三氯硅烷制造装置及三氯硅烷制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种三氯硅烷制造装置及三氯硅烷制造方法，即使在反应炉上部也可使从反应炉下部导入的氯化氢气体有效地参与反应，提高反应效率。在三氯硅烷制造装置中，利用氯化氢气体使供给到反应炉内的金属硅粉末一边流动一边发生反应，从反应炉的上部取出通过该反应生成的三氯硅烷。在反应炉的内部空间中沿上下方向设有多根气流控制构件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种一边利用氯化氢气体使金属硅粉末流动一边使金属硅粉末与氯化氢气体发生反应来制造三氯硅烷的三氯硅烷制造装置和三氯硅烷制造方法。
技术介绍
作为用于制造高纯度硅的原料而使用的三氯硅烷(SiHCl3)，是通过使纯度为98％左右的金属硅粉末(Si)和氯化氢气体(HCl)发生反应而制造的。这种三氯硅烷制造装置，例如如专利文献1所示，包括反应炉、向该反应炉底部供给金属硅粉末的原料供给机构、导入与该金属硅粉末发生反应的氯化氢气体的气体导入机构。在这种三氯硅烷制造装置中，一边利用氯化氢气体使反应炉内的金属硅粉末流动一边使二者发生反应，从反应炉的上部取出生成的三氯硅烷。在反应炉内沿上下方向配备有使热介质流通的传热管。专利文献1：日本特开平8-59221号公报。在反应炉的内底部，金属硅粉末因从其下方导入的氯化氢气体的上升而流动，在其流动过程中，金属硅粉末与氯化氢气体接触而发生反应。此时，氯化氢气体如气泡那样在金属硅粉末的流动层中从下部上升到上部。然而，上升期间气泡成长，在反应炉的上部变成比位于下部时大的气泡。该氯化氢气体的气泡变大时，与金属硅粉末的接触面积变小，因此，存在尤其在反应炉的上部反应效率变差的倾向。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种使从反应炉下部导入的氯化氢气体在反应炉上部也可有效参与反应、提高了反应效率的三氯硅烷制造装置和三氯硅烷制造方法。本专利技术的三氯硅烷制造装置，利用氯化氢气体使供给到反应炉内的金属硅粉末一边流动一边进行反应，从反应炉上部取出通过该反应-->生成的三氯硅烷，其中，在上述反应炉的内部空间中沿上下方向设有多根气流控制构件。在本专利技术的三氯硅烷制造装置中，导入到反应炉内的氯化氢气体通过气流控制构件之间而上升，从而与接近地相邻的气流控制构件接触来限制气泡成长。因此，即使在反应炉的上部也会存在许多较细小的气泡，相应地，与金属硅粉末的接触面积也增加，反应效率得以提高。在本专利技术的三氯硅烷制造装置中，可以设计成：在上述反应炉的上部，形成有内径大于反应炉下部的大径部，并且上述气流控制构件的上端部的高度在上述大径部的下端部的高度以下。在反应炉的内部，其下部发生反应最多，温度较高，而且氯化氢气体也从下方上升，因此，在流动层中，产生径向中央部附近为上升流、反应炉内周壁附近为下降流这样的对流。并且，从反应炉上端部排出三氯硅烷气体，需要极力使作为流动层成分的金属硅粉末不从三氯硅烷气体的排出口排出，通过在反应炉上部设置大径部，利用该部分使流动层中的上升流的流速降低，可以使借助该上升流上升起来的金属硅粉末随下降流自由落下。此时，气流控制构件只要其上端部配置为大径部下端部的高度即可，即使低到达不到大径部的程度也可以。另外，作为大径部的内径，优选相对于反应炉的下部为1.3～1.6倍左右。此外，优选地，上述气流控制构件的下端部形成为朝向下方凸出的凸面。由此，可以借助这些凸面顺滑地引导来自下方的上升流，并可减少气流控制构件因与上升流中的金属硅粉末碰撞而造成的损伤。另外，可以在该凸面上设置硬质合金等的耐磨损性覆层。作为凸面的形状，不限于圆锥面，也可以是圆弧面、半球面等。此时，若上述气流控制构件是中空构造，则可减轻上述气流控制构件的重量。并且，本专利技术的三氯硅烷制造方法，预先在反应炉的内部空间中沿上下方向设置多根气流控制构件，向该反应炉内供给金属硅粉末，并且从反应炉下方喷出氯化氢气体，在上述气流控制构件之间使这些金属硅粉末和氯化氢气体一边流动一边发生反应，将通过该反应生成的三氯硅烷从反应炉上部取出。-->根据本专利技术，在金属硅粉末和氯化氢气体从气流控制构件的集合体中通过并上升时，与气流控制构件接触，从而限制氯化氢气体的气泡的成长，在反应炉的上部也存在许多较细小的气泡，结果，增加了与金属硅粉末的接触面积，可提高反应效率。附图说明图1是表示本专利技术的三氯硅烷制造装置的一实施方式的纵剖视图。图2是沿图1的X-X线方向观察的放大剖视图。图3是图1中的气流控制构件的下端部的放大剖视图。图4是用于说明一实施方式中的气流控制构件的功能的示意图。图5A至5C是表示气流控制构件的横截面形状的多个例子的剖视图。附图标记说明1 三氯硅烷制造装置； 2 反应炉；3 原料供给机构；4 气体导入机构； 5 气体取出机构； 6 膛部； 7 底部；8 大径部； 9 隔壁； 10 锥部； 11 原料供给管；12 气体供给管； 15 喷嘴； 31 传热管； 32 气流控制构件；33 入口管； 34 出口管； 35 纵管； 36 连结管；37 肋； 41 管； 42 梁构件； 43 引导构件；44 末端构件； 44a 凸面； 51 气流控制构件； 52 气流控制构件。具体实施方式以下，参照附图说明本专利技术的一实施方式。该三氯硅烷制造装置1包括：反应炉2、对该反应炉2供给作为原料的金属硅粉末的原料供给机构3、导入与该金属硅粉末发生发应的氯化氢气体的气体导入机构4、和排出所生成的三氯硅烷气体的气体取出机构5。反应炉2包括：大部分形成为直圆筒状的沿上下方向的膛部6、与该膛部6的下端连结的底部7、与膛部6的上端连结的大径部8。此时，膛部6和底部7形成为大致相同直径，它们中间被水平的隔壁9分隔。另一方面，在膛部6的上部形成有朝向上方扩径的锥部10，该锥部10的上端与大径部8一体地相连，这些膛部6和大径部8的内部空间为-->相互连通的状态。此时，大径部8的内径设定为膛部6的内径的1.3～1.6倍。并且，原料供给机构3通过与反应炉2的膛部6下部连接的原料供给管11而从未图示的原料进料斗供给金属硅粉末。将氯化氢气体作为载气来将金属硅粉末供给到反应炉2。另一方面，气体导入机构4通过气体供给管12将氯化氢气体导入到反应炉2的底部7内。此外，在分隔反应炉2的底部7与膛部6的隔壁9上，以贯通状态固定有沿上下方向的多个喷嘴15，这些喷嘴15的上端开口配置在膛部6内，下端开口配置在底部7内。并且，通过气体导入机构4导入到该反应炉2的底部7内的氯化氢气体以分散到各喷嘴15的状态喷出到膛部6内。此外，在上述隔壁9上方铺满有球状等形状的扩散材料17，并且设有搅拌机18，以在该扩散材料17的层的上方进行搅拌。搅拌机18由水平旋转翼和使上述旋转翼旋转的马达构成，对金属硅粉末S进行搅拌。另外，从原料供给机构3的原料供给管11送入的原料的金属硅粉末与从下方上升的氯化氢气体混合，从而成为上升流而朝向反应炉2上部上升。未反应的金属硅粉末在停止了反应炉2之后被从未反应原料排出管22取出而送到未反应原料处理系统23。另一方面，在从上述膛部6到大径部8的内部空间内，设有多根供热介质流通的传热管31和多根气流控制构件32。在膛部6的内部空间中的内周壁附近的环状空间部，沿周向隔开间隔地设置多组传热管31。如图1和图2所示，这些传热管31由沿上下方向平行地延伸的两根纵管35和将纵管35的下端间连结的水平的连结管36构成。传热管31的两端连接在贯通大径部8的壁的入口管33与出口管34之间，热介质在入口管33到出口管34之间上下往复地流动。此外，该传热管31的纵管35的长度方向中途的多个位置由肋37固定在膛部6的内周壁上，固定纵管35，使其不会振动。在被传热管31包围的中央空间部，沿上下方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三氯硅烷制造装置，包括：　反应炉；　原材料供给装置，向上述反应炉内供给作为原材料的金属硅粉末；　气体供给装置，为了使上述金属硅粉末与氯化氢气体一边流动一边反应而向上述反应炉供给上述氯化氢气体；　气体排出装置，将含 有通过反应生成的三氯硅烷的气体从上述反应炉的上部取出；以及　多根气流控制构件，在上述反应炉的内部空间中沿垂直方向设置。

【技术特征摘要】
JP 2007-10-23 2007-275625;JP 2008-7-18 2008-1875001.一种三氯硅烷制造装置，包括：反应炉；原材料供给装置，向上述反应炉内供给作为原材料的金属硅粉末；气体供给装置，为了使上述金属硅粉末与氯化氢气体一边流动一边反应而向上述反应炉供给上述氯化氢气体；气体排出装置，将含有通过反应生成的三氯硅烷的气体从上述反应炉的上部取出；以及多根气流控制构件，在上述反应炉的内部空间中沿垂直方向设置。2.根据权利要求1所述的三氯硅烷制造装置，其特征在于：在上述反应炉的上部，形成有内径比反应炉下部大的大径部，并且，上述气流控...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻叶力，
申请(专利权)人：三菱麻铁里亚尔株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]