EP2603455A1 - Verwendung eines reaktors mit integriertem wärmetauscher in einem verfahren zur hydrodechlorierung von siliziumtetrachlorid - Google Patents

Verwendung eines reaktors mit integriertem wärmetauscher in einem verfahren zur hydrodechlorierung von siliziumtetrachlorid

Info

Publication number
EP2603455A1
EP2603455A1 EP11739019.5A EP11739019A EP2603455A1 EP 2603455 A1 EP2603455 A1 EP 2603455A1 EP 11739019 A EP11739019 A EP 11739019A EP 2603455 A1 EP2603455 A1 EP 2603455A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reaction chamber
silicon tetrachloride
hydrogen
stream
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11739019.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Latoschinski
Yücel ÖNAL
Jörg Sauer
Guido Stochniol
Ingo Pauli
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Degussa GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Degussa GmbH filed Critical Evonik Degussa GmbH
Publication of EP2603455A1 publication Critical patent/EP2603455A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/04—Pressure vessels, e.g. autoclaves
    • B01J3/042—Pressure vessels, e.g. autoclaves in the form of a tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2415—Tubular reactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C01B33/107—Halogenated silanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C01B33/107—Halogenated silanes
    • C01B33/1071—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C01B33/107—Halogenated silanes
    • C01B33/1071—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof
    • C01B33/10715—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by reacting chlorine with silicon or a silicon-containing material
    • C01B33/10731—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by reacting chlorine with silicon or a silicon-containing material with the preferential formation of trichlorosilane
    • C01B33/10736—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by reacting chlorine with silicon or a silicon-containing material with the preferential formation of trichlorosilane from silicon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/0009—Coils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00094—Jackets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00132—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2219/00135—Electric resistance heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00157—Controlling the temperature by means of a burner
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Definitions

  • the invention relates to a process for the conversion of silicon tetrachloride with hydrogen to trichlorosilane in a modified Hydrodechlor mecanical dressing.
  • the invention further relates to the use of such a modified
  • Hydrodechlorination reactor as an integral part of a plant for the production of trichlorosilane from metallurgical silicon.
  • SiCI 4 and HS1CI3 are formed together. It is therefore necessary to merge these two products into each other and thus meet the respective demand for one of the products.
  • high-purity H S1CI3 is an important feedstock in the production of solar silicon.
  • Reactor wall which can lead to silicon deposits, as possible to
  • Hydrogen can be passed through a pressure-operated reaction chamber, preferably a tubular reactor, preferably with a
  • a catalytic Wall coating may be equipped, it being preferred if a catalytic Wall coating is provided and a fixed bed catalyst is used only optional.
  • Hydrogen to STC can be a method in which high space / time yields of TCS are obtained with a high selectivity.
  • Heat exchanger certain ceramic materials can be used because they are sufficiently inert and even at high temperatures such. B. 1 .000 ° C ensure the compressive strength of the reactor, without the ceramic material, for example, undergoes a phase transformation, which would damage the microstructure and thus adversely affect the mechanical strength. It is necessary to use a gas-tight reaction chamber. The gas tightness and inertness can be achieved by high temperature resistant ceramics, which are specified below.
  • the reaction chamber material and the heat exchanger material can be provided with a catalytically active inner coating. On an inert bulk material to improve the flow dynamics can be dispensed with. The dimensioning of the reaction chamber with integrated heat exchanger and the design of the complete Hydrodechlor mecanicsreaktors be through the
  • the reaction chamber can be both a single reaction tube with the associated periphery and a combination of many reactor tubes.
  • the arrangement of many reactor tubes in a heated chamber may be useful, in which the amount of heat is introduced, for example by natural gas burners.
  • the burners should not be aimed directly at the tubes. They can, for example, be aligned indirectly from above into the reactor space and distributed over the reactor space.
  • the reactor system is connected to a heat recovery system through the integrated heat exchanger.
  • the invention now provides a process in which a silicon tetrachloride-containing educt stream and a hydrogen-containing reactant stream are reacted in a hydrodechlorination reactor by supplying heat to form a trichlorosilane-containing and HCI-containing product mixture, characterized in that the process has the following further features comprising: the educt current containing silicon tetrachloride and / or the hydrogen-containing reactant stream are passed under pressure into the pressure-operated hydrodechlorination reactor; the reactor comprises at least one flow tube projecting into a reaction chamber through which one or both educt streams are conducted into the reaction chamber; the product mixture is called a pressurized stream led out of the reaction chamber; the reaction chamber and, optionally, the flow tube are made of a ceramic material; that in the
  • Reaction chamber formed product mixture is led out of the reaction chamber, that the Edukt- / product flow in the interior of the reaction chamber is at least partially outwardly along the projecting into the reaction chamber flow tube; the supply of heat takes place through a
  • Reaction chamber at least partially enclosing heating jacket or boiler room; and the reaction chamber comprises, downstream of the region of the reaction chamber heated by the heating jacket or heating chamber, an integrated heat exchanger which cools the heated product mixture, the heat removed being used to preheat the silicon tetrachloride-containing educt stream and / or the
  • the equilibrium reaction in the hydrodechlorination reactor is typically at 700 ° C to 1, 000 ° C, preferably 850 ° C to 950 ° C, and at a pressure in the range between 1 and 10 bar, preferably between 3 and 8 bar, more preferably between 4 and 6 bar, performed.
  • the hydrodechlorination reactor may comprise a single flow tube through which both educt streams are passed in common or the reactor may more than one
  • the ceramic material for the reaction chamber, the integrated heat exchanger tubes and, optionally, the flow tube is preferably selected from Al 2 O 3, AlN, S 13 N 4, SiCN or SiC, more preferably selected from Si-infiltrated SiC, isostatically pressed SiC, hot isostatically pressed SiC or pressureless sintered SiC (SSiC).
  • SiC-containing reaction chamber eg one or more reactor tubes
  • riser (s) and just such integrated heat exchanger tubes are preferred because they have a particularly good thermal conductivity, which allow a uniform heat distribution and a good heat input for the reaction and a good thermal shock resistance. It is particularly preferred if the reaction chamber, the riser (s) and the integrated heat exchanger tubes consist of non-pressure sintered SiC (SSiC).
  • the silicon tetrachloride-containing educt stream and / or the hydrogen-containing educt stream is preferably at a pressure in the range from 1 to 10 bar, preferably in the range from 3 to 8 bar, particularly preferably in the range from 4 to 6 bar, and at a temperature in Range of 150 ° C to 900 ° C, preferably in the range of 300 ° C to 800 ° C, more preferably in the range of 500 ° C to 700 ° C, is conducted into the Hydrodechlor mecanicsreaktor.
  • the hydrogen-containing reactant stream is usually gaseous.
  • the liquid silicon tetrachloride-containing educt stream can also initially be converted into the gas phase, preferably by means of a heat exchanger, in particular using the available waste heat, and via a flow tube into the reactor chamber.
  • the hydrogen-containing educt stream to a starting material stream containing silicon tetrachloride, which is preferably already present in gaseous form, and to pass the mixture into the reactor chamber via a flow tube.
  • the common reactant stream is preferably gaseous.
  • the heat input for the reaction in the Hydrodechlor michsreaktor can be done via a heating jacket, which is heated by an electrical resistance heater or a boiler room.
  • the boiler room can also be a combustion chamber, which is operated with fuel gas and combustion air.
  • Reactor tubes and / or catalyzed by a reaction catalyzing the coating of a fixed bed arranged in the reactor chamber.
  • the reactor inner wall and / or the optionally used fixed bed can be provided with the catalytically active coating as follows:
  • a suspension hereinafter also referred to as a paint, containing a) at least one active component selected from the metals Ti, Zr, Hf, Ni, Pd, Pt, Mo, W, Nb, Ta, Ba, Sr, Ca , Mg, Ru, Rh, Ir or combinations thereof or their silicide compounds, b) at least one active component selected from the metals Ti, Zr, Hf, Ni, Pd, Pt, Mo, W, Nb, Ta, Ba, Sr, Ca , Mg, Ru, Rh, Ir or combinations thereof or their silicide compounds, b) at least one active component selected from the metals Ti, Zr, Hf, Ni, Pd, Pt, Mo, W, Nb, Ta, Ba, Sr, Ca , Mg, Ru, Rh, Ir or combinations thereof or their silicide compounds, b) at least one active component selected from the metals Ti, Zr, Hf, Ni, Pd, Pt, Mo, W, Nb, Ta, Ba, Sr
  • Suspending agent and optionally c) at least one auxiliary component, in particular for stabilizing the suspension, for improving the storage stability of
  • Suspension on the surface to be coated by applying the suspension to the inner wall of the one or more reactor tubes and, optionally, by applying the suspension to the surface of random packings of the optionally provided fixed bed; by drying the applied suspension; and by annealing the coated and dried suspension at a Temperature in the range of 500 ° C to 1, 500 ° C under inert gas or hydrogen.
  • the tempered fillers may then be in the one or more
  • Reactor tubes are filled.
  • the tempering and optionally also the previous drying can also be done with already filled in packing.
  • thermoplastic polymeric acrylate resins such as those used in the paint and coatings industry. These include, for example, polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, polypropyl methacrylate or polybutyl acrylate. These are commercially available systems, for example those available under the brand name Degalan® from Evonik Industries.
  • one or more auxiliaries or auxiliary components are used as further components, i. H. in the sense of component c).
  • auxiliary component c) optional solvent or diluent optional solvent or diluent.
  • organic solvents in particular aromatic solvents or diluents, such as toluene, xylenes, and ketones, aldehydes, esters, alcohols or mixtures of at least two of the aforementioned solvents or diluents are suitable.
  • stabilization of the suspension can advantageously be achieved by inorganic or organic rheological additives.
  • preferred inorganic rheology additives as component c) include, for example, kieselguhr, bentonites, smectites and attapulgites, synthetic
  • organic rheology additives or auxiliary components c) preferably include castor oil and its derivatives, such as polyamide-modified castor oil, polyolefin or polyolefin-modified polyamide, as well as polyamide and derivatives thereof, such as those sold under the brand name Luvotix®, and mixed systems of inorganic and organic rheology.
  • suitable adhesion promoters from the group of silanes or siloxanes can also be used as auxiliary components c).
  • Examples of these include, but are not limited to, dimethyl, diethyl, dipropyl, dibutyl, diphenylpolysiloxane or mixed systems thereof, such as phenylethyl or phenylbutylsiloxanes or other mixed systems, as well as mixtures thereof.
  • the lacquer or paste according to the invention can be produced in a comparatively simple and economical manner, for example by mixing, stirring or kneading the starting materials, cf. Components a), b) and optionally c), in corresponding, known to those skilled per se, common apparatuses are obtained. Furthermore, reference is made to the present inventive examples.
  • Another object of the invention is the use of a Hydrodechlo- ration reactor as an integral part of a plant for the production of
  • Tnchlorsilan of metallurgical silicon characterized in that the reactor is operated under pressure; the reactor at least one in one
  • Reaction chamber protruding flow tube for the incoming educt streams comprises; the reaction chamber and, optionally, the flow tube made of a ceramic material; the educt / product stream inside the
  • Reaction chamber is guided so that the educt / product stream at least partially outside along the projecting into the reaction chamber
  • Reaction chamber is at least partially enclosing heating jacket or boiler room; and the reaction chamber has an integrated downstream of the region of the reaction chamber heated by the heating jacket or heating chamber
  • Heat exchanger for cooling the heated product mixture comprises.
  • the hydrodechlorination reactor to be used according to the invention can be of the type described above.
  • the plant for the production of tochlorosilane in which the hydrodechlorination reactor can preferably be used, comprises: a unit for reacting silicon tetrachloride with hydrogen to form trichlorosilane comprising:
  • a hydrodechlorination reactor (3) comprising a reaction chamber (21);
  • reaction chamber (21) At least one in the reaction chamber (21) projecting flow tube (22) through which a silicon tetrachloride Eduktstrom (1) and / or a hydrogen-containing Eduktstrom (2) into the reaction chamber (21) can be performed, wherein the reaction chamber (21) and, optionally , the
  • Flow tube (22) made of a ceramic material
  • Reaction chamber (21) is arranged;
  • Subsystems (7a, 7b, 7c) for separating one or more products comprising silicon tetrachloride, trichlorosilane, hydrogen and HCl;
  • a line (8), the separated silicon tetrachloride in the line (1) for the silicon tetrachloride-containing reactant stream leads, preferably upstream of the heat exchanger (5);
  • a substation for reacting metallurgical silicon with HCl to form silicon tetrachloride comprising:
  • Hydrochlorination (12) comes, said hydrogen via the line (2) for the hydrogen-containing Eduktstrom in the
  • Silicon tetrachloride and trichlorosilane from the remaining product mixture which originates from the reaction in the Hydrochlor mecanicsstrom (12), wherein the silicon tetrachloride via the line (1) for the silicon tetrachloride-containing reactant stream in the Hydrodechlor mecanicsreaktor (3) is guided;
  • FIG. 1 shows, by way of example and schematically, a hydrodechlorination reactor which according to the invention is used in a process for reacting silicon tetrachloride with hydrogen to form trichlorosilane or as an integral part of a plant for
  • Figure 2 shows an example and schematically a plant for the production of
  • Hydrodechlorination reactor can be used.
  • FIG. 3 shows a graphic representation of the amount of TCS in the product (in% by mass) as a function of the feed stream STC (in ml / min) and of the STC conversion (in%) as a function of the feed stream STC (in ml / min) in each case according to the invention (with integrated heat exchanger) and not according to the invention (without integrated heat exchanger).
  • the hydrodechlorination reactor 3 shown in FIG. 1 comprises one in one
  • Boiler chamber 15 arranged reaction chamber 21 and a projecting into the reaction chamber 21 flow tube 22 can be performed by the educt streams 1 and / or 2 in the reaction chamber 21. Downstream of the through
  • the plant shown in FIG. 2 comprises a hydrodechlorination reactor 3
  • Eduktströme 1 and / or 2 can be performed in the reaction chamber 21, a led out of the Hydrodechlorierungsreaktor 3 line 4 for a
  • Product mixture line 4 in the silicon tetrachloride line 1 and in the hydrogen line 2 is possible.
  • the plant further comprises a sub-unit 7 for separating silicon tetrachloride 8, trichlorosilane 9, hydrogen 10 and HCl 11.
  • the separated silicon tetrachloride is passed through the line 8 in the
  • Silicon tetrachloride line 1 led, fed the separated trichlorosilane through the line 9 of a final product removal, the separated hydrogen passed through the line 10 in the hydrogen line 2 and fed the separated HCl through line 11 to a plant 12 for hydrochlorination of silicon.
  • the system further comprises a capacitor 13 for separating the
  • Hydrochlorination plant 12 is derived, this hydrogen over the
  • Hydrogen line 2 is guided via the heat exchanger 5 in the Hydrodechlor mecanical.
  • the plant also comprises a recuperator 16, which preheats the combustion air 19 provided for the heating chamber 15 with the flue gas 20 flowing out of the heating chamber 15 and a plant 17 for generating steam with the aid of the flue gas flowing out of the recuperator 16.
  • reaction tube a tube made of SSiC having a length of 1, 400 mm and an inner diameter of 16 mm was used.
  • the reaction tube was from equipped with an electric heating jacket on the outside. The temperature measurement showed a constant temperature of 900 ° C over a pipe length of 400 mm. This area was rated as a reaction zone.
  • the reaction tube was covered with a Pt-containing catalyst layer.
  • the reaction tube was filled with rings of SSiC having a diameter of 9 mm and a height of 9 mm. To form the catalyst, the reactor tube was placed on a
  • reaction with integrated heat exchanger As a reaction tube, a tube of SSiC having a length of 1 .400 mm and an inner diameter of 16 mm was used. The reaction tube was equipped from the outside with an electric heating jacket. The temperature measurement showed a constant temperature of 900 ° C over a pipe length of 400 mm. This area was rated as a reaction zone. The reaction tube was covered with a Pt-containing catalyst layer. In the reaction tube, a second tube made of SSiC that an outer diameter of 5 mm and a
  • Wall thickness of 1, 5 mm had. This tube was not coated.
  • the STC and the hydrogen were introduced from below.
  • the educt mixture flowed upwards inside the inner tube and was heated up. It then flowed into the reaction zone via the opening of the inner tube.
  • the product mixture was led down out of the reaction tube.
  • the reactor tube was brought to 900 ° C, with nitrogen at 3 bar was passed through the reaction tube absolute. To two hours, the nitrogen was replaced by hydrogen. After another hour in a stream of hydrogen, also below 4 bar absolute, was

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umsetzung von Siliciumtetrachlorid mit Wasserstoff zu Trichlorsilan in einem modifizierten Hydrodechlorierungsreaktor. Die Erfindung betrifft des Weiteren die Verwendung eines solchen modifizierten Hydrodechlorierungsreaktors als integraler Bestandteil einer Anlage zur Herstellung von Trichlorsilan aus metallurgischem Silicium.

Description

Verwendung eines Reaktors mit integriertem Wärmetauscher in einem
Verfahren zur Hydrodechlorierunq von Siliziumtetrachlorid
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umsetzung von Siliciumtetrachlorid mit Wasserstoff zu Trichlorsilan in einem modifizierten Hydrodechlorierungsreaktor. Die Erfindung betrifft des Weiteren die Verwendung eines solchen modifizierten
Hydrodechlorierungsreaktors als integraler Bestandteil einer Anlage zur Herstellung von Trichlorsilan aus metallurgischem Silicium. Bei vielen technischen Prozessen in der Siliciumchemie entstehen SiCI4 und HS1CI3 gemeinsam. Es ist deswegen notwendig, diese beiden Produkte ineinander zu überführen und damit der jeweiligen Nachfrage nach einem der Produkte gerecht zu werden. Darüber hinaus ist hochreines H S1CI3 ein wichtiger Einsatzstoff bei der Herstellung von Solarsilicium.
Bei der Hydrodechlorierung von Siliciumtetrachlorid (STC) zu Trichlorsilan (TCS) wird nach technischem Standard ein thermisch kontrolliertes Verfahren eingesetzt, bei dem das STC zusammen mit Wasserstoff in einem mit Graphit ausgekleideten Reaktor, dem so genannten "Siemensofen", geleitet wird. Die im Reaktor
befindlichen Graphitstäbe werden als Widerstandsheizung betrieben, so dass Temperaturen von 1.100 °C und höher erreicht werden. Durch die hohe Temperatur und den anteiligen Wasserstoffgehalt wird die Gleichgewichtslage zum Produkt TCS verschoben. Das Produktgemisch wird nach der Reaktion aus dem Reaktor geführt und in aufwendigen Verfahren abgetrennt. Der Reaktor wird kontinuierlich durchströmt, wobei die Innenflächen des Reaktors aus Graphit als korrosionsfestes Material bestehen müssen. Zur Stabilisierung wird eine Außenhülle aus Metall eingesetzt. Die Außenwand des Reaktors muss gekühlt werden, um die bei den hohen Temperaturen auftretenden Zersetzungsreaktionen an der heißen
Reaktorwand, die zu Siliciumabscheidungen führen können, möglichst zu
unterdrücken. Neben der nachteiligen Zersetzung aufgrund der notwendigen und unökonomischen sehr hohen Temperatur, ist auch die regelmäßige Reinigung des Reaktors nachteilig. Aufgrund der eingeschränkten Reaktorgröße muss eine Reihe von unabhängigen Reaktoren betrieben werden, was ökonomisch ebenfalls nachteilig ist. Die gegenwärtige Technologie erlaubt keinen Betrieb unter Druck, um eine höhere Raum-/Zeitausbeute zu erzielen, um somit beispielsweise die Anzahl der Reaktoren zu reduzieren.
Ein weiterer Nachteil ist die Durchführung einer rein thermisch geführten Reaktion, ohne einen Katalysator, der das Verfahren insgesamt sehr ineffizient gestaltet.
Ebenso von Nachteil ist es, dass in klassischen Systemen eine Trennung von Wärmetauschersystemen und Reaktoren erfolgt, so dass vermehrt Verluste bei der Effizienz dieser räumlich getrennten Systeme in Kauf genommen werden müssen.
Weiterhin ist bei der Verwendung von Keramikrohren die maximal zulässige
Temperatur im Dichtungsbereich von Keramik auf Metall auf die maximal zulässige Temperatur von Dichtungsmaterialien begrenzt, so dass es in der Regel nur zu einer sehr ineffizienten Nutzung des heißen Reaktionsaustrags kommt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es nun, ein Verfahren zur Umsetzung von Siliciumtetrachlorid mit Wasserstoff zu Trichlorsilan bereitzustellen, welches effizienter arbeitet und mit dem bei vergleichbarer Reaktorgröße ein höherer Umsatz erzielt werden kann, also die Raum-/Zeitausbeute an TCS deutlich erhöht wird. Des Weiteren soll das erfindungsgemäße Verfahren eine hohe Selektivität bezüglich TCS ermöglichen.
Zur Lösung des Problems wurde gefunden, dass ein Gemisch aus STC und
Wasserstoff durch eine druckbetriebene Reaktionskammer, vorzugsweise ein röhrenartiger Reaktor, geführt werden kann, der vorzugsweise mit einer
katalytischen Wandbeschichtung und/oder mit einem Festbettkatalysator
ausgestattet sein kann, wobei bevorzugt ist, wenn eine katalytische Wandbeschichtung vorgesehen ist und ein Festbettkatalysator nur optional zum Einsatz kommt.
Die erfindungsgemäße Ausführung mit einem in der Reaktionskammer befindlichen zweiten Rohr, durch den die Edukte STC und H2 strömen und die von der
Reaktionskammer mit aufgeheizt werden, ermöglicht eine vergleichsweise kompakte Bauform, wobei auf teure Inertmaterialien oder katalytisch beschichte Träger, die gegebenenfalls einen hohen Anteil an Edelmetallen binden, verzichtet werden kann.
Die Kombination aus der Verwendung eines Katalysators zur Verbesserung der Reaktionskinetik und Steigerung der Selektivität sowie eine druckbetriebene Reaktion mit integriertem Strömungsrohr zum Wärmeaustausch sorgen für eine ökonomisch und ökologisch sehr effiziente Prozessführung. Durch geeignete Einstellung der Reaktionsparameter wie Druck, Verweilzeit, Verhältnis aus
Wasserstoff zu STC kann ein Verfahren dargestellt werden, in dem hohe Raum- /Zeitausbeuten an TCS mit einer hohen Selektivität erhalten werden.
Die Nutzung eines geeigneten Katalysators in Verbindung mit Druck stellt eine Besonderheit des Verfahrens dar, da so schon bei vergleichsweise niedrigen
Temperaturen von deutlich unter 1 .000 °C, bevorzugt unterhalb 950 °C ausreichend hohe Mengen an TCS erzeugt werden können, ohne dass nennenswerte Verluste durch die thermische Zersetzung in Kauf genommen werden müssten. Hierbei wurde gefunden, dass für die Reaktionskammer und den integrierten
Wärmetauscher bestimmte keramischen Materialien verwendet werden können, da sie ausreichend inert sind und auch bei hohen Temperaturen wie z. B. 1 .000 °C die Druckfestigkeit des Reaktors gewährleisten, ohne dass das keramische Material beispielsweise eine Phasenumwandlung durchläuft, die das Gefüge schädigen und somit die mechanische Belastbarkeit negativ beeinträchtigen würde. Hierbei ist es notwendig, eine gasdichte Reaktionskammer einzusetzen. Die Gasdichtigkeit und Inertheit kann durch hochtemperaturfeste Keramiken erreicht werden, die unten näher spezifiziert werden. Das Reaktionskammermaterial und das Wärmetauschermaterial kann mit einer katalytisch aktiven Innenbeschichtung versehen werden. Auf ein inertes Schüttgut zur Verbesserung der Strömungsdynamik kann verzichtet werden. Die Dimensionierung der Reaktionskammer mit integriertem Wärmetauscher und das Design des kompletten Hydrodechlorierungsreaktors werden durch die
Verfügbarkeit der Reaktionskammergeometrie bestimmt, sowie durch die Vorgaben bezüglich der Einbringung der für die Reaktionsführung benötigten Wärme. Dabei kann die Reaktionskammer sowohl ein einzelnes Reaktionsrohr mit der dazu gehörigen Peripherie sein als auch eine Kombination von vielen Reaktorrohren. Im letzten Fall kann die Anordnung vieler Reaktorrohre in einer beheizten Kammer sinnvoll sein, bei der die Wärmemenge beispielsweise durch Erdgasbrenner eingebracht wird. Um eine lokale Temperaturspitze an den Reaktorrohren zu vermeiden, sollten die Brenner nicht direkt auf die Rohre gerichtet sein. Sie können beispielsweise indirekt von oben in den Reaktorraum ausgerichtet und über den Reaktorraum verteilt sein. Zur Steigerung der Energieeffizienz ist das Reaktorsystem durch den integrierten Wärmetauscher an ein Wärmerückgewinnungssystem angebunden. Die erfindungsgemäße Lösung der oben genannten Aufgabe wird im Folgenden näher beschrieben einschließlich verschiedener oder bevorzugter
Ausführungsvarianten.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren bei dem ein siliciumtetrachlorid- haltiger Eduktstrom und ein wasserstoffhaltiger Eduktstrom in einem Hydrode- chlorierungsreaktor durch Zufuhr von Wärme zur Reaktion gebracht werden unter Bildung eines trichlorsilanhaltigen und HCI-haltigen Produktgemisches, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende weitere Merkmale aufweist: der siliciumtetrachloridhaltige Eduktstrom und/oder der wasserstoffhaltige Eduktstrom werden unter Druck in den druckbetriebenen Hydrodechlorierungsreaktor geführt; der Reaktor umfasst mindestens ein in eine Reaktionskammer hineinragendes Strömungsrohr durch das einer der oder beide Eduktströme in die Reaktionskammer geführt werden; das Produktgemisch wird als unter Druck stehender Strom aus der Reaktionskammer herausgeführt; die Reaktionskammer und, optional, das Strömungsrohr bestehen aus einem keramischen Material; das in der
Reaktionskammer gebildete Produktgemisch wird so aus der Reaktionskammer herausgeführt, dass der Edukt-/Produktstrom im Inneren der Reaktionskammer zumindest teilweise außen entlang des in die Reaktionskammer hineinragenden Strömungsrohres geführt wird; die Zufuhr von Wärme erfolgt durch einen die
Reaktionskammer zumindest teilweise umschließenden Heizmantel oder Heizraum; und die Reaktionskammer umfasst stromabwärts des durch den Heizmantel oder Heizraum erwärmten Bereichs der Reaktionskammer einen integrierten Wärme- tauscher, der das erwärmte Produktgemisch abkühlt, wobei die abgeführte Wärme zum Vorheizen des siliciumtetrachloridhaltigen Eduktstroms und/oder des
wasserstoffhaltigen Eduktstroms verwendet wird.
Die Gleichgewichtsreaktion im Hydrodechlorierungsreaktor wird typischerweise bei 700 °C bis 1 .000 °C, bevorzugt bei 850 °C bis 950 °C, und bei einem Druck im Bereich zwischen 1 und 10 bar, bevorzugt zwischen 3 und 8 bar, besonders bevorzugt zwischen 4 und 6 bar, durchgeführt.
In allen beschriebenen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Hydrodechlorierungsreaktor ein einziges Strömungsrohr umfassen, durch das beide Eduktströme gemeinsam geführt werden oder der Reaktor kann mehr als ein
Strömungsrohr umfassen, durch das beide Eduktströme wahlweise in jedem der Strömungsrohre gemeinsam in die Reaktionskammer geführt werden oder die verschiedenen Eduktströme können getrennt voneinander in jeweils verschiedenen Strömungsrohren in die Reaktionskammer geführt werden.
Das keramische Material für die Reaktionskammer, die integrierten Wärmetauscherrohre und, optional, das Strömungsrohr wird vorzugsweise ausgewählt aus AI2O3, AIN, S13N4, SiCN oder SiC, besonders bevorzugt ausgewählt aus Si-infiltriertem SiC, isostatisch gepresstem SiC, heiß isostatisch gepresstem SiC oder drucklos gesintertem SiC (SSiC). Vor allem Reaktoren mit SiC-haltiger Reaktionskammer (z.B. einem oder mehreren Reaktorrohren), Steigrohr(en) und ebensolchen integrierten Wärmetauscherrohren werden bevorzugt, da sie über eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit verfügen, die eine gleichmäßige Wärmeverteilung und einen guten Wärmeeintrag für die Reaktion ermöglichen sowie eine gute Thermoschockbeständigkeit. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Reaktionskammer, das/die Steigrohr(e) und die integrierten Wärmetauscherrohre aus drucklos gesintertem SiC (SSiC) bestehen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der siliciumtetrachloridhaltige Eduktstrom und/oder der wasserstoffhaltige Eduktstrom vorzugsweise mit einem Druck im Bereich von 1 bis 10 bar, bevorzugt im Bereich von 3 bis 8 bar, besonders bevorzugt im Bereich von 4 bis 6 bar, und mit einer Temperatur im Bereich von 150 °C bis 900 °C, bevorzugt im Bereich von 300 °C bis 800 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 500 °C bis 700 °C, in den Hydrodechlorierungsreaktor geführt wird.
Im Falle, dass der siliciumtetrachloridhaltige Eduktstrom getrennt vom
wasserstoffhaltigen Eduktstrom in den Hydrodechlorierungsreaktor geführt werden, kann der siliciumtetrachloridhaltige Eduktstrom in Abhängigkeit vom angelegten Druck und der Temperatur flüssig oder gasförmig sein, während der
wasserstoffhaltige Eduktstrom üblicherweise gasförmig ist. So kann man den flüssigen siliciumtetrachloridhaltigen Eduktstrom über ein Strömungsrohr der Reaktorkammer zuführen. Man kann den flüssigen siliciumtetrachloridhaltigen Eduktstrom aber auch zunächst in die Gasphase überführen, vorzugsweise mittels Wärmetauscher, insbesondere unter Nutzung der vorliegenden Abwärme, und über ein Strömungsrohr in die Reaktorkammer führen. Ferner kann man den
wasserstoffhaltigen Eduktstrom über ein separates Strömungsrohr in die
Reaktorkammer leiten. Man kann aber auch den wasserstoffhaltigen Eduktstrom einem siliciumtetrachloridhaltigen Eduktstrom, wobei dieser vorzugsweise bereits gasförmig vorliegt, zuführen und das Gemisch über ein Strömungsrohr in die Reaktorkammer leiten. Im Falle, dass beide Eduktströme gemeinsam in den Hydrodechlorierungsreaktor geführt werden, ist der gemeinsame Eduktstrom vorzugsweise gasförmig. Die Wärmezufuhr für die Reaktion in dem Hydrodechlorierungsreaktor kann über einen Heizmantel erfolgt, der durch eine elektrische Widerstandsheizung erhitzt wird oder über einen Heizraum. Der Heizraum kann auch eine Brennkammer sein, die mit Brenngas und Brennluft betrieben wird.
Erfindungsgemäß ist es besonders bevorzugt, dass die Umsetzung in dem
Hydrodechlorierungsreaktor durch eine die Umsetzung katalysierende
Innenbeschichtung der Reaktionskammer (z.B. des Reaktorrohres oder der
Reaktorrohre) und/oder durch eine die Umsetzung katalysierende Beschichtung eines in der Reaktorkammer angeordneten Festbettes katalysiert wird.
Die katalytisch aktive(n) Beschichtung(en), also für die Reaktorinnenwand und/oder ein gegebenenfalls verwendetes Festbett, bestehen bevorzugt aus einer
Zusammensetzung, die mindestens eine aktive Komponente enthält ausgewählt aus den Metallen Ti, Zr, Hf, Ni, Pd, Pt, Mo, W, Nb, Ta, Ba, Sr, Ca, Mg, Ru, Rh, Ir oder Kombinationen daraus oder deren Silicidverbindungen, insbesondere Pt, Pt/Pd, Pt/Rh sowie Pt/Ir.
Die Reaktorinnenwand und/oder das gegebenenfalls verwendete Festbett können wie folgt mit der katalytisch aktiven Beschichtung versehen werden:
Durch Bereitstellen einer Suspension, nachfolgend auch als Lack bzw. Paste bezeichnet, enthaltend a) mindestens eine aktive Komponente ausgewählt aus den Metallen Ti, Zr, Hf, Ni, Pd, Pt, Mo, W, Nb, Ta, Ba, Sr, Ca, Mg, Ru, Rh, Ir oder Kombinationen daraus oder deren Silicidverbindungen, b) mindestens ein
Suspensionsmittel, und optional c) mindestens eine Hilfskomponente, insbesondere zur Stabilisierung der Suspension, zur Verbesserung der Lagerstabilität der
Suspension, zur Verbesserung der Haftung der Suspension auf der zu
beschichtenden Oberfläche und/oder zur Verbesserung des Auftragens der
Suspension auf die zu beschichtende Oberfläche; durch Auftragen der Suspension auf die Innenwand des einen oder der mehreren Reaktorrohre und, optional, durch Auftragen der Suspension auf die Oberfläche von Füllkörpern des gegebenenfalls vorgesehenen Festbettes; durch Trocknen der aufgetragenen Suspension; und durch Tempern der aufgetragenen und getrockneten Suspension bei einer Temperatur im Bereich von 500 °C bis 1 .500 °C unter Inertgas oder Wasserstoff. Die getemperten Füllkörper können dann in das eine oder die mehreren
Reaktorrohre eingefüllt werden. Das Tempern und optional auch das vorherige Trocknen können aber auch bei bereits eingefüllten Füllkörpern erfolgen.
Als Suspensionsmittel gemäß Komponente b) der erfindungsgemäßen Suspension, d. h. Lack bzw. Paste, insbesondere solche Suspensionsmittel mit Bindecharakter (kurz auch als Bindemittel bezeichnet), können vorteilhaft thermoplastische polymere Acrylatharze verwendet werden, wie sie in der Farben- und Lackindustrie eingesetzt werden. Hierzu zählen beispielsweise Polymethylacrylat, Polyethyl- acrylat, Polypropylmethacrylat oder Polybutylacrylat. Es handelt sich um marktübliche Systeme, beispielsweise die unter dem Markennamen Degalan® von Evonik Industries erhältlich sind. Optional können als weitere Komponenten, d. h. im Sinne von Komponente c), vorteilhaft ein oder mehrere Hilfsstoffe bzw. Hilfskomponenten eingesetzt werden.
So kann man als Hilfskomponente c) optional Löse- oder Verdünnungsmittel einsetzen. Vorzugsweise eignen sich organische Lösemittel, insbesondere aromatische Löse- bzw. Verdünnungsmittel, wie Toluol, Xylole, sowie Ketone, Aldehyde, Ester, Alkohole oder Gemische aus mindestens zwei der zuvor genannten Löse- bzw. Verdünnungsmittel.
Eine Stabilisierung der Suspension kann - sofern erforderlich - vorteilhaft durch anorganische oder organische Rheologieadditive erreicht werden. Zu den
bevorzugten anorganischen Rheologieadditiven als Komponente c) zählen beispielsweise Kieselgur, Bentonite, Smektite und Attapulgite, synthetische
Schichtsilikate, pyrogene Kieselsäure oder Fällungskieselsäure. Zu den
organischen Rheologieadditiven bzw. Hilfskomponenten c) zählen vorzugsweise Rhizinusöl und dessen Derivate, wie polyamidmodifiziertes Rhizinusöl, Polyolefin oder polyolefin-modifiziertes Polyamid, sowie Polyamid und Derivate hiervon, wie sie beispielsweise unter dem Markennamen Luvotix® vertrieben werden, sowie Mischsysteme aus anorganischen und organischen Rheologieadditiven. Um eine vorteilhafte Haftung zu erzielen, können als Hilfskomponenten c) auch geeignete Haftvermittler aus der Gruppe der Silane oder Siloxane eingesetzt werden. Hierzu sind beispielsweise - aber nicht ausschließlich - Dimethyl-, Diethyl-, Dipropyl-, Dibutyl-, Diphenylpolysiloxan oder Mischsysteme daraus, wie beispielsweise Phenylethyl- oder Phenylbutylsiloxane oder andere Mischsysteme, sowie Mixturen hiervon zu nennen.
Der erfindungsgemäße Lack bzw. die Paste können in vergleichsweise einfacher und wirtschaftlicher Weise zum Beispiel durch Mischen, Rühren bzw. Kneten der Einsatzstoffe, vgl. Komponenten a), b) und optional c) , in entsprechenden, dem Fachmann an sich bekannten, gängigen Apparaten erhalten werden. Ferner wird auf die vorliegenden, erfindungsgemäßen Beispiele hingewiesen. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines Hydrodechlo- rierungsreaktors als integraler Bestandteil einer Anlage zur Herstellung von
Tnchlorsilan aus metallurgischem Silicium, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor unter Druck betrieben wird; der Reaktor mindestens ein in eine
Reaktionskammer hineinragendes Strömungsrohr für die eintretenden Eduktströme umfasst; die Reaktionskammer und, optional, das Strömungsrohr aus einem keramischen Material bestehen; der Edukt-/Produktstrom im Inneren der
Reaktionskammer so geführt wird, dass der Edukt-/Produktstrom zumindest teilweise außen entlang des in die Reaktionskammer hineinragenden
Strömungsrohres geführt wird; die Zufuhr von Wärme durch einen die
Reaktionskammer zumindest teilweise umschließenden Heizmantel oder Heizraum erfolgt; und die Reaktionskammer stromabwärts des durch den Heizmantel oder Heizraum erwärmten Bereichs der Reaktionskammer einen integrierten
Wärmetauscher zum Abkühlen des erwärmten Produktgemisches umfasst. Der erfindungsgemäß zu verwendende Hydrodechlorierungsreaktor kann dabei so beschaffen sein, wie dies oben beschrieben wird.
Die Anlage zur Herstellung von Tnchlorsilan, in der der Hydrodechlorierungsreaktor vorzugsweise verwendet werden kann, umfasst: eine Teilanlage zur Umsetzung von Siliciumtetrachlorid mit Wasserstoff unter Bildung von Trichlorsilan umfassend:
- einen Hydrodechlorierungsreaktor (3) umfassend eine Reaktionskammer (21 );
- einen durch einen Heizmantel (15) oder einen Heizraum (15) zumindest teilweise umschlossenen Bereich der Reaktionskammer (21 );
- zumindest eine Leitung (1 ) für einen siliciumtetrachloridhaltigen Eduktstrom und zumindest eine Leitung (2) für einen wasserstoffhaltigen Eduktstrom, die in den Hydrodechlorierungsreaktor (3) führen, wobei optional anstelle getrennter Leitungen (1 ) und (2) eine gemeinsame Leitung (1 ,2) für den siliciumtetrachloridhaltigen Eduktstrom und den wasserstoffhaltigen
Eduktstrom vorgesehen ist;
- mindestens ein in die Reaktionskammer (21 ) hineinragendes Strömungsrohr (22) durch das ein siliciumtetrachloridhaltiger Eduktstrom (1 ) und/oder ein wasserstoffhaltiger Eduktstrom (2) in die Reaktionskammer (21 ) geführt werden können, wobei die Reaktionskammer (21 ) und, optional, das
Strömungsrohr (22) aus einem keramischen Material bestehen;
- einen Auslass für ein in der Reaktionskammer (21 ) gebildetes Produktgemisch (4), wobei der Auslass so angeordnet ist, dass das Produktgemisch (4) beim Betrieb der Anlage so aus der Reaktionskammer (21 ) herausgeführt werden kann, dass der Edukt-/Produktstrom im Inneren der Reaktionskammer (21 ) zumindest teilweise außen entlang des in die Reaktionskammer (21 ) hineinragenden Strömungsrohres (22) geführt wird,
- eine aus dem Hydrodechlorierungsreaktor (3) herausgeführte Leitung (4) für ein trichlorsilanhaltiges und HCI-haltiges Produktgemisch;
- einen im Hydrodechlorierungsreaktor (3) integrierten Wärmetauscher (5) durch den die Produktgemischleitung (4) sowie zumindest die eine Leitung (1 ) für den siliciumtetrachloridhaltigen Eduktstrom und/oder die zumindest eine Leitung (2) für den wasserstoffhaltigen Eduktstrom so geführt wird, dass ein Wärmeübertrag aus der Produktgemischleitung (4) in die zumindest eine Leitung (1 ) für den siliciumtetrachloridhaltigen Eduktstrom und/oder die zumindest eine Leitung (2) für den wasserstoffhaltigen Eduktstrom möglich ist, wobei der integrierten Wärmetauscher (5) stromabwärts des durch den Heizmantel (15) oder Heizraum (15) erwärmten Bereichs der
Reaktionskammer (21 ) angeordnet ist;
- optional eine Teilanlage (7) oder eine Anordnung umfassend mehrere
Teilanlagen (7a, 7b, 7c) zum Abtrennen jeweils eines oder mehrerer Produkte umfassend Siliciumtetrachlorid, Trichlorsilan, Wasserstoff und HCl;
- optional eine Leitung (8), die abgetrenntes Siliciumtetrachlorid in die Leitung (1 ) für den siliciumtetrachloridhaltigen Eduktstrom führt, vorzugsweise stromaufwärts vom Wärmetauscher (5);
- optional eine Leitung (9) über die abgetrenntes Trichlorsilan einer
Endproduktentnahme zugeführt wird;
- optional eine Leitung (10), die abgetrennten Wasserstoff in die Leitung (2) für den wasserstoffhaltigen Eduktstrom führt, vorzugsweise stromaufwärts vom Wärmetauscher (5); und
- optional eine Leitung (1 1 ) über die abgetrenntes HCl einer Anlage zur
Hydrochlorierung von Silicium zugeführt wird; und
eine Teilanlage zur Umsetzung von metallurgischem Silicium mit HCl unter Bildung von Siliciumtetrachlorid umfassend:
- eine der Teilanlage zur Umsetzung von Siliciumtetrachlorid mit Wasserstoff vorgeschaltete Hydrochlorierungsanlage (12), wobei optional zumindest ein Teil des eingesetzten HCl via den HCI-Strom (1 1 ) in die
Hydrochlorierungsanlage (12) geführt wird;
- einen Kondensator (13) zum Abtrennen zumindest eines Teils des
Kopplungsprodukts Wasserstoff, der aus der Reaktion in der
Hydrochlorierungsanlage (12) stammt, wobei dieser Wasserstoff über die Leitung (2) für den wasserstoffhaltigen Eduktstrom in den
Hydrodechlorierungsreaktor (3) geführt wird;
- eine Destillationsanlage (14) zum Abtrennen von zumindest
Siliciumtetrachlorid und Trichlorsilan aus dem übrigen Produktgemisch, welches aus der Reaktion in der Hydrochlorierungsanlage (12) stammt, wobei das Siliciumtetrachlorid über die Leitung (1 ) für den siliciumtetrachloridhaltigen Eduktstrom in den Hydrodechlorierungsreaktor (3) geführt wird; und
für den Fall eines Heizraumes (15) anstelle eines Heizmantels (15): - optional einen Rekuperator (16) zur Vorwärmung der für den Heizraum (15) vorgesehenen Brennluft (19) mit dem aus dem Heizraum (15) ausströmenden Rauchgas (20); und
- optional eine Anlage (17) zur Dampferzeugung aus dem aus dem Rekuperator (16) ausströmenden Rauchgas (20).
Figur 1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Hydrodechlorierungsreaktor, der erfindungsgemäß in einem Verfahren zur Umsetzung von Siliciumtetrachlorid mit Wasserstoff zu Trichlorsilan oder als integraler Bestandteil einer Anlage zur
Herstellung von Trichlorsilan aus metallurgischem Silicium verwendet werden kann.
Figur 2 zeigt beispielhaft und schematisch eine Anlage zur Herstellung von
Trichlorsilan aus metallurgischem Silicium in der der erfindungsgemäße
Hydrodechlorierungsreaktor verwendet werden kann.
Figur 3 zeigt eine graphische Darstellung der TCS-Menge im Produkt (in Ma%) in Abhängigkeit vom Zulaufstrom STC (in ml/min) sowie des STC-Umsatzes (in %) in Abhängigkeit vom Zulaufstrom STC (in ml/min) und zwar jeweils erfindungsgemäß (mit integriertem Wärmetauscher) und nicht erfindungsgemäß (ohne integriertem Wärmetauscher).
Der in Figur 1 gezeigte Hydrodechlorierungsreaktor 3 umfasst eine in einem
Heizraum 15 angeordnete Reaktionskammer 21 sowie ein in die Reaktionskammer 21 hineinragendes Strömungsrohr 22 durch das Eduktströme 1 und/oder 2 in die Reaktionskammer 21 geführt werden können. Stromabwärts des durch den
Heizraum 15 erwärmten Bereichs der Reaktionskammer 21 ist ein integrierter Wärmetauscher 5 gezeigt, der dafür vorgesehen ist, das erwärmte Produktgemisch in der aus der Reaktionskammer 21 herausgeführten Leitung 4 abzukühlen, um mit der gewonnenen Wärme die Eduktströme 1 und/oder 2 mittels des Wärmetauschers 5a vorzuwärmen.
Die in Figur 2 gezeigte Anlage umfasst einen Hydrodechlorierungsreaktor 3
umfassend eine in einem Heizraum 15 angeordnete Reaktionskammer 21 sowie ein in die Reaktionskammer 21 hineinragendes Strömungsrohr 22 durch das
Eduktströme 1 und/oder 2 in die Reaktionskammer 21 geführt werden können, eine aus dem Hydrodechlorierungsreaktor 3 herausgeführte Leitung 4 für ein
trichlorsilanhaltiges und HCI-haltiges Produktgemisch, einen Wärmetauscher 5 durch den die Produktgemischleitung 4 sowie die Siliciumtetrachlorid-Leitung 1 und die Wasserstoff-Leitung 2 geführt wird, so dass ein Wärmeübertrag aus der
Produktgemischleitung 4 in die Siliciumtetrachlorid-Leitung 1 und in die Wasserstoff- Leitung 2 möglich ist. Die Anlage umfasst ferner eine Teilanlage 7 zum Abtrennen von Siliciumtetrachlorid 8, von Trichlorsilan 9, von Wasserstoff 10 und von HCl 11. Dabei wird das abgetrennte Siliciumtetrachlorid durch die Leitung 8 in die
Siliciumtetrachlorid-Leitung 1 geführt, das abgetrennte Trichlorsilan durch die Leitung 9 einer Endproduktentnahme zugeführt, der abgetrennte Wasserstoff durch die Leitung 10 in die Wasserstoff-Leitung 2 geführt und das abgetrennte HCl durch die Leitung 11 einer Anlage 12 zur Hydrochlorierung von Silicium zugeführt. Die Anlage umfasst ferner einen Kondensator 13 zum Abtrennen des
Kopplungsprodukts Wasserstoff, der aus der Reaktion in der
Hydrochlorierungsanlage 12 stammt, wobei dieser Wasserstoff über die
Wasserstoff-Leitung 2 via den Wärmetauscher 5 in den Hydrodechlorierungsreaktor 3 geführt wird. Gezeigt ist auch eine Destillationsanlage 14 zum Abtrennen von Siliciumtetrachlorid 1 und Trichlorsilan (TCS) sowie Leichtsiedern (LS) und
Hochsiedern (HS) aus dem Produktgemisch, welches via den Kondensator 13 von der Hydrochlorierungsanlage 12 kommt. Die Anlage umfasst schließlich noch einen Rekuperator 16, der die für den Heizraum 15 vorgesehene Brennluft 19 mit dem aus dem Heizraum 15 ausströmenden Rauchgas 20 vorwärmt sowie eine Anlage 17 zur Dampferzeugung mit Hilfe des aus dem aus dem Rekuperator 16 ausströmenden Rauchgases 20.
Beispiele Vergleichsbeispiel: (Reaktion ohne integrierten Wärmeaustauscher)
Als Reaktionsrohr wurde ein Rohr aus SSiC mit einer Länge von 1 .400 mm und einem Innendurchmesser von 16 mm verwendet. Das Reaktionsrohr wurde von außen mit einem elektrischen Heizmantel ausgestattet. Die Temperaturmessung ergab eine konstante Temperatur von 900°C über eine Rohrlänge von 400 mm. Dieser Bereich wurde als Reaktionszone bewertet. Das Reaktionsrohr wurde mit einer Pt-haltigen Katalysatorschicht belegt. Das Reaktionsrohr wurde mit Ringen aus SSiC gefüllt, die einen Durchmesser von 9 mm und eine Höhe von 9 mm hatten. Zur Formierung des Katalysators wurde das Reaktorrohr auf eine
Temperatur von 900 °C gebracht, wobei Stickstoff bei 3 bar absolut durch das Reaktionsrohr geleitet wurde. Nach zwei Stunden wurde der Stickstoff durch Wasserstoff ersetzt. Nach einer weiteren Stunde im Wasserstoffstrom, ebenfalls unter 4 bar absolut, wurde Siliciumtetrachlorid in das Reaktionsrohr gepumpt. Die Menge ("Zulaufstrom STC") wurde in den Vergleichsbeispielen VB1 bis VB3 gemäß Tabelle 1 variiert. Der Wasserstoffstrom wurde auf einen molaren Überschuss von 4 zu 1 eingestellt. Der Reaktoraustrag wurde per online-Gaschromatographie analysiert und daraus der Siliciumtetrachloridumsatz und die molare Selektivität zum Trichlorsilan berechnet. Die Ergebnisse ("STC-Umsatz" und "TCS im Produkt") sind in Tabelle 1 angegeben und zusätzlich in Figur 3 graphisch dargestellt.
Erfindungsgemäßes Beispiel: (Reaktion mit integriertem Wärmeaustauscher) Als Reaktionsrohr wurde ein Rohr aus SSiC mit einer Länge von 1 .400 mm und einem Innendurchmesser von 16 mm verwendet. Das Reaktionsrohr wurde von außen mit einem elektrischen Heizmantel ausgestattet. Die Temperaturmessung ergab eine konstante Temperatur von 900°C über eine Rohrlänge von 400 mm. Dieser Bereich wurde als Reaktionszone bewertet. Das Reaktionsrohr wurde mit einer Pt-haltigen Katalysatorschicht belegt. In das Reaktionsrohr wurde ein zweites Rohr aus SSiC geführt, dass einen Außendurchmesser von 5 mm und eine
Wandstärke von 1 ,5 mm hatte. Dieses Rohr war nicht beschichtet. Durch dieses Innenrohr wurden das STC und der Wasserstoff von unten eingetragen. Das Eduktgemisch strömte innerhalb des Innenrohres nach oben und wurde aufgeheizt. Über die Öffnung des Innenrohres strömte es dann in die Reaktionszone. Das Produktgemisch wurde nach unten aus dem Reaktionsrohr herausgeführt. Zur Formierung des Katalysators wurde das Reaktorrohr wurde auf 900 °C gebracht, wobei Stickstoff bei 3 bar absolut durch das Reaktionsrohr geleitet wurde. Nach zwei Stunden wurde der Stickstoff durch Wasserstoff ersetzt. Nach einer weiteren Stunde im Wasserstoffstrom, ebenfalls unter 4 bar absolut, wurde
Siliciumtetrachlorid in das Reaktionsrohr gepumpt. Die Menge ("Zulaufstrom STC") wurde in den Beispielen 1 bis 3 gemäß Tabelle 1 variiert. Der Wasserstoffstrom wurde auf einen molaren Überschuss von 4 zu 1 eingestellt. Der Reaktoraustrag wurde per online-Gaschromatographie analysiert und daraus der
Siliciumtetrachloridumsatz und die molare Selektivität zum Trichlorsilan berechnet. Die Ergebnisse ("STC-Umsatz" und "TCS im Produkt") sind in Tabelle 1 angegeben und zusätzlich in Figur 3 graphisch dargestellt.
Tabelle 1 : Versuchsbedingungen und Ergebnisse
Bezugszeichenliste
(1 ) siliciumtetrachloridhaltiger Eduktstrom
(2) wasserstoffhaltiger Eduktstrom
(1 ,2) gemeinsamer Eduktstrom
(3) Hydrodechlorierungsreaktor
(4) Produktstrom
(5,5a) integrierter Wärmetauscher
(6) abgekühlter Produktstrom
(7) nachgeschaltete Teilanlage
(7a,7b,7c) Anordnung mehrerer Teilanlagen
(8) in (7) oder (7a, 7b, 7c) abgetrennter Siliciumtetrachloridstrom
(9) in (7) oder (7a, 7b, 7c) abgetrennter Endproduktstrom
(10) in (7) oder (7a, 7b, 7c) abgetrennter Wasserstroffstrom
(1 1 ) in (7) oder (7a,7b,7c) abgetrennter HCI-Strom
(12) vorgeschaltetes Hydrochlorierungsverfahren bzw. -anläge
(13) Kondensator
(14) Destillationsanlage
(15) Heizmantel oder Heizraum oder Brennkammer
(16) Rekuperator
(17) Anlage zur Dampferzeugung
(18) Brenngas
(19) Brennluft
(20) Rauchgas
(21 ) Reaktionskammer
(22) Strömungsrohr

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren bei dem ein siliciumtetrachloridhaltiger Eduktstrom (1 ) und ein
wasserstoffhaltiger Eduktstrom (2) in einem Hydrodechlorierungsreaktor (3) durch Zufuhr von Wärme zur Reaktion gebracht werden unter Bildung eines trichlorsilanhaltigen und HCI-haltigen Produktgemisches (4),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren folgende weitere Merkmale aufweist:
der siliciumtetrachloridhaltige Eduktstrom (1 ) und/oder der
wasserstoffhaltige Eduktstrom (2) werden unter Druck in den
druckbetriebenen Hydrodechlorierungsreaktor (3) geführt,
der Reaktor (3) umfasst mindestens ein in eine Reaktionskammer (21 ) hineinragendes Strömungsrohr (22) durch das die Eduktströme (1 ) und/oder (2) in die Reaktionskammer (21 ) geführt werden,
das Produktgemisch (4) wird als unter Druck stehender Strom aus der Reaktionskammer (21 ) herausgeführt,
die Reaktionskammer (21 ) und, optional, das Strömungsrohr (22) bestehen aus einem keramischen Material,
das in der Reaktionskammer (21 ) gebildete Produktgemisch (4) wird so aus der Reaktionskammer (21 ) herausgeführt, dass der Edukt-/Produktstrom im Inneren der Reaktionskammer (21 ) zumindest teilweise außen entlang des in die Reaktionskammer (21 ) hineinragenden Strömungsrohres (22) geführt wird,
die Zufuhr von Wärme erfolgt durch einen die Reaktionskammer (21 ) zumindest teilweise umschließenden Heizmantel (15) oder Heizraum (15), und
die Reaktionskammer (21 ) umfasst stromabwärts des durch den Heizmantel (15) oder Heizraum (15) erwärmten Bereichs der Reaktionskammer (21 ) einen integrierten Wärmetauscher (5), der das erwärmte Produktgemisch (4) abkühlt, wobei die abgeführte Wärme zum Vorheizen des
siliciumtetrachloridhaltigen Eduktstroms (1 ) und/oder des
wasserstoffhaltigen Eduktstroms (2) verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Reaktor (3) ein einziges Strömungsrohr (22) umfasst, durch das die Eduktströme (1 ) und (2) gemeinsam geführt werden oder wobei der Reaktor (3) mehr als ein Strömungsrohr (22) umfasst, durch das die Eduktströme (1 ) und (2) wahlweise in jedem der
Strömungsrohre (22) gemeinsam in die Reaktionskammer (21 ) geführt werden oder die Eduktströme (1 ) und (2) getrennt voneinander in jeweils
verschiedenen Strömungsrohren (22) in die Reaktionskammer (21 ) geführt werden.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das keramische Material ausgewählt ist aus AI2O3, AIN, S13N4, SiCN oder SiC.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das keramische Material ausgewählt ist aus Si-infiltriertem SiC, isostatisch gepresstem SiC, heiß isostatisch gepresstem SiC oder drucklos gesintertem SiC (SSiC).
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Reaktionskammer (21 ) und/oder das Strömungsrohr (22) aus drucklos gesintertem SiC (SSiC) bestehen.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der siliciumtetrachloridhaltige Eduktstrom (1 ) und/oder der
wasserstoffhaltige Eduktstrom (2) mit einem Druck im Bereich von 1 bis 10 bar, bevorzugt im Bereich von 3 bis 8 bar, besonders bevorzugt im Bereich von 4 bis 6 bar, und mit einer Temperatur im Bereich von 150°C bis 900°C, bevorzugt im Bereich von 300°C bis 800°C, besonders bevorzugt im Bereich von 500°C bis 700°C, in den Hydrodechlorierungsreaktor (3) geführt werden. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der siliciumtetrachloridhaltige Eduktstrom getrennt vom
wasserstoffhaltigen Eduktstrom in den Hydrodechlorierungsreaktor geführt wird und der siliciumtetrachloridhaltige Eduktstrom flüssig oder gasförmig ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wärmezufuhr über einen Heizmantel (15) erfolgt, der durch eine elektrische Widerstandsheizung erhitzt wird oder über einen Heizraum (15), wobei der Heizraum eine Brennkammer (15) ist, die mit Brenngas (18) und Brennluft (19) betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Umsetzung in der Reaktorkammer (21 ) durch eine die Umsetzung katalysierende Innenbeschichtung der Reaktionskammer und/oder durch eine die Umsetzung katalysierende Beschichtung eines in der Reaktorkammer (21 ) angeordneten Festbettes katalysiert wird.
Verwendung eines Hydrodechlorierungsreaktors (3) als integraler Bestandteil einer Anlage zur Herstellung von Trichlorsilan aus metallurgischem Silicium, dadurch gekennzeichnet,
dass
- der Reaktor (3) unter Druck betrieben wird,
- der Reaktor (3) mindestens ein in eine Reaktionskammer (21 )
hineinragendes Strömungsrohr (22) für die eintretenden Eduktströme umfasst,
- die Reaktionskammer (21 ) und, optional, das Strömungsrohr (22) aus einem keramischen Material bestehen,
- der Edukt-/Produktstrom im Inneren der Reaktionskammer (21 ) so geführt wird, dass der Edukt-/Produktstrom zumindest teilweise außen entlang des in die Reaktionskammer (21 ) hineinragenden Strömungsrohres (22) geführt wird,
- die Zufuhr von Wärme durch einen die Reaktionskammer (21 ) zumindest teilweise umschließenden Heizmantel (15) oder Heizraum (15) erfolgt, und - die Reaktionskammer (21 ) stromabwärts des durch den Heizmantel (15) oder Heizraum (15) erwärmten Bereichs der Reaktionskammer (21 ) einen integrierten Wärmetauscher (5) zum Abkühlen des erwärmten
Produktgemisches umfasst. 1 1 . Verwendung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anlage zur Herstellung von Trichlorsilan aus metallurgischem
Silicium umfasst:
a) eine Teilanlage zur Umsetzung von Siliciumtetrachlorid mit Wasserstoff unter Bildung von Trichlorsilan umfassend:
- einen Hydrodechlorierungsreaktor (3) umfassend eine Reaktionskammer (21 );
- einen durch einen Heizmantel (15) oder einen Heizraum (15) zumindest teilweise umschlossenen Bereich der Reaktionskammer (21 ); - zumindest eine Leitung (1 ) für einen siliciumtetrachloridhaltigen
Eduktstrom und zumindest eine Leitung (2) für einen wasserstoffhaltigen Eduktstrom, die in den Hydrodechlorierungsreaktor (3) führen, wobei optional anstelle getrennter Leitungen (1 ) und (2) eine gemeinsame Leitung (1 ,2) für den siliciumtetrachloridhaltigen Eduktstrom und den wasserstoffhaltigen Eduktstrom vorgesehen ist;
- mindestens ein in die Reaktionskammer (21 ) hineinragendes
Strömungsrohr (22) durch das ein siliciumtetrachloridhaltiger Eduktstrom (1 ) und/oder ein wasserstoffhaltiger Eduktstrom (2) in die
Reaktionskammer (21 ) geführt werden können, wobei die
Reaktionskammer (21 ) und, optional, das Strömungsrohr (22) aus einem keramischen Material bestehen;
- einen Auslass für ein in der Reaktionskammer (21 ) gebildetes
Produktgemisch (4), wobei der Auslass so angeordnet ist, dass das Produktgemisch (4) beim Betrieb der Anlage so aus der
Reaktionskammer (21 ) herausgeführt werden kann, dass der Edukt- /Produktstrom im Inneren der Reaktionskammer (21 ) zumindest teilweise außen entlang des in die Reaktionskammer (21 ) hineinragenden
Strömungsrohres (22) geführt wird,
eine aus dem Hydrodechlorierungsreaktor (3) herausgeführte Leitung (4) für ein trichlorsilanhaltiges und HCI-haltiges Produktgemisch;
einen im Hydrodechlorierungsreaktor (3) integrierten Wärmetauscher (5) durch den die Produktgemischleitung (4) sowie zumindest die eine Leitung (1 ) für den siliciumtetrachloridhaltigen Eduktstrom und/oder die zumindest eine Leitung (2) für den wasserstoffhaltigen Eduktstrom so geführt wird, dass ein Wärmeübertrag aus der Produktgemischleitung (4) in die zumindest eine Leitung (1 ) für den siliciumtetrachloridhaltigen Eduktstrom und/oder die zumindest eine Leitung (2) für den
wasserstoffhaltigen Eduktstrom möglich ist, wobei der integrierten Wärmetauscher (5) stromabwärts des durch den Heizmantel (15) oder Heizraum (15) erwärmten Bereichs der Reaktionskammer (21 ) angeordnet ist;
optional eine Teilanlage (7) oder eine Anordnung umfassend mehrere Teilanlagen (7a, 7b, 7c) zum Abtrennen jeweils eines oder mehrerer Produkte umfassend Siliciumtetrachlorid, Trichlorsilan, Wasserstoff und HCl;
optional eine Leitung (8), die abgetrenntes Siliciumtetrachlorid in die Leitung (1 ) für den siliciumtetrachloridhaltigen Eduktstrom führt, vorzugsweise stromaufwärts vom Wärmetauscher (5);
optional eine Leitung (9) über die abgetrenntes Trichlorsilan einer Endproduktentnahme zugeführt wird;
optional eine Leitung (10), die abgetrennten Wasserstoff in die Leitung (2) für den wasserstoffhaltigen Eduktstrom führt, vorzugsweise
stromaufwärts vom Wärmetauscher (5); und
optional eine Leitung (1 1 ) über die abgetrenntes HCl einer Anlage zur Hydrochlorierung von Silicium zugeführt wird; und eine Teilanlage zur Umsetzung von metallurgischem Silicium mit HCl unter Bildung von Siliciumtetrachlorid umfassend:
- eine der Teilanlage zur Umsetzung von Siliciumtetrachlorid mit
Wasserstoff vorgeschaltete Hydrochlonerungsanlage (12), wobei optional zumindest ein Teil des eingesetzten HCl via den HCI-Strom (1 1 ) in die Hydrochlonerungsanlage (12) geführt wird;
- einen Kondensator (13) zum Abtrennen zumindest eines Teils des
Kopplungsprodukts Wasserstoff, der aus der Reaktion in der
Hydrochlonerungsanlage (12) stammt, wobei dieser Wasserstoff über die Leitung (2) für den wasserstoffhaltigen Eduktstrom in den
Hydrodechlorierungsreaktor (3) geführt wird;
- eine Destillationsanlage (14) zum Abtrennen von zumindest
Siliciumtetrachlorid und Trichlorsilan aus dem übrigen Produktgemisch, welches aus der Reaktion in der Hydrochlonerungsanlage (12) stammt, wobei das Siliciumtetrachlorid über die Leitung (1 ) für den
siliciumtetrachloridhaltigen Eduktstrom in den
Hydrodechlorierungsreaktor (3) geführt wird; und
für den Fall eines Heizraumes (15) anstelle eines Heizmantels (15):
- optional einen Rekuperator (16) zur Vorwärmung der für den Heizraum (15) vorgesehenen Brennluft (19) mit dem aus dem Heizraum (15) ausströmenden Rauchgas (20); und
- optional eine Anlage (17) zur Dampferzeugung aus dem aus dem
Rekuperator (16) ausströmenden Rauchgas (20).
EP11739019.5A 2010-08-12 2011-07-13 Verwendung eines reaktors mit integriertem wärmetauscher in einem verfahren zur hydrodechlorierung von siliziumtetrachlorid Withdrawn EP2603455A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010039267A DE102010039267A1 (de) 2010-08-12 2010-08-12 Verwendung eines Reaktors mit integriertem Wärmetauscher in einem Verfahren zur Hydrodechlorierung von Siliziumtetrachlorid
PCT/EP2011/061911 WO2012019856A1 (de) 2010-08-12 2011-07-13 Verwendung eines reaktors mit integriertem wärmetauscher in einem verfahren zur hydrodechlorierung von siliziumtetrachlorid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2603455A1 true EP2603455A1 (de) 2013-06-19

Family

ID=44532788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11739019.5A Withdrawn EP2603455A1 (de) 2010-08-12 2011-07-13 Verwendung eines reaktors mit integriertem wärmetauscher in einem verfahren zur hydrodechlorierung von siliziumtetrachlorid

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20130224098A1 (de)
EP (1) EP2603455A1 (de)
JP (1) JP2013533203A (de)
KR (1) KR20130097182A (de)
CN (1) CN103153857A (de)
CA (1) CA2806810A1 (de)
DE (1) DE102010039267A1 (de)
TW (1) TW201223866A (de)
WO (1) WO2012019856A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012223784A1 (de) * 2012-12-19 2014-06-26 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Konvertierung von Siliciumtetrachlorid in Trichlorsilan
WO2015047043A1 (ko) * 2013-09-30 2015-04-02 주식회사 엘지화학 트리클로로실란 제조방법
EP3053882B1 (de) 2013-09-30 2018-12-05 LG Chem, Ltd. Verfahren zur herstellung von trichlorosilan
EP3075707A1 (de) * 2015-04-02 2016-10-05 Evonik Degussa GmbH Verfahren zur hydrierung von siliciumtetrachlorid zu trichlorsilan durch ein gasgemisch von wasserstoff und chlorwasserstoff
EP3121149A1 (de) 2015-07-21 2017-01-25 Evonik Degussa GmbH Intensivierung des wärmetausches durch geeignete formgebung im umkehrrohr aus xsic-werkstoffsystem
WO2018095525A1 (de) 2016-11-23 2018-05-31 Wacker Chemie Ag Verfahren zur hydrierung von siliciumtetrachlorid
JP2022516245A (ja) * 2018-12-19 2022-02-25 ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフト クロロシランの製造方法
EP3747537A1 (de) * 2019-06-06 2020-12-09 CMI UVK GmbH Reaktor zur behandlung einer metallhaltigen säurelösung, insbesondere eines beizschlamms, und/oder zum regenerieren einer säurekomponente aus einer metallhaltigen säurelösung, vorwärmer, vorrichtung und verfahren

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040173597A1 (en) * 2003-03-03 2004-09-09 Manoj Agrawal Apparatus for contacting gases at high temperature
DE102004019760A1 (de) * 2004-04-23 2005-11-17 Degussa Ag Verfahren zur Herstellung von HSiCI3 durch katalytische Hydrodehalogenierung von SiCI4
DE102005005044A1 (de) * 2005-02-03 2006-08-10 Consortium für elektrochemische Industrie GmbH Verfahren zur Herstellung von Trichlorsilan mittels thermischer Hydrierung von Siliciumtetrachlorid
JP5205910B2 (ja) * 2006-10-31 2013-06-05 三菱マテリアル株式会社 トリクロロシラン製造装置
WO2008062629A1 (fr) * 2006-11-21 2008-05-29 Mitsubishi Materials Corporation Appareil pour la fabrication de trichlorosilane
JP2008150277A (ja) * 2006-11-21 2008-07-03 Mitsubishi Materials Corp 耐熱耐食性部材及びトリクロロシラン製造装置
DE102010000979A1 (de) * 2010-01-18 2011-07-21 Evonik Degussa GmbH, 45128 Verwendung eines druckbetriebenen keramischen Wärmetauschers als integraler Bestandteil einer Anlage zur Umsetzung von Siliciumtetrachlorid zu Trichlorsilan
DE102010000978A1 (de) * 2010-01-18 2011-07-21 Evonik Degussa GmbH, 45128 Strömungsrohrreaktor zur Umsetzung von Siliciumtetrachlorid zu Trichlorsilan
DE102010000981A1 (de) * 2010-01-18 2011-07-21 Evonik Degussa GmbH, 45128 Closed loop-Verfahren zur Herstellung von Trichlorsilan aus metallurgischem Silicium
DE102010000980A1 (de) * 2010-01-18 2011-07-21 Evonik Degussa GmbH, 45128 Katalytische Systeme zur kontinuierlichen Umsetzung von Siliciumtetrachlorid zu Trichlorsilan

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2012019856A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
TW201223866A (en) 2012-06-16
KR20130097182A (ko) 2013-09-02
CA2806810A1 (en) 2012-02-16
DE102010039267A1 (de) 2012-02-16
US20130224098A1 (en) 2013-08-29
WO2012019856A1 (de) 2012-02-16
JP2013533203A (ja) 2013-08-22
CN103153857A (zh) 2013-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2526056A2 (de) Strömungsrohrreaktor zur umsetzung von siliziumtetrachlorid zu trichlorsilan
EP2603455A1 (de) Verwendung eines reaktors mit integriertem wärmetauscher in einem verfahren zur hydrodechlorierung von siliziumtetrachlorid
EP2321041B1 (de) Wirbelschichtreaktor, dessen verwendung und ein verfahren zur energieautarken hydrierung von chlorsilanen
DE102005005044A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Trichlorsilan mittels thermischer Hydrierung von Siliciumtetrachlorid
WO2011085902A1 (de) "closed loop" verfahren zur herstellung von trichlorsilan aus metallurgischem silicium
EP1775263A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Hydrierung von Chlorsilanen
EP2686099A1 (de) Verbundverfahren zur herstellung von wasserstoffhaltigen chlorsilanen
WO2012093029A1 (de) Hydrierung von organochlorsilanen und siliciumtetrachlorid
WO2005102928A1 (de) VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON HSiCl3 DURCH KATALYTISCHE HYDRODEHALOGENIERUNG VON SiCl4
EP2086879A1 (de) Verfahren zur herstellung von trichlorsilan
WO2011085899A1 (de) Verwendung eines druckbetriebenen keramischen wärmetauschers als integraler bestandteil einer anlage zur umsetzung von siliciumtetrachlorid zu trichlorsilan
EP2686273A1 (de) Reaktorkonzept zur umsetzung von organochlorsilanen und siliciumtetrachlorid zu wasserstoff-haltigen chlorsilanen
EP2665682B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur konvertierung von siliciumtetrachlorid in trichlorsilan
WO2011085900A1 (de) Katalytische systeme zur kontinuierlichen umsetzung von siliciumtetrachlorid zu trichlorsilan
EP3075707A1 (de) Verfahren zur hydrierung von siliciumtetrachlorid zu trichlorsilan durch ein gasgemisch von wasserstoff und chlorwasserstoff
WO2015140027A1 (de) Verfahren zur herstellung von trichlorsilan
DE102010007916B4 (de) Verfahren zur Hydrierung von Chlorsilanen und Verwendung eines Konverters zur Durchführung des Verfahrens
DE102009003085A1 (de) Verfahren zur Herstellung von HSiCl3 durch Hydrodehalogenierung von SiCl4
DE102013104201A1 (de) Verfahren zur Vorreformierung von Kohlenwasserstoffen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20130125

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20160202