DE102011006116A1 - Verwendung von Brennern mit Strahlrohr in Reaktoren zur Umsetzung von Chlorsilanen - Google Patents

Verwendung von Brennern mit Strahlrohr in Reaktoren zur Umsetzung von Chlorsilanen Download PDF

Info

Publication number
DE102011006116A1
DE102011006116A1 DE102011006116A DE102011006116A DE102011006116A1 DE 102011006116 A1 DE102011006116 A1 DE 102011006116A1 DE 102011006116 A DE102011006116 A DE 102011006116A DE 102011006116 A DE102011006116 A DE 102011006116A DE 102011006116 A1 DE102011006116 A1 DE 102011006116A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chlorosilanes
reaction
burner
flame
reaction furnace
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011006116A
Other languages
English (en)
Inventor
Bernd Wehner
Christof Zipper
Guido Stochniol
Ingo Pauli
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Degussa GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Degussa GmbH filed Critical Evonik Degussa GmbH
Priority to DE102011006116A priority Critical patent/DE102011006116A1/de
Priority to PCT/EP2012/053251 priority patent/WO2012130543A1/de
Priority to US14/007,495 priority patent/US20140086816A1/en
Priority to JP2014501501A priority patent/JP2014522354A/ja
Priority to CN201280015287.4A priority patent/CN103620305A/zh
Priority to KR1020137024113A priority patent/KR20140066972A/ko
Priority to EP12707075.3A priority patent/EP2689186A1/de
Priority to TW101109699A priority patent/TW201250191A/zh
Publication of DE102011006116A1 publication Critical patent/DE102011006116A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/12—Radiant burners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C01B33/107—Halogenated silanes
    • C01B33/1071—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J12/007—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor in the presence of catalytically active bodies, e.g. porous plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C01B33/107—Halogenated silanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C01B33/107—Halogenated silanes
    • C01B33/1071—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof
    • C01B33/10742—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by hydrochlorination of silicon or of a silicon-containing material
    • C01B33/10757—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by hydrochlorination of silicon or of a silicon-containing material with the preferential formation of trichlorosilane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/002—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber having an elongated tubular form, e.g. for a radiant tube
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B17/00—Furnaces of a kind not covered by any preceding group
    • F27B17/0016—Chamber type furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • F27D99/0035—Heating indirectly through a radiant surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/0015—Controlling the temperature by thermal insulation means
    • B01J2219/00155—Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00157—Controlling the temperature by means of a burner

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer bestimmten Brennerbauart zur Beheizung von Reaktoren zur Umsetzung von Chlorsilanen, wobei der Brenner ein Strahlrohr aufweist und das Strahlrohr die Flamme und das Flammrohr gasdicht umgibt, wodurch sowohl die Verbrennungsluft als auch die gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffe als auch die Rauchgase nicht in den Raum des Reaktionsofens gelangen können. Der Vorteil ist die völlige Trennung des Rauchgases vom eigentlichen Innenraum des Reaktionsofens, was kritische Wechselwirkungen zwischen Rauchgasfeuchte und Chlorsilanen im Falle eines Bruchs der die Chlorsilane beherbergenden Anordnung unmöglich macht. Dies wiederum macht die Verwendung von gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen zur Beheizung eines solchen Reaktionsofens möglich. Ein übermäßiger lokaler Einträg von Wärme durch direkten Flammenkontakt wird verhindert, der Wärmeeintrag ist vergleichmäßigt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Brennern mit Strahlrohr zur Beheizung eines Reaktors zur Umsetzung von Chlorsilanen.
  • Der Stand der Technik kennt beheizte chemische Reaktoren, z. B. Rohrreaktoren, die elektrisch oder über Brenner mittels flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe beheizt werden. Die Brenner wirken dabei direkt in den Raum des Reaktors, in dem die Einrichtungen zur Beherbergung der chemischen Stoffe der Reaktion, z. B. Rohranordnungen, untergebracht sind. Durch die Beheizung werden die erforderlichen hohen Reaktionstemperaturen erreicht und/oder Wärmeverluste wegen der Endothermie der Prozesse aufgebracht.
  • Die in solchen chemischen Reaktoren umgesetzten Stoffe werden üblicherweise in Anordnungen aus Metall oder anderen Werkstoffen geführt. Bei hochkorrosiven Stoffen können auch keramische Werkstoffe zur Anwendung kommen. Beim Versagen der die chemischen Stoffe beherbergenden Anordnungen aus Metall oder anderen Werkstoffen gelangen diese Stoffe in Kontakt mit den Flammengasen, was zu unerwünschten, teils exothermen Reaktionen führen kann.
  • Somit besteht ein Bedarf an einem Konzept für eine Beheizung eines Reaktionsofens, bei dem ein Wärmeeintrag bei gleichzeitiger Medientrennung gegeben ist. Diese Aufgabe wird durch eine Kombination aus Brenner, Flammrohr und Strahlrohr gelöst, bei der die Flammengase keinerlei Kontakt zum Inneren der Brennkammer haben.
  • Gegenstand der Erfindung ist demnach die Verwendung eines Brenners zur Beheizung eines Reaktors zur Umsetzung von Chlorsilanen, wobei der Brenner ein Strahlrohr aufweist, und das Strahlrohr die Flamme und das Flammrohr gasdicht umgibt, wodurch die Verbrennungsluft, der gasförmige und/oder flüssige Brennstoff, und Rauchgase nicht in den Raum des Reaktionsofens gelangen können.
  • Im Rahmen der Erfindung wird die beschriebene Anordnung des Brenners mit „Brenner mit Strahlrohr” bezeichnet.
  • Die erfindungsgemäße Verwendung von Brennern mit Strahlrohr hat vor allem den Vorteil, die betriebssichere Umsetzung von Chlorsilanen zu ermöglichen, da in Reaktionsöfen bei der Reaktion mit Chlorsilanen, zum Beispiel bei der Hydrierung von Chlorsilanen, der Kontakt von Rauchgasen mit dem Reaktionsgas unbedingt vermieden werden muß, falls das Reaktionsmedium durch einen Defekt der beherbergenden Anordnung in den Ofenraum austritt. Bei einem Kontakt der Feuchte des Rauchgases mit Chlorsilanen würden sonst unerwünschte, heftig exotherme Reaktionen auftreten.
  • Ein weiterer Vorteil von Brennern mit Strahlrohr ist die damit mögliche wirtschaftliche Beheizung eines Reaktionsofen zur Umsetzung von Chlorsilanen mit einem im Vergleich zu Elektrizität billigen Energieträger, ohne den geschilderten Nachteil in Kauf zu nehmen.
  • Ebenfalls ein Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung ist, dass die Reaktionswärme weitestgehend in Form von Wärmestrahlung in den Reaktionsofen und damit in die Reaktionsmedien eingebracht wird. Dadurch unterbleibt eine lokale Überhitzung von Einbauten des Reaktionsofens durch die Vermeidung eines direkten Kontaktes mit der Brennerflamme. Die Beheizung erfolgt außerdem sehr gleichmäßig.
  • Die Anordnung der erfindungsgemäß verwendeten Brenner mit Strahlrohr im Inneren des Reaktionsofens ist dabei beliebig und kann einfach oder mehrfach, von oben hängend, von unten über Kopf stehend oder von den Seiten der Brennkammer her erfolgen.
  • Die erfindungsgemäße Verwendung ist besonders vorteilhaft bei Reaktionen mit Chlorsilanen, besonders bei der Hydrierung von Siliciumtetrachlorid mit Wasserstoff zu Trichlorsilan und Chlorwasserstoff. Die Reaktionstemperaturen können dabei Werte bis zu 1100°C und Überdrücke bis zu 50 bar erreichen, wobei die Reaktion ohne oder mit Katalysator betrieben werden kann.
  • Die 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß verwendeten Brenners mit Strahlrohr in schematischer Darstellung.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Anordnung zur Fortführung der chemischen Reaktanden
    2
    Flammrohr
    3
    Strahlrohr
    4
    Reaktionsofen
    5
    Isolierung
    6
    Brenner
    7
    Verbrennungsluft
    8
    Brennstoff
    9
    Rauchgas
    Q
    Wärmestrom

Claims (1)

  1. Verwendung eines Brenners zur Beheizung eines Reaktors zur Umsetzung von Chlorsilanen, wobei der Brenner ein Strahlrohr aufweist und das Strahlrohr die Flamme und das Flammrohr gasdicht umgibt, wodurch die Verbrennungsluft, der gasförmige und/oder flüssige Brennstoff, und Rauchgase nicht in den Raum des Reaktionsofens gelangen können.
DE102011006116A 2011-03-25 2011-03-25 Verwendung von Brennern mit Strahlrohr in Reaktoren zur Umsetzung von Chlorsilanen Withdrawn DE102011006116A1 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011006116A DE102011006116A1 (de) 2011-03-25 2011-03-25 Verwendung von Brennern mit Strahlrohr in Reaktoren zur Umsetzung von Chlorsilanen
PCT/EP2012/053251 WO2012130543A1 (de) 2011-03-25 2012-02-27 Verwendung von brennern mit strahlrohr in reaktoren zur umsetzung von chlorsilanen
US14/007,495 US20140086816A1 (en) 2011-03-25 2012-02-27 Use of burners with a jet tube in reactors for conversion of chlorosilanes
JP2014501501A JP2014522354A (ja) 2011-03-25 2012-02-27 クロロシランの転化のための反応容器における、放射筒を備えたバーナーの使用
CN201280015287.4A CN103620305A (zh) 2011-03-25 2012-02-27 在反应器内使用具有喷射管的燃烧器用于转换氯硅烷
KR1020137024113A KR20140066972A (ko) 2011-03-25 2012-02-27 클로로실란 전환을 위한 반응기에서의 제트 튜브가 있는 연소기의 용도
EP12707075.3A EP2689186A1 (de) 2011-03-25 2012-02-27 Verwendung von brennern mit strahlrohr in reaktoren zur umsetzung von chlorsilanen
TW101109699A TW201250191A (en) 2011-03-25 2012-03-21 Use of burners with a jet tube in reactors for conversion of chlorosilanes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011006116A DE102011006116A1 (de) 2011-03-25 2011-03-25 Verwendung von Brennern mit Strahlrohr in Reaktoren zur Umsetzung von Chlorsilanen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011006116A1 true DE102011006116A1 (de) 2012-09-27

Family

ID=45808818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011006116A Withdrawn DE102011006116A1 (de) 2011-03-25 2011-03-25 Verwendung von Brennern mit Strahlrohr in Reaktoren zur Umsetzung von Chlorsilanen

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20140086816A1 (de)
EP (1) EP2689186A1 (de)
JP (1) JP2014522354A (de)
KR (1) KR20140066972A (de)
CN (1) CN103620305A (de)
DE (1) DE102011006116A1 (de)
TW (1) TW201250191A (de)
WO (1) WO2012130543A1 (de)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5664216A (en) * 1979-10-29 1981-06-01 Kawasaki Steel Corp Combustion control of radiant tube burner
JPH02259322A (ja) * 1988-12-28 1990-10-22 Toshiba Ceramics Co Ltd ラジアントチューブ
US6423279B1 (en) * 2000-10-16 2002-07-23 Harvest Energy Technology, Inc. Compact endothermic catalytic reaction apparatus
US6773256B2 (en) * 2002-02-05 2004-08-10 Air Products And Chemicals, Inc. Ultra low NOx burner for process heating
CN101495408A (zh) * 2006-11-14 2009-07-29 三菱麻铁里亚尔株式会社 多晶硅的制备方法及多晶硅的制备设备
JP5435188B2 (ja) * 2006-11-14 2014-03-05 三菱マテリアル株式会社 多結晶シリコンの製造方法および多結晶シリコン製造設備
JP5316290B2 (ja) * 2008-08-05 2013-10-16 三菱マテリアル株式会社 トリクロロシラン製造装置及び製造方法
DE102008041974A1 (de) * 2008-09-10 2010-03-11 Evonik Degussa Gmbh Vorrichtung, deren Verwendung und ein Verfahren zur energieautarken Hydrierung von Chlorsilanen
JP5412447B2 (ja) * 2009-01-30 2014-02-12 電気化学工業株式会社 炭素含有材料からなる反応容器を備える反応装置、その反応装置の腐食防止方法およびその反応装置を用いたクロロシラン類の生産方法
DE102010007916B4 (de) * 2010-02-12 2013-11-28 Centrotherm Sitec Gmbh Verfahren zur Hydrierung von Chlorsilanen und Verwendung eines Konverters zur Durchführung des Verfahrens
US20110300050A1 (en) * 2010-06-08 2011-12-08 Memc Electronic Materials, Inc. Trichlorosilane Vaporization System

Also Published As

Publication number Publication date
EP2689186A1 (de) 2014-01-29
US20140086816A1 (en) 2014-03-27
CN103620305A (zh) 2014-03-05
KR20140066972A (ko) 2014-06-03
TW201250191A (en) 2012-12-16
WO2012130543A1 (de) 2012-10-04
JP2014522354A (ja) 2014-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2671634B1 (de) Verfahren zur Homogenisierung der Rohrtemperaturen zwischen Rohren während Verfahren zur Erwärmung von in den Rohren strömendem Gas
CN108472611A (zh) 用于石油升级的超临界反应器系统和工艺
JP2008139005A (ja) 水素燃焼装置
JP4451741B2 (ja) 重質油改質装置、改質方法及びコンバインド発電システム
EP2373578A1 (de) Vorrichtung und verfahren für katalytische gasphasenreaktionen sowie deren verwendung
CN107243299A (zh) 一种反应装置和一种反应系统以及一种液相加氢反应方法
EP3266739B1 (de) Korrosionsgeschütztes reformerrohr mit internem wärmeaustausch
WO2018024455A1 (en) Apparatus for endothermic process with improved tubes arrangement
JP2012083056A (ja) 過熱水蒸気含有ガスの製造方法及びその製造装置
DE102011006116A1 (de) Verwendung von Brennern mit Strahlrohr in Reaktoren zur Umsetzung von Chlorsilanen
US7288691B2 (en) Process for heat treatment of hydrocarbon feedstocks by furnace that is equipped with radiant burners
TW455567B (en) Process and apparatus for cracking ammonia present in a gas containing hydrogen sulphide
DE102010030832B4 (de) Vorrichtung zur HCI-Synthese mit Dampferzeugung
DE102016001334A1 (de) Verfahren und Ofen zur Umsetzung von Wasserstoff mit Luftsauerstoff sowie von HHO-Gas zu Wasser mit Wirkungsgraden der Wärmegewinnung >95%
ES2337243T3 (es) Procedimiento de eliminacion al menos parcial de depositos de carbono en un intercambiador de calor.
US9272905B2 (en) Method for optimizing down fired reforming furnaces
WO2020002346A1 (de) Verfahren zur bereitstellung von synthesegas mit hilfe einer zusätzlichen elektrischen heizung
JP5452740B2 (ja) Ｖｏｃ含有ガスの処理方法
KR20160087835A (ko) 탄화수소의 스팀 개질 및 스팀 크래킹을 위한 방법 및 디바이스
WO2017059963A1 (en) Steam reformer for producing synthesis gas
DE102018210409A1 (de) Verfahren zur Bereitstellung von Synthesegas mit Hilfe einer zusätzlichen induktiven Heizung
WO2018050166A1 (de) Verfahren und verbrennungsofen zur umsetzung von wasserstoff und luftsauerstoff zu wasser oder von hho-gas zu wasser
JP5634797B2 (ja) 熱処理雰囲気ガス発生方法及び装置並びに金属酸化物の熱処理方法
RU191712U1 (ru) Устройство получения синтез-газа
DE752976C (de) Gaserzeuger zur Herstellung nicht entkohlend wirkender Gase

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee