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Title:
METHOD FOR HYDROGENATING CHLOROSILANES AND CONVERTER FOR CARRYING OUT THE METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/098064
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for hydrogenating chlorosilanes, wherein a gas mixture (50) comprising a chlorosilane gas to be hydrogenated and hydrogen gas is heated in a reactor (3a, 3b, 3c; 13a; 23a) to temperatures in the range between 500 °C and 1800 °C and in this way the chlorosilane gas is at least partially hydrogenated, and wherein for the purpose of heating the gas mixture (50) the reactor (3a, 3b, 3c; 13a; 23a) is heated by means of at least one flame, which is arranged in the surroundings of the reactor (3a, 3b, 3c; 13a; 23a), and to a converter (1) for carrying out the method.

Inventors:
BRANZI MATTEO (DE)
Application Number:
PCT/DE2011/000082
Publication Date:
August 18, 2011
Filing Date:
January 28, 2011
Export Citation:
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Assignee:
CT THERM SITEC GMBH (DE)
BRANZI MATTEO (DE)
International Classes:
C01B33/107; B01J12/00; B01J19/02; B01J19/24
Domestic Patent References:
WO2005102928A12005-11-03
Foreign References:
EP2085359A12009-08-05
GB598885A1948-03-01
US20040016650A12004-01-29
DE3024319A11982-01-28
DE4317905C22003-03-06
Attorney, Agent or Firm:
HEYERHOFF & GEIGER (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Hydrierung von Chlorsilanen, bei welchem ein Gasgemisch (50) aufweisend ein zu hydrierendes Chlorsilan- gas und Wasserstoffgas in einem Reaktor (3a, 3b 3c; 13a; 23a) auf Temperaturen im Bereich zwischen 500 °C und 1800 °C erhitzt und in dieser Weise das Chlorsilangas wenigstens zum Teil hydriert wird,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

zum Zwecke des Erhitzens des Gasgemisches (50) der Reaktor (3a, 3b, 3c; 13a; 23a) mittels wenigstens einer. Flamme erhitzt wird, welche in einer Umgebung des Reaktors (3a,. 3b,. 3c; 13a; 23a) angeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass Siliziumtetrachlorid zu Trichlorsilan hydriert wird.

3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass bei der Hydrierung gebildete Reaktionsprodukte (52) innerhalb eines Zeitraums von weniger als einer Sekunde auf eine Temperatur von weniger als 700 °C, vorzugsweise auf eine Temperatur von weniger als 300°C abgekühlt werden.

4. Konverter (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, aufweisend

- wenigstens einen durchströmbaren Reaktor (3a, 3b, 3c;

13a; 23a) und

- eine an einer Innenwandung (17) des Reaktors (3a, 3b, 3c, .13a; 23a) angeordnete Inertschicht (15; 25), welche gegenüber Chlorsilanen, Wasserstoff und Chlorwasserstoff chemisch inert ist,

g e k e n n z e i c h n e t d u r c h - eine Feuerkammer (5), in welcher der wenigstens eine Reaktor (3a, 3b, 3c; 13a; 23a) zumindest teilweise angeordnet ist,

- mindestens eine Flammenquelle (7), welche in der Feuerkammer (5) außerhalb des Reaktors (3a, 3b, 3c; 13a; 23a) angeordnet ist und

- dadurch, dass eine Außenwandung (19) des Reaktors (3a, 3b, 3c; 13a; 23a) bis zu einer Temperatur von wenigstens 1800°C feuerfest ist.

5. Konverter (1) nach Anspruch 4,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass der Reaktor (3a, 3b, 3c) gefertigt ist, aus einem Element aus der Gruppe bestehend aus Platin, Palladium, Rhenium, Iridium, Platinlegierungen, Palladiumlegierungen, Rheniumlegierungen sowie Iridiumlegierungen und die , Inertschicht aus Reaktormaterial gebildet ist, wobei der Reaktor (3a, 3b, 3c) vorzugsweise aus Platin oder einer Platinlegierung gefertigt ist.

6. Konverter nach Anspruch 4,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass der Reaktor gefertigt ist aus einem keramischen Material, vorzugsweise aus Aluminiumoxid oder Siliziumoxid.

7. Konverter nach Anspruch 4,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass der Reaktor (13a; 23a) nach einem Schleudergussverfahren aus Edelstahl gefertigt ist und die Innenwandung (17) des Reaktors mit einem gegenüber Chlorsilanen, Wasserstoff und Chlorwasserstoff chemisch inerten Material (15, 25) ausgekleidet ist.

8. Konverter nach Anspruch 7,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Innenwandung (17) mit einem Element aus der Gruppe bestehend aus Platin, Palladium, Rhenium, Iridium, Platin- legierungen, Palladiumlegierungen, Rheniumlegierungen und

Iridiumlegierungen ausgekleidet ist, vorzugsweise mit Platin (15) oder einer Platinlegierung.

9. Konverter nach Anspruch 7,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die . Innenwandung (17) mit einem keramischen Material (25) ausgekleidet ist, vorzugsweise mit Aluminiumoxid oder Siliziumoxid.

10. Konverter (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 9,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass wenigstens ein Reaktor (3a, 3b, 3c; 13a; 23a) als Röh¬ re mit einer Länge von mindestens 7 m ausgeführt ist, wel¬ che vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von 10 mm bis 50 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 10 mm bis 30 mm aufweist. 11. Konverter (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 10,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass mehrere als Röhren (3a, 3b, 3c) ausgeführte Reaktoren (3a, 3b, 3c) vorgesehen sind, welche vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet sind.

Description:
Verfahren zur Hydrierung von Chlorsilanen und Konverter zur

Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydrierung von Chlor silanen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Kon verter zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Eine Hydrierung von Siliziumtetrachlorid erfolgt insbesondere in Verbindung mit der Herstellung von Silizium. Zusätzlich vorhandene Chlorsilane können während der Hydrierung des Sili ziumtetrachlorids zum Teil ebenfalls hydriert werden, sodass entsprechende Verfahren grundsätzlich auch gezielt zur Hydrie rung von Chlorsilane'n eingesetzt werden können. Die Verfahrensparameter sind dann gegebenenfalls entsprechend anzupassen. Auf Grund dieser Nähe von Siliziumtetrachlorid zu Chlorsilanen wird Siliziumtetrachlorid teilweise fälschlicherweise auch als Tetrachlorsilan bezeichnet und damit der Gruppe der Chlorsilane zugeordnet. In der vorliegenden Anmeldung wird zwar die korrekte Bezeichnung Siliziumtetrachlorid verwendet, doch wird Siliziumtetrachlorid als Chlorsilan im Sinne der vorliegenden Erfindung aufgefasst. Sofern vorliegend von Chlorsilanen die Rede ist, schließt dies Siliziumtetrachlorid ausdrücklich mit ein.

Gegenwärtig wird Silizium zu einem großen Teil mit dem so genannten Siemens-Verfahren mittels chemischer Abscheidung aus der Dampfphase hergestellt. Hierbei wird aus Trichlorsilangas stammendes Silizium an -einem Siliziumkeim abgeschieden. Infol ge von Nebenreaktionen fallen bei einer solchen Abscheidung große Mengen an Siliziumtetrachl rid an. Es ist daher wünschenswert, dieses Siliziumtetrachlorid durch Hydrierung wie-

BESTÄTIGUNGSKOPIE der . in Trichlorsilan umzuwandeln, welches sodann wiederum dem Siliziumabscheideprozess zugeführt werden kann.

Es ist bekannt, dass eine . solche Umwandlung des Siliziümtetra- Chlorids zu Trichlorsilan durch eine thermische Gleichgewichtsrückführung bei Temperaturen über etwa 600°C realisiert werden kann, wobei eine signifikante Ausbeute an Trichlorsilan sich erst bei Temperaturen von mehr als 900 °C einstellt. Verwendete Reaktoren, bzw. Konverter, müssen daher gegenüber sol- chen Temperaturen bestehen können. Da weiterhin der Eintrag von Verunreinigungen, welche sich auf aus dem gewonnenen Sili ¬ zium gefertigte Halbleiterbauelemente negativ auswirken können, vermieden werden soll, werden im Stand der Technik Bauteile, welche mit Reaktanden oder Reaktionsprodukten in Berüh- rung kommen, aus Graphit gefertigt. (Vergleiche beispielsweise DE 30 24 319 AI) . Des Weiteren ist aus DE 43 17 905 C2 die Verwendung von Kohlenstofffaserverbundmaterial bekannt. Zur weiteren Verbesserung der chemischen Resistenz dieser Bauteile gegenüber bei der Konversion vorkommender Edukte und Produkte ist zudem bekannt, die Wände der aus Kohlenstoff oder Graphit gefertigten Bauteile in situ mit einer Siliziumcarbidschicht zu versehen.

Da der eingesetzte Graphit eine Entzündungstemperatur von etwa 600 °C aufweist ' und auch die anderen im Stand der Technik eingesetzten Kohlenstoffmaterialien bei den vorherrschenden Temperaturen entzündungsgefährdet sind, werden sie im Stand der Technik unter einer Sauerstofffreien Schutzgasatmosphäre elektrisch beheizt.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein aufwandsgünstiges. Verfahren zur Hydrierung von Siliziumtetrachlorid oder Chlorsilanen zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkma ¬ len des Anspruchs 1.

Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Konverter zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Konverter mit den Merkmalen des Anspruchs 4.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand abhängiger Unteransprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Hydrierung von Chlor- silane'n wird ein Gasgemisch, welches ein zu hydrierendes

Chlorsilangas und Wasserstoffgas aufweist, in einem Reaktor auf Temperaturen in einem Bereich zwischen 500°C und 1800°C erhitzt und in dieser Weise das Chlorsilangas wenigstens zum Teil hydriert. Der Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, zum Zwecke des Erhitzens des Gasgemisches den Reaktor mittels wenigstens einer Flamme zu erhitzen, welche in einer Umgebung des Reaktors angeordnet wird. Unter einer Flamme ist vorliegend eine offene Feuerflamme zu verste ¬ hen, wie sie beispielweise durch Verbrennung fossiler Brenn ¬ stoffe erzeugt werden kann. Auf diese. Weise kann der Reaktor anstatt mit exergetisch hochwertigem Strom mit Primärenergieträgern wie Gas oder Öl erhitzt werden, sodass der Aufwand für die Durchführung des Verfahrens verringert wird. Da die Flamme durch Verbrennung des Primärenergieträgers unter Sauerstoffzufuhr ausgebildet wird, kann zudem das Vorsehen bisher üblicher Schutzgasatmosphären entfallen, was eine weitere . Aufwandsver- ringerung darstellt. Bislang wurde davon ausgegangen, dass bei der Hydrierung von Chlorsilanen ablaufende Reaktionen bei einer Beheizung mittels Flammen nicht beherrschbar sind, sodass aus Sicherheitsgründen eine elektrische Beheizung ' gewählt wurde. Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die ablaufenden Reaktionen hinreichend kontrollierbar sind, insbesondere wenn ein geeigneter Konverter verwendet wird. Weiterhin hat sich gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Chlorsilane hydriert werden können, ohne dass ein gegenüber bekannten großtechnischen Verfahren erhöhter Verunreinigungseintrag in die Reaktionsprodukte vorliegt.

In der Praxis hat es sich bewährt, wenn während der Durchfüh- rung des Verfahrens in dem Reaktor ein Druck im Bereich von 1 bis 50 bar herrscht.

In einer bevorzugten Ausgestältungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Siliziumtetrachlorid zu Trichlorsilan hydriert. Grundsätzlich können offensichtlich auch andere Chlorsilane als Siliziumtetrachlorid hydriert werden.

Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wer ¬ den bei der Hydrierung gebildete Reaktionsprodukte innerhalb eines Zeitraums von weniger als einer Sekunde auf eine Tempe- ratur von weniger als 700°C abgekühlt, vorzugsweise auf eine Temperatur von weniger als 300 °C. Auf diese Weise kann die Konversionseffizienz, das heißt der Anteil an hydriertem

Chlorsilangas in den Reaktionsprodukten nach deren Abkühlung, erhöht werden. Vorteilhafterweise werden die Reaktionsprodukte durch Beimengung flüssigen Siliziumtetrachlorids innerhalb des genannten Zeitraums auf eine Temperatur von weniger als 700 °C, beziehungsweise von weniger als 300°C, abgekühlt. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante des .erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Wärme der Reaktionsprodukte zu ¬ rückgewonnen, vorzugsweise über einen Wärmetauscher. Es hat sich bewährt, die zurückgewonnene Wärme zum Vorheizen des Chlorsilangases und/oder des Wasserstoffes des Gasgemisches oder zur Vorheizung von Verbrennungsluft zu verwenden. Unter Verbrennungsluft ist dabei grundsätzlich ein beliebiges sauer ¬ stoffhaltiges Gasgemisch zu verstehen, dessen Sauerstoffgehalt zur Ausbildung der wenigstens einen Flamme verwendet wird. Vorzugsweise wird die zurückgewonnene Wärme zum Vorheizen des zu hydrierenden Chlorsilangases und des beigemengten Wasser ¬ stoffs verwendet.

Es hat sich gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahrens bei Verwendung eines nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Konverters Chlorsilane hydriert werden können, ohne dass ein stärkerer Verunreinigungseintrag erfolgt als bei Verfahren gemäß dem Stand der Technik, welche eine in-situ-Beschichtung der Reaktorwände mit Siliziumcarbid vorsehen. Auf eine in- situ-Beschichtung mit Siliziumcarbid kann dabei jedoch verzichtet werden, sodass das damit verbundene verstärkte Aufhei ¬ zen des Reaktors entfallen kann. Dies stellt eine weitere Auf ¬ wandsreduktion dar.

Der erfindungsgemäße Konverter zur Durchführung des erfin ¬ dungsgemäßen Verfahrens weist wenigstens einen durchströmbaren Reaktor und eine . an einer Innenwandung des Reaktors angeordne ¬ te Inertschicht auf, welche gegenüber Chlorsilanen, Wasser ¬ stoff und Chlorwasserstoff chemisch inert ist. Weiterhin ist eine Feuerkammer vorgesehen, in welcher der wenigstens eine Reaktor zumindest teilweise angeordnet ist. Außerhalb des Re ¬ aktors ist mindestens eine Flammenquelle angeordnet. Ferner ist eine Außenwandung des Reaktors bis zu einer Temperatur von wenigstens 1800°C feuerfest. Unter ' einem durchströmbaren Reaktor im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Reaktor zu verstehen, durch welchen das in ihn eingebrachte Gasgemisch, bzw. die bei der Durchführung des Verfahrens gebildeten Produkte, hindurchströmen können. Eine Außenwandung des Reaktors ist im Sinne der vorliegenden Erfin ¬ dung feuerfest, wenn sie bis zu dem genannten Temperaturwert formbeständig und in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre nicht entzündbar ist.

In einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Konverters ist der Reaktor gefertigt aus einem Element aus der Gruppe bestehend aus Platin, Palladium, Rhenium, Iridium, Platinlegierungen, Palladiumlegierungen, Rheniumlegierungen sowie Iridiumlegierungen. Die Inertschicht ist zudem aus Reaktormaterial gebildet, das heißt sie besteht aus dem aus der genannten Gruppe ausgewähltem Element. Bevorzugt ist der Reaktor aus Platin oder einer Platinlegierung gefertigt, sodass die Inertschicht in diesem Fall aus Platin oder der Platinlegierung be ¬ steht .

In einer alternativen Ausgestaltungsvariante des erfindungsge ¬ mäßen Konverters ist der Reaktor aus einem keramischen Material gefertigt, vorzugsweise aus Aluminiumoxid oder Silizium ¬ oxid. Grundsätzlich ist es ferner denkbar, als keramisches Material Siliziumcarbid einzusetzen. In-situ-abgeschiedenes Si- liziumcarbid, wie es zum Teil im eingangs beschriebenen Stand der Technik Verwendung findet, ist jedoch nicht geeignet, da die in dieser Weise erzielten Schichtdicken zu gering sind.. Stattdessen wäre dicht gepresstes Siliziumcarbid zu verwenden. Derzeit ist es jedoch technologisch jedoch nicht möglich, Re ¬ aktoren aus dicht gepresstem Siliziumcarbid in hinreichender Länge zu fertigen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewie ¬ sen, dass für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- rens Reaktoren mit einer größeren Länge erforderlich sind, als bei Verfahren, welche ein elektrisches Erhitzen des Gasgemisches, bzw. des das Gasgemisch führenden Reaktors vorsehen. Durch die beschriebene Verlängerung des Reaktors kann die infolge eines vorherrschenden Temperaturgradienten auftretende Materialspannung zuverlässig über die Länge des Reaktors verteilt werden. Eine elektrische Beheizung hingegen ermöglicht eine bessere Einstellbarkeit des Temperaturgradienten und damit kürzere Reaktoren.

Eine weitere alternative Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Konverters sieht vor, dass der Reaktor nach einem Schleudergussverfahren aus Edelstahl gefertigt ist und die Innenwandung des Reaktors mit einem gegenüber Chlorsilanen, Wasserstoff und Chlorwasserstoff chemisch inerten Material ausge ¬ kleidet ist. Dadurch, dass der Reaktor nach dem Schleudergussverfahren aus Edelstahl gefertigt ist, ist der resultierende Edelstahl hochtemperaturbeständig und somit feuerfest im Sinne der vorliegenden Erfindung. Vorzugsweise ist der Reaktor röhrenförmig ausgeführt und mit einem röhrenförmigen Inertmaterial, beispielsweise einer Platinröhre ausgekleidet.

Gemäß einer Weiterbildung : ist " die Innenwandung mit einem Element aus der Gruppe bestehend aus Platin, Palladium, Rhenium, Iridium, Platinlegierungen, Palladiumlegierungen, Rheniumlegierungen und Iridiumlegierungen ausgekleidet. Vorzugsweise erfolgt die Auskleidung mit Platin oder einer Platinlegierung.

In einer alternativen Ausgestaltungsvariante ist die Innenwan ¬ dung mit einem keramischen Material ausgekleidet, vorzugsweise mit Aluminiumoxid oder Siliziumoxid. Wie bereits oben erwähnt, kann grundsätzlich auch Siliziumcarbid als keramisches Materi ¬ al Verwendung finden, sofern dies zukünftig in hinreichender Qualität und ausreichender Länge zur Verfügung gestellt werden kann. Gegenwärtig ist dies jedoch nicht der Fall.

In einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Konverters ist wenigstens ein Reaktor als Röhre mit einer Länge von mindestens 7 m ausgeführt. Auf diese Weise können infolge des entlang der Röhre herrschenden Temperaturgradienten in der Röhre auftretende Spannungen hinreichend über deren Länge hinweg verteilt werden. Die Röhre weist dabei vorzugsweise einen Durchmesser in einem Bereich von 10 mm bis 50 mm und besonders bevorzugt einen Durchmesser in einem Bereich von 10 mm bis 30 mm auf.

Bei dem erfindungsgemäßen Konverter hat es sich als vorteilhaft erwiesen, mehrere als Röhren ausgeführte Reaktoren vorzusehen. Diese sind vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet. iteren wird die Erfindung anhand von Figuren näher, erläu- Soweit zweckdienlich, sind hierin gleich wirkende Ele- . mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

Figur 1 Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Konverters

Figur 2 Schematische Schnittdarstellung durch einen Reaktor eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Konverters

Figur 3_ Reaktor eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Konverters in einer schematischen Schnittdarsteilung Figur 1 illustriert in einer schematischen Prinzipdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Konverters 1. Dieser Konverter 1 weist eine Feuerkammer 5 auf, welche beispielsweise aus hochtemperaturbeständigem Edelstahl gefertigt sein kann. Der dargestellte Konverter 1 weist drei von einem Eduktstrom 50 durchströmbare Reaktoren 3a, 3b, 3c auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind diese Reaktoren 3a, 3b, 3c als Platinröhren ausgeführt. An- stelle, von Platin kann als Material auch Palladium, Rhenium oder. Iridium vorgesehen sein oder Legierungen aus den genannten Metallen.

Die röhrenförmigen Reaktoren 3a, 3b, 3c sind in der Feuerkam ¬ mer 5 parallel zueinander ausgerichtet. In der Feuerkammer 5 werden die Reaktoren 3a, 3b, 3c, und damit in den Reaktoren 3a, 3b, 3c befindliche Edukte, mittels Flammenquellen 7 erhitzt. Solche Flammenquellen 7 können beispielsweise durch' Gas- oder Öldüsen gebildet sein. Die Flammenquellen 7 sind verteilt in der Feuerkammer außerhalb der Reaktoren 3a, 3b, 3c angeordnet, was in der Figur 1 lediglich schematisch angedeutet ist. In der Praxis haben sich für die Reaktoren 3a, 3b, 3c Längen von mindestens 7 m und Durchmesser im Bereich von 10 mm bis 30 mm bewährt.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist die an den Innenwandungen 17 der Reaktoren 3a, 3b, 3c angeordnete Inertschicht gebildet durch den Reaktor selbst, da Platin gegenüber Chlorsi- lanen, Wasserstoff und Chlorwasserstoff chemisch, inert ist. Ferner ist Platin feuerfest im Sinne der vorliegenden · Erfin ¬ dung, sodass dies auch auf Außenwandungen 19 der Reaktoren 3a, 3b, 3c zutrifft. Wie in Figur 1 schematisch dargestellt, kann der erfindungsgemäße Konverter 1 zur Durchführung eines dargestellten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wer ¬ den. Hierbei wird ein Eduktstrom 50, welcher ein Gasgemisch darstellt, welches zu hydrierendes Siliziumtetrachloridgas und Wasserstoffgas aufweist, in die Reaktoren 3a, 3b, 3c eingeleitet. Dies ist in Figur 1 schematisch durch einen Pfeil angedeutet. In dem Konverter 1 werden die Bestandteile des

Eduktstroms 50 mittels Flammen, welche dem Flammenquellen 7 entstammen auf Temperaturen im Bereich zwischen 500 °C und 1800 °C erhitzt. Dabei wird das in dem Eduktstrom 50 enthaltene Siliziumtetrachloridgas zum Teil zu Trichlorsilan hydriert, welches ebenfalls gasförmig ist. Da die Flammenquellen 7, wie oben beschreiben, außerhalb der Reaktoren 3a, 3b, 3c angeordnet sind, befinden sich auch die den Flammenquellen 7 entstammenden Flammen außerhalb der Reaktoren 3a, 3b, 3c und somit in deren Umgebung.

Der Eduktstrom 50 wird vorzugsweise unter einem Druck in einem Bereich zwischen 1 und 50 bar in die Reaktoren 3a, " 3b, 3c ein ¬ geleitet. Im Zuge der teilweisen Umwandlung des Siliziumtetrachlorids in dem Konverter 1 wird aus dem Eduktstrom 50 ein heißer Produktstrom 52, welcher unter anderem das gewonnene Trichlorsilan enthält. Daneben enthält der heiße Produktstrom 52 nicht hydriertes Siliziumtetrachlorid, Wasserstoff und Chlorwasserstoff. Der heiße Produktstrom 52 tritt- an einem unteren Ende des Konverters 1 aus den Reaktoren 3a, 3b, 3c aus und wird im Weiteren abgekühlt. Dabei wird der heiße Produktstrom 52 vorteilhafterweise innerhalb eines Zeitraums von weniger als einer Sekunde auf eine Temperatur von weniger als 700°C abgekühlt. Dies erfolgt vorzugsweise durch ein Abschre-, cken, häufig als Quenchen bezeichnet, des heißen Produktstroms 52 mit flüssigem Siliziumtetrachlorid 60, welches dem heißen Produktstrom 52 beigemengt wird. Hierbei kann, wie in Figur 1 schematisch dargestellt, beispielsweise ein an sich bekannter Quenchtopf 27 Verwendung finden. Besonders bevorzugt wird der heiße Produktstrom 52 innerhalb des genannten Zeitraums auf eine Temperatur von weniger als 300 °C abgekühlt. Im Ergebnis erhält man einen vorgekühlten Produktstrom 53, welcher unter anderem das durch Hydrierung gewonnene Trichlorsilan enthält.

Der durch Abschrecken vorgekühlte Produktstrom 53 wird im Weiteren einem Wärmetausche 9 zugeführt, in welchem dem vorgekühlten Produktstrom 53 Restwärme entzogen wird, sodass im Ergebnis ein kalter Produktstrom 54 vorliegt. Die mittels des Wärmestauschers 9 zurückgewonnene Wärme wird bevorzugt dazu verwendet, den Eduktstrom 50 vorzuheizen, ehe er in die Reaktoren 3a, 3b, 3c eingeleitet wird. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen werden, die zurückgewonnene Wärme zum Vorheizen von Verbrennungsluft zu verwenden, welche der Feuerkammer 5 zum Zwecke der Ausbildung von Flammen zugeführt wird. Diese Zuführung ist in Figur 1 der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Schnitt durch einen Reaktor 13a eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Konverters. Ein solcher Reaktor 13a kann beispielsweise anstelle eines oder mehrerer der Reaktoren 3a, 3b, 3c in dem Konverter 1 aus Figur 1 Verwendung finden. Der in Figur 2 wiedergegebene Reaktor 13a ist nach einem Schleudergussverfahren aus Edelstahl gefertigt, welcher infolge dieses speziellen Gussverfahrens hochtemperaturbeständig und feuerfest im Sinne der vorliegenden Erfindung ist. Eine Innenwandung 17 des Reaktors 13a ist mit einem gegenüber Chlorsilanen, Wasserstoff und Chlorwasserstoff chemisch inerten Material ausgekleidet. Diese Auskleidung ist im Falle der Figur 2 realisiert mittels einer Platinröhre 15, welche in dem röhrenför ¬ migen Reaktor 13a angeordnet ist und diesen somit auskleidet. Da der Platinröhre 15 keine tragende Eigenschaft zukommt, kann diese vergleichsweise dünnwandig ausgeführt sein. Anstelle der Platinröhre 15 kann beispielsweise auch eine Iridiumröhre oder eine Palladiumröhre vorgesehen sein. Daneben ist eine Röhre aus einem keramischen Material, beispielsweise Aluminiumoxid oder Siliziumoxid grundsätzlich denkbar.

Eine Außenwandung 19 des Reaktors 13a ist im Ausführungsbeispiel der Figur 2 aus dem hochtemperaturbeständigen, mit einem Schleudergussverfahren hergestellten Edelstahl gebildet und somit feuerfest im Sinne der vorliegenden Erfindung.

Figur 3 zeigt in einer Prinzipdarstellung einen Schnitt durch einen Reaktor 23a eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Konverters. Dieser Konverter kann beispielsweise gebildet werden, indem anstatt einer oder mehrere der Reaktoren 3a, 3b, 3c in Figur 1 der Reaktor 23a vorgesehen wird. Entsprechend dem Reaktor 13a aus Figur 2 ist der Reaktor 23a mit einem Schleudergussverfahren aus Edelstahl hergestellt, sodass seine Außenwandung 19 wiederum feuerfest im Sinne der vorliegenden Erfindung ist. An der Innenwandung 17 des Reaktors 23a ist eine Keramikauskleidung 25 vorgesehen. Diese ist gebildet durch Beschichten der Innenwandung 17 mit einer Keramik, beispielsweise Aluminiumoxid oder Siliziumoxid. Die Keramikausbildung 25 stellt somit die an der Innenwandung 17 des Reaktors 23a angeordnete Inertschicht dar. Bezugs zeichenliste

1 Konverter

3a Reaktor

3b Reaktor

3c Reaktor

5 Feuerkämmer

7 Flammenquelle

9 Wärmetauscher

13a Reaktor

15 Platinröhre

17 Innenwandung

19 ' Außenwandung

23a Reaktor

25 Keramikauskleidung

27 Quenchtopf

50 EduktStrom

52 heißer Produktstrom

53 vorgekühlter Produktstrom

54 kalter Produktstrom

60 flüssiges Siliziumtetrachlorid