一种冷氢化流化床反应器及冷氢化流化床反应系统的制作方法

本技术涉及多晶硅制备装置，具体而言，涉及一种冷氢化流化床反应器及冷氢化流化床反应系统。

背景技术：

1、在采用改良西门子法制备多晶硅的过程中，会生成大量副产物四氯化硅(sicl4，简称stc)，大约制备1吨多晶硅会生成14-22吨左右的stc。冷氢化技术是转化这部分stc的方法之一，通过采用冷氢化技术将stc重新生成有用的sihcl3原料，冷氢化技术的化学反应方程式为：

2、si+2h2+3sicl4＝4sihcl3

3、上述化学反应在冷氢化流化床反应器中进行，该反应为微放热或微吸热反应，同时反应温度为550℃左右，反应压力为3.0mpag左右。图1示出了目前冷氢化技术回收stc所涉及的反应系统，由于反应完成后从流化床反应器1顶部排出的气相中仍存在大量的硅粉，因此需设置硅粉过滤器3对硅粉进行过滤，然而由于流化床反应器1中温度在550℃左右，为了便于硅粉过滤器3对硅粉的过滤，降低对硅粉过滤器3中滤芯的要求，设置了高温换热器2，排出化流化床反应器1的气相通过高温换热器2降温，使得温度从550℃左右降低至300℃左右甚至更低，随后进入硅粉过滤器3过滤。

4、目前常用的高温换热器为列管式换热器，由于进入高温换热器的气相中存在大量硅粉，该夹杂有大量硅粉的气相在通过高温换热器进行降温时，以导致高温换热器堵塞，一方面造成换热效率低，另一方面造成换热器压差大，对换热器造成损伤。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于，提供了一种冷氢化流化床反应器，其能够改善现有技术中存在的高温换热器易堵塞，造成损伤、影响使用寿命的技术问题。

2、本实用新型的目的还在于，提供了一种冷氢化流化床反应系统，其能够改善现有技术中存在的高温换热器易堵塞，造成损伤、影响使用寿命的技术问题。

3、本实用新型的实施例可以通过以下方式实现：

4、一种冷氢化流化床反应器，其包括反应壳体以及旋风分离器，所述旋风分离器设置在所述反应壳体内，且所述旋风分离器用于分离所述反应壳体内的气相和固相，并将所述气相从所述反应壳体排出；

5、所述冷氢化流化床反应器还包括设置在所述反应壳体内的换热管，所述反应壳体上设置有冷却介质进口和冷却介质出口，所述换热管的两端分别与所述冷却介质进口和所述冷却介质出口连通，且所述反应壳体的床层形成于所述换热管下侧。

6、可选地，所述换热管呈绕所述反应壳体的轴向螺旋分布的螺旋型。

7、可选地，所述换热管包括多个直管段以及多个弯管段，相邻两个所述直管段之间通过所述弯管段连通。

8、可选地，多个所述直管段沿所述反应壳体的周向间隔分布。

9、可选地，所述换热管包括相互连通的内圈部和外圈部，所述外圈部呈环形，所述内圈部位于所述外圈部内周。

10、可选地，所述换热管包括第一盘管、第二盘管以及管束，所述第一盘管与所述第二盘管沿上下方向间隔分布，且所述第一盘管与所述冷却介质进口连通，所述第二盘管与所述冷却介质出口连通；所述管束设置在所述第一盘管与所述第二盘管之间，且所述第一盘管与所述第二盘管通过所述管束连通。

11、可选地，所述冷氢化流化床反应器还包括固定安装在所述反应壳体内的支撑架，所述支撑架与所述换热管固定连接，以将所述换热管支撑在所述反应壳体内。

12、可选地，所述旋风分离器包括分离主体以及料腿，所述分离主体用于分离所述反应壳体内的气相和固相，并将所述气相从所述反应壳体顶部排出；所述料腿用于将分离处出的固相向所述反应壳体的下部输送；所述换热管的高度高于所述料腿下端的高度。

13、可选地，所述冷氢化流化床反应器还包括破泡器以及分布板，所述破泡器和所述分布板均设置在所述反应壳体内，且所述破泡器位于所述分布板上侧，所述换热管位于所述破泡器上侧。

14、一种冷氢化流化床反应系统，所述冷氢化流化床反应系统包括加热装置、硅粉过滤器以及上述的冷氢化流化床反应器；所述冷氢化流化床反应器下端设置有氢气供给口，所述加热装置与所述氢气供给口连通，且所述加热装置用于对供入所述冷氢化流化床反应器的氢气进行加热；所述硅粉过滤器与所述旋风分离器连通，用于过滤所述旋风分离器排出的气相中包含的硅粉。

15、本实用新型的实施例提供的冷氢化流化床反应器及冷氢化流化床反应系统的有益效果包括：

16、本实用新型的实施例提供了一种冷氢化流化床反应器，其包括反应壳体、旋风分离器以及换热管，旋风分离器和换热管均设置在反应壳体内，且旋风分离器用于分离反应壳体内的气相和固相，并将气相从反应壳体排出。反应壳体上设置有冷却介质进口和冷却介质出口，换热管的两端分别与冷却介质进口和冷却介质出口连通，且反应壳体的床层形成于换热管下侧，如此换热介质在换热管内流动，气相和固相位于换热管外，通过换热管壁与换热介质进行热交换，进而降低气相和固相的温度，固相无需进入换热管，进而也就不会造成堵塞换热管、造成损伤、影响使用寿命的技术问题。

17、本实用新型的实施例还提供了一种冷氢化流化床反应系统，其包括上述的冷氢化流化床反应器。由于该冷氢化流化床反应系统包括上述的冷氢化流化床反应器，因此也就有不会造成堵塞换热管、造成损伤、影响使用寿命的技术问题的有益效果。

技术特征：

1.一种冷氢化流化床反应器，所述冷氢化流化床反应器包括反应壳体以及旋风分离器，所述旋风分离器设置在所述反应壳体内，且所述旋风分离器用于分离所述反应壳体内的气相和固相，并将所述气相从所述反应壳体排出；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的冷氢化流化床反应器，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的冷氢化流化床反应器，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的冷氢化流化床反应器，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的冷氢化流化床反应器，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的冷氢化流化床反应器，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的冷氢化流化床反应器，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的冷氢化流化床反应器，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的冷氢化流化床反应器，其特征在于：

10.一种冷氢化流化床反应系统，其特征在于：

技术总结
本技术提供了一种冷氢化流化床反应器及冷氢化流化床反应系统，涉及多晶硅制备装置技术领域。冷氢化流化床反应器包括反应壳体、旋风分离器以及换热管，旋风分离器和换热管均设置在反应壳体内，且旋风分离器用于分离反应壳体内的气相和固相，并将气相从反应壳体排出。反应壳体上设置有冷却介质进口和冷却介质出口，换热管的两端分别与冷却介质进口和冷却介质出口连通，且反应壳体的床层形成于换热管下侧，如此换热介质在换热管内流动，气相和固相位于换热管外，通过换热管壁与换热介质进行热交换，进而降低气相和固相的温度，固相无需进入换热管，进而也就不会造成堵塞换热管、造成损伤、影响使用寿命的技术问题。

技术研发人员：陈奕峰,杨楠,申德山,范增涵
受保护的技术使用者：天合光能股份有限公司
技术研发日：20230519
技术公布日：2024/1/15