WO2010072530A2 - Tubular heat exchanger for a device for producing polysilicon - Google Patents

Tubular heat exchanger for a device for producing polysilicon Download PDF

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WO2010072530A2
WO2010072530A2 PCT/EP2009/066305 EP2009066305W WO2010072530A2 WO 2010072530 A2 WO2010072530 A2 WO 2010072530A2 EP 2009066305 W EP2009066305 W EP 2009066305W WO 2010072530 A2 WO2010072530 A2 WO 2010072530A2
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heat exchanger
pressure chamber
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straight portion
bent
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Robert Stöcklinger
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G+R Technology Group Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators
    • 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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits

Definitions

  • the present invention relates to a tube heat exchanger for a device for producing polysilicon.
  • the invention relates to a tube heat exchanger which recirculates exhaust gas to a reactor for the production of polysilicon to the reactor.
  • the tube heat exchanger consists of a first straight section and a second straight section. The two straight sections are firmly connected to each other via a curved section.
  • the tube heat exchanger consists of a first pressure chamber, a second pressure chamber and a third pressure chamber.
  • the first pressure chamber is formed from an inner tube.
  • the second pressure chamber has sections of a spiral which surrounds the first pressure chamber in the first and in the second straight section.
  • the third pressure chamber has a tubular wall which surrounds the first and the second pressure chamber and is filled with a cooling medium.
  • German patent application DE 10 2006 010 391 A1 discloses a reactor and a process for producing silicon.
  • a reactor for the decomposition of a silicon-containing gas in order to avoid depositing silicon on an inner wall of a reactor vessel, at least one catalytically active grid is provided within a reaction chamber between at least one gas supply line and the inner wall.
  • the grid accelerates the thermal decomposition of the gas and reduces the deposition of silicon on the inner wall.
  • the gas supply lines are equipped with additional cooling. This cooling is preferably designed as water cooling.
  • the document described here does not explicitly mention the use of tube heat exchangers.
  • German Patent DE 38 420 99 C2 discloses a process for the production of polycrystalline silicon of high purity and a fluidized bed reactor for carrying out the process.
  • the process for producing high-purity silicon also has a heat exchanger.
  • the recycle gas stream is cooled by the heat exchanger and fed again to the reactor.
  • the cooling of the Heat exchanger also takes place with water.
  • About a divisibility or modularity of the heat exchanger is mentioned in the document mentioned here nothing.
  • U.S. Patent 4,343,772 discloses a thermal reactor for pyloritic decomposition of a silane gas to thereby achieve production of a liquid silicon product.
  • the silane-containing gas is fed via a line to the reactor.
  • a corresponding water cooling for the silane-containing gas is provided.
  • R e c i o n c h u r d u b e the gas is maintained at the decomposition temperature for a long time. Again, nothing is mentioned of a divisibility of the heat exchanger or the cooling system.
  • Object of the present invention is to provide a tube heat exchanger, which facilitates the transport to the installation site and also facilitates installation on the device.
  • the tube heat exchanger is detachably formed on at least one transition from the bent portion to the first straight portion or the second straight portion.
  • the tube heat exchanger is detachably formed at both transitions from the bent portion to the first straight portion and the second straight portion.
  • the transitions from the bent portion to the first straight portion and / or to the second straight portion are composed of at least a first flange and a second flange respectively on the first straight portion and the second straight portion.
  • the first flange and the second flange have a larger diameter than the tubular wall of the third pressure chamber. The first flange and the second flange close the third pressure region with respect to the first and the second pressure region.
  • a bent pipe section is respectively arranged on the tubular wall of the third pressure chamber.
  • the bent pipe piece is disposed on both the first straight portion and the bent portion and thus cooperates to thereby enable fluid communication from the third pressure space of the straight portion to the pressure space of the bent portion.
  • the bent pipe pieces are arranged both on the first straight section and / or on the second straight section and correspondingly on the bent section.
  • Each free end of each bent pipe section is provided with a flange to also releasably connect the free ends of the bent pipe sections at the transition between a straight section and the bent section.
  • the inner tube of the first pressure chamber and the partially formed as a spiral second pressure chamber are connected to each other via the first flange and the second flange on the tubular wall of the third pressure chamber.
  • the cooling medium in the third pressure chamber is preferably water.
  • the bent portion is formed in a preferred embodiment as a 90 ° arc. At this 90 ° bend, the first straight section and the second straight section join, so that the two sections are perpendicular to each other.
  • the first straight section and / or the second straight section and / or the bent section are connectable to the reactor during assembly.
  • Figure 1 shows a device for the production of polysilicon, in which a
  • Tube heat exchanger according to the prior art is used.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the invention
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the invention
  • Pipe heat exchanger which has formed two transitions where the tube heat exchanger is divisible.
  • Figure 4 shows a side view of the tube heat exchanger according to the invention, which is divisible at two transitions.
  • FIG. 5 shows a perspective view of the heat exchanger connected to two
  • Transitions is divisible, wherein the second section is detached from the curved portion.
  • Figure 6 shows a front view of the heat exchanger, wherein the second straight
  • Section is visible in frontal view.
  • Figure 7 shows a front view of the heat exchanger, in which the first straight
  • Section of the tube heat exchanger is visible in frontal view.
  • the tube heat exchanger 2 of the prior art consists of a first portion 10 and a second portion 20.
  • the first portion 10 and the second portion 20 are connected to each other via a bent portion 6. This connection between the first straight section 10 and the second straight section 20 is permanent and thus not solvable.
  • the assembly of the tube heat exchanger 2 in the device 1 for the production of polysilicon thus takes place in the assembled state, ie, the first section 10, the bent portion 6 and the second distance 20 are fixedly connected together and are thus as a unit in the device for producing polysilicon built-in.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the tube heat exchanger 2 according to the invention, which has formed a transition 8, to which the tube heat exchanger 2 is divisible.
  • the tube heat exchanger 2 is divisible into two parts and also transportable in these two parts.
  • the tube heat exchanger 2 is composed of the first portion 10, the bent portion 6 and the second straight portion 20.
  • the bent portion 6 is fixedly connected to the first straight portion 10.
  • the first straight section 10, the bent section 6 and the second straight section 20 comprise a first pressure chamber 11, a second pressure chamber 12 and a third pressure chamber 13.
  • the first pressure chamber 11 is formed by an inner r 21.
  • the second pressure gray m 1 2 is formed by a spiral 22 formed in sections.
  • the spiral 22 surrounds at least in the first straight section 10 and in the second straight section 20, the inner tube 21.
  • the assembled tube heat exchanger 2 carries at the free ends 15 each have a corresponding flange 17, with which it to the respective supply and discharge lines (not shown ) is connectable.
  • the embodiment of the tube heat exchanger 2 shown in Figure 3 has two transitions 8. By this configuration, the first straight portion 10 of the tube heat exchanger 2 from the bent portion 6 can be solved. Likewise, the second straight section 20 is detachable from the bent section 6. This embodiment thus results in three parts (the first straight section 10, the second straight section 20 and the bent section 6, which are individually transportable and also correspondingly mountable).
  • Figure 4 shows a side view of the tube heat exchanger 2 according to the invention, which has two transitions 8, where the tube heat exchanger 2 in the first straight portion 10, the second straight portion 20 and the bent portion 6 is divisible.
  • a bent tube piece is attached to the tubular wall 23 of the first straight section 10 and the second straight section 20.
  • a bent pipe section 25 is also attached to the tubular wall of the bent portion 6 at the two ends.
  • FIG. 5 shows a perspective view of the tube heat exchanger 2 according to the invention, in which the second straight section 20 is removed from the bent section 6.
  • the first straight portion 20 has a second flange 32 at the end facing the bent portion 6.
  • a first flange 31 is formed on the bent portion 6 in the embodiment shown in FIG. 5 at both ends.
  • the first straight section 10 and the second straight section 20 are thus connectable to each other with the bent section 6 via the second flange 32 and the first flange 31.
  • screws are used, thus establishing a pressure-tight connection between the first straight portion 10, the second straight portion 20 and the bent portion 6.
  • FIG. 6 shows a front view of the tube heat exchanger 2, in which the second straight section 20 is shown in a frontal view.
  • bent pipe sections 25 are provided, which connect the second straight section 20 to the bent section 6 in the illustration shown in FIG.
  • the second straight section 20 has a second flange 32, which cooperates with the first flange 31 on the bent section 6.
  • the bent pipe sections 25 have a flange 27, via which the two pipe sections 25 are also connectable.
  • FIG. 7 shows a front view of the tube heat exchanger 10, wherein in the view shown in FIG. 7 the first straight section 10 of the tube heat exchanger 2 can be seen in the frontal view.
  • the bent pipe sections 25 establish a fluid connection between the tubular wall 23 of the first straight section 10 and the tubular wall 23 of the bent section 6.
  • the connections between the first straight section 10 and the bent section 6 can be produced at the transitions 8.
  • corresponding flanges 27, 31 and 32 are provided at the transitions, by means of which the corresponding parts of the tube heat exchanger 2 can be connected by means of screws.

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Abstract

The invention relates to a tubular heat exchanger (2) for a device (1) for producing polysilicon. The tubular heat exchanger comprises a first, straight section (10) and a second, straight section (20), both of which are connected to each other by a curved section (6). The tubular heat exchanger (2) is designed to be removable on at least one transition (8) from the curved section (6) to the first straight section (10) or the second straight section (20).

Description

Rohrwärmetauscher für eine Einrichtung zur Herstellung von Polysilizium Tube heat exchanger for a device for producing polysilicon
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rohrwärmetauscher für eine Einrichtung zur Herstellung von Polysilizium.The present invention relates to a tube heat exchanger for a device for producing polysilicon.
Im Besonderen betrifft die Erfindung einen Rohrwärmetauscher, der Abgas auf einen Reaktor für die Herstellung von Polysilizium erneut dem Reaktor zuführt. Der Rohrwärmetauscher besteht dabei aus einem ersten geraden Abschnitt und einem zweiten geraden Abschnitt. Die beiden geraden Abschnitte sind über einen gebogenen Abschnitt fest miteinander verbunden. Der Rohrwärmetauscher besteht aus einem ersten Druckraum, einem zweiten Druckraum und einem dritten Druckraum. Der erste Druckraum ist aus einem Innenrohr gebildet. Der zweite Druckraum weist abschnittsweise eine Spirale auf, die den ersten Druckraum im ersten und im zweiten geraden Abschnitt umgibt. Der dritte Druckraum besitzt eine rohrförmige Wandung, die den ersten und den zweiten Druckraum umgibt und mit einem Kühlmedium befüllt ist.In particular, the invention relates to a tube heat exchanger which recirculates exhaust gas to a reactor for the production of polysilicon to the reactor. The tube heat exchanger consists of a first straight section and a second straight section. The two straight sections are firmly connected to each other via a curved section. The tube heat exchanger consists of a first pressure chamber, a second pressure chamber and a third pressure chamber. The first pressure chamber is formed from an inner tube. The second pressure chamber has sections of a spiral which surrounds the first pressure chamber in the first and in the second straight section. The third pressure chamber has a tubular wall which surrounds the first and the second pressure chamber and is filled with a cooling medium.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2006 010 391 A1 offenbart einen Reaktor und ein Verfahren zur Herstellung von Silizium. Bei einem Reaktor zur Zersetzung eines Silizium enthaltenen Gases ist zur Vermeidung von sich ablagerndem Silizium an einer Innenwand eines Reaktorbehälters vorgesehen, dass innerhalb einer Reaktionskammer zwischen mindestens einer Gaszuführleitung und der I nnenwand mindestens ein katalytisch wirkendes Gitter vorgesehen ist. Durch das Gitter wird die thermische Zersetzung des Gases beschleunigt und die Ablagerung von Silizium an der Innenwand verringert. Die Gaszuführleitungen sind mit einer zusätzlichen Kühlung ausgestattet. Diese Kühlung ist bevorzugt als Wasserkühlung ausgebildet. Bei dem hier beschriebenen Dokument ist nicht ausdrücklich die Verwendung von Rohrwärmetauschern erwähnt.German patent application DE 10 2006 010 391 A1 discloses a reactor and a process for producing silicon. In a reactor for the decomposition of a silicon-containing gas, in order to avoid depositing silicon on an inner wall of a reactor vessel, at least one catalytically active grid is provided within a reaction chamber between at least one gas supply line and the inner wall. The grid accelerates the thermal decomposition of the gas and reduces the deposition of silicon on the inner wall. The gas supply lines are equipped with additional cooling. This cooling is preferably designed as water cooling. The document described here does not explicitly mention the use of tube heat exchangers.
Die deutsche Patentschrift DE 38 420 99 C2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Silizium hoher Reinheit sowie einen Wirbelschichtreaktor für die Durchführung des Verfahrens. Der Prozess zur Herstellung von hochreinem Silizium verfügt ebenfalls über einen Wärmetauscher. Durch den Wärmetauscher wird der Rückführgasstrom gekühlt und abermals dem Reaktor zugeführt. Die Kühlung des Wärmetauschers erfolgt ebenfalls mit Wasser. Über eine Teilbarkeit oder Modularität des Wärmetauschers ist in der hier genannten Druckschrift nichts erwähnt.German Patent DE 38 420 99 C2 discloses a process for the production of polycrystalline silicon of high purity and a fluidized bed reactor for carrying out the process. The process for producing high-purity silicon also has a heat exchanger. The recycle gas stream is cooled by the heat exchanger and fed again to the reactor. The cooling of the Heat exchanger also takes place with water. About a divisibility or modularity of the heat exchanger is mentioned in the document mentioned here nothing.
Das U. S. -Patent 4,343,772 offenbart einen thermischen Reaktor zur pyloritischen Zersetzung eines Silangases, um dadurch die Herstellung eines flüssigen Siliziumprodukts zu erreichen. Das silanhaltige Gas wird über eine Leitung dem Reaktor zugeführt. In der Leitung selbst ist eine entsprechende Wasserkühlung für das silanhaltige Gas vorgesehen. D u rch d i e Kü h l u n g wi rd errei ch t, d ass d a s s i l a n h a lti g e Gas u nterh a l b d e r Zersetzungstemperatur gehalten wird. Auch hier ist nichts von einer Teilbarkeit des Wärmetauschers bzw. des Kühlsystems erwähnt.U.S. Patent 4,343,772 discloses a thermal reactor for pyloritic decomposition of a silane gas to thereby achieve production of a liquid silicon product. The silane-containing gas is fed via a line to the reactor. In the line itself, a corresponding water cooling for the silane-containing gas is provided. R e c i o n c h u r d u b e, the gas is maintained at the decomposition temperature for a long time. Again, nothing is mentioned of a divisibility of the heat exchanger or the cooling system.
Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist, einen Rohrwärmetauscher zu schaffen, der den Transport zum Montageort erleichtert und ebenfalls die Montage an der Einrichtung erleichtert.Object of the present invention is to provide a tube heat exchanger, which facilitates the transport to the installation site and also facilitates installation on the device.
Die obige Aufgabe wird durch einen Rohrwärmetauscher gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.The above object is achieved by a tube heat exchanger having the features of claim 1.
Erfindungsgemäß ist der Rohrwärmetauscher an mindestens einem Übergang vom gebogenen Abschnitt auf den ersten geraden Abschnitt oder den zweiten geraden Abschnitt lösbar ausgebildet.According to the invention, the tube heat exchanger is detachably formed on at least one transition from the bent portion to the first straight portion or the second straight portion.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Rohrwärmetauscher an beiden Übergängen vom gebogenen Abschnitt auf den ersten geraden Abschnitt und den zweiten geraden Abschnitt lösbar ausgebildet.In another embodiment, the tube heat exchanger is detachably formed at both transitions from the bent portion to the first straight portion and the second straight portion.
Die Übergänge vom gebogenen Abschnitt zum ersten geraden Abschnitt und/oder zum zweiten geraden Abschnitt bestehen aus mindestens einem ersten Flansch und jeweils einem zweiten Flansch am ersten geraden Abschnitt und/oder dem zweiten geraden Abschnitt. Es sind mehrere Schrauben vorgesehen, die den ersten Flansch und den zweiten Flansch lösbar miteinander verbinden. Der erste Flansch und der zweite Flansch besitzen einen größeren Durchmesser als die rohrförmige Wandung des dritten Druckraums. Der erste Flansch bzw. der zweite Flansch schließen den dritten Druckbereich gegenüber dem ersten und dem zweiten Druckbereich ab.The transitions from the bent portion to the first straight portion and / or to the second straight portion are composed of at least a first flange and a second flange respectively on the first straight portion and the second straight portion. There are provided a plurality of screws releasably connecting the first flange and the second flange. The first flange and the second flange have a larger diameter than the tubular wall of the third pressure chamber. The first flange and the second flange close the third pressure region with respect to the first and the second pressure region.
Im Bereich des Übergangs vom gebogenen Abschnitt zum ersten geraden Abschnitt und/oder zum zweiten geraden Abschnitt ist jeweils ein gebogenes Rohrstück an der rohrförmigen Wandung des dritten Druckraums angeordnet. Das gebogene Rohrstück ist sowohl am ersten geraden Abschnitt als auch am gebogenen Abschnitt angeordnet und wirkt somit derart zusammen, dass dadurch eine Fluidverbindung vom dritten Druckraum des geraden Abschnitts hin zum Druckraum des gebogenen Abschnitts ermöglicht ist. Gleiches gilt für die Fluidverbindung vom gebogenen Abschnitt zum Druckraum des zweiten geraden Abschnitts. Die gebogenen Rohrstücke sind sowohl am ersten geraden Abschnitt und/oder am zweiten geraden Abschnitt und entsprechend am gebogenen Abschnitt angeordnet. Jedes freie Ende eines jeden gebogenen Rohrstücks ist mit einem Flansch versehen, um die freien Enden der gebogenen Rohrstücke am Übergang zwischen einem geraden Abschnitt und dem gebogenen Abschnitt ebenfalls lösbar miteinander zu verbinden.In the region of the transition from the bent section to the first straight section and / or to the second straight section, a bent pipe section is respectively arranged on the tubular wall of the third pressure chamber. The bent pipe piece is disposed on both the first straight portion and the bent portion and thus cooperates to thereby enable fluid communication from the third pressure space of the straight portion to the pressure space of the bent portion. The same applies to the fluid connection from the bent section to the pressure chamber of the second straight section. The bent pipe pieces are arranged both on the first straight section and / or on the second straight section and correspondingly on the bent section. Each free end of each bent pipe section is provided with a flange to also releasably connect the free ends of the bent pipe sections at the transition between a straight section and the bent section.
Das Innenrohr des ersten Druckraums und der abschnittsweise als Spirale ausgeformte zweite Druckraum sind über den ersten Flansch und den zweiten Flansch an der rohrförmigen Wandung des dritten Druckraums miteinander verbunden. Das Kühlmedium im dritten Druckraum ist bevorzugt Wasser.The inner tube of the first pressure chamber and the partially formed as a spiral second pressure chamber are connected to each other via the first flange and the second flange on the tubular wall of the third pressure chamber. The cooling medium in the third pressure chamber is preferably water.
Der gebogene Abschnitt ist in einer bevorzugten Ausführungsform als 90 ° Bogen ausgebildet. An diesem 90 ° Bogen schließen sich der erste gerade Abschnitt und der zweite gerade Abschnitt an, so dass die beiden Abschnitte senkrecht zueinander stehen.The bent portion is formed in a preferred embodiment as a 90 ° arc. At this 90 ° bend, the first straight section and the second straight section join, so that the two sections are perpendicular to each other.
Der erste gerade Abschnitt und/oder der zweite gerade Abschnitt und/oder der gebogene Abschnitt sind während der Montage mit dem Reaktor verbindbar.The first straight section and / or the second straight section and / or the bent section are connectable to the reactor during assembly.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele den erfindungsgemäßen Rohrwärmetauscher und dessen Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Figur 1 zeigt eine Einrichtung zur Herstellung von Polysilizium, bei der einExemplary embodiments of the invention will be explained in more detail below by the tube heat exchanger according to the invention and its advantages with reference to the attached figures. Figure 1 shows a device for the production of polysilicon, in which a
Rohrwärmetauscher gemäß dem Stand der Technik Verwendung findet.Tube heat exchanger according to the prior art is used.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßenFIG. 2 shows a perspective view of the invention
Rohrwärmetauschers, bei dem ein Übergang vorgesehen ist, an dem der Rohrwärmetauscher teilbar ist.A tube heat exchanger in which a transition is provided, at which the tube heat exchanger is divisible.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßenFIG. 3 shows a further embodiment of the invention
Rohrwärmetauschers, der zwei Übergänge ausgebildet hat, an denen der Rohrwärmetauscher teilbar ist.Pipe heat exchanger, which has formed two transitions where the tube heat exchanger is divisible.
Figur 4 zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Rohrwärmetauschers, der an zwei Übergängen teilbar ist.Figure 4 shows a side view of the tube heat exchanger according to the invention, which is divisible at two transitions.
Figur 5 zeigt eine perspektivische Darstellung des Wärmetauschers, der an zweiFIG. 5 shows a perspective view of the heat exchanger connected to two
Übergängen teilbar ist, wobei der zweite Abschnitt vom gebogenen Abschnitt abgelöst ist.Transitions is divisible, wherein the second section is detached from the curved portion.
Figur 6 zeigt eine Frontansicht des Wärmetauschers, bei dem der zweite geradeFigure 6 shows a front view of the heat exchanger, wherein the second straight
Abschnitt in Frontalansicht sichtbar ist.Section is visible in frontal view.
Figur 7 zeigt eine Frontansicht des Wärmetauschers, bei der der erste geradeFigure 7 shows a front view of the heat exchanger, in which the first straight
Abschnitt des Rohrwärmetauschers in Frontalansicht sichtbar ist.Section of the tube heat exchanger is visible in frontal view.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.For identical or equivalent elements of the invention, identical reference numerals are used. Furthermore, for the sake of clarity, only reference symbols are shown in the individual figures, which are required for the description of the respective figure.
Figur 1 zeigt einen Rohrwärmetauscher 2 des Standes der Technik in seiner Zuordnung zu einem Reaktor 4 einer Einrichtung 1 zur Herstellung von Polysilizium. Im Reaktor 4 liegt ein Gasstrom 5 von siliziumhaltigem Gas vor. Dieses Gas wird nicht komplett im Reaktor 4 verbraucht und wird über eine entsprechende Abgasleitung (nicht dargestellt) dem Wärmetauscher 2 zugeführt, der das Gas entsprechend einer vorgegebenen Prozesstemperatur dem Reaktor 4 abermals zuführt. Der Rohrwärmetauscher 2 des Standes der Technik besteht aus einem ersten Abschnitt 10 und einem zweiten Abschnitt 20. Der erste Abschnitt 10 und der zweite Abschnitt 20 sind über einen gebogenen Abschnitt 6 miteinander verbunden. Diese Verbindung zwischen dem ersten geraden Abschnitt 10 und dem zweiten geraden Abschnitt 20 ist permanent und somit nicht lösbar. Die Montage des Rohrwärmetauschers 2 in der Einrichtung 1 zur Herstellung von Polysilizium erfolgt somit im zusammengebauten Zustand, d. h. der erste Abschnitt 10, der gebogene Abschnitt 6 und der zweite Abstand 20 sind fest miteinander verbunden und werden so als Einheit in die Einrichtung zur Herstellung von Polysilizium eingebaut.1 shows a tube heat exchanger 2 of the prior art in its assignment to a reactor 4 of a device 1 for the production of polysilicon. In the reactor 4, a gas stream 5 of silicon-containing gas is present. This gas is not completely consumed in the reactor 4 and is supplied via a corresponding exhaust pipe (not shown) to the heat exchanger 2, which supplies the gas according to a predetermined Process temperature feeds the reactor 4 again. The tube heat exchanger 2 of the prior art consists of a first portion 10 and a second portion 20. The first portion 10 and the second portion 20 are connected to each other via a bent portion 6. This connection between the first straight section 10 and the second straight section 20 is permanent and thus not solvable. The assembly of the tube heat exchanger 2 in the device 1 for the production of polysilicon thus takes place in the assembled state, ie, the first section 10, the bent portion 6 and the second distance 20 are fixedly connected together and are thus as a unit in the device for producing polysilicon built-in.
Der Transport des fest zusammengebauten Rohrwärmetauschers (Liebig-Rohr) gestaltet sich als schwierig, da vier Stück dieser Rohrwärmetauscher des Standes der Technik auf einer Palette transportiert werden. Das Gewicht kann dabei bis zu zwei Tonnen betragen. Ebenso gestaltet sich die Montage des fest zusammengebauten Rohrwärmetauschers 2 als schwierig und unhandlich.Transporting the fixed tube heat exchanger (Liebig tube) is difficult because four pieces of these prior art tube heat exchangers are transported on a pallet. The weight can be up to two tons. Likewise, the assembly of the fixed tube heat exchanger 2 designed as difficult and unwieldy.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Rohrwärmetauschers 2, der einen Übergang 8 ausgebildet hat, an welchem der Rohrwärmetauscher 2 teilbar ist. Gemäß der in Figur 2 gezeigten Darstellung ist der Rohrwärmetauscher 2 in zwei Teile teilbar und ebenfalls in diesen zwei Teilen transportierbar. Der Rohrwärmetauscher 2 besteht aus dem ersten Abschnitt 10, dem gebogenen Abschnitt 6 und dem zweiten geraden Abschnitt 20. Hier ist der gebogene Abschnitt 6 fest mit dem ersten geraden Abschnitt 10 verbunden. Der erste gerade Abschnitt 10, der gebogene Abschnitt 6 und der zweite gerade Abschnitt 20 umfassen einen ersten Druckraum 1 1 , einen zweiten Druckraum 12 und einen dritten Druckraum 13. Der erste Druckraum 1 1 ist durch ein I n nen roh r 21 gebildet. Der zweite Druckrau m 1 2 ist du rch ei ne abschnittsweise ausgebildete Spirale 22 gebildet. Die Spirale 22 umgibt zumindest im ersten geraden Abschnitt 10 und im zweiten geraden Abschnitt 20 das Innenrohr 21. Der zusammengebaute Rohrwärmetauscher 2 trägt an den freien Enden 15 jeweils einen entsprechenden Flansch 17, mit dem er an die entsprechenden Zu- bzw. Ableitungen (nicht dargestellt) anschließbar ist. Die in Figur 3 dargestellte Ausführungsform des in Figur 2 dargestellten Rohrwärmetauschers 2 besitzt zwei Übergänge 8. Durch diese Ausgestaltung ist der erste gerade Abschnitt 10 des Rohrwärmetauschers 2 vom gebogenen Abschnitt 6 lösbar. Ebenso ist der zweite gerade Abschnitt 20 vom gebogenen Abschnitt 6 lösbar. Durch diese Ausgestaltung ergeben sich somit drei Teile (der erste gerade Abschnitt 10, der zweite gerade Abschnitt 20 und der gebogene Abschnitt 6, die einzeln transportierbar und auch entsprechend montierbar sind).Figure 2 shows a perspective view of the tube heat exchanger 2 according to the invention, which has formed a transition 8, to which the tube heat exchanger 2 is divisible. According to the illustration shown in Figure 2, the tube heat exchanger 2 is divisible into two parts and also transportable in these two parts. The tube heat exchanger 2 is composed of the first portion 10, the bent portion 6 and the second straight portion 20. Here, the bent portion 6 is fixedly connected to the first straight portion 10. The first straight section 10, the bent section 6 and the second straight section 20 comprise a first pressure chamber 11, a second pressure chamber 12 and a third pressure chamber 13. The first pressure chamber 11 is formed by an inner r 21. The second pressure gray m 1 2 is formed by a spiral 22 formed in sections. The spiral 22 surrounds at least in the first straight section 10 and in the second straight section 20, the inner tube 21. The assembled tube heat exchanger 2 carries at the free ends 15 each have a corresponding flange 17, with which it to the respective supply and discharge lines (not shown ) is connectable. The embodiment of the tube heat exchanger 2 shown in Figure 3 has two transitions 8. By this configuration, the first straight portion 10 of the tube heat exchanger 2 from the bent portion 6 can be solved. Likewise, the second straight section 20 is detachable from the bent section 6. This embodiment thus results in three parts (the first straight section 10, the second straight section 20 and the bent section 6, which are individually transportable and also correspondingly mountable).
Figur 4 zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Rohrwärmetauschers 2, der zwei Übergänge 8 besitzt, an denen der Rohrwärmetauscher 2 in den ersten geraden Abschnitt 10, den zweiten geraden Abschnitt 20 und den gebogenen Abschnitt 6 teilbar ist. Damit zwischen dem dritten Druckraum 13 des Rohrwärmetauschers eine Fluidverbindung besteht, ist an der rohrförmigen Wandung 23 des ersten geraden Abschnitts 10 und des zweiten geraden Abschnitts 20 jeweils ein gebogenes Rohrstück befestigt. Ebenso ist an der rohrförmigen Wandung des gebogenen Abschnitts 6 ebenfalls an den beiden Enden ein gebogenes Rohrstück 25 befestigt. Bei der in Figur 4 gezeigten Darstellung erkennt man , dass im montierten Zustand des ersten geraden Abschnitts, des gebogenen Abschnitts 6 und des zweiten geraden Abschnitts 20 eine Fluidverbindung zwischen dem dritten Druckraum des zweiten geraden Abschnitts und dem dritten Druckraum des gebogenen Abschnitts 6 sowie zwischen dem dritten Druckraum des gebogenen Abschnitts 6 und dem dritten Druckraum des ersten geraden Abschnitts 10 erzielbar ist.Figure 4 shows a side view of the tube heat exchanger 2 according to the invention, which has two transitions 8, where the tube heat exchanger 2 in the first straight portion 10, the second straight portion 20 and the bent portion 6 is divisible. In order for there to be a fluid connection between the third pressure chamber 13 of the tube heat exchanger, a bent tube piece is attached to the tubular wall 23 of the first straight section 10 and the second straight section 20. Likewise, a bent pipe section 25 is also attached to the tubular wall of the bent portion 6 at the two ends. In the illustration shown in Figure 4 it can be seen that in the assembled state of the first straight portion, the bent portion 6 and the second straight portion 20, a fluid connection between the third pressure chamber of the second straight portion and the third pressure chamber of the bent portion 6 and between the third pressure space of the bent portion 6 and the third pressure chamber of the first straight portion 10 can be achieved.
Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Rohrwärmetauschers 2, bei dem der zweite gerade Abschnitt 20 vom gebogenen Abschnitt 6 entfernt ist. Der erste gerade Abschnitt 20 weist an dem Ende, welches dem gebogenen Abschnitt 6 zugewandt ist, einen zweiten Flansch 32 auf. Entsprechend hierzu ist am gebogenen Abschnitt 6 in der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform jeweils an beiden Enden ein erster Flansch 31 ausgebildet. Der erste gerade Abschnitt 10 bzw. der zweite gerade Abschnitt 20 sind somit mit dem gebogenen Abschnitt 6 über den zweiten Flansch 32 und dem ersten Flansch 31 miteinander verbindbar. Für die Verbindung des ersten geraden Abschnitts 10 bzw. des zweiten geraden Abschnitts 20 mit dem gebogenen Abschnitt 6 sind Schrauben verwendet, die somit eine druckdichte Verbindung zwischen dem ersten geraden Abschnitt 10, dem zweiten geraden Abschnitt 20 und dem gebogenen Abschnitt 6 herstellen. Ebenso trägt jedes freie Ende 28 des gebogenen Rohrstücks 25, welches an der rohrförmigen Wandung 23 angesetzt ist, jeweils einen Flansch 27, um somit im montierten Zustand eine Fluidverbindung zwischen dem dritten Druckraum des ersten geraden Abschnitts 10, des gebogenen Abschnitts 6 und des zweiten geraden Abschnitts 20 herzustellen.FIG. 5 shows a perspective view of the tube heat exchanger 2 according to the invention, in which the second straight section 20 is removed from the bent section 6. The first straight portion 20 has a second flange 32 at the end facing the bent portion 6. Correspondingly, a first flange 31 is formed on the bent portion 6 in the embodiment shown in FIG. 5 at both ends. The first straight section 10 and the second straight section 20 are thus connectable to each other with the bent section 6 via the second flange 32 and the first flange 31. For the connection of the first straight portion 10 and the second straight portion 20 with the bent portion 6 screws are used, thus establishing a pressure-tight connection between the first straight portion 10, the second straight portion 20 and the bent portion 6. Likewise, each free end 28 of the bent pipe piece 25, which is attached to the tubular wall 23, each having a flange 27, thus in the mounted state, a fluid connection between the third pressure chamber of the first straight portion 10, the bent portion 6 and the second straight Section 20 to produce.
Figur 6 zeigt eine Frontansicht des Rohrwärmetausches 2, bei der der zweite gerade Abschnitt 20 in frontaler Ansicht dargestellt ist. Wie bereits in der Beschreibung zu Figur 4 und Figur 5 erwähnt, sind gebogene Rohrstücke 25 vorgesehen, die bei der in Figur 6 gezeigten Darstellung den zweiten geraden Abschnitt 20 mit dem gebogenen Abschnitt 6 verbinden. Am Übergang 8 besitzt der zweite gerade Abschnitt 20 einen zweiten Flansch 32 , d er m it d em ersten F lansch 31 am gebogenen Abschnitt 6 zusammenwirkt. Entsprechend besitzen die gebogenen Rohrstücke 25 einen Flansch 27, über den die beiden Rohrstücke 25 ebenfalls verbindbar sind.FIG. 6 shows a front view of the tube heat exchanger 2, in which the second straight section 20 is shown in a frontal view. As already mentioned in the description of FIG. 4 and FIG. 5, bent pipe sections 25 are provided, which connect the second straight section 20 to the bent section 6 in the illustration shown in FIG. At the transition 8, the second straight section 20 has a second flange 32, which cooperates with the first flange 31 on the bent section 6. Accordingly, the bent pipe sections 25 have a flange 27, via which the two pipe sections 25 are also connectable.
Figur 7 zeigt eine Frontalansicht des Rohrwärmetauschers 10, wobei in der in Figur 7 gezeigten Ansicht der erste gerade Abschnitt 10 des Rohrwärmetauschers 2 in der Frontalansicht zu sehen ist. Auch hier ist nochmals verdeutlicht, dass die gebogenen Rohrstücke 25 eine fluide Verbindung zwischen der rohrförmigen Wandung 23 des ersten geraden Abschnitts 10 und der rohrförmigen Wandung 23 des gebogenen Abschnitts 6 herstellen. Die Verbindungen zwischen dem ersten geraden Abschnitt 10 und dem gebogenen Abschnitt 6 sind an den Übergängen 8 herstellbar. Wie bereits mehrfach erwähnt, sind an den Übergängen entsprechende Flansche 27, 31 und 32 vorgesehen, mit denen über Schrauben die entsprechenden Teile des Rohrwärmeaustauschers 2 verbindbar sind. FIG. 7 shows a front view of the tube heat exchanger 10, wherein in the view shown in FIG. 7 the first straight section 10 of the tube heat exchanger 2 can be seen in the frontal view. Once again, it is clarified that the bent pipe sections 25 establish a fluid connection between the tubular wall 23 of the first straight section 10 and the tubular wall 23 of the bent section 6. The connections between the first straight section 10 and the bent section 6 can be produced at the transitions 8. As already mentioned several times, corresponding flanges 27, 31 and 32 are provided at the transitions, by means of which the corresponding parts of the tube heat exchanger 2 can be connected by means of screws.

Claims

Ansprüche claims
1. Rohrwärmetauscher (2) für eine Einrichtung (1 ) zur Herstellung von Polysilizium, der Abgas aus einem Reaktor (4) der Einrichtung (1 ) abermals dem Reaktor (4) zuführt, dass der Rohrwärmetauscher (2) einen ersten geraden Abschnitt (10) und einen zweiten geraden Abschnitt (20) besitzt, die über einen gebogenen Abschnitt (6) fest miteinander verbunden sind, dass der Rohrwärmetauscher (2) aus einem ersten Druckraum (1 1 ), einem zweiten Druckraum (12) und einem dritten Druckraum (13) besteht, wobei der erste Druckraum (1 1 ) aus einem Innenrohr (21 ) gebildet ist, wobei der zweite Druckraum (12) abschnittsweise als Spirale (22) ausgeformt ist, die den ersten Druckraum (1 1 ) im ersten und zweiten geraden Abschnitt (11 und 12) umgibt und wobei der dritte Druckraum (13) eine rohrförmige Wandung (23) aufweist, die den ersten und den zweiten Druckraum (1 1 , 12) umgibt und mit einem Kühlmedium gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrwärmetauscher (2) an mindestens einem Übergang (8) vom gebogenen Abschnitt (6) auf den ersten geraden Abschnitt (10) oder den zweiten geraden Abschnitt (20) lösbar ausgebildet ist.1. tube heat exchanger (2) for a device (1) for the production of polysilicon, the exhaust gas from a reactor (4) of the device (1) again the reactor (4) feeds that the tube heat exchanger (2) has a first straight section (10 ) and a second straight section (20), which are fixedly connected to one another via a bent section (6), that the tube heat exchanger (2) from a first pressure chamber (1 1), a second pressure chamber (12) and a third pressure chamber ( 13), wherein the first pressure chamber (1 1) from an inner tube (21) is formed, wherein the second pressure chamber (12) in sections as a spiral (22) is formed, the first pressure chamber (1 1) in the first and second straight Section (11 and 12) surrounds and wherein the third pressure chamber (13) has a tubular wall (23) surrounding the first and the second pressure chamber (1 1, 12) and is filled with a cooling medium, characterized in that the tube heat exchanger (2) at least one Transition (8) from the bent portion (6) on the first straight portion (10) or the second straight portion (20) is detachably formed.
2. Rohrwärmetauscher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das der Rohrwärmetauscher (2) an beiden Übergängen (8) vom gebogenen Abschnitt (6) auf den ersten geraden Abschnitt (10) und den zweiten geraden Abschnitt (20) lösbar ausgebildet ist.2. Pipe heat exchanger according to claim 1, characterized in that the tube heat exchanger (2) at both transitions (8) from the bent portion (6) on the first straight portion (10) and the second straight portion (20) is detachably formed.
3. Rohrwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergange (8) vom gebogenen Abschnitt (6) zum ersten geraden Abschnitt (10) und/oder dem zweiten geraden Abschnitt (20) aus mindestens jeweils einem ersten Flansch (31 ) am gebogenen Abschnitt (6) und jeweils einem zweiten Flansch (32) am ersten geraden Abschnitt (10) und/oder dem zweiten geraden Abschnitt (20) gebildet sind und dass mehrere Schrauben den ersten Flansch (31 ) und dem zweiten Flansch (32) lösbar miteinander verbinden, wobei der erste Flansch (31 ) und der zweite Flansch (32) einen größeren Durchmesser besitzen als die rohrförmige Wandung (23) des dritten Druckraums (13). 3. Pipe heat exchanger according to one of claims 1 to 2, characterized in that the transitions (8) from the bent portion (6) to the first straight portion (10) and / or the second straight portion (20) of at least one first flange ( 31) are formed on the bent portion (6) and each have a second flange (32) on the first straight portion (10) and / or the second straight portion (20), and that a plurality of screws, the first flange (31) and the second flange ( 32) releasably connect to each other, wherein the first flange (31) and the second flange (32) have a larger diameter than the tubular wall (23) of the third pressure chamber (13).
4. Rohrwärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flansch (31 ) bzw. der zweite Flansch (32) den dritten Druckbereich (13) gegenüber dem ersten und den zweiten Druckbereich (1 1 , 12) abschließen.4. Pipe heat exchanger according to claim 3, characterized in that the first flange (31) and the second flange (32) complete the third pressure region (13) relative to the first and the second pressure region (1 1, 12).
5. Rohrwärmetauscher nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Übergangs (8) vom gebogenen Abschnitt (6) zum ersten geraden Abschnitt (10) und/oder dem zweiten geraden Abschnitt (20) jeweils ein gebogenes Rohrstück (25) an der rohrförmigen Wandung (23) des dritten Druckraums (13) des gebogenen Abschnitts (6) und des ersten geraden Abschnitts (10) und/oder des zweiten geraden Abschnitt (20) fest angebracht ist und dass jedes freie Ende eines jeden gebogenen Rohrstücks (25) mit einem Flansch (27) versehen ist, um die freien Enden (28) der gebogenen Rohrstücke (25) am Übergang (8) mittels Schrauben lösbar miteinander zu verbinden.5. Pipe heat exchanger according to claims 3 and 4, characterized in that in the region of the transition (8) from the bent portion (6) to the first straight portion (10) and / or the second straight portion (20) each have a bent pipe section (25 ) is fixedly attached to the tubular wall (23) of the third pressure space (13) of the bent portion (6) and the first straight portion (10) and / or the second straight portion (20) and that each free end of each bent pipe piece (25) is provided with a flange (27) to releasably connect the free ends (28) of the bent pipe sections (25) at the transition (8) by means of screws.
6. Rohrwärmetauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (21 ) des ersten Druckraums (1 1 ) und der abschnittsweise als Spirale (22) ausgeformte zweite Druckraum (12) über den ersten Flansch (31 ) und den zweiten Flansch (32) an der rohrförmigen Wandung (23) des dritten Druckraums (13) miteinander verbunden sind.6. tube heat exchanger according to one of claims 3 to 5, characterized in that the inner tube (21) of the first pressure chamber (1 1) and the sections as a spiral (22) formed second pressure chamber (12) via the first flange (31) and the second flange (32) on the tubular wall (23) of the third pressure chamber (13) are interconnected.
7. Rohrwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium im dritten Druckraum (13) Wasser ist.7. Pipe heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cooling medium in the third pressure chamber (13) is water.
8. Rohrwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der gebogene Abschnitt (6) als 90° Bogen ausgeformt ist, an dem sich der erste gerade Abschnitt (10) und der zweite gerade Abschnitt (20) anschließen und somit zueinander senkrecht stehen.8. Tube heat exchanger according to one of claims 1 to 7, characterized in that the bent portion (6) is formed as a 90 ° arc, at which the first straight portion (10) and the second straight portion (20) connect and thus to each other stand vertically.
9. Rohrwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste gerade Abschnitt (10) und/oder der zweite gerade Abschnitt (20) und/oder der gebogene Abschnitt (6) bei der Montage am Reaktor (4) miteinander verbindbar sind. 9. tube heat exchanger according to one of claims 1 to 8, characterized in that the first straight portion (10) and / or the second straight portion (20) and / or the bent portion (6) during assembly to the reactor (4) with each other are connectable.
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