專利名稱：加熱裝置及與其相關(guān)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加熱裝置(heater)、系統(tǒng)及加熱方法，特別是，涉及氫氯化反應(yīng)(hydrochlorination)或氫化(hydrogenation)加熱裝置，且涉及加熱系統(tǒng)中的流體(stream)及產(chǎn)生三氯娃燒(trichlorosilane)的過程。
背景技術(shù)：
三氯娃燒能通過根據(jù)下列反應(yīng)方程式氫化四氯化娃(silicon tetrachloride)而
產(chǎn)生:Si+2H2+3SiCl4 — 4HSiCl3 (I)反應(yīng)方程式(I)通常于高壓下完成，介于約250磅每平方吋表壓(psig)至500磅每平方吋表壓(psig)，且反應(yīng)溫度介于約500°C至約550°C的范圍中。三氯硅烷也能通過根據(jù)下列反應(yīng)方程式氫化硅而產(chǎn)生:3Hi+Si — HSiCl3+H2 (2) 反應(yīng)方程式(2)通常于低壓下完成，約50磅每平方吋表壓(psig)，且反應(yīng)溫度介于約300°C至約350°C的范圍中。

發(fā)明內(nèi)容
本案能包括加熱裝置、系統(tǒng)、及加熱一或多個(gè)反應(yīng)物流(reactant stream)以產(chǎn)生例如二氣娃燒。本案一方面或多方面能指代為一加熱裝置，包括具有一中空?qǐng)A柱形加熱腔(cylindrical heating cavity)的一壓力殼(pressure shell),配置于該中空?qǐng)A柱形加熱腔中的一環(huán)狀遮熱板(annular heat shield),及至少一配置于該環(huán)狀遮熱板的內(nèi)部容積(interior volume)中的加熱組件(heating element)。于有關(guān)于本案一個(gè)或多個(gè)方面的一些結(jié)構(gòu)中，該至少一加熱組件能具備一環(huán)形加熱結(jié)構(gòu)(annular heatingstructure)。該加熱裝置進(jìn)一步能包括配置于該環(huán)形加熱結(jié)構(gòu)的一內(nèi)部區(qū)域的一圓筒狀間隔件。該環(huán)形加熱結(jié)構(gòu)可配置為具有一蛇形線結(jié)構(gòu)(serpentine structure)。于其它切合于本案的一或多個(gè)其它方面的配置中，該至少一加熱組件包括一碳/碳復(fù)合材料(carbon/carbon composite)。于其它配置中，該至少一加熱組件能配置為具有一棒狀結(jié)構(gòu)(rod-shaped structure)。本案的一個(gè)或多個(gè)其它方面的配置中，該至少一加熱組件能包括石墨(graphite)。因此，本案的一個(gè)或多個(gè)方面能包括令該至少一加熱組件具備一碳/碳復(fù)合材料、一石墨、及一鎳鉻鐵合金(nichrome)的一者。該至少一加熱組件還能包括一碳化娃涂膜(silicon carbide coating)。本案的一個(gè)或多個(gè)其它方面的配置中，該環(huán)狀遮熱板設(shè)置為由該加熱腔的內(nèi)表面偏移(offset)，至少部分地定義出相鄰于該內(nèi)表面的一環(huán)形冷卻區(qū)域(annular cooling zone)。該加熱裝置又能包括一入口(inlet),流體連接該中空?qǐng)A柱形加熱腔至一反應(yīng)物源(reactant source),且包括一出口(outlet),流體連接該中空?qǐng)A柱形加熱腔至一反應(yīng)器(reactor)。于某些實(shí)施例中，該反應(yīng)器為一流化床反應(yīng)器(fluidized bed reactor)。該反應(yīng)物源,依據(jù)本案的相關(guān)配置,包括四氯化娃(silicontetrachloride)及甲燒(hydrogen)的至少一者。本案一方面或多方面可為制備三氯硅烷的方法。該方法能包括導(dǎo)入一包括四氯化娃的反應(yīng)物流至一加熱裝置，該加熱裝置具有一圍繞住一加熱腔(heating chamber)的一壓力殼(pressure shell)、一設(shè)置于該加熱腔中的遮熱板(heat shield)、及一設(shè)置在該遮熱板的一內(nèi)部容積(interior volume)的加熱組件(heating element);令電流通過該加熱組件以加熱該反應(yīng)物流至一目標(biāo)反應(yīng)物流溫度(target reactant streamtemperature);以及引入該加熱的反應(yīng)物流至一反應(yīng)器，該反應(yīng)器具有將該四氯化硅的至少一部分轉(zhuǎn)換為三氯娃燒的反應(yīng)條件(reaction condition)。該目標(biāo)反應(yīng)物流溫度通常介于約500°C至約625°C的范圍中。該方法進(jìn)一步能包括導(dǎo)入硅至該反應(yīng)器。于本案一方面或多方面的相關(guān)實(shí)例中，該加熱組件的一表面被該反應(yīng)物流濕潤(rùn)。引入該反應(yīng)物流至該加熱裝置，能包括引導(dǎo)該反應(yīng)物流的第一部分穿過一 至少部分通過該遮熱板的一中心容積(central volume)定義的環(huán)形加熱區(qū)域(annular heating zone),及引導(dǎo)該反應(yīng)物流的第二部分穿過一至少部分定義于該遮熱板的一表面及該加熱腔的一表面間的環(huán)形冷卻區(qū)域(annular cooling zone)中的一者或多者。該方法,根據(jù)本案的一方面或多方面,還能包括監(jiān)測(cè)該加熱的反應(yīng)物流的一溫度；及調(diào)整通過該加熱組件的該電流的一電壓量或電流量的至少一者。本案一方面或多方面能為促進(jìn)三氯娃燒的產(chǎn)量的方法。該方法包括連結(jié)一加熱裝置的一反應(yīng)物入口(reactant inlet)至一四氯化娃源及一甲燒源的至少一者,該加熱裝置具有一圍繞住一加熱腔的一壓力殼、一設(shè)置于該加熱腔中的遮熱板，及至少一設(shè)置在該遮熱板的一內(nèi)部容積中的加熱組件；以及連結(jié)該加熱裝置的一反應(yīng)物出口(reactantoutlet)至一氫氯化反應(yīng)(hydrochlorination)或氫化(hydrogenation)反應(yīng)器的一入口(inlet)。該方法更能包括連結(jié)該至少一加熱組件到至少一電力源。該方法，根據(jù)本案的某些配置，還能包括引導(dǎo)四氯化硅及甲烷的至少一者至該加熱裝置，及建立一電流通過該至少一加熱組件中的一者或多者。


附圖并未等比例繪示。于圖式中，每一個(gè)相同或近似的組件繪示為具有類似的標(biāo)號(hào)。為了清晰，并非每一個(gè)組件皆被標(biāo)示于每一個(gè)圖式中。于圖式中:圖1為本案的一加熱裝置的一側(cè)視圖的一示意圖，其中，本案的一或多個(gè)方法能予以實(shí)施；圖2為沿著圖1的加熱裝置的切線2-2所視的剖面示意圖，于其上，本案的一或多個(gè)實(shí)施例能予以實(shí)施；圖3為具有一蛇形線結(jié)構(gòu)的一加熱組件的一透視圖的一示意圖，其能根據(jù)本案的一或多方面予以實(shí)行；圖4為一蛇形線加熱組件(serpentine heating element)的照片的復(fù)印，該蛇形線加熱組件能根據(jù)本案的一或多個(gè)實(shí)施例由碳/碳復(fù)合材料予以制成；以及圖5為根據(jù)本案的一或多個(gè)實(shí)施例的一加熱裝置沿著一電性連接端口所視的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式本案一方面或多方面能關(guān)于加熱系統(tǒng)(heating system)或加熱設(shè)備(heatingapparatus)或加熱裝置(heater)及使用方法以及促進(jìn)加熱運(yùn)轉(zhuǎn)(heating operation)用于化學(xué)程序。本案的其它方面能關(guān)于加熱裝置，具有至少一加熱組件，該加熱組件被該程序潤(rùn)濕，而該程序流動(dòng)地被加熱。本案的其它方面更有關(guān)于具有加壓的加熱腔(heatingchamber)的加熱裝置，包括表面被該流動(dòng)地被加熱的程序濕潤(rùn)的構(gòu)造。本案的其它方面進(jìn)一步能關(guān)于具有抗腐性(corrosion resistant)的濕潤(rùn)表面的加熱裝置。本案的其它方面更能關(guān)于加熱裝置，具有加熱組件或圍繞在該加熱裝置的一壓力外殼(pressureenvelope)中的組件。根據(jù)本案的一方面或多方面，該加熱裝置能包括具備壓力膜(pressure membranee)或壓力殼(pressure shell)的槽(vessel),該壓力膜或壓力殼圍繞住壓力流體(pressure fluid)或反應(yīng)物流,該壓力流體或反應(yīng)物流通過一個(gè)或多個(gè)加熱區(qū)域(heating zone)或加熱區(qū)帶(heating region)所加熱,加熱裝置較佳地進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)阻隔層(barrier)、緩沖器(buffer)、或冷卻區(qū)域(cooling zone)或冷卻區(qū)帶(cooling region)。本案的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例能指代`為一槽，例如具有一能作為壓力膜或壓力槽的殼的一加熱裝置。該殼能具有一個(gè)或多個(gè)加熱腔(heating cavity)定義于其中。該加熱裝置通常進(jìn)一步包括至少一加熱組件，其通常設(shè)置在該一個(gè)或多個(gè)加熱腔中。根據(jù)本案的其它方面，該加熱裝置更顯著的結(jié)構(gòu)能包括利用一個(gè)或多個(gè)遮熱板。根據(jù)本案一個(gè)或多個(gè)方面的其它結(jié)構(gòu)，還能包括該加熱裝置具有一個(gè)或多個(gè)圓筒狀的間隔件(spacer)結(jié)構(gòu)，內(nèi)置于該加熱組件的一內(nèi)部區(qū)域，并具有一個(gè)或多個(gè)加熱腔。該加熱裝置通常流體連結(jié)或得連結(jié)至一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器及一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)物(reactant)的源。如繪示于圖1及圖2的未限定結(jié)構(gòu)，加熱裝置100能包括一殼110，圍繞一加熱腔115，該加熱腔115通過該殼110予以定義。如所繪示及描述，加熱腔115具有一圓柱狀(circular cylindrical)結(jié)構(gòu)；然而,其它幾何結(jié)構(gòu)可利用于本案的一個(gè)或多個(gè)變形的實(shí)施例中。加熱裝置100進(jìn)一步能包括至少一設(shè)置在加熱腔115的遮熱板120。于較佳的結(jié)構(gòu)所繪示，遮熱板120具有環(huán)形的、圓柱形的結(jié)構(gòu)，且基本上同心設(shè)置于加熱腔115。遮熱板120因此包括或至少部分定義一內(nèi)部容積(interior volume) 125。加熱裝置100通常進(jìn)一步包括一或多個(gè)加熱組件130，設(shè)置于遮熱板120的內(nèi)部容積(interior volume) 135中。亦繪示的是,加熱組件配置為一環(huán)形結(jié)構(gòu)并具有一內(nèi)部容積135。加熱裝置100更能包括一個(gè)或多個(gè)間隔件140，設(shè)置于環(huán)狀的加熱組件130的內(nèi)部容積135中。其次，加熱裝置100包括一個(gè)或多個(gè)入口端口 150及一個(gè)或多個(gè)出口端口160。加熱裝置100通常進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)電性連接端口 170。根據(jù)一通常用法，該加熱裝置100的一個(gè)或多個(gè)入口端口 150能流體連結(jié)或得連結(jié)至一個(gè)或多個(gè)上游單元操作(upstream unit operation),如一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)物的源(未圖標(biāo))，且一個(gè)或多個(gè)出口端口160能流體連結(jié)或得連結(jié)至一個(gè)或多個(gè)下游單元操作(downstream unit operation)(同樣未圖標(biāo))。下游單元操作的未限定的實(shí)施例的包括蒸懼柱(distillation column)、換熱器(heat exchanger)、及例如為流化床反應(yīng)器(fluidized bed reactor)的反應(yīng)器。加熱裝置100的組件的其它配置能包括應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)設(shè)置于加熱腔115中的棒狀的加熱組件。舉例言之，多條平行的棒狀結(jié)構(gòu)(未圖標(biāo))能縱向地設(shè)置于加熱腔115中。圖3及圖4范例地繪示加熱組件130的一實(shí)施例，該加熱組件130可根據(jù)本案的一方面或多方面予以實(shí)施。如圖所示，加熱組件130可配置為環(huán)狀蛇紋(annularserpentine)或波紋狀結(jié)構(gòu)(corrugated structure),并具有多個(gè)第一片段(firstsegment) 136,第一片段136各自連結(jié)于第二片段(second segment) 138的端部。每一個(gè)第一片段136及每一個(gè)第二片段138構(gòu)成線性構(gòu)件(linear component),其中，每一個(gè)線性的第一片段136的每一個(gè)端部連結(jié)于一線性的第二片段138的一端部。如所示的范例所繪示，每一個(gè)線性的第一片段136間彼此平行，且每一個(gè)線性的第二片段138間彼此平行。加熱組件130的任何片段的其它結(jié)構(gòu)如下所擬定。舉例言之，加熱組件130能包括曲線片段，該曲線片段定義一環(huán)形結(jié)構(gòu)。其它能被實(shí)施的有利的特點(diǎn)，包括一個(gè)或多個(gè)加強(qiáng)支架(reinforcing or stiffening brace) 139,每一個(gè)加強(qiáng)支架沿著環(huán)形的加熱組件130縱向地設(shè)置，且通過一個(gè)或多個(gè)銷(pin)固定于其上，以防止或至少抑制環(huán)形的加熱組件130的外延(extension)、受壓(compression)、扭曲(buckling)或彎折(bending)。一個(gè)或多個(gè)其它的加強(qiáng)支架能沿著環(huán)形的加熱組件130的內(nèi)圓周或外圓周放射地設(shè)置，且通過一個(gè)或多個(gè)銷予以固定以提供環(huán)形的加熱組件130扭轉(zhuǎn)剛性(torsional rigidity)。該加熱裝置通常包括多個(gè)夾頭(chuck)，其提供電連接性于該至少一加熱組件及一或多個(gè)電源供應(yīng)器(electrical power supply)間。舉例言之,如圖5所示,夾頭180能通過一個(gè)或多個(gè)螺栓(bolt)連接加熱組件130的一終端部分(terminal portion),且亦連接至一導(dǎo)體(conductor) 185，該導(dǎo)體185設(shè)置于電性連接端口 170中且連接至一個(gè)或多個(gè)電源供應(yīng)器，并配置為用以提供電流通過加熱組件130。夾頭180因此通過接頭(connector)提供一介于該電源供應(yīng)器及該加熱組件間的接口。于本案的某些實(shí)施例中，該一個(gè)或多個(gè)電源供應(yīng)器可配置為通過電位、電壓或電流的一者或多者以提供一電流，其通過達(dá)成一特定目標(biāo)值予以控制。舉例言之，通過該加熱組件的電能的電位或電流，或兩者，能予以調(diào)節(jié)，以通過加熱組件達(dá)成一目標(biāo)熱能。于其它實(shí)施例中，電能能被調(diào)節(jié)以達(dá)成一流體的一目標(biāo)溫度，該流體被該加熱裝置加熱。電能的調(diào)節(jié)能通過現(xiàn)今的技術(shù)予以實(shí)現(xiàn)。于一示范使用方式所指代，舉例言之，三氯硅烷產(chǎn)量，加熱裝置100能流動(dòng)地連接至一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)物源。此一配置的變形能包括應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)平行的加熱裝置，其中每一個(gè)皆能個(gè)別地流動(dòng)連接至其上的入口端口以連接至一個(gè)或多個(gè)四氯化硅源、甲烷源或同質(zhì)混合物源。該一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)物源能通過入口 150被導(dǎo)入至該加熱裝置以作為入口流體(inlet stream)。于加熱裝置100中，入 口流體能具有多個(gè)于加熱腔115中的流路(flowpath)。根據(jù)本案一方面或多方面的實(shí)施例,該入口流體能包括一第一區(qū)域,或一被加熱以導(dǎo)流的第一區(qū)域，其包括該加熱組件130的加熱表面的至少一部分，通常是全部。如圖2所示，該第一或加熱區(qū)域能為一環(huán)孔容積(annular volume) H,其至少部分通過該遮熱板120予以定義，且通常位于該遮熱板120中，并利用間隔件140。因此于某些實(shí)施例中，該加熱區(qū)域能為環(huán)孔容積H，其為內(nèi)部容積125的一部分。該入口流體更能包括一個(gè)或多個(gè)第二或阻隔流(barrier stream),任一或多個(gè)阻隔流通常導(dǎo)流于一阻隔區(qū)域(barrier region)中，該阻隔區(qū)域?yàn)橐画h(huán)孔容積C，該環(huán)孔容積C至少部分定義于該殼110的內(nèi)表面及該遮熱板120間。根據(jù)本案的一個(gè)或多個(gè)較佳方面，該第一流體或被該加熱組件130加熱的流體能變濕潤(rùn)或者與加熱組件130的表面接觸。于該加熱腔115中的流體被加壓的實(shí)施例中，該加熱組件130的濕潤(rùn)表面外露在一加壓的第一流體(first stream)下。根據(jù)本案的其它實(shí)施例，該第一流體及該第二流體(second stream)能被結(jié)合以形成一出口流體或加熱流體，通過出口端口 160傳導(dǎo)至下游單元操作。于本案的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，于和該第二流體混合后，該被加熱的第一流體通常通過足夠的內(nèi)能加熱至一初步目標(biāo)溫度(preliminarytarget temperature)以提供一具有目標(biāo)加熱流溫度的第二流體。由于該第二流體欲具有一較低的溫度，故認(rèn)為該初步目標(biāo)溫度較目標(biāo)加熱流溫度大。于關(guān)于促進(jìn)三氯硅烷的實(shí)施例，例如，該第一流體被加熱以達(dá)成一初步目標(biāo)流溫度以致于一出口流體(outlet stream)具有一介于約500°C至約625°C的范圍中的目標(biāo)反應(yīng)物流溫度，但能被界定在約500°C至約600°C的范圍中、約525°C至約575°C的范圍中、約500°C至約550°C的范圍中，此依據(jù)多個(gè)因素，例如包括，該反應(yīng)物流的構(gòu)成、該反應(yīng)物流的反應(yīng)單元(reactant component)的相對(duì)量、及若有任何其它的反應(yīng)物流被混合于來自加熱裝置100的流體時(shí)該其它的反應(yīng)物流的溫度。于某些本案通常的優(yōu)異特色中，具有內(nèi)部組件的該加熱裝置被壓力殼110圍繞，此容許任何組件的失誤，亦即避免由壓力外殼加壓流動(dòng)的流體溢出。于本案進(jìn)一步的優(yōu)異方面，對(duì)照現(xiàn)有技藝的浸入式(immersion-type)的加熱裝置,本案的加熱裝置能利用加熱組件，該加熱組件具有電流通過，且被待加熱的流體濕潤(rùn)。于本案的其它優(yōu)異方面，該加熱裝置能利用由通電的加熱組件的一濕潤(rùn)表面轉(zhuǎn)換的對(duì)流傳熱(convective heat)至待加熱的流體。于本案的其它方面，熱能顯著地對(duì)流由一加熱組件的一表面轉(zhuǎn)換至待加熱的流體。于本案的其它方面，熱能未由通電的加熱組件的表面對(duì)流轉(zhuǎn)換。能被使用以促 進(jìn)一目標(biāo)反應(yīng)物溫度的控制器系統(tǒng)能包括使用一個(gè)或多個(gè)控制器，該控制器能使用任何反饋(feedback)或前饋(feedforward)或依運(yùn)算法使用兩者。舉例言之，該控制器系統(tǒng)能具有一微處理器，其由一個(gè)或多個(gè)傳感器接收一個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)，且產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)以調(diào)整一操作參數(shù)，例如調(diào)整通過加熱組件的電能的電位或電流，或兩者。該一個(gè)或多個(gè)傳感器能例如為溫度傳感器及流量傳感器，其中的任一者能設(shè)置于入口 150的上游側(cè)或出口 160的下游側(cè)。該加熱裝置的各個(gè)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的材質(zhì)能為金屬(metallic)，例如能于加熱裝置的操作條件下抵抗流體的腐蝕的鋼(steel)。舉例言之，壓力殼110、遮熱板120、及間隔件140包括不鎊鋼(stainless steel)、高鎮(zhèn)鋼(high nickel steel),該高鎮(zhèn)鋼(high nickelsteel)，例如為任何純度的英高合金(INC0L0Y)或英高鎳(INC0NEL)鋼。依據(jù)本案至此所述的某些繪示配置及實(shí)施例，所述的現(xiàn)有技藝明顯地僅以繪示且未限定，不過以實(shí)施例予以表達(dá)而已。眾多變更及其它實(shí)施例皆于本技術(shù)領(lǐng)域的通常知識(shí)者的范疇，且皆被考慮為屬于本案的范疇。尤其是，僅管此處所述的眾多實(shí)施例包括方法作動(dòng)或系統(tǒng)組件的特定組合，仍應(yīng)該被了解為該些作動(dòng)及組件能被其它方法結(jié)合以完成相同的目的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知悉的是，于本案揭露的參數(shù)及配置僅為示范，而實(shí)際的參數(shù)及/或配置依據(jù)使用本案的系統(tǒng)及技術(shù)的特定的應(yīng)用予以調(diào)整。本領(lǐng)域技術(shù)人員亦應(yīng)了解或能查明的是，使用未超過常規(guī)實(shí)驗(yàn)，相當(dāng)于本案的特定實(shí)施例。此能了解的是，此處所描述的實(shí)施例僅為示意，且為申請(qǐng)的權(quán)利要求的范圍及等效中；本案能實(shí)施而非作為特別的描述。更甚者，此處應(yīng)該明白的是，本案指代為每一個(gè)特征、系統(tǒng)、子系統(tǒng)、或此處所描述的技術(shù)，及特色、系統(tǒng)、子系統(tǒng)、或此處所描述的技術(shù)的兩個(gè)或多個(gè)的任意組合，及特色、系統(tǒng)、子系統(tǒng)、及/或方法的兩個(gè)或多個(gè)的任意組合，若特征、系統(tǒng)、子系統(tǒng)、或技術(shù)未相互不一致，視為本案的范疇中以作為權(quán)利要求的實(shí)施例。再者，僅關(guān)于一個(gè)實(shí)施例所討論的作動(dòng)、組件、及特征，未被其它實(shí)施例的一相似的任務(wù)所排除。于此處，用詞“多個(gè)”代表兩個(gè)或更多個(gè)組件。用詞“包括” “包含” “伴隨” “具有” “具備”及“涵蓋”，無論是寫在實(shí)施方式或是權(quán)利要求或是其它類似者，為開放式用語(yǔ)，例如，用以代表“包括但未限定于”。因此，該些用詞的使用是為了涵蓋及相當(dāng)于表列于此處的用詞，以及附加項(xiàng)目。僅關(guān)于權(quán)利要求的過渡性用語(yǔ)“由…所組成”及“本質(zhì)上由…所組成”，分別為封閉式或半封閉式的過渡性用語(yǔ)。用以修飾一要求的組件的序數(shù)用語(yǔ)的使用，例如于權(quán)利要求的“第一”、“第二”、“第三”或類似者，其本身未代表任何優(yōu)先、位次、或一要求的組件的順序先于其它者，或?qū)嵤┑姆椒ǖ淖鲃?dòng)的時(shí)間順序，僅僅作為區(qū)別一具有一特定名稱的要求的組件 和其它具有一相同的名稱的組件的標(biāo)示。
權(quán)利要求
1.一種加熱裝置，其包括: 具有一中空?qǐng)A柱形加熱腔的一壓力殼； 設(shè)置于該中空?qǐng)A柱形加熱腔中的一環(huán)狀遮熱板；以及 至少一設(shè)置于該環(huán)狀遮熱板的內(nèi)部容積中的加熱組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱裝置，進(jìn)一步包括: 流體連結(jié)該中空?qǐng)A柱形加熱腔至一反應(yīng)物源的入口 ；以及 流體連結(jié)該中空?qǐng)A柱形加熱腔至一反應(yīng)器的一出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱裝置，其中，該反應(yīng)器為一流化床反應(yīng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加熱裝置，其中，該反應(yīng)物源包括四氯化硅及甲烷的至少一者。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其中，該至少一加熱組件具備一環(huán)形加熱結(jié)構(gòu)，且其中，該加熱裝置進(jìn)一步具備設(shè)置于該環(huán)形加熱結(jié)構(gòu)的一內(nèi)部區(qū)域中的一圓筒狀間隔件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其中，該至少一加熱組件具備一蛇形線結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加熱裝置，其中，該至少一加熱組件具備一碳/碳復(fù)合材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其中，該至少一加熱組件具有一棒狀結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加熱裝置，其中，該至少一加熱組件具有石墨。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其中，該至少一加熱組件具有碳/碳復(fù)合材料、石墨、及鎳鉻鐵合金的一者。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其中，該環(huán)狀遮熱板設(shè)置為由該壓力殼的一內(nèi)表面偏移，以至少部分地定義出相鄰于該內(nèi)表面的一環(huán)形冷卻區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其中，該至少一加熱組件具備一碳化硅涂膜。
13.一種制備三氯硅烷的方法，包括以下步驟: 引導(dǎo)一具備四氯化硅的一反應(yīng)物流至具有圍繞一加熱腔的一壓力殼、設(shè)置于該加熱腔中的一遮熱板、及設(shè)置于該遮熱板的內(nèi)部容積中的一加熱組件的一加熱裝置中； 令電流通過該加熱組件以加熱該反應(yīng)物流至一目標(biāo)反應(yīng)物流溫度；以及引導(dǎo)加熱的該反應(yīng)物流至具有反應(yīng)條件為將至少一部分的該四氯化硅轉(zhuǎn)換為三氯硅燒的一反應(yīng)器中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制備三氯硅烷的方法，其中，該目標(biāo)反應(yīng)物流溫度介于約500°C至約625°C的范圍中。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制備三氯硅烷的方法，進(jìn)一步包括引導(dǎo)硅至該反應(yīng)器中的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制備三氯硅烷的方法，其中，該加熱組件的一表面被該反應(yīng)物流濕潤(rùn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制備三氯硅烷的方法，其中，引導(dǎo)該反應(yīng)物流至該加熱裝置的步驟包括: 導(dǎo)引該反應(yīng)物流的一第一部分通過一環(huán)形加熱區(qū)域，該環(huán)形加熱區(qū)域至少部分通過該遮熱板的中心容積予以定義；以及 導(dǎo)引該反應(yīng)物流的一第二部分通過一環(huán)形冷卻區(qū)域，該環(huán)形冷卻區(qū)域至少部分定義于該遮熱板的一表面及該加熱腔的一表面間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制備三氯硅烷的方法，進(jìn)一步包括: 監(jiān)測(cè)加熱的該反應(yīng)物流的一溫度；以及 調(diào)整通過該加熱組件的電流的一電壓量及電流量的至少一者。
19.一種促進(jìn)三氯硅烷的產(chǎn)量的方法，包括以下步驟: 連結(jié)一加熱裝置的一反應(yīng)物入口至一四氯化硅源及一甲烷源的至少一者，該加熱裝置具有一圍繞一加熱腔的一壓力殼、一設(shè)置于該加熱腔中的遮熱板，及至少一設(shè)置在該遮熱板的一內(nèi)部容積中的加熱組件；以及 連結(jié)該加熱裝置的一反應(yīng)物出口至一氫氯化反應(yīng)反應(yīng)器或氫化反應(yīng)器的任一者的入□。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的促進(jìn)三氯硅烷的產(chǎn)量的方法，進(jìn)一步包括連結(jié)該至少一加熱組件到至少一電力源的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的促進(jìn)三氯硅烷的產(chǎn)量的方法，進(jìn)一步包括: 引導(dǎo)四氯化硅及甲烷的至少一者至該加熱裝置；以及 建立一電流通過該至少 一加熱組件。
全文摘要
本發(fā)明一般涉及加熱裝置及使用該加熱裝置的方法。在一些實(shí)施例中，加熱裝置包含具有中空?qǐng)A柱形加熱腔的壓力殼、設(shè)置于該中空?qǐng)A柱形加熱腔中的環(huán)狀遮熱板、及至少一設(shè)置于該環(huán)狀遮熱板的內(nèi)部容積中的加熱組件。在另一實(shí)施例中，一種制備三氯硅烷的方法，包括以下步驟引導(dǎo)具備四氯化硅的反應(yīng)物流至加熱裝置中、令電流通過加熱組件以加熱該反應(yīng)物流、及引導(dǎo)加熱的該反應(yīng)物流至反應(yīng)器中。
文檔編號(hào)B01J19/00GK103228351SQ201180056910
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2011年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者S·法倫布魯克, B·黑茲爾坦 申請(qǐng)人:Gtat公司