金属シリコンからトリクロロシランを製造するための「閉ループ」法
本発明は、トリクロロシラン及び四塩化ケイ素を金属シリコンから製造するための多段階の方法に関し、その際、第一の段階において、トリクロロシラン及び四塩化ケイ素を金属シリコンから製造し、かつ、第二の段階において、四塩化ケイ素を最終生成物のトリクロロシランへとさらに処理する。そのうえまた、本発明は、係る方法が組み込まれて実施されることができる装置に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トリクロロシラン及び四塩化ケイ素を金属シリコンから製造するための方法に関する。それは多段階の方法であり、その際、第一の段階において、トリクロロシラン及び四塩化ケイ素が金属シリコンから製造され、かつ、第二の段階において、四塩化ケイ素が最終生成物のトリクロロシランへとさらに処理される。本発明は、そのうえまた、係る方法が組み込まれて実施されることができる装置に関する。
【０００２】
トリクロロシランは、例えば、高純度シリコンを製造するために使用されることができる。その際、トリクロロシランは、熱により高純度シリコンに分解される。トリクロロシランはまた、金属シリコンから多段処理において製造されることができる。この種のプロセスは、例えばＤＥ２９１９０８６から公知である。
【０００３】
しかしながら、トリクロロシランを製造するための公知の方法は、一般に、金属シリコンからトリクロロシランへの転化の処理全体におけるエネルギー消費量が非常に高いという欠点を有する。それに加えて、公知の方法の多くは、それらが副生成物の発生及び再利用若しくは再使用に関して最適化されていないという欠点を有する。経済的な観点のみならず、生態学的な観点から、殊に、公知の方法は、この点でも改善の余地が大いにある。
【０００４】
したがって、本発明が基礎とする課題は、上述の問題に関して極めて高い要求を満たす、トリクロロシランを金属シリコンから製造するための最適化された技術的な解決手段を提供することであった。それに従って、課題は、多段装置の内部で、生成物流及び熱流を、そこで用いられる出発材料及びエネルギー量が可能な限り効果的に最終生成物のトリクロロシランの製造に利用されるように組み合わせることである。
【０００５】
この課題は、以下に記載した部分方法及び方法全体若しくは部分装置及び装置全体によって解決される。
【０００６】
本発明の対象は、特に、水素を用いた水素化脱塩素によって四塩化ケイ素からトリクロロシランを製造するための方法であって、その際、少なくとも１つの四塩化ケイ素含有出発材料流と少なくとも１つの水素含有出発材料流を水素化脱塩素反応器に送り、かつ、その際、水素化脱塩素反応器中で、出発材料と生成物との間の熱力学的平衡状態が、熱の供給によって生成物の方向に移動させられ、かつ、その際、四塩化ケイ素、トリクロロシラン及び水素及びＨＣｌを含有する生成物流が、水素化脱塩素反応器から導き出される方法において、熱交換器によって生成物流が冷却され、かつ、同じ熱交換器に導かれた四塩化ケイ素含有出発材料流及び／又は水素含有出発材料流が予熱されることを特徴とする方法である。生成物流中には、場合により、ジクロロシラン、モノクロロシラン及び／又はシランといった副生成物が含まれていてよい。
【０００７】
水素化脱塩素反応器中の平衡反応は、典型的には、７００〜１，０００℃、有利には８５０℃〜９５０℃で、かつ、１〜１０ｂａｒの範囲の圧力、有利には３〜８ｂａｒの範囲の圧力、特に有利には４〜６ｂａｒの範囲の圧力で実施される。
【０００８】
本発明による方法に従って、四塩化ケイ素含有出発材料流及び／又は水素含有出発材料流が、反応器から出てくる生成物流によって、１５０〜９００℃の温度水準に、有利には３００〜８００℃の温度水準に、特に有利には５００〜７００℃の温度水準に予熱されることが有利である。
【０００９】
本発明による方法に従って、冷却された生成物流が熱交換器を抜け出し、かつ、少なくとも１つの後接続された部分装置に導かれうることが定められており、その際、部分装置中で、生成物流から四塩化ケイ素及び／又はトリクロロシラン及び／又は水素及び／又はＨＣｌが分離されることができる。
【００１０】
ちょうど今記載した少なくとも１つの部分装置は、複数の部分装置を配置したものであってもよく、その際、上述の生成物の四塩化ケイ素、トリクロロシラン、水素及び／又はＨＣｌの１つ以上がそれぞれ分離され、かつ、流としてさらに導かれることができる。ただし、"生成物"の四塩化ケイ素及び水素は、その際、反応しなかった出発材料であってもよい。
【００１１】
場合により、ここでも、生成物流中に含まれる他の副生成物、例えばジクロロシラン、モノクロロシラン及び／又はシランも分離されることができる。
【００１２】
本発明による方法に従って、分離された四塩化ケイ素が流として四塩化ケイ素含有出発材料流に導かれることができ、及び／又は分離された水素が流として水素含有出発材料流に導かれることができ、その際、これは、それぞれ互いに無関係に、好ましくは熱交換器から上流で行われることができることが定められている。分離されたトリクロロシランが最終生成物流として取り出されることができ、及び／又は分離されたＨＣｌが流としてシリコンの塩化水素化に供給されることができることも定められている。特に有利なのは、前述の分離された４つの流の全てが相応して誘導され、ひいては利用される点である。
【００１３】
本発明に従って定められているのは、該方法が、有利には、トリクロロシランを金属シリコンから製造するための方法であって、少なくとも１つの四塩化ケイ素含有出発材料流と少なくとも１つの水素含有出発材料流が、前接続された塩化水素化法に基づくものであり、その際、塩化水素化法が、金属シリコンとＨＣｌとの反応を包含することを特徴とする方法であることである。
【００１４】
既に前で述べたように、その際、前接続された塩化水素化法において用いられるＨＣｌの少なくとも一部は、熱交換器に後接続された部分装置中で分離されたＨＣｌ流に基づくものであってよい。
【００１５】
本発明に従って定められているのは、塩化水素化後に副産物の少なくとも一部が凝縮器中で分離されることができ、かつ、残りの生成物混合物から少なくとも四塩化ケイ素とトリクロロシランが蒸留装置中で分離されることができることである。
【００１６】
本発明による方法において有利な点は、凝縮器中で分離された水素及び／又は蒸留装置中で分離された四塩化ケイ素が水素化脱塩素反応器に導かれることであり、その際、さらに有利には、分離された水素は、少なくとも１つの水素含有出発材料流を介して及び／又は分離された四塩化ケイ素は、少なくとも１つの四塩化ケイ素含有出発材料流を介して水素化脱塩素反応器に導かれる。
【００１７】
水素化脱塩素処反応器中での水素化脱塩素反応のための熱供給は、典型的には、水素化脱塩素反応器が配置されている加熱スペースを介して行われる。加熱スペースと水素化脱塩素反応器より成る配置は、１つ以上の反応器管が加熱スペース内に配置されているような形をとっていてよく、その際、加熱スペースは、好ましくは電気抵抗加熱によって加熱されるか、又は、その際、加熱スペースは、燃焼ガス及び燃焼空気により運転される燃焼室である。
【００１８】
本発明による方法は、有利には、燃焼室から流出する煙道ガスが、後接続された復熱装置中で燃焼空気の予熱のために使用されるように拡張されることができる。任意に、追加的に、復熱装置から流出する煙道ガスは蒸気発生のために使用されることができる。
【００１９】
前述の可能性として考えられる全ての又は任意の変形態様を含める本発明による方法の有利な変形例において、生成物流及び四塩化ケイ素含有出発材料流及び／又は水素含有出発材料流は、それぞれ加圧下にあって熱交換器に導かれることができ、その際、熱交換器は、セラミック材料より成る熱交換器エレメントを包含する。
【００２０】
熱交換器エレメントのセラミック材料は、好ましくは、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣＮ又はＳｉＣから選択され、特に有利にはＳｉ含浸ＳｉＣ、等方プレスしたＳｉＣ、熱間等方プレスしたＳｉＣ又は無圧焼結したＳｉＣ（ＳＳｉＣ）から選択される。
【００２１】
本発明による方法の記載した全ての変形例において、四塩化ケイ素含有出発材料流と水素含有出発材料流は、一緒になった流としても熱交換器に導かれることができる。
【００２２】
熱交換器中の互いに異なる流の差圧は、生成物ガス流及び出発材料ガス流の入口及び出口で測定して、１０ｂａｒを上回るべきではなく、有利には５ｂａｒを上回るべきではなく、さらに有利には１ｂａｒを上回るべきではなく、特に有利には０．２ｂａｒを上回るべきではない。
【００２３】
さらに、熱交換器の入口における生成物流の圧力は、水素化脱塩素反応器の出口における生成物流の圧力より２ｂａｒを超えて下回るべきではなく、その際、有利には、熱交換器の入口における及び水素化脱塩素反応器の出口における生成物流の圧力は同じであるべきである。水素化脱塩素反応器の出口における圧力は、典型的には、１〜１０ｂａｒの範囲に、有利には４ｂａｒ〜６ｂａｒの範囲にある。
【００２４】
本発明による方法の全ての変形例において、熱交換器は、有利には多管式熱交換器である。
【００２５】
本発明の対象また、以下：
− 加熱スペース又は燃焼室内に配置された水素化脱塩素反応器、その際、配置は、有利には燃焼室内で１つ以上の反応器管を包含してよい、
− 水素化脱塩素反応器若しくは１つ以上の反応器管の配置に通じている四塩化ケイ素含有ガス用の少なくとも１つの管路及び水素含有ガス用の少なくとも１つの管路、その際、任意に、別個の管路の代わりに、四塩化ケイ素含有ガス及び水素含有ガス用の共通の管路が準備されていてよい；
− 水素化脱塩素反応器から外に通じた、トリクロロシラン含有の及びＨＣｌ含有の生成物ガス用の管路；
− 有利には多管式熱交換器である、生成物ガス管路から少なくとも１つの四塩化ケイ素管路及び／又は少なくとも１つの水素管路への熱伝達が可能となるように、生成物ガス管路並びに少なくとも１つの四塩化ケイ素管路及び／又は少なくとも１つの水素管路が導かれている熱交換器、その際、任意に、熱交換器は、セラミック材料より成る熱交換器エレメントを包含してよい；
− 任意に、四塩化ケイ素、トリクロロシラン、水素及びＨＣｌを包含する１つ以上の生成物をそれぞれ分離するための部分装置又は複数の部分装置を包含する配置；
− 任意に、分離された四塩化ケイ素を四塩化ケイ素管路に、好ましくは熱交換器から上流で導くことができる管路；
− 任意に、分離されたトリクロロシランを最終生成物取り出し口に供給することができる管路；
− 任意に、分離された水素を水素管路に、好ましくは熱交換器から上流で導くことができる管路；及び
− 任意に、分離されたＨＣｌをシリコンの塩化水素化のための装置に供給することができる管路
を包含する、四塩化ケイ素を水素と反応させてトリクロロシランを形成する装置である。
【００２６】
前述の本発明による装置は、該装置が金属シリコンからトリクロロシランを製造するための装置の形で拡張されることができ、該装置は、追加的に：
− 前接続された塩化水素化装置、その際、任意に、使用されたＨＣｌの少なくとも一部が、ＨＣｌ流によって塩化水素化装置に導かれることができる、
− 塩化水素化装置中での反応に基づくものである副産物の水素の少なくとも一部を分離するための凝縮器、その際、この水素は、水素管路により水素化脱塩素反応器若しくは１つ以上の反応器管の配置に導かれる；
− 塩化水素化装置中での反応に基づくものである残りの生成物混合物から少なくとも四塩化ケイ素とトリクロロシランを分離するための蒸留装置、その際、四塩化ケイ素は、四塩化ケイ素管路により水素化脱塩素反応器若しくは１つ以上の反応器管の配置に導かれることができる；及び
− 任意に、燃焼室用に準備された燃焼空気を、燃焼室から流出する煙道ガスを用いて予熱するための復熱装置；及び
− 任意に、復熱装置から流出する煙道ガスから蒸気を発生させるための装置
を包含することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】例示的及び概略的に、重要な物質流を含む金属シリコンの塩化水素化のための部分装置を含む金属シリコンからトリクロロシランを製造するための本発明による装置を示す図
【図２】概略的に、流動層反応器中でのシリコンの塩化水素化の場合に一般に特に適している、重要な物質流を含む２つの蒸留経路を包含する本発明による装置変形例を示す図
【図３】概略的に、固定層反応器中でのシリコンの塩化水素化の場合に一般に特に適している、重要な物質流を含む２つの蒸留経路を包含する本発明による装置変形例を示す図
【図４】概略的に、流動層反応器中でのシリコンの塩化水素化の場合に一般に特に適している、重要な物質流を含む２つの蒸留経路を包含する本発明による装置変形例を示す図
【図５】概略的に、固定層反応器中でのシリコンの塩化水素化の場合に一般に特に適している、重要な物質流を含む２つの蒸留経路を包含する本発明による装置変形例を示す図
【００２８】
図１に示した本発明による装置は、燃焼室１５内に配置された水素化脱塩素反応器３、四塩化ケイ素を含有するガス用の管路１及び水素を含有するガス用の管路２（双方とも、水素化脱塩素反応器３に通じる）、水素化脱塩素反応器３から外に通じた、トリクロロシランを含有する及びＨＣｌを含有する生成物ガス用の管路４、生成物ガス管路４並びに四塩化ケイ素管路１及び水素管路２が導かれており、その結果、生成物ガス管路４から四塩化ケイ素管路１及び水素管路２への熱伝達を可能にする熱交換器５を包含する。該装置は、そのうえまた、四塩化ケイ素８、トリクロロシラン９、水素１０及びＨＣｌ１１を分離するための部分装置７を包含する。その際、分離された四塩化ケイ素は、管路８によって四塩化ケイ素管路１に導かれ、分離されたトリクロロシランは、管路９によって最終生成物取り出し口に供給され、分離された水素は、管路１０によって水素管路２に導かれ、かつ、分離されたＨＣｌは、管路１１によってケイ素を塩化水素化するための装置１２に供給される。該装置は、そのうえまた、塩化水素化装置１２中での反応に基づくものである副産物の水素を分離するための凝縮器１３を包含し、その際、この水素は、水素管路２により熱交換器５を経由して塩化水素化反応器３に導かれる。四塩化ケイ素１及びトリクロロシラン（ＴＣＳ）並びに低沸点物（ＬＳ）及び高沸点物（ＨＳ）を、凝縮器１３を経由して塩化水素装置１２から生ずる生成物混合物から分離するための蒸留装置１４も示している。最後に、該装置はなお、燃焼室１５用に準備された燃焼空気１９を、燃焼室１５から流出する煙道ガス２０を予熱する復熱装置１６、並びに復熱装置１６から流出する煙道ガス２０を用いて蒸気を発生させるための装置１７を包含する。
【符号の説明】
【００２９】
（１）四塩化ケイ素を含有する出発材料流、
（２）水素を含有する出発材料流
（１，２）一緒になった出発材料流
（３）水素化脱塩素反応器
（３ａ、３ｂ、３ｃ）反応器管
（４）生成物流
（５）熱交換器
（４）冷却された生成物流
（７）後接続された部分装置
（７ａ、７ｂ、７ｃ）複数の部分装置の配置
（８）（７）又は（７ａ、７ｂ、７ｃ）において分離された四塩化ケイ素流
（９）（７）又は（７ａ、７ｂ、７ｃ）において分離された最終生成物流
（１０）（７）又は（７ａ、７ｂ、７ｃ）において分離された水素流
（１１）（７）又は（７ａ、７ｂ、７ｃ）において分離されたＨＣｌ流
（１２）前接続された塩化水素化法若しくは塩化水素化装置
（１３）凝縮器
（１４）蒸留装置
（１５）加熱スペース又は燃焼室
（１６）復熱装置
（１７）蒸気発生装置
（１８）燃焼ガス
（１９）燃焼空気
（２０）煙道ガス
（２１）四塩化ケイ素管路
（２１）トリクロロシラン／四塩化ケイ素管路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トリクロロシラン及び四塩化ケイ素を金属シリコンから製造するための方法に関する。それは多段階の方法であり、その際、第一の段階において、トリクロロシラン及び四塩化ケイ素が金属シリコンから製造され、かつ、第二の段階において、四塩化ケイ素が最終生成物のトリクロロシランへとさらに処理される。本発明は、そのうえまた、係る方法が組み込まれて実施されることができる装置に関する。
【０００２】
トリクロロシランは、例えば、高純度シリコンを製造するために使用されることができる。その際、トリクロロシランは、熱により高純度シリコンに分解される。トリクロロシランはまた、金属シリコンから多段処理において製造されることができる。この種のプロセスは、例えばＤＥ２９１９０８６から公知である。
【０００３】
しかしながら、トリクロロシランを製造するための公知の方法は、一般に、金属シリコンからトリクロロシランへの転化の処理全体におけるエネルギー消費量が非常に高いという欠点を有する。それに加えて、公知の方法の多くは、それらが副生成物の発生及び再利用若しくは再使用に関して最適化されていないという欠点を有する。経済的な観点のみならず、生態学的な観点から、殊に、公知の方法は、この点でも改善の余地が大いにある。
【０００４】
したがって、本発明が基礎とする課題は、上述の問題に関して極めて高い要求を満たす、トリクロロシランを金属シリコンから製造するための最適化された技術的な解決手段を提供することであった。それに従って、課題は、多段装置の内部で、生成物流及び熱流を、そこで用いられる出発材料及びエネルギー量が可能な限り効果的に最終生成物のトリクロロシランの製造に利用されるように組み合わせることである。
【０００５】
この課題は、以下に記載した部分方法及び方法全体若しくは部分装置及び装置全体によって解決される。
【０００６】
本発明の対象は、特に、水素を用いた水素化脱塩素によって四塩化ケイ素からトリクロロシランを製造するための方法であって、その際、少なくとも１つの四塩化ケイ素含有出発材料流と少なくとも１つの水素含有出発材料流を水素化脱塩素反応器に送り、かつ、その際、水素化脱塩素反応器中で、出発材料と生成物との間の熱力学的平衡状態が、熱の供給によって生成物の方向に移動させられ、かつ、その際、四塩化ケイ素、トリクロロシラン及び水素及びＨＣｌを含有する生成物流が、水素化脱塩素反応器から導き出される方法において、熱交換器によって生成物流が冷却され、かつ、同じ熱交換器に導かれた四塩化ケイ素含有出発材料流及び／又は水素含有出発材料流が予熱されることを特徴とする方法である。生成物流中には、場合により、ジクロロシラン、モノクロロシラン及び／又はシランといった副生成物が含まれていてよい。
【０００７】
水素化脱塩素反応器中の平衡反応は、典型的には、７００〜１，０００℃、有利には８５０℃〜９５０℃で、かつ、１〜１０ｂａｒの範囲の圧力、有利には３〜８ｂａｒの範囲の圧力、特に有利には４〜６ｂａｒの範囲の圧力で実施される。
【０００８】
本発明による方法に従って、四塩化ケイ素含有出発材料流及び／又は水素含有出発材料流が、反応器から出てくる生成物流によって、１５０〜９００℃の温度水準に、有利には３００〜８００℃の温度水準に、特に有利には５００〜７００℃の温度水準に予熱されることが有利である。
【０００９】
本発明による方法に従って、冷却された生成物流が熱交換器を抜け出し、かつ、少なくとも１つの後接続された部分装置に導かれうることが定められており、その際、部分装置中で、生成物流から四塩化ケイ素及び／又はトリクロロシラン及び／又は水素及び／又はＨＣｌが分離されることができる。
【００１０】
ちょうど今記載した少なくとも１つの部分装置は、複数の部分装置を配置したものであってもよく、その際、上述の生成物の四塩化ケイ素、トリクロロシラン、水素及び／又はＨＣｌの１つ以上がそれぞれ分離され、かつ、流としてさらに導かれることができる。ただし、"生成物"の四塩化ケイ素及び水素は、その際、反応しなかった出発材料であってもよい。
【００１１】
場合により、ここでも、生成物流中に含まれる他の副生成物、例えばジクロロシラン、モノクロロシラン及び／又はシランも分離されることができる。
【００１２】
本発明による方法に従って、分離された四塩化ケイ素が流として四塩化ケイ素含有出発材料流に導かれることができ、及び／又は分離された水素が流として水素含有出発材料流に導かれることができ、その際、これは、それぞれ互いに無関係に、好ましくは熱交換器から上流で行われることができることが定められている。分離されたトリクロロシランが最終生成物流として取り出されることができ、及び／又は分離されたＨＣｌが流としてシリコンの塩化水素化に供給されることができることも定められている。特に有利なのは、前述の分離された４つの流の全てが相応して誘導され、ひいては利用される点である。
【００１３】
本発明に従って定められているのは、該方法が、有利には、トリクロロシランを金属シリコンから製造するための方法であって、少なくとも１つの四塩化ケイ素含有出発材料流と少なくとも１つの水素含有出発材料流が、前接続された塩化水素化法に基づくものであり、その際、塩化水素化法が、金属シリコンとＨＣｌとの反応を包含することを特徴とする方法であることである。
【００１４】
既に前で述べたように、その際、前接続された塩化水素化法において用いられるＨＣｌの少なくとも一部は、熱交換器に後接続された部分装置中で分離されたＨＣｌ流に基づくものであってよい。
【００１５】
本発明に従って定められているのは、塩化水素化後に副産物の少なくとも一部が凝縮器中で分離されることができ、かつ、残りの生成物混合物から少なくとも四塩化ケイ素とトリクロロシランが蒸留装置中で分離されることができることである。
【００１６】
本発明による方法において有利な点は、凝縮器中で分離された水素及び／又は蒸留装置中で分離された四塩化ケイ素が水素化脱塩素反応器に導かれることであり、その際、さらに有利には、分離された水素は、少なくとも１つの水素含有出発材料流を介して及び／又は分離された四塩化ケイ素は、少なくとも１つの四塩化ケイ素含有出発材料流を介して水素化脱塩素反応器に導かれる。
【００１７】
水素化脱塩素処反応器中での水素化脱塩素反応のための熱供給は、典型的には、水素化脱塩素反応器が配置されている加熱スペースを介して行われる。加熱スペースと水素化脱塩素反応器より成る配置は、１つ以上の反応器管が加熱スペース内に配置されているような形をとっていてよく、その際、加熱スペースは、好ましくは電気抵抗加熱によって加熱されるか、又は、その際、加熱スペースは、燃焼ガス及び燃焼空気により運転される燃焼室である。
【００１８】
本発明による方法は、有利には、燃焼室から流出する煙道ガスが、後接続された復熱装置中で燃焼空気の予熱のために使用されるように拡張されることができる。任意に、追加的に、復熱装置から流出する煙道ガスは蒸気発生のために使用されることができる。
【００１９】
前述の可能性として考えられる全ての又は任意の変形態様を含める本発明による方法の有利な変形例において、生成物流及び四塩化ケイ素含有出発材料流及び／又は水素含有出発材料流は、それぞれ加圧下にあって熱交換器に導かれることができ、その際、熱交換器は、セラミック材料より成る熱交換器エレメントを包含する。
【００２０】
熱交換器エレメントのセラミック材料は、好ましくは、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣＮ又はＳｉＣから選択され、特に有利にはＳｉ含浸ＳｉＣ、等方プレスしたＳｉＣ、熱間等方プレスしたＳｉＣ又は無圧焼結したＳｉＣ（ＳＳｉＣ）から選択される。
【００２１】
本発明による方法の記載した全ての変形例において、四塩化ケイ素含有出発材料流と水素含有出発材料流は、一緒になった流としても熱交換器に導かれることができる。
【００２２】
熱交換器中の互いに異なる流の差圧は、生成物ガス流及び出発材料ガス流の入口及び出口で測定して、１０ｂａｒを上回るべきではなく、有利には５ｂａｒを上回るべきではなく、さらに有利には１ｂａｒを上回るべきではなく、特に有利には０．２ｂａｒを上回るべきではない。
【００２３】
さらに、熱交換器の入口における生成物流の圧力は、水素化脱塩素反応器の出口における生成物流の圧力より２ｂａｒを超えて下回るべきではなく、その際、有利には、熱交換器の入口における及び水素化脱塩素反応器の出口における生成物流の圧力は同じであるべきである。水素化脱塩素反応器の出口における圧力は、典型的には、１〜１０ｂａｒの範囲に、有利には４ｂａｒ〜６ｂａｒの範囲にある。
【００２４】
本発明による方法の全ての変形例において、熱交換器は、有利には多管式熱交換器である。
【００２５】
本発明の対象また、以下：
− 加熱スペース又は燃焼室内に配置された水素化脱塩素反応器、その際、配置は、有利には燃焼室内で１つ以上の反応器管を包含してよい、
− 水素化脱塩素反応器若しくは１つ以上の反応器管の配置に通じている四塩化ケイ素含有ガス用の少なくとも１つの管路及び水素含有ガス用の少なくとも１つの管路、その際、任意に、別個の管路の代わりに、四塩化ケイ素含有ガス及び水素含有ガス用の共通の管路が準備されていてよい；
− 水素化脱塩素反応器から外に通じた、トリクロロシラン含有の及びＨＣｌ含有の生成物ガス用の管路；
− 有利には多管式熱交換器である、生成物ガス管路から少なくとも１つの四塩化ケイ素管路及び／又は少なくとも１つの水素管路への熱伝達が可能となるように、生成物ガス管路並びに少なくとも１つの四塩化ケイ素管路及び／又は少なくとも１つの水素管路が導かれている熱交換器、その際、任意に、熱交換器は、セラミック材料より成る熱交換器エレメントを包含してよい；
− 任意に、四塩化ケイ素、トリクロロシラン、水素及びＨＣｌを包含する１つ以上の生成物をそれぞれ分離するための部分装置又は複数の部分装置を包含する配置；
− 任意に、分離された四塩化ケイ素を四塩化ケイ素管路に、好ましくは熱交換器から上流で導くことができる管路；
− 任意に、分離されたトリクロロシランを最終生成物取り出し口に供給することができる管路；
− 任意に、分離された水素を水素管路に、好ましくは熱交換器から上流で導くことができる管路；及び
− 任意に、分離されたＨＣｌをシリコンの塩化水素化のための装置に供給することができる管路
を包含する、四塩化ケイ素を水素と反応させてトリクロロシランを形成する装置である。
【００２６】
前述の本発明による装置は、該装置が金属シリコンからトリクロロシランを製造するための装置の形で拡張されることができ、該装置は、追加的に：
− 前接続された塩化水素化装置、その際、任意に、使用されたＨＣｌの少なくとも一部が、ＨＣｌ流によって塩化水素化装置に導かれることができる、
− 塩化水素化装置中での反応に基づくものである副産物の水素の少なくとも一部を分離するための凝縮器、その際、この水素は、水素管路により水素化脱塩素反応器若しくは１つ以上の反応器管の配置に導かれる；
− 塩化水素化装置中での反応に基づくものである残りの生成物混合物から少なくとも四塩化ケイ素とトリクロロシランを分離するための蒸留装置、その際、四塩化ケイ素は、四塩化ケイ素管路により水素化脱塩素反応器若しくは１つ以上の反応器管の配置に導かれることができる；及び
− 任意に、燃焼室用に準備された燃焼空気を、燃焼室から流出する煙道ガスを用いて予熱するための復熱装置；及び
− 任意に、復熱装置から流出する煙道ガスから蒸気を発生させるための装置
を包含することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】例示的及び概略的に、重要な物質流を含む金属シリコンの塩化水素化のための部分装置を含む金属シリコンからトリクロロシランを製造するための本発明による装置を示す図
【図２】概略的に、流動層反応器中でのシリコンの塩化水素化の場合に一般に特に適している、重要な物質流を含む２つの蒸留経路を包含する本発明による装置変形例を示す図
【図３】概略的に、固定層反応器中でのシリコンの塩化水素化の場合に一般に特に適している、重要な物質流を含む２つの蒸留経路を包含する本発明による装置変形例を示す図
【図４】概略的に、流動層反応器中でのシリコンの塩化水素化の場合に一般に特に適している、重要な物質流を含む２つの蒸留経路を包含する本発明による装置変形例を示す図
【図５】概略的に、固定層反応器中でのシリコンの塩化水素化の場合に一般に特に適している、重要な物質流を含む２つの蒸留経路を包含する本発明による装置変形例を示す図
【００２８】
図１に示した本発明による装置は、燃焼室１５内に配置された水素化脱塩素反応器３、四塩化ケイ素を含有するガス用の管路１及び水素を含有するガス用の管路２（双方とも、水素化脱塩素反応器３に通じる）、水素化脱塩素反応器３から外に通じた、トリクロロシランを含有する及びＨＣｌを含有する生成物ガス用の管路４、生成物ガス管路４並びに四塩化ケイ素管路１及び水素管路２が導かれており、その結果、生成物ガス管路４から四塩化ケイ素管路１及び水素管路２への熱伝達を可能にする熱交換器５を包含する。該装置は、そのうえまた、四塩化ケイ素８、トリクロロシラン９、水素１０及びＨＣｌ１１を分離するための部分装置７を包含する。その際、分離された四塩化ケイ素は、管路８によって四塩化ケイ素管路１に導かれ、分離されたトリクロロシランは、管路９によって最終生成物取り出し口に供給され、分離された水素は、管路１０によって水素管路２に導かれ、かつ、分離されたＨＣｌは、管路１１によってケイ素を塩化水素化するための装置１２に供給される。該装置は、そのうえまた、塩化水素化装置１２中での反応に基づくものである副産物の水素を分離するための凝縮器１３を包含し、その際、この水素は、水素管路２により熱交換器５を経由して塩化水素化反応器３に導かれる。四塩化ケイ素１及びトリクロロシラン（ＴＣＳ）並びに低沸点物（ＬＳ）及び高沸点物（ＨＳ）を、凝縮器１３を経由して塩化水素装置１２から生ずる生成物混合物から分離するための蒸留装置１４も示している。最後に、該装置はなお、燃焼室１５用に準備された燃焼空気１９を、燃焼室１５から流出する煙道ガス２０を予熱する復熱装置１６、並びに復熱装置１６から流出する煙道ガス２０を用いて蒸気を発生させるための装置１７を包含する。
【符号の説明】
【００２９】
（１）四塩化ケイ素を含有する出発材料流、
（２）水素を含有する出発材料流
（１，２）一緒になった出発材料流
（３）水素化脱塩素反応器
（３ａ、３ｂ、３ｃ）反応器管
（４）生成物流
（５）熱交換器
（４）冷却された生成物流
（７）後接続された部分装置
（７ａ、７ｂ、７ｃ）複数の部分装置の配置
（８）（７）又は（７ａ、７ｂ、７ｃ）において分離された四塩化ケイ素流
（９）（７）又は（７ａ、７ｂ、７ｃ）において分離された最終生成物流
（１０）（７）又は（７ａ、７ｂ、７ｃ）において分離された水素流
（１１）（７）又は（７ａ、７ｂ、７ｃ）において分離されたＨＣｌ流
（１２）前接続された塩化水素化法若しくは塩化水素化装置
（１３）凝縮器
（１４）蒸留装置
（１５）加熱スペース又は燃焼室
（１６）復熱装置
（１７）蒸気発生装置
（１８）燃焼ガス
（１９）燃焼空気
（２０）煙道ガス
（２１）四塩化ケイ素管路
（２１）トリクロロシラン／四塩化ケイ素管路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を用いた水素化脱塩素によって四塩化ケイ素からトリクロロシランを製造するための方法であって、その際、少なくとも１つの四塩化ケイ素含有出発材料流（１）と少なくとも１つの水素含有出発材料流（２）を水素化脱塩素反応器（３）に送り、かつ、その際、該水素化脱塩素反応器（３）中で、出発材料と生成物との間の熱力学的平衡状態を、熱の供給によって生成物の方向に移動させ、かつ、その際、四塩化ケイ素、トリクロロシラン及び水素及びＨＣｌを含有する生成物流（４）を、該水素化脱塩素反応器（３）から導き出す方法において、熱交換器（５）によって該生成物流（４）を冷却し、かつ、同じ熱交換器（５）に導かれた該四塩化ケイ素含有出発材料流（１）及び／又は該水素含有出発材料流（２）を予熱することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記四塩化ケイ素含有出発材料流（１）及び／又は前記水素含有出発材料流（２）を、前記生成物流（４）によって、１５０〜９００℃の温度水準に、有利には３００〜８００℃の温度水準に、特に有利には５００〜７００℃の温度水準に予熱することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記冷却された生成物流（６）が前記熱交換器（５）を抜け出し、かつ、少なくとも１つの後接続された部分装置（７）に導き、該部分装置中で、前記生成物流（６）から四塩化ケイ素及び／又はトリクロロシラン及び／又は水素及び／又はＨＣｌを分離することを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの部分装置（７）が、複数の部分装置（７ａ、７ｂ、７ｃ）を配置したものであり、その際、前記生成物の四塩化ケイ素、トリクロロシラン、水素及び／又はＨＣｌの１つ以上をそれぞれ分離し、かつ、流としてさらに導くことを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
− 四塩化ケイ素を分離し、かつ、流（８）として前記四塩化ケイ素含有出発材料流（１）に、好ましくは熱交換器（５）から上流で導き；及び／又は
− トリクロロシランを分離し、かつ、最終生成物流（９）として取り出し；及び／又は
− 水素を分離し、かつ、流（１０）として水素含有出発材料流（２）に、好ましくは熱交換器（５）から上流で導き；及び／又は
− ＨＣｌを分離し、かつ、流（１１）としてシリコンの塩化水素化に供給することを特徴とする、請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】
前記方法が、トリクロロシランを金属シリコンから製造するための方法であって、前記少なくとも１つの四塩化ケイ素含有出発材料流（１）と前記少なくとも１つの水素含有出発材料流（２）が、金属シリコンとＨＣｌとの反応を包含する前接続された塩化水素化法に基づくものであることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記前接続された塩化水素化法（１２）において、使用されたＨＣｌの少なくとも一部がＨＣｌ流（１１）に基づくものであることを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記塩化水素化（１２）後に、副産物の水素の少なくとも一部を凝縮器（１３）中で分離し、かつ、残りの生成物混合物から蒸留装置（１４）中で少なくとも四塩化ケイ素とトリクロロシランを分離することを特徴とする、請求項６又は７記載の方法。
【請求項９】
前記凝縮器（１３）中で分離された水素及び／又は前記蒸留装置（１４）中で分離れた四塩化ケイ素を前記水素化脱塩素反応器（３）に導き、その際、好ましくは、前記分離された水素を、少なくとも１つの水素含有出発材料流（２）によって及び／又は前記分離された四塩化ケイ素を、少なくとも１つの四塩化ケイ素含有出発材料流（１）によって前記水素化脱塩素反応器（３）に導くことを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記水素化脱塩素反応器（３）中での前記水素化脱塩素反応のための熱供給を、前記水素化脱塩素反応器（３）が配置されている加熱スペース（１５）を介して行うことを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記加熱スペース（１５）中に配置された前記水素化脱塩素反応器（３）が、前記加熱スペース（１５）内で１つ以上の反応器管（３ａ、３ｂ、３ｃ）の配置を包含し、その際、好ましくは、前記加熱スペース（１５）は、電気抵抗加熱によって加熱するか、又は燃焼ガス（１８）及び燃焼空気（１９）により運転される燃焼室（１５）であることを特徴とする、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記燃焼室（１５）から流出する前記煙道ガス（２０）を、後接続された復熱装置（１６）中で前記燃焼空気（１９）を予熱するために使用し、かつ、任意に、該復熱装置（１６）から流出する前記煙道ガス（２０）を蒸気発生のために使用することを特徴とする、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記生成物流（４）及び前記四塩化ケイ素含有出発材料流（１）及び／又は前記水素含有出発材料流（２）を、それぞれ加圧下にある状態で、前記熱交換器（５）に導き、かつ、前記熱交換器（５）が、セラミック材料より成る熱交換器エレメントを包含することを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記セラミック材料を、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣＮ又はＳｉＣから選択しており、好ましくはＳｉ含浸ＳｉＣ、Ｓｉ含浸ＳｉＣ、等方プレスしたＳｉＣ、熱間等方プレスしたＳｉＣ又は無圧焼結したＳｉＣ（ＳＳｉＣ）から選択していることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記四塩化ケイ素含有出発材料流（１）と前記水素含有出発材料流（２）を、一緒になった流（１、２）として前記熱交換器（５）に導くことを特徴とする、請求項１３又は１４記載の方法。
【請求項１６】
前記熱交換器（５）中での互いに異なる流の差圧が、前記生成物ガス流（４、６）及び前記出発材料ガス流（１、２）の入口及び出口で測定して、１０ｂａｒを上回らず、有利には５ｂａｒを上回らず、さらに有利には１ｂａｒを上回らず、特に有利には０．２ｂａｒを上回らないことを特徴とする、請求項１３から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記熱交換器（５）の入口における前記生成物流（４）の圧力が、前記水素化脱塩素反応器（３）の出口における前記生成物流（４）の圧力より２ｂａｒを超えて下回らず、その際、有利には、前記熱交換器（５）の入口における前記生成物流（４）の圧力及び前記水素化脱塩素反応器（３）の出口における前記生成物流（４）の圧力が同じであることを特徴とする、請求項１３から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
前記熱交換器（５）が、多管式熱交換器であることを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
四塩化ケイ素を水素と反応させてトリクロロシランを形成する装置であって：
− 加熱スペース（１５）又は燃焼室（１５）内に配置された水素化脱塩素反応器（３）、その際、該配置は、有利には燃焼室（１５）内で１つ以上の反応器管（３ａ、３ｂ、３ｃ）を包含する；
− 水素化脱塩素反応器（３）若しくは１つ以上の反応器管（３ａ、３ｂ、３ｃ）の配置に通じている四塩化ケイ素含有ガス用の少なくとも１つの管路（１）及び水素含有ガス用の少なくとも１つの管路（２）、その際、任意に、別個の管路（１）及び（２）の代わりに、四塩化ケイ素含有ガス及び水素含有ガス用の共通の管路（１、２）が準備されている；
− 水素化脱塩素反応器（３）から外に通じた、トリクロロシラン含有の及びＨＣｌ含有の生成物ガス用の管路（４）；
− 有利には多管式熱交換器である、生成物ガス管路（４）から少なくとも１つの四塩化ケイ素管路（１）及び／又は少なくとも１つの水素管路（２）への熱伝達が可能となるように、生成物ガス管路（４）並びに少なくとも１つの四塩化ケイ素管路（１）及び／又は少なくとも１つの水素管路（２）が導かれている熱交換器、その際、任意に、熱交換器（５）は、セラミック材料より成る熱交換器エレメントを包含する；
− 任意に、四塩化ケイ素、トリクロロシラン、水素及びＨＣｌを包含する１つ以上の生成物をそれぞれ分離するための部分装置（７）又は複数の部分装置（７ａ、７ｂ、７ｃ）を包含する配置；
− 任意に、分離された四塩化ケイ素を四塩化ケイ素管路（１）に、好ましくは熱交換器（５）から上流で導く管路（８）；
− 任意に、分離されたトリクロロシランを最終生成物取り出し口に供給する管路（９）；
− 任意に、分離された水素を水素管路（２）に、好ましくは熱交換器（５）から上流で導く管路（１０）；及び
− 任意に、分離されたＨＣｌをシリコンの塩化水素化のための装置に供給する管路（１１）；
を包含する装置。
【請求項２０】
前記装置が金属シリコンからトリクロロシランを製造するための装置の形で拡張されており、前記装置が、追加的に：
− 前接続された塩化水素化装置（１２）、その際、任意に、使用されたＨＣｌの少なくとも一部を、ＨＣｌ流（１１）によって前記塩化水素化装置（１２）に導く；
− 前記塩化水素化反応器（１２）中での反応に基づくものである副産物の水素の少なくとも一部を分離するための凝縮器（１３）、その際、この水素を、前記水素管路（２）により前記水素化脱塩素反応器（３）若しくは１つ以上の反応器管（３ａ、３ｂ、３ｃ）の前記配置に導く；
− 前記塩化水素化装置（１２）中での反応に基づくものである残りの生成物混合物から少なくとも四塩化ケイ素とトリクロロシランを分離するための蒸留装置（１４）、その際、前記四塩化ケイ素を、前記四塩化ケイ素管路（１）により前記水素化脱塩素反応器（３）若しくは１つ以上の反応器管（３ａ、３ｂ、３ｃ）の前記配置に導く；及び
− 任意に、前記燃焼室（１５）用に準備された燃焼空気（１９）を、前記燃焼室（１５）から流出する煙道ガス（２０）を用いて予熱するための復熱装置（１６）；及び
− 任意に、前記復熱装置（１６）から流出する該煙道ガス（２０）から蒸気を発生させるための装置（１７）
を包含することを特徴とする、請求項１９記載の装置。
【請求項１】
水素を用いた水素化脱塩素によって四塩化ケイ素からトリクロロシランを製造するための方法であって、その際、少なくとも１つの四塩化ケイ素含有出発材料流（１）と少なくとも１つの水素含有出発材料流（２）を水素化脱塩素反応器（３）に送り、かつ、その際、該水素化脱塩素反応器（３）中で、出発材料と生成物との間の熱力学的平衡状態を、熱の供給によって生成物の方向に移動させ、かつ、その際、四塩化ケイ素、トリクロロシラン及び水素及びＨＣｌを含有する生成物流（４）を、該水素化脱塩素反応器（３）から導き出す方法において、熱交換器（５）によって該生成物流（４）を冷却し、かつ、同じ熱交換器（５）に導かれた該四塩化ケイ素含有出発材料流（１）及び／又は該水素含有出発材料流（２）を予熱することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記四塩化ケイ素含有出発材料流（１）及び／又は前記水素含有出発材料流（２）を、前記生成物流（４）によって、１５０〜９００℃の温度水準に、有利には３００〜８００℃の温度水準に、特に有利には５００〜７００℃の温度水準に予熱することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記冷却された生成物流（６）が前記熱交換器（５）を抜け出し、かつ、少なくとも１つの後接続された部分装置（７）に導き、該部分装置中で、前記生成物流（６）から四塩化ケイ素及び／又はトリクロロシラン及び／又は水素及び／又はＨＣｌを分離することを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの部分装置（７）が、複数の部分装置（７ａ、７ｂ、７ｃ）を配置したものであり、その際、前記生成物の四塩化ケイ素、トリクロロシラン、水素及び／又はＨＣｌの１つ以上をそれぞれ分離し、かつ、流としてさらに導くことを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
− 四塩化ケイ素を分離し、かつ、流（８）として前記四塩化ケイ素含有出発材料流（１）に、好ましくは熱交換器（５）から上流で導き；及び／又は
− トリクロロシランを分離し、かつ、最終生成物流（９）として取り出し；及び／又は
− 水素を分離し、かつ、流（１０）として水素含有出発材料流（２）に、好ましくは熱交換器（５）から上流で導き；及び／又は
− ＨＣｌを分離し、かつ、流（１１）としてシリコンの塩化水素化に供給することを特徴とする、請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】
前記方法が、トリクロロシランを金属シリコンから製造するための方法であって、前記少なくとも１つの四塩化ケイ素含有出発材料流（１）と前記少なくとも１つの水素含有出発材料流（２）が、金属シリコンとＨＣｌとの反応を包含する前接続された塩化水素化法に基づくものであることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記前接続された塩化水素化法（１２）において、使用されたＨＣｌの少なくとも一部がＨＣｌ流（１１）に基づくものであることを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記塩化水素化（１２）後に、副産物の水素の少なくとも一部を凝縮器（１３）中で分離し、かつ、残りの生成物混合物から蒸留装置（１４）中で少なくとも四塩化ケイ素とトリクロロシランを分離することを特徴とする、請求項６又は７記載の方法。
【請求項９】
前記凝縮器（１３）中で分離された水素及び／又は前記蒸留装置（１４）中で分離れた四塩化ケイ素を前記水素化脱塩素反応器（３）に導き、その際、好ましくは、前記分離された水素を、少なくとも１つの水素含有出発材料流（２）によって及び／又は前記分離された四塩化ケイ素を、少なくとも１つの四塩化ケイ素含有出発材料流（１）によって前記水素化脱塩素反応器（３）に導くことを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記水素化脱塩素反応器（３）中での前記水素化脱塩素反応のための熱供給を、前記水素化脱塩素反応器（３）が配置されている加熱スペース（１５）を介して行うことを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記加熱スペース（１５）中に配置された前記水素化脱塩素反応器（３）が、前記加熱スペース（１５）内で１つ以上の反応器管（３ａ、３ｂ、３ｃ）の配置を包含し、その際、好ましくは、前記加熱スペース（１５）は、電気抵抗加熱によって加熱するか、又は燃焼ガス（１８）及び燃焼空気（１９）により運転される燃焼室（１５）であることを特徴とする、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記燃焼室（１５）から流出する前記煙道ガス（２０）を、後接続された復熱装置（１６）中で前記燃焼空気（１９）を予熱するために使用し、かつ、任意に、該復熱装置（１６）から流出する前記煙道ガス（２０）を蒸気発生のために使用することを特徴とする、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記生成物流（４）及び前記四塩化ケイ素含有出発材料流（１）及び／又は前記水素含有出発材料流（２）を、それぞれ加圧下にある状態で、前記熱交換器（５）に導き、かつ、前記熱交換器（５）が、セラミック材料より成る熱交換器エレメントを包含することを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記セラミック材料を、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣＮ又はＳｉＣから選択しており、好ましくはＳｉ含浸ＳｉＣ、Ｓｉ含浸ＳｉＣ、等方プレスしたＳｉＣ、熱間等方プレスしたＳｉＣ又は無圧焼結したＳｉＣ（ＳＳｉＣ）から選択していることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記四塩化ケイ素含有出発材料流（１）と前記水素含有出発材料流（２）を、一緒になった流（１、２）として前記熱交換器（５）に導くことを特徴とする、請求項１３又は１４記載の方法。
【請求項１６】
前記熱交換器（５）中での互いに異なる流の差圧が、前記生成物ガス流（４、６）及び前記出発材料ガス流（１、２）の入口及び出口で測定して、１０ｂａｒを上回らず、有利には５ｂａｒを上回らず、さらに有利には１ｂａｒを上回らず、特に有利には０．２ｂａｒを上回らないことを特徴とする、請求項１３から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記熱交換器（５）の入口における前記生成物流（４）の圧力が、前記水素化脱塩素反応器（３）の出口における前記生成物流（４）の圧力より２ｂａｒを超えて下回らず、その際、有利には、前記熱交換器（５）の入口における前記生成物流（４）の圧力及び前記水素化脱塩素反応器（３）の出口における前記生成物流（４）の圧力が同じであることを特徴とする、請求項１３から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
前記熱交換器（５）が、多管式熱交換器であることを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
四塩化ケイ素を水素と反応させてトリクロロシランを形成する装置であって：
− 加熱スペース（１５）又は燃焼室（１５）内に配置された水素化脱塩素反応器（３）、その際、該配置は、有利には燃焼室（１５）内で１つ以上の反応器管（３ａ、３ｂ、３ｃ）を包含する；
− 水素化脱塩素反応器（３）若しくは１つ以上の反応器管（３ａ、３ｂ、３ｃ）の配置に通じている四塩化ケイ素含有ガス用の少なくとも１つの管路（１）及び水素含有ガス用の少なくとも１つの管路（２）、その際、任意に、別個の管路（１）及び（２）の代わりに、四塩化ケイ素含有ガス及び水素含有ガス用の共通の管路（１、２）が準備されている；
− 水素化脱塩素反応器（３）から外に通じた、トリクロロシラン含有の及びＨＣｌ含有の生成物ガス用の管路（４）；
− 有利には多管式熱交換器である、生成物ガス管路（４）から少なくとも１つの四塩化ケイ素管路（１）及び／又は少なくとも１つの水素管路（２）への熱伝達が可能となるように、生成物ガス管路（４）並びに少なくとも１つの四塩化ケイ素管路（１）及び／又は少なくとも１つの水素管路（２）が導かれている熱交換器、その際、任意に、熱交換器（５）は、セラミック材料より成る熱交換器エレメントを包含する；
− 任意に、四塩化ケイ素、トリクロロシラン、水素及びＨＣｌを包含する１つ以上の生成物をそれぞれ分離するための部分装置（７）又は複数の部分装置（７ａ、７ｂ、７ｃ）を包含する配置；
− 任意に、分離された四塩化ケイ素を四塩化ケイ素管路（１）に、好ましくは熱交換器（５）から上流で導く管路（８）；
− 任意に、分離されたトリクロロシランを最終生成物取り出し口に供給する管路（９）；
− 任意に、分離された水素を水素管路（２）に、好ましくは熱交換器（５）から上流で導く管路（１０）；及び
− 任意に、分離されたＨＣｌをシリコンの塩化水素化のための装置に供給する管路（１１）；
を包含する装置。
【請求項２０】
前記装置が金属シリコンからトリクロロシランを製造するための装置の形で拡張されており、前記装置が、追加的に：
− 前接続された塩化水素化装置（１２）、その際、任意に、使用されたＨＣｌの少なくとも一部を、ＨＣｌ流（１１）によって前記塩化水素化装置（１２）に導く；
− 前記塩化水素化反応器（１２）中での反応に基づくものである副産物の水素の少なくとも一部を分離するための凝縮器（１３）、その際、この水素を、前記水素管路（２）により前記水素化脱塩素反応器（３）若しくは１つ以上の反応器管（３ａ、３ｂ、３ｃ）の前記配置に導く；
− 前記塩化水素化装置（１２）中での反応に基づくものである残りの生成物混合物から少なくとも四塩化ケイ素とトリクロロシランを分離するための蒸留装置（１４）、その際、前記四塩化ケイ素を、前記四塩化ケイ素管路（１）により前記水素化脱塩素反応器（３）若しくは１つ以上の反応器管（３ａ、３ｂ、３ｃ）の前記配置に導く；及び
− 任意に、前記燃焼室（１５）用に準備された燃焼空気（１９）を、前記燃焼室（１５）から流出する煙道ガス（２０）を用いて予熱するための復熱装置（１６）；及び
− 任意に、前記復熱装置（１６）から流出する該煙道ガス（２０）から蒸気を発生させるための装置（１７）
を包含することを特徴とする、請求項１９記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１３−５１７２１０（Ｐ２０１３−５１７２１０Ａ）
【公表日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４９２７３（Ｐ２０１２−５４９２７３）
【出願日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６９９４４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８５９０２
【国際公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【出願人】（５０１０７３８６２）エボニック デグサ ゲーエムベーハー (837)
【氏名又は名称原語表記】Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｒｅｌｌｉｎｇｈａｕｓｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ １−１１， Ｄ−４５１２８ Ｅｓｓｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６９９４４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８５９０２
【国際公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【出願人】（５０１０７３８６２）エボニック デグサ ゲーエムベーハー (837)
【氏名又は名称原語表記】Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｒｅｌｌｉｎｇｈａｕｓｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ １−１１， Ｄ−４５１２８ Ｅｓｓｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]