RU2224715C1 - Установка для получения поликристаллического кремния - Google Patents
Установка для получения поликристаллического кремния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2224715C1 RU2224715C1 RU2002121108/15A RU2002121108A RU2224715C1 RU 2224715 C1 RU2224715 C1 RU 2224715C1 RU 2002121108/15 A RU2002121108/15 A RU 2002121108/15A RU 2002121108 A RU2002121108 A RU 2002121108A RU 2224715 C1 RU2224715 C1 RU 2224715C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- reactor
- polycrystalline silicon
- installation
- cooler
- Prior art date
Links
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для испарения и получения парогазовых смесей, и может найти применение в технологии полупроводниковых материалов, в частности к получению стержней поликристаллического кремния. Установка для получения поликристаллического кремния содержит реактор 1 водородного восстановления кремния, в котором выращивают стержни 2 поликристаллического кремния, магистраль 3 подачи водорода и магистраль 4 подачи жидкого трихлорсилана, подключенные к соответствующим входам испарителя-смесителя 5, выход которого магистралью 6 парогазовой смеси (ПГС) связан с входом реактора 1, магистраль 7 отработанной ПГС, включающую охладитель 8 ПГС, подключенную к выходу реактора 1. Магистраль 7 отработанной ПГС дополнительно включает предварительный охладитель 9, размещенный между реактором 1 и охладителем 8, а подогреватель 10 водорода установлен между ними. Подогреватель 10 выполнен в виде бесконтактного теплообменника с разделительной стенкой 11. Технический результат изобретения - сокращение расхода теплоносителей и холодной воды и упрощение конструкции. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для испарения и получения парогазовых смесей, и может найти применение в технологии полупроводниковых материалов, в частности к получению стержней поликристаллического кремния.
Известна конструкция установки для получения поликристаллического кремния, содержащая реактор водородного восстановления кремния, магистраль подачи водорода и магистраль подачи жидкого трихлорсилана, подключенные к входу испарителя-смесителя, выход которого магистралью парогазовой смеси связан с входом реактора, магистраль отработанной парогазовой смеси, включающую охладитель (холодильник) парогазовой смеси, подключенную к выходу реактора (А. Я. Нашельский. Производство полупроводниковых материалов. М.: Металлургия, 1989, с. 122-125).
Недостатком конструкции является большой расход теплоносителей на нагрев и испарение трихлорсилана и холодной воды на охлаждение парогазовой смеси, выходящей из реактора. В испарителе-смесителе возможен контакт водяного пара с трихлорсиланом, что снижает надежность установки.
Наиболее близким аналогом является установка водородного восстановления кремния по патенту RU 2136590, МПК С 01 В 33/03, 1999 г. Установка содержит реактор водородного восстановления кремния, магистраль подачи водорода, включающую подогреватель водорода, и магистраль подачи жидкого трихлорсилана, подключенные к соответствующим входам испарителя-смесителя, выход которого магистралью отработанной парогазовой смеси связан с входом реактора, магистраль отработанной парогазовой смеси, включающую охладитель парогазовой смеси, подключенную к выходу реактора. Испаритель-смеситель в этой установке двухкамерный, состоящий из камеры нагрева и ванны с жидким трихлорсиланом, в которую подается подогретый водород и смешивается путем барботирования с образованием парогазовой смеси (ПГС) заданного мольного отношения при равновесной температуре. Использование подогретого водорода в качестве промежуточного теплоносителя повышает надежность установки, исключая возможный контакт водяного пара с трихлорсиланом. Однако расход теплоносителей не сокращается. Кроме того, аппаратурное оформление рециркуляционного цикла сложно по конструкции.
Техническая задача, которую решает предлагаемое изобретение - сокращение расхода теплоносителей и холодной воды, упрощение конструкции.
Поставленная задача решается за счет того, что в установке для получения поликристаллического кремния, содержащей реактор водородного восстановления кремния, магистраль подачи водорода, включающую подогреватель водорода, и магистраль подачи жидкого трихлорсилана, подключенные к соответствующим входам испарителя-смесителя, выход которого магистралью парогазовой смеси связан с входом реактора, магистраль отработанной парогазовой смеси, включающую охладитель парогазовой смеси, подключенную к выходу реактора, новым является то, что магистраль отработанной парогазовой смеси дополнительно включает предварительный охладитель, размещенный между реактором и охладителем, а подогреватель водорода выполнен в виде теплообменника с разделительной стенкой, включенного в магистраль отработанной парогазовой смеси, между предварительным охладителем и охладителем.
Кроме того, испаритель-смеситель выполнен в виде вертикального кожухотрубного теплообменника, к верхней коллекторной камере которого подключена магистраль подачи жидкого трихлорсилана, а нижняя коллекторная камера связана с магистралью подачи водорода через межтрубное пространство.
Введение в магистраль отработанной парогазовой смеси (ПГС) предварительного охладителя, размещенного между реактором и охладителем, обеспечивает охлаждение отработанной парогазовой смеси до температуры ниже температуры самовоспламенения водорода.
Включение подогревателя водорода в магистраль отработанной парогазовой смеси между предварительным охладителем и охладителем обеспечивает нагрев водорода теплом отработанной ПГС до температуры, обеспечивающей нагрев и испарение жидкого трихлорсилана в испарителе-смесителе.
Выполнение подогревателя водорода в виде теплообменника с разделительной стенкой обеспечивает подогрев водорода, исключая его контакт с отработанной ПГС.
Таким образом, предлагаемая конструкция установки позволяет использовать тепло отработанной ПГС для работы испарителя-смесителя, исключая применение дополнительного теплоносителя (пара или горячей воды), одновременно уменьшая общий расход воды для охлаждения отработанной ПГС за счет отбора части тепла на нагрев водорода.
Выполнение испарителя-смесителя в виде вертикального кожухотрубного теплообменника, к верхней коллекторной камере которого подключена магистраль подачи жидкого трихлорсилана, а нижняя коллекторная камера связана с магистралью подачи водорода через межтрубное пространство, обеспечивает более длительный тепловой контакт теплоносителя с жидким трихлорсиланом, что обеспечивает улучшение теплопередачи, а это, в свою очередь, - лучшие условия для его испарения и перемешивания и упрощает конструкцию испарителя-смесителя.
Изобретение иллюстрируется чертежом - схемой установки для получения поликристаллического кремния.
Установка для получения поликристаллического кремния содержит реактор 1 водородного восстановления кремния, в котором выращиваются стержни 2 поликристаллического кремния, магистраль 3 подачи водорода и магистраль 4 подачи жидкого трихлорсилана, подключенные к соответствующим входам испарителя-смесителя 5, выход которого магистралью 6 парогазовой смеси (ПГС) связан с входом реактора 1, магистраль 7 отработанной ПГС, включающую охладитель 8 ПГС, подключенную к выходу реактора 1. Магистраль 7 отработанной ПГС дополнительно включает предварительный охладитель 9, размещенный между реактором 1 и охладителем 8, а подогреватель 10 водорода установлен между ними. Подогреватель 10 выполнен в виде теплообменника с разделительной стенкой 11.
Испаритель-смеситель 5 может быть выполнен и как в ближайшем аналоге, но он более громоздкий и сложный по конструкции, возможен унос брызг трихлорсилана в магистраль парогазовой смеси, а это требует введения в конструкцию сепаратора для отделения капель жидкой фазы, кроме того, при такой конструкции имеет место потеря тепла.
В предлагаемом изобретении для эффективной теплопередачи испаритель-смеситель 5 выполнен в виде кожухотрубного теплообменника, к верхней коллекторной камере 12 которого подключена магистраль 4 подачи жидкого трихлорсилана, а нижняя коллекторная камера 13 связана с магистралью 3 подачи водорода через межтрубное пространство 14.
Установка работает следующим образом.
В начальный момент работы установки стержни-основы 2 разогреваются или струей плазмы от пускового плазматрона (на схеме не показан), или пропусканием тока высокого напряжения, при этом установка продувается водородом, который, проходя через реактор 1, нагревается от стержней-основ и отдает тепло поступающему водороду в подогревателе 10. После прогрева испарителя-смесителя 5 включается подача трихлорсилана, и установка выходит на рабочий режим.
Технологические компоненты процесса водород и жидкий трихлорсилан подаются в испаритель-смеситель 5 по магистралям 3, 4 соответственно. Жидкий трихлорсилан через верхнюю коллекторную камеру 12 стекает по трубам теплообменника, а водород, проходя через подогреватель 10, нагревается и через нижнюю коллекторную камеру 13 поступает в межтрубное пространство теплообменника. Проходя через межтрубное пространство, отдает тепло жидкому трихлорсилану, который испаряется и смешивается с подогретым водородом. За счет большой поверхности испарения и увеличения длительности теплового контакта с подогретым водородом обеспечиваются условия для однородности состава ПГС, которая по магистрали 6 подается в реактор 1. Отработанная ПГС по магистрали 7 поступает в предварительный охладитель 9, охлаждается там до температуры ниже температуры самовоспламенения водорода и поступает в подогреватель 10, где отдает часть тепла на подогрев водорода, после чего поступает в охладитель 8, в котором температура отработанной ПГС снижается до температуры подачи в блок конденсации (на чертеже не показан). Таким образом, реализуется замкнутый цикл использования теплоносителей.
Claims (2)
1. Установка для получения поликристаллического кремния, содержащая реактор водородного восстановления кремния, магистраль подачи водорода и магистраль подачи жидкого трихлорсилана, подключенные к соответствующим входам испарителя-смесителя, выход которого магистралью парогазовой смеси связан с входом реактора, магистраль отработанной парогазовой смеси, включающую охладитель парогазовой смеси, подключенную к выходу реактора, отличающаяся тем, что магистраль отработанной парогазовой смеси дополнительно включает предварительный охладитель, размещенный между реактором и охладителем, а подогреватель водорода выполнен в виде теплообменника с разделительной стенкой, включенного в магистраль отработанной парогазовой смеси, между предварительным охладителем и охладителем.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что испаритель-смеситель выполнен в виде вертикального кожухотрубного теплообменника, к верхней коллекторной камере которого подключена магистраль подачи жидкого трихлорсилана, а нижняя коллекторная камера связана с магистралью подачи водорода в межтрубное пространство.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002121108/15A RU2224715C1 (ru) | 2002-08-02 | 2002-08-02 | Установка для получения поликристаллического кремния |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002121108/15A RU2224715C1 (ru) | 2002-08-02 | 2002-08-02 | Установка для получения поликристаллического кремния |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2224715C1 true RU2224715C1 (ru) | 2004-02-27 |
RU2002121108A RU2002121108A (ru) | 2004-02-27 |
Family
ID=32173113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002121108/15A RU2224715C1 (ru) | 2002-08-02 | 2002-08-02 | Установка для получения поликристаллического кремния |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2224715C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009005412A2 (en) | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Zakrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'solar Si' | Method for producing polycrystalline silicon |
CN108217656A (zh) * | 2017-04-01 | 2018-06-29 | 上海韵申新能源科技有限公司 | 一种高效多晶硅还原炉热量回收系统及还原生产工艺 |
-
2002
- 2002-08-02 RU RU2002121108/15A patent/RU2224715C1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009005412A2 (en) | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Zakrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'solar Si' | Method for producing polycrystalline silicon |
CN108217656A (zh) * | 2017-04-01 | 2018-06-29 | 上海韵申新能源科技有限公司 | 一种高效多晶硅还原炉热量回收系统及还原生产工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002121108A (ru) | 2004-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100351598C (zh) | 冷却热气体的装置和方法 | |
CN101437750B (zh) | 氢发生装置以及氢化反应装置 | |
CN101208264B (zh) | 紧凑型重整反应器 | |
JP5965073B2 (ja) | バイオマス燃料の二酸化炭素の循環による無酸素ガス化方法および装置 | |
CN103466629B (zh) | 一种多晶硅还原炉控温节能系统及工艺 | |
CN101254921B (zh) | 一种转化四氯化硅制取三氯氢硅和多晶硅的方法 | |
CN105895936A (zh) | 一种分布式非燃烧型恒温增压发电系统 | |
CN103055526B (zh) | 一种蒸发环己酮肟的方法 | |
TW201034945A (en) | Process and apparatuses for preparing ultrapure silicon | |
CN103896280A (zh) | 一种多晶硅冷氢化的运行方法 | |
RU2224715C1 (ru) | Установка для получения поликристаллического кремния | |
CN107171598B (zh) | 一种极地温差发电系统 | |
CN103408017A (zh) | 高温水循环及闪蒸一体罐以及用于生产多晶硅的系统 | |
CN102674359B (zh) | 带内胆的多晶硅还原炉的尾气回收液冷却装置及方法 | |
CN202808380U (zh) | 一种四氯化硅氢化装置 | |
CN206069388U (zh) | 一种四氯化硅汽化装置 | |
CN209113822U (zh) | 一种高温煤气显热回收装置 | |
CN202400852U (zh) | 多晶硅氢化炉尾气节能系统 | |
CN103482630B (zh) | 制备多晶硅的方法 | |
CN107337211B (zh) | 一种多晶硅冷氢化法中四氯化硅的汽化方法及汽化装置 | |
CN204529328U (zh) | 一种四氯化硅汽化器 | |
CN202625863U (zh) | 多晶硅还原炉尾气节能系统 | |
CN205090834U (zh) | 多晶硅生产氢化炉尾气冷却装置 | |
CN203498095U (zh) | 一种多晶硅还原炉控温节能系统 | |
CN210065193U (zh) | 多晶硅生产设备的尾气热量回收系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20100616 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |