ПРОТОЧНЫЙ ТРУБЧАТЫЙ РЕАКТОР ДЛЯ ПРЕВРАЩЕНИЯ ТЕТРАХЛОРИДА КРЕМНИЯ ДО ТРИХЛОРСИЛАНА

1. Способ получения трихлорсилана путем взаимодействия тетрахлорида кремния с водородом в реакторе гидродехлорирования (3), отличающийся тем, что реактор гидродехлорирования (3) эксплуатируют под давлением, причем он включает одну или несколько реакторных труб (3а, 3б, 3в), выполненных из керамического материала.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержащий тетрахлорид кремния исходный газ (1) и/или содержащий водород исходный газ (2) в качестве потоков под давлением подают в эксплуатируемый под давлением реактор гидродехлорирования (3) и подвергают взаимодействию за счет подачи теплоты с получением содержащего трихлорсилан и HCl продуктового газа, выводимого из реактора гидродехлорирования (3) в качестве находящегося под давлением потока (4).
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что содержащий тетрахлорид кремния исходный газ (1) и содержащий водород исходный газ (2) подают в эксплуатируемый под давлением реактор гидродехлорирования (3) в качестве общего потока (1, 2).
2
3
4
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что керамический материал выбран из AlO, AlN, SiaN, SiCN или SiC.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что керамический материал выбран из SiC, пропитанного кремнием, изостатически прессованного SiC, горячо изостатически прессованного SiC или спеченного без давления SiC (SSiC).
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что одна или несколько реакторных труб (3а, 3б, 3в) выполнены из спеченного без давления SiC (SSiC).
7. Способ по п.2, отличающийся тем, что содержащий тетрахлорид кремния исходный газ (1) и/или содержащий водород исходный газ (2) подают в реактор гидродехлорирования (3) под давлением в диапазоне от 1 до 10 бар, предпочтительно в диапазоне от 3 до 8 бар, особенно предпочтительно в диапазоне от 4 до 6 бар, и при температуре в диапазоне от 150°С до 900°С, предпочтительно в диапазоне от 300°С до 800°С, особенно предпочтительно в диапазоне от 500°С до 700°С.
8. Способ по п.2, отличающийся тем, что подачу теплоты для реакции в реакторе гидродехлорирования (3) осуществляют с помощью обогревательной камеры (15), в которой размещены одна или несколько реакторных труб (3а, 3б, 3в).
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что обогревательную камеру (15) нагревают с помощью электрического нагревателя сопротивления, или она представляет собой топочную камеру (15), работающую на горючем газе (18) и воздухе горения (19).
10. Способ по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что реакцию в реакторе гидродехлорирования (3) катализируют посредством катализирующего взаимодействие внутреннего покрытия одной или нескольких реакторных труб (3а, 3б, 3в).
11. Способ по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что реакцию в реакторе гидродехлорирования (3) катализируют посредством катализирующего взаимодействие покрытия размещенного в реакторе (3), соответственно в одной или нескольких реакторных трубах (3а, 3б, 3в), неподвижного слоя.
12. Применение реактора гидродехлорирования (3) в качестве интегральной составной части установки для получения трихлорсилана из металлургического кремния, отличающееся тем, что реактор гидродехлорирования (3) эксплуатируют под давлением, причем реактор включает одну или несколько реакторных труб (3а, 3б, ,в), выполненных из керамического материала.
13. Применение по п.12, отличающееся тем, что установка для получения трихлорсилана из металлургического кремния включает:
а) узел для взаимодействия тетрахлорида кремния с водородом с получением трихлорсилана, включающий:
- расположенный в обогревательной камере (15) или топочной камере (15) реактор гидродехлорирования (3), причем узел предпочтительно включает одну или несколько реакторных труб (3а, 3б, 3в), размещенных в топочной камере (15);
- по меньшей мере, один трубопровод (1) для содержащего тетрахлорид кремния газа и, по меньшей мере, один трубопровод (2) для содержащего водород газа, подключенные к реактору гидродехлорирования (3) соответственно к узлу одной или несколько реакторных труб (3а, 3б, 3в), причем вместо отдельных трубопроводов (1) и (2) может иметься общий трубопровод (1, 2) для содержащего тетрахлорид кремния газа и содержащего водород газа;
- выходящий из реактора гидродехлорирования (3) трубопровод (4) для содержащего трихлорсилан и HCl продуктового газа;
- теплообменник (5), предпочтительно представляющий собой теплообменник из группы труб, через который направлен трубопровод для продуктового газа (4), а также, по меньшей мере, один трубопровод для тетрахлорида кремния (1) и/или, по меньшей мере, один трубопровод для водорода (2), с обеспечением переноса тепла из трубопровода для продуктового газа (4), по меньшей мере, в трубопровод для тетрахлорида кремния (1) и/или, по меньшей мере, трубопровод для водорода (2), причем теплообменник (5) может содержать теплообменные элементы из керамического материала;
- в случае необходимости, узел (7) или систему, включающую несколько узлов (7а, 7б, 7в) для отделения одного или нескольких продуктов, включающих тетрахлорид кремния, трихлорсилан, водород и HCl;
- в случае необходимости, трубопровод (8) для подачи отделенного тетрахлорида кремния в трубопровод для тетрахлорида кремния (1), предпочтительно вверх по направлению течения от теплообменника (5);
- в случае необходимости, трубопровод (9) для подачи отделенного трихлорсилана в место вывода конечного продукта;
- в случае необходимости, трубопровод (10) для подачи отделенного водорода в трубопровод для водорода (2), предпочтительно вверх по направлению течения от теплообменника (5); и
- в случае необходимости, трубопровод (11) для подачи отделенного HCl в установку гидрохлорирования кремния; и
б) узел для взаимодействия металлургического кремния с HCl получением тетрахлорида кремния, включающий:
- установку гидрохлорирования (12), установленную перед узлом для взаимодействия тетрахлорида кремния с водородом, причем, по меньшей мере, часть используемого HCl через поток HCl (11) можно подать в установку гидрохлорирования (12);
- конденсатор (13) для отделения, по меньшей мере, части водорода как продукта присоединения, причем водород происходит из реакции в установке гидрохлорирования (12) и причем данный водород по трубопроводу для водорода (2) подают в реактор гидродехлорирования (3) или в систему одной или нескольких реакторных труб (3а, 3б, 3в);
- дистилляционную установку (14) для отделения, по меньшей мере, тетрахлорида кремния и трихлорсилана из смеси остальных продуктов от реакции в установке гидрохлорирования (12), причем тетрахлорид кремния по трубопроводу для тетрахлорида кремния (1) подают в реактор гидродехлорирования (3), соответственно систему одной или нескольких реакторных труб (3а, 3б, 3в) и
- в случае необходимости, теплообменник (16) для предварительного нагревания предусмотренного для топочной камеры (15) воздуха горения (19) с использованием вытекающего из топочной камеры (15) дымового газа (20); и
- в случае необходимости, установку (17) для получения пара из вытекающего из теплообменника (16) дымового газа (20).
14. Применение по п.12, отличающееся тем, что керамический материал выбран из SiC, пропитанного кремнием, изостатически прессованного SIC, горячо изостатически прессованного SiC или спеченного без давления SiC (SSiC).
15. Применение по одному из пп.12-14, отличающееся тем, что реактор гидродехлорирования (3), реакторные трубы (3а, 3б 3в), обогревательная камера (15) или эксплуатация реактора гидродехлорирования (3) имеют приведенные в пп.1-11 признаки.
2
3,
3
4
16. Применение керамического материала, выбранного из AlOAlN, SiN, SiCN или SiC, в качестве материала для реакторной трубы (3а, 3б, 3в), причем предпочтительно керамический материал выбран из SiC, пропитанного кремнием, изостатически прессованного SiC, горячо изостатически прессованного SiC или спеченного без давления SiC (SSiC).
17. Применение по п.16, отличающееся тем, что реакторная труба (3а, 3б, 3в) представляет собой реакторную трубу реактора гидродехлорирования (3) для взаимодействия тетрахлорида кремния с водородом с получением трихлорсилана.