三氯硅烷制造装置制造方法及图纸

一种三氯硅烷制造装置，具备：反应容器，在内部被供给包括四氯化硅和氢的供给气体，生成包括三氯硅烷与氯化氢的反应生成气体；加热机构，将反应容器的内部加热；收纳容器，收纳反应容器及加热机构；气体供给内筒，将供给气体供给到反应容器内；气体排气外筒，大致同轴地配设在气体供给内筒的外侧，在气体供给内筒的外周面与自己的内周面之间形成有反应生成气体的排气流路；冷却筒，通过内侧支承气体排气外筒，在内部形成有使冷媒流通的冷媒路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将四氯化硅转换为三氯硅烷的三氯硅烷制造装置。本专利技术基于2006年10月31日在日本提出申请的特愿2006-297033 号以及2007年10月16日在日本提出申请的特愿2007-268618号主张 优先权，这里援用其内容。
技术介绍
作为用来制造高纯度硅(Si:硅)的原料使用的三氯硅烷(SiHC，3) 可以通过使四氯化硅(SiCU:四氯化硅)与氢反应转换来制造。即，硅通过基于以下的反应式(1) (2)的三氯硅烷的还原反应 和热分解反应生成，三氯硅烷通过基于以下的反应式(3)的转换反应 生成。SiHCl3+H2 — Si+3HC1 ……(1)4SiHCl3 — Si+3SiCl4+2H2 ……(2)SiCl4+H2 — SiHCl3+HCl ……(3)作为制造该三氯硅烷的装置，例如在专利文件l (特许第3781439 号公报)中，提出了下述反应器被发热体包围的反应室为具有由同 心配置的两个管形成的外室和内室的双层室设计，经由设在该反应室 的下部的热交换器对反应室从下方供给氢与四氯化硅的供给气体，并 且将反应生成气体从反应室的下方排出。在该反应器中，在上述热交 换器中，被供给到反应室中的供给气体被从由反应室排出的反应生成 气体传递热而被预热，并且进行排出的反应生成气体的冷却。
技术实现思路
在上述以往的技术中，存在以下的问题。在上述以往的三氯硅烷的制造装置中，通过与由设在反应室的下 部的热交换器供给的供给气体热交换来进行反应生成气体的冷却，但 是基于上述反应式(3)的四氯化硅向三氯硅烷的转换反应如果不将排 出的反应生成气体迅速冷却则也会发生恢复为原来物质的逆反应。因此，在以往那样的基于气体彼此的热交换进行的冷却中，迅速冷却效 果较低，有向三氯硅烷的转换率降低的不良情况。本专利技术是鉴于上述问题而做出的，目的是提供一种能够高效地迅 速冷却反应生成气体并使转换效率提高的三氯硅烷制造装置。本专利技术为了解决上述问题，采用了以下的结构。本专利技术的三氯硅烷制造装置具备反应容器，在内部被供给包括 四氯化硅和氢的供给气体，生成包括三氯硅烷与氯化氢的反应生成气 体；加热机构，将上述反应容器的内部加热；收纳容器，收纳上述反 应容器及上述加热机构；气体供给内筒，将上述供给气体供给到上述 反应容器内；气体排气外筒，大致同轴地配设在上述气体供给内筒的 外侧，在上述气体供给内筒的外周面与自己的内周面之间形成有上述 反应生成气体的排气流路；冷却筒，通过内侧支承上述气体排气外筒， 在内部形成有使冷媒流通的冷媒路径。在该三氯硅烷制造装置中，由于配设在气体供给内筒的外侧的气 体排气外筒被支承在内部形成有冷媒路径的冷却筒的内侧，所以被从 反应容器排出而高温状态的反应生成气体在气体排气外筒的内侧的排 气流路中流动而排出时，被外侧的冷却筒迅速冷却，并且在与流过内面进行热^换而1进二步冷却。、即 通过基于冷却i的冷却及基l与 供给气体的热交换的冷却的两种效果，将反应生成气体急剧地冷却并 排出，所以能够抑制转换的逆反应而维持稳定的转换反应，提高转换 率。上述三氯硅烷制造装置也可以具备对上述收纳容器内供给氩气的 氩气供给机构。在该三氯硅烷制造装置中，由于通过氩气供给机构将 氩气供给到收纳容器内，所以通过用氩气使反应容器周围成为加压状 态，能够防止供给气体或反应生成气体从反应容器泄漏。由此，能够 防止从反应容器泄漏的供给气体或反应生成气体与在反应容器外侧的 加热机构等中使用的碳反应。此外，通过由氩气供给机构对气体排气 外筒的周围也供给氩气，能够将气体排气外筒进一步冷却，也能够进 一步促进在内侧流通的反应生成气体的迅速冷却。上述三氯硅烷制造装置也可以是，在上述反应容器的内部形成有 反应流路，所述反应流路是使被大致同心配置的内径不同的多个反应筒壁分隔的多个小空间通过交替形成在这些反应筒壁的下部与上部上的流通用贯通部从内侧开始依次成为连通状态而形成的；在该反应流 路上连接着上述气体供给内筒及气体排气外筒。在该三氯硅烷制造装 置中，被供给到反应筒壁内的反应流路中的供给气体一边被加热一边 经由流通用贯通部依次流动到隔着反应筒壁的外侧或内侧的小空间中 并反应而成为反应生成气体。此时，由于在上述各反应筒壁上从内侧 开始依次在上部和下部交替地形成有流通用贯通部，所以气体每当移 动到外侧或内侧的小空间中时就从下部向上部、从上部向下部交替地 反复改变流动方向。因而，能够在反应容器内确保较长的反应流路并 通过多个反应筒壁增大传热面积，由此能够确保为了供给气体反应而 需要的足够的保持时间及加热，能够使转换率进一步提高。此外，通 过反应流路沿上下折回而连续地构成，能够使反应容器整体小型化， 并且能够使反应容器整体的热放散降低。在此情况下，作为流通用贯通部，除了后述的实施方式中的形成 在反应筒壁上的贯通孔以外，还包括形成在反应筒壁的上端部或下端 部上的切口等。上述三氯硅烷制造装置也可以是，在上述多个小空间中的最内侧 的小空间上连通着上述气体供给内筒，并且在最外侧的小空间上连接 着上述排气流路。在该三氯硅烷制造装置中，由于在反应流路中的最 内侧的小空间上连通着气体供给内筒，并且在最外侧的小空间上连接 着排气流路，所以通过加热机构成为最高温状态的反应生成气体被从 最外侧的小空间向气体排气外筒内的排气流路导引。因而，通过将成 为最高温状态的反应生成气体在气体排气外筒内迅速冷却，能够得到 更急剧的冷却作用，能够得到稳定的转换反应。在上述三氯硅烷制造装置中，也可以是，上述气体供给内筒及上 述气体排气外筒配置在上述反应容器的上方；上述反应容器的底板的 中央部受朝上突出到上述收纳容器内的支承柱从下方支承。通过做成这样的结构，由于反应容器的底板被支承柱部件以从收 纳容器的内底面浮起的状态支承，所以在此期间成为隔热空间，并且 能够通过该底板的挠曲吸收反应容器的壁的热膨胀。上述反应容器的 底板也可以是记载在后述的实施方式中的下部支承圆板。此外，上述三氯硅烷制造装置也可以是，构成反应容器的部件由碳形成。进而，上述三氯硅烷制造装置也可以是，上述碳的表面用碳化硅涂层。在该三氯硅烷制造装置中，由于由用碳化硅(SiC)涂层的碳构成反应容器，所以能够防止碳与供给气体及反应生成气体中的氢、氯硅烷及氯化氢(HC1)反应、生成甲烷、甲基氯硅烷、碳化硅等而成为 不纯物，能够得到纯度较高的三氯硅烷。 根据本专利技术，发挥以下的效果。根据有关本专利技术的三氯硅烷制造装置，由于配设在气体供给内筒侧，所以通过基于冷却筒的冷却及基于与供给气体的热交换的冷却的 两种效果，将反应生成气体急剧地冷却，能够抑制转换的逆反应而以 高转换率得到三氯硅烷。附图说明图1是表示有关本专利技术的三氯硅烷制造装置的一实施方式的简略 的剖视图。具体实施例方式以下，参照图1说明有关本专利技术的三氯硅烷制造装置的一实施方式。本实施方式的三氯硅烷制造装置如图1所示，具备反应容器l, 将四氯化硅和氢的供给气体供给到内部并通过转换反应生成三氯硅烷 和氯化氢的反应生成气体；加热机构2，配设在反应容器1的周围而将 该反应容器1加热；隔热部件3,覆盖反应容器1及加热机构2的周围 而配设；收纳容器5，收纳反应容器l、加热机构2及隔热部件3;气 体供给内筒6，设在反应容器1上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三氯硅烷制造装置，其特征在于，　具备：　反应容器，在内部被供给包括四氯化硅和氢的供给气体，生成包括三氯硅烷与氯化氢的反应生成气体；　加热机构，将上述反应容器的内部加热；　收纳容器，收纳上述反应容器及上述加热机构； 　气体供给内筒，将上述供给气体供给到上述反应容器内；　气体排气外筒，大致同轴地配设在上述气体供给内筒的外侧，在上述气体供给内筒的外周面与自己的内周面之间形成有上述反应生成气体的排气流路；　冷却筒，通过内侧支承上述气体排气外 筒，在内部形成有使冷媒流通的冷媒路径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：石井敏由记，伊藤秀男，清水祐司，
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]