SA515360702B1 - تحسين تشغيل مفاعلات ذات طبقة مميعة عن طريق استمثال التدرجات في درجة الحرارة من خلال التحكم بتوزيع الحجم الجسيمي - Google Patents
تحسين تشغيل مفاعلات ذات طبقة مميعة عن طريق استمثال التدرجات في درجة الحرارة من خلال التحكم بتوزيع الحجم الجسيمي Download PDFInfo
- Publication number
- SA515360702B1 SA515360702B1 SA515360702A SA515360702A SA515360702B1 SA 515360702 B1 SA515360702 B1 SA 515360702B1 SA 515360702 A SA515360702 A SA 515360702A SA 515360702 A SA515360702 A SA 515360702A SA 515360702 B1 SA515360702 B1 SA 515360702B1
- Authority
- SA
- Saudi Arabia
- Prior art keywords
- particle size
- reactor
- size distribution
- seeds
- polysilicon
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 190
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims abstract description 136
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 69
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 51
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 40
- 239000012792 core layer Substances 0.000 claims description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 5
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims 1
- 101001010792 Homo sapiens Transcriptional regulator ERG Proteins 0.000 claims 1
- 102100029983 Transcriptional regulator ERG Human genes 0.000 claims 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 11
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 67
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 33
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 33
- 239000000047 product Substances 0.000 description 31
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 15
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 11
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 4
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- -1 silicon halide compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 3
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 3
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 description 3
- 206010018612 Gonorrhoea Diseases 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 208000001786 gonorrhea Diseases 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- QYKABQMBXCBINA-UHFFFAOYSA-N 4-(oxan-2-yloxy)benzaldehyde Chemical compound C1=CC(C=O)=CC=C1OC1OCCCC1 QYKABQMBXCBINA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100234002 Drosophila melanogaster Shal gene Proteins 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000015076 Shorea robusta Nutrition 0.000 description 1
- 244000166071 Shorea robusta Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- CFQGDIWRTHFZMQ-UHFFFAOYSA-N argon helium Chemical compound [He].[Ar] CFQGDIWRTHFZMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 1
- 230000002964 excitative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000013206 minimal dilution Methods 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000009972 noncorrosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C01B33/02—Silicon
- C01B33/021—Preparation
-
- 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
-
- 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
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/1809—Controlling processes
-
- 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
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
-
- 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
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00654—Controlling the process by measures relating to the particulate material
- B01J2208/00672—Particle size selection
-
- 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
- B01J2219/00245—Avoiding undesirable reactions or side-effects
- B01J2219/00247—Fouling of the reactor or the process equipment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
يكشف الاختراع الراهن عن طريقة لتحسين تشغيل مفاعلات مميعة الطبقة من متعدد السليكون polysilicon fluidized bed reactors. ويوجه الاختراع الراهن نحو استمثال optimization تدرجات محورية لدرجة axial temperature gradients في أنظمة ذات طبقة مميعة -غازية-صلبة gas-solid fluidized bed systems. حيث يؤدي تغيير اتساع توزيع الحجم الجسيمي particle size distribution في المفاعل إلى تغيير التدرج الحراري temperature gradient ضمن المفاعل reactor، الأمر الذي يزود وسيلة لتحكم أفضل بجانبيات درجة الحرارة الداخلية internal temperature profiles وبالتالي أداء أفضل للمفاعل. الشكل 1
Description
١ تحسين تشغيل مفاعلات ذات طبقة مميعة عن طريق استمثال التدرجات في درجة الحرارة من خلال التحكم بتوزيع الحجم الجسيمي
Improving operation of fluidized bed reactors by optimizing temperature gradients via particle size distribution control الوصف الكامل خلفية الاختراع مرجع مناظر لطلب ذي صلة يُطالب هذا الطلب بحماية حق الأولوية لطلب براءة الاختراع الأمريكية المؤقت رقم 478705 1/7 المُودع في 7١ ديسمبر, ١٠7 ٠م, ولقد ad المحتوى الخاص به هنا بالكامل للإحالة إليه كمرجع. © مجال الاختراع يكشف الاختراع الراهن عن طريقة لتحسين تشغيل مفاعلات ذات طبقة مميعة من متعدد السليكون optimization ويوجه الاختراع الراهن نحو استمثال polysilicon fluidized bed reactors تدرجات محورية لدرجة axial temperature gradients Shall في أنظمة ذات طبقة مميعة - غازية-صلبة fluidized bed systems لناه»-عمع. حيث يؤدي تغيير اتساع توزيع الحجم الجسيمي particle size distribution width ٠ في المفاعل إلى تغيير التدرج الحراري temperature gradient ضمن المفاعل «ماعةع» الأمر الذي يزود وسيلة لتحكم أفضل بجانبيات درجة الحرارة الداخلية internal temperature profiles وبالتالي أداء أفضل للمفاعل. يتعلق هذا الكشف بأنظمة ذات طبقة مميعة fluidized bed reactor systems لإنتاج سليكون متعدد البلورات «polycrystalline silicon ويمثل السليكون متعدد البلورات polycrystalline silicon مادة VO خام raw material تستخدم لإنتاج العديد من المنتجات التجارية بما في ذلك؛ على سبيل (JE الدارات المتكاملة integrated circuits والخلايا الفلطائية (أي « الشمسية) photovoltaic (ie., all عن طريق polycrystalline silicon ما يتم إنتاج السليكون متعدد البلورات sales .solar) cells الترسيب البخاري الكيمياتي chemical vapor deposition mechanism حيث يتم ترسيب السليكون thermally decomposable silicon compound من مركب سليكون قابل للتحلل حرارياً silicon في مفاعل ذي طبقة مميعة. وينمو silicon seed particles على جسيمات بذرية من السليكون Yo aaa هذه الجسيمات البذرية seed particles بشكل متواصل إلى أن تخرج من المفاعل في صورة ا
اس
جسيمات سليكون متعددة البلورات silicon عسشلمادوعراهم. وتشمل مركبات سليكون silicon قابلة
للتحلل (Aide على سبيل (JE السيلان silane ومركبات هالوسيلان halosilanes (مثلاًء ثلاثي
. (trichlorosilane كلوروسيلان
ويمكن إضافة جسيمات بذرية متعدد البلورات polycrystalline seed particles إلى الطبقة اللبية
core bed © لبدء تحلل السليكون silicon وقد تحدث العديد من التفاعلات في الطبقة اللبية. ويؤدي
السليكون Silicon المترسب من السيلان silane على جسيمات السليكون silicon particle إلى نمو
حجم الجسيمات. وبتقدم التفاعل؛ تنمو جسيمات السليكون إلى حجم مرغوب ويتم إزالتها من الطبقة
اللبية ويتم إضافة جسيمات بذرية جديدة إلى الطبقة اللبية.
وتكون البلمرة التبعثرية polydispersity موجودة في كافة التدفقات التي تتضمن مواد صلبة؛ ٠ وتعرف مثل هذه الأنظمة بأنها تبدي سلوكيات مختلفة عن الأنظمة أحادية التبعثر monodisperse
systems ويتغير الخلط وخصاص Jal) الحراري heat transfer characteristics بتطور توزيعات
الحجم الجسيمي؛ وبالتالي فإن تأثير البلمرة التبعثزية على تدرجات درجة الحرارة في المفاعلات
مميعة الطبقة يعتبر مهماً من الناحية العملية.
وفي المفاعلات ذات الطبقة المميعة-الصلبة-الغازية؛ تمثل درجة الحرارة وسيطاً مهماً يؤثر في ٠ أذدا المفاعل. ولا تؤثر درجة الحرارة فقط على حركيات التفاعل kinetics «مناعمع»؛ وانما على
ديناميات dynamics النظام المكون من غازات -مواد صلبة gas-solid system بسبب التأثير على
كثافة الغاز gas density ولزوجة الغاز viscosity ققع. وعموماً في المفاعلات مميعة الطبقة
التجارية؛ يتم التحكم بمعدلات تدفق lal ضغوط الحيز العلوي freeboard pressures وامدادات
الطاقة cpower supply في حين لا يتم التحكم بتدرج درجات الحرارة الفعلية actual temperature gradient Ye ضمن الطبيقة.
وتتواجد حتماً التغيرات في درجة الحرارة ضمن الطبقة؛ وبخاصة محورياً؛ في تطبيقات التمييع؛ Jie
المفاعلات المكونة من متعدد السليكون .polysilicon reactors وعليه؛ لا تمثل We نقاط ضبط
درجة الحرارة قاصنمدماك؟: temperature المعتمدة على مزدوجة حرارية | thermocouple
strategically الموضوعة على طول jas المفاعل reactor wall مؤشراً fas على درجة الحرارة Yo في المناطق الأخرى (المحورية).
ولا تزال هناك حاجة لفهم بشكل أفضل تأثير تطور توزيع الحجم الجسيمي على جانبيات درجة
اا
سا الحرارة في المفاعلات ذات الطبقة المميعة لإتاحة التحكم بشكل أفضل بالمفاعلات وإطالة عمرها الافتراضي_ من خلال التخفيف من البقع الساخنة hot spots داخلها. أي لا تزال هنالك حاجة لإدراك وفهم العلاقة بين glad) توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات granules في المفاعل الطبقي bed reactor ودرجة الحرارة في المفاعل.
0 ويراد من هذا القسم تعريف القارئ على جوانب مختلفة للتقنية قد ترتبط بجوانب مختلفة للكشف؛ توصف و/أو يطالب بحمايتها أدناه. ويعتقد أن هذا الكشف يساعد على تزويد القارئ بمعلومات أساسية لتسهيل فهم الجوانب المختلفة للكشف الراهن بشكل أفضل. وتبعاً لذلك؛ يجدر فهم أن هذه البيانات TE في هذا الضوء وليس كبيانات للتقنية السابقة. الوصف العام للاختراع
٠ في جانب أول؛ يتم الكشف عن طريقة لتحسين تشغيل Jolie ذات طبقة مميعة من متعدد السليكون .polysilicon fluidized bed reactor ويشتمل المفاعل على لوحة توزيع distributor plate وطيقة core bed dnl وتتضمن الطريقة إضافة بذور متعدد سليكون polysilicon seeds aig Gl حجم جسيمي محدد مسبقاً pre-determined particle size distribution إلى الطبقة اللبية للمفاعل ذي الطبقة المميعة؛ قياس ld) توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة؛ Cua
Yo تتكون الحبيبات من خليط من بذور مضافة حديثاً وبذور مضافة مسبقاً؛ التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة عن طريق ضبط frequency JUS إضافة البذور إلى المفاعل؛ وسحب منتج من بذور متعدد السليكون polysilicon seed product من الطبقة. وفي جانب آخرء يتم الكشف عن طريقة لتحسين تشغيل مفاعل ذي طبقة مميعة من متعدد السليكون polysilicon ويشتمل المفاعل على لوحة توزيع distributor plate وطبقة لبية core
| ل560. وتتضمن الطريقة إضافة بذور متعدد سليكون polysilicon seeds ذات توزيع حجم جسيمي محدد مسبقاً إلى الطبقة اللبية للمفاعل ذي الطبقة المميعة؛ قياس اتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة؛ حيث تتكون الحبيبات من خليط من بذور مضافة حديثاً وبذور مضافة مسبقاً؛ التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة عن طريق ضبط توزيع الحجم الجسيمي المحدد مسبقاً للبذور ؛ وسحب منتج من بذور متعدد السليكون polysilicon seed product من
vo الطبقة.
Co طبقة (53 elie أيضاً للكشف الراهن؛ يتم الكشف عن طريقة لتحسين تشغيل AT وفي جانب distributor plate ويشتمل المفاعل على لوحة توزيع polysilicon مميعة من متعدد السليكون polysilicon seeds ع:ه0. وتتضمن الطريقة إضافة بذور متعدد سليكون bed وطبقة لبية توزيع حجم جسيمي محدد مسبقاً إلى الطبقة اللبية للمفاعل ذي الطبقة المميعة؛ قياس اتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة؛ حيث تتكون الحبيبات من خليط من بذور مضافة حديثاً 5 وبذور مضافة مسبقاً؛ التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة عن طريق ضبط تكرار إضافة البذور إلى المفاعل وضبط توزيع الحجم الجسيمي المحدد مسبقاً للبذور؛ وسحب منتج من الطبقة. polysilicon seed product من بذور متعدد السليكون وتلاحظ تحسينات مختلفة موجودة للميزات فيما يتعلق بالجوانب المذكورة أعلاه. ويمكن أيضا دمج ميزات أخرى في الجوانب المذكورة أعلاه أيضاً. وقد تكون هذه التحسينات والميزات الإضافية ٠ سبيل المثال؛ يمكن دمج ميزات مختلفة يتم مناقشتها Jad موجودة بشكل فردي أو في أي توليفة. أدناه فيما يتعلق بأي من التجسيدات الموضحة في أي من الجوانب المذكورة أعلاه» بشكل منفرد أو في أي توليفة. شرح مختصر للرسومات عبارة عن رسم تخطيطي لمفاعل ذي طبقة مميعة ملائم للاستخدام وفقاً للكشف الراهن :١ الشكل ١ مع تدفقات داخل وخارج المفاعل. ميكرومتر 975 = dsm الشكل ؟: عبارة عن رسم بياني يصور توزيعات أحجام جسيمية بقيمة ل متغيرة. o/dsm وقيمة الشكل ؟: عبارة عن رسم بياني يصور جانبيات درجة الحرارة لقيم اتساع مختلفة لتوزيع الحجم
Afuidizing gas الجسيمي عتد نفس ظروف التشغيل باستخدام الهيدروجين كغاز التمييع Ye الشكل 4: عبارة عن رسم بياني لجانبيات درجة الحرارة لقيم اتساع مختلفة لتوزيعات الحجم الجسيمي عند معدلات تدفق مختلفة لكل مجموعة من توزيعات الحجم الجسيمي باستخدام الأرغون بصفته غاز التمييع. 0 وتشير الرموز المرجعية المتماثلة لأجزاء متماثلة في المناظر المختلفة في الرسومات. ا
Ce لتفصيلي: ١ الوصف axial temperature gradients يوجه الاختراع الراهن نحو استمثال تدرجات درجة الحرارة المحورية مفاعلات Jie cgas-solid fluidized bed systems في أنظمة ذات طبقات مميعة غازي-صلبة وبشكل خاص» تبين أنه من خلال تغيير اتساع توزيع polysilicon reactors متعدد السليكون الحجم الجسيمي في المفاعل؛ يمكن تعديل التدرجات في درجة الحرارة. وحيث أن تأثير درجة 0 فإن كل من حركيات التفاعل وديناميات المائع؛ التي تتحكم JB على سبيل cage الحرارة يعتبر باتساع توزيع الحجم الجسيمي في المفاعل تزوّد وسيلة للتحكم بشكل أفضل بجانبيات درجة الحرارة الداخلية؛ الأمر الذي يؤدي إلى تحسين أداء المفاعل. مميع الطبقة من متعدد Jolie ولذلك؛ يوجه الكشف الراهن نحو طرق لتحسين تشغيل لوحة polysilicon سليكون 82000راهم. ويكون للمفاعلات مميعة الطبقة من متعدد السليكون ٠ ذات توزيع polysilicon seeds توزيع وطبقة لبية. وتتضمن الطريقة إضافة بذور متعدد سليكون حجم جسيمي محدد مسبقاً إلى الطبقة اللبية للمفاعل ذي الطبقة المميعة؛ قياس اتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة؛ حيث تتكون الحبيبات من خليط من بذور مضافة حديثاً وبذور مضافة مسبقاً؛ التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة؛ وسحب منتج من بذور من الطبقة. polysilicon seed product متعدد السليكون VO وفي أحد التجسيدات؛ يمكن التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة عن يمكن التحكم باتساع توزيع AT طريق ضبط تكرار إضافة البذور إلى المفاعل. وفي تجسيد الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة عن طريق ضبط توزيع الحجم الجسيمي المحدد مسبقاً للبذور. وفي تجسيد آخر أيضاً للكشف الراهن؛ يمكن التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة عن طريق ضبط تكرار إضافة البذور إلى المفاعل وضبط توزيع الحجم الجسيمي المحدد ٠ أيضاً؛ يمكن التحكم باتساع توزيع الحجم الجسمي للحبيبات في AT مسبقاً للبذور. وفي تجسيد الطبقة عن طريق ضبط تكرار سحب المنتج من المفاعل. المفاعل ذات الطبقة المميعة تجدر ملاحظة أن أي مفاعل قادر على إجراء التفاعلات الموصوفة هنا يمكن استخدامه هذه المفاعلات عموماً كمفاعلات ذات طبقة Jie دون الحيود عن نطاق الكشف الراهن. وتوصف YO ا
١7/- مميعة. وفضلاً عن ذلك؛ يمكن إجراء العملية وفقاً لتجسيدات الكشف الراهن خارج المفاعل في مفاعل ذي طبقة مميعة مفرد أو قد تشمل واحد أو أكثر من المفاعلات ذات الطبقة المميعة المرتبة على التوالي أو على التوازي. وقد يشتمل المفاعل ذو الطبقة المميعة على لوحة توزيع؛ طبقة لبية (تعرف أيضاً في gas distribution unit وحدة لتوزيع الغاز ¢("reaction chamber الصناعة ب "حجرة التفاعل Jaw © -product withdrawal tube وأنوب لسحب المنتج الطبقة اللبية عادة ما تكون الطبقة اللبية للمفاعل عبارة عن طبقة مميعة يتم فيها تعليق جسيمات في Muidizing gas التمييع lal upward flow عن طريق التدفق العلوي silicon السليكون وانتقال mass transfer المفاعل. ويزود المفاعل ذو الطبقة المميعة معدلات مرتفعة لانتقال الكتلة ٠ مما يعزز gas phase الغازي shally النامية silicon بين جسيمات السليكون heat transfer الحرارة He على الجسيمات. وعادة ما يكون المفاعل ذو الطبقة المميعة silicon معدل ترسب السليكون ومع ذلك؛ يمكن استخدام أي تشكيلة cylindrical vertical vessel رأسي أسطواني elegy عن مقبولة للعمليات التي تجري في طبقة مميعة. وسوف تعتمد أبعاد الجسيمات للمفاعل بشكل أساسي مخرج Jie التي قد تتفاوت من نظام إلى نظام system design factors على عوامل تصميم النظام VO وديناميات مائع النظام دون heat transfer efficiencies النظام المرغوب؛ فعاليات انتقال الحرارة extraneous heat الحيود على نطاق الكشف الراهن. وبشكل نموذجي»؛ تستخدم الحرارة الخارجية لزيادة درجة حرارة الغاز القابل للتحلل حرارياً إلى النقطة التي يتفكك عندها الغاز. وتتضمن الطرق induction ملفات الحثية «capacitive heating المستخدمة للتسخين؛ على سبيل التسخين السعوي .electrical resistance elements عام وعناصر مقاومة كهربائية ٠٠ ١ وبالرجوع الآن الشكل ١؛ عادة ما يشار إلى المفاعل ذي الطبقة المميعة النموذجي على طبقة لبية ١ ويشتمل المفاعل .١ المستخدم لإجراء العمليات وفقاً للكشف الراهن بالرقم
Yas ولوحة ٠١ للمفاعل وفي .١ في المفاعل single feed gas وفي بعض التجسيدات؛ قد يستخدم غاز تغذية مفرد تجسيد نموذجي ١ ويمثل الشكل .١ تجسيدات أخرى؛ قد تستخدم غازات تغذية متعددة في المفاعل Yo ويتم إدخال غاز التغذية الأول © وغاز .١ حيث يستخدم اثنان من غازات التغذية في المفاعل
A
لتوزيع الغازات الخاصة إلى مدخل الطبقة اللبية 1 plenum إلى الحيز الممتلئ ١ التغذية الثاني يكون lia وفيما يتعلق بهذا الصدد؛ء يجدر فهم أنه كما استخدم .٠١ reactor core bed للمفاعل الأول" عبارة عن غاز ذي خصائص فزيائية مختلفة عن "غاز التغذية الثاني" Lal "غاز والعكس بالعكس. ويمكن أن يتكون غاز التغذية الأول وغاز التغذية الثاني من مجموعة من لواحد على الأقل molar composition أن تركيب الكتلة أو التركيب المولي Wl المركبات الغازية 0 من المركبات في غاز التغذية الأول مختلف عن تركيب ذلك المركب في غاز التغذية الثاني. خلال الحيز الممتلئ 7. ويمكن سحب جسيمات المنتج من ١١ ويمتد أنبوب سحب المنتج ٠١ يشتمل الطبقة اللبية للمفاعل 85.) 0 product storage وتقلها إلى مخزن المنتج ١١ الأنبوب expanded ومنطقة ممتدة «VV freeboard region منطقة حيز علوي VY على منطقة منخفضة وتكون .١١ ومنطقة الحيز العلوي VY ذات نصف قطر أكبر من المنطقة السفلية VE region)» وفضلاً عن Vf والمنطقة الممتدة ١١ أكثر كثافة من منطقة الحيز العلوي ١“ المنطقة السفلية particle-rich عبارة عن المنطقة الغنية بالجسيمات ١ ذلك يمكن أن تكون المنطقة السفلية وتكون أقل كثافة VY أعلى من المنطقة السفلية ١١ للمفاعل. وتكون منطقة الحيز العلوي region عبارة عن منطقة ١١ وبشكل إضافي؛ عادة ما تكون منطقة الحيز العلوي OT من المنطقة السفلية فقيرة بالجسيمات. ٠ ويدخل ١١ من المنطقة السفلية ٠١ وينتقل الغاز نحو الأعلى في الطبقة اللبية للمفاعل تنخفض سرعة الغاز الأمر الذي يؤدي إلى Vf وفي المنطقة الممتدة .١١ منطقة الحيز العلوي ١١ Spent gas ويخرج الغاز المستهلك NY سقوط الجسيمات المعلقة رجوعاً إلى المنطقة السفلية يتعلق lady إضافية. YA processing unit ويمكن إدخاله إلى وحدة معالجة ٠١ من الطبقة اللبية هو نموذجي ويمكن استخدام تصاميم ١ المبين في الشكل ١ بهذا الصدد؛ يجدر فهم أن المفاعل _ ٠٠ مفاعلات لا تشمل منطقة ممددة). Si) أخرى للمفاعل دون الحيود عن نطاق الكشف الراهن غاز التغذية تشتمل مركبات السليكون القابلة للتحلل حرارياً على مركبات يمكن بوجه عام أن تتفكك حرارياً في الطور الغازي لإنتاج السليكون «5200. ويمكن إنتاج منتجات إضافية من عملية أنها تزود مصدراً للسليكون لإنماء جسيمات With التفكك؛ دون الحيود عن نطاق الكشف الراهن» Yo وتشمل غازات مركب polysilicon لتشكيل حبيبات متعدد السليكون polysilicon متعدد السليكون ا
السليكون القابلة للتحلل حرارياً كافة الغازات المحتوية على السليكون التي يمكن أن تترسب بشكل مغاير عن طريق الترسيب البخاري الكيميائي» Jie رباعي هيدريد السليكون silicon tetrahydride (يشار إليه عموماً بالسيلان «(silane ثلاثي كلوروسيلان trichlorosilane ومركبات هاليد السليكون silicon halides الأخرى؛ حيث يستعاض عن واحد أو أكثر من ذرات الهيدروجين hydrogen atoms © للسيلان silane بهالوجين halogen مثل الكلور «chlorine يروم «bromine الفلور fluorine واليرد Jodine وفي أحد التجسيدات»؛ يكون مركب السيلكون القابل للتحلل حرارياً عبارة عن سيلان silane ويكون الترسيب البخاري الكيمياني (CVD) chemical vapor deposition للسيلان silane طارد للحرارة exothermic بشكل طفيف»؛ يتجه جوهرياً نحو الاكتمال؛ يتعذر إلغاؤه bay ويمكن din ٠ عند درجة حرارة منخفضة تبلغ حوالي Tov "م مقارنة بغازات هاليد السليكون Jie silicon halide ثلاثي كلوروسيلان ctichorosiine. التي تتطلب بشكل نموذجي درجة حرارة تبلغ حوالي SV) على الأقل. وفضلاً عن ذلك؛ يكون السيلان silane ومنتجاته القابلة Jal أي؛ بخار السليكون silicon vapor والهيدروجين chydrogen غير أكالة non-corrosive وغير ملوثة .non-polluting وبالمقارنة مع ذلك؛ يكون تفكك ثلاثي الكلوروسيلان trichlorosilane عبارة عن تفاعل قابل Vo للانعكاس reversible وغير كامل incomplete الأمر الذي يؤدي إلى إنتاج منتجات جانبية byproducts تكون أكالة. وبوجه عام؛ يكون السيلان sine هو الغاز المفضل لاستخدامه في تجسيدات الكشف الراهنء»؛ وعلى الرغم من أن غازات غير قابلة للتحلل حرارياً أخرى تحتوي على السليكون silicon 8 تستخدم دون الحيود عن نطاق الكشف الراهن. ويمكن إدخال المركب القابل للتحلل حرارياً إلى المفاعل دون تخفيف أو يمكن تخفيف JY. دون غاز ناقل Jie carrier gas الهيدرجين hydrogen الأرغون argon الهيليوم helium توليفات منها. وأثنا ء التفكك؛ يتم إنتاج هيدروجين ثانوي by-product hydrogen قد يستخدم حسب الحاجة كغاز ناقل carrier gas للحصول على كميات إضافية من غاز التغذية القابل للتحلل حرارياً في تشغيل نظام المفاعل. ظروف التفاعل yo أثناء تشغيل نظام التفاعل؛ يتم الحفاظ على doje غاز التمييع خلال منطقة التفاعل reaction zone أعلى من سرعة التمييع الدنيا minimum fluidization velocity لجسيمات tAYY ye وعادة ما يتم الحفاظ على سرعة الغاز خلال المفاعل عند سرعة تتراوح من silicon السليكون اللازمة لتمييع الجسيمات داخل الطبقة Wall أضعاف سرعة التمييع A إلى حوالي ١ حوالي المميعة. وفي بعض التجسيدات؛ تتراوح سرعة الغاز من حوالي ضعف إلى ضعفي سرعة التمييع ضعف سرعة التمييع الدنيا اللازمة لتمييع ١,7 الدنياء وفي تجسيد واحد على الأقل؛ تبلغ حوالي بناء على خصائص الغاز Wal) الطبقة المميعة. وتتفاوت سرعة التمييع Jil الجسيمات 0 والجسيمات الموجودة فيه. ويمكن تحديد سرعة التمييع الدنيا بوسيلة تقليدية. ويفضل حساب سرعة التمييع الدنيا بالنسبة لظروف معينة نظراً لوجودها بالقرب من موزع درجات حرارة تكون أبرد عادة من dedi عمع. وباستخدام هذه الظروف؛ التي distributor الغاز باقي المفاعل؛ من الممكن ضمان أن تكون سرعة التمييع الدنيا المحسوبة كافية لتمييع كامل الطبقة. ٠ تكون متغيرات اللزوجة والسرعة distributor وعند درجات حرارة مرتفعة فوق الموزع المستخدمة لحساب سرعة التمييع الدنيا حساسة لدرجة الحرارة وقد تؤدي إلى سرعة تمييع دنيا غير كافية لتمييع الطبقة عند درجات الحرارة الأكثر برودة للأجزاء السفلية من الطبقة. ولذلك» عن من الممكن ضمان ccooler conditions طريق حساب سرعة التمييع الدنيا بناء على ظروف التبريد حساب أدنى سرعة لغاز التمييع سوف تعمل على تمييع الطبقة بكاملها. وعلى الرغم من أن 5 الكشف الراهن غير محدد بسرعات تمييع دنيا محددة؛ إلا أن سرعات التمييع الدنيا المفيدة في + سم/ثانية أو حتى من حوالي You سم/ثانية إلى حوالي ١,7 الكشف الراهن تتراوح من حوالي سم/ثانية. ١5١ سم/ثانية إلى حوالي وغالبا ما تكون سرعات غاز أعلى من معدل تدفق التمييع الأدنى مرغوبة لتحقيق إنتاجيات عالية. وبازدياد سرعة الغاز إلى ما يفوق سرعة التمييع الدنياء يشكل الغاز الزائد فقاعات؛ الأمر ٠ ويمكن مشاهدة الطبقة على أنها مكونة من فقاعات bed voidage الذي يزيد من مسامية الطبقة وتكون silicon على اتصال مع جسيمات السليكون emulsion وغاز يحتوي على 'مستحلب وتكون المسامية الموضعية Lal) نوعية المستحلب مماثلة تماماً لنوعية الطبقة عند ظروف التمييع في المستحلب قريبة من مسامية طبقة التمييع الدنيا. وبالتالي؛ تتولد الفقاعات عن 1001 voidage يزيد عما هو مطلوب لتحقيق الحد الأدنى من التمييع. وبازدياد نسبة سرعة Le طريق ادخال الغاز Yo تتشكل كتلة an الغاز الفعلية إلى سرعة التمييع الدنياء يشتد تشكل الفقاعات. وعند نسبة مرتفعة ا
-١١- total gas flow كبيرة من الغاز في الطبقة. وبازدياد مسامية الطبقة مع معدل تدفق الغاز الكلي يصبح التلامس بين المواد الصلبة والغازات أقل فعالية. وبالنسبة لحجم معين للطبقة؛ تزداد erate مع reacting gases للمواد الصلبة المتلامسة مع غازات التفاعل surface area المساحة السطحية وبالتالي؛ بالنسبة لطول طبقة معين؛ ينخفض تحول الغاز bed voidage ازدياد مسامية الطبقة مخفضة للغاز. residence times وقد ينخفض التحول أيضاً لأزمان بقاء Lhe القابل للتحلل oo وفضلاً عن ذلك؛ يمكن أن تحدث تفاعلات غير مرغوبة مختلفة عند معدلات مرتفعة الأمر الذي fines GEA يؤدي إلى إنتاج المزيد من
ويحافظ على درجة الحرارة في المفاعل ضمن مدى درجات حرارة التحلل decomposition temperature range للمركب القابل للتحلل حرارياً ودرجة حرارة انصهار melting point السليكون ٠ «دعناته. ويمكن الحفاظ على درجة حرارة المفاعل عند حوالي YY ( 0 700”ف) إلى حوالي ٠م (١٠”ف)؛ لكن يمكن ضبطها ضمن وسائط الكشف الراهن. فعلى سبيل المثال؛ كما تم تفصيله في مكان AT من هذا الكشف؛ يمكن الحفاظ على درجة الحرارة داخل المفاعل؛ مثل التدرج في درجة الحرارة المحوري عند مستوى مرغوب من خلال التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة. ويمكن تزويد الحرارة المستخدمة للحفاظ على منطقة التفاعل عند Vo مثل درجات shall المذكورة بواسطة أنظمة تسخين تقليدية Jie conventional heating systems أجهزة التسخين المقاومة الكهربائية electrical resistance heaters توضع على الجزء الخارجي لجدار وعاء التفاعل vessel wall :10810. وعادة ما يتزراوح الضغط في المفاعل من حوالي ٠,7٠١
إلى حوالي VA ويفضل حوالي ١,77 ضغط جوي عند الجزء العلوي من الطبقة.
إضافة بذور متعدد سليكون إلى طبقة المفاعل Y. تتضمن العملية وفقاً للكشف الراهن جسيمات متعدد سليكون polysilicon particles في مفاعل الطبقة المميعة للحصول على متعدد سليكون عالي النقاوة high purity polysilicon ويتم إضافة جسيمات "jd" متعددة البلورات Polycrystalline “seed” particles إلى الطبقة اللبية لبدء ترسيب السليكون. وعادة ما تستمر الجسيمات البذرية بالنمو من حيث الحجم إلى أن تخرج من المفاعل في صورة منتج سليكون متعدد البلورات جسمي. وفي بعض الحالات؛ قد تنمو الجسيمات YS .من حيث الحجم لكن تتقلص نتيجة البلى ation ويشتمل مصدر جسيمات بذور السليكون على جسيمات منتج مجمعة من المفاعل يتم طحنها للحصول على جسيمات متعددة البلورات صغيرة yy granular و/أو بالحجم المرغوب يتم تجميعها, فصلها عن المنتج متعدد البلورات الحبيبي .polycrystalline product وبمجرد إضافة البذور إلى الطبقة اللبية للمفاعل؛ تنمو البذور داخل المفاعل ذو الطبقة على سبيل المثال. وفضلاً عن ذلك؛ بينما تكون البذور في silane اللبية نتيجة لتحلل السيلان الطبقة؛ فإنها قد تتقلص من حيث الحجم بعد نموها نتيجة للبلى مع مرور الوقت. وبالتالي؛ قد 0 يكون هتالك توليفة من البذور المضافة حديثاً في الطبقة اللبية للمفاعل وبذور تم إضافتها سابقاً تنمو الآن من حيث الحجم و/أو تنكمش من حيث الحجم نتيجة لبلى الجسيمات مع مرور الوقت. المضافة حديثاً والبذور polysilicon ووفقاً للكشف الراهن؛ يشار إلى توليفة بذور متعدد السليكون التي تم إضافتها مسبقاً في المفاعل ب "الحبيبات". إلى بذور تم إضافتها "newly added يشير مصطلح 'مضافة حديثاً call) ووفقاً للكشف ١ إلى المفاعل لم تنمو و/أو تتقلص بعد من حيث الحجم نتيجة لبلى الجسيمات. وعليه؛ بمجرد دخول البذور إلى المفاعل؛ إذا لم تتغير من حيث الحجم؛ فإنها تعتبر بذور 'مضافة حديثا”. وفي أحد تجسيدات الكشف الراهن؛ يكون للجسيمات البذرية من متعدد السليكون المضافة إلى الطبقة اللبية للمفاعل توزيع حجم جسيمي محدد مسبقاً (أي؛ وفقاً polysilicon
Tor ميكرومتر إلى حوالي 5٠ يتراوح من حوالي (Sauter mean diameter سوتر hd متوسط 5 ميكرومتر إلى حوالي 506 ميكرومتر. وفي Yoo وبشكل أكثر نموذجية من حوالي «leg Sie ميكرومتر إلى 5٠ تجسيد آخر؛ يكون للبذور توزيع حجم جسيمي محدد مسبقاً يتراوح من حوالي
Vou ميكرومتر؛ من حوالي You ميكرومتر إلى حوالي ١5١ ميكرومتر؛ من حوالي ١5١ حوالي ميكرومتر إلى حوالي £00 ميكرومتر؛ Vou ميكرومتر؛ من حوالي YOu ميكرومتر إلى حوالي ميكرومتر إلى حوالي 55 ٠ ميكرومتر؛ أو من حوالي 05٠ من حوالي £00 ميكرومتر إلى حوالي ٠ ميكرومتر. وفيما يتعلق بهذا الصدد؛ ينبغي أن يكون مفهوماً أن الإشارات هنا إلى "القطر ٠ سوتر ما لم ينص على hd لمختلف الجسيمات تشير إلى متوسط "mean diameter المتوسط خلاف ذلك. ويمكن تحديد متوسط قطر سوتر وفقاً للطرق المعروفة عموماً من قبل أولئك المتمرسين في التقنية. وبمجرد إضافة البذورء قد تحدث مجموعة من التفاعلات الطبقة اللبية. فعلى سبيل المثال؛ vo عصدةه»؛ يمكن أن يترسب السيلان بوجه عام بشكل متغاير على system في نظام السيلان ا
س١ الجسيمات البلورية النامية. وقد يتحلل السيلان silane أيضاً لإنتاج بخار السليكون silicon vapor الذي يمكن تنويته بشكل متجانس homogenously nucleate لتشكيل غبار سليكون غير مرغوب فيه Lad ad) ln) بادقائق" أو "sand السليكون 00تاه)» والذي يمكن ترسيبه على جسيمات السليكون النامية. ويمكن أن تنمو جسيمات السليكون من حيث الحجم عن طريق ترسيب © السليكون «#دعناته من السيلان silane أو من بخار السليكون -silicon vapor ويمكن أن تتراكم الدقائق لتشكيل دقائق أكبر. ويمكن أن تندمج دقائق السليكون أيضاً مع جسيمات سليكون نامية كبيرة؛ أي؛ يمكن كسح دقائق السليكون silicon بواسطة جسيمات السليكون النامية الكبيرة. ويمكن إضافة الجسيمات البذرية إلى المفاعل على دفعات أو بشكل متواصل. وفي أحد التجسيدات للكشف الراهن» يتم إضافة البذور إلى المفاعل كل حوالي 1١ دقيقة إلى حوالي 600+ ٠ دقيقة. وفي تجسيد آخرء يتم إضافة البذور إلى المفاعل كل حوالي ١5١ دقيقة إلى حوالي Foo دقيقة. قياس والتحكم باتساع توزيعات الأحجام الجسيمية قياس اتساع توزيعات الأحجام الجسيمية بعد إضافة بذور متعدد السليكون seeds 001/8108 إلى الطبقة اللبية للمفاعل. يتم قياس اتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة. وكما لوحظ في مكان AT من هذا الكشف؛ تتكون الحبيبات من خليط من البذور المضافة حديثاً والبذور المضافة مسبقاً. ويتغير توزيع الحبيبات بشكل متواصل نتيجة ل على سبيل (JE نمو الحبيبات؛ تشكل الدقائق؛ إضافة البذورء سحب منتج متعدد السليكون polysilicon وبلى الجسيمات. ويحدد اتساع توزيع الحجم الجسمي للجسيمات الخاص بالحبيبات كنسبة للانحراف المعياري standard deviation | ٠ (ه) لتوزيع الحجم الجسيمي مرجح الكتلة mass-weighted particle size distribution إلى متوسط Ay (dsm) Sauter Jism hd تجسيد مفضل للكشف الراهن؛ تبلغ قيمة dsm للحبيبات حوالي 975 ميكرومتر. ويمكن قياس اتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة عن طريق وسيلة معروفة عموماً في (dum) على سبيل JB من خلال استخدام محلل حجم الجسيمات particle size analyzer YO المعروف في التقنية. وتشمل طرق نموذجية؛ على سبيل المثال لا الحصر؛ قياسات yg وتشتت الضوء الدينامي caser diffraction حيود الليزر csieve measurements بواسطة غربال .dynamic light scattering وفي تجسيد نموذجي؛ يتم قياس اتساع توزيع الحجم الجسيمي عن طريق الحصول على عينة من الحبيبات من خلال أنبوب سحب المنتج. ومن ثم يتم تحليل الحبيبات باستخدام وسائل .قياس الجسيمات المعروفة عموما في التقنية؛ متل القياس بواسطة غربال؛ حيود الليزر؛ وتشتت 5
JE (على سبيل offline الضوء الدينامي. ويمكن تحليل حجم الجسيمات إما بشكل منفصل سبيل المثال؛ وذلك باستخدام حيود الليزر). Je) online وذلك باستخدام منخل) أو متصل وفي القياسات sieving الغربلة (JB وتشمل القياسات المنفصلة النموذجية؛ على سبيل ومن ثم يتم تسجيل القياسات يدوياً. يشمل chon باستخدام غربال؛ يتم جمع عينة؛ ثم غربلتها من de peal يمكن إعدادها sampling loop القياس المتصل النموذجي حلقة لأخذ العينات ٠ الحبيبات؛ وإرسال العينة خلال محلل الجسيمات للحصول على نتائج في الوقت الحقيقي؛ وبعد ذلك يتم إرجاع العينة إلى المفاعل. التحكم باتساع توزيعات الأحجام الجسيمية وفقاً للكشف الراهن؛ وجد على نحو مثير للدهشة أنه من خلال التحكم في اتساع توزيع المحورية داخل shal) الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة؛ يمكن للمرء أن يتحكم بجانبيات درجة Vo المفاعل مميع الطبقة. وعن طريق التحكم بجانبيات درجة الحرارة في المفاعلات مميعة الطبقة؛ من الممكن إطالة العمر الافتراضي للمفاعل؛ على سبيل المثال؛ التخفيف من البقع الساخنة داخل المفاعل. وبالتالي؛ من خلال التحكم في اتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة؛ يمكن للمرء تحسين التحكم بالمفاعل ذي الطبقة المميعة وتحسين العملية الكلية للمفاعل ذي الطبقة المميعة. ٠ وفي تجسيدات الكشف الحالي؛ يمكن التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي في الطبقة من ضبط توزيع الحجم الجسيمي المحدد (Y) ضبط تكرار إضافة البذور في المفاعل؛ )١( خلال: (TP) = )١( مسبقا للبذور. (؟) ضبط تكرار سحب المنتج من المفاعل؛ أو )8( أي من التوليفات وفي المفاعلات ذات الطبقة المميعة الغازية-الصلبة؛ يمكن أن تمثل درجة الحرارة وسيطاً مهماً يؤثر في أداء المفاعل. وعلى وجه التحديد؛ لا تؤثر درجة الحرارة فقط على حركيات التفاعل؛ YO وإنما على ديناميات النظام المكون من غازات-مواد صلبة بسبب التأثير على كثافة الغاز ولزوجة ا vo ضغوط Gall الغاز. وعموماً في المفاعلات مميعة الطبقة التجارية؛ يتم التحكم بمعدلات تدفق الحيز العلوي وإمدادات الطاقة؛ في حين لا يتم التحكم بتدرج درجات الحرارة الفعلية ضمن الطبقة. التغيرات في درجة الحرارة ضمن الطبقة؛ وبخاصة محورياً؛ في تطبيقات التمييع. Las وتتواجد ونتيجة لذلك؛ لا تمثل غالباً نقاط ضبط درجة الحرارة المعتمدة على مزدوجة حرارية موضوعة على على درجة الحرارة في المناطق الأخرى (المحورية). Tua طول جدار المفاعل مؤشراً © وقد اكتشف مخترعو الكشف الحالي أن طبيعة البلمرة التبعثرية لجسيمات السليكون (أي عدد لا يحصى من أحجام الجسيمات و/أو كثافات المادة الجسيمية) تؤثر على تدرجات درجة الحرارة في الطبقة. وعلى هذا النحو؛ من أجل تحسين أداء المفاعل» يجب على المرء أولاً أن يفهم تأثير تطور توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة. وتتطور أحجام الجسيمات في الطبقة بسبب» على سبيل المثال؛ بلى الجسيمات أو نمو الجسيمات. Vo وعندما يتغير اتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات مع مرور الوقت؛ لا تشمل الوسائط توزيع الحجم Lib feedback control loops التشغيلية التقليدية و/أو حلقات الضبط الذاتي الجسيمي للحبيبات. وقد حدد الكشف الحالي أن جانبيات درجة الحرارة المحورية داخل الطبقة تختلف بشكل ملحوظ بتغير اتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات. وتزود الطرق المكشوف عنها هنا وسيلة للتحكم بتشغيل المفاعلات ذات الطبقة المميعة. VO درجة chal سبيل المثال؛ Jo) وبالاعتماد على مجموعة ثابتة من ظروف التشغيل الحرارة» معدلات التدفق) دون أخذ اتساع الحجم الجسيمي بعين الاعتبار مسألة إشكالية بنتائج عكسية لأن التدرجات في درجة الحرارة تختلف بشكل ملحوظ بتغير اتساع الحجم الجسيمي للحبيبات. وبالتالي» تكون طرق الكشف الحالي قادرة على تحسين التحكم في درجة الحرارة المفاعلات ذات الطبقة المميعة وبالتالي أداء المفاعل بمجمله. ٠ وفي حالة مفاعلات متعدد السليكون» من المرغوب تقليل جانبية درجة الحرارة المحورية المنتظمة للحد من تراكم السليكون في المفاعل الذي يحدث نتيجة للبقع الساخنة غير المتوقعة وللتحكم بشكل أفضل بديناميات المفاعل. وعليه؛ في أحد التجسيدات؛ من المفيد الحفاظ على اتساع توزيع الحجم الجسيمي. وعلاوة على ذلك؛ يعتبر تكرار إضافة البذور إلى الطبقة مهماً للتحكم في اتساع توزيع Yo الحجم الجسيمي. وباستخدام؛ على سبيل المثال؛ القياس المتصل لتوزيع الحجم الجسيمي؛ يمكن
Ne.
استمثال المدة بين إضافة البذور للحفاظ على اتساع لتوزيع الحجم الجسمي مستهدف بحيث يمكن الحفاظ على جانبيات درجة الحرارة المطلوبة. ومن خلال إمكانية الحفاظ على جانبيات درجة الحرارة المطلوبة؛ يمكن للمرء زيادة العمر الافتراضي للمفاعل عن طريق تخفيف تراكم السليكون
على جدران المفاعل والموزع. > وفي أحد تجسيدات الكشف الحالي؛ يتم التحكم في اتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة عن طريق ضبط تكرار إضافة البذور إلى المفاعل. ويمكن إضافة البذور للمفاعل حوالي كل 60 دقيقة إلى حوالي 10١0 دقيقة. وفي تجسيد آخر؛ يمكن إضافة البذور كل حوالي ٠٠ دقيقة إلى حوالي 700 دقيقة. وحيث أن الفترات البينية intervals الأقصر ستؤدي إلى توزيعات واسعة للأحجام الجسيمية وأن الفترات البينية الأطول ستؤدي إلى توزيعات أضيق للأحجام ٠ الجسيمية؛ فإنه يمكن تشغيل المفاعل ذو الطبقة المميعة باستخدام حلقة المراقبة الذاتية لضبط تكرار إضافة البذور من أجل تحقيق الاتساع المرغوب لتوزيع الحجم الجسيمي في الطبقة؛ والذي بدوره سيؤدي إلى الحصول على جانبية مرغوبة لدرجة الحرارة داخل الطبقة. أي؛ من خلال استخدام حلقة المراقبة AIA يمكن للمرء زيادة أو تقليل تكرار إضافة البذور لتحقيق جانبية درجة الحرارة المطلوبة. فعلى سبيل JB يمكن تنفيذ نقطة الضبط المرغوبة لتوزيع الحجم الجسيمي ٠5 وسيعمل التحكم بمحلل الجسيمات تلقائياً على زيادة أو تقليل تكرار الإضافة البذور لزيادة أو تقليل
اتساع توزيع الحجم الجسيمي. وفي تجسيد AT للكشف الحالي؛ يتم التحكم في اتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة عن طريق ضبط توزيع الحجم الجسيمي المحدد مسبقاً للبذور. وقد يتراوح حجم الجسيمات المحدد مسبقاً للبذور من حوالي ٠٠0 ميكرومتر إلى حوالي 10٠0 ميكرومتر عندما ٠ تضاف إلى الطبقة. في تجسيد AT يتراوح الحجم الجسيمي المحدد مسبقاً للبذور من حوالي ٠ ميكرومتر إلى حوالي 4060 ميكرومتر. وفي تجسيد آخرء قد يتراوح توزيع الحجم الجسيمي المحدد مسبقاً للبذور من حوالي ٠٠0 ميكرومتر إلى حوالي ١5١0 ميكرومترء من حوالي ١5١ ميكرومتر إلى حوالي YOu ميكرومتر؛ من حوالي You ميكرومتر إلى حوالي ٠ 75 ميكرومتر؛ من حوالي You ميكرومتر إلى حوالي £00 ميكرومتر؛ من حوالي ٠ 40 ميكرومتر إلى حوالي
٠١ YO ميكرومتر؛ أو من حوالي oon ميكرومتر إلى حوالي ٠٠0١ ميكرومتر. ويمكن اختيار توزيع الحجم الجسيمي المحدد مسبقاً للبذور من تلك الأمداء من أجل تحقيق ا
-١١/-
الاتساع المرغوب لتوزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة؛ وبالتالي تحقيق جانبية درجة الحرارة المرغوبة. وعن طريق ضبط قيمة dsm و/أو cofdsm يمكن استمثال البذور للحصول على جانبيات درجة الحرارة المرغوبة.
وفي تجسيد AT يمكن ضبط كل من تردد إضافة البذور وتوزيع الحجم الجسيمي المحدد
مسبقاً للبذور من أجل التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة.
LS, لوحظ في مكان AT من هذا الكشف؛ يمكن تحديد اتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات كنسبة للانحراف المعياري (5) لتوزيع الحجم الجسيمي مرجح الكتلة إلى متوسط قطر سوتر (dsm) Sauter وفي تجسيد مفضل للكشف الراهن؛ تبلغ dsm ded للحبيبات حوالي 705 ميكرومتر
Va وفي أحد تجسيدات الكشف dad) يتراوح اتساع توزيع الحجم الجسيمي (..ل5/0) للحبيبات في الطبقة من حوالي ١.05 إلى حوالي لوغاريتم v0 ويفضل من حوالي لوغاريتم 0.٠8 إلى حوالي لوغاريتم £7 B50 تجسيد آخرء تتراوح قيمة ..0/ه من حوالي لوغاريتم 505 إلى حوالي لوغاريتم 0.16 من حوالي لوغاريتم ١.7١0 إلى حوالي لوغاريتم 0,75؛ أو من حوالي لوغاريتم 6 إلى حوالي لوغاريتم ٠,9 ٠ .
yo وعندما تكون الحبيبات ضمن الطبقة اللبية؛ يتم معايرة ارتفاع الحبيبات الطبقة بالنسبة لارتفاع الطبقة؛ بحيث يمثل ارتفاع يبلغ صفر لوحة التوزيع ويمثل ارتفاع يبلغ ٠١ قمة طبقة المفاعل. وفي تجسيد نموذجي؛ يتراوح الارتفاع المعاير للحبيبات في الطبقة من حوالي 54 إلى حوالي .٠.١ أي؛ في أحد التجسيدات؛ يتم التحكم بقيمة ,.ل/» للحبيبات في الطبقة بحيث يتم رفع الحبيبات إلى ارتفاع معاير في الطبقة يتراوح من حوالي ١,4 إلى حوالي .٠.١
٠ ومن خلال التحكم في اتساع توزيع الحجم الجسيمي؛ إما عن طريق ضبط تكرار إضافة البذورء ضبط توزيع الحجم الجسيمي المحدد liane ضبط تكرار سحب المنتج من المفاعل؛ أو أي توليفات من هذه EDAD اكتشف ge ide الكشف الحالي أنه يمكن التحكم بجانبيات درجة الحرارة داخل الطبقة اللبية. وعلى وجه التحديد؛ من خلال التحكم في قيمة ...5/1 للحبيبات في الطبقة؛ (Sa للمرء تحقيق جانبية درجة حرارة منتظمة داخل الطبقة اللبية. وعلى هذا النحو؛ يمكن
Yo لمستخدم المفاعل ذي الطبقة المميعة الحصول على أداء أفضل للمفاعل عن طريق تحسين التدرجات في درجة الحرارة.
yA
وعلى سبيل المثال؛ في أحد التجسيدات؛ يتم التحكم في اتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات بحيث تتراوح درجة الحرارة في المفاعل ذي الطبقة المميعة من حوالي 4 27م (SY) إلى حوالي 704 "م (0٠30٠"ف) عندما تكون الحبيبات على ارتفاع معاير يتراوح من حوالي ١.4 إلى حوالي ٠١ في الطبقة اللبية. وضمن هذا المدى؛ يمكن التحكم باتساع توزيع 0 الحجم الجسيمي للحبيبات بحيث تتراوح درجة الحرارة في المفاعل ذي الطبقة المميعة من حوالي (GY een) Rove إلى حوالي 547 "م (VV) من حوالي ١171م SSI) حوالي 137 "م (775١ف)ء أو من حوالي VY "م (750٠ئف) إلى حوالي SIA Laie (GY TY) تكون الحبيبات على ارتفاع معاير يتراوح من حوالي ١,4 إلى حوالي ٠١ في
الطبقة اللبية.
Laie ١ يتم التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة؛ سيكون لتوزيع الحجم الجسيمي الذي له أدنى قيمة ل .ل/ه تدرج لدرجة الحرارة عالي الانحدار. وبالمقابل» سيكون لتوزيع الحجم الجسيمي الذي له afd, dad الأعلى "أخف" تدرج في درجات الحرارة؛ مما يعني أن انتظام جانبية درجة الحرارة سوف يبرز عند درجة الحرارة الدنيا (انظر الشكل ؛ على سبيل المثال). وقد يفضل أولئك المتمرسون في التقنية الذين يستخدمون الطرق المكشوف عنها هنا
Vo الصعود التدرجي Je الانحدار أو الصعود التدرجي الأخف. وقد يكون الصعود التدرجي في درجات shall الأكثر انحداراً مفيداً على سبيل (JE) للمساعدة على الحفاظ على لوحة التوزيع باردة وتجنب أية مشاكل مع التسخين المفرط. وفي تجسيدات أخرى؛ يعتبر الصعود التدرجي الأخف -وبالتالي توزيع أوسع للحجم الجسيمي مفيداً لتقليل تراكم السليكون في المفاعل الذي يحدث نتيجة للبقع الساخنة غير المتوقعة ومن أجل التحكم بديناميات التمييع للمفاعل.
Y. وفي تجسيد آخرء؛ كما هو مبين في الشكل oF يتم التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة بحيث يتراوح من حوالي لوغاريتم 0,46 إلى حوالي لوغاريتم 00+ وبحيث تتراوح درجة الحرارة الناتجة في الطبقة اللبية من حوالي 4 87م Ver) “ف) إلى حوالي 897 أم ٠١٠١ "ف) عندما يتراوح الارتفاع المعاير للحبيبات من حوالي ١,١ إلى حوالي ٠١ في الطبقة اللبية. eagle من خلال التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات بحيث يتراوح من حوالي
Yo لوغاريتم ١.460 إلى حوالي لوغاريتم 09٠ يكون المستخدم قادراً على تحقيق جانبية منتظمة لدرجة الحرارة ضمن الطبقة اللبية بحيث تتراوح من حوالي حوالي 4 87م ٠٠٠١( "“ف) إلى حوالي SAV
-١4- إلى ٠.4 وعندما يحدث ذلك تكون الحبيبات عند ارتفاع معاير يتراوح من حوالي (GY) vn) م ضمن الطبقة اللبية. ومن خلال الحصول على جانبية درجة الحرارة المرغوبة؛ يمكن ٠0١ حوالي على جدران المفاعل silicon إطالة العمر الافتراضي للمفاعل عن طريق تخفيف تراكم السليكون وعلى لوحة التوزيع.
Laie لدرجة الحرارة Lew هه كما يبين الشكل © أنه يمكن الحصول على جانبيات أخرى يمكن التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة بحيث تتراوح من حوالي لوغاريتم م1١7١ وتتراوح درجة الحرارة الناتجة في الطبقة اللبية من حوالي Yo إلى حوالي لوغاريتم ه٠ "ف) عندما يتراوح الارتفاع المعاير للحبيبات من حوالي 1YY0) "ف) إلى حوالي 177 ثم ١5 0( يمكن التحكم باتساع oF مبين في الشكل DAT في الطبقة اللبية. وفي تجسيد ٠١ إلى حوالي 8 توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة بحيث يتراوح من حوالي لوغاريتم 0505 إلى حوالي - ٠ إلى (SPY) وتتراوح درجة الحرارة الناتجة في الطبقة اللبية من حوالي 1797م +, V0 لوغاريتم إلى حوالي ١,4 يتراوح الارتفاع المعاير للحبيبات من حوالي Laie (SITY) حوالي 7018م في الطبقة اللبية. ٠ وعندما يتم التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة؛ كما هو مبين في تكون درجة الحرارة في المفاعل ذي الطبقة المميعة عادة أدنى ما يمكن عند لوحة oF الشكل ١٠ التوزيع وأعلى ما يمكن في منتصف المسافة تقريباً من ارتفاع الطبقة اللبية (أي حوالي ارتفاع .) ٠,8 معاير يبلغ وفي أحد تجسيدات الكشف الحالي؛ يستمر تأثير توزيع الحجم الجسيمي على جانبيات درجة الحرارة في اثنين من غازات التمييع المختلفة ذات خواص فيزيائية مختلفة. وفي تجسيد والأرجون 2:800. ويكون لهذه hydrogen نموذجي؛ يمكن أن يتمثل الغازين في الهيدروجين Yo الوزن الجزيئي «density الكثافة eviscosity اللزوجة Jie الغازات المعينة خواص فيزيائية مختلفة .thermal conductivity والموصلية الحرارية heat capacity عمادهعام» السعة الحرارية weight يقل تأثير توزيع الحجم الجسيمي على جانبيات درجة الحرارة عندما تزداد AT وفي تجسيد
Jie معدلات تدفق غاز التمييع. فعلى سبيل المثال؛ إذا تم استخدام اثنين من الغازات المختلفة؛ تصبح 77١8 بنسبة mass flow rates الهيدروجين والأرجون؛ عندما ترتفع معدلات التدفق الكتلي Yo التترجات في درجة الحرارة أقل حدة بوجه عام ويقل الفرق بين الاتساعات المختلفة. ا vy. من المفاعل polysilicon سحب منتج متعدد السليكون التي تمت إضافتها إلى مفاعل مميع الطبقة polysilicon يتم سحب بذور متعدد السليكون -polysilicon product والتي تنمو في نهاية المطاف من المفاعل في صورة منتج متعدد السليكون (أي polycrystalline silicon وكما هو مبين في الشكل ١؛ يتم سحب السيليكون متعدد البلورات ويمكن سحب سليكون متعدد البلورات VY من أنبوب سحب المنتج (polysilicon متعدد السليكون © بشكل متقطع كما هو الحال في Jedd) particulate polycrystalline silicon جسيمي إلان أنه يفضل أن يتم سحب المنتج batch operations العمليات التي تجري على دفعات الجسيمي بشكل متواصل. يتم التحكم و/أو التحكم بشكل إضافي في اتساع توزيع Jal للكشف AT وفي تجسيد الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة عن طريق ضبط تكرار سحب منتج بذور متعدد السليكون ٠ من المفاعل. في أحد التجسيدات؛ يتم سحب منتج بذور متعدد السليكون من المفاعل polysilicon دقيقة. ونتيجة للفصل الحجمي المتأصل للجسيمات داخل ٠٠١ Ja دقيقة إلى ١5 كل حوالي يتم سحب الجسيمات الأكبر حجماً بشكل تفضيلي من أنبوب السحب؛ مما يعدل (All) الطبقة متوسط حجم الجسيمات وتوزيع الحجم الجسيمي في الطبقة اللبية. وبغض النظر عما إذا تم استخدام السحب الدفعي أو المستمر لمنتج السليكون؛ فقد وجد Yo أن حجم جسيمات المنتج عند سحبه من المفاعل يؤثر على إنتاجية المفاعل. فعلى سبيل المثال؛ فقد وجد أن زيادة حجم جسيمات السليكون المسحوبة بوجه عام يؤدي إلى زيادة إنتاجية المفاعل؛ فإن الاتصال بين الطورين الغاز das إلا أنه إذا سمح لجسيمات المنتج بالنمو بدرجة كبيرة والصلب في المفاعل قد يقل مما يقلل من الإنتاجية. ووفقاً لذلك؛ في تجسيد مختلف للكشف يتراوح حجم الجسيمات (أي متوسط قطر سوتر) للسليكون متعدد البلورات الجسيمي (Jal _- ٠
Ave ميكرومتر؛ من حوالي ٠٠٠١ ميكرومتر إلى حوالي ٠١ المسحوبة من المفاعل من حوالي ٠١٠١ ميكرومتر أو من حوالي 900 ميكرومتر إلى حوالي ٠8٠١ ميكرومتر إلى حوالي وتعتبر الأمثلة التالية توضيحية ولا يراد منها تحديد نطاق الكشف الراهن. المثال Yo في هذا المثال استخدمت الظروف التجريبية المتحكم بها وتم قياس درجات الحرارة في ا yy العديد من المواقع المحورية في الطبقة اللبية لقيم اتساع مختلفة لتوزيعات الأحجام الجسيمية يتم تحديد اتساع توزيع JE وفي هذا lognormal particle size distributions اللوغاريتمية حيث يتم الاحتفاظ بقيمة ,ل ثابتة عند old الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة على أنها تتراوح بين حوالي old ميكرومتر وتم التحقق من توزيعات أحجام جسيمية لها قيمة 5 . ٠,47 ولوغاريتم ١٠١ لوغاريتم 5 لكل مقطع غربالي mass fraction يمثل ,6 الجزء الكتلي oF وكما هو مبين في الشكل (لإجراء مقارنة أفضل بين مقاطع غربالية ذات bin size معاير بالنسبة لحجم الخانة sieve cut lognormal اتساعات مختلفة). ويتم رسم الخطوط المستمرة في معادلة اللوغاريتم الطبيعي من جسيمات متعدد sieve fractions حين تمثل النقاط المنفصلة أجزاء غربالية «equation
DERE لوغاريتم o/dgy ويبلغ الحد الأدنى ل ELS 7١0 = py بحيث polysilicon السليكون ٠ التحديد في هذا المثال الذي فرضته الغرابيل المتاحة؛ في حين أن الحد الأعلى ل ...5/0 في هذا يبلغ لوغاريتم 047 بسبب تزايد صعوبة تمييع الجسيمات الأكبر باتساع توزيع الحجم JE) الجسيمي. جانبيات لدرجة الحرارة لثلاثة اتساعات مختلفة لتوزيع الحجم الجسيمي TOUSEN ويصور عندما يتم الحفاظ على جميع وسائط التشغيل - معدل تدفق الهيدروجين» ضغط الحيز العلوي Vo وامدادات الطاقة ثابتة. ويبين المحور الصادي درجة حرارة الطبقة المقاسة ويمثل المحور السيني
OF الارتفاع المعاير للطبقة من لوحة التوزيع. وكما يمكن أن يُرى في نتائج هذا المثال في الشكل يعتمد انتظام جانبيات درجة الحرارة على اتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات؛ بحيث يتحسن لتوزيع الحجم الجسيمي. وأيضاً؛ يبين الشكل © أن oid انتظام درجات الحرارة بازدياد قيمة من ذلك بكثير لتوزيع الحجم الجسيمي الأضيق؛ على الرغم of درجات الحرارة تكون بوجه عام ٠ من أن إمدادات الطاقة في الطبقة هي نفسها لكل توزيع للحجم الجسيمي. (Vr لوغاريتم = old) ومن الناحية الكمية؛ بمقارنة توزيع الحجم الجسمي الأضيق تتغير درجات الحرارة عند لوحة التوزيع )10( بمقدار (GET والأوسع (..ل/ه = لوغاريتم ارتفاع معاير تقريبي يبلغ حوالي die) حين تتغير درجة الحرارة القصوى ASA) حوالي7"م بمقدار حوالي ١٠7"ف. وهذه الاختلافات في درجة الحرارة تؤدي إلى معدلات تفاعل (1,00 YO يتعلق بمعدلات التفاعل لهذا المثال؛ يحدد الاعتماد على Leds وديناميات تمييع مختلفة جوهرياً. ا
و درجة حرارة معدل التفاعل المتغاير من خلال المعادلة التالية: exp (- 23273/7(6 10° 2.65 -م )0( حيث Jia r معدل التفاعل» 7 يمثل درجة الحرارة؛ و © يمثل تركيز السيلان silane وتبعاً لذلك؛ في هذا (JE) يختلف معدل التفاعل بحوالي ٠١ أضعاف بين توزيع الحجم الجسيمي الأضيق © والأوسع عند لوحة التوزيع؛ وبما يزيد عن حوالي YA ضعفاً في المناطق الأسخن من الطبقة اللبية. وعليه؛ دون فهم تأثير البلمرة التبعثرية والقدرة المقابلة على توقع أنماط الإخفاق عساتظ cmodes يتم عرقلة التخطيط لجداول الصيانة لإصلاح المفاعلات ذات الطبقة المميعة. وفضلاً عن ذلك؛ Wd يتعلق بديناميات التمييع؛ تتغير نسبة سرعة الغاز السطحية superficial gas JUSY velocity سرعة التمييع (Ug/Ucf) في هذا المثال بمقدار يصل إلى حوالي AY Ya وعليه؛ يبين هذا JB أنه من خلال فهم تأثير اتساعات توزيعات الأحجام الجسيمية للحبيبات في الطبقة؛ يمكن التحكم بالمفاعل ذي الطبقة المميعة لتحقيق أداء كلي أفضل. وعلاوة على ذلك يصور الشكل ؛ عدم التجانس النسبي لجانبيات درجة الحرارة للتوزيع الأضيق المستمر للغازات ذات الخصائص المختلفة إلى حد كبير. وفي هذا المثال؛ يتمثل الغاز المستخدم في الأرجونء الذي لديه لزوجة بمقدار ¥ (Caled كثافة بمقدار عشرين lina توصيل ٠ حراري بمقدار واحد على عشرة؛ سعة حرارية بمقدار أربعة على مئة؛ وزن جزيئي بمقدار عشرين ضعف الهيدروجين. WS هو مبين في الشكل of تحت ظروف التشغيل نفسهاء يؤدي الاختلاف في توزيعات الأحجام الجسيمية إلى تسارع انسداد الموزع بالنسبة لتوزيع الحجم الجسيمي الأضيق؛ بينما يتم يتسارع التراكم على جدار المفاعل لتوزيع الحجم الجسيمي الأوسع. ويظهر هذا المثال أيضاً أن ٠ الارتفاع معدلات التدفق عواقب مثل زمن بقاء منخفض ونقل متزايد للغبار. ويوضح هذا المثال أن الاعتماد على مجموعة ثابتة من ظروف التشغيل (الضغط؛» درجة الحرارة» معدلات التدفق؛ وما إلى ذلك) دون أخذ اتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة في الاعتبار يمكن أن تكون له نتائج عكسية oF التترجات في درجة الحرارة تظهر بأنها تختلف بشكل ملحوظ بتغير اتساعات توزيع الحجم الجسيمي. وبالتالي؛ فإن النتائج الواردة في هذه الوثيقة YO تعتبر مفيدة في تحسين التحكم في درجة Sim المفاعلات مميعة الطبقة وأداء المفاعل الكلي تبعاً لذلك.
Claims (1)
- vio عناصر الحمابة polysilicon fluidized bed لتحسين تشغيل مفاعل ذو طبقة مميعة من متعدد سليكون ةقيرط-١ وتتضمن الطريقة: ccore bed وطبقة لبية distributor plate يشتمل على لوحة توزيع reactor pre- ذات توزيع حجم جسيمي محدد مسبقاً polysilicon seeds إضافة بذور متعدد سليكون إلى الطبقة اللبية للمفاعل ذي الطبقة المميعة؛ determined particle size distribution في الطبقة؛ حيث تتكون الحبيبات من granules قياس اتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات o previously added وبذور مضافة مسبقاً newly added seeds خليط من بذور مضافة حديثاً seeds foquency US التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة عن طريق ضيط إضافة البذور إلى المفاعل؛ من الطبقة. polysilicon seed product وسحب منتج من بذور متعدد السليكون I كل reactor إلى المفاعل seeds يتم إضافة البذور dua) لعنصر الحماية lad, "-الطريقة دقيقة. 1٠١ حوالي 10 دقيقة إلى حوالي ذات polysilicon seeds حيث يتم إضافة بذور متعدد سليكون ٠ ؟"-الطريقة وفقاً لعنصر الحماية ميكرومتر 5 ٠ تتراوح من حوالي pre-determined particle sizes أحجام جسيمية محددة مسبقاً إلى 100 ميكرومتر. 5 particle size حيث يحدد اتساع توزيع الحجم الجسمي ٠ ؛-الطريقة وفقاً لعنصر الحماية لتوزيع الحجم الجسيمي (6) standard deviation كنسبة للانحراف المعياري distribution Sauter jigw hi إلى متوسط mass-weighted particle size distribution مرجح الكتلة on من حوالي لوغاريتم 05 إلى حوالي لوغاريتم ofdsm وحيث تبلغ قيمة o(dsm) particle size حيث يتم التحكم باتساع توزيع الحجم الجسمي ١ لعنصر الحماية Gy ةقيرطلا-٠« | ٠ AS الطبقة بشكل إضافي عن طريق ضبط A granules للحبيبات distribution من المفاعل polysilicon seed product بذور متعدد السليكون mie سحب frequency .reactor polysilicon يتم سحب منتج بذور متعدد السليكون Cua وفقاً لعنصر الحماية ةقيرطلا-7١ دقيقة. ٠٠١ دقيقة إلى حوالي ١١ كل حوالي reactor من المفاعل seed product Yo tAYYه0١" ١-الطريقة وفقاً لعنصر الحماية ١ حيث يكون لمنتج بذور متعدد السليكون polysilicon seed product حجم جسيمات particle sizes يتراوح من حوالي ٠٠١ ميكرومتر إلى حوالي ٠٠٠١ ميكرومتر. 8-طريقة لتحسين تشغيل مفاعل ذو طبقة مميعة من متعدد سليكون polysilicon fluidized bed reactor ° يشتمل على لوحة توزيع distributor plate وطبقة لبية bed 0:8؛ وتتضمن الطريقة: إضافة بذور متعدد سليكون polysilicon seeds ذات توزيع حجم جسيمي محدد مسبقاً pre- determined particle size distribution إلى الطبقة اللبية للمفاعل ذي الطبقة المميعة؛ قياس اتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات granules في الطبقة؛ حيث تتكون الحبيبات من خليط من بذور مضافة حديثاً newly added seeds وبذور مضافة مسبقاً previously added tseeds A التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي للحبيبات في الطبقة عن طريق ضبط توزيع الحجم الجسيمي المحدد مسبقاً للبذور؛ و سحب منتج متعدد السليكون polysilicon product من الطبقة. 4-الطريقة وفقاً لعنصر الحماية A يكون لبذور متعدد سليكون polysiicon seeds أحجام Vo جسيمية محددة مسبقاً pre-determined particle sizes تتراوح من ٠5٠ dss ميكرومتر إلى ٠ ميكرومتر. ٠-الطريقة وفقاً لعنصر الحماية oA حيث يحدد اتساع توزيع الحجم الجسمي particle size distribution كنسبة للانحراف المعياري standard deviation )6( لتوزيع الحجم الجسيمي مرجح الكتلة mass-weighted particle size distribution إلى متوسط Sauter jigw hi e(dsm) Yo وحيث تتزاوح قيمة oldsm من حوالي لوغاريتم 06 إلى حوالي لوغاريتم co ١١-الطريقة وفقاً لعنصر الحماية oA حيث يتم التحكم باتساع توزيع الحجم الجسمي particle size distribution للحبيبات A granules الطبقة بشكل إضافي عن طريق ضبط AS frequency سحب منتج بذور متعدد السليكون polysilicon seed product من المفاعل.reactor ١١" Yo -الطريقة وفقاً لعنصر الحماية A حيث يتم سحب منتج بذور متعدد السليكون polysilicon seed product من المفاعل reactor كل حوالي ١١ دقيقة إلى حوالي ٠٠١ دقيقة.“١١-الطريقة وفقاً لعنصر الحماية A حيث يكون لمنتج بذور متعدد السليكون polysilicon seed product حجم جسيمات particle sizes يتراوح من حوالي ٠٠١ ميكرومتر إلى حوالي ٠٠٠١ ميكرومتر.6٠-الطريقة وفقاً لعنصر الحماية cA حيث يتم إضافة البذور seeds إلى المفاعل reactor كل٠ حوالي ٠0 دقيقة إلى ٠0١ Ja دقيقة.١-الطريقة وفقاً لعنصر الحماية oA حيث يتم التحكم باتساع توزيع الحجم الجسيمي particle size distribution للحبيبات granules في الطبقة عن طريق ضبط تكرار frequency إضافة البذور إلى المفاعل reactor١ الشكا 5 A aN ض سم 3 SS oT ah Yo الس —Y 0 1 7 و !] ) " EAYYالشكا ٠ اللوغاريتم الطبيعي الدقيق LA 4H | — eV اللوغاريتم الطبيعى الدفيق 71 me اللوغاريتم الطبيعي الدقيق 47 -- جارج اللوغاريتم الطبيعى التجر a ا \ | ١ 5 اللوغاريتم الطبيعى التجريى ١ 0 7١ 0 SH Sha ve Lo: 7 + { يلي Len Y ™ اللوغاريتم الطبيعي التجربي 13 0 0 J 3 8 01 ١ oof ا ض 8 0 Td A; \ ~~ Chen, — رج Vase Yuna Yoo في قلا يم ٠ قطر الخسيمات (ميكرومتر) افد+٠ الشكا اتا اي yal ل | الهية TT 2 ل RT =a t= A Y id @ الاق 7 و اا سال سا م ب "oa cal y Yue J سو - سب ب ~—Q... Se TE mp ١ 4 A Tee ا ل 3 \ ot 3 ض 7 9 ٠١ لوغاريتم - 0 EY 7 اه TY pS 4 — = a, $0 لوغاريتم Avs * ا 3 IP A \ (=) الارتفاع المعاير ا=« اذ الشكا § Ld الا جم ١6 IEE Slit Pr Be gy 2 - تحب قر ترجه د والح لكر اا الهس سرج ات هص y 4 Erg 3, \ CO 7 5 4 7 7 - 8 A كا لير ا 2 58 صم ب 74 rn iE A - a 4 و 7 7 وج / a J م 12 dma] 3 Fra] سمت ٠١ معدلات مرتقعة: اللوغاريتم الطبيعى + / / لج YY) معدلات مرتفعة: اللوغاريتم الطبيعي EN FA ES pes ae J y RES TINE DERSTIN J معدلات متخفضة: معدلات متخفضة: اللوغاريتم الطبيعي 71١ سح / معدلات منخفضة: الث غاريتم mal 49 وخاريتي السيعي DeeYa. ١ بي يي ُو + ٠ الارتفاع المعاير (-) امدة سريان هذه البراءة عشرون سنة من تاريخ إيداع الطلب وذلك بشرط تسديد المقابل المالي السنوي للبراءة وعدم بطلانها أو سقوطها لمخالفتها لأي من أحكام نظام براءات الاختراع والتصميمات التخطيطية للدارات المتكاملة والأصناف النباتية والنماذج الصناعية أو لائحته التنفيذية صادرة عن مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية ؛ مكتب البراءات السعودي ص ب TAT الرياض 57؟؟١١ ¢ المملكة العربية السعودية بريد الكتروني: patents @kacst.edu.sa
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201261747525P | 2012-12-31 | 2012-12-31 | |
| PCT/US2013/078062 WO2014106090A1 (en) | 2012-12-31 | 2013-12-27 | Improving operation of fluidized bed reactors by optimizing temperature gradients via particle size distribution control |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SA515360702B1 true SA515360702B1 (ar) | 2016-05-23 |
Family
ID=50023862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SA515360702A SA515360702B1 (ar) | 2012-12-31 | 2015-06-29 | تحسين تشغيل مفاعلات ذات طبقة مميعة عن طريق استمثال التدرجات في درجة الحرارة من خلال التحكم بتوزيع الحجم الجسيمي |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US9850137B2 (ar) |
| CN (2) | CN107857269B (ar) |
| SA (1) | SA515360702B1 (ar) |
| WO (1) | WO2014106090A1 (ar) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107857269B (zh) * | 2012-12-31 | 2020-06-26 | 各星有限公司 | 借助粒度分布控制使温度梯度最佳化而改进流化床反应器的操作 |
| KR102407612B1 (ko) * | 2017-10-05 | 2022-06-10 | 와커 헤미 아게 | 클로로실란의 제조 방법 |
| US11117112B2 (en) | 2019-03-28 | 2021-09-14 | Rec Silicon Inc | Pressure-based control of fluidized bed reactor |
| CN115206449A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-10-18 | 浙江中控技术股份有限公司 | 流化床反应温度的确定方法、相关装置及计算机存储介质 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4883687A (en) | 1986-08-25 | 1989-11-28 | Ethyl Corporation | Fluid bed process for producing polysilicon |
| US4820587A (en) | 1986-08-25 | 1989-04-11 | Ethyl Corporation | Polysilicon produced by a fluid bed process |
| EP0832312B1 (en) * | 1995-06-07 | 2003-01-08 | Advanced Silicon Materials LLC | Method and apparatus for silicon deposition in a fluidized-bed reactor |
| DE10124848A1 (de) * | 2001-05-22 | 2002-11-28 | Solarworld Ag | Verfahren zur Herstellung von hochreinem, granularem Silizium in einer Wirbelschicht |
| KR100783667B1 (ko) * | 2006-08-10 | 2007-12-07 | 한국화학연구원 | 입자형 다결정 실리콘의 제조방법 및 제조장치 |
| DE102007021003A1 (de) * | 2007-05-04 | 2008-11-06 | Wacker Chemie Ag | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von polykristallinem hochreinen Siliciumgranulat |
| US20090324819A1 (en) | 2008-06-27 | 2009-12-31 | Memc Electronic Materials, Inc. | Methods for increasing polycrystalline silicon reactor productivity by recycle of silicon fines |
| CN103787336B (zh) * | 2008-09-16 | 2016-09-14 | 储晞 | 生产高纯颗粒硅的方法 |
| WO2010123875A1 (en) * | 2009-04-20 | 2010-10-28 | Ae Polysilicon Corporation | Processes and an apparatus for manufacturing high purity polysilicon |
| US20120100059A1 (en) * | 2010-10-22 | 2012-04-26 | Memc Electronic Materials, Inc. | Production of Polycrystalline Silicon By The Thermal Decomposition of Trichlorosilane In A Fluidized Bed Reactor |
| US20120148728A1 (en) * | 2010-12-09 | 2012-06-14 | Siliken Sa | Methods and apparatus for the production of high purity silicon |
| US20130149228A1 (en) * | 2011-12-09 | 2013-06-13 | Siliken Chemicals, S.L. | Method, system and apparatus for controlling particle size in a fluidized bed reactor |
| DE102012207505A1 (de) * | 2012-05-07 | 2013-11-07 | Wacker Chemie Ag | Polykristallines Siliciumgranulat und seine Herstellung |
| EP2890635B1 (en) * | 2012-08-29 | 2021-04-28 | Hemlock Semiconductor Operations LLC | Tapered fluidized bed reactor and process for its use |
| CN107857269B (zh) * | 2012-12-31 | 2020-06-26 | 各星有限公司 | 借助粒度分布控制使温度梯度最佳化而改进流化床反应器的操作 |
-
2013
- 2013-12-27 CN CN201711274323.XA patent/CN107857269B/zh active Active
- 2013-12-27 CN CN201380073999.6A patent/CN105026029B/zh active Active
- 2013-12-27 US US14/650,959 patent/US9850137B2/en active Active
- 2013-12-27 WO PCT/US2013/078062 patent/WO2014106090A1/en active Application Filing
-
2015
- 2015-06-29 SA SA515360702A patent/SA515360702B1/ar unknown
-
2017
- 2017-11-15 US US15/814,112 patent/US10189714B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2014106090A1 (en) | 2014-07-03 |
| CN107857269B (zh) | 2020-06-26 |
| US9850137B2 (en) | 2017-12-26 |
| CN105026029A (zh) | 2015-11-04 |
| CN107857269A (zh) | 2018-03-30 |
| US20150329366A1 (en) | 2015-11-19 |
| US10189714B2 (en) | 2019-01-29 |
| CN105026029B (zh) | 2017-12-22 |
| US20180072577A1 (en) | 2018-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SA515360702B1 (ar) | تحسين تشغيل مفاعلات ذات طبقة مميعة عن طريق استمثال التدرجات في درجة الحرارة من خلال التحكم بتوزيع الحجم الجسيمي | |
| JP5619945B2 (ja) | 粒状多結晶シリコンおよびその製造 | |
| US8906313B2 (en) | Fluidized bed reactor systems | |
| KR101026815B1 (ko) | 다결정질 고순도 실리콘 과립의 연속 제조 방법 | |
| US9296616B2 (en) | Granular polycrystalline silicon and production thereof | |
| US9481578B2 (en) | Polycrystalline silicon rod and process for production thereof | |
| US20090324819A1 (en) | Methods for increasing polycrystalline silicon reactor productivity by recycle of silicon fines | |
| TWI538735B (zh) | 用於製備粒狀多晶矽的流化床反應器和方法 | |
| US11198613B2 (en) | Process for producing chlorosilanes using a catalyst selected from the group of Co, Mo, W | |
| US20230286809A1 (en) | Process for producing polycrystalline silicon granulate |