ПЕЧЬ СИНТЕЗА ХЛОРИСТОГО ВОДОРОДА

Полезная модель относится к химическому машиностроению и может быть использована для получения хлористого водорода.
Известна печь синтеза хлористого водорода с воздушным охлаждением, представляющая собой двухкорпусной корпус с боковым выходным патрубком, горелкой, расположенной в нижней части корпуса, смотровым штуцером, запальным люком и предохранительным устройством, расположенным верхней части печи (см. книгу Левинский М.К., Мазанко А.Ф., Новиков И.Н. «Хлористый водород и соляная кислота». М., «Химия», 1985, стр.30, рис.2-4).
Указанная печь обеспечивает равномерную тепловую нагрузку стенок за счет того, что ее форма близка форме факела. В этой печи, изготовленной из нержавеющей стали, можно получить чистый сухой хлористый водород, пригодный для изготовления полупроводниковых материалов и для синтеза трихлорсилана, являющегося основным сырьевым материалом для полупроводникового кремния.
К недостаткам указанной печи является недостаточная ее производительность.
Известна печь синтеза хлористого водорода, включающая вертикальный стальной сварной корпус в форме двух усеченных конусов, соединенных между собой по большому основанию, устройство для выхода продукта в верхней части корпуса и горелку в нижней части корпуса, при этом устройство для выхода продукта состоит из нескольких выходных патрубков, расположенных эквидистантно в горизонтальной плоскости, пересекающей верхний конус корпуса, патрубки устройства для выхода продукта снабжены защитными кожухами, каждый виде усеченного конуса, горелка выполнена трехполосной и включает
наружную полость подачи водорода, среднюю полость подачи хлора и в центре полость подачи воспламенителя (см. описание изобретения к патенту РФ №2211799, МПК С01В 7/01 публикация 10.09.2003).
Недостатком этой известной печи является недостаточная производительность и отсутствие предохранительного устройства, что снижает безопасность ее работы.
Известна печь синтеза хлористого водорода, содержащая вертикальный цилиндрический корпус, включающий соединенные между собой верхнюю часть с осевым выходом хлористого водорода, среднюю часть с теплообменником и нижнюю часть с осевой горелкой, имеющей вход водорода и вход хлора, защитный кожух и опору для корпуса (см. описание изобретения к патенту ФРГ №3807264, МПК С01В 7/01, публикация 14,09,1989).
Недостатком известной печи, принятой за прототип, является недостаточная ее производительность и отсутствие предохранительного устройства, что снижает безопасность ее работы.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение производительности и безопасности работы печи.
Сущность полезной модели заключается в том, что в печи синтеза хлористого водорода, содержащей опору и установленный на ней вертикальный корпус, включающий соединенный между собой верхнюю часть с осевым выходом хлористого водорода, среднюю часть и нижнюю часть с осевой горелкой, имеющей вход водорода и вход хлора. Опора выполнена в виде усеченного конуса с кольцевым опорным поясом, средняя часть корпуса выполнена в форме двух усеченных конусов, соединенных между собой по большому основанию и имеющих равные диаметры меньших оснований, при этом соотношение высоты меньшего усеченного конуса к высоте большого усеченного конуса равно 1:(1,9...2,1), соотношение диаметра меньшего основания к диаметру
большего основания равно 1:(1,6...1,8), верхняя и нижняя части корпуса выполнены в форме эллиптических обечаек, диаметры которых равны диаметрам меньших оснований, а соотношение высоты эллиптической обечайки к ее диаметру равно 1:(3,4...3,6), на верхней части корпуса установлен штуцер для манометра, на расстоянии 600...700 мм от меньшего основания большого усеченного конуса средней части корпуса установлены четыре коленчатых штуцера диаметром 400...450 мм, повернутые выходами вверх для установки предохранительных клапанов, на расстоянии 700...800 мм от большего основания большего усеченного конуса выполнен люк диаметром 800...900 мм для проведения внутреннего осмотра, выполнения футеровочных работ и ремонта в средней части корпуса по ее высоте установлены три термопары для измерения температуры наружной поверхности корпуса, нижняя часть корпуса изнутри футерована огнеупорным материалом и снабжена наклонным штуцером для подачи запальной смеси, нижняя часть меньшего усеченного конуса средней части корпуса изнутри также футерована огнеупорным материалом на высоту 1500...1600 мм, в ней выполнены смотровое окно, герметично закрытое кварцевым стеклом, лючок для запальника и два штуцера для фото датчиков автоматики, она снабжена наружной рубашкой и наружными тремя рядами ребер для интенсификации охлаждения ее стенки, осевая горелка имеет штуцер для слива конденсата.
Это позволяет повысить производительность и безопасность работы печи.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показана печь синтеза хлористого водорода, общий вид в разрезе, на фиг.2 - тоже, вид сверху.
Печь синтеза хлористого водорода содержит опору 1 и установленный на ней вертикальный корпус, включающий соединенные
между собой верхнюю часть 2 с осевым выходом 3 хлористого водорода, среднюю часть 4 и нижнюю часть 5 с осевой горелкой 6, имеющей вход 7 водорода и вход 8 хлора. Опора 1 выполнена в виде усеченного конуса с кольцевым опорным поясом 9, средняя часть 4 корпуса выполнена в форме двух усеченных конусов 10 и 11, соединенных между собой по диаметру большего основания 12 и имеющих равные диаметры меньших оснований 13 и 14. При этом соотношение высоты меньшего усеченного конуса 11 к высоте большего усеченного конуса 10 равно 1:2, соотношение диаметра меньшего основания 13 и 14 к диаметру большего основания 12 равно 1:1,7. Верхняя и нижняя части 2 и 5 конуса выполнены в форме эллиптических обечаек, диаметры которых равны диаметрам меньших оснований, а соотношение высоты эллиптической обечайки к ее диаметру равно 1:3,5. На верхней части 2 конуса установлен штуцер 15 для манометра. На расстоянии 600...700 мм от меньшего основания 13 большего усеченного конуса 10 средней части 4 корпуса установлены четыре коленчатых штуцера 16 диаметром 400 мм, повернутые выходами вверх для установки предохранительных клапанов. На расстоянии 700 мм от большего основания 12 большего усеченного конуса 10 выполнен люк 17 диаметром 800 мм для проведения внутреннего осмотра, выполнения футеровочных работ и ремонта. В средней части 4 корпуса по ее высоте установлены три термопары 18, 19 и 20 для измерения температуры наружной поверхности конуса. Нижняя часть 5 корпуса изнутри футерована огнеупорным материалом 21 и снабжена наклонным штуцером 22 для подачи запальной смеси. Нижняя часть меньшего усеченного конуса 11 средней части 4 корпуса изнутри также футерована огнеупорным материалом 23 на высоту 1500 мм. В ней выполнены смотровое окно 24, герметично закрытое кварцевым стеклом, лючок 25 для запальника и два штуцера 26 для фотодатчиков автоматики. Она снабжена наружной рубашкой 27 и наружными тремя рядами ребер 28 для
интенсификации охлаждения ее стенки. Осевая горелка 6 имеет штуцер 29 для слива конденсата.
Печь синтеза хлористого водорода работает следующим образом. Печь предназначена для получения хлористого водорода в непрерывном режиме работы под рабочим давлением 0,3...0,5 МПа путем сжигания водорода в хлоре, которые подаются раздельно в осевую горелку 6. В печи предусмотрено два варианта розжига печи: либо дистанционно - по специальному трубопроводу в печь подают аргономоносилановую смесь через наклонный штуцер 22, которая самовоспламеняется в присутствии воздуха, либо вручную - горящий факел водорода непосредственно вносят в печь через лючок 25 для запальника. После загорания водорода в осевой горелке 6 ручной запальник быстро выносят из печи и лючок 25 забалчивается. Для контроля наличия факела и протекания процесса синтеза в печи имеется смотровое окно 24. Кроме того, печь снабжена двумя штуцерами 26 с фотодатчиками, которые при погасании факела подают сигнал в автоматику на включение звуковой сигнализации и для автоматического закрытия отсеченных клапанов с целью прекращения подачи хлора и водорода в печь. Стекла смотрового окна 24 и штуцеров 26 обдувают водородом, с целью избегания их помутнения. В автоматическом режиме контролируют температуру наружной поверхности печи, которую с помощью наружных ребер 28 и рубашки 27 интенсивно охлаждают. Печь снабжена предохранительным устройством в виде четырех коленчатых штуцеров 16 с предохранительными клапанами, которые срабатывают при давлении 0,625 МПа. Это повышает безопасность работы печи.
Заявленная полезная модель позволяет повысить производительность и безопасность работы печи.