氢氯化反应加热器及其相关方法

专利名称：氢氯化反应加热器及其相关方法
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)成为微粒状娃和娃烧来进行分离。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);通过用经冷凝的氯娃烧进行洗漆,从所述的粗气体流中移除杂质；通过蒸懼对经纯化的粗气体流进行冷凝和分离；使部分四氯化娃流返回(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娃与氢气、四氯化娃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娃、基本上由四氯化娃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。本发明的一个或多个方面可以涉及一种反应器系统。所述反应器系统可以包括接触器，所述接触器具有与气态的第一反应物的源流体连接的第一反应物进口、与液态的第二反应物的源流体连接的第二进口、反应物混合物出口和汽化区；以及反应器，所述反应器具有与所述反应物混合物出口在下游流体连接的反应器进口和反应器产物出口。所述反应器系统还可以包括热交换器，所述热交换器具有将所述反应物混合物出口与所述反应器进口流体连接的第一热侧面以及与所述反应器产物出口在下游流体连接的第二热侧面。所述反应器系统还可以包括将所述反应物混合物出口与所述反应器进口流体连接的加热器。所述反应器系统还可以包括被构造成把将被引入到所述反应器的反应物进口的反应物混合物的温度调节为从约500° C到约600° C的控制系统。



附图并没有按比例绘制。在附图中，各图中示出的各个相同或近似相同的部件由类似的数字表示。出于清晰的目的，并非每个部件在每张图中都加以标示。在附图中:图1是根据本发明的一个或多个实施方案的反应器系统的示意图；图2是可以实施本发明的一个或多个实施方案的反应器系统的一部分的不意图；以及图3是可以与根据本发明的一个或多个实施方案的反应器系统一起使用的接触系统的一部分的不意图。
具体实施例方式氢氯化反应器通常在从约20bar到约40bar的高压和从约550° C到约580° C的高温下操作。本发明的一个或多个方面有助于在大约反应条件下将原料流或反应物流提供到反应器。因此，例如，本发明的反应器系统可以包括被设置用于接收一种或多种反应物并且可以使所述的一种或多种反应物处于促进氢氯化反应条件下的至少一个预处理或调节系统。本发明的某些方面通过为原料流提供适宜的反应条件而有助于或促进氢氯化反应。本发明的其他方面涉及提供经济有利的氢氯化反应系统。本发明的一个或多个特定的实施方案涉及包括可靠节能的反应物流调节系统和部件的氢氯化反应系统和技术。本发明的其他方面可以提供比常规的预处理系统具有较少腐蚀性的氢氯化反应物流，其可以有利地减少资金和运营成本，因为可以减少或避免在其中使用耐腐蚀性强的材料。本发明的其他方面可以提供安全隐患降低的氢氯化反应系统和技术。在本发明的一些构造中，反应器是被加压和加热到促进氢氯化反应的反应器操作条件的流化床反应器(FBR)。本发明的某些方面可以涉及经济和高效地汽化例如但不限于四氯化硅等液态反应物的系统和技术。本发明的其他方面可以提供用化工厂常用的饱和蒸汽系统来汽化高沸点液体的系统和技术。本发明的非限制性实施方案可以涉及用在低于约20bar的压力下的饱和蒸汽汽化液态反应物的至少一部分；在某些情况下，用在低于约15bar的压力下的饱和蒸汽；在其他情况下，用在从约5bar到约15bar的压力下的饱和蒸汽。本发明的某些方面通过避免其临界压力35.Sbar和临界温度233° C而避免了与在高压条件下使用四氯化硅相关的限制或困难。本发明的某些方面涉及使用来自一个或多个反应器的一个或多个产物流的热至少部分地加热进入其中的一个或多个反应物流。本发明的其他方面可以涉及使用来自一个或多个反应器的一个或多个产物流的热汽化一个或多个反应器原料流，以及在某些情况下使所述的一个或多个反应器原料流过热。例如，本发明的一个或多个实施方案可以涉及通过冷却来自反应器的一个或多个产物流来升高一个或多个反应物流的温度的热交换过程。本发明的其他方面可以涉及仅使用来自反应器的一个或多个产物流的一部分热加热进入反应器的一个或多个反应物流。本发明的某些方面可以涉及在一个或多个产物流和一个或多个反应物流之间的热传递，而不会使任意的一个或多个产物流的组分冷凝或沉积。本发明的一些实施方案可以涉及在冷却一个或多个排出的产物流的同时升高一个或多个反应物流的温度，而不会使其中 的金属盐沉积或凝结。本发明的一个或多个方面可以涉及在多个加热阶段中加热进入反应器中的一个或多个反应物流。本发明的特定实施方案可以涉及升高第一反应物、第二反应物(如第二反应物流)或它们两个的温度的第一加热阶段。在本发明的其他特定实施方案中，可以用第一反应物流的潜热升高第二反应物流的温度或使至少一部分的第二反应物流发生相变。本发明的其他特定实施方案可以任选地涉及在第一加热阶段加热任意的第一反应物、第二反应物或它们两个之后升高所述流中的任意一个或多个的温度的第二加热阶段。本发明的其他特定实施方案可以涉及在第三或最后阶段中把将被引入一个或多个反应器中的任意反应物流加热到反应有利条件。本发明的其他方面可以涉及在任意加热阶段过程中用一个或多个其他反应物流使一个或多个反应物流饱和。本发明的其他方面涉及通过使用饱和蒸汽将总热能的一部分提供给将被引入反应器中的反应物混合物以及用来自反应器的产物流的热能提供总热能的另一部分。本发明的其他方面可以涉及在利用来自反应器产物流的热的换热器与反应器的反应物混合物进口之间不使用加热器的系统和技术。第一阶段加热可以涉及直接或间接地提供一种或多种反应物的至少一部分的汽化热。可以由一个或多个热源加热气态的第一反应物流，然后加热过的第一气体流可以将热传递到液态的第二反应物流。任选地可以由一个或多个热源直接加热液态的第二反应物流。加热过的气体反应物流可以接触液态的第二反应物流或与其混合，以为其提供汽化热并且汽化至少一部分的第二反应物。本发明的一个或多个实施方案的其他变形可以涉及加热与第二反应物接触或混合的第一反应物。第一阶段加热可以涉及用饱和蒸汽加热任意的反应物流或其混合物。第一阶段加热实施方案的其他变形可以涉及在与一种或多种其他反应物接触的同时加热气态的第一反应物流，以产生具有用一种或多种其他反应物饱和的第一反应物的气态反应物混合物流。可以通过常规有效的加热流体提供用于第一阶段加热的热，例如但不限于液态反应物的汽化热。例如，可以用饱和蒸汽来提供足够的汽化热，以用液态的第二反应物使气态的第一反应物饱和。饱和蒸汽可以低于约20bar，在某些情况下，低于约15bar,在其他情况下,为从约5bar到约20bar,在其他情况下,为从约5bar到约15bar。任选的第二阶段加热可以涉及通过使用一个或多个加热系统将一个或多个反应物流的温度升高到中间目标温度来将气态反应物流的温度升高到至少中间目标温度。例如，可以通过使用电加热 源加热反应物流。在其他情况下，第二阶段加热可以使用饱和蒸汽和过热蒸汽中的任一种将反应物流的温度升高到中间目标温度。可选择地，可以使用油基加热系统将一个或多个经预热的反应物流的温度升高到中间目标温度。根据一个或多个方面，本发明的有利的实施方案可以涉及将饱和的反应物流或原料气的温度升高到降低下游加热流的组分的沉积可能性的温度。在最后加热阶段中，就在加热之前的反应物流的目标温度可以是高于来自反应器的任意的一个或多个产物流的任意组分的沉积或冷凝条件(例如，温度和压力)的温度。在氢氯化反应系统中，例如，目标温度可以被认为是中间目标温度，取决于在产物流中存在的可沉积的金属盐可以是:至少约175° C，在一些情况下，可以为从约175° C到约500° C，从约175° C到约400° C，从约175° C到约350° C，或甚至从约200° C到约375° C。可以通过与来自诸如任意的一个或多个反应器等系统的一个或多个单元操作的一个或多个流出流进行热交换实现将被引入任意的一个或多个反应器的原料气的最后加热，以提供促成一个或多个反应产物的条件。因此，本发明的各个方面可以提供涉及调节或提供具有一种或多种目标性能的反应物流的各阶段的操作成本有效的系统和技术。本发明的其他方面提供可以避免使用热油系统或电加热系统来汽化一种或多种反应物的系统和技术。本发明的其他方面提供可以在不引起或至少减少热流中任意组分的沉积或冷凝可能性的条件下使用来自其单元操作的热(如热流)来升高系统的其他工艺流(如冷流)的温度的系统和技术。如图1中示例性所示的，其示出了用于生产三氯硅烷的反应系统100的一部分，本发明的系统和技术可以包括至少一个反应器，例如在从第一反应物的源103和第二反应物的源104生产三氯硅烷的反应条件下操作的流化床反应器102。出于说明性的目的，将描述用于三氯硅烷反应体系的系统和技术，但并不限于此。反应系统100还可以包括至少一个反应物接触单元操作和一个或多个热交换或加热单元操作。如图1的非限制性实施方案中所示的，该接触单元操作可以是具有通常与气态反应物的源(如含有氢气、基本上由氢气构成或由氢气构成的第一反应物的源103)在下游流体连接的至少一个气态反应物进口Ill的热虹吸再沸器110。该接触单元操作还可以具有通常与液态反应物的源(如含有四氯化硅、基本上由四氯化硅构成或由四氯化硅构成的第二反应物的源104)在下游流体连接的至少一个液态反应物进口 112。该接触单元操作通常具有促进在气态的和液化的组分之间的平衡条件的至少一个饱和或液体/气体汽化区或部113。汽化部113可以包括促进传质的填充材料，优选用液体组分使气体饱和。例如，第二反应物流的四氯化硅可以蒸发成在部113中的饱和条件下的氢气流。该接触单元操作还可以包括有助于加热任意的反应物的加热部。如示例性示出的，可以使用来自可以提供在从约5bar到约15bar的压力下的饱和蒸汽的蒸汽源116的饱和蒸汽。可以将来自饱和蒸汽的任何冷凝物排放到排泄管D或回收、重新使用并转变为饱和蒸汽。该接触单元操作还可以包括排污装置118以定期地移除任何不想要的积聚组分。在操作中，通过使用例如封闭的循环液面控制系统LC可以将再沸器110中的液面控制到所需的液面，该封闭的循环液面控制系统LC包括可操作地连接到流量调节器(例如被设置在通常含有四氯化硅的第二反应物的源104和液体进口 112之间的阀115)的至少一个液面传感器或指示器。所需的液面可以取决于任意的再沸器110和反应器102的一个或多个操作和设计考虑。非限制性的考虑因素包括例如增加或减少进入反应器102的反应物流量的再沸器110的动态响应、饱和蒸汽源116的热容、部114的传热效率和部113的接触效率。可以通过使用例如封闭的循环温度控制系统117将在出口 116处设置的饱和反应物流的温度调节到所需的饱和温度，该封闭的循环温度控制系统包括诸如传感器Tl和T2等至少一个温度传感器。如示例性示出的，传感器Tl被设置用来测量流体的温度，传感器T2被设置用来测量再沸器110中的蒸汽的温度。象所需的液面那样，所需的饱和温度可以取决于任意的再沸器110和反应器102的一个或多个操作和设计考虑，例如但不限于进入反应器102的反应物流的需要或期望的质量流量以及反应器102的转换效率或容量。目标或期望的饱和温度通常低于约500° C，并且可以为从约125° C到约350° C，通常为从约135° C 到约 155° Co如上所述，本发明的某些方面涉及将反应物流加热到促成所期望反应的条件的部件和技术。例如，系统100还可以包括有助于从产物流和将被引入反应器102的进口反应物流传热的换热器120。如图所示，换热器120通常具有将反应物流进口 121与再沸器110的出口 116流体连接的第一热侧面以及与第一热侧面热通信并且将反应器102的产物出口122与一个或多个下游单元操作(如产物分离或纯化机构130)流体连接的第二热侧面。如果被使用，系统100还包括具有将来自再沸器110的饱和反应物流的温度升高到中间目标温度的至少一个加热单元操作的补充或第二加热阶段140。可以通过使用直接或间接加热操作提供第二阶段热能。例如，加热阶段140可以包括第一加热器142和第二加热器144中的任一个或两个，第一加热器从热油热提供热能，第二加热器提供电发热能，从而为将在换热器120中被进一步加热的反应物流提供中间目标温度。在示例性系统中，中间目标温度可以是高于在来自反应器102的产物流中的任意可沉积的盐的沉积温度的温度。例如，中间目标温度可以为从约175° C到约350° C。如果有利，那么可以通过使用诸如过热蒸汽等蒸汽实现第二阶段加热。

图2示例性示出了本发明的一个或多个实施方案的另一种变形。在这个变形中，可以通过使用具有一个或多个饱和部213和汽化部214的接触塔210促进来自源103的气态反应物流的饱和。部213和214中的每一个通常包括有助于液体/气体转移的填充组分。系统100还可以包括具有与提供从约5bar到约15bar的饱和蒸汽的加热源116流体连接的第一热侧面的一个或多个加热器215。一个或多个加热器215中的每一个通常具有与第一热侧面热通信并且通过塔底循环泵230与塔210的液体出口 216流体连接并与塔210的经加热过的液体进口 217流体连接的第二热侧面。随着通常含有诸如四氯化硅等第二反应物的经加热过的液体被引入部214中，至少一部分的第二反应物被汽化为被引入部213中的气相。在部213中，该气相在通过饱和的反应物出口 218离开之前被汽化的第一反应物饱和。
象在第一变形中那样，阀242可以被用来定期地将积聚的杂质排放到排泄管或排污装置118。类似地，可以使用热油、蒸汽和电发热设备中的任一种的任选的第二加热阶段240可以被用来升高来自塔210的饱和反应物流的温度。可以通过使用具有一个或多个温度传感器Tl的温度控制系统以致动被引入加热器215中的加热蒸汽的量来控制饱和反应物流的温度。可以将来自加热器215的蒸汽冷凝物排放到排泄管D。可以通过液体控制系统LC (其根据由一个或多个传感器测量的液面而致动调节第二反应物流的流量的阀)将在塔210的液槽或底部的液面控制到目标液面。同样可以控制第二反应物流的流量。可以通过流量控制系统FC (其根据由一个或多个流量传感器测量的流量而致动调节第二反应物流的流量的阀)将进入塔210的第一反应物流的流量控制到目标流量。图3示出了本发明的一个或多个实施方案的另一种变形。如示例性示出的，该系统可以包括锅形再沸器310，以有助于来自源103的第一反应物与来自源104的第二反应物接触，从而产生可以在换热器120中被来自反应器102的产物流进一步加热的饱和的反应物流。可以用来自源116的饱和蒸汽来加热在再沸器310中的任意的氢气、四氯化硅或它们两个。可以将来自饱和蒸汽的任意冷凝物从加热线圈转移到排泄管D或将其再加热成饱和蒸汽。来自源103的气态的第一反应物通常通过在再沸器310内使气态反应物鼓泡进入液态的第二反应物的池中而与第一反应物接触。可以通过使用淹没在液态的第二反应物下面的具有多个孔的歧管实现鼓泡。随着气态的第一反应物通过液态的第二反应物上升，第二反应物的一部分汽化为气态的第二反应物的气泡。因此，在液面之上的顶部空间含有用第二反应物饱和的气态的第一反应物，然后可以通过来自反应器102的产物流在换热器120中进行加热。如果被使用，第二加热阶段140可以将饱和的反应物流的温度升高到中间目标温度。机构130可以包括将来自反应器102的产物流的组分进行分馏的一个或多个分离单元操作。例如，机构130可以包括将在产物流中的诸如三氯硅烷等一种或多种期望的产物与诸如气态的氢气和四氯化硅等未用的反应物分离的一个或多个蒸馏塔。可以将该所需的产物储存、输送或用于其他系统。诸如氢气和四氯化硅等回收的反应物可以被使用或补充任意的反应物的源103和104。
本发明还可以涉及使用一个或多个控制系统来监测和调节系统的任意单元操作的一个或多个参数的操作。例如，控制系统可以被用来监测和调节系统100的任意的单元操作的操作条件到各个目标值。在某些情况下，相同或不同的控制系统可以被用来监测和调节在系统的任意的单元操作中的操作条件。例如，可以监测和控制接触气体流的流量以提供一个或多个预定的、目标或设置点值，或者与一个或多个其他单元操作的其他操作条件相关。其他被监测或控制的参数可以是温度、压力和任意流的流量。可以使用一个或多个计算机系统实施控制器，该计算机系统可以是例如通用计算机或专用计算机系统。可以被用来或实施以实现本发明的系统或子系统的一个或多个工艺的控制系统的非限制性例子包括诸如来自艾默生电气公司(Emerson Electric C0.)的DELTA V数字自动化系统等分布式控制系统和诸如那些可从Allen-Bradley或RockwellAutomation, Milwaukee, Wisconsin得到的可编程逻辑控制器。本发明的某些方面涉及现有系统的翻新或改造以有利地结合本发明的任意的特征。本发明的某些特定方面可以涉及改进现有的三氯硅烷反应系统，以包含涉及将气态反应物与液态反应物接触以产生具有第一反应物并用第二反应物饱和的气态反应物混合物的技术。同样，本发明的某些方面可以涉及改造现有反应系统，以重新分配一个或多个反应物流的加热负荷，从而使用饱和蒸汽而减少系统的其他流的组分的不期望沉积的可能性。例如，本发明的一个或多个方面可以涉及改造三氯硅烷反应系统的方法。该方法可以包括将至少一种气态反应物的一个或多个源与液体-蒸汽接触器连接，该至少一种气态反应物含有氢气、基本上由氢气构成或由氢气构成；连接至少一种第二反应物的一个或多个源，该至少一种第二反应物含有四氯化硅、基本上由四氯化硅构成或由四氯化硅构成；将接触器的反应物混合物出口连接到换热器的第一热侧面的第一进口 ；将换热器的第一热侧面的第一出口连接到三氯硅烷反应器的进口。该换热器通常具有与第一热侧面热通信并且具有与三氯硅烷反应器的出口在下游流体连接的第二进口的第二热侧面。该方法还可以包括在接触器的反应物混合物出口与换热器的第一进口之间连接电加热器。尽管上面描述了本发明的一些示意性实施方案，但对于本领域技术人员应该显而易见的是，前述内容仅仅是说明性的，而不是限制性的，只是以举例的方式来呈现。许多修改和其他实施方案是在本领域 技术人员范围内的，并预计落入本发明的范围内。特别地，尽管本文呈现的许多实施方案涉及方法步骤或系统元件的特定组合，但应当理解的是，这些步骤和这些元件可以按其他方式组合，从而实现相同的目标。本领域技术人员应当明白的是，本文描述的参数和构造是示例性的，实际参数和/或构造将取决于使用本发明的系统和技术的特定应用。本领域技术人员在使用不超过常规实验的情况下也应当认识或能够确定本发明具体实施方案的等同物。因此，应该理解的是，本文描述的实施方案只是以举例的方式来呈现，并且在所附权利要求书及其等同物的范围内，可以按不同于具体描述的方式来实施本发明。此外，还应当明白的是，本发明涉及本文描述的每个特征、系统、子系统或技术；本文描述的两个或更多个特征、系统、子系统或技术的任意组合；以及两个或更多个特征、系统、子系统和/或方法的任意组合，只要这些特征、系统、子系统和技术不会相互矛盾，这些被认为包含在权利要求书中所体现的本发明范围内。此外，仅仅结合一个实施方案所讨论的步骤、元件和特征不排除在其他实施方案中起到相似的作用。
如本文中所使用的，术语“多个”是指两个或更多个的项目或部件。术语“包括”、“包含”、“带有”、“具有”、“含有”和“涉及”，不论是在说明书中还是在权利要求书等等中，均是开放式术语，即，意味着“包括但不限于”。因此，这些术语的使用意味着包括其后列出的
项目及其等同物，还有额外的项目。在权利要求书中，只有过渡短语“由......构成”或
“基本上由......组成”分别是封闭式或半封闭式的过渡短语。在权利要求书中修饰权利
要求的要素的序数术语如“第一”、“第二”、“第三”等的使用本身并不意味着一个权利要求要素相对于另一个权利要求要素的任何优先级、先后次序或顺序或者执行方法步骤的时间顺序，而是仅仅用作标记将具有某一名称的一个权利要求要素与具有相同名称(但使用序数术语)的另一个要素 相区分，从而区分各个权利要求要素。
权利要求
1.一种制备三氯硅烷的方法，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。
2.如权利要求1所述的方法，还包括加热第一流的至少一部分。
3.如权利要求2所述的方法，其中加热第一流的至少一部分包括用压力为从约5bar到约15bar的饱和蒸汽加热。
4.如权利要求1所述的方法，还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。
5.如权利要求1所述的方法，其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。
6.如权利要求1所述的方法，还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。
7.一种提供反应物混合物的方法，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。
8.如权利要求7所述的方法，还包括将所述反应物流加热到从约175°C到约550° C的温度。
9.如权利要求8所述的方法，还包括用饱和蒸汽增加所述气态的第一反应物的潜热。
10.如权利要求9所述的方法，其中第一反应物基本上由氢气构成，第二反应物含有四氯化硅。
11.如权利要求7所述的方法，其中在减少所述气态的第一反应物的潜热的同时进行提供至少汽化热。
12.—种反应器系统,包括: 接触器，所述接触器具有与气态的第一反应物的源流体连接的第一反应物进口、与液态的第二反应物的源流体连接的第二进口、反应物混合物出口和汽化区；以及 反应器，所述反应器具有与所述反应物混合物出口在下游流体连接的反应器进口和反应器产物出口。
13.如权利要求12所述的反应器系统，还包括热交换器，所述热交换器具有将所述反应物混合物出口与所述反应器进口流体连接的第一热侧面以及与所述反应器产物出口在下游流体连接的第二热侧面。
14.如权利要求12所述的反应器系统，还包括将所述反应物混合物出口与所述反应器进口流体连接的加热器。
15.如权利要求14所述的反应器系统，还包括被构造成把将被引入到所述反应器的反应物进口的反应物混合物的温度调 节为从约500° C到约600° C的控制系统。
全文摘要
本发明的系统和方法涉及通过经由反应物流调节系统和部件为原料流提供适宜的反应条件的氢氯化反应。该调节系统有助于四氯化硅在气态的氢气中汽化以产生含有用四氯化硅饱和的氢气的反应物流。通过使用低于约15bar的饱和蒸汽而无需使用过热蒸汽或热油就可以实现饱和。可以将饱和的反应物流进一步加热到实现转化为三氯硅烷的反应条件。
文档编号B01J19/14GK103228664SQ201180055890
公开日2013年7月31日 申请日期2011年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者布鲁斯·黑兹尔坦 申请人:Gtat有限公司