提供了一种床层取样装置，所述床层取样装置包括内部取样管和外部取样器两部分。其中，内部取样管伸入床层内部，且穿过反应器底部与外部取样器连接。外部取样器呈斜三通结构，外部取样器上设置有氮气的排气口和进气口。

可以看出，在反应器的内部采取床层取样装置，即内部取样管能够伸入床层一定高度，直接获取反应器内部样品，同时适当的高度不至于反应物在取样装置结块，导致影响正常反应器正常运行。较佳的，内部取样管伸入床层内部的高度为10-50cm。外部取样器斜三通结构的设计，能够通过在取样的过程中将之前残存在内部取样管中的物料排放至外部取样器斜三通结构的直管段作为清空样，之后斜管段获取的样品作为正常样品。因此，本发明通过一次操作即可以获取正常样品，避免了多次操作的繁琐性，提高取样效率。即本发明实现了能够获取反应器内床层的实时粒径样品，准确地反映反应器内部实时的粒径分布情况。

本发明的另一些实施例提供的床层取样装置，在外部取样器斜三通结构的直管段一端和斜管段分别设置有氮气的进气口，在外部取样器斜三通结构的直管段另一端设置有氮气的出气口。

进一步地，外部取样器斜三通结构的直管段顶端与内部取样管连接，外部取样器斜三通结构的直管段上端部设置有氮气的出气口，外部取样器斜三通结构的直管段下端部和斜管段分别设置有氮气的进气口。从而，能够通过在取样的过程中将之前残存在内部取样管中的物料排放至外部取样器斜三通结构的直管段下端部作为清空样，之后斜管段获取的样品作为正常样品。其中，清空样为之前残留在内部取样管中的物料，不能反映反应器当前的物料，需要将其排出。而清空样排出之后取出的“正常样品”为当时获取的反应器中的物料，为实时样品。

值得说明的是，外部取样器斜三通结构的分叉处至直管段底端的容积大于内部取样管的容积。还有，直管段的形状为圆柱体，但不限于规则形圆柱体。

较佳的，外部取样器呈斜三通结构的各个端口安装有球阀。另外，内部取样管外壁上设置有两层法兰面，上层法兰面与反应器连接，下层法兰面与外部取样器连接。

本发明的再一些实施例提供的床层取样装置，内部取样管的内、外径表面具有保护涂层或保护套管，能够减少或消除粒状多晶硅在与反应器内金属插管表面接触所致的污染。外部取样器内径表面具有保护涂层，能够减少或消除粒状多晶硅样品在与外部取样器壁表面接触所致的污染。因此，本发明能够解决二次取样带来更多杂质污染的不足问题，从而避免不必要的杂质污染。值得说明的是，优选地保护涂层的厚度范围为0.2毫米至0.9毫米。

较佳的，如果内部取样管外径表面设置保护涂层，则可以部分或全部设置保护涂层。其中所述保护涂层包括石英、硅、低镍合金、镍合金、钴合金、氮化硅、石墨、碳化硅、钼、或钼合金。

如果内部取样管内径表面设置保护涂层，则所述保护涂层包括石英、硅、低镍合金、镍合金、钴合金、氮化硅、石墨、碳化硅、钼、或钼合金。

如果内部取样管内径表面设置保护套管，则可以分段或连续设置保护套管，保护套管与内部取样管内壁紧密贴合。其中所述保护套管材质包括石英、硅、氮化硅、石墨或碳化硅。

如果外部取样器内径表面具有保护涂层，所述保护涂层包括石英、硅、低镍合金、镍合金、钴合金、氮化硅、石墨、碳化硅、钼、或钼合金。

还值得说明的是，优选地内部取样管材质主要为含有18％以上的铬，8％以上的镍含量的合金。其中，所述合金包括304系列不锈钢、低镍合金、镍合金、incoloy合金、钴合金、ultimet合金或钼合金。

当然，根据不同实际应用场景的不同对床层取样装置的材质或涂层材料可以进行改动，从而更加有效的解决污染问题。

在本发明的又一些实施例提供的床层取样装置，还可以包括温度计。其中，多个温度计分别分布于外部取样器斜三通结构的斜管段的不同高度处上。较佳的，温度计的安装形式可以包括插入式热电偶温度计或表面热电偶温度计。

作为本发明的一个具体的实施例，如图1和2所示，床层取样装置包括内部取样管1和外部取样器，内部取样管1内径表面具有保护涂层或保护套管3，内部取样管1外径表面具有保护涂层2。内部取样管1的高度要求伸入流化床床层内部且位置适中，且穿过反应器底部与外部取样器顶端连接。外部取样器内径表面具有保护涂层4，外部取样器呈斜三通结构，外部取样器斜三通结构的直管段5上端部设置有氮气的出气口9，外部取样器斜三通结构的直管段5下端部设置有第一氮气的进气口7，外部取样器斜三通结构的斜管段6设置有第二氮气的进气口8。多个温度计10分别分布于外部取样器斜三通结构的斜管段6的不同高度处上。

其中，流化床反应器是一个反应装置，流化床床层是指流化床反应器中物料所形成的高度。

较佳的，如图1中所示，内部取样管1外壁上设置有两层法兰面，上层法兰面与反应器连接，下层法兰面与外部取样器连接。

值得说明的是，如图2所示，外部取样器呈斜三通结构的各个端口安装有球阀，具体地，在直管段5的上下端口以及斜管段6端口分别安装有球阀，从而可以使外部取样器获取清空样和正常样品，并将清空样和正常样品与外界隔断。

可以看出，内部取样管1外表面保护涂层2能够将反应器的正常产品与内部取样管1外壁隔离开，避免将金属杂质引入正常产品，导致正常产品出现金属杂质的污染。内部取样管1内径表面具有保护涂层或保护套管3能够将取样样品与内部取样管1内壁隔离开，避免将金属杂质引入取样样品中，导致检测结果在金属杂质方面出现较大偏差。

外部取样器内径表面具有保护涂层4，能够将取样样品与外部取样器内壁隔离开，避免将金属杂质引入取样样品中，导致检测结果在金属杂质方面出现较大偏差。外部取样器斜三通结构的分叉处至直管段5底端的容积是内部取样管1内部体积的至少1.2倍，确保能够在取样之前能够收集之前残存的清空样。在取样开始后需要将氮气的排气口9、第一氮气的进气口7和第二氮气的进气口8打开，在样品填满斜管段6后，温度计会骤然上升，表明已经收集到足够的样品。冷却到一定温度之后直管段5收集的作为清空样，斜管段收集的作为正常样品，用作分析测试。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。