多晶硅氯氢化反应器中内置并联式旋风分离器的应用

1、多晶硅氯氢化反应器中内置并联式旋风分离器的应用【摘要】氯氢化的流化床中旋风分离器分离的性能集合分离器自身特性相关，又和旋风分离器内外置的选择、串并联的组合相关。在优化项目设计与生产过程时，需要由危险性化学品的生产装置特性着手，以提高运行可靠性与平稳性本文着重分析了多晶硅氯氢化的反应器之中旋风分离器主要安装位置，同时探讨多晶硅氯氢化的反应器之中旋风分离器串联与并联方式，以期为相关人员的设计提供参考。【关键词】多晶硅氯氢化;反应器;并联;旋风分离器伴随装置产能增加与大型化，无疑增加了流化床处理的气量，所以附属旋风分离器主要采取并联、多级或是组串组合，同时置于不同位置。不同组合方式利弊不一样，在选择

2、组合方式是需要考虑系统安全性，也就是保证系统可靠平稳的运行。1. 选择旋风分离器材料1.1.分析旋风分离器工况其运行方式为全年持续运行；温度在500摄氏度-650摄氏度之间；压力在2-4兆帕之间；介质是硅粉、S2与STC气固的混合物。1.2 材料的选择由于反应器中氢高压与高温，所以选择材料时，要具有抗高温下开裂、蠕变、渗碳与腐蚀等性能。2. 多晶硅氯氢化的反应器之中旋风分离器主要安装位置优缺点2.1 上置式这种安装位置的优势如下：其和反应器为一体，并且反应器的内部贯穿着料腿，反应器的高度比较低，制造成本不高；料腿中回收粉料能够直接回床反应；设备只会因为工艺介质发生磨蚀，能够在外部进行监控，更换

3、与检修部件比较容易；料腿比较长，在床压大工况下有着较好的适用性；不会因为反应器的空间受到限制1。上置式的缺点为厂房的投资比较大、安装的高度较高；其实压力式容器，制造的成本比较高与壁厚；因为冲刷导致本体出现漏点或是磨穿时，容易引起环保的事故，这就需要及时采取相应对策来处理；由于料腿比较长，所以可以设计高料封的高度，并且收集材料能够回床到浓相的床层，但是高峰料容易加大堵塞可能性。2.2 外置式这种安装位置的优点为：可以缩短反应器，降低制造的成本；壁厚维修与检测比较方便，更换部件也相对容易；不容易因为反应器的空间受到影响，能够根据处理量不同并联或是串联几台分离器构成一个体系，所以处理的能力比较大；在

4、料腿容易堵塞以及黏稠特种粉料收集时，可以专门设计高压气力的输送设备，以保证持续的输料。外置式主要缺陷如下：在粉料收集时，要专门动力与管道；设备为压力性容器，其制造与设计成本比较高，一旦磨穿修复难度比较大，并且设备的使用寿命不长；需设计专门高压回床的管线，并且管线比较复杂，要伴热或是保温，极易堵塞；如果设备磨床需要及时停车，这样易出血安全环保的事故。2.3 内置式这种安装位置的优点如下：在易爆与易燃等危险品中均适用；旋风分离器自身不会受到压力，也就不受压力容器制造与设计限制；安装的结构比较紧凑，连接的密封点比较少，不容易发生泄漏；因为冲刷造成本体漏点或是磨穿时，有缓冲维修的时间，无需停车，不容易

5、发生环保事故；垂直布置料腿回料的阻力比较小，其附着性的堵塞可能性不大，在料封粉料依赖于自重回床工况下比较适用；和反应器为一体，热损比较小，能量的利用率比较高。内置式的缺陷如下：旋风设备主要在工艺的介质之中，容易冲刷到内外壁，磨损量相对较大；受到反应器的空间约束，限制了旋风设备外形的大小；料腿处在反应器中，温度比较高，细硅粉与气体黏性增加加大了阻力，增加了料腿中细硅粉的架桥可能性。3. 多晶硅氯氢化的反应器之中旋风分离器串联与并联方式3.1 串联方式将不同旋风分离器根据串联的方式进行组合，该设计的原则就是合理分配压力降。在不同级别的旋风串联设计过程中，压力降的分配与尺寸匹配有着最佳匹配的关系。就

6、串联系统而言，各个级别分离的性能达到最好，并不代表串联组合系统分离效率最好。在设计串联旋风时，主要问题就是对总压力降各旋风压力降进行确定，由于压力降分配比例与各级分离器的入口速度大小有着直接关系，很容易影响每级旋风的分离器分离效率与尺寸。采用串联方式连接时，主要缺陷如下：各个旋风的分离器实际尺寸存在差异，无法呼唤，维修与管理的成本比较高；旋风分离器的外形比较大，在很大程度上会增加反应器的维修安装口，增加旋风与反应器的造价；旋风回床的无聊粒径存在差异，在回同一个床层时，容易互相干扰；旋风系统的压降比较大其管道的连接比较复杂，各个旋风分离器的入口没有堆成，导致反应器中气流发生偏转2。3.2 并联的

7、方式并联主要是不同旋风分离器采取并联的方式进行组合，设计原则主要是平均分配总流量。在并联不同的旋风时，需要确保不同旋风流量一样，保证各旋风压力降没有过大的相差。如果压力降不一样，会导致底阀排料发生互相干扰严重者会发生串气与漏风的情况。然而，很大一部分晶硅企业都有旋风分离器的料腿回床相区，所以不容易发生串气和漏风情况。另外，考虑流量的分配均匀需要，要对称布置旋风分离器，使得入口环境始终处在同层的状态，保证进口流量一样。在单级并联的旋风分离器设计时，要在既定压力降的条件下，优化旋风分离器入口速度与尺寸，进而提高分离的效率。然而，使用并联方式优点主要如下：旋风分离器的结构尺寸一样，能够完成进行互换，维修的成本比较低；均分总流量，旋风尺寸相对较小，自身投资不高；各个旋风分离器料腿排料与入口都处在反应器同一个横截面之上，其工艺的条件一致，不会互相干扰与影响；旋风分离器的系统效率不容易降低。但是并联方式同样存在一定的缺陷，主要为：组合系统会占据反应器空间，这就需要加大反应器高度与直径。4. 结语综上，本文主要分析了串联、并联、内置、外置与上置旋风分离器的系统优缺点，实际应用时还有针对各种工艺特性与环境进行选择。经长时间氯氢化的装置工业应用表明，并联内置旋风分离器自身优点与生产系统要求较为相符【参考文献】1段璐，