氢氯化反应加热器及其相关方法技术

本发明专利技术的系统和方法涉及通过经由反应物流调节系统和部件为原料流提供适宜的反应条件的氢氯化反应。该调节系统有助于四氯化硅在气态的氢气中汽化以产生含有用四氯化硅饱和的氢气的反应物流。通过使用低于约15bar的饱和蒸汽而无需使用过热蒸汽或热油就可以实现饱和。可以将饱和的反应物流进一步加热到实现转化为三氯硅烷的反应条件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及生产三氯硅烷的系统和方法，具体地，涉及利用汽化技术降低三氯硅烷反应系统的能耗并提高其有效性的系统和方法。
技术介绍
在美国专利号4，340, 574中，Coleman公开了一种从分离塔中利用再循环来生产超高纯度硅烷的方法。在美国专利号4，676，967中，Breneman公开了一种生产高纯度硅烷和硅的方法。在美国专利号5，118，486中，Burgie等人公开了通过使副产物流雾化(atomization)成为微粒状娃和娃烧来进行分离。在美国专利号6，060, 021中，Oda公开了一种在作为密封气体的氢气下储存三氯硅烷和四氯化硅的方法。在美国专利号6，843，972B2中，Klein等人公开了一种通过与固体碱接触来纯化三氯硅烷的方法。在美国专利号6，852，301B2中，Block等人公开了一种生产硅烷的方法:通过使冶金硅与四氯化硅SiCl4和氢气反应，从而形成四氯化硅和三氯硅烷SiHCl3的粗气体流(crude gas stream);通过用经冷凝的氯娃烧进行洗漆,从所述的粗气体流中移除杂质；通过蒸懼对经纯化的粗气体流进行冷凝和分离；使部分四氯化娃流返回(returning)至冶金硅与四氯化硅和氢气的反应中；使部分流歧化以形成四氯化硅和硅烷；以及将通过歧化所形成的硅烷返回至冶金级硅与四氯化硅和氢气的反应中。在美国专利号6，905, 576B1中，Block等人公开了一种通过在催化剂床中对三氯硅烷进行催化歧化来生产硅烷的方法和系统。在美国专利号7，056，484B2中，Bulan等人公开了一种通过使娃与氢气、四氯化娃反应生产三氯硅烷的方法，其中硅处于与催化剂混合的粉碎形式。在美国专利申请公开号2007/0231236A1中，Kajimoto等人公开了一种生产卤代硅烷的方法和纯化固体组分的方法。在国际公开号2007/035108A1中，Andersen等人公开了一种生产三氯硅烷的方法以及对用于三氯硅烷生产中的硅进行生产的方法。
技术实现思路
本专利技术的一个或多个实施方案可以涉及一种制备三氯硅烷的方法。所述方法可以包括使含有氢气的第一流与含有四氯化硅的第二流接触，以产生含有用四氯化硅饱和的氢气的气态反应物流；将所述气态反应物流引入反应器中；以及从所述反应器回收含有三氯硅烷、四氯化硅和氢气的产物流。所述 制备三氯硅烷的方法还可以包括加热第一流的至少一部分。在本专利技术的一些实施方案中，加热第一流的至少一部分可以包括用压力为从约5bar到约15bar的饱和蒸汽加热。所述制备三氯硅烷的方法还可以包括在将所述气态反应物流引入反应器之前，将所述反应物流的至少一部分加热到从约175° C到约550° C的温度。在本专利技术的一些实施方案中，使第一流与第二流接触包括加热第一流和第二流中的至少一个的至少一部分。所述制备三氯硅烷的方法还可以包括从所述产物流回收氢气的至少一部分并且使用回收氢气的至少一部分产生第一流。本专利技术的一个或多个实施方案可以涉及一种提供反应物混合物的方法。所述方法可以包括提供气态的第一反应物；提供液态反应物；通过将至少汽化热提供到所述液态反应物的至少一部分使所述液态反应物汽化，以产生气态的第二反应物；回收含有用所述气态的第二反应物饱和的气态的第一反应物的反应物混合物；以及将所述反应物混合物的至少一部分引入反应器中。所述提供反应物混合物的方法还可以包括将所述反应物流加热到从约175° C到约550° C的温度。所述提供反应物混合物的方法还可以包括用饱和蒸汽增加所述气态的第一反应物的潜热。在本专利技术的一些实施方案中，第一反应物可以含有氢气、基本上由氢气构成或由氢气构成。第二反应物可以含有四氯化娃、基本上由四氯化娃构成或由四氯化硅构成。可以在减少所述气态的第一反应物的潜热的同时对所述液态反应物进行汽化。本专利技术的一个或多个方面可以涉及一种反应器系统。所述反应器系统可以包括接触器，所述接触器具有与气态的第一反应物的源流体连接的第一反应物进口、与液态的第二反应物的源流体连接的第二进口、反应物混合物出口和汽化区；以及反应器，所述反应器具有与所述反应物混合物出口在下游流体连接的反应器进口和反应器产物出口。所述反应器系统还可以包括热交换器，所述热交换器具有将所述反应物混合物出口与所述反应器进口流体连接的第一热侧面以及与所述反应器产物出口在下游流体连接的第二热侧面。所述反应器系统还可以包括将所述反应物混合物出口与所述反应器进口流体连接的加热器。所述反应器系统还可以包括被构造成把将被引入到所述反应器的反应物进口的反应物混合物的温度调节为从约500° C到约600° C的控制系统。附图说明 附图并没有按比例绘制。在附图中，各图中示出的各个相同或近似相同的部件由类似的数字表示。出于清晰的目的，并非每个部件在每张图中都加以标示。在附图中:图1是根据本专利技术的一个或多个实施方案的反应器系统的示意图；图2是可以实施本专利技术的一个或多个实施方案的反应器系统的一部分的不意图；以及图3是可以与根据本专利技术的一个或多个实施方案的反应器系统一起使用的接触系统的一部分的不意图。具体实施例方式氢氯化反应器通常在从约20bar到约40bar的高压和从约550° C到约580° C的高温下操作。本专利技术的一个或多个方面有助于在大约反应条件下将原料流或反应物流提供到反应器。因此，例如，本专利技术的反应器系统可以包括被设置用于接收一种或多种反应物并且可以使所述的一种或多种反应物处于促进氢氯化反应条件下的至少一个预处理或调节系统。本专利技术的某些方面通过为原料流提供适宜的反应条件而有助于或促进氢氯化反应。本专利技术的其他方面涉及提供经济有利的氢氯化反应系统。本专利技术的一个或多个特定的实施方案涉及包括可靠节能的反应物流调节系统和部件的氢氯化反应系统和技术。本专利技术的其他方面可以提供比常规的预处理系统具有较少腐蚀性的氢氯化反应物流，其可以有利地减少资金和运营成本，因为可以减少或避免在其中使用耐腐蚀性强的材料。本专利技术的其他方面可以提供安全隐患降低的氢氯化反应系统和技术。在本专利技术的一些构造中，反应器是被加压和加热到促进氢氯化反应的反应器操作条件的流化床反应器(FBR)。本专利技术的某些方面可以涉及经济和高效地汽化例如但不限于四氯化硅等液态反应物的系统和技术。本专利技术的其他方面可以提供用化工厂常用的饱和蒸汽系统来汽化高沸点液体的系统和技术。本专利技术的非限制性实施方案可以涉及用在低于约20bar的压力下的饱和蒸汽汽化液态反应物的至少一部分；在某些情况下，用在低于约15bar的压力下的饱和蒸汽；在其他情况下，用在从约5bar到约15bar的压力下的饱和蒸汽。本专利技术的某些方面通过避免其临界压力35.Sbar和临界温度233° C而避免了与在高压条件下使用四氯化硅相关的限制或困难。本专利技术的某些方面涉及使用来自一个或多个反应器的一个或多个产物流的热至少部分地加热进入其中的一个或多个反应物流。本专利技术的其他方面可以涉及使用来自一个或多个反应器的一个或多个产物流的热汽化一个或多个反应器原料流，以及在某些情况下使所述的一个或多个反应器原料流过热。例如，本专利技术的一个或多个实施方案可以涉及通过冷却来自反应器的一个或多个产物流来升高一个或多个反应物流的温度的热交换过程。本专利技术的其他方面可以涉及仅使用来自反应器的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯·黑兹尔坦，
申请(专利权)人：GTAT有限公司，
类型：
国别省市：