多晶硅氯氫化反應(yīng)器中內(nèi)置并聯(lián)式旋風(fēng)分離器的應(yīng)用

1、多晶硅氯氫化反應(yīng)器中內(nèi)置并聯(lián)式旋風(fēng)分離器的應(yīng)用【摘要】氯氫化的流化床中旋風(fēng)分離器分離的性能集合分離器自身特性相關(guān)，又和旋風(fēng)分離器內(nèi)外置的選擇、串并聯(lián)的組合相關(guān)。在優(yōu)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過(guò)程時(shí)，需要由危險(xiǎn)性化學(xué)品的生產(chǎn)裝置特性著手，以提高運(yùn)行可靠性與平穩(wěn)性本文著重分析了多晶硅氯氫化的反應(yīng)器之中旋風(fēng)分離器主要安裝位置，同時(shí)探討多晶硅氯氫化的反應(yīng)器之中旋風(fēng)分離器串聯(lián)與并聯(lián)方式，以期為相關(guān)人員的設(shè)計(jì)提供參考。【關(guān)鍵詞】多晶硅氯氫化;反應(yīng)器;并聯(lián);旋風(fēng)分離器伴隨裝置產(chǎn)能增加與大型化，無(wú)疑增加了流化床處理的氣量，所以附屬旋風(fēng)分離器主要采取并聯(lián)、多級(jí)或是組串組合，同時(shí)置于不同位置。不同組合方式利弊不一樣，在選擇

2、組合方式是需要考慮系統(tǒng)安全性，也就是保證系統(tǒng)可靠平穩(wěn)的運(yùn)行。1. 選擇旋風(fēng)分離器材料1.1.分析旋風(fēng)分離器工況其運(yùn)行方式為全年持續(xù)運(yùn)行；溫度在500攝氏度-650攝氏度之間；壓力在2-4兆帕之間；介質(zhì)是硅粉、S2與STC氣固的混合物。1.2 材料的選擇由于反應(yīng)器中氫高壓與高溫，所以選擇材料時(shí)，要具有抗高溫下開(kāi)裂、蠕變、滲碳與腐蝕等性能。2. 多晶硅氯氫化的反應(yīng)器之中旋風(fēng)分離器主要安裝位置優(yōu)缺點(diǎn)2.1 上置式這種安裝位置的優(yōu)勢(shì)如下：其和反應(yīng)器為一體，并且反應(yīng)器的內(nèi)部貫穿著料腿，反應(yīng)器的高度比較低，制造成本不高；料腿中回收粉料能夠直接回床反應(yīng)；設(shè)備只會(huì)因?yàn)楣に嚱橘|(zhì)發(fā)生磨蝕，能夠在外部進(jìn)行監(jiān)控，更換

3、與檢修部件比較容易；料腿比較長(zhǎng)，在床壓大工況下有著較好的適用性；不會(huì)因?yàn)榉磻?yīng)器的空間受到限制1。上置式的缺點(diǎn)為廠房的投資比較大、安裝的高度較高；其實(shí)壓力式容器，制造的成本比較高與壁厚；因?yàn)闆_刷導(dǎo)致本體出現(xiàn)漏點(diǎn)或是磨穿時(shí)，容易引起環(huán)保的事故，這就需要及時(shí)采取相應(yīng)對(duì)策來(lái)處理；由于料腿比較長(zhǎng)，所以可以設(shè)計(jì)高料封的高度，并且收集材料能夠回床到濃相的床層，但是高峰料容易加大堵塞可能性。2.2 外置式這種安裝位置的優(yōu)點(diǎn)為：可以縮短反應(yīng)器，降低制造的成本；壁厚維修與檢測(cè)比較方便，更換部件也相對(duì)容易；不容易因?yàn)榉磻?yīng)器的空間受到影響，能夠根據(jù)處理量不同并聯(lián)或是串聯(lián)幾臺(tái)分離器構(gòu)成一個(gè)體系，所以處理的能力比較大；在

4、料腿容易堵塞以及黏稠特種粉料收集時(shí)，可以專門設(shè)計(jì)高壓氣力的輸送設(shè)備，以保證持續(xù)的輸料。外置式主要缺陷如下：在粉料收集時(shí)，要專門動(dòng)力與管道；設(shè)備為壓力性容器，其制造與設(shè)計(jì)成本比較高，一旦磨穿修復(fù)難度比較大，并且設(shè)備的使用壽命不長(zhǎng)；需設(shè)計(jì)專門高壓回床的管線，并且管線比較復(fù)雜，要伴熱或是保溫，極易堵塞；如果設(shè)備磨床需要及時(shí)停車，這樣易出血安全環(huán)保的事故。2.3 內(nèi)置式這種安裝位置的優(yōu)點(diǎn)如下：在易爆與易燃等危險(xiǎn)品中均適用；旋風(fēng)分離器自身不會(huì)受到壓力，也就不受壓力容器制造與設(shè)計(jì)限制；安裝的結(jié)構(gòu)比較緊湊，連接的密封點(diǎn)比較少，不容易發(fā)生泄漏；因?yàn)闆_刷造成本體漏點(diǎn)或是磨穿時(shí)，有緩沖維修的時(shí)間，無(wú)需停車，不容易

5、發(fā)生環(huán)保事故；垂直布置料腿回料的阻力比較小，其附著性的堵塞可能性不大，在料封粉料依賴于自重回床工況下比較適用；和反應(yīng)器為一體，熱損比較小，能量的利用率比較高。內(nèi)置式的缺陷如下：旋風(fēng)設(shè)備主要在工藝的介質(zhì)之中，容易沖刷到內(nèi)外壁，磨損量相對(duì)較大；受到反應(yīng)器的空間約束，限制了旋風(fēng)設(shè)備外形的大?。涣贤忍幵诜磻?yīng)器中，溫度比較高，細(xì)硅粉與氣體黏性增加加大了阻力，增加了料腿中細(xì)硅粉的架橋可能性。3. 多晶硅氯氫化的反應(yīng)器之中旋風(fēng)分離器串聯(lián)與并聯(lián)方式3.1 串聯(lián)方式將不同旋風(fēng)分離器根據(jù)串聯(lián)的方式進(jìn)行組合，該設(shè)計(jì)的原則就是合理分配壓力降。在不同級(jí)別的旋風(fēng)串聯(lián)設(shè)計(jì)過(guò)程中，壓力降的分配與尺寸匹配有著最佳匹配的關(guān)系。就

6、串聯(lián)系統(tǒng)而言，各個(gè)級(jí)別分離的性能達(dá)到最好，并不代表串聯(lián)組合系統(tǒng)分離效率最好。在設(shè)計(jì)串聯(lián)旋風(fēng)時(shí)，主要問(wèn)題就是對(duì)總壓力降各旋風(fēng)壓力降進(jìn)行確定，由于壓力降分配比例與各級(jí)分離器的入口速度大小有著直接關(guān)系，很容易影響每級(jí)旋風(fēng)的分離器分離效率與尺寸。采用串聯(lián)方式連接時(shí)，主要缺陷如下：各個(gè)旋風(fēng)的分離器實(shí)際尺寸存在差異，無(wú)法呼喚，維修與管理的成本比較高；旋風(fēng)分離器的外形比較大，在很大程度上會(huì)增加反應(yīng)器的維修安裝口，增加旋風(fēng)與反應(yīng)器的造價(jià)；旋風(fēng)回床的無(wú)聊粒徑存在差異，在回同一個(gè)床層時(shí)，容易互相干擾；旋風(fēng)系統(tǒng)的壓降比較大其管道的連接比較復(fù)雜，各個(gè)旋風(fēng)分離器的入口沒(méi)有堆成，導(dǎo)致反應(yīng)器中氣流發(fā)生偏轉(zhuǎn)2。3.2 并聯(lián)的

7、方式并聯(lián)主要是不同旋風(fēng)分離器采取并聯(lián)的方式進(jìn)行組合，設(shè)計(jì)原則主要是平均分配總流量。在并聯(lián)不同的旋風(fēng)時(shí)，需要確保不同旋風(fēng)流量一樣，保證各旋風(fēng)壓力降沒(méi)有過(guò)大的相差。如果壓力降不一樣，會(huì)導(dǎo)致底閥排料發(fā)生互相干擾嚴(yán)重者會(huì)發(fā)生串氣與漏風(fēng)的情況。然而，很大一部分晶硅企業(yè)都有旋風(fēng)分離器的料腿回床相區(qū)，所以不容易發(fā)生串氣和漏風(fēng)情況。另外，考慮流量的分配均勻需要，要對(duì)稱布置旋風(fēng)分離器，使得入口環(huán)境始終處在同層的狀態(tài)，保證進(jìn)口流量一樣。在單級(jí)并聯(lián)的旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)時(shí)，要在既定壓力降的條件下，優(yōu)化旋風(fēng)分離器入口速度與尺寸，進(jìn)而提高分離的效率。然而，使用并聯(lián)方式優(yōu)點(diǎn)主要如下：旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)尺寸一樣，能夠完成進(jìn)行互換，維修的成本比較低；均分總流量，旋風(fēng)尺寸相對(duì)較小，自身投資不高；各個(gè)旋風(fēng)分離器料腿排料與入口都處在反應(yīng)器同一個(gè)橫截面之上，其工藝的條件一致，不會(huì)互相干擾與影響；旋風(fēng)分離器的系統(tǒng)效率不容易降低。但是并聯(lián)方式同樣存在一定的缺陷，主要為：組合系統(tǒng)會(huì)占據(jù)反應(yīng)器空間，這就需要加大反應(yīng)器高度與直徑。4. 結(jié)語(yǔ)綜上，本文主要分析了串聯(lián)、并聯(lián)、內(nèi)置、外置與上置旋風(fēng)分離器的系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)還有針對(duì)各種工藝特性與環(huán)境進(jìn)行選擇。經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間氯氫化的裝置工業(yè)應(yīng)用表明，并聯(lián)內(nèi)置旋風(fēng)分離器自身優(yōu)點(diǎn)與生產(chǎn)系統(tǒng)要求較為相符【參考文獻(xiàn)】1段璐，