本發明專利技術涉及用于熱處理腐蝕性氣體的裝置和方法。本發明專利技術的裝置包括用于加熱氣體的室，其中存在由導電材料構成的至少四個加熱元件或四組加熱元件，其中每個加熱元件或每組加熱元件連接至獨立可調節的和/或可控制的電能網子系統并因此可由直流電流加熱，其中每個獨立可調節的和/或可控制的加熱元件或每組獨立可調節的和/或可控制的加熱元件可基于由所述加熱元件的溫度、加熱功率、電流、電壓、電阻所組成的組中的至少一種相同或不同的參數值，或基于可受所述裝置影響的另一種過程變量來控制或調控，且其中至少四個可調節的和/或可控制的子系統是與地電位DC-隔離的。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及用于熱處理腐蝕性氣體的方法和裝置。尤其是，本專利技術涉及包括反應器室的化學反應器，在反應器室中反應氣體以加熱元件或加熱元件組的方式加熱至反應溫度，該加熱元件由直流電流加熱。為此，加熱元件由導電材料制成，并且連接到電流源(current supply)。
技術介紹
DE 3024320A1公開了用于在氣相(vapor phase)中高溫處理娃化合物的裝置,其由熱絕緣的具有氣體進口和氣體出口以及惰性電阻加熱器(排布于這些口之間，并由直流·的星形電路來實施。在這種情況下，可以彼此不同地調節單個加熱器組，即不同地由電流加熱。四氯化硅用氫轉化為三氯硅烷的轉化作用，通常在反應器中以至少300° C、理想地至少850° C的高溫,并在0-50巴(表壓，bar gauge)、理想地14_21巴的壓強下進行。如在DE 3024320A1中所解釋的，這些反應器常常通過由石墨、CFC、碳化硅或類似的材料所制成的電加熱元件來加熱。為此，直接通過導電加熱元件來供應電流，并且將電能在加熱元件中通過電阻而轉化成熱。根據DE 3024320A1,熱交換器也在反應器壓力容器(reactor pressurecontainment)內部使用。熱交換器單元可以由，例如，一系列的非電加熱的石墨管組成，其用作氣體放電，新鮮氣體根據逆流原理圍繞石墨管外部流動。DE 102005005044A1公開了用于將四氯化硅轉化為三氯硅烷的方法，其中工藝氣體(process gas)的冷卻速度由熱交換器控制。優選材料如碳化娃、氮化娃、石英玻璃、石墨或涂有碳化硅的石墨等用于熱交換器。其他氣體偏流器(偏差器，deviator)元件，例如圓柱形偏流器裝置，也可以存在于反應器內部。由于化學穩定性，這些所安裝的反應器元件通常由含碳材料，如石墨、碳化硅、CFC以及所有其他含碳耐火材料(refractory material)和復合材料組成。DE 102010029496A1公開了用于在淀積過程中提供能量給負載(load)的方法，其中至少第一電量和第二電量以第一和第二可控電開關裝置的方式提供，電量以它們的量級不同而第一或第二電量可交替地切換至負載，特征在于能量供應在具有預定持續時間TO的循環中實施，每個循環包括一組數量η的電源電壓的基頻f的全振蕩(fulloscillations),且其中，對于第一部分(fraction)nl,轉接第一電量用于負載的能量供應，而對于第二部分η2，轉接第二電量用于負載的能量供應。圖I示出用于向加熱元件提供電流的常規裝置，其還在R. Jager^Leistungselektronik. Grundlagen und Anwendungen^[Basics and Applications ofPower Electronics] (VDE-Verlag GmbH Berlin, 2nd Edition, ISBN:3-8007_1114-1)中描述。通過電源網/初級繞組(一級繞組)1，經鐵芯2將電能以三相DC-隔離感應至變壓器的次級繞組上。通過相-觸發控制4和5的方式可以彼此獨立地調節次級繞組的每個相。各個相連接各個相的加熱器組。單個加熱元件6通常被設定為棒、桿(pole)、管、方形管或作為具有星形加熱器截面的加熱元件。在該背景下，尤其是純碳材料的易加工性實際上允許所有可能的形狀。也可以設想彎曲的板或圓柱段。 為了最大化加熱器表面(傳熱面或輻射面)，并最小化比加熱功率/單位面積(specific heating power/unit area),通常將反應器配置成具有三個加熱元件或三組加熱元件11，以便盡可能對稱地負載電源網。直加熱元件6，即棒、桿、管等，在該情況中，在一側上通過橋9電連接至鄰近的加熱元件，以便形成U形加熱元件。在加熱元件的對側上，經高電導金屬電極7產生對電流源的連接，其構成與電能源的接觸以及同時穿透反應器管的壓力(電壓，pressure)ο在反應器外部或內部，大量的加熱元件在串聯(SerieS)8中電連接，以便(a)電流饋電的數值是最小的，(b)電源電壓是高的且(C)要遞送的電流強度是相應最小的。 這三個參數通常減少用于需要的可調控電源的獲得成本。相對于電源和線路成本，具有從電流源到反應器的三個電流饋電和三個電極穿透(electrode penetration)的排布是理想的。然而，這預先假定反應器中相的所有加熱元件的串聯以及這三個串聯電路的星形連接。DE 2928456A1公開了在用于沉積高純度硅的西門子(Siemens)反應器中由硅制成的并由電流加熱的支持體組(support body group),其最初以并聯電路排布,通過將電流分散閥(current distributor chokes)連接成扇形電路來實現在支持體組中并聯電流的均勻性。在支持體點火(ignition)以及伴隨的電壓下降之后，支持體組由并聯電路轉換成串聯電路。由于由此所產生的高電壓，暫時產生并聯電路，其在該過程的進程中被盡快轉回串聯電路，而因此最大的可能電壓和相等的電流通過所有的加熱兀件。DE 202004014812U1 和 DE 202004004655U1 公開了相應的電路排布。在現有技術中提供的所有排布的顯著劣勢是大量的加熱元件被串聯以形成大的加熱元件組。由于化學反應性環境，單個加熱元件可能失效或變受損，其結果是全部相關聯的加熱元件組失效。即使只有一個加熱元件被損壞，且該加熱元件的電阻升高，這常常自動地導致功率在失效位置的額外增加，而因此使失效位置的溫度上升，其還推動進一步的損害。因而任何輕微的損壞通常不可避免地導致更大的損害并最終需要過早地關閉反應器，這顯著降低該方法的經濟活力。而且發現，加熱元件清楚地暴露于非常有攻擊性(aggressive)的氣氛，該氣氛在高溫對這些元件(如在加熱元件中自然存在的元件)甚至更有攻擊性，由于這個原因還體現了例如用于這些裝置的材料選擇的重要性。作為已經通過實驗顯示的，沿著加熱元件的甚至較小的電阻變動(resistancevariations)(也可由材料或生產導致),可以引起反應器中的溫度變動,其反過來甚至引起加熱元件更強的電阻變動。由于化學攻擊或由于通過不斷地增加每單位面積的能量遞送所導致材料的超負載，該耦合(偶聯，coupling)局部地導致加熱元件在中期的失效。在大多數情況下，這帶來與用于新加熱元件的長期建立時間和重大成本關聯的反應器關閉。該常規排布的另外的劣勢還有接地故障的高可能性。 所有的含碳組件的化學攻擊產生積碳，它們是導電性的，并因此導致電能網的接地故障。而且，化學攻擊還可以導致內部元件的元件失效，這然后需要小部分的剝離或分裂，其反過來可以導致接地故障。接地故障所帶來的問題是，它們不能區分對于電穿透(electrical penetration)和電極密封(electrode seals)的損壞。如果存在對電穿透(electrical penetration)以及對電極密封的損壞，不得不將電流源和反應器撤出操作，因為繼續操作會導致總需要防止的密封缺陷或反應氣體的外漏。用于用氫來氫化四氯化硅的反應器因此必須能夠經受高溫以及材料如氯硅烷和氯化氫氣體(其在氫化方法中形成)的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于熱處理腐蝕性氣體的裝置，包括用于加熱氣體的室，其中存在由導電材料構成的至少四個加熱元件或四組加熱元件，其中每個加熱元件或每組加熱元件連接至獨立可調節的和/或可控制的電能網子系統并因此可由直流電流加熱，其中每個獨立可調節的和/或可控制的加熱元件或每組獨立可調節的和/或可控制的加熱元件可基于由所述加熱元件的溫度、加熱功率、電流、電壓、電阻所組成的組中的至少一種相同或不同的參數值，或基于可受所述裝置影響的另一種過程變量來控制或調控，且其中至少四個可調節的和/或可控制的子系統是與地電位DC？隔離的。
【技術特征摘要】
2011.06.22 DE 102011077970.11.一種用于熱處理腐蝕性氣體的裝置，包括用于加熱氣體的室，其中存在由導電材料構成的至少四個加熱元件或四組加熱元件，其中每個加熱元件或每組加熱元件連接至獨立可調節的和/或可控制的電能網子系統并因此可由直流電流加熱，其中每個獨立可調節的和/或可控制的加熱元件或每組獨立可調節的和/或可控制的加熱元件可基于由所述加熱元件的溫度、加熱功率、電流、電壓、電阻所組成的組中的至少一種相同或不同的參數值，或基于可受所述裝置影響的另一種過程變量來控制或調控，且其中至少四個可調節的和/或可控制的子系統是與地電位DC-隔離的。2.根據權利要求I所述的裝置，其中，至少四個可調節的和/或可控制的子系統是彼此DC-隔離的。3.根據權利要求I和2任一項所述的裝置，其中所述電能網的每個DC-隔離的可調節的和/或可控制的子系統分別連接至用于接地故障監測的獨立系統。4.根據權利要求I至3任一項所述的裝置，其中，所述電能網以三相排布配置。5.根據權利要求I至4任一項所述的裝置，其中，所述電能網的每個可調節的和/或可控制的子系統連接至選自由AC功率控制器、電壓逆變器、三相變壓器和變換器所組成的組中的電流或電壓調節器。6.根據權利要求I至5任一項所述的裝置，其中，所述電能網包括基波補償系統或諧波補償系統。7.一種用于熱處理腐蝕性氣體的方法，其中包含于室中的氣體通過由導電材料構成的至少四個加熱元件或四組加熱元件加熱，其中每個加熱元件或每組加熱元件連接至獨立可調節的和/或可控制的電能網子系統，其中每個加熱元件或每組加熱元件是獨立調節和/或控制的，并且由直流電流加熱，其中每個獨立可調節的和/或可控制的加熱元件或每組獨立可調節的和/或可控制的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：諾貝特·埃林格爾，約瑟夫·維斯鮑爾，羅伯特·林，
申請(專利權)人：瓦克化學股份公司，
類型：發明
國別省市：
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