專利名稱：：自蔓延燃燒氣旋式反應器的制作方法
技術領域：
：本發明涉及氣旋式反應器，尤其涉及一種利用自蔓延燃燒原理，使反應器內部產生自蔓延氣旋燃燒反應而連續生產高純度金屬、合金或多晶硅產品的自蔓延燃燒氣旋式反應器。
背景技術：
：現代化工業產品的制造往往需要使用極高純度的金屬或半導體原料。以航天、生物醫藥料技中不可或缺的關鍵材料鈦、鋯、鉿及其合金為例，此類合金具有低密度、高比強度及極佳的抗腐蝕與生物兼容特性。使用上是其它材料無法取代的，但是這類合金，尤其是含鈦、鋁間金屬結構(Inter-metallicCompound)合金，其物性與原材料純度有密不可分的關系。傳統生產鈦金屬材料的Kroll法自1967年襲用至今，在生產方法上并沒有太大的改變，仍然是以鎂(Mg)金屬還原四氯化鈦(TitaniumTetrachloride,TiCl4)的批次方式生產(Batchprocess)。生產過程中的海棉狀鈦含有大量的氯化鎂(MgCl)雜質，必須通過真空蒸餾或酸洗的方式去除，這樣就免不了引入雜質及氧化物，導致所得的鈦金屬純度不足，必須再由后續繁復的純化方式獲得低氧化物雜質的鈦金屬原料。這些生產過程導致高純度鈦金屬價格偏高，應用不易普及，因此，開發新型的生產方法或改良生產過程以克服上述現有生產方法及設備瓶頸，成為業界所急迫解決的課題。此外，再以半導體材料中的多晶硅(Poly-silicon)為例，眾所周知是現今電子工業以及太陽能電池產業中最重要的生產素材，其應用上需要極高的純度材料條件。現有的生產多晶硅的方法及設備，如"HandbookOfSemiconductorTechnology,NoyesPublications,ParkRidge，N.J.，卯.2-16"的在先技術文獻中的所謂西門子法(Simensprocess)是目前多晶硅的主要生產方式，其生產過程從利用碳黑在電弧爐中還原硅砂得到冶金級多晶硅(MetallurgicalGradeSilicon,MG-Si)開始，再將其與鹽酸(HCl)反應而生成三氯硅烷(SiHCl3),其中的雜質經由多次反復低溫蒸餾后去除，經純化后得到的三氯硅烷再于氫氣中加熱還原沉積成高純度多晶硅。依據應用純度的不同要求，再經由一次或多次方向性固化(DirectionalSolidification)進一步提高純度。由西門子法中可以清楚顯示，獲得半導體級或太陽能電池級高純度多晶硅是一項極為耗時、耗工且昂貴的制備過程。因此，尋求更為廉價生產多晶硅的方法或設備是至為重要的，尤其對于太陽能產業能提供廉價多晶硅的生產方式更具有重要意義。
發明內容本發明的主要目的在于克服現有產品存在的上述缺點，而提供一種自蔓延燃燒氣旋式反應器，利用該反應器可以采用四氯化鈦作為氧化劑，金屬鈉作為還原劑，連續式生產高純度低氧化物金屬鈦，同時可在生產過程中連續鑄造鈦金屬錠。本發明的第二目的在于提供一種自蔓延燃燒氣旋式反應器，利用該反應器可以采用四氯化鈦及三氯化鋁作為氧化劑，金屬鈉作為還原劑，連續式生產高純度低氧化物鈦鋁合金，同時可在生產過程中連續鑄造鈦鋁合金錠。本發明的第三目的在于提供一種自蔓延燃燒氣旋式反應器，利用該反應器可以采用四氯化硅作為氧化劑，金屬鈉作為還原劑，連續式生產高純度多晶硅，同時可在生產過程中連續鑄造多晶硅錠。本發明的第四目的在于提供一種自蔓延燃燒氣旋式反應器，利用該反應器可以采用四氟化硅作為氧化劑，金屬鈉作為還原劑，連續式生產高純度多晶硅，同時可在生產過程中連續鑄造多晶硅錠。本發明的第五目的在于提供一種自蔓延燃燒氣旋式反應器，利用該反應器可以采用氟化硅作為氧化劑，金屬鈉作為還原劑，反應器中同時注入氟化鈉與冶金級多晶硅，連續式純化冶金級多晶硅，同時在純化過程中將所純化的多晶硅連續鑄造多晶硅錠。本發明的目的是由以下技術方案實現的。本發明自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，包括一外殼；一反應器內襯，設于外殼內部，被外殼所包覆，反應器內襯內部形成一中空腔體，該中空腔體上端形成一氣體輸出口，中空腔體下端形成一產物輸出口；至少一還原劑入料口，設于反應器內襯周緣斷面的一切點位置，該還原劑入料口與反應器內襯的中空腔體上半部連接，還原劑入料口供投入一反應還原劑及輸入惰性氣體加壓，使反應還原劑通過加壓方式經由切線路徑進入反應器內襯的中空腔體內，碰撞反應器內襯內壁而產生第一道氣旋；數個氧化劑入料口，設于反應器內襯周緣斷面的數個切點位置，該氧化劑入料口與反應器內襯內部的中空腔體上半部連通，氧化劑入料口分別供投入一反應氧化劑，該反應氧化劑通過加壓方式經由切線路徑進入反應器內襯的中空腔體內，碰撞反應器內襯內壁而產生數道氣旋，且該反應氧化物于反應器內襯的中空腔體內與還原劑入料口輸入的反應還原劑碰撞產生自蔓延燃燒反應，而產生一主產物及副產物，該主產物經由反應器內襯的中空腔體下端的產物輸出口輸出；一推桿，自反應器內襯底部穿入該反應器內襯內部的中空腔體中，該推桿于反應器內襯內的中空腔體中進行向上或向下位移動作，推桿內部為中空狀，且形成一通道，推桿頂端結合一錐形調節部，該推形調節部可借助推桿于中空腔體內的向上或向下位移位置，而調節與反應器內襯內壁間的間隙大小，推桿內的通道底端形成一副產品輸出口，供還原劑入料口輸入的反應還原劑和氧化劑入料口輸入的反應氧化劑所反應形成的副產品輸出；一第一控制閥，結合于推桿中段部位，以控制該推桿內部的通道與副產品輸出口的連通與否；一第二控制闊，結合于反應器內襯的中空腔體上端的氣體輸出口上，該第二控制閥控制氣體輸出口的開啟或關閉；一第三控制閥，結合于反應器內襯的中空腔體下端的產物輸出口上，該第三控制閥控制產物輸出口的開啟或關閉；數個輔助加熱器，分布設于反應器內襯下端周緣及產物輸出口間，提供反應器內襯及產物輸出口間的加熱功能。前述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中外殼為隔熱材料構成。前述的自蔓延燃燒，旋式反應器，其中反應器內襯為等均壓高純度石墨構成。前述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中反應器內襯為上端直徑大，下端直徑小的圓錐形狀。前述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中反應器內襯氣體輸出口穿出外殼。前述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中反應器內襯的產物輸出口穿出外殼c前述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中還原劑入料口下方設有一加熱器，加熱熔化還原劑入料口輸入的反應還原劑為液體；一噴嘴，將還原劑入料口輸入的粉狀或液狀反應還原劑注入反應器內襯內部的中空腔體中；一氣體加壓口，供輸入惰性氣體加壓。前述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中還原劑入料口輸入的反應還原劑為化學元素周期表1A、2A族元素及其合金。前述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中還原劑入料口輸入的反應還原劑為鋅、鋁等化學活性高的物質。前述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中氧化劑入料口為文丘里噴管。前述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中氧化劑入料口輸入的反應氧化劑為氣態金屬鹵化物。前述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中氣態金屬鹵化物為四氯化鈦、三氯化鋁。前述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中氧化劑入料口輸入的反應氧化劑為硅鹵化物。前述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中硅鹵化物為四氯化硅、四氟化硅等化合物。前述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中第一控制閥借助一動作桿控制推桿內部的通道與副產品輸出口的連通與否。前述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中第二控制閥借助一動作桿控制氣體輸出口的開啟或關閉。前述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中第三控制閥借助一動作桿控制產物輸出口的開啟或關閉。前述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中輔助加熱器為一電熱器。本發明自蔓延燃燒氣旋式反應器的有益效果，其是利用自蔓延燃燒原理設計的氣旋式反應器，該反應器可將金屬鹵化物氧化劑與堿金屬、堿土金屬或其它還原劑以氣態或液態方式，通過氣旋注入反應器并于其中進行自蔓延燃燒反應，燃燒產生的熱能除提供反應所需外，還可以使產物處于高熱狀態，以借助氣旋與副產物有效分離，在控制情況下可以連續生產高純度物質，滿足工業上廉價生產鈦、鋯、鉿等金屬及半導體硅等材料的需求。為達上述的目的，本發明的自蔓延燃燒氣旋式反應器，在反應器截面的數個切點處設置有至少一個還原劑入料口及數個氧化劑入料口，借此在反應器中將還原劑和氧化劑等反應物通過加入惰性氣體的氣旋方式分別導入還原劑入料口及氧化劑入料口，使還原劑、氧化劑在反應器中進行自蔓延燃燒反應合成產物，進而得到如鈦、鋯、鉿、硅等高純度的金屬或半導體材料，達到本發明可進行連續式生產高純度金屬或半導體材料的功效。本發明自蔓延燃燒氣旋式反應器的功效之一，在于利用還原劑及氧化劑于反應器內產生連續自蔓延氣旋燃燒，使自蔓延燃燒反應合成產物的純度提高，不需經重復提煉及蒸餾的制備過程，簡化生產工藝，降低成本，生產出高純度的金屬、合金或半導體材料。本發明自蔓延燃燒氣旋式反應器的功效之二，在于該自蔓延燃燒為連續燃燒反應，因此可連續進行自蔓延燃燒反應合成產物，不必以批次方式進行生產，使高純度的金屬、合金或半導體材料的生產效率及品質提高。圖1為本發明自蔓延氣旋式燃燒法反應器結構剖視圖。圖2為圖1所示A-A'部結構剖視放大圖，其顯示反應器腔體與還原劑入料口及氧化劑入料口間的結構。圖3為反應器腔體內物料的氣旋運動及分布狀態圖。圖中主要標號說明:IOO反應器、IO外殼、20反應器內襯、21中空腔體、22氣體輸出、23產物輸出口、30還原劑入料口、31加熱器、32噴嘴、3.3氣體加壓口、40至45氧化劑入料、50推桿、51通道、511副產品輸出口、52錐形調節部、60第一控制閥、61動作桿、70第二控制閥、71動作桿、80第三控制閥、81動作桿、90輔助加熱器、200反應還原劑、300反應氧化物、400副產物、500主產物、600廢氣、700石墨容器、X為間隙。具體實施方式參閱圖1所示，為本發明自蔓延燃燒氣旋式反應器結構剖視圖，其中，該反應器IOO包括一外殼IO，反應器內襯20，至少一還原劑入料口30，數個氧化劑入料口40、41、42、43、44和45，副產品推桿50，第一控制閥60，第二控制閥70，第三控制閥80以及數個輔助加熱器90，該外殼10為隔熱材料構成，反應器內襯20設于外殼10內部，被外殼10所包覆，該反應器內襯20由等均壓高純度石墨(IsostaticGraphite)制成，該反應器內襯20的形狀不限，在本發明中是采用上端直徑大，下端直徑小的圓錐形狀為例，該反應器內襯20內部形成一中空腔體21，該中空腔體21上端形成一氣體輸出口22，該氣體輸出口22穿出外殼10外部，該中空腔體21下端形成一產物輸出口23，該產物輸出口23穿出外殼10的外部。參閱圖2所示，上述的還原劑入料口30設于反應器內襯20周緣斷面的一切點位置(如圖2所示)，該還原劑入料口30與該反應器內襯20的中空腔體21上半部連接，還原劑入料口30下方設有一加熱器31、一噴嘴32及一氣體加壓口33，還原劑入料口30供投入一反應還原劑200，反應還原劑200是指化學反應過程擔任還原作用的物質，特別是指化學元素周期表1A、2A族元素及其合金，或鋅、鋁等化學活性高的物質，可以粉體或經由加熱器31加熱熔化為液體方式由噴嘴32位置注入反應器內襯20內部的中空腔體21中，加熱器31在于反應還原劑200在常溫下為固體可以在注入噴嘴32前進行加熱或維持在加熱衡溫狀況以保持還原物液化，該噴嘴32的材質不限，在本發明中的較佳實施例為防止腐蝕和雜質控制，以鎳系合金如Inconel600構成為例。為方便上述的反應還原劑200流體進入反應器內襯20內，可以采用由氣體加壓口33加壓惰性氣體代入方式引入如氦(He)、氬(Ar)等惰性氣體，如果反應還原劑200為粉體，噴嘴32處可以利用氣體加壓口33輸入的惰性氣體壓力而控制其粉體的注入速度，如反應還原劑為液體，噴嘴32處可以對液體直接加壓或由氣體加壓口33氣體加壓以噴霧方式注入反應器內襯20內。上述的氧化劑入料口40、41、42、43、44及45，設于反應器內襯20周緣斷面的數個切點位置(如圖2所示)，該氧化劑入料口40、41、42、43、44及45與反應器內襯10內部的中空腔體21上半部連通，該氧化劑入料口40、41、42、43、44及45分別供投入一反應氧化劑300，該反應氧化物300是指化學反應過程擔任氧化作用的物質，特別是指氣態金屬鹵化物如四氯化鈦(TitaniumTetrachloride,TiCl4)、三氯化鋁(A1C13)等，或硅卣化物如四氯化硅(SiliconTetrachloride,SiCl4)、四氟化硅(SiliconTetrafluoride，SiF》等化合物，該氧化劑入料口40、41、42，43、44及45的型式不限，在本發明中是以文丘里噴管(Venturitube)為例，便于對輸入的反應氧化劑300進行加壓操作。上述的推桿50自反應器內襯20底部穿入該反應器內襯20內部的中空腔體21中，該推桿50可借助如馬達或氣壓缸、油壓缸的驅動而在反應器內襯20內的中空腔體21中進行向上或向下位移動作，該推桿50內部為中空狀，且形成一通道51，推桿50頂端結合一錐形調節部52，錐形調節部52可通過推桿50于中空腔體21內的向上或向下位移位置，而調節與反應器內襯20內壁間的間隙X的大小，推桿50內的通道51底端形成一副產品輸出口511。上述的第一控制閥60結合于推桿50中段部位，該第一控制閥60通過一動作桿61控制推桿50內部的通道51與副產品輸出口511的連通與否，該動作桿61的動作方式，可以通過電動馬達、氣壓缸或油壓缸予以驅動。上述的第二控制閥70結合于反應器內襯20的中空腔體21上端的氣體輸出口22上，第二控制閥70借助一動作桿71來控制氣體輸出口22的開啟或關閉。上述的第三控制閥80結合于反應器內襯20的中空腔體21下端的產物輸出口23上，該第三控制閥80借助一動作桿81來控制產物輸出口23的開啟或關閉。上述的輔助加熱器90分布設于反應器內襯20下端周緣及產物輸出口23間，提供該反應器內襯20及產物輸出口23的加熱功能，該輔助加熱器90的形式不限，在本發明中是以電熱器為例進行說明，其它如高頻波加熱器或等效的加熱設備也屬于本發明的技術范疇。參閱圖3所示，為本發明反應器100的運轉操作實施例，說明產物制造過程，該操作例的列舉，并非用以拘限本發明的技術范疇，舉是其它等效的反應還原劑200或反應氧化劑300的輸入操作條件，也應屬于本發明的技術范疇。首先，選用反應還原劑200為工業級的鈉金屬，該反應還原劑200經由上述的還原劑入料口30入料，并經由加熱器31加熱至攝氏300度，并以高純度的氫氣在40PSI壓力條件下由該氣體加壓口33注入加壓，使氣化鈉金屬的反應還原劑200經由噴嘴32輸入反應器內襯20中，即以圖3所示的切線方向注入反應器內襯20的中空腔體21內，而碰撞反應器內襯20內壁，形成第一道氣旋。同時，選用反應氧化劑300為高純度四氟化硅，即由氧化劑入料口40、41、42、43、44及45輸入高純度40PSI壓力條件的四氟化硅，該高純度的四氟化硅可以由工業制程二氧化硅(Si02)及氫氟酸(hydrofluoricacid)反應制得，或以熱裂解(Pyrolysis)固態氟硅酸鈉(Na2SiF6)而得，使高純度四氟化硅的反應氧化劑300經由氧化劑入料口40、41、42、43、44及45輸入反應器內襯20中，即以圖3所示的多條切線方向注入反應器內襯20的中空腔體21內，而碰撞反應器內襯20內壁，形成第二道、第三道、第四道、第五道、第六道及第七道氣旋。上述的反應還原劑200及反應氧化劑300反應物料經由上述切線方向進入中空腔體21后，同時使反應還原劑200及反應氧化劑300物料間相互碰撞、摩擦、剪切引發化學反應，使得反應氧化劑300還原，如反應還原劑200以粉體方式進入中空腔體21，則會被氣態的反應氧化劑300沖擊粉碎；如反應還原劑200以液體方式進入中空腔體21，則會被氣態的反應氧化劑300沖擊分散，由于鹵化物性質的反應氧化劑300被還原為金屬，還原過程為放熱反應，反應熱會加速物料運動速度，形成連續且更強的氣旋運動，同時，通過多個文丘里噴管形式的氧^f七物入料口40、41、42、43、44及45加壓操作可確保反應完全，在反應還原劑200及反應氧化劑300等物料進行反應同時攜帶物料在中空腔體21內作高速旋轉運動，在離心力的作用下，反應還原劑200及反應氧化劑300等物料中的粗顆粒固體(或大顆粒液體)被拋向外圈靠近腔內壁受到剛進入中空腔體21內的氣態氧化物氣流的再度沖擊，又受到新的一輪碰撞、摩擦、剪切反應成為細顆粒，由于顆粒逐漸變小，其所受到的離心力也逐漸減小，因此，細顆粒逐漸隨氣流向中空腔體21中心運動，直至完全失去離心力，而隨氣流順勢流向圓錐體的中空腔體21的下方。在該反應還原劑200與反應氧化劑300在進入反應器內襯20的中空腔體21內部后，金屬鹵化物的四氟化硅的反應氧化劑300與鈉金屬的反應還原劑200碰撞后，反應每莫耳四氟化硅反應熱為164仟卡(kcal)，在反應器內襯20的中空腔體21中產生的熱量可以達到攝氏1000至120(TC以上，足以使氟化鈉(sodiumfluoride,NaF)的副產物400成為熔融狀態，而被鈉還原的硅的主產物500由于攝氏1412。C的高熔點仍然為粉體狀，當副產物400及主產物500兩種產物在中空腔體21中隨上述多道氣旋的氣流運動時，則由于密度差異會在反應器內襯20及中空腔體21圓錐體形狀中受到不同層次離心力而局部隨中空腔體21下方分離，由于熔融狀態下的氟化鈉的副產物400與各種過渡金屬化合物具有極高反應性，在反應器內襯20的中空腔體21實際應用中也可以利用輔助加熱器90對反應器內襯20輔助加熱，來提高中空腔體21內部溫度，使硅的主產物500成為熔融狀態，即利用氟化鈉的副產物400的高度反應性，來提高硅的壟產物500純度。上述的中空腔體21內反應所產生的廢氣600僅含微量未反應的四氟化硅，其余均為氬氣，廢氣600經由中空腔體21上端的氣體輸出口22排出，并通過第二控制閥70控制輸出時機，該廢氣600可以再經由循環純化或過濾后將其中的氬氣再回收使用。上述的推桿50向中空腔體20中上升適當位置，使推桿50頂端的錐形調節部52與反應器內襯20的中空腔體21內壁間的間隙X可以獲得調整，間隙X的大小可視不同副產物400與主產物500物料間分離比例與分離速率而定，在本操作例中所列舉的操作中，該間隙X為4毫米(mm)，該流體狀且密度低的氟化鈉的副產物400則經由推桿50內部的通道51向下分離至副產品輸出口511輸出，副產品400的輸出是由第一控制閥60加以控制。流體的硅主產物500與少許的氟化鈉的副產品400被強大的氣旋離心力拋至中空腔體21的外緣，即沿著間隙X逐漸下沉至中空腔體21底部，同時由該輔助加熱器90對反應器內襯20底部及產物輸出口23進行輔助加熱至攝氏1500度，使硅融體的主產物500及少許流體的氟化鈉的副產物400經由該產物輸出口23注入一石墨容器600中，即通過第三控制閥80控制主產物500輸出至石墨容器600中，由于硅融體的主產物500及流體的氟化鈉的副產物400并不會發生反應作用，且由于兩者密度不同，高密度的硅融體的主產物500會沉淀于石墨容器700的底部，經冷卻后形成多晶硅錠產物，少許低密度的流體氟化鈉的副產物400則浮留于主產物500表面，經過簡單方向性固化(DirectionalSolidification)及表面清理即可得到高純度的多晶硅主產物500。上述主產物500經由產物輸出口23輸出的形式，并不限于上述注入石墨容器700冷卻成型的方式，可視后續制造程序需要進行變換，即其它等效的輸出成型方式，也仍屬于本發明的技術范疇。以下表一為本發明制得的多晶硅的主產物500雜質分析，所使用的方法為電漿放射光譜分析(PlasmaEmissionSpectroscopyAnalysis),其中<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>由表一的雜質分析結果顯示，本發明的自蔓延燃燒氣旋式反應器100制得的多晶硅的主產物500的純度相當高，雜質成份比例相當微量，因此，本發明的反應器100不但可應用于上述連續自蔓延燃燒產生高純度多晶硅產物或其它鈦、鋯、鉿等金屬、合金，也可當作其它低純度或含雜質的多晶硅、鈦、鋯、鉿等金屬或合金的純化及提高純度的反應器100,如在上述的氧化劑入料口40、41、42、43、44及45至少一者輸入低純度或含雜質的多晶硅、鈦、鋯、鉿等金屬或合金物質，經由不同的反應還原劑200或反應氧化劑300共同投入該反應器內襯20的中空腔體21中，而在中空腔體20中發生如同上述的連續性自蔓延燃燒反應，進而連續產生高純度的多晶硅產物或其它鈦、鋯、鉿等金屬、合金等主產物500。上述圖1至圖3所示本發明的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其中所揭示的相關說明及圖式，是為便于闡明本發明的技術內容及技術手段，所揭示較佳實施例之一隅，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。權利要求1、一種自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，包括一外殼；一反應器內襯，設于外殼內部，被外殼所包覆，反應器內襯內部形成一中空腔體，該中空腔體上端形成一氣體輸出口，中空腔體下端形成一產物輸出口；至少一還原劑入料口，設于反應器內襯周緣斷面的一切點位置，該還原劑入料口與反應器內襯的中空腔體上半部連接，還原劑入料口供投入一反應還原劑及輸入惰性氣體加壓，使反應還原劑通過加壓方式經由切線路徑進入反應器內襯的中空腔體內，碰撞反應器內襯內壁而產生第一道氣旋；數個氧化劑入料口，設于反應器內襯周緣斷面的數個切點位置，該氧化劑入料口與反應器內襯內部的中空腔體上半部連通，氧化劑入料口分別供投入一反應氧化劑，該反應氧化劑通過加壓方式經由切線路徑進入反應器內襯的中空腔體內，碰撞反應器內襯內壁而產生數道氣旋，且該反應氧化物于反應器內襯的中空腔體內與還原劑入料口輸入的反應還原劑碰撞產生自蔓延燃燒反應，而產生一主產物及副產物，該主產物經由反應器內襯的中空腔體下端的產物輸出口輸出；一推桿，自反應器內襯底部穿入該反應器內襯內部的中空腔體中，該推桿于反應器內襯內的中空腔體中進行向上或向下位移動作，推桿內部為中空狀，且形成一通道，推桿頂端結合一錐形調節部，該推形調節部可借助推桿于中空腔體內的向上或向下位移位置，而調節與反應器內襯內壁間的間隙大小，推桿內的通道底端形成一副產品輸出口，供還原劑入料口輸入的反應還原劑和氧化劑入料口輸入的反應氧化劑所反應形成的副產品輸出；一第一控制閥，結合于推桿中段部位，以控制該推桿內部的通道與副產品輸出口的連通與否；一第二控制閥，結合于反應器內襯的中空腔體上端的氣體輸出口上，該第二控制閥控制氣體輸出口的開啟或關閉；一第三控制閥，結合于反應器內襯的中空腔體下端的產物輸出口上，該第三控制閥控制產物輸出口的開啟或關閉；數個輔助加熱器，分布設于反應器內襯下端周緣及產物輸出口間，供反應器內襯及產物輸出口間的加熱。2、根據權利要求l所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述外殼為隔熱材料構成。3、根據權利要求l所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述反應器內襯為等均壓高純度石墨構成。4、根據權利要求l所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述反應器內襯為上端直徑大，下端直徑小的圓錐形狀。5、根據權利要求l所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述反應器內襯氣體輸出口穿出外殼。6、根據權利要求1所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述反應器內襯的產物輸出口穿出外殼。7、根據權利要求1所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述還原劑入料口下方設有一加熱器，加熱熔化還原劑入料口輸入的反應還原劑為液體；一噴嘴，將還原劑入料口輸入的粉狀或液狀反應還原劑注入反應器內襯內部的中空腔體中；一氣體加壓口，供輸入惰性氣體加壓。8、根據權利要求l所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述還原劑入料口輸入的反應還原劑為化學元素周期表1A、2A族元素及其合金。9、根據權利要求l所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述還原劑入料口輸入的反應還原劑為鋅、鋁等化學活性高的物質。10、根據權利要求1所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述氧化劑入料口為文丘里噴管。11、根據權利要求1所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述氧化劑入料口輸入的反應氧化劑為氣態金屬鹵化物。12、根據權利要求ll所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述氣態金屬鹵化物為四氯化鈦、三氯化鋁。13、根據權利要求1所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述氧化劑入料口輸入的反應氧化劑為硅鹵化物。14、根據權利要求13所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述硅鹵化物為四氯化硅、四氟化硅化合物。15、根據權利要求1所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述第一控制閥借助一動作桿控制推桿內部的通道與副產品輸出口的連通與否。16、根據權利要求l所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述第二控制閥借助一動作桿控制氣體輸出口的開啟或關閉。17、根據權利要求1所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述第三控制閥借助一動作桿控制產物輸出口的開啟或關閉。18、根據權利要求1所述的自蔓延燃燒氣旋式反應器，其特征在于，所述輔助加熱器為一電熱器。全文摘要自蔓延燃燒氣旋式反應器，包括外殼；反應器內襯設于外殼內部，內部中空腔體設氣體及產物輸出口；還原劑入料口與中空腔體連接，供投入反應還原劑及輸入惰性氣體加壓，反應還原劑進入中空腔體內碰撞反應器內襯內壁產生氣旋；氧化劑入料口與中空腔體連通，供投入反應氧化劑碰撞反應器內襯內壁而產生氣旋，反應氧化物于中空腔體內與反應還原劑碰撞產生自蔓延燃燒反應，產生主副產物，主產物經產物輸出口輸出；推桿穿入中空腔體中，內部通道設副產品輸出口；第一控制閥控制推桿通道與副產品輸出口連通與否；第二控制閥控制氣體輸出口開啟或關閉；第三控制閥控制產物輸出口開啟或關閉；輔助加熱器設于反應器內襯下端及產物輸出口間；連續生產高純度物質。文檔編號C01B33/03GK101285122SQ200710090400公開日2008年10月15日申請日期2007年4月13日優先權日2007年4月13日發明者吳以舜申請人:山陽科技股份有限公司