JP5826812B2 - 四塩化ケイ素をトリクロロシランに変換する方法 - Google Patents

Description

本発明は、四塩化ケイ素をトリクロロシランに変換する方法を提供する。

トリクロロシラン（ＴＣＳ）は、多結晶ケイ素の調製に使用される。

ＴＣＳは、一般に、金属ケイ素および塩化水素から流動床法で調製される。高純度のＴＣＳを得るために、この後に蒸留が行われる。この調製において、四塩化ケイ素（ＳＴＣ）も副産物として得られる。

最大量のＳＴＣは、多結晶ケイ素の析出で得られる。

多結晶ケイ素は、例えば、シーメンス法によって生成される。これは、反応器において、加熱した細い棒に多結晶ケイ素を析出させる。水素の存在下で、ケイ素含有成分として使用されるプロセスガスは、ＴＣＳなどのハロシランである。ＴＣＳを、析出されるケイ素へ変換すること（不均化）により、多量のＳＴＣが形成される。

例えば、燃焼室において、水素および酸素を高温で反応させることによって、ＳＴＣから高純度に分離されたシリカを生成することができる。

しかし、最大の経済的利益となるＳＴＣの使用は、ＴＣＳへの変換である。これは、ＳＴＣと水素を反応させて、ＴＣＳおよび塩化水素を得ることによって果たされる。これにより、析出において形成されるＳＴＣの副産物からＴＣＳを再度生成して、元素状ケイ素を生成するためにそのＴＣＳを析出操作に戻すことができる。

２つの変換方法が知られている。低温変換と呼ばれる第１の方法は、１種以上の触媒の存在下で実行される。しかし、触媒（例えばＣｕ）の存在は、ＴＣＳ、ひいては、そこから析出されるケイ素の純度にも悪影響を及ぼす可能性がある。高温変換と呼ばれる第２の方法は、吸熱操作であり、生成物の形成は平衡制約がある。重要なＴＣＳの、少しでも多くの生成に達するためには、反応器内はきわめて高い温度（≧９００℃）が用いられなければならない。

ＵＳ３９３３９８５Ａは、温度９００℃から１２００℃の範囲および１：１から３：１のＨ_２：ＳｉＣｌ_４のモル比で、ＳＴＣと水素を反応させて、ＴＣＳを得ることについて記載している。しかし、１２−１３％の収率が達成されているにすぎない。

省エネルギーのため、該反応の反応物（ＳＴＣおよび水素）は、一般に、反応器からの高温オフガスを活用して、加熱されることが多い（反応物および生成物の残渣、すなわち実質ＴＣＳ、塩化水素、ＳＴＣおよび水素）。

ＤＥ３０２４３２０Ｃ２は、例えば、熱交換器ユニットを使用して、ＳＴＣをＴＣＳに変換する装置を主張している。熱交換器ユニットは、例えば、生成ガスに対するガス排出口の役割を果たす、電気的に加熱されないグラファイトチューブ一式からなることができ、反応ガスはこれらの外側を向流に流れる。

ＵＳ４２１７３３４Ａは、温度９００−１２００℃の範囲内でＳＴＣと水素をＴＣＳに水素化する方法について開示している。Ｈ_２：ＳＴＣが高モル比（最大５０：１）であり、高温生成ガスが３００℃未満に液体急冷されることから、明らかにより高いＴＣＳ収率（Ｈ_２：ＳＴＣのモル比＝５：１で、最大約３５％）が達成される。しかし、欠点は、反応ガスにおける水素含有量が明らかにより高いこと、および、液体による急冷を用いることであり、いずれも該方法におけるエネルギー消費量を大幅に増加させ、特に冷却は、放出されるエネルギーの利用に影響を及ぼすので、ひいては費用を大幅に増加させる。

ＷＯ２００８／１４６７４１Ａ１は、ＳＴＣを減少させることによるＴＣＳの調製について論じている。操作は、２つの反応段階に分けられている。第１の段階は、１０００−１９００℃の第１の温度範囲内で行われる。第１の反応段階の後に、１秒以内に反応ガスを９５０℃以下に冷却する。第２の反応ステップで、６００℃未満の温度へと冷却が果たされる前に、０．０１−５秒間、温度を６００−９５０℃に維持する。

ＵＳ８１６８１５２Ｂ２も同様に、ＳＴＣのＴＣＳへの水素化における多段階冷却操作について開示している。反応温度は１０００−１９００℃である。冷却は、冷却開始から、１０ｍｓ以内に６００℃以上の温度、ならびに２秒以内に５００℃以下の温度へと果たされる。ＵＳ８１６８１５２Ｂ２は、冷却プロセスにおける保持ステップの必要性について、生じる高次シランを分解し、ひいてはポリマーの形成を予防するために、１０−５０００ｍｓにわたって温度が５００−９５０℃の範囲で維持されなければならないと記載している。

ＥＰ２０８８１２４Ａ１は、ＳＴＣおよびＨ_２を、温度９００−１９００℃で反応させることによって得られる反応ガス混合物を急速に冷却することにより、高い変換率が達成されることについて開示している。しかし、８００−３００℃に急冷することにより、高い冷却率は達成される。冷却の過程で移されるエネルギーは、これらの相対的に低い温度でしか反応物に伝達されない。

ＥＰ２０８５３５９Ａ１は、ＳＴＣおよび水素が、温度８００℃以上で反応する方法について開示している。生成ガスは、冷却ガスによって、１秒以内に温度６５０℃以下に冷却（急冷）される。反応ガスを、液体またはガスによって急冷することにより、高収率が得られる。しかし、この状況において移されるエネルギーは、経済的に実行可能性がある方法で用いることができない。

ＤＥ３０２４３１９Ａ１も同様に、９００−１３００℃の高温の反応器においてＳＴＣを水素化することにより、ＴＣＳを調製する連続的な方法に関連する。しかし、この状況において、反応器における反応時間は２００−２秒である。

ＵＳ８１９７７８４Ｂ２は、ＳＴＣ含有ガスおよびＨ_２含有ガスを超臨界圧で反応させることによって果たされる、ＴＣＳを調製する方法を主張している。この例では、反応ガスが、反応域に２００−０．０５秒滞留し、その後２００−０．０５秒以内に３００℃に冷却される。

ＵＳ２００８／０１１２８７５Ａ１は、７００−１５００℃の反応温度でＳＴＣを水素化することにより、ＴＣＳを調製する方法について開示しており、生成混合物は、
τ＝Ａｘｅｘｐ（−ＢｘＴ_ｃｏｏｌ／１０００）［ｍｓ］（Ａ＝４０００；６≦Ｂ≦５０および１００℃≦Ｔ_ｃｏｏｌ≦９００℃）
の反応ガスの滞留時間内に、熱交換器によって冷却温度（Ｔ_ｃｏｏｌ）に冷却され、熱交換器によって移されるエネルギーは、反応ガスの加熱に使用される。反応器における反応ガスの滞留時間は、τ≦０．５秒である。

米国特許第３９３３９８５号明細書 独国特許第３０２４３２０号明細書 米国特許第４２１７３３４号明細書 国際公開第２００８／１４６７４１号 米国特許第８１６８１５２号明細書 欧州特許出願公開第２０８８１２４号明細書 欧州特許出願公開第２０８５３５９号明細書 独国特許出願公開第３０２４３１９号明細書 米国特許第８１９７７８４号明細書 米国特許出願公開第２００８／０１１２８７５号明細書

しかし、ＵＳ２００８／０１１２８７５Ａ１に従った方法では、収率、ひいては経済的な実行可能性において、驚くほどの操作上の損失が生じ得ることが判明した。

本発明の目的はこれを回避することであった。

本発明の目的は、ＳＴＣおよび水素を含む反応ガスを、温度が１０００−１６００℃である反応器の反応域に導入することにより、ＳＴＣをＴＣＳに変換する方法であって、反応域が、反応域外に設置されている加熱器によって加熱され、次いで、生じるＴＣＳを含む生成ガスが冷却されるが、０．１−３５ｍｓ以内に７００−９００℃の温度に冷却されることが条件であって、反応ガスが、向流に動作する熱交換器により、生成ガスによって加熱され、反応器および熱交換器が、単一の気密構成部品を形成し、構成部品が、炭化ケイ素、窒化ケイ素、グラファイト、ＳｉＣ被覆グラファイトおよび石英ガラスからなる群から選択される１種以上のセラミック材料からなる方法によって達成される。

本方法は、反応ガスを反応域内に誘導し、１０００−１６００℃の高温にごく短時間だけそこに滞留させることを想定している。この反応域の下流で、ガスの温度は熱交換により著しく急速に低下し、冷却によって移されるエネルギーが反応ガスへと伝達され、冷却は熱平衡が凍結するほど高率になる。

この状況において、ガスの反応および熱交換は、炭化ケイ素、窒化ケイ素、グラファイト、ＳｉＣ被覆グラファイトおよび石英ガラスからなる群から選択される１種以上のセラミック材料からなる、単一の一体型装置において果たされる。装置は気密性である。従来技術において、反応器および熱交換器は２つの構成部品であったため、２つの構成部品の間でシールを使用することが不可欠であった。本発明者らは、経済的な実行可能性にみられる損失が漏出に起因することを認識した。これらの漏出は、シール不良によって引き起こされ、高温度範囲において特に不安定と思われる。

本発明は、構成部品が、反応域を有する反応器および熱交換器を含む単一の気密性構成部品であるため、熱交換器および反応器の間に、もはやいかなるシールも必要としないという事実から、この問題を克服する。反応器および熱交換器は、焼結によって、複数の部品から組み立てられる。しかし、個々の部品が、ねじ、ボルトまたはクランプなどの組立補助具によっては互いに固定されないので、反応器および熱交換器は単一の構成部品を形成し、シールを必然的に伴う。

装置は、チャネルまたは細管を含み、細管もしくはチャネルのある部分において生成ガスのみが流れ、別の部分において反応ガスのみが流れる。細管は、シェルアンドチューブ型熱交換器にも配置できる。この場合、ガス流は、チューブ（細管）を流れる一方、別のガス流はチューブの周囲を流れる。

本方法は、高冷却率も達成できる。これは、好ましくは、反応器の長さに応じて装置のチャネルの深さを変化させることにより完遂される。この場合、特に高いエネルギー伝達を必要とする領域において、水力直径の小さい（例えば＜０．５ｍｍ）チャネルが使用される一方で、他の領域においては、チャネルの水力直径は大きくできる。これにより、反応器の背圧が低下して、急速な冷却が達成される。

反応器の反応域は、外側から加熱される。このために、加熱器が、反応域の外側に設けられる。したがって、加熱素子は反応媒体に曝露されない。これは、結果として素子の寿命を延ばすため、特に利点となる。これにより、本方法の経済的な実行可能性がより高くなる。当業者によく知られている加熱がすべて実行できるが、放熱による熱伝達を用いた電気的加熱が特に好ましい。

装置（反応器＋熱交換器）における反応域は、外側から加熱され、反応ガスが、並流、十字流または向流に誘導されない領域を意味すると理解される。

反応温度は１０００−１６００℃である。

反応温度の測定は、構成部品の最高表面温度として、好ましくは高温測定によって行われる。

例えば、Ｌｕｍａｓｅｎｓｅ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓのＩＧＡ１４０−ＴＶという型の高温計はこの目的に適している。

好ましくは表面／容積＞５００ｍ^−１の最高点で、装置の表面対容積比が高いことから、表面温度はこの位置のガス温度に一致し、ごく簡単な方法の直接測定では分析できない。

ガスは、反応域において、好ましくは０．１ｍｓ≦τ≦２５０ｍｓ、より好ましくは０．２≦τ≦１００ｍｓ、より一層好ましくは０．５≦τ≦２０ｍｓ、最も好ましくは１≦τ≦１０ｍｓのわずかな流体力学的滞留時間をしか有さない。

ここでは、流体力学的滞留時間は、当業者によく知られた式によって計算される：

式中、

：反応器の容積または反応域の容積、および

：反応条件（ｐ、Ｔ）下のガスの体積流量。

反応域の下流で、ガスは、０．１−３５ｍｓ以内に７００−９００℃の温度に急速に冷却される。

好ましくは、７００−９００℃の温度への選択される冷却時間は、式
τ＝Ａｘｅｘｐ（−ＢｘＴ_ｃｏｏｌ／１０００）［ｍｓ］（Ａ＝４０００；７００℃≦Ｔ_ｃｏｏｌ≦９００℃）
から判明し、
冷却温度に応じて、以下をＢに当てはめる：
Ｔ_ｃｏｏｌ＝７００℃：１５．１≧Ｂ≧６．７５、好ましくはＴ_ｃｏｏｌ＝７００：１１．８≧Ｂ≧７．７２；より好ましくはＴ_ｃｏｏｌ＝７００：１０．８６≧Ｂ≧８．５６；
Ｔ_ｃｏｏｌ＝８００℃：１３．２５≧Ｂ≧５．９２、好ましくはＴ_ｃｏｏｌ＝８００：１０．３７≧Ｂ≧６．７５；より好ましくはＴ_ｃｏｏｌ＝８００：９．５≧Ｂ≧７．４９；
Ｔ_ｃｏｏｌ＝９００℃：１１．８≧Ｂ≧５．２５、好ましくはＴ_ｃｏｏｌ＝９００：９．２１≧Ｂ≧６；より好ましくはＴ_ｃｏｏｌ＝９００：８．４５≧Ｂ≧６．６６。

規定値７００℃、８００℃、９００℃の間の冷却温度の場合、好ましくは、値Ｂが補間されるべきである。

反応器の排出口の圧力に応じて、７００℃の温度への冷却は、反応器の排出口でゲージ圧０．１ｂａｒの場合、好ましくは０．１−１０ｍｓ以内に果たされ、反応器の排出口でゲージ圧５ｂａｒの場合、好ましくは０．１−２０ｍｓ以内に果たされ、反応器の排出口でゲージ圧１０ｂａｒの場合、好ましくは０．１−３５ｍｓ以内に果たされる。

７００℃の温度への最長冷却時間は、反応容器の排出口における０．１ｂａｒから５ｂａｒの間の圧力に対して、１０−２０ｍｓにすべきであり、この圧力の範囲内で直線的に上昇させるべきである。

７００℃の温度への最長冷却時間は、反応容器の排出口における５ｂａｒから１０ｂａｒの間の圧力に対して、２０−３５ｍｓにすべきであり、この圧力の範囲内で直線的に上昇させるべきである。

冷却は、保持ステップなしで果たされる。冷却は、直接的に、連続的におよび急速に果たすことができる。

反応器の排出口でゲージ圧０．１ｂａｒの場合、１−７ｍｓ以内に７００℃の温度に冷却することが好ましい。反応器の排出口でゲージ圧０．１ｂａｒの場合、１．５−５ｍｓの冷却時間が特に好ましく、反応器の排出口でゲージ圧０．１ｂａｒの場合、２−４ｍｓの冷却時間が非常に格別に好ましい。

反応器の排出口でゲージ圧５ｂａｒの場合、１−１８ｍｓ以内に７００℃の温度に冷却することが好ましい。反応器の排出口でゲージ圧５ｂａｒの場合、１．５−１０ｍｓの冷却時間が特に好ましく、反応器の排出口でゲージ圧５ｂａｒの場合、２−６ｍｓの冷却時間が非常に格別に好ましい。

反応器の排出口でゲージ圧１０ｂａｒの場合、１−３３ｍｓ以内に７００℃の温度に冷却することが好ましい。反応器の排出口でゲージ圧１０ｂａｒの場合、１．５−２０ｍｓの冷却時間が特に好ましく、反応器の排出口でゲージ圧１０ｂａｒの場合、２−１０ｍｓの冷却時間が非常に格別に好ましい。

冷却過程で移されるエネルギーは、投入された反応流の加熱に利用される。

７００℃の温度に冷却が果たされた後、さらにそれに続く冷却は、より一層時間をかけて果たされ得る。これが好ましい。これは、急速な冷却を続けると、収率のさらなる上昇は一切達成できなくなることが判明しているためである。

装置の特殊な形状により、冷却率を高くできる：
熱交換器の効率は、好ましくは反応器の長さによって変化し、これは、理想的には、反応器の長さに対する流体力学の特徴的長さ、すなわち、水力直径の変化によってなされる。

この結果として、好ましくは、７００℃未満の低温範囲での断面拡張により、微弱な圧力低下を発生させ、好ましくは、７００℃以上の高温範囲内で熱交換器の効率を高くする。

したがって、本方法の好ましい実施形態において、一般的な構造サイズ（または特徴的長さ）は、反応器の長さによって変化する。好ましい実施形態において、装置内のチャネルの深さおよびチャネルの数は反応器の長さによって変化する。

チャネルは、あらゆる望ましい断面、特に円形、矩形、菱形、三角形、Ｕ字形、Ｗ字形などを有することができる。

本方法のさらに好ましい実施形態において、ランド構造または類似した構造が設けられており、これらは、熱伝達分野の当業者に知られ、同等の効果を示す。この実施形態において、ランドおよび自由な流れ断面の間の距離は、好ましくは反応器の長さによって変化する。

本発明の特に好ましい実施形態において、矩形断面を有するチャネルが使用される。

好ましくは、特に高いエネルギー伝達を必要とする領域において、水力直径が小さいチャネルが使用されるが、別の領域において、チャネルの水力直径は大きくできる。ここでは、水力直径は当業者に知られている式で計算される：

式中、

：チャネルの断面積、および

：チャネルの外周

特に高率にエネルギーを伝達する領域における、チャネルの水力直径は、好ましくは０．０５ｍｍ≦ｄ_ｈ≦１ｍｍ、より好ましくは０．２５ｍｍ≦ｄ_ｈ≦０．７５ｍｍおよび最も好ましくは０．４ｍｍ≦ｄ_ｈ≦０．６ｍｍである。

反応ガスのさらなる冷却は、温度プロフィルにおける保持ステップの存在なしで、移されるエネルギーも活用し続ける。

装置（反応域＋熱交換器）における総滞留時間は、好ましくは１０ｍｓ≦τ≦４００ｍｓ、より好ましくは２０≦τ≦２００ｍｓ、特に好ましくは４０≦τ≦１１０ｍｓである。

滞留時間が短いことは、特に操作上の信頼性の観点から、利点となる。

装置全体が、きわめて省スペースでコンパクトに構築でき、セラミック構造の全長は、≦１５００ｍｍ、好ましくは＜１０００ｍｍ、より好ましくは≦６００ｍｍである。

シールを含まない部品において、装置は、反応領域ならびに反応ガスおよび生成ガスの間で熱交換が発生する部分の両方を組み合わせる。２つの領域は、シールを含まず、外的に気密に、１つの構成部品に組み合わされる。

さらに、反応空間から離れて、反応ガスおよび生成ガスのためのガス導管が、気密に互いに分けられており、収率を低下させる、反応ガスから生成ガスへの漏出が、結果として確実に予防される。

さらに、５００℃超の高温範囲において、シールを使用する必要はなく、結果として反応器の耐用年数を延ばすことが達成でき、さらに操作上の信頼性が上昇する。

単一の構成部品（またはユニット）は、互いに組み合わせることができ、好ましくは、生成量は、ユニットの並列接続を通じて調節できる。

上記の反応器ユニットの並列接続が構成され得る方法を、概略形状で示す。１は、反応ガスの通路を示す。２は、生成ガスの通路を示す。３は、接続されている反応器ユニットの１つ（単一の気密構成部品）を示す。４は、反応器ユニット間のシールを示す。 並列接続が加熱される方法を概略形状で示す。

図２は、本発明の構成部品の組合せを好ましく実行することについて記載する。
１は、反応ガスの通路を示す。２は、生成ガスの通路を示す。
３は、接続されている反応器ユニットの１つ（単一の気密構成部品）を示す。

これらのユニットは、例えばシール４によって組み合わせることができる。

この場合、シールは、好ましくは冷却領域、すなわち非加熱領域に使用される。非加熱領域における温度は、例えば、５００℃以下にできる。

好ましい実施形態において、加熱５は、反応領域に限定され、そこを１０００−１６００℃に加熱する。加熱は、底部からでも上部からでもよい（図２では底部から）。

ここでは、当業者によく知られている加熱する方法をすべて用いることができるが、好ましくは、電気的加熱および放熱による熱伝達に限定されない。

反応域のみ加熱することが好ましく、一方、残りの構成部品は断熱される。領域６を参照されたい。

個々の反応器ユニット３の組合せは、好ましくは、構成部品が気密に互いに接続されるように構成されるべきであり、これは、当業者によく知られている方法（例えば、構成要素を適切に引き寄せるシールを用いて）によって果たすことができる。

上で説明されている装置の実施形態は、上昇した圧力下での操作も可能である。

例えば、反応器は、反応器の排出口での生成ガスのゲージ圧０−１０ｂａｒで操作でき、好ましくは２−６ｂａｒ、より好ましくは３−５ｂａｒで操作できる。これは、質量処理能力、ひいては、経済的な実行可能性がさらに上昇するという利点を有する。

したがって、反応器の吸入口で生じる圧力は、処理能力に左右される。

さらに、水素およびＳＴＣに加えて、さらなる成分、特にＨＣｌ、炭化水素、ヒドロクロロシラン、オリゴクロロシラン、水素化オリゴクロロシラン、オルガノクロロシランならびにシロキサンおよびオルガノシロキサンも反応ガスに存在できる。

完全にＳｉＣからなる装置で、実験を行った。

四塩化ケイ素（ＳＴＣ）および２６４ｌ（ＳＴＰ）／ｈ（ｌ（ＳＴＰ）：標準リットル）の水素の混合物を供給した。

最小流体力学的直径は０．４ｍｍであった。

反応器を、オーブンで電気的に加熱した；高温で投入される熱は、大部分が放熱を介して発生する。

反応温度の測定を、装置の最大表面温度として高温測定により行った。

高温測定により測定されたデータは、反応域のすぐ隣に実装されているＢ型熱電対に基づく測定に一致していた。

測定される条件（ｐ、Ｔ）下の反応体積対体積流量比から、流体力学的滞留時間を計算した。

反応域における滞留時間は、２．８（１０００℃）から１．６（１５００℃）ｍｓの間であった。

表１は、５件の実験の結果を示す。

それぞれの場合において、Ｈ_２およびＳＴＣの質量流量、ならびに温度、滞留時間（ＲＴ）、圧力および変換率（Ｃ率）も報告されている。

測定は、１０００℃、１１００℃、１２００℃、１４００℃および１５００℃で果たされた。

１ 反応ガスの通路
２ 生成ガスの通路
３ 接続されている反応器ユニットの１つ
４ 反応器ユニット間のシール
５ 加熱
６ 領域

Claims (12)

1. 四塩化ケイ素および水素を含む反応ガスを、温度が１０００−１６００℃である反応器の反応域に導入することにより、四塩化ケイ素をトリクロロシランに変換する方法であって、反応域が、反応域外に設置されている加熱器によって加熱され、次いで、生じるトリクロロシランを含む生成ガスが冷却されるが、０．１−３５ｍｓ以内に７００−９００℃の温度に冷却されることが条件であって、反応ガスが、向流に動作する熱交換器により、生成ガスによって加熱され、反応器および熱交換器が、単一の気密構成部品を形成し、構成部品が、炭化ケイ素、窒化ケイ素、グラファイト、ＳｉＣ被覆グラファイトおよび石英ガラスからなる群から選択される１種以上のセラミック材料からなり、
   反応域における反応ガスの流体力学的滞留時間が、０．１−２５０ｍｓである
   方法。
2. 反応域における反応ガスの流体力学的滞留時間が、０．２−１００ｍｓである、請求項１に記載の方法。
3. 反応域における反応ガスの流体力学的滞留時間が、０．５−２０ｍｓである、請求項２に記載の方法。
4. 反応域における反応ガスの流体力学的滞留時間が、１−１０ｍｓである、請求項３に記載の方法。
5. 反応器および熱交換器における総滞留時間が、１０−４００ｍｓである、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 生成ガスの冷却が、保持ステップなしで果たされる、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 反応器の排出口の圧力に応じて、反応器の排出口でゲージ圧０．１ｂａｒの場合は０．１−１０ｍｓ以内、反応器の排出口でゲージ圧５ｂａｒの場合は０．１−２０ｍｓ以内、反応器の排出口でゲージ圧１０ｂａｒの場合は０．１−３５ｍｓ以内に、生成ガスがそれぞれの場合で７００℃に冷却される、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 反応器および熱交換器から形成される単一の構成部品が、チャネルを含み、生成ガスのみまたは反応ガスのみがチャネルのいくつかを流れ、チャネルの深さおよびチャネルの数が、単一の構成部品の長さによって変化し、チャネルの水力直径が０．０５−１ｍｍであるチャネルが存在する、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
9. 単一の構成部品の長さが、１５００ｍｍ以下である、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
10. 熱交換器が、＞５００ｍ^−１の交換面積対ガス体積比を有する、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
11. 反応器が、反応器の排出口の生成ガスのゲージ圧で、０−１０ｂａｒで操作される、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
12. 反応器および熱交換器によってそれぞれ形成されている、複数の、単一の気密構成部品が、互いに接続し、反応ガスおよび生成ガスの共通の通路を備える、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。

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