[发明专利]氢氯化反应加热器及其相关方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产三氯硅烷的系统和方法，具体地，涉及利用汽化技术降低三氯硅烷反应系统的能耗并提高其有效性的系统和方法。

背景技术

在美国专利号4,340,574中，Coleman公开了一种从分离塔中利用再循环来生产超高纯度硅烷的方法。

在美国专利号4,676,967中，Breneman公开了一种生产高纯度硅烷和硅的方法。

在美国专利号5,118,486中，Burgie等人公开了通过使副产物流雾化(atomization)成为微粒状硅和硅烷来进行分离。

在美国专利号6,060,021中，Oda公开了一种在作为密封气体的氢气下储存三氯硅烷和四氯化硅的方法。

在美国专利号6,843,972B2中，Klein等人公开了一种通过与固体碱接触来纯化三氯硅烷的方法。

在美国专利号6,852,301B2中，Block等人公开了一种生产硅烷的方法：通过使冶金硅与四氯化硅SiCl₄和氢气反应，从而形成四氯化硅和三氯硅烷SiHCl₃的粗气体流(crude gas stream)；通过用经冷凝的氯硅烷进行洗涤，从所述的粗气体流中移除杂质；通过蒸馏对经纯化的粗气体流进行冷凝和分离；使部分四氯化硅流返回(returning)至冶金硅与四氯化硅和氢气的反应中；使部分流歧化以形成四氯化硅和硅烷；以及将通过歧化所形成的硅烷返回至冶金级硅与四氯化硅和氢气的反应中。

在美国专利号6,905,576B1中，Block等人公开了一种通过在催化剂床中对三氯硅烷进行催化歧化来生产硅烷的方法和系统。

在美国专利号7,056,484B2中，Bulan等人公开了一种通过使硅与氢气、四氯化硅反应生产三氯硅烷的方法，其中硅处于与催化剂混合的粉碎形式。

在美国专利申请公开号2007/0231236A1中，Kajimoto等人公开了一种生产卤代硅烷的方法和纯化固体组分的方法。

在国际公开号2007/035108A1中，Andersen等人公开了一种生产三氯硅烷的方法以及对用于三氯硅烷生产中的硅进行生产的方法。

发明内容

本发明的一个或多个实施方案可以涉及一种制备三氯硅烷的方法。所述方法可以包括使含有氢气的第一流与含有四氯化硅的第二流接触，以产生含有用四氯化硅饱和的氢气的气态反应物流；将所述气态反应物流引入反应器中；以及从所述反应器回收含有三氯硅烷、四氯化硅和氢气的产物流。所述制备三氯硅烷的方法还可以包括加热第一流的至少一部分。在本发明的一些实施方案中，加热第一流的至少一部分可以包括用压力为从约5bar到约15bar的饱和蒸汽加热。所述制备三氯硅烷的方法还可以包括在将所述气态反应物流引入反应器之前，将所述反应物流的至少一部分加热到从约175°C到约550°C的温度。在本发明的一些实施方案中，使第一流与第二流接触包括加热第一流和第二流中的至少一个的至少一部分。所述制备三氯硅烷的方法还可以包括从所述产物流回收氢气的至少一部分并且使用回收氢气的至少一部分产生第一流。

本发明的一个或多个实施方案可以涉及一种提供反应物混合物的方法。所述方法可以包括提供气态的第一反应物；提供液态反应物；通过将至少汽化热提供到所述液态反应物的至少一部分使所述液态反应物汽化，以产生气态的第二反应物；回收含有用所述气态的第二反应物饱和的气态的第一反应物的反应物混合物；以及将所述反应物混合物的至少一部分引入反应器中。所述提供反应物混合物的方法还可以包括将所述反应物流加热到从约175°C到约550°C的温度。所述提供反应物混合物的方法还可以包括用饱和蒸汽增加所述气态的第一反应物的潜热。在本发明的一些实施方案中，第一反应物可以含有氢气、基本上由氢气构成或由氢气构成。第二反应物可以含有四氯化硅、基本上由四氯化硅构成或由四氯化硅构成。可以在减少所述气态的第一反应物的潜热的同时对所述液态反应物进行汽化。