Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Trichlorsilan. Trichlorsilan (TCS) wird zur Herstellung von polykristallinem Silicium verwendet.

Die Herstellung von TCS erfolgt üblicherweise in einem Wirbelbettverfahren aus metallurgischem Silicium und Chlorwasserstoff. Um hochreines TCS zu erzeugen, erfolgt anschließend eine Destillation. Dabei fällt als Nebenprodukt auch

Siliciumtetrachlorid (STC) an.

Die größte Menge an STC fällt bei der Abscheidung von polykristallinem Silicium an.

Polykristallines Silicium wird beispielweise mittels des Siemens-Prozesses erzeugt. Dabei wird polykristallines Silicium in einem Reaktor an erhitzten Dünnstäben abgeschieden. Als Prozessgas wird als Silicium enthaltende Komponente ein

Halogensilan wie TCS in Anwesenheit von Wasserstoff verwendet. Bei der

Umsetzung von TCS (Disproportionierung) in abgeschiedenes Silicium entstehen große Mengen an STC.

Aus STC kann beispielsweise durch Reaktion mit Wasserstoff und Sauerstoff bei hohen Temperaturen in Brennkammern hoch disperse Kieselsäure produziert werden.

Die wirtschaftlich interessanteste Verwendung von STC ist jedoch die Konvertierung zu TCS. Diese erfolgt durch Reaktion von STC mit Wasserstoff in TCS und

Chlorwasserstoff. Dadurch ist es möglich, aus dem bei der Abscheidung

entstehenden Nebenprodukt STC wieder TCS zu erzeugen und jenes TCS wieder dem Abscheideprozess zuzuführen, um elementares Silicium zu erzeugen. Es sind zwei Verfahren zur Konvertierung bekannt: Das erste Verfahren, die sogenannte Niedertemperaturkonvertierung, wird in Anwesenheit eines oder mehrerer Katalysatoren durchgeführt. Allerdings kann die Anwesenheit von Katalysatoren (z.B. Cu) die Reinheit des TCS und damit des daraus abgeschiedenen Siliciums negativ beeinflussen. Ein zweites Verfahren, die sogenannte Hochtemperaturkonvertierung, ist ein endothermer Prozess, wobei die Bildung der Produkte gleichgewichtslimitiert ist. Um überhaupt zu einer signifikanten TCS-Erzeugung zu gelangen, müssen im Reaktor sehr hohe Temperaturen angewendet werden (> 900 ° C).

So beschreibt US 3933985 A die Umsetzung von STC mit Wasserstoff zu TCS bei Temperaturen im Bereich von 900 - 1200 ⁰ C und bei einem Molverhältnis H ₂ :SiCI ₄ von 1 :1 bis 3:1. Es werden Ausbeuten von 12 - 13 % beschrieben.

Für diese Hochtemperaturverfahren wurde zunächst vor allem Graphit als

Konstruktionswerkstoff eingesetzt, aufgrund der vorteilhaften mechanischen und chemischen Eigenschaften.

Allerdings zeigte EP 0 294 047 A1 , dass bei Kontakt von Graphit mit Wasserstoff bei T > 500 ⁰ C Kohlenwasserstoffe wie Methan und Methylsilane gebildet werden können. Um diesen unerwünschten Effekt zu vermeiden, wurde vorgeschlagen die Graphitbauteile mit Siliziumkarbid zu beschichten.

Auch EP 1 454 670 B1 beschreibt die Reaktion von Wasserstoff mit

kohlenstoffbasierten Konstruktionsmaterialien sowie Graphit bei Temperaturen von 400-1000 ° C und die daraus resultierende Bildung von Methan, welches zu

Verunreinigungen im Produkt TCS führt.

In EP 2 000 434 A2 wird eine Vorrichtung zur Herstellung von TCS aus STC beschrieben, mit welchem bei Reaktionstemperaturen von 800 - 1400 ° C gearbeitet werden kann, wobei bei Temperaturen von 1200 ° C und höher die Konvertierrate gesteigert wird. Es wird weiterhin berichtet, dass durch die Verwendung eines

Reaktionskessels aus SiC-beschichteten Graphit (gegenüber einem Reaktionskessel aus Graphit) bei deutlich höheren Temperaturen gearbeitet werden kann.

Auch EP 2 008 969 A1 und EP 2 014 618 A1 offenbaren Vorrichtungen zur

Herstellung von TCS aus STC bei Temperaturen von 800-1400 ⁰ C. Die

Vorrichtungen können aus Kohlenstoff mit SiC-Beschichtung konstruiert werden, was gegenüber einer Bauweise mit unbeschichtetem Kohlenstoff ebenso verminderte Verunreinigungen an Methan, Methylchlorsilanen (MCS) und SiC aus dem Angriff der Chlorsilane, des Wasserstoffs und HCl auf den Kohlenstoff ermöglicht. So kann TCS mit erhöhter Reinheit erzeugt werden.

SiC beschichtete kohlenstoffbasierte Materialien haben allerdings den Nachteil, dass mit der Zeit Wasserstoff und/oder Chlorsilane die SiC-Schicht durchdringen und zur Schädigung des Graphits bzw. der kohlenstoffbasierten Konstruktionsmaterialien führen können.

Daher werden in EP 1 454 670 A1 SiC-basierte Materialien und hierbei vor allem SiC und CVD-SiC als Konstruktionsmaterial für Bauteile mit Kontakt zum Reaktionsgas bei hohen Temperaturen beansprucht. Hierdurch wird eine gegenüber den Apparaten aus kohlenstoffbasierten Materialien erhöhte Lebensdauer der Apparate erreicht.

US 3250322 A lehrt den Einsatz von Wärmetauschern für korrosive Atmosphären, welche aufgebaut sind aus einem thermisch leitfähigen Grundkörper auf welchen eine gasdichte SiC-Schicht aufgebracht wurde.

DE 43 17 905 A1 beansprucht einen Reaktor zur Hydrierung von Chlorsilanen bei Temperaturen > 600 ° C. Bei diesem bestehen die Reaktionskammer sowie die Heizelemente aus SiC-beschichtetem Kohlenstofffaser-Verbundmaterial, wodurch sich höhere Temperaturen erreichen und eine chemische Zerstörung von Kohlenstoff und Graphit des Konstruktionsmaterials vermeiden lassen. Mit SiC beschichteten Kohlenstoff-Verbundmaterialien als Konstruktionsmaterial kann so eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber Brüchen durch Druck- und

Temperaturbeanspruchungen und gegenüber einer Zerstörung aufgrund von

Reaktionen mit den Beschickungsmaterialien und korrosiven Nebenprodukten erreicht werden. Weiterhin wird gezeigt, dass SiC-beschichtete Kohlenstoffverbundmaterialien in deutlich geringerem Umfang zur Bildung von Nebenprodukten wie z.B. Methan beitragen.

In EP 1 775 263 B1 wird ein Verfahren zur Hydrierung von Chlorsilanen vorgestellt, welches eine in situ Bildung von SiC auf der Oberfläche der Reaktionskammer sowie der Heizelemente gestattet und dadurch einen Eintrag von Verunreinigungen in die Reaktion und letztlich in das Produkt vermeidet. Es zeigte sich, dass die in situ beschichteten Heizelemente trotz erhöhten Temperaturen eine wesentlich längere Standzeit aufweisen als bekannte Heizelemente. Analytische Untersuchungen offenbaren eine stark verringerte Korrosion des Graphits und es wurden auch deutlich reduzierte Anteile an Nebenprodukten aus der Reaktion mit Graphit aufgefunden, z. B. Methyltrichlorsilan (MTCS)

DE 10 2009 047 234 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von

Methylchlorsilanen und TCS durch Umsetzung von STC mit Gemischen aus Methan und Wasserstoff, wobei 20-95 mol% Methan bezogen auf das Reaktivgas bestehend aus Wasserstoff und Methan eingesetzt wird. Rasches Abkühlen auf eine Temperatur unterhalb von 200 ⁰ C erweist sich als vorteilhaft, um Rückreaktionen zu

unterdrücken. Die Dosierung an Methan ist so zu wählen, dass es zu keiner

Feststoffabscheidung kommt. Mit diesem Verfahren können bei Temperaturen von 600 - 1 100 ° C hohe Ausbeuten sowohl an MCS und TCS erhalten werden.

In DE 10 2011 005 643 A1 wird eine Vorrichtung beansprucht, in welcher

wasserstoffhaltige Chlorsilane unter verminderten Si-basierten Feststoffablagerungen während des Betriebs der Vorrichtung erzeugt werden. In der Vorrichtung wird mindestens ein Organochlorsilan (OCS) mit Wasserstoff, mindestens zeitweise umgesetzt, wobei hierbei mindestens zeitweise zusätzliches HCl zugeführt wird.

Dieses wird vorzugsweise in einem der Reaktionsräume des Reaktors durch

Hydrodehalogenierung von STC mit Wasserstoff erzeugt. CH 430905 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung von

Hochtemperaturheizelementen aus SiC. Dabei wird auf das Heizelement eine gasdichte SiC-Schicht aus einem Kohlenstoff- bzw. Silizium-Verbindungen

enthaltenden Gas abgeschieden. DE 10 2011 005 647 A1 beansprucht ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines wasserstoffhaltigen Chlorsilanes innerhalb eines Verbundsystemes durch Hydrierung mindestens der Edukte STC und MTCS mit Wasserstoff in einem unter Druck betriebenen Reaktor aus Reaktorrohren bestehend aus gasdichtem keramischen Material. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung wasserstoffhaltiger Chlorsilane unter effizienter, möglichst ökonomischer Nutzung von STC-haltigen Nebenströmen und MTCS-haltigen Nebenströmen. MTCS entsteht als Nebenprodukt in größeren Mengen insbesondere bei der Müller-Rochow-Synthese zur Herstellung von

Dimethyldichlorsilan als wichtigstem Rohstoff für die Gewinnung von Silikonen. DE 10 201 1 002 436 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von TCS durch

Umsetzung von mindestens Wasserstoff und einem OCS in einem druckbetriebenen Reaktor aus keramischen Material. Im Gemisch mit dem mindestens einen

organischen Chlorsilan kann zusätzlich STC mit Wasserstoff zu Trichlorsilan umgesetzt werden.

Bei der Umsetzung können ein wasserstoffhaltiges Eduktgas und ein mindestens ein organisches Chlorsilan enthaltenes Eduktgas sowie optional ein STC-haltiges

Eduktgas in einem Reaktor durch Zufuhr von Wärme zur Reaktion gebracht werden unter Bildung eines trichlorsilanhaltigen Produktgases, wobei das OCS-haltige Eduktgas und/oder das wasserstoffhaltige Eduktgas und/oder das STC-haltige Eduktgas als unter Druck stehende Ströme in den druckbetriebenen Reaktor geführt werden und das Produktgas als unter Druck stehender Strom aus dem Reaktor herausgeführt wird. Das molare Verhältnis von Wasserstoff zur Summe aus OCS und STC liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 : 1 bis 8:1 . Die Umsetzung sollte bei einem Druck von 1 bis 10 bar und/oder einer Temperatur im Bereich von 700 ° C bis 1000 ° C und/oder einem Gasstrom erfolgen.

Bei dieser Umsetzung entstehen jedoch signifikante Stoffmengen an

kohlenstoffhaltigen Verunreinigungen im Produkt, so werden bis zu 25 Gew.-% MTCS und bis zu 2 Gew.-% Methyldichlorsilan (MDCS) gefunden, wobei insbesondere letzteres schwer von TCS abzutrennen ist und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erheblich mindert.

Im Stand der Technik ist bekannt, dass bei einer Hydrierung von Chlorsilanen bei hohen Reaktortemperaturen, bei denen mit einem chemischen Angriff der

Reaktionsgase (z.B. TCS, HCl, H ₂ , STC) zu rechnen ist, keramische Materialien oder Graphit, ggf. mit SiC beschichtet, Quarzglas oder SiC eingesetzt werden sollten.

Jedoch unterliegen auch diese Materialien bei Temperaturen ab 900° C, bei welchen die Konvertierung mit besonders hohen Ausbeuten verläuft, der Korrosion, wodurch die Standzeiten der Reaktoren stark reduziert werden.

DE 19949936 A1 beschreibt ein Verfahren zum Schutz von Bauteilen aus Graphit- und Kohlenstoffmaterialien bei ihrem Einsatz in Wasserstoffatmosphären bei

Temperaturen oberhalb 400 ⁰ C, gekennzeichnet dadurch, dass den

Wasserstoffatmosphären in Abhängigkeit von der vorherrschenden Temperatur und vom Druck Methan im Verhältnis des stöchiometrischen Gleichgewichtes zwischen Wasserstoff und Methan beigemischt wird. Die Versuche werden bei einem Druck von 10 bar und einer Ofentemperatur von 1 100 ⁰ C durchgeführt. Unter diesen

Bedingungen liegt das stöchiometrische Gleichgewicht bei 95% Wasserstoff zu 5% Methan. Allerdings liegen bei einer Konvertierungsreaktion neben Wasserstoff auch Chlorsilane und HCl vor, welche ebenfalls einen korrodierenden Effekt haben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von TCS mittels thermischer Hydrierung eines Eduktgases enthaltend STC zur Verfügung zu stellen, welches eine hohe TCS-Ausbeute mit einer im Vergleich zum Stand der Technik erhöhten Wirtschaftlichkeit ermöglicht, indem gleichzeitig die Korrosion des Reaktormaterials vermindert wird. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von TCS durch

Umsetzung eines Eduktgases enthaltend STC und Wasserstoff bei einer Temperatur von größer oder gleich 900 ° C, wobei ein Produktgas enthaltend TCS entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass während der Umsetzung wenigstens eine

kohlenstoffhaltige Verbindung im Eduktgas vorhanden ist, wobei ein Volumenanteil der kohlenstoffhaltigen Verbindungen bezogen auf einen Normvolumenstrom an Wasserstoff 10 vol.-ppm bis 10 vol.-% beträgt, wobei nach Kondensation von

Silananteilen im Produktgas gegenüber einer Umsetzung des Eduktgases enthaltend STC und Wasserstoff ohne Zugabe einer kohlenstoffhaltigen Verbindung zum

Eduktgas maximal 200 ppmw an zusätzlichen Organochlorsiianen im erhaltenen Produktgemisch enthalten sind.

Bei der Umsetzung ergibt sich ein Produktgas enthaltend TCS, Organohalogensilane, nicht umgesetzte STC und Wasserstoff sowie HCl. Bei der Kondensation werden Silananteile und Wasserstoff / HCl getrennt. Es ergibt sich ein Kondensat enthaltend Chlorsilane und Organochlorsilane, wobei gegenüber einer Umsetzung des

Eduktgases enthaltend STC und Wasserstoff ohne Zugabe einer kohlenstoffhaltigen Verbindung zum Eduktgas maximal 200 ppmw an zusätzlichen Organochlorsiianen im Produktgemisch (Kondensat) enthalten sind.

Die Erfindung sieht eine Konvertierung von STC bei einer hohen Temperatur vor, bei der ein definierter Volumenanteil an einer kohlenstoffhaltigen Verbindung vorliegt.

Die kohlenstoffhaltige Verbindung kann gasförmig sein. Bevorzugt wird eine kohlenstoffhaltige Verbindung verwendet, welche bei Temperaturen von < 200 ° C im gasförmigen Aggregatzustand vorliegt. Es kann sich aber auch um Kohlenstoff in feinverteilter partikulärer Form z.B. um Kohlenstoffnanopartikel handeln. Auch ist es bevorzugt Kohlenstoff sowohl in gasförmiger als auch in Partikelform zuzugeben. Wesentlich für das Gelingen der Erfindung ist es, den Anteil kohlenstoffhaltiger Verunreinigungen im Kondensat nicht signifikant zu erhöhen. Daher werden bevorzugt solche kohlenstoffhaltigen Verbindungen eingesetzt, welche nicht zur Bildung neuer Verunreinigungen im Produkt führen (sondern bereits im

Produktgemisch ohne Zusätze enthalten wären) und besonders bevorzugt solche, welche sich leicht wieder vom Zielprodukt abtrennen lassen. Vorzugweise wird die wenigstens eine kohlenstoffhaltige Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus lineare, verzweigte und zyklische Alkane und

Organochlorsilane. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von linearen Alkanen oder OCS.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die

kohlenstoffhaltige Verbindung MTCS oder MDCS enthält. Ganz besonders bevorzugt ist der Einsatz von Methan.

Weiterhin ist es bevorzugt, Methan und ein Organochlorsilan einsusetzen.

Der Volumenanteil der kohlenstoffhaltige Verbindungen (bezogen auf den

Normvolumenstrom an Wasserstoff) beträgt 10 vol.-ppm bis 10 vol.-%, bevorzugt 50 vol.-ppm bis 5 vol.-%, besonders bevorzugt von 100 vol.-ppm bis 1 vol.-% (=10000 vol.-ppm). Ganz besonders bevorzugt ist ein Volumenanteil von 500 vol.-ppm - 7500 vol.-ppm. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Massenanteil von Kohlenstoff bezogen auf den Massenstrom an Wasserstoff und kohlenstoffhaltiger Verbindung (gemeint ist hier der Summenmassenstrom aus Wasserstoff und der kohlenstoffhaltigen Verbindung) 60 bis 350.000 ppmw.

Vorzugweise beträgt der Massenanteil von Kohlenstoff bezogen auf den

Massenstrom an Wasserstoff und kohlenstoffhaltiger Verbindung 300 bis 220.000 ppmw, besonders bevorzugt 600 bis 56.000 ppmw und ganz besonders bevorzugt 3000 - 42.500 ppmw (ppmw = part per million by weight).

Vorzugweise sind im Produktgemisch im Vergleich zu dem bei einer Umsetzung von STC und Wasserstoff, bei der keine zusätzlichen kohlenstoffhaltigen Verbindungen zugeführt werden, entstehenden Produktgemisch weniger als 50 ppmw, besonders bevorzugt weniger als 10 ppmw an zusätzlichen Organochlorsilanen enthalten.

Vorzugweise enthält das bei der erfindungsgemäßen Umsetzung und Kondensation der Silananteile entstehende Produktgemisch maximal 500 ppmw, bevorzugt 200 ppmw, besonders bevorzugt maximal 100 ppmw, ganz besonders bevorzugt maximal 50 ppmw an Organochlorsilanen. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Verfahren in einer Vorrichtung, welche komplett aus SiC oder SiC -beschichteten Materialien oder SiC- Verbundmaterialien besteht. Besonders bevorzugt wird eine Vorrichtung komplett aus SiC eingesetzt.

Vorzugweise sieht die Vorrichtung einen Wärmetauscher vor, der Eduktgas nach dem Gegenstromprinzip durch Produktgas erwärmt. Zudem sieht die Vorrichtung vorzugweise einen Reaktor mit einer Reaktionszone vor, in der Eduktgas enthaltend STC, Wasserstoff und die kohlenstoffhaltige Verbindung eingebracht wird, wobei die Reaktionszone durch eine außerhalb der Reaktionszone befindliche Heizung erwärmt wird. Reaktor und Wärmetauscher bilden vorzugweise ein einzelnes, gasdichtes Werkstück, wobei das Werkstück aus einem oder mehreren keramischen Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Graphit, mit SiC beschichtetem Graphit und Quarzglas besteht.

Die Vorrichtung umfasst vorzugweise Kanäle oder Kapillaren, wobei in einem Teil der Kapillaren oder Kanäle nur Produktgas und in dem anderen Teil nur Eduktgas fließt. Die Kapillaren können auch in Form eines Rohrbündelwärmetauschers angeordnet werden. In diesem Fall fließt ein Gasstrom durch die Rohre (Kapillaren), während der andere Gasstrom um die Rohre fließt.

Vorzugweise hat das Gas in der Reaktionszone (unter der Reaktionszone ist derjenige Bereich zu verstehen, in welchem die Temperatur konstant ist (+-50 ° C)) eine kurze hydrodynamische Verweildauer größer oder gleich 0,1 ms und kleiner oder gleich 250 ms, bevorzugt größer oder gleich 0,2 ms und kleiner oder gleich 100 ms, besonders bevorzugt größer oder gleich 0,3 ms und kleiner oder gleich 10 ms, ganz besonders bevorzugt größer oder gleich 0,4 ms und kleiner oder gleich 2 ms.

Es ist vorteilhaft, wenn das entstehende Produktgas enthaltend TCS abgekühlt wird, unter der Maßgabe, dass innerhalb von 0,1 - 35 ms auf eine Temperatur von 700- 900° Cabgekühlt wird.

Überraschenderweise kann durch den Zusatz der kohlenstoffhaltigen Verbindung das Ausmaß der Korrosion in Vorrichtungen aus Kohlenstoff- und Graphitmaterialien, Kohlenstofffaser-Verbundmaterialien, SiC-beschichteten Kohlenstofffaser- Verbundmaterialien, SiC-basierten Materialien (beinhaltet ist aber nicht beschränkt auf: CMC (ceramic matrix composite,), keramisches SiC, CVD-SiC) stark

herabgesetzt werden, ohne den Anteil an OCS im Kondensat signifikant zu erhöhen. Besonders bevorzugt wird das Verfahren so umgesetzt, dass die Zusätze der kohlenstoffhaltigen Verbindung keinen Einfluss auf den Anteil an gebildetem TCS zeigen (Änderung kleiner als 0,5 Gew.-% im Kondensat). Die Erfindung ermöglicht es, die Stabilität des Reaktormaterials (und damit die

Standzeit des Reaktors) bei hohen Temperaturen signifikant, nämlich um mindestens 10%, zu verlängern, wodurch hohe Gleichgewichtsumsätze bei langen Standzeiten und hoher Produktqualität eine erhöhte Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ermöglichen.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Hydrierung von STC in einem Stoffverbund durchgeführt. Hierbei kann der zur

Hydrierung eingesetzte Wasserstoff aus einem anderen Verfahren stammen, beispielsweise aber nicht beschränkt auf Wasserstoff aus der Synthese von TCS ausgehend von Silicium.

Vorzugweise ist die erforderliche kohlenstoffhaltige Verbindung ganz oder teilweise in Form von Methan in einem Stoffverbund bereits im Kreislauf-Wasserstoff und/oder in Form von Organochlorsilanen bereits im Kreislauf-STC enthalten.

STC-haltige Nebenströme können bei der Herstellung von TCS aus metallurgischem Silicium anfallen. Signifikante Mengen an STC als Nebenprodukt können auch bei der Abscheidung von polykristallinem Silicium aus TCS in einem Siemens-Reaktor anfallen. STC aus solchen Nebenströmen kann nach Aufarbeitung mittels

Kondensation und nachfolgender Destillation dem Stoffverbund, insbesondere der Konvertierung zu TCS, zugeführt werden (Kreislauf-STC).

Als weiteres Nebenprodukt entsteht bei der Herstellung von TCS aus metallurgischem Silicium Wasserstoff, der mittels nachfolgender Kondensation abgetrennt und der Konvertierung im Verbundverfahren als Edukt zugeführt werden kann. Bei der

Abscheidung von polykristallinem Silicium aus TCS in einem Siemens-Reaktor fällt nicht umgesetzter Wasserstoff an. Auch dieser kann nach Kondensation dem

Stoffverbund (Kreislauf-Wasserstoff) zugeführt werden.

Die Erfindung wird bevorzugt bei Verfahren unter erhöhtem Druck eingesetzt, bevorzugt bei einem Auslassdruck von größer oder gleich 5 bar, besonders bevorzugt bei einem Auslassdruck von größer oder gleich 6 bar, ganz besonders bevorzugt bei einem Auslassdruck von größer oder gleich 10 bar. Die Reaktionstemperatur beträgt vorzugweise größer oder gleich 1000 ⁰ C, besonders bevorzugt größer oder gleich 1200 ⁰ C und ganz besonders bevorzugt größer oder gleich 1300 ° C. Es kommt zu keiner Abscheidung von Feststoffen und/oder Flüssigkeiten im Reaktor. Insbesondere kommt es zu keiner SiC-Abscheidung. Damit kann ausgeschlossen werden, dass es zum Verstopfen von z.B. Wärmetauschern kommen kann.

Beispiel und Vergleichsbeispiel

Die Korrosion an SiC-Reaktoren äußert sich in einer Reduktion des Druckverlustes über die Reaktoren (Vergrößerung des hydraulischen Durchmessers). Dieser lässt sich messen. Zusätzlich wurden Röntgentomographien an den SiC-Reaktoren durchgeführt, welche die Korrosion im Reaktor eindeutig belegen können.

Bei Beispiel und Vergleichsbeispiel erfolgte jeweils eine Konvertierung bei 1325° C, wobei die gleichen Mengen an STC und Wasserstoff aus dem Stoffkreislauf eingespeist wurden.

Vergleichsbeispiel

Die Konvertierung wurde bei 1325 ° C in einem SiC-Reaktor durchgeführt, in den eine Mischung aus 676 Nml/h STC und 264 Nl/h (Nl: Normliter) Wasserstoff eingespeist wurde.

Es wurde ohne weitere Zusätze wie Methan gearbeitet. Über eine Betriebsdauer von 48 h kam es zu einer Reduktion des Druckverlustes um 1 1 ,0 %, der Anteil an MCS im Kondensat betrug etwa 5 Gew.-ppm.

Beispiel Die Konvertierung wurde bei 1325 ° C in einem SiC-Reaktor durchgeführt, in den eine Mischung aus 676 Nml/h STC und 264 Nl/h (Nl: Normliter) Wasserstoff eingespeist wurde. Es wurde ein Zusatz von 1500 vol.-ppm (bezogen auf den

Wasserstoffnormvolumenstrom) Methan mit in den Reaktor geführt.

Über eine Betriebsdauer von 340 h kam es zu einer Reduktion des Druckverlustes um 0,8 %, der Anteil an MCS im Kondensat betrug etwa 7 Gew.-ppm.

Gegenüber dem Vergleichsbeispiel kam es somit nur zu einer Erhöhung des MCS- Anteils im Produktgas von nur etwa 2 Gew.-ppm.

Auch nach 7-facher Betriebsdauer (340 h gg. 48 h) ist keine merkliche Reduktion des Druckverlustes feststellbar, was den Effekt der Methan-Zugabe zum Eduktgas untermauert.