[发明专利]直接法中的耐损耗材料

说明书

相关申请的交叉援引

无 

背景技术

本发明涉及一种在直接法中使用的热交换元件。所述热交换元件包括在其表面的至少一部分表面上涂覆有耐损耗涂层的热交换元件。所述耐损耗涂层与所述热交换元件形成强力结合，且具有高于50HRC的硬度。这种涂层可以在直接法所处的物理化学环境下保持完好。 

卤代硅烷的制造典型地涉及硅粉与反应气体(典型为氯甲烷或氯化氢)的反应(常称为“直接法”)。这种反应为放热型，且通常要求将所产生的热去除。利用流动通过热交换管(热交换管直接与高温下的硅粉和反应气体相接触)的热交换流体来典型地去除所述热。由于包括高温、温度循环、恶劣化学环境以及源自其自身硬度的硅粉腐蚀本质在内的若干因素，导致了这些热交换元件的显著损耗。 

在直接法中采用的热交换元件典型地由碳素钢制造。因为上面所述的环境因素，这些碳素钢热交换元件的寿命有限。这样，为了更换所述热交换元件，需停止直接法反应，由此，导致严重的停工时间以及高额的费用。 

已试图利用涂层增加这些热交换元件的耐损耗性，所述涂层典型地涉及诸如散布在合适材料的基体中的碳化钨之类的硬质材料。这些涂层典型地采用诸如热喷涂之类的技术来涂覆，但是已成功使用的却有限。然而，这些涂层经常易于剥落或分层。此外，喷涂技术经常难于在内表面和复杂几何形状(这些热交换元件有时会具有这些特征)上进行涂覆。 

已试图利用焊接覆盖(weld overlay)技术来保护热交换元件。现 有技术中的焊接覆盖涂层也经常提供有限的成功，因为采用的材料不能提供要显著增加热交换元件的有效使用寿命所需要的耐损耗度。 

因为在直接法中的热交换器所面临的环境，所以难于预测哪种涂层是有效的。具体地，因为难于精确测量硅粉的硬度，所以难于预测为了提供保护而需要的涂层硬度。同样，因为所述环境包括这样的化学侵蚀性材料，所以难于预测哪种材料将保持完好。另外，因为频繁的热循环和由热交换元件及所述涂层的不同热膨胀系数导致的应力，所以也难于预测哪些将充分贴附。最后，涂覆所需条件也完全不可预测，因为在其它腐蚀性环境下保持完好的涂层(诸如热喷涂碳化钨)在该环境下却不是有效的。 

本发明人现在已经发现，通过冶金结合获得的具有高硬度、足够的耐化学性和高结合强度的涂层可保护用于制造卤代硅烷的反应器中的热交换元件。 

发明内容

本发明涉及一种供直接法使用的热交换元件。所述热交换元件包括在其表面的至少一部分表面上涂覆有耐损耗涂层的热交换元件。所述耐损耗涂层形成与所述热交换元件的强冶金结合，且具有高于50HRC的硬度。这种涂层可以在直接法所处的物理化学环境下保持完好。 

附图说明

图1是结合有本发明的热交换元件的流化床反应器的示意代表图。 

具体实施方式

本发明是对用于使金属硅粉与有机卤化物或卤化氢进行反应来生成卤代硅烷的流化床反应器的改进。该反应器典型地包括：反应室；以及至少一个热交换元件，位于所述反应室中，用于传送传热介质。 本发明的特征在于，高硬度和高结合强度的耐损耗涂层形成于所述热交换元件的至少一部分上，以在直接法所处的物理化学环境下保持完好。 

在图1中，所述流化床反应器包括壳体1，壳体1具有有机卤化物或卤素卤化物入口2、硅粉入口3、氮气入口4以及床废料出口5。入口2、3、4以及出口5通过分配板6而与所述反应器的反应室隔离开。产物、副产物以及未反应气体通过产物出口7而从该反应器中被移走。热交换元件8定位在壳体1内。热交换流体入口9和热交换流体出口10与热交换元件8连接。热交换元件8的下部涂覆依据本发明的涂层11。 

流化床反应器自身可以由用于制造适于使硅粉与卤素卤化物接触的反应器的标准材料来制成。例如，该反应器可由碳素钢或不锈钢制成。