专利名称：一种氢化反应的反应釜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及化学反应技术领域，特别涉及一种氢化反应的反应釜。
背景技术：
目前使用改良西门子法生产的多晶硅占全球多晶硅生产总量的80%以上。根据改良西门子法的工艺技术路线，每生产I吨多晶硅将产生约14-20吨的副产物四氯化硅，如何减少还原反应中副产物四氯化硅生成量，和提高副产物四氯化硅转化为多晶硅生产原料三氯氢硅效率，是降低多晶硅生产能耗和成本的关键。四氯化硅是一种高度危险的化学品，不能用普通的方法进行处理。目前工业化的回收利用四氯化硅方法主要是热氢化和冷(氯)氢化。热氢化是将四氯化硅与氢气在1100-1300°c,0. 1-0. 6Mpag下氢化为三氯氢硅；冷(氯)氢化是将四氯化硅与氢气、硅粉在500-600°C, 2-3. 5Mpag下氢化为三氯氢硅。但目前的技术，四氯化硅的摩尔转化率在20%左右，转化率普遍较低，而且一次处理能量较小，造成设备投资较大，电耗高，企业的生产成本高，经济效益低以及满足不了节能降耗的标准。因此，如何提供一种氢化反应的反应釜，以提高产品转化率，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供了一种氢化反应的反应釜，以提高产品转化率。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案一种氢化反应的反应釜，进料管道的数量为一个，连通于所述反应釜底部的中心。优选的，在所述进料管道外层依次套设第一尾气管道和第一冷却管道，所述第一尾气管道连通于所述反应釜的底部，所述进料管道、所述第一尾气管道和所述第一冷却管 道构成三层同心环结构的第一冷却器。优选的，所述第一冷却管道的一端连通于所述反应釜的底盘冷却水管道。优选的，所述底盘冷却水管道内的冷却水为高温冷却水。优选的，所述底盘冷却水管道的具体数量为三个。优选的，还包括用于对所述第一尾气管道内流出的尾气进行冷却的第二冷却器。优选的，所述第二冷却器为插管式冷却器。优选的，所述第二冷却器的第二尾气管道和所述第一尾气管道通过法兰连接。优选的，所述反应釜的釜体具有与其双层石墨内胆的外壁形状相配合的内壁。从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的氢化反应的反应釜，通过对其进料系统进行改造，将进料管道的数量由原来的四个减少到一个，连通在反应釜底部的中心，从而优化了反应釜内气流的场效应分布，使其更加均匀，进而提升了产品的转化率。
[0017]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本实用新型实施例提供的氢化反应的反应釜的结构示意图。上图I中第一冷却器1，进料管道1-1，第一尾气管道1-2,钟罩2,底盘3,底盘·冷却水管道4，第二冷却器5，电极6，电极冷却水进口 6-1，电极冷却水出口 6-2，发热体7-1，发热体横梁7-2，内层石墨内胆8-1，内层石墨内胆盖板8-2，外层石墨内胆8-3，外层石墨内胆盖板8-4，双层石墨保温底板8-5，底盘和钟罩密封垫冷却水进出管口 9 ；事故安全泄放口 A，夹套高温水回水B，视镜高温水回水C，视镜观察口 D，视镜高温水进水E,夹套高温水进水F,第一底盘冷却水进水G,第二底盘冷却水进水H,第三底盘冷却水进水J，混合物料进口 K，底盘冷却水回水L，第二冷却器回水M，第二冷却器进水Q，反应尾气出口 R，第一冷却器尾气出口 U，进料喷嘴口 V。
具体实施方式
本实用新型公开了一种氢化反应的反应釜，以提高产品转化率。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。请参阅图I,图I为本实用新型实施例提供的氢化反应的反应爸的结构示意图。本实用新型实施例提供的氢化反应的反应釜，本设备主要的装置包括进料系统、钟罩2、底盘3，其核心发明点在于，进料管道1-1的数量为一个，连通于反应釜底部的中心。在现有技术中，反应釜底盘上的进料管道的数量为四个，其中一个设置在中心，其他三个分布在周围，从这个四个进料管道喷嘴喷出的混合物料之间会产生相互的影响，造成反应釜内气流的场效应分布不均，从而不利于转化，使得转化率一直较低，还会影响到发热体的使用寿命，增加检维修成本。本实用新型实施例提供的氢化反应的反应釜，通过对其进料系统进行改造，将进料管道1-1的数量由原来的四个减少到一个，连通在反应釜底部的中心，从而优化了反应釜内气流的场效应分布，使其更加均匀，进而提升了产品的转化率。四氯化硅氢化的反应原理
SiC14 + H2 < 1200'1250°C3'6bar > SiHCB + HCl
SiHCB + Hl < 900'1100°C3'6bar > Si + 3HC1
SiHCB + HCl < 900'1100°C3'6bar > SiC14 + H2其中，第一个反应方程式为本装置转化的主要反应，第二个反应方程式为副反应，产生的硅粉容易堵塞尾气管线。进一步的，通过扩大进料管道1-1及其喷嘴的管径，可以将反应的物料每小时进料量提高到现有设备的5倍，其单台每小时最高进料量可稳定在18吨，增加了反应物，利于主要反应按照正反应方向进行，从而达到在一次进料量和一次转化率两方面得到突破的目的。现有的反应釜底盘上的进 料喷嘴有四个，尾气排放管线有四根，二者是一一配对的同心圆环，内层为混合物料，外层为尾气，尾气为包含反应产物、未反应物料和其他中间产物的混合气体，混合物料经高温尾气预热瞬间提供进料温度进入到反应釜内进行氢化反应。本实用新型实施例提供的氢化反应的反应釜，围绕中心设置有多圈电极6，作为优选，还可以缩小底盘3上电极6之间的距离，有利于维持中心的反应温度恒定在1200°C，避免了温度梯度的形成，提高了反应釜内的热场效应。为了使尾气快速降低到副反应进行所需温度以下，可以在尾气排放管线外增设冷却管道。具体的，在进料管道1-1外层依次套设第一尾气管道1-2和第一冷却管道，第一尾气管道1-2连通于反应釜的底部，进料管道1-1、第一尾气管道1-2和第一冷却管道构成三层同心环结构的第一冷却器I。这样一来，加速了冷却降温速度，让尾气在此段温度区间尽可能短的停留，抑制了副产物的形成，减少副产物的产生从而提高了一次转化率。同时，之前的两层同心管线不具备急冷效果，同时热损失较大，现增加外层冷却时变为三层同心圆环，有效地冷却了尾气温度，回收了热量，降低了能耗。本实用新型实施例提供的氢化反应的反应釜，第一冷却管道的一端连通于反应釜的底盘冷却水管道4，为第一冷却管道其供应冷却水。作为优选，底盘冷却水管道4内的冷却水为高温冷却水，避免了因温差过大产生较大的温度梯度，以维持反应温度的恒定，提高系统转化率，同时避免了因温差过大而影响到石墨保温底板的使用寿命。如图I所示，底盘冷却水管道4的具体数量为三个，对应G、H和J这三个底盘冷却水进口。为了保证冷却的效果，本实用新型实施例提供的氢化反应的反应釜，还包括用于对第一尾气管道1-2内流出的尾气进行冷却的第二冷却器5。为了便于拆卸以进行维护，第二冷却器5可以为插管式冷却器。当然，冷却器设置的具体数量和形式并不是唯一的，本领域专业技术人员能够根据实际需要进行适当的调整，而这样的修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。作为优选，第二冷却器5的第二尾气管道和第一尾气管道1-2具体通过法兰连接。反应釜的釜体具有与其双层石墨内胆的外壁形状相配合的内壁，将设备容积降低，利于降低能耗。请参阅图1，第一冷却器I为三层夹套式换热器，外壳内为双层套管，物料从最内层的进料管道1-1 一端K进入，另一端连接到方向朝上的喷嘴口(置于反应釜底部)。中间层的第一尾气管道1-2 —端和反应釜相连，另外一端U和第二冷却器的M管口侧相连，最外层为高温冷却水，一端和底盘3相连接，另一端从靠近第二冷却器5法兰处接管口 L。第二冷却器5的冷却水从Q进，M出，其第二尾气管道一端接第一尾气管道1-2管口 U，从另一端管口 R外接出口尾气管线至下一换热设备或者直接分离得到产品。上述装置还包括反应釜的底盘3，底盘3上有高温冷却水进口 G、H和J，电极冷却水进口 6-1和出口 6-2，电极冷却水为中温水冷却，其作用为保护电极密封垫的冷却；喷嘴管口 V，可根据喷嘴大小调节进料压差和最大进料量。所有与反应尾气和混合物料直接接触的材料采用不锈钢材料；反应釜包括，钟罩2、内层石墨内胆8-1、内层石墨内胆盖板8-2、外层石墨内胆8-3、外层石墨内胆盖板8-4、双层石墨保温底板8-5、石墨发热体7-1、发热体横梁7-2、电极6和视镜观察孔D。工艺方面采取维持0.6Mpa(G)压力的密闭反应装置内，使用全封闭双层石墨内胆保温，在380V电压的情况下，以维持1200°C反应温度。同时维持稳定反应压力，增大物料的进料量至18吨和调整喷嘴个数为I个，提高了进料速率，使混合反应气快速上升到有利于生成三氯氢娃的温度，朝着利于三氯氢娃产品生成的方向发生化学 反应，从而促进三氯氢硅的生成。整个装置反应过程中，设备外层和视镜观察口使用装置冷却水冷却，并保护整个装置在高温下的正常使用。综上所述，本实用新型实施例提供的氢化反应的反应釜，具有以下特点I、一次进料量大。单台装置每小时稳定进料量18吨，最大量可达到22吨2、产品转化率高。单台装置转化率在19%-25%，平均可达到22%以上。3、设备要求反应时间短，冷却速度快。4、装置能耗低。四氯化硅转化成三氯氢硅每公斤所消耗的电耗低于I. 6kwh，是现有设备电耗量的50%。除此之外，本装置还可以广泛的应用于其他氢化反应。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种氢化反应的反应釜，其特征在于，进料管道(1-1)的数量为一个，连通于所述反应釜底部的中心。
2.根据权利要求I所述的反应釜，其特征在于，在所述进料管道(1-1)外层依次套设第一尾气管道(1-2)和第一冷却管道，所述第一尾气管道(1-2)连通于所述反应釜的底部，所述进料管道(1-1)、所述第一尾气管道(1-2)和所述第一冷却管道构成三层同心环结构的第一冷却器(I)。
3.根据权利要求2所述的反应釜，其特征在于，所述第一冷却管道的一端连通于所述反应釜的底盘冷却水管道(4)。
4.根据权利要求3所述的反应釜，其特征在于，所述底盘冷却水管道(4)内的冷却水为高温冷却水。
5.根据权利要求4所述的反应釜，其特征在于，所述底盘冷却水管道(4)的具体数量为 三个。
6.根据权利要求5所述的反应釜，其特征在于，还包括用于对所述第一尾气管道(1-2)内流出的尾气进行冷却的第二冷却器(5)。
7.根据权利要求6所述的反应釜，其特征在于，所述第二冷却器(5)为插管式冷却器。
8.根据权利要求6所述的反应釜，其特征在于，所述第二冷却器(5)的第二尾气管道和所述第一尾气管道(1-2)通过法兰连接。
9.根据权利要求I所述的反应釜，其特征在于，所述反应釜的釜体具有与其双层石墨内胆的外壁形状相配合的内壁。
专利摘要本实用新型公开了一种氢化反应的反应釜，进料管道的数量为一个，连通于所述反应釜底部的中心。本实用新型提供的氢化反应的反应釜，通过对其进料系统进行改造，将进料管道的数量由原来的四个减少到一个，连通在反应釜底部的中心，从而优化了反应釜内气流的场效应分布，使其更加均匀，进而提升了物料的转化率，具有采出量大，能耗低的优点。
文档编号C01B33/107GK202482071SQ20122008326
公开日2012年10月10日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者丑纪能, 周鹏, 潘和平 申请人:新疆大全新能源有限公司