用於多晶矽副產物四氯化矽處理的收集冷卻器的製作方法

2023-05-29 11:27:01

專利名稱：用於多晶矽副產物四氯化矽處理的收集冷卻器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種收集冷卻器，尤其是涉及一種用於多晶矽副產物四氯化矽處理的收集冷卻器。
背景技術：
近年來，隨著矽太陽能電池的發展，多晶矽市場得以迅猛增長。目前國際上採用的多晶矽製備方法均為改良的西門子法，即採用三氯氫矽氫化還原，其副產物主要是四氯化矽，生產1噸多晶矽所產生的副產物四氯化矽大約為12 18噸，因此如何處理副產物四氯化矽已經成為多晶矽工業發展的一大瓶頸。

實用新型內容本實用新型的一個目的在於提出一種用於多晶矽副產物四氯化矽處理的收集冷卻器，該收集冷卻器用在用多晶矽副產物四氯化矽生產二氧化矽中，四氯化矽、氧氣和氫氣反應生成的氯化氫和納米級二氧化矽在該收集冷卻器內冷卻，且該收集冷卻器結構簡單， 成本低，收集冷卻效果好。根據本實用新型的用於多晶矽副產物四氯化矽處理的收集冷卻器包括內殼，所述內殼限定有內腔，所述內殼的上部設有冷卻器進料口且所述內殼的下部設有冷卻器出料口 ；外殼，所述外殼套設在所述內殼外面且與所述內殼限定出冷卻介質空間，所述外殼的下部設有冷卻介質入口且所述外殼的上部設有冷卻介質出口 ；和旋體，所述旋體沿上下方向設置在所述冷卻介質空間內。根據本實用新型的收集冷卻器，用在用多晶矽副產物四氯化矽生產二氧化矽中， 四氯化矽、氧氣和氫氣反應生成的氯化氫和納米級二氧化矽在該收集冷卻器內冷卻，且該收集冷卻器結構簡單，成本低，收集冷卻效果好。另外，根據本實用新型上述的收集冷卻器還可以具有如下附加的技術特徵所述內殼和所述外殼均為錐形且所述內殼和所述外殼的徑向尺寸沿從上向下的方向逐漸減小。所述內殼和所述外殼均為圓錐形。所述冷卻器進料口形成在所述內殼的頂端，所述冷卻器出料口形成在所述內殼的底端。所述冷卻介質入口形成在所述外殼的側面且鄰近所述外殼的上端，所述冷卻介質出口形成在所述外殼的側面且鄰近所述外殼的下端。所述旋體包括多個支撐杆，所述多個支撐杆沿周向間隔開設置；和旋板，所述旋板與所述多個支撐杆相連且沿上下方向螺旋延伸。所述旋體進一步包括法蘭盤，所述多個支撐杆的上端分別與所述法蘭盤相連。本實用新型的附加方面和優點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，或通過本實用新型的實踐了解到。
本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是具有根據本實用新型實施例的收集冷卻器的多晶矽副產物四氯化矽處理設備的框圖；圖2是上述多晶矽副產物四氯化矽處理設備的反應器的示意圖；圖3是圖2所示反應器的分布器的示意圖；圖4是圖3所示分布器的局部示意圖，其中示出了葉片的排列方式；圖5是根據本實用新型實施例的收集冷卻器的示意圖；圖6是圖5所示收集冷卻器的內殼的示意圖；圖7是圖5所示收集冷卻器的旋體的示意圖；圖8是圖5所示收集冷卻器的外殼的示意圖；圖9是上述多晶矽副產物四氯化矽處理設備的聚集器的示意圖；圖10是圖9所示聚集器的俯視示意圖；圖11是圖9所示聚集器的聚集管的示意圖；圖12是上述多晶矽副產物四氯化矽處理設備的脫酸器的示意圖；圖13是圖12所示脫酸器的擴大段的示意圖；圖14是圖12所示脫酸器的爐身的示意圖；和圖15是上述多晶矽副產物四氯化矽處理設備的操作流程圖。
具體實施方式
下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號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施例是示例性的，僅用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、 「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」 「內」、「外」等指示的方位或位置關係為
基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，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、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。此外，在本實用新型的實施例中，術語「 口，，應作廣義理解，例如可以為開口，也可以為連接在開口上的一段管的形式。本實用新型基於本申請的實用新型人為解決多晶矽生產中產生的大量副產物-四氯化矽問題做出的，多晶矽生產中產出大量的副產物-四氯化矽，生產一噸多晶矽，根據不同的工藝，會產出12-18噸四氯化矽，傳統上，四氯化矽無法處理得當應用，嚴重製約了多晶矽生產的發展。本實用新型採用多晶矽副產物四氯化矽生產二氧化矽，不僅解決了制約多晶矽生產的副產物四氯化矽的出路，循環利用了多晶矽副產物四氯化矽。而且， 生產的二氧化矽作為典型的納米粉體材料，具有廣泛的用途，例如汽車業、建築業和電力行業，主要是作為HTV和RTV矽橡膠的補強填料；也可以與炭黑共用生產滾動阻力小，防溼滑、 綜合性能優越的輪胎。此外在其他領域業也有大量的應用，而且目前全球需求總量接近15 萬噸/年，年增長率約為5%。二氧化矽目前在有機矽工業的使用量最大，佔總用量的一半以上，此外在橡膠、塑料、高性能塗料和油漆、油墨、農業、化學機械拋光、醫藥和化妝品、造紙中都有廣泛的應用，市場需求和發展潛力巨大。由此，根據本實用新型，用多晶矽副產物四氯化矽生產二氧化矽，不但促進了多晶矽生產的發展，而且生產的二氧化矽具有廣泛的用途，實現了循環經濟效益。為了更好地理解根據本實用新型實施例的用於多晶矽副產物四氯化矽處理的收集冷卻器，下面首先參考附圖描述具有根據本實用新型實施例的收集冷卻器的多晶矽副產物四氯化矽處理設備。如圖1所示，具有根據本實用新型實施例的收集冷卻器的多晶矽副產物四氯化矽處理設備包括依次連接的反應器100，收集冷卻器200，聚集器300，分離器400，和脫酸器 500。多晶矽副產物四氯化矽和空氣與氫氣在反應器內高溫燃燒水解，生成納米級的二氧化矽。二氧化矽從反應器100進入收集冷卻器200內冷卻，冷卻後的二氧化矽從收集冷卻器200進入聚集器300聚集成微米級的二氧化矽，聚集後的微米級的二氧化矽進入分離器400進行氣固分離，得到的固體(二氧化矽)進入脫酸器500脫酸，脫酸後的二氧化矽打包作為產品。優選地，多晶矽副產物四氯化矽處理設備還包括制酸系統600，制酸系統600與分離器400相連，用於將與二氧化矽分離後的氯化氫制酸，從而減小了汙染，增加了循環經濟效益。下面參考圖2-4描述多晶矽副產物四氯化矽處理設備的反應器100。如圖2-4所示，根據本實用新型的實施例，反應器100包括反應器本體101，嘴套 104，環隙氫氣進口管102，和分布器102。反應器本體101內限定有反應腔，反應器本體101的上部設有四氯化矽-空氣入口 1012和氫氣入口 1011，反應器本體101的底部設有反應器出口 1013。在圖2所示的示例中，反應器本體101為沿上下方向延伸的細長筒體，氫氣入口 1011形成在反應器本體101的頂部，氫氣入口 1011與反應器本體101的頂部連通的一段管的形式，並且偏離反應器本體101的中心。反應器本體101的底端開口以構成反應器出口 1013，四氯化矽-空氣入口 1012形成在反應器本體101上部的側面(圖2中為一段管的形式)。多晶矽副產物四氯化矽與空氣的混合物從四氯化矽-空氣入口 1012進入反應腔， 氫氣從氫氣入口 1011進入反應器。嘴套104套設在反應器本體101的下端以與反應器本體101限定出向下開口的環形空間H。例如，嘴套104的上端套在反應器本體101上且通過螺栓頂緊。[0044]環隙氫氣進口管103與嘴套104相連以向環形空間H內供給氫氣，由此進行點火， 燃燒反應在反應器本體101的下端發生，由於環形空間H，使得火焰中心的溫度穩定。分布器102設置在反應腔內，用於均勻分布從四氯化矽-空氣入口 1012和氫氣入口 1011供給到反應腔內的四氯化矽-空氣和氫氣，避免氣流直接從反應腔的上部向下衝， 使得燃燒反應效果更好。根據本實用新型的實施例，反應器100的結構簡單，操作方便，四氯化矽、空氣和氫氣的反應效果好。如圖2所示，在本實用新型的一個具體實施例中，反應器本體101為細長的筒體且包括嘴體1014，嘴身1015，和嘴尖1016。如圖2所示，在本實用新型的一些具體示例中，嘴體1014、嘴身1015和嘴尖1016也分別為圓筒形且它們的內徑依次減小。四氯化矽-空氣入口 1012設置在嘴體1014的側面且氫氣入口 1011設置在嘴體 1014的頂部。具體地，嘴體1014的上端和下端敞開，且上端可以用頂蓋封閉，氫氣入口 1011 貫穿頂蓋形成，在氫氣入口 1011處連接一段管(也可以稱為氫氣入口管)。嘴身1015的上端與嘴體1014的下端相連，例如嘴身1015與嘴體1014螺紋連接，如圖2所示，嘴身1015的上端設有外螺紋，嘴體1014的下端設有內螺紋，並且在嘴身 1015上配合有嘴母1017，以便在嘴母1017與嘴身1015和嘴體1014限定的空間內設置填料 1018。嘴尖1016的上端與嘴身1015的下端相連，例如，也通過螺紋連接。嘴尖1016的下端敞開以形成反應器出口 1013。如圖2所示，嘴套104安裝在所述嘴尖的下端且嘴套104 的下端與嘴尖1016的下端平齊。嘴套104的下部為錐形，從而環形空間H的徑向尺寸向下逐漸減小。如圖2-圖4所示，分布器102包括撐杆1021和多個葉片1022。每個葉片1022的一端與撐杆1021相連且多個葉片1022沿撐杆1021的周向間隔開。如圖3所示，在本實用新型的一些實施例中，多個葉片1022分多組，每組中的葉片 1022沿撐杆1021的周向間隔開布置且多組葉片1022沿上下方向間隔開。優選地，位於最下面的一組葉片1022在上下方向上鄰近嘴套104的上端。在圖3所示的示例中，葉片1022分為三組，位於最上面的一組葉片1022鄰近嘴尖 1016的上端，位於最下面的一組葉片1022鄰近嘴套104的上端。可以理解的是，本實用新型並不限於此，葉片1022可以分為任何合適數量的組。如上所述，分布器102用於分布進入到反應器100的反應腔內的四氯化矽和空氣與氫氣的氣流，避免氣流直接從反應腔上部直接衝向下部，從而改善燃燒條件來控制二氧化矽的比表面積。根據本實用新型的反應器100，四氯化矽和空氣的混合物從四氯化矽-空氣入口 1012進入反應腔，氫氣從氫氣入口 1011進入反應腔，然後通過分配器102分布後向下流動。 此外，氫氣從環隙氫氣進口管103供給到環形空間H內，在反應器100的下端(更具體地， 在嘴尖1016處)發生燃燒反應，生產氯化氫氣體和納米級(例如7-40納米)的二氧化矽。 需要說明的是，反應器100內溫度大約為1700攝氏度，反應腔內的氣壓低於大氣壓，例如負 1.84千帕。下面參考圖5-8描述根據本實用新型實施例的用於多晶矽副產物四氯化矽處理的收集冷卻器200。根據本實用新型實施例的收集冷卻器200與反應器100相連，用於冷卻在反應器 100內燃燒反應生成的氯化氫氣體和納米級的二氧化矽。例如，收集冷卻器200可以設在反應器100的下方，反應器100內反應生成的氯化氫氣體和納米級的二氧化矽進入收集冷卻器200內進行冷卻。如圖5-8所示，根據本實用新型的實施例，收集冷卻器200包括內殼201，外殼 203，和旋體202。內殼201限定有內腔，內殼201的上部設有冷卻器進料口 2011，內殼201的下部設有冷卻器出料口 2012。優選地，冷卻器進料口 2011形成在內殼201的頂端，冷卻器出料口 2012形成在內殼201的底端，換言之，內殼201的上端和下端敞開以分別構成冷卻器進料口 2011和冷卻器出料口 2012。如上所述，反應器100設在收集冷卻器200的上方，且反應器出口 1013與冷卻器進料口 2011相對，例如相距3-5釐米。從反應器出口 1013出來的高溫氯化氫和二氧化矽從冷卻器進料口 2011進入內殼201的內腔內從上向下流動。外殼203套設在內殼201外面以與內殼201限定出冷卻介質空間，外殼203的下部設有冷卻介質入口 2031，外殼203的上部設有冷卻介質出口 2032。冷卻介質例如為空氣，空氣從冷卻介質入口 2031進入冷卻介質空間內，從下向上流動，並最終從冷卻介質出口 2032 排出冷卻介質空間，從而冷卻在內殼201的內腔內從上向下流動的氯化氫和二氧化矽。優選地，冷卻介質入口 2031形成在外殼203的側面且鄰近外殼203的上端，冷卻介質出口 2032形成在外殼203的側面且鄰近外殼203的下端。旋體202沿上下方向設置在冷卻介質空間內，旋體202用於將冷卻空氣均勻分布在冷卻介質空間內，以便提高對在內殼201的內腔中從上向下流動的氯化氫和二氧化矽的冷卻效果。收集冷卻器200內的壓力也低於大氣壓，並且將氯化氫和二氧化矽冷卻到大約 500-800攝氏度，以便於後續處理。如圖5-8所示，在本實用新型的一些實施例中，內殼201和外殼203均為錐形，更具體而言，內殼201和外殼203均為圓錐形，內殼201和外殼203的徑向尺寸沿從上向下的方向逐漸減小。如圖5和圖7所示，旋體202包括多個支撐杆2021和旋板2022，多個支撐杆2021 沿周向間隔開設置，旋板2022與多個支撐杆2021相連且沿上下方向螺旋延伸。如上所述， 旋體202內的旋板2022用於將冷卻空氣分布到整個冷卻空間內，從而提高冷卻效果。與內殼201和外殼203的形狀類似，例如形成上大下小的圓錐形。如圖7所示，旋體202進一步包括法蘭盤2023，多個支撐杆2021的上端分別與法蘭盤2023相連，旋體202可以通過法蘭盤2023安裝到內殼201的上端，在內殼201的上端也形成有相應的凸緣，法蘭盤2023放置在所述凸緣上，並用螺栓連接。根據本實用新型的實施例，收集冷卻器200的結構簡單，對氯化氫和二氧化矽的冷卻效果好。下面參考圖9-11描述上述多晶矽副產物四氯化矽處理設備的聚集器300。根據本實用新型的實施例，聚集器300與收集冷卻器200相連，用於使冷卻後的二氧化矽在其中聚集，從而納米級的二氧化矽聚集成為微米級(例如30-50微米)的二氧化矽，以便可以作為成品使用。如圖9-11所示，根據本實用新型的實施例，聚集器300包括多個聚集管301，多個聚集管301依次相連以限定出以曲線形式延伸的聚集腔，其中多個聚集管301中的第一個聚集管(圖9中最下面的聚集管)的自由端用作聚集器入口 3011且最後一個聚集管(圖 9中的最上面的聚集管)的自由端用作聚集器出口 3012。換言之，多個聚集管301依次首尾相連且以曲折的方式延伸。聚集器入口 3011與收集冷卻200的冷卻器出料口 2012相連，從而冷卻後的從冷卻器出料口 2012排出的氯化氫和納米級二氧化矽從聚集器入口 3011進入聚集腔內，在曲折方式延伸的聚集腔內行進時，在圖9中，從下向上行進，二氧化矽與聚集管301的內壁以及彼此之間碰撞而聚集成微米級的二氧化矽。根據本實用新型的實施例，聚集器300的結構簡單，製造方便，聚集效果好。在本實用新型的一些實施例中，多個聚集管301彼此連接成多個Z字形，從而所述曲線形式的聚集腔由多個Z字形構成。如圖9所示，相鄰的兩個聚集管301在所述聚集腔延伸的方向(圖9中的上下方向)上彼此錯開。優選地，如圖10和11所示，每個聚集管301包括直線段和位於直線段兩端的兩個彎頭段，在所述兩個彎頭段的自由端分別設有連接法蘭302，相鄰的聚集管301通過連接法蘭302相連，從而便於多個聚集管301相連。如圖10所示，優選地，第一個聚集管和最後一個聚集管上分別設有測量口 303，測量口 303內分別設有用於檢測所述聚集腔內的溫度和壓力的檢測儀(未示出)。根據本實用新型的實施例，聚集器300內的壓力也可以小於大氣壓，聚集後的二氧化矽的溫度大約為150攝氏度。根據本實用新型實施例，聚集器300可以用於將納米級的二氧化矽聚集成微米級的二氧化矽，並且結構簡單，成本低。下面簡單描述上述多晶矽副產物四氯化矽處理設備的分離器400。分離器400用於將氯化氫與微米級的二氧化矽分離，分離器400可以用本領域內任何合適的氣固分離器。分離器400具有分離器入口、氣體出口和固體出口，其中所述分離器入口與聚集器出口 3012相連，從而聚集後的二氧化矽和氯化氫從聚集器出口 3012通過分離器入口進入分離器400以將氯化氫與二氧化矽分離，氯化氫從氣體出口排出，例如送到制酸系統600進行制酸，從而減小了汙染，提高了循環經濟效益。優選地，分離器400為三級旋風分離器，三級旋風分離器依次串聯，從而提高氯化氫與二氧化矽的分離效果。進而，分離器400還可以包括與最後一級旋風分離器相連的袋式過濾器，以進一步提高分離效果。下面參考圖12-14描述上述多晶矽副產物四氯化矽處理設備的脫酸器500。從分離器400分離出的二氧化矽的表面上會附著有氯化氫，因此，從分離器400分離出的二氧化矽送到脫酸器500進行脫酸以去除二氧化矽表面附著的氯化氫，由此得到的二氧化矽可以打包作為成品。如圖12-14所示，根據本實用新型的實施例，脫酸器500包括脫酸器本體和加熱管 503。[0085]脫酸器本體內限定有脫酸腔，所述脫酸器本體的上部設有尾氣出口 5014和脫酸器出料口 5013，所述脫酸器本體的下部設有脫酸蒸汽入口 5011和脫酸器進料口 5012。加熱管503，例如石英電加熱管，設置在所述脫酸器本體上且伸入所述脫酸腔內。脫酸器進料口 5012與分離器400的固體出口相連，從而與氯化氫分離後的二氧化矽從脫酸器進料口 5012進入脫酸腔內。脫酸蒸汽從脫酸蒸汽入口 5011進入脫酸腔，與二氧化矽一起沿從下向上的方向在脫酸腔內運動，在向上運動的過程中，脫酸蒸汽脫去二氧化矽表面附著的氯化氫，而且在上升過程中，加熱管503對脫酸蒸汽和二氧化矽加熱，從而提高了脫酸效果。脫酸後的二氧化矽從脫酸器出料口 5013排出，脫酸後的尾氣從尾氣出口 5014排出，尾氣出口 5014可以與制酸系統600相連，從二氧化矽表面脫去的氯化氫可以用於制酸。 可選地，尾氣出口 5014也可以與分離器400的分離器入口相連，用於將尾氣中夾帶的二氧化矽與氯化氫分離，分離後的二氧化矽進入脫酸器500脫去表面附著的氯化氫。根據本實用新型的實施例，脫酸器500內的壓力也可以低於大氣壓，例如負2. 1千帕。如圖12-14所示，在本實用新型的一些具體實施例中，所述脫酸器本體包括擴大段501、爐身502、和爐底503。例如，擴大段501、爐身502、和爐底503可以均為迴轉體，且它們的內徑依次減小。擴大段501的下部為截錐形，例如截圓錐形，擴大段501的上部為圓筒形。尾氣出口 5014形成在擴大段501的頂部且脫酸器出料口 5013形成在擴大段501下部的斜面上。如圖12和13所示，在本實用新型的一些實施例中，擴大段501的側面設有料位檢測口 5017，料位檢測口 5017高於脫酸器出料口 5013，用於檢測擴大段501內的料位。可選地，擴大段501的側面上還設有觀察口 5016，貫穿口 5016可以與料位檢測口 5017相對。如圖12和13所述，在本實用新型的一個優選實施例中，擴大段501的側面上設有平衡口 5015，平衡口 5015用於平衡脫酸腔內的壓力，例如，平衡口 5015可以與分離器400 的分離器入口相連。爐身502可以圓筒形，爐身502的上端與擴大段501的下端相連，其中加熱管503 安裝在爐身502上。如圖12和14所示，加熱管503可以分布在爐身502的整個表面上。爐身502的內徑小於擴大段501上部的內徑，為了連接方便，爐身502的外徑和內徑可以分別與擴大段501的下端的外徑和內徑相同。如圖12和圖14所示，在本實用新型的優選實施例中，爐身502的側面上分別設有吹掃口 5018和測溫口，吹掃口分別鄰近爐身502的上端和下端，吹掃口 5018用於對爐身 502內腔進行吹掃，避免二氧化矽在爐身502內累積。測溫口內設有測溫元件504，用於測量爐身502內的溫度。爐底503的上端與爐身502相連且脫酸蒸汽入口 5011和脫酸器進料口 5012分別形成在爐底503的側面上。如圖12所示，爐底503上部為圓筒段，爐底503的下部為圓錐段，為了連接方便，爐底503的圓筒段的外徑和內徑分別與爐身502的下端的外徑和內徑相同。如圖12所示，爐底503的底端設有排渣口 5019，用於排出較大的二氧化矽顆粒。根據本實用新型的實施例，與氯化氫氣體分離的微米級的二氧化矽從脫酸器進料口 5012進入脫酸腔內，蒸汽從脫酸蒸汽入口 5011進入脫酸腔內，二氧化矽與蒸汽在脫酸腔內從下向上運動，在運動的過程中，蒸汽脫去二氧化矽表面附著的氯化氫，脫去表面附著的氯化氫的二氧化矽從脫酸器出料口 5013排出，作為成品打包。蒸汽和從二氧化矽表面脫去的氯化氫從尾氣出口 5014排出，可以送到制酸系統 600制酸，也可以送到分離器400內以分離出尾氣中夾帶的二氧化矽。在此過程中，平衡口 5015可以與分離器400相連，以平衡脫酸腔內的壓力，而從平衡口 5015出來的蒸汽在分離器400內與其中夾帶的二氧化矽分離。根據本實用新型的實施例，多晶矽副產物四氯化矽處理設備可以處理多晶矽副產物四氯化矽，生產具有多種用途的微米級二氧化矽，不但解決的制約多晶矽生產的問題，而且提高了循環經濟效益。此外，根據本實用新型的實施例，處理過程可以負壓下進行，從而便於物料在處理設備的各個組成部分之間流動和輸送。下面參考圖15描述多晶矽副產物四氯化矽的處理流程。首先，向反應器100中供給四氯化矽、氫氣和含氧氣體，四氯化矽與氫氣混合供給到反應器100內，含氧氣體例如為空氣。四氯化矽、氫氣和氧氣在反應器100中發生高溫燃燒水解反應，以生成包含氯化氫氣體和納米級二氧化矽的第一氣固混合物。具體地，反應器100內的溫度可以控制為大約1700攝氏度，壓力可以控制為比大氣壓低1. 8千帕。二氧化矽的粒度例如為7-40納米。接下來，將第一氣固混合物引入收集冷卻器200內以冷卻所述第一氣固混合物， 例如將第一氣固混合物冷卻至大約500-800攝氏度。將冷卻後的所述第一氣固混合物引入聚集器300中，所述納米級二氧化矽在聚集器300內通過碰撞而聚集，得到包含氯化氫氣體和微米級二氧化矽的第二氣固混合物。例如，微米級的二氧化矽的粒度為30-50微米。將所述第二氣固混合物引入分離器400中進行分離，得到微米級二氧化矽和含有氯化氫的第一尾氣。如上所述，分離器400可以為旋風分離器，例如，所述第二氣固混合物可以進行三級旋風分離得到所述微米級二氧化矽和含有氯化氫氣體的第一尾氣。可選地， 三級旋風分離後的第一尾氣可以再通過布袋式分離器進行再次分離。最後，將所述微米級的二氧化矽引入脫酸器500中，以通過蒸汽氣提脫酸處理除去所述微米級二氧化矽表面附著的氯化氫，得到二氧化矽成品和含有氯化氫氣體的第二尾氣。所述二氧化矽成品的比表面積可以為大約150-380m2/g，二氧化矽成品可以打包外售。在本實用新型的一些實施例中，所述第一尾氣和第二尾氣可以送到制酸系統進行製備鹽酸，可選地，所述第二尾氣可以返回至分離器400進行二次分離。優選地，反應器100、收集冷卻器200、聚集器300、旋風分離器400，脫酸器500內的壓力均低於大氣壓，換言之，燃燒反應，冷卻，聚集，分離和脫酸都在負壓下進行，從而有利於物料在上升容器內的輸送。根據本實用新型的實施例，可以用多晶矽副產物四氯化矽生產微米級二氧化矽 (也可以稱為氣相二氧化矽)，微米級二氧化矽具有廣泛的用途，尾氣可以用於制酸，不但解決了制約多晶矽生產的制約因素，為副產物四氯化矽找到了出路，而且生產的二氧化矽是具有廣泛用途的產品，提高了循環經濟效益。在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。 儘管已經示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術人員可以理解 在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的範圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求1.一種用於多晶矽副產物四氯化矽處理的收集冷卻器，其特徵在於，包括內殼，所述內殼限定有內腔，所述內殼的上部設有冷卻器進料口且所述內殼的下部設有冷卻器出料口；外殼，所述外殼套設在所述內殼外面且與所述內殼限定出冷卻介質空間，所述外殼的下部設有冷卻介質入口且所述外殼的上部設有冷卻介質出口 ；和旋體，所述旋體沿上下方向設置在所述冷卻介質空間內。
2.根據權利要求1所述的用於多晶矽副產物四氯化矽處理的收集冷卻器，其特徵在於，所述內殼和所述外殼均為錐形且所述內殼和所述外殼的徑向尺寸沿從上向下的方向逐漸減小。
3.根據權利要求2所述的用於多晶矽副產物四氯化矽處理的收集冷卻器，其特徵在於，所述內殼和所述外殼均為圓錐形。
4.根據權利要求1所述的用於多晶矽副產物四氯化矽處理的收集冷卻器，其特徵在於，所述冷卻器進料口形成在所述內殼的頂端，所述冷卻器出料口形成在所述內殼的底端。
5.根據權利要求4所述的用於多晶矽副產物四氯化矽處理的收集冷卻器，其特徵在於，所述冷卻介質入口形成在所述外殼的側面且鄰近所述外殼的上端，所述冷卻介質出口形成在所述外殼的側面且鄰近所述外殼的下端。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的用於多晶矽副產物四氯化矽處理的收集冷卻器， 其特徵在於，所述旋體包括多個支撐杆，所述多個支撐杆沿周向間隔開設置；和旋板，所述旋板與所述多個支撐杆相連且沿上下方向螺旋延伸。
7.根據權利要求6所述的用於多晶矽副產物四氯化矽處理的收集冷卻器，其特徵在於，所述旋體進一步包括法蘭盤，所述多個支撐杆的上端分別與所述法蘭盤相連。
專利摘要本實用新型提出一種用於多晶矽副產物四氯化矽處理的收集冷卻器包括內殼，所述內殼限定有內腔，所述內殼的上部設有冷卻器進料口且所述內殼的下部設有冷卻器出料口；外殼，所述外殼套設在所述內殼外面且與所述內殼限定出冷卻介質空間，所述外殼的下部設有冷卻介質入口且所述外殼的上部設有冷卻介質出口；和旋體，所述旋體沿上下方向設置在所述冷卻介質空間內。根據本實用新型實施例的收集冷卻器，用在用多晶矽副產物四氯化矽生產二氧化矽中，四氯化矽、氧氣和氫氣反應生成的氯化氫和納米級二氧化矽在該收集冷卻器內冷卻，且該收集冷卻器結構簡單，成本低，收集冷卻效果好。
文檔編號C01B7/01GK202054618SQ201120073848
公開日2011年11月30日 申請日期2011年3月18日 優先權日2011年3月18日
發明者嚴大洲, 杜俊平, 毋克力, 湯傳斌, 汪紹芬, 肖榮暉, 謝冬暉, 謝正和, 郭富東 申請人:中國恩菲工程技術有限公司