EP2689186A1 - Verwendung von brennern mit strahlrohr in reaktoren zur umsetzung von chlorsilanen - Google Patents

Verwendung von brennern mit strahlrohr in reaktoren zur umsetzung von chlorsilanen

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EP2689186A1
EP2689186A1 EP12707075.3A EP12707075A EP2689186A1 EP 2689186 A1 EP2689186 A1 EP 2689186A1 EP 12707075 A EP12707075 A EP 12707075A EP 2689186 A1 EP2689186 A1 EP 2689186A1
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EP
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chlorosilanes
heat
flame
reaction furnace
burner
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Withdrawn
Application number
EP12707075.3A
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Bernd Wehner
Christof Zipper
Guido Stochniol
Ingo Pauli
Norbert Schladerbeck
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Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Degussa GmbH
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
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    • B01J2219/00157—Controlling the temperature by means of a burner

Definitions

  • the present invention relates to the use of burners with a radiant tube for heating a reactor for the reaction of chlorosilanes.
  • heated chemical reactors e.g. Tubular reactors that are heated electrically or by burners using liquid or gaseous fuels.
  • the burners act directly in the space of the reactor, in which the facilities for harboring the chemical substances of the reaction, eg. B. pipe arrangements are housed.
  • the invention accordingly provides for the use of a burner for heating a reactor for reacting chlorosilanes, the burner having a jet pipe, and the jet pipe surrounding the flame and the flame tube in a gastight manner, whereby the combustion air, the gaseous and / or liquid fuel, and flue gases not in the room of
  • Reaction furnace can get.
  • burner with jet pipe In the context of the invention, the described arrangement of the burner is referred to as "burner with jet pipe".
  • the use of burners with jet pipe according to the invention has the advantage, above all, of facilitating the reliable conversion of chlorosilanes, since in reaction furnaces in the reaction with chlorosilanes, for example in the hydrogenation of chlorosilanes, the contact of flue gases with the reaction gas must be avoided at all costs, if that
  • Reaction medium exits through a defect of the harboring arrangement in the furnace chamber. In a contact of the moisture of the flue gas with chlorosilanes otherwise undesirable, violently exothermic reactions would occur.
  • Reaction media is introduced. This prevents local overheating of internals of the reaction furnace by avoiding direct contact with the burner flame. The heating is also very even.
  • the arrangement of the burner according to the invention with a jet pipe in the interior of the reaction furnace is arbitrary and can be done simply or repeatedly, hanging from above, from the bottom upside down or from the sides of the combustion chamber forth.
  • reaction temperatures can be up to 1100 ° C and
  • Fig. 1 shows a preferred embodiment of the burner according to the invention with jet pipe in a schematic representation.

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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

Verwendung von Brennern mit Strahlrohr in Reaktoren zur Umsetzung von Chlorsilanen
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 Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß verwendeten Brenners mit Strahlrohr in schematischer Darstellung.
Die Hinweiszeichen bedeuten:
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

Patentansprüche:
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.
EP12707075.3A 2011-03-25 2012-02-27 Verwendung von brennern mit strahlrohr in reaktoren zur umsetzung von chlorsilanen Withdrawn EP2689186A1 (de)

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