TW202043148A - 用結構最適化的矽粒子製備氯矽烷的方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於在流體化床反應器中製備選自通式(1)及(2)的氯矽烷的方法， H_n SiCl_4-n (1)， H_m Cl_6-m Si₂ (2)， 其中， n是0至3，並且 m是0至4， 其中使含氯化氫的反應氣體與含矽的微粒接觸物料在280℃至400℃的溫度下反應， 其中被理解為意指引入所述流體化床反應器中之粒料或粒料混合物的操作粒料含有至少1質量%的由結構參數S描述的含矽粒子S，其中S具有至少0的值並且計算如下：

， 其中， φ_S 是對稱加權球度因數， ρ_SD 是堆裝密度[g/cm³ ]， ρ_F 是平均粒子固體密度[g/cm³ ]。

Description

用結構最適化的矽粒子製備氯矽烷的方法

本發明關於在流體化床反應器中由含氯化氫的反應氣體及含結構最適化的矽粒子的微粒矽接觸物料製備氯矽烷的方法。

作為用於製造晶片或太陽能電池的起始材料的多晶矽的製備通常透過其揮發性鹵素化合物、特別是三氯矽烷（TCS、HSiCl₃ ）的分解來進行。

可透過西門子方法以棒的形式製備多晶矽（多晶體矽），其中使多晶矽在反應器中沉積於加熱的細絲棒上。所用的製程氣體通常是TCS及氫氣的混合物。或者，可在流體化床反應器中製備多晶矽顆粒。在流體化床中借助於氣流流體化矽粒子，其中所述氣流透過加熱裝置被加熱至高溫。添加含矽反應氣體如TCS在熱粒子表面引起熱解反應，從而引起粒子直徑增加。

氯矽烷、特別是TCS的製備基本上可透過三種方法進行，根據WO2016/198264A1，所述方法基於以下反應： (1) Si + 3HCl                 --＞ SiHCl₃ + H₂ + 副產物 (2) Si + 3SiCl₄ + 2H₂ --＞ 4SiHCl₃ + 副產物 (3) SiCl₄ + H₂ --＞SiHCl₃ + HCl + 副產物 根據反應(1)的氫氯化（HC）使得可以透過在流體化床反應器中添加氯化氫（HCl）從矽（通常為冶金矽（Si_mg ））製備氯矽烷，其中所述反應以放熱方式進行。這通常提供作為主要產物的TCS及STC （四氯化矽）。

用於製備氯矽烷（特別是TCS）的又一選擇是STC及氫氣於氣相中在催化劑存在或不存在的情況下根據反應(3)的熱轉化。

根據反應(2)的低溫轉化（LTC）是弱吸熱過程並且通常在催化劑（例如含銅催化劑或催化劑混合物）存在下進行。LTC可在流體化床反應器中，在Si_mg 存在下，在高壓（0.5至5 MPa）下，在400℃至700℃的溫度下進行。使用Si_mg 及／或透過向反應氣體中添加HCl，非催化反應模式是可能的。然而，可產生其它產物分佈及／或可實現低於催化變體的TCS選擇性。

根據反應(3)的高溫轉化是吸熱過程。該過程通常在反應器中在高壓下於600℃至1200℃的溫度下進行。

對於氯矽烷的合成，在化學組成及粒徑分佈方面對矽的要求得到了相對充分的研究；相比之下，迄今為止僅關於金屬間相（尤其是對於MRDS （Müller-Rochow直接合成））描述了矽粒子的結構組成及其對與含鹵化物的反應氣體的反應的影響。迄今為止尚未描述所有三個影響因素必須如何相互作用以便操作特別高產量的氯矽烷製備方法。

因此，DE 4303766 A1公開了在銅催化劑及任選的促進劑物質存在下由矽及氯甲烷製備甲基氯矽烷的方法，其中甲基氯矽烷的產率係各自透過矽的結構基於所用矽的表面積而加以控制，其中該方法的特徵在於根據結構指數QF選擇具有期望結構的矽，其中測定結構指數QF使得 a)          將矽測試樣本切開以形成切割表面， b)         在切割表面上，將具有伸長形狀的金屬間相的沉澱面積相加以形成面積數A， c)          在切割表面上，將具有倒圓形狀（rounded shape）的金屬間相的沉澱面積相加以形成面積數B， d)         面積數A及面積數B的商為結構指數QF。

不同矽結構類型的QF與它們在MRDS中的行為的相關性允許在矽中鑒別最佳結構特徵，並因此在期望方向上控制對期望甲基氯矽烷的選擇性及產率。在該文獻中，術語 “結構” 涉及多晶矽的晶體大小以及金屬間相的組成及位置，所述金屬間相在冷卻及凝固的過程中與矽一起從主要雜質（例如Al、Ca、Fe及Ti）中沉澱。因此，該文獻僅僅擴充了關於前述在化學組成方面以及針對有機氯矽烷的合成對矽的要求的發現。此外，這種類型的操縱需要購買訂製的矽類型及／或相應的內部矽生產的操作及巨大的分析努力。結構指數QF可用於精修本發明的結構參數S，但不是必需的。此外，將MRDS發現應用於氫氯化（HC）即使有也僅在有限的程度上是可能的。

DE 3938897 A1公開了用於透過使矽粉與HCl氣體在流體化／移動床反應器中在280至300℃下反應來製備三氯矽烷的方法，其特徵在於使用透過熔融矽的氣體霧化而獲得的矽粉。在該方法中，矽粉較佳具有50至800 µm的粒徑。這導致與常規方法相比更高的HCl轉化及減少的副產物形成，HCl轉化從90-95%增加至97-98%及產物氣體中STC減少3%至5%被引述。由於未報告測量方法，未提供關於產物氣體組成的資料，並且不清楚後者是指重量百分比值、莫耳百分比值還是體積百分比值，因此無法測定與所述常規方法相比，該方法代表了多大程度的最適化。除了對矽粉的粒徑的範圍限制之外，所述粉末沒有任何詳細的特徵。

除了STC及高沸物的不期望地大量形成之外，該方法之成本原則上也因未轉化的HCl及未轉化的矽而增加。

已知在流體化床反應器中製備氯矽烷時，特別去除待採用的矽粒子的細粒級分。例如Lobusevich , N.P 等，“矽及銅在催化劑中的分散對直接合成的效果（Effect of dispersion of silicon and copper in catalysts on direct synthesis ）”, Khimiya Kremniiorganich. Soed . 1988, 27–35 敘述了用於70至500 μm的矽的操作粒料（operating granulation），其中70 μm是最小粒徑，並且500 μm是最大粒徑（晶粒大小極限或範圍極限），並且所述值是當量直徑。Lobusevich等人報導，當選擇用於合成甲基氯矽烷、乙基氯矽烷及TCS的接觸物料晶粒大小時，必須考慮固體及氣體之間的相互作用，以便實現該方法的最大穩定性及效率。因此，在TCS的合成（在400℃下）中，2至3 mm的操作粒料導致反應速率與70至500 μm的操作粒料相比降低約25%至30%。當添加含銅催化劑時，已經在250℃下發生與操作級分2至3 mm的矽粒子的反應。反應速率與未催化變體在400℃下的反應速率匹配。在兩種情況（對於催化的變體及對於未催化的變體兩者）下，增加矽粒徑均導致TCS選擇性增加及聚(氯)矽烷（高沸物）形成減少。

原則上，增加粒徑需要更大的能量成本，因為需要更高的反應溫度來加速反應，並且需要更高的氣體速度來產生流體化床。儘管Lobusevich等人報導了在多分散粒子混合物的情況下使用一定比例的較小矽粒子由於表面積增加而增強了矽的活性，但使用一定比例的小矽粒子存在困難，因為可能發生矽粒子從反應器中的排放增加及粒子的聚集。因此，根據Lobusevich等人的方法，儘管能量成本較高，但降低所用矽粒子的晶粒大小分佈的寬度及增加平均粒徑是有利的。

本發明的目的是提供一種用於透過氫氯化（HC）製備氯矽烷的特別經濟的方法。

本發明提供一種用於在流體化床反應器中製備選自通式(1)及(2)的氯矽烷的方法， H_n SiCl_4-n (1)， H_m Cl_6-m Si₂ (2)， 其中 n是0至3，並且 m是0至4， 其中使含氯化氫的反應氣體與含矽的微粒接觸物料在280℃至400℃的溫度下反應， 其中被理解為意指引入所述流體化床反應器中之粒料或粒料混合物的操作粒料含有至少1質量%的由結構參數S描述的含矽粒子S，其中S具有至少0的值並且計算如下：

等式(1)， 其中， φ_S 是對稱加權球度因數， ρ_SD 是堆裝密度（poured density) [g/cm³ ]， ρ_F 是平均粒子固體密度[g/cm³ ]。

現已發現，令人驚訝地，當在操作粒料中採用具有某些結構性質的含矽粒子時，可特別經濟地在流體化床反應器中製備氯矽烷。發現在操作粒料中在高於1質量%的結構最適化的矽粒子S的比例下，已經可顯著地檢測到這種效果。精確地使用此類矽粒子S在所述製備方法中由於因磨損所致的粉塵形成減少而使得 ＜70 μm的粉塵級分的持續降低，如Lobusevich , N.P 等人，“矽及銅在催化劑中的分散對直接合成的效果”，Khimiya Kremniiorganich. Soed. 1988, 27-35 中所述。這產生了優於現有技術的若干優點： ˙更高的TCS選擇性 ˙高沸物的形成減少 ˙更高的HCl利用 ˙更高的矽利用（透過粉塵排放的損失較低） ˙在粒徑分佈方面更均勻的接觸物料以及流體化床的流體機械性質的隨之改進 ˙由於細碎粒子或粉塵級分（具有＜70 μm的粒徑的粒子）聚集所致堵塞及／或阻塞的設備部件減少 ˙改進的粒子混合物輸送性 ˙由於磨損減少而延長的反應器正常操作時間（uptime） （更高的設備可用性）

還克服了Lobusevich 等人的偏見，根據該偏見，在氯矽烷製備中，TCS選擇性僅對於平均粒徑增加的粒料混合物增加。這是因為，根據本發明，具有結構參數S ≥0的粒子S較佳比具有結構參數S ＜0的粒子更低的平均粒徑，從而降低操作粒料的平均粒徑。令人驚訝地，沒有觀察到根據本領域的現有理解在降低平均粒徑時預期的負面影響，例如相對小的矽粒子從反應器中的排放升高及聚集效應的發生。相反，除了前面所述的優點之外，本發明的方法還展現出接觸物料的改進的流體化特徵。

術語 “粒料” 應理解為意指可透過例如所謂的含矽熔體的霧化或造粒及／或透過借助於壓碎及研磨設備粉碎塊狀矽而製備的含矽粒子的混合物。塊狀矽可較佳具有 ＞10 mm、特別佳 ＞20 mm、特別是 ＞50 mm的平均粒徑。基本上可透過篩分（sieving）及／或篩選（sifting）將粒料分成多個級分。

可將不同粒料的混合物描述為粒料混合物，並且可將構成粒料混合物的粒料描述為粒料級分。可根據級分的一種或多種性質將粒料級分相對於彼此分級，例如分級成粗粒級分及細粒級分。原則上可將粒料混合物以限定的相對分數分級成超過一個的粒料級分。

操作粒料描述了引入流體化床反應器中的粒料或粒料混合物。

對稱加權球度因數φ_S 是對稱因數及球度的乘積。兩個形狀參數均可根據ISO 13322透過動態圖像分析測定，其中所獲得的值表示對操作粒料的相關粒子混合物的特定樣品的體積加權平均值。

粒子S的對稱加權球度因數較佳至少0.70，特別佳至少0.72，非常特別佳至少0.75，特別是至少0.77且至多1。

粒子的球度描述了粒子圖像的表面積與周長之間的比率。因此，球形粒子將具有接近1的球度，而鋸齒狀的不規則粒子圖像將具有接近零的圓度。

當測定粒子的對稱因數時，首先測定粒子圖像的重心。然後，在每個測量方向上繪製從邊緣至邊緣通過特定重心的路線，並且測量兩個所得路線區段的比率。從這些半徑的最小比率計算對稱因數的值。對於諸如圓形或方形的高對稱性圖形，特定對稱因數的值等於1。

可透過動態圖像分析測定的其它形狀參數是寬度／長度比（粒子的延伸／伸長的量度）及粒子的凸度。然而，由於所述參數已經以對稱因數的形式間接包含在結構參數S中，因此在根據本發明的方法中不需要測定它們。

堆裝密度定義為微粒固體（所謂的散裝固體）及填充粒子之間空隙的連續流體（例如空氣）的混合物的密度。具有 ≥0的結構參數S的操作粒料的晶粒級分的堆裝密度較佳0.8至2.0 g/cm³ ，特別佳1.0至1.8 g/cm³ ，非常特別佳1.1至1.6 g/cm³ ，特別是1.2至1.5 g/cm³ 。可根據DIN ISO 697，透過鬆散材料的品質與鬆散材料所占體積的比率來測定堆裝密度。

具有結構參數S≥0的晶粒級分的粒子S的平均質量加權粒子固體密度較佳2.20至2.70 g/cm³ ，特別佳2.25至2.60 g/cm³ ，非常特別佳2.30至2.40 g/cm³ ，特別是2.31至2.38 g/cm³ 。固體物質密度的測定描述於DIN 66137-2:2019-03中。

具有結構參數S≥0的晶粒級分較佳以至少1質量%、特別佳至少5質量%、非常特別佳至少10質量%、特別是至少20質量%的質量分數（mass fraction）存在於操作粒料中。

S≥0的粒子S的粒徑參數d₅₀ 較佳為S＜0的粒子的粒徑參數d₅₀ 的0.5倍至0.9倍。

操作粒料較佳具有70至1000 μm、特別佳80至800 μm、非常特別佳100至600 μm、特別是120至400 μm的粒徑參數d₅₀ 。

粒徑參數d₉₀ 及d₁₀ 之間的差是粒料或粒料級分的寬度的量度。粒料或粒料級分的寬度與各自的粒徑參數d₅₀ 的商對應於相對寬度。這可用於例如比較具有非常不同的平均粒徑的粒徑分佈。

操作粒料的相對寬度較佳0.1至500，較佳0.25至100，特別佳0.5至50，特別是0.75至10。

粒徑及粒徑分佈的測定可根據ISO 13320 （雷射繞射）及／或ISO 13322 （圖像分析）進行。可根據DIN ISO 9276-2進行由粒徑分佈計算粒徑參數。

在又一較佳的實施態樣中，操作粒料具有80至1800 cm² /g、較佳100至600 cm² /g、特別佳120至500 cm² /g、特別是150至350 cm² /g的質量加權表面積。

操作粒料的粒料混合物較佳具有p模態體積加權分佈密度函數，其中p = 1至10，較佳地，p = 1至6，特別佳地，p = 1至3，特別地，p = 1或2。例如，2模態分佈密度函數具有兩個最大值。

使用具有多峰（例如p = 5至10）分佈密度函數的粒料混合物作為接觸物料，使得可以避免篩選效應（在流體化床（例如二分式流體化床（bipartite fluidized bed））中各個晶粒級分的分離）。這些效應尤其在粒料混合物的分佈密度函數的最大值相距很遠時發生。

接觸物料特別是與反應氣體接觸的粒料混合物。因此，較佳地，接觸物料不包括其它組分。所述物料較佳含有至多5質量%、特別佳至多2質量%、特別是至多1質量%的作為雜質的其它元素的含矽粒料混合物。所述物料較佳Si_mg ，其通常具有98%至99.9%的純度。典型的接觸物料是例如包含98質量%的矽金屬的組合物，其中剩餘的2質量%通常在很大程度上由選自以下的元素構成：Fe、Ca、Al、Ti、Cu、Mn、Cr、V、Ni、Mg、B、C、P及O。接觸物料還可含有選自以下的以下元素：Co、W、Mo、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Zr、Ge、Sn、Pb、Zn、Cd、Sr、Ba、Y及Cl。還可使用具有75質量%至98質量%的較低純度的矽。然而，矽金屬比例較佳大於75質量%，較佳大於85質量%，特別佳大於95質量%。

作為雜質存在於矽中的一些元素具有催化活性。因此原則上不需要添加催化劑。然而，該方法可能受另外的催化劑的存在的正面影響，特別是在其選擇性方面。

催化劑可以是一種或多種來自包括以下的群組的元素：Fe、Cr、Ni、Co、Mn、W、Mo、V、P、As、Sb、Bi、O、S、Se、Te、Ti、Zr、C、Ge、Sn、Pb、Cu、Zn、Cd、Mg、Ca、Sr、Ba、B、Al、Y、Cl。催化劑較佳選自包括以下的群組：Fe、Al、Ca、Ni、Mn、Cu、Zn、Sn、C、V、Ti、Cr、B、P、O、Cl及其混合物。如所提到的，這些催化活性元素已經以一定比例作為雜質存在於矽中，例如以氧化物或金屬形式，作為矽化物或在其它冶金相中或作為氧化物或氯化物。它們的比例取決於所用矽的純度。

催化劑可例如以金屬、合金化及／或鹽的形式被添加至操作粒料及／或接觸物料中。所述催化劑可特別是催化活性元素的氯化物及／或氧化物。較佳的化合物是CuCl、CuCl₂ 、CuO或其混合物。操作粒料可進一步含有促進劑，例如Zn及／或氯化鋅。

所用的矽及接觸物料的元素組成可例如透過X射線螢光分析（XFA）、基於ICP的分析方法（ICP-MS、ICP-OES）及 ／或原子吸收光譜法（AAS）來測定。

基於矽，催化劑較佳以0.1質量%至20質量%、特別佳0.5質量%至15質量%、特別是0.8質量%至10質量%、尤其佳1質量%至5質量%的比例採用。

具有結構參數S＜0及S≥0的晶粒級分較佳作為預製的粒料混合物供給至流體化床反應器中。接觸物料中同樣可存在任何另外組分。在操作粒料中具有結構參數S≥0的級分的本發明比例為至少1質量%，使得操作粒料尤其具有更好的流動及因此更好的輸送特徵。

具有結構參數S＜0及S≥0的晶粒級分還可被單獨地供應至流體化床反應器，特別是透過單獨的進料管道及容器。然後，混合原則上在形成流體化床時發生（原位）。接觸物料的任何另外組分同樣可單獨地或作為兩種晶粒級分中的任一種的組分供應。

該方法較佳在280℃至400℃、特別佳340℃至360℃的溫度下進行。流體化床反應器中的絕對壓力較佳0.01至0.6 MPa，特別佳0.03至0.35 MPa，特別是0.05至0.3 MPa。

在進入反應器之前，反應氣體較佳包含至少50體積%、較佳至少70體積%、特別佳至少90體積%的HCl。除了HCl之外，反應氣體可進一步含有一種或多種選自包括以下的群組的組分：H₂ 、H_n SiCl_4-n （n = 0至4）、H_m Cl_6-m Si₂ （m = 0至6）、H_q Cl_6-q Si₂ O （q = 0至4）、(CH₃ )_u H_v SiCl_4-u-v （u = 1至4並且v = 0或1）、CH₄ 、C₂ H₆ 、CO、CO₂ 、O₂ 、N₂ 。這些組分可衍生自集成系統中回收的HCl。HCl及矽較佳以5:1至2.5:1、較佳4:1至3:1、特別佳3.6:1至3:1、特別是3.4:1至3.1:1的HCl／Si莫耳比存在。在反應期間特別連續地添加HCl及接觸物料／粒料混合物或其晶粒級分，使得確立上述比率。

反應氣體可進一步含有一種或多種選自以下的組分：H_n SiCl_4-n （n = 0至4）、H_m Cl_6-m Si₂ （m = 0至6）、H_q Cl_6-q Si₂ O （q = 0至4）、(CH₃ )_u H_v SiCl_4-u-v （u = 1至4並且v = 0或1）、 CH₄ 、C₂ H₆ 、CO、CO₂ 、O₂ 、N₂ 。這些組分例如可衍生自集成系統中回收的氫氣。

反應氣體可進一步含有不參與反應的載氣，例如氮氣或惰性氣體如氬氣。

反應氣體的組成通常在反應氣體被供應至反應器之前透過拉曼及紅外光譜以及氣相層析來測定。這可透過以抽查及隨後的 “離線分析” 的方式取樣來完成，或者透過連接至系統的 “線上” 分析儀器來完成。

當流體化床反應器中流體化床高度與反應器直徑的商為10:1至1:1、較佳8:1至2:1、特別佳6:1至3:1時，是較佳的。流體化床高度是流體化床的厚度或範圍。

選自通式(1)及通式(2)並用根據本發明的方法製備的氯矽烷較佳至少一種選自單氯矽烷、二氯矽烷、TCS、Si₂ Cl₆ 及HSi₂ Cl₅ 的群組的氯矽烷。在通式(1)的氯矽烷的情況下，特別佳TCS。

可產生的副產物包括另外的鹵代矽烷，例如單氯矽烷（H₃ SiCl）、二氯矽烷（H₂ SiCl₂ ）、四氯化矽（STC、SiCl₄ ）以及二矽烷及低聚矽烷。雜質如烴、有機氯矽烷及金屬氯化物還可以是副產物。為了製備選自通式(1)及通式(2)的高純度氯矽烷，因此通常接著蒸餾粗製產物。

根據本發明的方法較佳已被併入用於製備多晶矽的集成系統中。所述集成系統尤其包括以下過程： -       根據所述方法製備TCS。 -       純化所製備的TCS以提供半導體品質的TCS。 -       較佳根據西門子方法或作為粒料沉積多晶矽。 -       對所獲得的多晶矽進行進一步加工。

回收在多晶矽的製備／進一步加工期間所產生的超高純度的矽粉塵。

實施例

所有實施例在純度、品質以及次要元素及雜質的含量方面均採用相同類型的矽。透過粉碎塊狀Si_mg （98.9質量% Si）及隨後研磨或透過本領域技術人員已知用於製備微粒Si_mg （98.9質量% Si）的霧化技術來製備用於操作粒料中的晶粒級分。 所述級分任選地透過篩分／篩選分類。因此，以目標方式製備具有特定結構參數S值的晶粒級分。隨後透過合併及混合這些晶粒級分，將具有限定質量分數的具有結構參數S不小於0的含矽粒子的接觸物料共混。其餘的晶粒級分包含具有結構參數S小於0的含矽粒子。晶粒級分一起相加為100質量%。用於實驗中的粒料具有330至350 μm的粒徑參數d₅₀ 。為了確保在各個實驗之間最大可能的可比較性，不添加另外的催化劑或促進劑。

在所有實施例中採用以下方法。在實驗期間，流體化床反應器的操作溫度為約320℃。使用冷卻裝置在整個實驗持續時間內保持該溫度大致恆定。HCl及操作粒料二者均以一定方式添加而使得流體化床的高度在整個實驗持續時間內保持大致恆定，並且確立3:1的反應物（HCl:Si）的 恆定莫耳比。在整個實驗中，反應器在0.1 MPa的正壓下操作。分別在48小時及49小時的執行時間取出液體樣品及氣體樣品。使用冷阱在-40℃下冷凝可冷凝比例的產物氣流（氯矽烷氣流），並透過氣相層析（GC）加以分析，然後由其測定TCS選擇性及高沸物的比例[重量%]。透過熱導率檢測器進行檢測。使用紅外光譜儀，按未反應的HCl （%體積）分析產物氣流的不可冷凝的含量。在每種情況下，將48及49小時後獲得的值取平均值。每次操作後，將反應器完全排空並再填充接觸物料。

所用的接觸物料及實驗結果匯總於表1中。mS是具有結構參數S＞0的粒子S的質量分數。 表1

實驗	S	mS≥0 [質量%]	TCS選擇性[質量%]	產率 [kg/(kg*h)]	HCl [體積%]
VB1*	0.005	0.02	84	0.36	8
VB2*	0.005	0.2	85	0.34	7
VB3*	0.005	0.5	85	0.37	8
AB1	0.005	1	87	0.52	4
AB2	0.005	5	88	0.51	4
AB3	0.005	10	88	0.54	3
AB4	0.005	20	89	0.56	3
AB5	0.005	50	89	0.57	3
AB6	0.005	75	90	0.59	2
AB7	0.005	95	88	0.59	2
AB8	0.050	20	90	0.56	3
AB9	0.053	20	91	0.61	2
AB10	0.040	20	89	0.58	3

*非本發明

1:流體化床反應器 2:反應氣體 3:流體化床 4:空隙 5:反應器出口

第1圖透過舉例方式顯示了用於進行本發明的方法的流體化床反應器1。 較佳從下方及任選從側部（例如與來自下方的氣流相切或正交）將反應氣體2吹入接觸物料中，從而流體化接觸物料的粒子以形成流體化床3。為了開始反應，通常使用佈置在反應器外部的加熱裝置（未顯示）來加熱流體化床3。在連續操作期間通常不需要加熱。一部分粒子隨氣流被輸送出流體化床3進入流體化床3上方的空隙4中。空隙4的特徵在於在反應器出口5的方向上降低的非常低的固體密度。

1:流體化床反應器

2:反應氣體

3:流體化床

4:空隙

5:反應器出口

Claims (7)

1. 一種在流體化床反應器中製備氯矽烷的方法，該氯矽烷選自通式(1)及通式(2)： H_n SiCl_4-n (1)， H_m Cl_6-m Si₂ (2)， 其中， n是0至3，並且 m是0至4， 其中使含氯化氫的反應氣體與含矽的微粒接觸物料在280℃至400℃的溫度下反應， 其中被理解為意指引入該流體化床反應器中之粒料或粒料混合物的操作粒料含有至少1質量%的由結構參數S描述的含矽粒子S，其中S具有至少0的值並且計算如下：

   

   等式(1)， 其中， φ_S 是對稱加權球度因數， ρ_SD 是堆裝密度[g/cm³ ]， ρ_F 是平均粒子固體密度[g/cm³ ]。
2. 如請求項1所述的方法，其中該粒子S的對稱加權球度因數φ_S 為0.70至1，其中該粒子S的球度描述粒子圖像的表面積與周長之間的比率。
3. 如請求項1或2所述的方法，其中具有結構參數S ≥ 0的粒子S的平均粒子固體密度ρ_F 為2.20至2.70 g/cm³ ，其中根據DIN 66137-2:2019-03進行測定。
4. 如請求項1或2所述的方法，其中該操作粒料具有70至1000 μm的粒徑參數d₅₀ ，其中根據DIN ISO 9276-2測定該粒徑參數。
5. 如請求項1或2所述的方法，其中在進入該反應器之前，該反應氣體包含至少50體積%的氯化氫。
6. 如請求項1或2所述的方法，其中HCl及矽以5:1至2.5:1的HCl／Si莫耳比存在。
7. 如請求項1或2所述的方法，其中所製備的通式(1)的氯矽烷是三氯矽烷（TCS）。

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