氫氯化反應加熱器及其相關方法技術

本發明專利技術的系統和方法涉及通過經由反應物流調節系統和部件為原料流提供適宜的反應條件的氫氯化反應。該調節系統有助于四氯化硅在氣態的氫氣中汽化以產生含有用四氯化硅飽和的氫氣的反應物流。通過使用低于約15bar的飽和蒸汽而無需使用過熱蒸汽或熱油就可以實現飽和。可以將飽和的反應物流進一步加熱到實現轉化為三氯硅烷的反應條件。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及生產三氯硅烷的系統和方法，具體地，涉及利用汽化技術降低三氯硅烷反應系統的能耗并提高其有效性的系統和方法。
技術介紹
在美國專利號4，340, 574中，Coleman公開了一種從分離塔中利用再循環來生產超高純度硅烷的方法。在美國專利號4，676，967中，Breneman公開了一種生產高純度硅烷和硅的方法。在美國專利號5，118，486中，Burgie等人公開了通過使副產物流霧化(atomization)成為微粒狀娃和娃燒來進行分離。在美國專利號6，060, 021中，Oda公開了一種在作為密封氣體的氫氣下儲存三氯硅烷和四氯化硅的方法。在美國專利號6，843，972B2中，Klein等人公開了一種通過與固體堿接觸來純化三氯硅烷的方法。在美國專利號6，852，301B2中，Block等人公開了一種生產硅烷的方法:通過使冶金硅與四氯化硅SiCl4和氫氣反應，從而形成四氯化硅和三氯硅烷SiHCl3的粗氣體流(crude gas stream);通過用經冷凝的氯娃燒進行洗漆,從所述的粗氣體流中移除雜質；通過蒸懼對經純化的粗氣體流進行冷凝和分離；使部分四氯化娃流返回(returning)至冶金硅與四氯化硅和氫氣的反應中；使部分流歧化以形成四氯化硅和硅烷；以及將通過歧化所形成的硅烷返回至冶金級硅與四氯化硅和氫氣的反應中。在美國專利號6，905, 576B1中，Block等人公開了一種通過在催化劑床中對三氯硅烷進行催化歧化來生產硅烷的方法和系統。在美國專利號7，056，484B2中，Bulan等人公開了一種通過使娃與氫氣、四氯化娃反應生產三氯硅烷的方法，其中硅處于與催化劑混合的粉碎形式。在美國專利申請公開號2007/0231236A1中，Kajimoto等人公開了一種生產鹵代硅烷的方法和純化固體組分的方法。在國際公開號2007/035108A1中，Andersen等人公開了一種生產三氯硅烷的方法以及對用于三氯硅烷生產中的硅進行生產的方法。
技術實現思路
本專利技術的一個或多個實施方案可以涉及一種制備三氯硅烷的方法。所述方法可以包括使含有氫氣的第一流與含有四氯化硅的第二流接觸，以產生含有用四氯化硅飽和的氫氣的氣態反應物流；將所述氣態反應物流引入反應器中；以及從所述反應器回收含有三氯硅烷、四氯化硅和氫氣的產物流。所述 制備三氯硅烷的方法還可以包括加熱第一流的至少一部分。在本專利技術的一些實施方案中，加熱第一流的至少一部分可以包括用壓力為從約5bar到約15bar的飽和蒸汽加熱。所述制備三氯硅烷的方法還可以包括在將所述氣態反應物流引入反應器之前，將所述反應物流的至少一部分加熱到從約175° C到約550° C的溫度。在本專利技術的一些實施方案中，使第一流與第二流接觸包括加熱第一流和第二流中的至少一個的至少一部分。所述制備三氯硅烷的方法還可以包括從所述產物流回收氫氣的至少一部分并且使用回收氫氣的至少一部分產生第一流。本專利技術的一個或多個實施方案可以涉及一種提供反應物混合物的方法。所述方法可以包括提供氣態的第一反應物；提供液態反應物；通過將至少汽化熱提供到所述液態反應物的至少一部分使所述液態反應物汽化，以產生氣態的第二反應物；回收含有用所述氣態的第二反應物飽和的氣態的第一反應物的反應物混合物；以及將所述反應物混合物的至少一部分引入反應器中。所述提供反應物混合物的方法還可以包括將所述反應物流加熱到從約175° C到約550° C的溫度。所述提供反應物混合物的方法還可以包括用飽和蒸汽增加所述氣態的第一反應物的潛熱。在本專利技術的一些實施方案中，第一反應物可以含有氫氣、基本上由氫氣構成或由氫氣構成。第二反應物可以含有四氯化娃、基本上由四氯化娃構成或由四氯化硅構成。可以在減少所述氣態的第一反應物的潛熱的同時對所述液態反應物進行汽化。本專利技術的一個或多個方面可以涉及一種反應器系統。所述反應器系統可以包括接觸器，所述接觸器具有與氣態的第一反應物的源流體連接的第一反應物進口、與液態的第二反應物的源流體連接的第二進口、反應物混合物出口和汽化區；以及反應器，所述反應器具有與所述反應物混合物出口在下游流體連接的反應器進口和反應器產物出口。所述反應器系統還可以包括熱交換器，所述熱交換器具有將所述反應物混合物出口與所述反應器進口流體連接的第一熱側面以及與所述反應器產物出口在下游流體連接的第二熱側面。所述反應器系統還可以包括將所述反應物混合物出口與所述反應器進口流體連接的加熱器。所述反應器系統還可以包括被構造成把將被引入到所述反應器的反應物進口的反應物混合物的溫度調節為從約500° C到約600° C的控制系統。附圖說明 附圖并沒有按比例繪制。在附圖中，各圖中示出的各個相同或近似相同的部件由類似的數字表示。出于清晰的目的，并非每個部件在每張圖中都加以標示。在附圖中:圖1是根據本專利技術的一個或多個實施方案的反應器系統的示意圖；圖2是可以實施本專利技術的一個或多個實施方案的反應器系統的一部分的不意圖；以及圖3是可以與根據本專利技術的一個或多個實施方案的反應器系統一起使用的接觸系統的一部分的不意圖。具體實施例方式氫氯化反應器通常在從約20bar到約40bar的高壓和從約550° C到約580° C的高溫下操作。本專利技術的一個或多個方面有助于在大約反應條件下將原料流或反應物流提供到反應器。因此，例如，本專利技術的反應器系統可以包括被設置用于接收一種或多種反應物并且可以使所述的一種或多種反應物處于促進氫氯化反應條件下的至少一個預處理或調節系統。本專利技術的某些方面通過為原料流提供適宜的反應條件而有助于或促進氫氯化反應。本專利技術的其他方面涉及提供經濟有利的氫氯化反應系統。本專利技術的一個或多個特定的實施方案涉及包括可靠節能的反應物流調節系統和部件的氫氯化反應系統和技術。本專利技術的其他方面可以提供比常規的預處理系統具有較少腐蝕性的氫氯化反應物流，其可以有利地減少資金和運營成本，因為可以減少或避免在其中使用耐腐蝕性強的材料。本專利技術的其他方面可以提供安全隱患降低的氫氯化反應系統和技術。在本專利技術的一些構造中，反應器是被加壓和加熱到促進氫氯化反應的反應器操作條件的流化床反應器(FBR)。本專利技術的某些方面可以涉及經濟和高效地汽化例如但不限于四氯化硅等液態反應物的系統和技術。本專利技術的其他方面可以提供用化工廠常用的飽和蒸汽系統來汽化高沸點液體的系統和技術。本專利技術的非限制性實施方案可以涉及用在低于約20bar的壓力下的飽和蒸汽汽化液態反應物的至少一部分；在某些情況下，用在低于約15bar的壓力下的飽和蒸汽；在其他情況下，用在從約5bar到約15bar的壓力下的飽和蒸汽。本專利技術的某些方面通過避免其臨界壓力35.Sbar和臨界溫度233° C而避免了與在高壓條件下使用四氯化硅相關的限制或困難。本專利技術的某些方面涉及使用來自一個或多個反應器的一個或多個產物流的熱至少部分地加熱進入其中的一個或多個反應物流。本專利技術的其他方面可以涉及使用來自一個或多個反應器的一個或多個產物流的熱汽化一個或多個反應器原料流，以及在某些情況下使所述的一個或多個反應器原料流過熱。例如，本專利技術的一個或多個實施方案可以涉及通過冷卻來自反應器的一個或多個產物流來升高一個或多個反應物流的溫度的熱交換過程。本專利技術的其他方面可以涉及僅使用來自反應器的一本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：布魯斯·黑茲爾坦，
申請(專利權)人：GTAT有限公司，
類型：
國別省市：