TWI576560B - 殼體及管體熱交換器及使用此熱交換器之方法 - Google Patents

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Description

殼體及管體熱交換器及使用此熱交換器之方法
本發明之領域係關於熱交換器，且特定言之，係關於帶隔板的殼體及管體熱交換器。本發明之領域亦係關於用於使用該等熱交換器之方法，包括涉及使用該熱交換器及一反應容器生成一反應產物氣體之方法。
本申請案主張2011年2月3日申請之美國臨時專利申請案第61/439,199號之權利，該案被以引用之方式併入本文中。
各種製程系統(例如，反應器系統)涉及使用相對高溫及/或相對低溫之製程流。此等流之冷卻及/或加熱可涉及顯著能量成本。為了減少此等成本，可熱接觸製程流以交換熱量且減少能量成本。然而，當此等製程氣體含有相當量之腐蝕性氣體時，此熱接觸可為困難的或甚至受到禁止。習知地，腐蝕性氣體之存在常常已需要將製程氣體快速地加熱或冷卻至一溫度，在該溫度下，該等氣體在與其他製程氣體之熱交換可能發生之前具有較少腐蝕性，此情形增加系統之能量要求。
生成腐蝕性氣體藉此限制與其他製程氣體之熱交換的此系統之實例為四氯化矽與氫氣反應以生成三氯矽烷之反應系統。此反應生成氯化氫作為副產物。因為朝向三氯矽烷之平衡反應在高溫下為有利的，所以氯化氫通常處於習知地已需要其快速驟冷之高溫下。此情形習知地已限制了可 自產物氣體轉移至其他製程流之熱量。
因此，持續地需要允許在產物氣體之生成之後相對快速地對製程氣體(例如，含有腐蝕性氣體之氣體)加熱或使其冷卻的反應器及熱交換器系統。亦持續地需要改良傳入之製程流之溫度及流量剖面的熱交換器。亦持續地需要涉及此等熱交換器及/或反應器容器之使用的方法。
本發明之一態樣係有關一種用於在兩個製程流之間轉移熱量之殼體及管體熱交換器。該交換器含有：一殼體；一管體束，其在該殼體內；一環形隔板；及一中心隔板。該束含有複數個中心管體及複數個周邊管體。該環形隔板具有一外邊緣、一內邊緣及形成於該外邊緣與該內邊緣之間的複數個周邊開口。該等周邊管體穿過該環形隔板之該等周邊開口。該中心隔板具有複數個中心開口，且該等中心管體穿過該等中心開口。
本發明之另一態樣係有關一種用於使一反應器饋入氣體中之一或多種化合物反應且在該反應器饋入氣體與一反應器產物氣體之間交換熱量的反應器裝置。該裝置包括：一反應容器；及一殼體及管體熱交換器，其用於在該反應器饋入氣體與該產物氣體之間轉移熱量。該反應容器具有一壁且含有發生該反應之一反應腔室。該殼體及管體熱交換器含有：一殼體，其與該反應腔室流體連通；及一管體束，其在該殼體內。該管體束穿過該壁而延伸至該反應容器中。該束包括複數個中心管體及在該等中心管體與該殼 體之間的複數個周邊管體。該等管體與該反應腔室流體連通。
本發明之又一態樣係有關一種用於藉由使用一殼體及管體熱交換器在兩個製程流之間轉移熱量之方法。該殼體及管體熱交換器含有一殼體；一管體束，其在該殼體內；及一腔室，其形成於該管體束與該殼體之間。該束含有複數個中心管體及在該等中心管體與該殼體之間的複數個周邊管體。該交換器包括一環形隔板，該環形隔板具有一外邊緣、一內邊緣及形成於該外邊緣與該內邊緣內的複數個周邊開口。該等周邊管體穿過該等周邊開口。該交換器包括一中心隔板，該中心隔板具有複數個中心開口及一外邊緣。該等周邊管體在該中心隔板之該外邊緣與該殼體之間穿過，且該等中心管體穿過該等中心開口。將一第一製程氣體引入至形成於該管體束與該殼體之間的該腔室中。該第一製程氣體穿過該等環形隔板之該等中心開口及在該等中心隔板之該外邊緣與該殼體之間穿過。將一第二製程氣體引入至該等周邊管體及該等中心管體中。
本發明之另一態樣係有關一種用於使一反應器饋入氣體中之一或多種化合物反應且在該反應器饋入氣體與一反應器產物氣體之間交換熱量的方法。該反應及熱交換發生於具有一反應容器之一反應器裝置中，該反應容器具有一壁及發生該反應之一反應腔室。該裝置亦包括用於在該反應器饋入氣體與該反應器產物氣體之間轉移熱量之一殼體及管體熱交換器。該殼體及管體熱交換器含有與該反應腔室 流體連通之一殼體及在該殼體內之一管體束，以及形成於該管體束與該殼體之間的一腔室。該管體束穿過該壁而延伸至該反應容器中。該束具有複數個中心管體及在該等中心管體與該殼體之間的複數個周邊管體。該等管體與該反應腔室流體連通。將該反應器饋入氣體引入至該殼體及管體熱交換器之該等周邊管體及該等中心管體中。將該反應器饋入氣體排出至該反應容器中以使該反應器饋入氣體之一或多種化合物反應及形成該反應器產物氣體。將該反應器產物氣體引入至形成於該管體束與該殼體之間的該腔室中。自該殼體排出該反應器產物氣體。
存在關於本發明之上文所提及之態樣而提到的特徵之各種改進。亦可將其他特徵併入於本發明之上文所提及之態樣中。此等改進及額外特徵可個別地或以任何組合存在。舉例而言，以下關於本發明之任何所說明之實施例論述的各種特徵可單獨或以任何組合併入至本發明之上文所提及之態樣中的任一者中。
貫穿該等圖式，對應的參考字元指示對應的零件。
現參看圖1，展示根據本發明之用於在兩個製程流之間交換熱量的殼體及管體熱交換器9。殼體及管體熱交換器9併有兩個不同類型之隔板(亦即，展示於圖3中之中心及環形隔板)，該兩個不同類型之隔板係以改良引入至交換器中之第一流體及第二流體的熱交換及所得溫度剖面之方式配置於交換器中。
大體而言，將第一流體(例如，第一製程氣體)引入至交換器之殼體側(亦即，形成於管體與殼體之間的腔室)中，且將第二流體(例如，第二製程氣體)引入至管體側中(亦即，引入至交換器之管體中)。迫使第一流體在其穿過環形隔板時進入至交換器之中心部分中，且迫使第一流體在其在中心隔板周圍通過時進入至交換器之周邊部分中。大體而言，環形隔板與中心隔板在交換器中交替，此情形使得以交替型樣迫使第一製程氣體至交換器之周邊及至交換器之中心部分，且藉此改良第一製程流與第二製程流之間的熱轉移。如圖1中所展示，第一流體大體上在反應器之頂部在殼體側入口6處進入熱交換器9，且在殼體側出口10處離開，且第二流體在反應器之底部在管體側入口8處進入熱交換器9及管體，且在管體側出口16處離開。應理解，可使用其他配置而無限制。
可使殼體及管體熱交換器9部分或整體與反應器裝置(圖9)整合，該反應器裝置允許反應器饋入氣體在與反應器產物氣體交換熱量之後進入反應器。如本文中所描述，將反應器饋入氣體引入至反應器之管體內且離開至反應腔室中，在該反應腔室中該反應器饋入氣體反應以形成產物氣體。接著將產物氣體引入至反應器殼體側(亦即，在形成於反應器之管體與殼體之間的空間中)中以在於交換器之底部離開之前與饋入氣體交換熱量。可使用其他配置而無限制。
視情況，圖9之反應器裝置可在製程中用以自四氯化矽 生成三氯矽烷。可將四氯化矽及氫氣在管體側引入至熱交換器9'中。四氯化矽及氫氣在交換器9'中繼續向上，直至氣體離開交換器且進入反應腔室5。四氯化矽及氫氣在腔室5中被加熱(例如，藉由電阻加熱器)以生成包含三氯矽烷及氯化氫之反應產物氣體。迫使此反應產物氣體離開腔室5，且進入交換器9'之殼體側。隨著產物氣體在殼體側行進穿過交換器9'時，其對傳入之饋入氣體加熱。視情況，交換器9'為水套式以允許快速冷卻殼體側反應產物氣體，其有利於至三氯矽烷之轉化(例如，防止發生逆向反應)且防止對反應組份之腐蝕(例如，藉由快速冷卻至低於(例如)約400℃來防止形成揮發性金屬氯化物)。
殼體及管體熱交換器
再次參看圖1，展示用於在兩個製程流之間交換熱量的殼體及管體熱交換器9。交換器9包括殼體25及安置於殼體25內之管體束(圖中未展示)。交換器9包括引入第一製程氣體81之殼體側入口6及引入第二製程氣體96之管體側入口8。第一製程氣體81在形成於管體束之管體與殼體之間的腔室(包括管體自身之間的空間)內流動，且第二製程氣體96在管體束之管體內流動。第一氣體81及第二氣體96在其穿過殼體及管體熱交換器9時大體上以逆流配置流動；然而，應理解，可使用其他流動型樣(併流及/或多通道系統)而無限制。在於交換器9中熱接觸後，第一製程氣體81在殼體側出口10中排出，且第二製程氣體96自管體側出口16排出。就此而言，應理解，可使用其他入口及出口配置， 包括(例如)以下所描述之交換器9'(圖9)之入口及出口配置。
現參看圖2(其中為了清晰起見而未展示殼體)及圖6，管體束21包括大體上配置於圍繞中心C之同心圓中的數個管體。該等管體自第一終端凸緣29延伸至第二終端凸緣27。數個隔板30、35幫助將管體緊固於束21內，且影響第一製程氣體在交換器內之流動及所得第一及第二氣體溫度剖面。圖3展示隔板30、35之配置，其中為了清晰起見而未展示管體束21，且其中展示殼體側入口6及出口10以及管體側入口8及出口16以說明隔板30、35之相對位置。交換器9包括緊固數個中心管體(圖中未展示)之複數個中心隔板30及緊固數個周邊管體(圖中未展示)之複數個環形隔板35。如在圖3中所展示，中心隔板30與環形隔板35在交換器中在其相對位置上交替；然而，應理解，可使用中心隔板30及環形隔板35之其他配置而無限制。第一製程氣體81之流動型樣展示於圖3中。如自該流動型樣可看出，迫使第一製程氣體81至中心隔板30之外部且向內穿過環形隔板35，藉此產生促進第一製程氣體與第二製程氣體之間的熱交換之交叉流。
中心隔板30展示於圖4中。中心隔板30包括複數個中心開口2，中心管體穿過該複數個中心開口2。中心隔板具有外邊緣37。周邊管體(圖中未展示)在中心隔板30之外邊緣37與殼體25(圖1)之間穿過。中心隔板30包括數個張開部分39，其中形成有拉桿開口4。拉桿(圖中未展示)穿過拉桿開 口4且提供至隔板30、35之穩定性。拉桿可以包括(例如)藉由使用隔片(圖中未展示)之任何合適方式附接至隔板30、35。
環形隔板35展示於圖5中。環形隔板35具有中心C、環形外邊緣11、環形內邊緣17及形成於環形外邊緣11與環形內邊緣17內之複數個周邊開口12。中心開口33自內邊緣17延伸至環形隔板35之中心C。周邊管體(圖中未展示)穿過周邊開口12，且中心管體(圖中未展示)穿過中心開口33。環形隔板35包括拉桿開口14，拉桿穿過拉桿開口14以使隔板35穩定。
圖6展示交換器9之俯視圖，其中展示中心隔板30及部分地展示環形隔板35。如可自圖6看出，中心管體48穿過中心開口2，且周邊管體49穿過周邊開口12。殼體25之內壁34之半徑R實質上與環形隔板35之環形外邊緣11之半徑相同，且環形隔板35大體上接觸殼體25。類似地，中心隔板30之張開部分39接觸殼體之內壁34。
環形隔板35(圖5)應具有足以迫使第一製程氣體朝向熱交換器之中心的寬度W。在本發明之一或多個實施例中，環形隔板35之寬度對環形外邊緣11之半徑R的比率(W：R)應為至少約1：5、至少約1：3或至少約1：2(例如，自約1：5至約4：1或自約1：5至約1：1)。在此等及其他實施例中，環形隔板35可在其寬度上界定阻擋第一製程氣體之路徑的橫截面積。由環形隔板35界定之橫截面積(對於環形隔板，其可為pi*R2-pi*(R-W)2)對交換器之殼體之橫截面積(對於圓 柱形殼體及管體交換器，其可為pi*R2)之比率可為至少約1：10、至少約1：5或至少約1：3(例如，自約1：10至約3：1或自約1：5至約1：1)。
就此而言，中心隔板30(圖4)可經合適地設定大小以迫使第一製程氣體至殼體及管體交換器之周邊。在一或多個實施例中，由中心隔板界定之橫截面積接近或可超過環形隔板35之中心開口33(圖5)之橫截面積。在一或多個實施例中，中心隔板(圖4)之橫截面積對環形隔板之中心開口33之橫截面積(其可為約pi*(R-W)2)的比率為至少約1：5、至少約1：3或甚至至少約2：3(例如，自約1：5至約3：1或自約1：3至約1：1)。當第一氣體穿過交換器時，環形隔板35及中心隔板30之厚度應足以提供至隔板之結構完整性。隔板30、35之邊緣可成斜角以減小隔板上之壓降。
大體而言，交換器9包括複數個環形隔板35及/或複數個中心隔板30。舉例而言，交換器9可包括至少約兩個環形隔板，或至少約三個、至少約四個、至少約五個或甚至約六個或六個以上環形隔板。類似地，交換器9可包括至少約兩個中心隔板、至少約三個、至少約四個、至少約五個或約六個或六個以上中心隔板。環形隔板與中心隔板之總量可為至少約三個、至少約五個、至少約七個或甚至約十個或十個以上。
如在圖3及圖11中所展示，大體而言，環形隔板35與中心隔板30交替以允許第一製程氣體交替地流動至管體束之中心，至管體束之周邊區域。在一些實施例中，僅兩個環 形隔板相互鄰近(亦即，定位於管體束中使得其間未定位有中心隔板)或甚至無環形隔板相互鄰近。或者或另外，在一些實施例中，僅兩個中心隔板相互鄰近或甚至無中心隔板鄰近另一中心隔板。
已發現，熱交換器(且詳言之，在反應系統內用於自四氯化矽生成三氯矽烷之熱交換器)之熱轉移動力學可藉由限制隔板30、35之間的平均距離D1而得以改良。因此且在本發明之若干實施例中，隔板之間的平均軸向距離D1與殼體及/或隔板之內壁34之直徑D2(亦即，如在圖5及圖6中所展示，2*R)之比率為自約3：1至約1：3、自約2：1至約1：2或自約2：1至約1：1。就此而言，可藉由將管體束之長度L除以用以支撐管體束之隔板之數目N來判定隔板之間的平均軸向距離D1。
現參看圖7，交換器包括分配板40(其中形成充氣部41)以將第二氣體96分配至交換器中。充氣部41與周邊管體及中心管體流體連通以將流體引入至周邊管體及中心管體中。
在一些實施例中且如在圖8中所展示，熱交換器9包括第二殼體43，其與第一殼體(圖中未展示)同心且具有比第一殼體之半徑大的半徑，以在第一殼體與第二殼體之間形成環形腔室。可將流體(例如，水)引入至環形腔室中及自環形腔室抽取流體以對殼體側氣體加熱或使其冷卻。可在任何數目個位置處將流體引入至水套中及自水套抽取流體。
就此而言，應理解，雖然大體上將殼體及管體熱交換器 9及各種對應零件展示為圓柱形，但可使用其他配置，且不應以限制性方式來考慮圓柱形配置。另外，應理解，雖然本文中已大體將殼體側及管體側流體描述為氣體，但流體亦可為液體而無限制。此外，殼體側流體可將熱量轉移至管體側流體，或管體側流體可將熱量轉移至殼體側流體。
包括整合式殼體及管體熱交換器及反應腔室之反應裝置
可將以上描述之殼體及管體熱交換器9併入至用於使反應器饋入氣體中之一或多種化合物反應且在該反應器饋入氣體與反應器產物氣體之間交換熱量的反應器裝置中。現參看圖9，展示用於使反應器饋入氣體中之一或多種化合物反應且在該反應器饋入氣體與反應器產物氣體之間交換熱量的反應器裝置3。該裝置3包括反應器饋入氣體94被引入至之殼體及管體熱交換器9'及發生大多數相關反應之反應容器5。將形成於反應容器5中之反應器產物氣體81引入至交換器9'中，藉此允許產物氣體81與饋入氣體94熱連通且交換熱量，如以下更充分地描述。
現參看圖10(其中為了清晰起見而未展示第二殼體及反應容器)，交換器9'包括殼體25'及部分地安置於殼體25'內之管體束21'。與圖1至圖8中所展示之殼體及管體熱交換器9不同，管體束21'包括自殼體25'延伸至反應容器5(圖9)之上部部分26及安置於殼體25'內之下部部分22(圖中未展示)。與在圖1至圖8中所展示之殼體及管體交換器9不同，交換器9'之殼體側入口及管體側出口定位於反應容器5內。 殼體及管體交換器9'包括終端凸緣27，其中管體緊固於其上部端處。
交換器9'中之隔板30、35之配置展示於圖11中。該配置大體上對應於以上關於交換器9描述(包括隔板之間的平均距離與隔板直徑之比率)且如圖3中所展示之配置；然而，交換器9'包括提供對管體束21'之上部部分26(圖10)之支撐的兩個額外環形隔板35。此等兩個額外隔板35係可選的，且在一些實施例中，交換器9'僅包括支撐管體束21'之上部部分26(圖10)的一額外隔板35，或如在其他實施例中，不使用額外隔板。如自圖11可看出且根據本發明之一些實施例，僅兩個環形隔板相互鄰近，且無中心隔板鄰近另一中心隔板。為了清晰起見，產物氣體81之流動型樣展示於圖11中。就此而言，產物氣體81可藉由進入形成於管體束21'之延伸至反應容器5(圖9)中的部分26(圖10)之任何部分內之空間而進入反應器。在一些實施例中，殼體(圖中未展示)部分地覆蓋管體束21'之延伸至反應容器中的部分26(圖10)，使得產物氣體在殼體上方進入交換器9'(例如，殼體可覆蓋兩個最頂端周邊隔板35，且產物氣體進入終端凸緣27與最頂端周邊隔板35之間)。注意，預期其他隔板配置在本發明之範疇內。
再次參看圖9，反應容器5之壁包括界定發生相關反應之反應腔室60的帶帽圓柱形壁52及底板55。容器5可在腔室60中包括數個加熱元件(例如，電阻加熱器)以對傳入之氣體加熱，且亦可在容器內包括一或多個隔熱屏以防止腐蝕 性氣體之逸散及使容器5絕緣。在一些實施例中，反應器容器5包括內部隔熱屏及外部隔熱屏。內部隔熱屏可防止氣體(例如，氫氣、四氯化矽)之逸散，且可由(例如)擠壓石墨、等靜壓石墨、碳化矽、石英及氮化矽建構。外部隔熱屏可用以防止來自反應器裝置3之熱量損失，且可由(例如)碳纖維、軟毛氈、硬毛氈、碳複合材料、天然石墨片及石英組成。可選擇反應容器5及熱交換器9'(以及在圖1至圖8中所展示之交換器9)之建構材料以抵抗環境中之腐蝕，該環境包括至在其中轉移及/或反應之各種流體的曝露。合適之建構材料在本發明之領域中為習知並熟知的，且包括(例如)碳化矽、不鏽鋼、INCONEL合金及HASTELLOY合金。在一些實施例中，管體束21由碳化矽(例如，燒結碳化矽)建構。
可根據用於使經選擇用於使用之各種反應物與產物氣體反應的已知方法中之任一者來操作反應器裝置3。一般而言，將反應器饋入氣體(或在使用兩種或兩種以上不同反應器饋入氣體之實施例中，多種饋入氣體)引入至殼體及管體熱交換器9'之周邊管體及/或中心管體中。將反應器饋入氣體排出至該反應容器中以使該反應器饋入氣體之一或多種化合物反應及形成反應器產物氣體。在反應之後，將該反應器產物氣體引回至交換器9'中，至形成於管體束與殼體之間的腔室中。
就此而言，以下情形大體上為有利的：在將產物氣體回饋至交換器9'(如在圖9中所展示)中之處上方的點處將反應 器氣體排出至腔室60中以防止反應器氣體回饋至交換器9'中及在可發生反應之前自反應器裝置3排出。周邊及中心管體可終止於噴嘴(亦即，小於管體自身之任何排出口)中以提供原動力且允許氣體在被吸回至將產物氣體吸回至交換器9'中所處之點之前到達腔室之上部部分。就此而言，應理解，反應器饋入氣體可在反應氣體之加熱或冷卻期間在管體自身中部分地反應。
自四氯化矽生成三氯矽烷
在本發明之一或多個特定實施例中，反應器裝置3用以自四氯化矽及氫氣生成三氯矽烷。四氯化矽大體上根據以下反應與氫氣反應以生成三氯矽烷，SiCl4+H2 → SiHCl3+HCl (1)。
少量三氯矽烷可根據以下反應進一步與氫氣反應以形成二氯矽烷：SiHCl3+H2 → SiH2Cl2+HCl (2)。
四氯化矽及氫氣可包括於引入至殼體及管體交換器9'之管體中的反應器饋入氣體中。四氯化矽及氫氣在反應容器中進一步被加熱(例如，藉由使用電阻性元件)以形成包含三氯矽烷、氯化氫、未反應之四氯化矽及氫氣的產物氣體。將所得產物氣體引入至交換器9'中以對傳入之反應饋入氣體加熱。如以上關於圖8所描述，交換器9'包括第二殼體43，使得在第一殼體與第二殼體之間形成環形腔室，冷卻流體可在該環形腔室中流通。此情形允許殼體側產物氣體迅速驟冷以在下游處理(例如，純化、多晶生成)之前減 小其腐蝕性且增加反應轉化(亦即，防止三氯矽烷回轉至四氯化矽或其他組份)。
另外，就此而言，可使用如熟習此項技術者瞭解之適合於氫化反應之任何容器5而無限制。容器5可包括數個加熱元件以將傳入之氣體加熱至有利於至三氯矽烷之轉化的溫度。可將反應容器5之內含物加熱到至少約800℃之溫度以將四氯化矽轉化至三氯矽烷。在一些實施例中，將四氯化矽與氫氣加熱到至少約900℃、至少約1000℃或甚至至少約1100℃之溫度(例如，自約800℃至約1200℃或自約1000℃至約1200℃)。亦可對反應容器5加壓以促進形成三氯矽烷。舉例而言，可在至少約2巴及在其他實施例中至少約5巴、至少約10巴或甚至至少約15巴(例如，自約2巴至約20巴或自約8巴至約15巴)之壓力下操作反應容器5。引入至反應裝置3中之氫氣對四氯化矽之比率可取決於反應條件而變化。使用化學計量過量之氫氣通常導致至三氯矽烷之轉化增加。在各種實施例中，氫氣對四氯化矽之莫耳比為至少約1：1、至少約2：1或甚至至少約3：1(例如，自約1：1至約5：1或自約1：1至約3：1)。就此而言，應理解，四氯化矽及氫氣通常處於同一饋入氣體中，然而，在某些實施例中，可將四氯化矽及氫氣引入至反應裝置中，使得氣體在單獨管體中行進且直至進入至反應腔室5中才混合。
大體而言，在反應器中將至少約20%之四氯化矽轉化至三氯矽烷，其中至少約30%或甚至至少約40%之轉化率係可能的(例如，自約20%至約40%之轉化率)。所得氫化氣 體含有三氯矽烷、少量副產物二氯矽烷、未反應之四氯化矽、未反應之氫氣，及氯化氫。取決於添加至反應裝置3之過量氫氣之量，產物氣體中之三氯矽烷之量可為至少約5體積%，且在其他實施例中，至少約15體積%，或至少約25體積%(例如，自約5體積%至約40體積%、自約5體積%至約20體積%或自約5體積%至約10體積%)。同樣地，氫化氣體中之氯化氫之量可為至少約5體積%，且在其他實施例中，至少約15體積%，或至少約25體積%(例如，自約5體積%至約40體積%、自約5體積%至約20體積%或自約5體積%至約10體積%)。未反應之四氯化矽之量可為產物氣體流的至少約10體積%、至少約20體積%、至少約30體積%或至少約40體積%(例如，自約10體積%至約40體積%、自約10體積%至約30體積%或自約15體積%至約25體積%)。副產物二氯矽烷之量可為至少約0.2體積%、至少約0.4體積%、至少約0.8體積%或至少約1.0體積%。產物氣體中之剩餘物通常為氫氣。舉例而言，反應器產物氣體可包括至少約40體積%之氫氣，或如在其他實施例中，至少約50體積%、至少約60體積%、至少約70體積%或甚至至少約80體積%之氫氣(例如，自約40體積%至約90體積%、自約50體積%至約80體積%或自約60體積%至約80體積%)。
就此而言，已發現，包括具有如在圖11中所展示之隔板配置之交換器9'的反應器裝置3可在三氯矽烷之生成中產生有利的殼體側及管體側溫度剖面。具體言之，已發現，可將管體側反應器饋入氣體在引入至反應器中之前加熱到至 少約600℃、至少約650℃或甚至至少約700℃(例如，自約600℃至約850℃、自約600℃至約800℃)。另外，殼體側產物氣體迅速冷卻，其在動力學上有利且其幫助防止交換器9'中之腐蝕熱點(例如，在殼體25附接至反應容器5之點處)。可將含三氯矽烷之反應器產物氣體在離開殼體及管體熱交換器9'之前冷卻至小於約550℃，或甚至小於約450℃。
上文關於三氯矽烷自四氯化矽之生成而描述之方法可併入至用於生成多晶矽的較大系統中。舉例而言，可將來自反應器產物氣體之三氯矽烷引入至第二反應容器中以生成多晶矽。第二反應容器可為三氯矽烷與流體化矽粒子接觸以將矽沈積於粒子上以允許粒子在大小上連續生長直至其作為多晶矽產物(亦即，「粒狀」多晶矽)離開反應器的流體化床或可為矽沈積於加熱之矽棒上的Siemens型反應器。
可將反應器產物氣體引入至純化系統(例如，一或多個蒸餾塔)中以在引入至第二反應容器中以生成多晶矽之前生成純化之三氯矽烷流(亦即，可自反應器產物氣體移除氯化氫及/或四氯化矽)。另外，單獨系統可分離未反應之四氯化矽以用於至反應器裝置3之四氯化矽之再循環。可使反應器產物流純化以除三氯矽烷外亦含有小於約10體積%之化合物(例如，四氯化矽)，且可含有甚至更少之雜質，諸如，除三氯矽烷外亦含有小於約5體積%、小於約1體積%、小於約0.1體積%或甚至小於約0.001體積%之化合 物。
將純化之反應器產物氣體引入至流體化床反應器(或在使用Siemens型反應器之實施例中，Siemens反應器)中，其中其使生長之矽晶種粒子流體化以生成可自反應器抽取作為多晶矽產物之多晶矽。根據以下反應，自三氯矽烷生成多晶矽，其中形成四氯化矽副產物，SiHCl3+H2 → Si+3HCl (3)，SiHCl3+HCl → SiCl4+H2 (4)。
除三氯矽烷之外，亦將氫氣引入至流體化床反應器中作為載氣，及改良至多晶矽之總體轉化。可根據2010年10月22日申請之題為「Production of Polycrystalline Silicon by the Thermal Decomposition of Trichlorosilane in a Fluidized Bed Reactor」的美國申請案第12/910,465號操作流體化床反應器，出於所有相關及一致目的將該申請案以引用之方式併入本文中。舉例而言，可將三氯矽烷導引至反應器之核心區域，且引入至反應器中之三氯矽烷之總濃度可為按體積計至少約20%(例如，按體積計自約20%至約50%)。傳入之饋入氣體可處於小於約350℃之溫度下。可在小於約90%平衡且在小於約10秒之滯留時間下操作反應器。可在自約3巴至約8巴之壓力下操作反應器，且可將反應氣體加熱到至少約700℃之溫度(例如，自約700℃至約1300℃)。可大體上將穿過流體化床反應器之氣體速度維持在為使粒子在流體化床內流體化所必需之最小流體化速度之約1倍至約8倍的速度。自反應器抽取之顆粒多晶矽之 平均直徑可自約800μm至約1200μm。可將驟冷氣體引入至反應器中(例如，在反應器之乾舷區域處)以降低廢氣在自反應器排出之前之溫度以抑制矽塵之形成。流體化床反應器可包括外部殼體，在該外部殼體中將惰性氣體維持在高於製程氣體之壓力的壓力(例如，在約0.005巴至約0.2巴之範圍內的壓力)下以確保製程氣體不會流經反應腔室內之裂紋及孔。
在本發明之一些實施例中，流體化床反應器中之三氯矽烷之轉化率可為至少約40%、至少約55%、至少約70%或甚至至少約80%(例如，自約40%至約90%或自約55%至約90%)。朝向沈積之矽的選擇率可為至少約10%、至少約15%、至少約20%、至少約25%或甚至至少約30%(例如，自約15%至約40%或自約20%至約30%)。
離開流體化床反應器之廢氣包括四氯化矽、未反應之三氯矽烷及氫氣。廢氣亦可含有較少量之其他氣體(例如，氯化氫)及矽塵。在本發明之一些實施例中，廢氣可含有至少約10體積%之四氯化矽、至少約15體積%、至少約20體積%或至少約30體積%之四氯化矽(例如，自約10體積%至約40體積%或自約10體積%至約20體積%之四氯化矽)。廢氣可包括至少約10體積%之未反應之三氯矽烷、至少約15體積%、至少約20體積%或至少約30體積%之未反應之三氯矽烷(例如，自約10體積%至約40體積%或自約10體積%至約20體積%之未反應之三氯矽烷)。廢氣中之大量剩餘物通常為氫氣。舉例而言，離開流體化床反應器之廢氣可 包括至少約40體積%之氫氣、至少約50體積%、至少約60體積%、至少約70體積%、至少約80體積%或甚至至少約90體積%之氫氣(例如，自約40體積%至約90體積%或自約60體積%至約80體積%)。廢氣中之氯化氫之量可小於約5體積%，且通常小於1體積%(例如，自約0.1體積%至約5體積%)。廢氣中之矽塵之量可自約0.1重量%至約5重量%。就此而言，應理解，針對所列舉之組份的以上提及之百分比包括為例示性的，且可在不脫離本發明之範疇的情況下使用組份之其他相對量。
在使用流體化床反應器之實施例中，自流體化床反應器生成之廢氣可穿過顆粒分離器以移除作為三氯矽烷之熱分解之副產物生成的矽塵。合適的顆粒分離器包括(例如)燒結金屬過濾器、袋式過濾器、氣旋分離器及液體洗滌器。可藉由將四氯化矽副產物引入至殼體及管體熱交換器之周邊管體及中心管體中來在可選純化步驟之後(例如，在氯化氫及/或四氯化矽之移除之後)使經分離之四氯化矽副產物及/或三氯矽烷再循環至第一反應器裝置3(圖9)。
就此而言，應理解，以上所描述之反應器裝置可在實質上封閉環流系統中用於生成多晶矽，諸如，在2010年10月22日申請之題為「Production of Polycrystalline Silicon in Substantially Closed-Loop Systems」之美國專利申請案第12/910,553號中描述之製程及系統，出於所有相關及一致目的將該專利申請案以引用之方式併入本文中。
應注意，除非另有敍述，否則本文中列舉之各種濃度、 濃度範圍、百分比包括、比率、操作參數(例如，溫度、壓力、轉化率)及其類似者僅為了說明目的而提供且因此不應以限制性意義來檢視。應額外注意，組合物、濃度、百分比包括、比率、組份、操作參數及其類似者之所有各種組合及排列意欲在本發明之範疇內且由本發明支持。
當介紹本發明或其實施例之元件時，詞「一」及「該(等)」意欲意謂存在該等元件中之一或多者。術語「包含」、「包括」及「具有」意欲為包括性的，且意謂可能存在不同於所列元件之額外元件。
因為可在不脫離本發明之範疇的情況下對以上裝置及方法進行各種改變，所以以上描述中含有及在附圖中展示之所有物質應意欲解釋為說明性的且不以限制性意義來解釋。
2‧‧‧中心開口
3‧‧‧反應器裝置
4‧‧‧拉桿開口
5‧‧‧反應腔室/反應容器
6‧‧‧殼體側入口
8‧‧‧管體側入口
9‧‧‧殼體及管體熱交換器
9'‧‧‧殼體及管體熱交換器
10‧‧‧殼體側出口
11‧‧‧環形外邊緣
12‧‧‧周邊開口
14‧‧‧拉桿開口
16‧‧‧管體側出口
17‧‧‧環形內邊緣
21‧‧‧管體束
21'‧‧‧管體束
25‧‧‧殼體
25'‧‧‧殼體
26‧‧‧管體束之上部部分
27‧‧‧第二終端凸緣
29‧‧‧第一終端凸緣
30‧‧‧中心隔板
33‧‧‧中心開口
34‧‧‧內壁
35‧‧‧環形隔板
37‧‧‧中心隔板之外邊緣
39‧‧‧張開部分
40‧‧‧分配板
41‧‧‧充氣部
43‧‧‧第二殼體
48‧‧‧中心管體
49‧‧‧周邊管體
52‧‧‧帶帽圓柱形壁
55‧‧‧底板
60‧‧‧反應腔室
81‧‧‧第一製程氣體/產物氣體
94‧‧‧反應器饋入氣體
96‧‧‧第二製程氣體
圖1為根據本發明之第一實施例的殼體及管體熱交換器之正視圖；圖2為熱交換器之透視圖，其中為了清晰起見而移除了殼體；圖3為熱交換器之部分之分解透視圖，且其中為了清晰起見而移除了殼體及管體；圖4為中心隔板之俯視圖；圖5為環形隔板之俯視圖；圖6為熱交換器之俯視圖，其中為了清晰起見而移除了管體側出口及第二終端凸緣； 圖7為沿著圖2之線7-7截取之熱交換器的橫截面圖，其中展示了分配板；圖8為熱交換器之正視圖，其展示用以在熱交換器內使額外加熱或冷卻流體流通之第二殼體；圖9為包括反應容器及殼體及管體熱交換器之反應器裝置之橫截面圖；圖10為圖9之反應器裝置之正視圖，其中為了清晰起見而移除了容器；及圖11為圖9之裝置之透視圖，其中為了清晰起見而移除了容器、殼體及管體。
6‧‧‧殼體側入口
8‧‧‧管體側入口
9‧‧‧殼體及管體熱交換器
10‧‧‧殼體側出口
16‧‧‧管體側出口
25‧‧‧殼體
81‧‧‧第一製程氣體/產物氣體
96‧‧‧第二製程氣體

Claims (28)

  1. 一種用於使一反應器饋入氣體中之一或多種化合物反應且在該反應器饋入氣體與一反應器產物氣體之間交換熱量的反應器裝置，該裝置包含：一反應容器，其具有一壁且包含發生該反應之一反應腔室；及一殼體及管體熱交換器，其用於在該反應器饋入氣體與該產物氣體之間轉移熱量，該殼體及管體熱交換器包含：一殼體，其與該反應腔室流體連通；一管體束，其在該殼體內，該管體束穿過該壁而延伸至該反應腔室中，該束包含複數個中心管體及在該等中心管體與該殼體之間的複數個周邊管體，該等管體與該反應腔室流體連通；及在該反應腔室中之(1)一終端凸緣或(2)一隔板，用於緊固該等延伸至該反應腔室中之管體之部分；其中該反應器饋入氣體包含四氯化矽，該反應器產物氣體包含三氯矽烷，該反應器饋入氣體在該管體束之該等管體中，且該反應器產物氣體在形成於該管體束及該殼體之間的一腔室中。
  2. 如請求項1之反應器裝置，其中該殼體及管體熱交換器包含：一環形隔板，其具有一外邊緣、一內邊緣及形成於該外邊緣與該內邊緣內之複數個周邊開口，其中該等周邊 管體穿過該等周邊開口；及一中心隔板，其具有複數個中心開口，其中該等中心管體穿過該等中心開口。
  3. 如請求項2之反應器裝置，其中該中心隔板具有一外邊緣，且其中該等周邊管體在該中心隔板之該外邊緣與該殼體之間穿過。
  4. 如請求項2之反應器裝置，其進一步包含至少約兩個環形隔板。
  5. 如請求項2之反應器裝置，其進一步包含至少約三個環形隔板，且其中僅兩個環形隔板相互鄰近。
  6. 如請求項2之反應器裝置，其進一步包含至少約兩個中心隔板。
  7. 如請求項2之反應器裝置，其進一步包含至少約三個中心隔板，且其中僅兩個中心隔板相互鄰近。
  8. 如請求項2之反應器裝置，其中環形隔板與中心隔板之總數為至少約五個。
  9. 如請求項1之反應器裝置，其進一步包含一第二殼體，該第二殼體與該第一殼體同心且具有比該第一殼體之半徑大的一半徑，該第一殼體及該第二殼體在該第一殼體與該第二殼體之間形成一環形腔室。
  10. 如請求項2之反應器裝置，其進一步包含一分配板，該分配板具有形成於其中之一充氣部，該充氣部與該等周邊管體及該等中心管體流體連通以將該反應器饋入氣體引入至該等周邊管體及該等中心管體中。
  11. 如請求項2之反應器裝置，其中隔板之間的平均軸向距離D1對該殼體之直徑D2的比率為自約3：1至約1：3。
  12. 如請求項2之反應器裝置，其中該等中心管體穿過該環形隔板向內至該環形隔板之該內邊緣。
  13. 如請求項2之反應器裝置，其中該反應器產物氣體穿過形成於該管體束與該殼體之間的該腔室，且其中該中心隔板具有一外邊緣，且該反應器產物氣體在該中心隔板之該外邊緣與該殼體之間穿過，且向內通過至該環形隔板之該內邊緣。
  14. 如請求項13之反應器裝置，其中該反應器產物氣體穿過形成於該管體束與該殼體之間的該腔室，且該反應器饋入氣體穿過該等中心管體及該等周邊管體。
  15. 如請求項2之反應器裝置，其中該中心隔板具有一外邊緣及延伸至該殼體之複數個張開部分。
  16. 如請求項2之反應器裝置，其中由該環形隔板界定之橫截面積對由該殼體界定之橫截面積的比率為至少約1：10。
  17. 如請求項2之反應器裝置，其中該環形隔板具有向內至該環形隔板之該內邊緣的一中心開口，且其中該中心隔板之橫截面積對該環形隔板之該中心開口之橫截面積的比率為至少約1：5。
  18. 如請求項1之反應器裝置，其中該反應腔室鄰接該反應容器之壁。
  19. 如請求項2之反應器裝置，其中該環形隔板接觸該殼 體。
  20. 如請求項1之反應器裝置，其中該熱交換器包含該終端凸緣。
  21. 如請求項1之反應器裝置，其中該反應腔室與形成於該管體束與該殼體之間的該腔室不同。
  22. 如請求項1之反應器裝置，其中該反應容器之該壁與該殼體及管體熱交換器之該殼體不同。
  23. 如請求項1之反應器裝置，其中該殼體及管體熱交換器包含一反應器氣體排出口及一產物氣體入口，該反應器氣體排出在該產物氣體入口上方。
  24. 一種用於使一反應器饋入氣體中之四氯化矽及氫反應且在該反應器饋入氣體與包含三氯矽烷及氯化氫之一反應器產物氣體之間交換熱量的方法，該反應及該熱交換發生於包含一反應容器之一反應器裝置中，該反應容器具有一壁及發生該反應之一反應腔室，該裝置進一步包含用於在該反應器饋入氣體與該反應器產物氣體之間轉移熱量之一殼體及管體熱交換器，該殼體及管體熱交換器包含與該反應腔室流體連通之一殼體及在該殼體內之一管體束，其中一腔室形成於該管體束與該殼體之間，該管體束穿過該壁而延伸至該反應容器中，該束包含複數個中心管體及在該等中心管體與該殼體之間的複數個周邊管體，該等管體與該反應腔室流體連通，該方法包含：將該反應器饋入氣體引入至該殼體及管體熱交換器之 該等周邊管體及該等中心管體中；將該反應器饋入氣體排出至該反應容器中以使該反應器饋入氣體中之四氯化矽及氫反應及形成包含三氯矽烷及氯化氫之該反應器產物氣體；將該反應器產物氣體引入至形成於該管體束與該殼體之間的該腔室中；及自該殼體排出該反應器產物氣體。
  25. 如請求項24之方法，其進一步包含：將自該殼體及管體熱交換器排出之該三氯矽烷引入至一第二反應容器中以生成多晶矽及四氯化矽副產物；及將該四氯化矽副產物引入至該殼體及管體熱交換器之該等周邊管體及該等中心管體中。
  26. 如請求項25之方法，其中該三氯矽烷係在引入至該第二反應容器中之前純化。
  27. 如請求項24之方法，其中該反應器饋入氣體係在自該殼體及管體熱交換器排出之前加熱到至少約600℃。
  28. 如請求項24之方法，其中該反應器產物氣體係在自該殼體及管體熱交換器排出之前冷卻至小於約550℃。
TW101103426A 2011-02-03 2012-02-02 殼體及管體熱交換器及使用此熱交換器之方法 TWI576560B (zh)

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US13/355,309 US9222733B2 (en) 2011-02-03 2012-01-20 Reactor apparatus and methods for reacting compounds
US13/355,303 US20120199323A1 (en) 2011-02-03 2012-01-20 Shell and tube heat exchangers and methods of using such heat exchangers

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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2995988A1 (fr) * 2012-09-24 2014-03-28 Kevin Rohart Echangeur polyvalent modulaire
DK177774B1 (en) 2013-04-11 2014-06-23 Spx Flow Technology Danmark As HYGIENIC HEAT EXCHANGE AND METHOD FOR PREPARING A HYGIENIC HEAT EXCHANGE
ITUB20150576A1 (it) * 2015-04-24 2016-10-24 Hexsol Italy Srl Scambiatore di calore a fascio tubiero e struttura perfezionata
KR101645132B1 (ko) * 2015-04-24 2016-08-02 엘지전자 주식회사 과냉각기 및 이를 구비한 공기조화기
CN109312997A (zh) * 2016-01-21 2019-02-05 杭州富尔顿热能设备有限公司 用于热交换器的挡板组合件、包括所述挡板组合件的热交换器、包括所述热交换器的流体加热***及其制造方法
CN106152827A (zh) * 2016-08-02 2016-11-23 南通白云环保工程设备有限公司 一种余热回收式静置箱
US20180208472A1 (en) * 2017-01-26 2018-07-26 Rec Silicon Inc Control of silicon oxide off-gas to prevent fouling of granular silicon annealing system
US10407310B2 (en) 2017-01-26 2019-09-10 Rec Silicon Inc System for reducing agglomeration during annealing of flowable, finely divided solids
US11306972B2 (en) 2017-11-01 2022-04-19 Holtec International Shell and tube heat exchangers
US11512902B2 (en) 2017-11-01 2022-11-29 Holtec International Flow baffles for shell and tube heat exchangers
US11796255B2 (en) 2017-02-24 2023-10-24 Holtec International Air-cooled condenser with deflection limiter beams
CN107042032A (zh) * 2017-03-06 2017-08-15 江苏省特种设备安全监督检验研究院南通分院 节能型石墨多管烟气除尘器、其工作方法及其检修方法
CN107782176A (zh) * 2017-10-31 2018-03-09 天津华电北宸分布式能源有限公司 一种带有过滤器的管壳式换热器
WO2019123220A1 (en) * 2017-12-20 2019-06-27 Nova Chemicals (International) S.A. Corrosion resistant heat exchanger
WO2020009734A1 (en) * 2018-02-14 2020-01-09 Holtec International Flow baffles for shell and tube heat exchangers
US20210293483A1 (en) * 2020-03-23 2021-09-23 General Electric Company Multifurcating heat exchanger with independent baffles
CN111638243B (zh) * 2020-05-25 2021-06-11 西安交通大学 一种填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段及气隙密封方法
CN115212820B (zh) * 2022-06-30 2024-05-03 北京京仪自动化装备技术股份有限公司 反应装置及半导体废气处理***

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5323849A (en) * 1993-04-21 1994-06-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Corrosion resistant shell and tube heat exchanger and a method of repairing the same
TW590792B (en) * 2002-03-26 2004-06-11 Showa Denko Kk Reaction device with a heat-exchanger
US20050131254A1 (en) * 2002-01-11 2005-06-16 Shuhei Yada Multitube reactor, vapor phase catalytic oxidation method using the multitube reactor, and start up method applied to the multitube reactor
TW200918451A (en) * 2006-11-30 2009-05-01 Mitsubishi Materials Corp Method for producing trichlorosilane, apparatus for producing trichlorosilane and method for producing polycrystal silicon

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE449817A (zh)
US3250322A (en) 1964-02-07 1966-05-10 Texas Instruments Inc Corrosive fluid heat exchanger
CS150463B1 (zh) 1969-04-23 1973-09-04
US4217334A (en) 1972-02-26 1980-08-12 Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler Process for the production of chlorosilanes
US4198379A (en) * 1974-01-11 1980-04-15 James G Russell Nitrogen oxide pollution abatement using catalytic combustion
US4127389A (en) 1977-04-04 1978-11-28 Pullman Incorporated Exchanger reactor
AU529228B2 (en) 1977-07-13 1983-06-02 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co. Ltd. Catalytic vapour phase oxidation
US4197907A (en) 1978-04-05 1980-04-15 Exxon Research & Engineering Co. Floating head support system for shell and tube heat exchanger
DE3024319C2 (de) 1980-06-27 1983-07-21 Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Trichlorsilan
DE3024320A1 (de) 1980-06-27 1982-04-01 Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen Vorrichtung zur hochtemperaturbehandlung von gasen
US4526769A (en) 1983-07-18 1985-07-02 Motorola, Inc. Trichlorosilane production process
EP0349011A1 (en) 1985-06-27 1990-01-03 Stone & Webster Engineering Corporation A convective reforming device for production of synthesis gas
JPS6221707A (ja) 1985-07-22 1987-01-30 Nippon Steel Corp トリクロルシランの製造方法
JPH0827154B2 (ja) * 1989-02-10 1996-03-21 三菱重工業株式会社 多管式伝熱装置
DE4022707C2 (de) 1989-07-18 2002-01-31 Hemlock Semiconductor Corp Isolierungssystem für einen Chlorsilan- und Wasserstoff-Reaktor
US5906799A (en) 1992-06-01 1999-05-25 Hemlock Semiconductor Corporation Chlorosilane and hydrogen reactor
US5250270A (en) * 1992-07-17 1993-10-05 The M. W. Kellogg Company Catalytic reactor bed
US5759500A (en) * 1996-01-16 1998-06-02 E. I. Du Pont De Nemours And Company Fluid reactor with catalyst on floating tubesheet
GB9820712D0 (en) 1998-09-24 1998-11-18 Btr Industries Ltd Heat exchanger
JP3105882B2 (ja) 1999-03-11 2000-11-06 東京ラヂエーター製造株式会社 熱交換機
JP3631406B2 (ja) 1999-12-28 2005-03-23 株式会社日本触媒 接触気相酸化反応用の多管式反応器
CA2415536A1 (en) * 2002-12-31 2004-06-30 Long Manufacturing Ltd. Reformer for converting fuel to hydrogen
DE10328163A1 (de) 2003-06-24 2005-01-13 Daimlerchrysler Ag Wärmetauscher mit einem Gehäuse
ITMI20031268A1 (it) 2003-06-24 2004-12-25 Italprotec S A S Di Cotogni Carla E C Scambiatore di calore a fascio tubiero.
US7600489B2 (en) 2004-03-04 2009-10-13 H2Gen Innovations, Inc. Heat exchanger having plural tubular arrays
DE102005005044A1 (de) 2005-02-03 2006-08-10 Consortium für elektrochemische Industrie GmbH Verfahren zur Herstellung von Trichlorsilan mittels thermischer Hydrierung von Siliciumtetrachlorid
DE102005046703A1 (de) 2005-09-29 2007-04-05 Wacker Chemie Ag Verfahren und Vorrichtung zur Hydrierung von Chlorsilanen
DE102005049067A1 (de) 2005-10-13 2007-04-19 Basf Ag Rohrbündelwärmeübertrager und Verfahren zur Entfernung von gelösten Stoffen aus einer Polymerlösung durch Entgasung in einem Rohrbündelwärmeübertrager
KR100847199B1 (ko) 2006-01-31 2008-07-17 주식회사 엘지화학 열전달 성능이 향상된 반응기, 이 반응기를 이용한 산화물 제조방법, 및 평행류의 열매체 유속 증가 방법
DE102006050329B3 (de) 2006-10-25 2007-12-13 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Herstellung von Trichlorsilan
JP5205906B2 (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
JP5601438B2 (ja) * 2006-11-07 2014-10-08 三菱マテリアル株式会社 トリクロロシランの製造方法およびトリクロロシラン製造装置
EP2394955B1 (en) * 2009-02-04 2016-12-07 Tokuyama Corporation Process for producing polycrystalline silicon

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5323849A (en) * 1993-04-21 1994-06-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Corrosion resistant shell and tube heat exchanger and a method of repairing the same
US20050131254A1 (en) * 2002-01-11 2005-06-16 Shuhei Yada Multitube reactor, vapor phase catalytic oxidation method using the multitube reactor, and start up method applied to the multitube reactor
TW590792B (en) * 2002-03-26 2004-06-11 Showa Denko Kk Reaction device with a heat-exchanger
TW200918451A (en) * 2006-11-30 2009-05-01 Mitsubishi Materials Corp Method for producing trichlorosilane, apparatus for producing trichlorosilane and method for producing polycrystal silicon

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