【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于光伏原材料，具體涉及一種多晶硅及有機硅高沸裂解轉(zhuǎn)化的催化反應(yīng)系統(tǒng)及催化填料。
技術(shù)介紹
1、多晶硅是光伏電池產(chǎn)業(yè)最重要的原材料。有機硅材料因其具有優(yōu)良的介電特性、耐高溫特性、生理惰性、防潮、絕緣、耐氣候老化等優(yōu)異特性，被廣泛的應(yīng)用于航天、軍工、電子電氣、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域。有機硅及多晶硅生產(chǎn)過程均產(chǎn)生高沸物料聚硅烷，這種物料可以在催化劑的作用下與氯化氫發(fā)生斷鍵反應(yīng)。通常采用氣液反應(yīng)器中通過催化劑進(jìn)行反應(yīng)。
2、但是，現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足：現(xiàn)有的氣液反應(yīng)器的反應(yīng)效率較低、催化劑自身的穩(wěn)定性和活性較低、設(shè)備中對催化劑的利用率較低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，現(xiàn)有的氣液反應(yīng)器的反應(yīng)效率較低、催化劑自身的穩(wěn)定性和活性較低、設(shè)備中對催化劑的利用率較低的問題。
2、本專利技術(shù)提供了一種多晶硅及有機硅高沸裂解轉(zhuǎn)化的催化填料，其特征在于：該催化填料包括分子篩和活性基團(tuán)，活性基團(tuán)與分子篩之間使用-c-si-o-化學(xué)鍵結(jié)合。
3、具體的，分子篩為為含有0.1-0.5％金紅石型tio2、0.1-0.5％zro2其余為sio2的mcm-41結(jié)構(gòu)的中孔分子篩。
4、具體的，活性基團(tuán)包括含有r2p-、r2op-、r2n-、rhn-這四個基團(tuán)中的一個或多個的組合，r為cnh3n-1的烷基。
5、具體的，n取值為1-4。
6、一種裝載有所述的催化填料的多晶硅及有機硅高沸裂解轉(zhuǎn)化的反應(yīng)器系統(tǒng)，其包括催化
7、具體的，該反應(yīng)器系統(tǒng)還包括：汽化器、立式反應(yīng)器和冷凝器。
8、具體的，立式反應(yīng)器具有圓柱形內(nèi)腔。
9、具體的，立式反應(yīng)器下部設(shè)置汽化器，汽化器設(shè)置高沸物料入口，高沸物料在汽化器中被汽化，汽化器的輸出口連接反應(yīng)器底部的一個輸入口，汽化后的高沸物料由該輸入口進(jìn)入反應(yīng)器底部。
10、具體的，立式反應(yīng)器底部設(shè)置另一個輸入口，其連接氯化氫管線，氯化氫經(jīng)由氯化氫管線和上述另一個入口從立式反應(yīng)器底部進(jìn)入。
11、具體的，催化劑堆放模塊在上下端分別具有物料入口和物料出口。
12、本專利技術(shù)提供的，具有以下技術(shù)效果：
13、1)通過在分子篩上負(fù)載特定的活性基團(tuán)(r2p-、r2op-、r2n-、rhn-)，可以針對多晶硅裂解過程中的關(guān)鍵步驟設(shè)計活性位點，提高催化反應(yīng)的速率和效率。活性基團(tuán)能夠直接參與或促進(jìn)反應(yīng)中間體的形成與轉(zhuǎn)化，從而加速裂解過程。不同的活性基團(tuán)能夠?qū)虿煌姆磻?yīng)路徑，通過選擇特定的基團(tuán)組合(如r2n-促進(jìn)特定c-n鍵的形成，r2p-參與特定的加成或消除反應(yīng))，可以優(yōu)化產(chǎn)物的分布，提高目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性，減少副產(chǎn)物的生成。
14、2)含有0.1-0.5％金紅石型tio2和zro2的mcm-41分子篩提供了優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。金紅石型tio2有助于提高分子篩的抗氧化性，而zro2的加入增強了分子篩的機械強度和耐高溫性能，這些都有助于在長期的催化反應(yīng)中保持催化劑的活性和結(jié)構(gòu)完整性。
15、3)分子篩的中孔結(jié)構(gòu)和-c-si-o-鍵的穩(wěn)定結(jié)合，確保了氣液相反應(yīng)物能夠有效地接近活性中心，促進(jìn)了三相界面上的高效傳質(zhì)。同時，分子篩的開放結(jié)構(gòu)有利于熱能的均勻分布，防止局部過熱，維持反應(yīng)條件的穩(wěn)定。-c-si-o-化學(xué)鍵提供了一種穩(wěn)定的方式將活性基團(tuán)固定在分子篩的表面，防止在反應(yīng)過程中活性位點的流失或遷移。-c-si-o-化學(xué)鍵有助于活性基團(tuán)在分子篩表面的均勻分散，避免聚集，從而提高催化效率。-c-si-o-化學(xué)鍵通常具有較高的熱穩(wěn)定性，有助于在高溫反應(yīng)條件下保持催化劑的結(jié)構(gòu)和性能。-c-si-o-化學(xué)鍵可能參與r2p-、r2op-、r2n-、rhn-活性基團(tuán)的電子轉(zhuǎn)移過程，提高反應(yīng)的動力。
16、4)隨著氣體從入口沿螺旋通道上升，其在催化劑上的停留時間得到優(yōu)化。相較于直通式設(shè)計，螺旋設(shè)計延長了氣體在催化劑層中的路徑，從而在不增加反應(yīng)器體積的前提下，實現(xiàn)了更長的有效反應(yīng)接觸時間，有利于反應(yīng)完全。由于第二螺旋通道的上下部均涉及了氣體旋轉(zhuǎn)上升的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換，第二螺旋通道中的流體切應(yīng)力和渦流較大，需要較大的轉(zhuǎn)換空間。設(shè)置較大的第二旋轉(zhuǎn)通道高度氣體流動速度相對較低，停留時間較長，在切應(yīng)力和渦流的作用下，使得物料和催化劑混合更加充分，有利于反應(yīng)過程。
17、5)螺旋上升通道設(shè)計增加了氣體與催化劑的接觸時間、表面積以及反應(yīng)壓力，雖然提高了反應(yīng)效率。但是，對于催化劑的穩(wěn)定性有較高的要求，如果催化劑鍵合不牢固，容易致使失效。而本申請?zhí)峁┑墓腆w催化劑，其活性基團(tuán)通過-c-si-o-鍵牢固地結(jié)合在分子篩上，確保了活性中心的穩(wěn)定性和高效利用。這種結(jié)合方式不僅增強了催化活性，還促進(jìn)了氣-固-液三相間更高效的傳質(zhì)，尤其對于那些需要多相參與的復(fù)雜反應(yīng)，如氣態(tài)氯化氫與液態(tài)或蒸汽態(tài)反應(yīng)物在催化劑表面的相互作用，大大提升了催化效率。金紅石型tio2、zro2的加入則增強了熱穩(wěn)定性，兩者結(jié)合在螺旋通道反應(yīng)器中，可以更有效地管理反應(yīng)溫度和熱傳遞，有助于控制反應(yīng)速率，減少副反應(yīng)，優(yōu)化反應(yīng)動力學(xué)。分子篩基體的催化劑具有良好的機械穩(wěn)定性，結(jié)合螺旋通道設(shè)計的自清潔效應(yīng)，有助于減少積炭和催化劑堵塞，延長連續(xù)操作周期，降低維護(hù)成本。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種多晶硅及有機硅高沸裂解轉(zhuǎn)化的催化填料，其特征在于：該催化填料包括分子篩和活性基團(tuán)，活性基團(tuán)與分子篩之間使用-C-Si-O-化學(xué)鍵結(jié)合。
2.如權(quán)利要求1所述的催化填料，其特征在于：分子篩為為含有0.1-0.5％金紅石型TiO2、0.1-0.5％ZrO2其余為SiO2的MCM-41結(jié)構(gòu)的中孔分子篩。
3.如權(quán)利要求1所述的催化填料，其特征在于：活性基團(tuán)包括含有R2P-、R2OP-、R2N-、RHN-這四個基團(tuán)中的一個或多個的組合，R為CnH3n-1的烷基。
4.如權(quán)利要求3所述的催化填料，其特征在于：n取值為1-4。
5.一種裝載有如權(quán)利要求1-4所述的催化填料的多晶硅及有機硅高沸裂解轉(zhuǎn)化的反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于：其包括催化劑堆放模塊，催化劑堆放模塊裝載有如權(quán)利要求1-4所述的催化填料。
6.如權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于：該反應(yīng)器系統(tǒng)還包括：汽化器、立式反應(yīng)器和冷凝器。
7.如權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于：立式反應(yīng)器具有圓柱形內(nèi)腔。
8.如權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其
9.如權(quán)利要求8所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于：立式反應(yīng)器底部設(shè)置另一個輸入口，其連接氯化氫管線，氯化氫經(jīng)由氯化氫管線和上述另一個入口從立式反應(yīng)器底部進(jìn)入。
10.如權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于：催化劑堆放模塊在上下端分別具有物料入口和物料出口。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種多晶硅及有機硅高沸裂解轉(zhuǎn)化的催化填料，其特征在于：該催化填料包括分子篩和活性基團(tuán)，活性基團(tuán)與分子篩之間使用-c-si-o-化學(xué)鍵結(jié)合。
2.如權(quán)利要求1所述的催化填料，其特征在于：分子篩為為含有0.1-0.5％金紅石型tio2、0.1-0.5％zro2其余為sio2的mcm-41結(jié)構(gòu)的中孔分子篩。
3.如權(quán)利要求1所述的催化填料，其特征在于：活性基團(tuán)包括含有r2p-、r2op-、r2n-、rhn-這四個基團(tuán)中的一個或多個的組合，r為cnh3n-1的烷基。
4.如權(quán)利要求3所述的催化填料，其特征在于：n取值為1-4。
5.一種裝載有如權(quán)利要求1-4所述的催化填料的多晶硅及有機硅高沸裂解轉(zhuǎn)化的反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于：其包括催化劑堆放模塊，催化劑堆放模塊裝載有如權(quán)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：沈俊，趙燕，
申請(專利權(quán))人：寧夏勝藍(lán)化工環(huán)保科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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