JP2008133147A - Method for producing silicon chloride - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing silicon chloride, in which a return pipeline is hardly clogged with metallic silicon fine powder and consequently the operation of a fluidized bed can be stabilized when metallic silicon fine powder is chloridized in the fluidized bed to produce silicon chloride. <P>SOLUTION: The return pipeline is used which is constituted so that 0.2≤(S2/S1)≤0.8 (wherein S1 is the cross-sectional area of the return pipeline 6 to be connected to a cyclone of a fluidized bed furnace; S2 is the vertically projected area of a powder discharge port 7 of the return pipeline) is satisfied and 0.2≤(D2/D1)≤8 (wherein D1 is the inside diameter of the return pipeline; D2 is the distance from the powder discharge port to a nozzle 8 for sending a fluidizing gas) is also satisfied. Wherein, if the S1 and the opened area (S3) of the powder discharge port of the return pipeline satisfies the relation: 0.2≤(S3/S1)≤0.8, the occlusion suppression effect of the return pipeline is further enhanced. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属シリコン粉末と、塩化水素を含有するガスまたは水素と塩化珪素を含有するガスとを流動層内で反応させるシリコン塩化物の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing silicon chloride in which a metal silicon powder and a gas containing hydrogen chloride or a gas containing hydrogen and silicon chloride are reacted in a fluidized bed.

金属シリコン粉末と、塩化水素を含有するガスまたは水素と塩化珪素を含有するガスとを反応させることにより、トリクロロシランが四塩化珪素などの副生物(これらの反応生成物を、ここでは「シリコン塩化物」と記す)とともに生成する。その後、蒸留工程を経て得られる超高純度のトリクロロシランは、多結晶シリコンの原料として用いられ、得られる多結晶シリコンは、例えば、半導体デバイスの基板として用いられるシリコン単結晶の原料として、あるいは太陽電池の基板などとして広く使用される。   By reacting metal silicon powder with a gas containing hydrogen chloride or a gas containing hydrogen and silicon chloride, trichlorosilane is transformed into a by-product such as silicon tetrachloride (these reaction products are referred to herein as “silicon chloride”). It will be generated together with the item. Thereafter, ultrahigh-purity trichlorosilane obtained through a distillation step is used as a raw material for polycrystalline silicon, and the obtained polycrystalline silicon is used as a raw material for a silicon single crystal used as a substrate for a semiconductor device, for example, or as a solar material. Widely used as a battery substrate.

前記の金属シリコン粉末と、塩化水素を含有するガスまたは水素と塩化珪素を含有するガスとの反応は、金属シリコンの微粒子に反応ガスを吹き込んで微粒子を流動化させた流動層内で行われる。   The reaction between the metal silicon powder and a gas containing hydrogen chloride or a gas containing hydrogen and silicon chloride is performed in a fluidized bed in which a reaction gas is blown into metal silicon fine particles to fluidize the fine particles.

この流動化法は、固体と気体との接触頻度を著しく高め、反応の効率化を図ることができるため、例えば、固体触媒を使用する気体反応、石炭を燃焼させる流動層ボイラー、都市ごみやスラッジを焼却する流動層焼却炉など、気−固触媒反応や気−固反応に利用され、また、流動層乾燥器などとして物理操作にも応用されている。   This fluidization method can significantly increase the frequency of contact between solids and gas and increase the efficiency of the reaction. For example, gas reactions using solid catalysts, fluidized bed boilers that burn coal, municipal waste and sludge It is used for gas-solid catalytic reactions and gas-solid reactions such as fluidized bed incinerators for incineration, and is also applied to physical operations as a fluidized bed dryer.

図1は、アクリロニトリル製造用の反応器の概略構成例を示す図である。反応器1内に空気を供給して固体触媒の流動層2を形成させ、この流動層2内に原料であるアンモニアとプロピレンを導入して反応させ、アクリロニトリルを合成する。触媒が微粒状なので、系外へ放出される微粒子を分離回収するための多段のサイクロン3が反応器1内に設けられている。なお、過度の発熱を抑えて流動層2の温度を所定範囲内に調節するため、冷却管4が取り付けられている。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration example of a reactor for producing acrylonitrile. Air is supplied into the reactor 1 to form a fluidized bed 2 of a solid catalyst, and ammonia and propylene as raw materials are introduced into the fluidized bed 2 and reacted to synthesize acrylonitrile. Since the catalyst is finely divided, a multistage cyclone 3 for separating and recovering fine particles released out of the system is provided in the reactor 1. In order to suppress excessive heat generation and adjust the temperature of the fluidized bed 2 within a predetermined range, a cooling pipe 4 is attached.

生成したアクリロニトリルを含むガスは、微粒の固体触媒を伴ってガス導入口5からサイクロン3に入り、触媒が分離回収された後、生成ガスとして反応器1から排出される。サイクロン3で捕集された微粒の固体触媒は戻し配管6を経て流動層2内に戻され、触媒として再度使用される。   The generated gas containing acrylonitrile enters the cyclone 3 from the gas inlet 5 together with the fine solid catalyst, and after the catalyst is separated and recovered, it is discharged from the reactor 1 as a product gas. The fine solid catalyst collected by the cyclone 3 is returned to the fluidized bed 2 through the return pipe 6 and used again as a catalyst.

このように、流動層を用いた機器では、多くの場合微細化した粒子が気体とともに放出されるが、特に反応用流動層ではこの微粒子中に有用成分が残存しており、それを回収して流動層で再利用するため、一般的には構造の簡単なサイクロン(固気分離器)が反応器(流動層炉)内に設けられている。   As described above, in a device using a fluidized bed, in many cases, fine particles are released together with a gas. Particularly in a fluidized bed for reaction, useful components remain in the fine particles, which are recovered. In order to reuse in a fluidized bed, a cyclone (solid gas separator) having a simple structure is generally provided in a reactor (fluidized bed furnace).

しかし、このサイクロンで回収した微粒子を流動槽内に戻すとき、その配管(前記図1に例示した、戻し配管6)が詰まり、サイクロン内に微粒子が堆積してサイクロンの機能が果たされない場合が往々にして生じる。また、操業の如何によっては戻し配管での微粒子の逆流(吹き上がり)が生じる場合もある。   However, when the fine particles collected by the cyclone are returned to the fluid tank, the pipe (return pipe 6 illustrated in FIG. 1) is clogged, and the fine particles accumulate in the cyclone and the cyclone function may not be performed. Often occurs. Further, depending on the operation, there may be a case where fine particles flow back (blow up) in the return pipe.

そのため、通常は、戻し配管の先端に重量弁が取り付けられている。重量弁の外面には流動層を構成する固体粒子と気体による圧力が作用しているため、当初は弁が閉止した状態にあるが、戻し配管内に微粒子が堆積してその圧力(内面の圧力)が外面の圧力を超えると弁が開き、戻し配管内の微粒子は流動槽内に戻される。その結果、外面の圧力が内面の圧力を上回り、弁は再び閉止する。   For this reason, a weight valve is usually attached to the tip of the return pipe. Since the pressure by the solid particles and gas constituting the fluidized bed is acting on the outer surface of the weight valve, the valve is initially closed, but fine particles accumulate in the return pipe and the pressure (pressure on the inner surface) ) Exceeds the pressure on the outer surface, the valve opens, and the fine particles in the return pipe are returned to the fluid tank. As a result, the pressure on the outer surface exceeds the pressure on the inner surface, and the valve closes again.

しかしながら、この重量弁はステンレス鋼(SUS系)等の金属ヒンジを用いた構造なので、例えば金属シリコンなどの硬い粒子が流動層の構成粒子となる場合、摩耗により金属ヒンジが短期間で回転不良になり、または高温での劣化により作動不良に陥るという実用上看過し得ない問題がある。   However, since this weight valve has a structure using a metal hinge such as stainless steel (SUS type), for example, when hard particles such as metal silicon become the constituent particles of the fluidized bed, the metal hinge becomes poorly rotated in a short period due to wear. There is a problem that cannot be overlooked in practice, such as malfunction due to deterioration at high temperature.

また、例えば特許文献1では、重量弁により粒子排出管(戻し配管に相当する)内の微粒子を流動槽内に戻す操作が繰り返される結果、流動層を構成する粒子が微細化し、流動層の嵩密度が減少して嵩(体積)が増大し、そのため流動面の上面が上昇し、粒子排出管内の微粒子の上面も上昇してサイクロン本体に達し、サイクロンが機能しなくなるという問題がある、としている。   Further, for example, in Patent Document 1, as a result of repeating the operation of returning the fine particles in the particle discharge pipe (corresponding to the return pipe) into the fluidized tank by the weight valve, the particles constituting the fluidized bed are refined, and the volume of the fluidized bed is increased. The density decreases and the bulk (volume) increases, so the upper surface of the flow surface rises, the upper surface of the fine particles in the particle discharge pipe also rises and reaches the cyclone body, and there is a problem that the cyclone stops functioning. .

そのため、同特許文献では、粒子排出管の途中に水素ガス、アルゴンガスなどのシールガスを供給して、該粒子排出管を通って上昇するガス流により、サイクロンにおいて系外へ排出されるガスから分離された微粒子のシール流動層を生成させ、粒子排出管(戻し配管)での吹き上がりを防止できるように構成されたサイクロン、およびこれを備える流動層反応装置が提案されている。なお、この装置では、流動層の嵩密度が減少して流動面の上面が上昇し過ぎたときには、シールガスの供給量を低減または停止し、あるいは増大させて、シール流動層を減少乃至消失させ、意図的に戻し配管での吹き上がりを生じさせて微粒子を強制排出して流動層の嵩密度を正常域に戻している。   Therefore, in this patent document, a seal gas such as hydrogen gas or argon gas is supplied in the middle of a particle discharge pipe, and a gas flow rising through the particle discharge pipe causes gas to be discharged out of the system in a cyclone. There have been proposed a cyclone configured to generate a sealed fluidized bed of separated fine particles and prevent blowing up in a particle discharge pipe (return pipe), and a fluidized bed reaction apparatus including the cyclone. In this device, when the bulk density of the fluidized bed decreases and the upper surface of the fluidized surface rises too much, the supply amount of the seal gas is reduced, stopped, or increased to reduce or eliminate the seal fluidized bed. By intentionally blowing up the return pipe, the fine particles are forcibly discharged to return the bulk density of the fluidized bed to the normal range.

しかし、本発明者が、この戻し配管の途中にシールガスを吹き込むことによって戻し配管での吹き上がりを防止する技術を金属シリコン粉末の流動層において適用し、調査したところ、戻し配管の閉塞の問題は解決されず、戻し配管の先端部分での閉塞頻度が高いことが判明した。加えて、流動層の嵩密度の減少による流動面上面の過度の上昇を抑えるために微粒子の断続的な強制排出を行うので、原料歩留まりが少なからず悪化した。   However, the present inventor applied and investigated a technique for preventing blow-up in the return pipe by blowing a seal gas in the middle of the return pipe in a fluidized bed of metal silicon powder, and found that the problem of blockage of the return pipe Was not solved, and it turned out that the blockage frequency at the tip of the return pipe is high. In addition, since the intermittent forced discharge of the fine particles is performed in order to suppress the excessive rise of the upper surface of the fluidized surface due to the decrease in the bulk density of the fluidized bed, the raw material yield is deteriorated.

また、シールガスに水素を用いた場合、流動層への送気ガス(四塩化珪素と水素を使用)とシールガスとが混合される場所(サイクロン下部の粒子面)においてガス中の水素分圧が上昇し、シリコンが析出して、シールガス導入管の閉塞の原因となることがわかった。さらに、シールガスの流量が多い場合は、微粉末が飛散し、少ない場合は、シール流動層の形成が不十分となるので、シールガスの流量管理を厳密に行わなければならず、操業が難しいという問題もある。   Also, when hydrogen is used as the seal gas, the partial pressure of hydrogen in the gas at the location where the gas supplied to the fluidized bed (using silicon tetrachloride and hydrogen) and the seal gas are mixed (particle surface below the cyclone). As a result, it was found that silicon was deposited and the seal gas introduction pipe was blocked. Furthermore, when the flow rate of the seal gas is high, fine powder is scattered, and when the flow rate is low, the formation of the seal fluidized bed becomes insufficient, so the flow rate of the seal gas must be strictly controlled and operation is difficult. There is also a problem.

一方、前記図1に示したような流動層とは異なる方式の循環流動層が下水汚泥や都市ごみ等の燃焼や熱分解に用いられている。この循環流動層は、流動層に多量の流動ガスを送気して流動層を意図的に吹き上がらせ、流動ガスを、「流動層」→「サイクロン」→「戻し配管」→「流動層」の経路内に大量に循環させる方式である。この循環流動層は、反応速度は大きいが、原料歩留まりが悪い上に、金属シリコン粉末の塩化に要求される反応安定化のための細やかな制御は困難なので、金属シリコン粉末の塩化に採用することはできない。   On the other hand, a circulating fluidized bed of a system different from the fluidized bed shown in FIG. 1 is used for combustion and thermal decomposition of sewage sludge, municipal waste, and the like. In this circulating fluidized bed, a large amount of fluidized gas is sent to the fluidized bed to intentionally blow up the fluidized bed, and the fluidized gas is changed to “fluidized bed” → “cyclone” → “return pipe” → “fluidized bed”. This is a method of circulating a large amount in the route. Although this circulating fluidized bed has a high reaction rate, the raw material yield is poor, and fine control for stabilizing the reaction required for chlorination of metal silicon powder is difficult, so it should be adopted for chlorination of metal silicon powder. I can't.

従来から、金属シリコン粉末を流動層内で塩化してシリコン塩化物を製造するに際し、戻し配管での閉塞が少なく、安定した操業が可能で、かつ原料歩留まりの高い製造方法が求められてきたが、この要請に十分に応え得る技術の開発は未だなされていないのが現状である。   Conventionally, when producing silicon chloride by chlorinating metal silicon powder in a fluidized bed, there has been a demand for a production method with less blockage in the return pipe, stable operation, and high raw material yield. However, the present situation is that the development of a technology that can sufficiently meet this demand has not yet been made.

特開平9−194207号公報JP-A-9-194207

本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、その目的は、金属シリコン粉末と、塩化水素を含有するガスまたは水素と塩化珪素を含有するガスとを流動層内で反応させてシリコン塩化物を製造するに際し、サイクロンで回収された金属シリコン微粉末の流動層での再利用のために設けられている戻し配管の閉塞が少なく、定常的に安定した操業が可能で、原料歩留まりの高いシリコン塩化物の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to make silicon chloride by reacting a metal silicon powder and a gas containing hydrogen chloride or a gas containing hydrogen and silicon chloride in a fluidized bed. When manufacturing products, there is little blockage of the return pipe provided for reuse in the fluidized bed of metal silicon fine powder recovered by the cyclone, stable operation is possible, and raw material yield is high. The object is to provide a method for producing silicon chloride.

本発明者は、上記の目的を達成するために、特に閉塞頻度が高い戻し配管の先端部分での閉塞について詳細に調査した。その結果、戻し配管の先端では粉末が十分に流動していない、すなわち流動状態が良好に維持されていない部位が生じやすく、かつ流動層炉内は高温になっているので、その部位が焼結等により徐々に固化され、粉体の特性が損なわれて配管の詰まりが生じることがわかった。   In order to achieve the above-mentioned object, the present inventor has investigated in detail the blockage at the front end portion of the return pipe having a particularly high blockage frequency. As a result, a part where the powder does not flow sufficiently at the tip of the return pipe, that is, a part where the fluidized state is not maintained well is likely to occur, and the inside of the fluidized bed furnace is at a high temperature. It was found that it gradually solidified due to the above, and the characteristics of the powder were impaired, resulting in clogging of the piping.

そこで、粉末の流動が不十分な部位をなくするために、戻し配管の開口部(粉末排出口)の形状、面積等を適切に定めるとともに、戻し配管の先端近傍に送気ノズルを設け、流動層内のガスの一部を強制的に送り込んだところ、配管の詰まりを抑制できることを確認した。   Therefore, in order to eliminate parts where powder flow is insufficient, the shape and area of the opening (powder discharge port) of the return pipe are appropriately determined, and an air supply nozzle is provided near the tip of the return pipe to flow. When a part of the gas in the bed was forcibly sent, it was confirmed that the clogging of the piping could be suppressed.

本発明の要旨は、下記のシリコン塩化物の製造方法にある。   The gist of the present invention resides in the following method for producing silicon chloride.

すなわち、金属シリコン粉末を塩化水素を含有するガスまたは水素と塩化珪素を含有するガスと流動層内で反応させて目的のシリコン塩化物を得て、流動層炉から排出されるシリコン塩化物含有ガスからサイクロンで金属シリコン微粉末を分離回収し、回収された金属シリコン微粉末を戻し配管で流動層へ戻すシリコン塩化物の製造方法であって、戻し配管の配管断面積(S1)と戻し配管の粉末排出口の鉛直投影面積(S2)との関係が下記(1)式を満たし、
0.2≦(S2/S1)≦0.8 ・・・(1)
戻し配管の内径をD1とし、粉末排出口から戻し配管途中に設けられた流動ガス送気ノズルまでの距離をD2とするときに、D1とD2が下記(2)式を満たすことを特徴とするシリコン塩化物の製造方法である。
That is, metal silicon powder is reacted with a gas containing hydrogen chloride or a gas containing hydrogen and silicon chloride in a fluidized bed to obtain a target silicon chloride, and the silicon chloride-containing gas discharged from the fluidized bed furnace Is a method for producing silicon chloride, in which metal silicon fine powder is separated and recovered from a cyclone and the recovered metal silicon fine powder is returned to a fluidized bed by a return pipe, wherein the pipe cross-sectional area (S1) of the return pipe and the return pipe The relationship with the vertical projection area (S2) of the powder outlet satisfies the following formula (1),
0.2 ≦ (S2 / S1) ≦ 0.8 (1)
When the inner diameter of the return pipe is D1 and the distance from the powder outlet to the flowing gas supply nozzle provided in the middle of the return pipe is D2, D1 and D2 satisfy the following expression (2): This is a method for producing silicon chloride.

0.2≦(D2/D1)≦8 ・・・(2)
ここでいう「シリコン塩化物」とは、シリコンと塩化水素を含有するガス、またはシリコンと水素、塩化珪素を含有するガスとの反応により生成する塩素を含むシリコンの化合物を意味する。主にはトリクロロシランと四塩化珪素である。なお、塩化珪素としては、四塩化珪素、六塩化二珪素などがあるが、通常は四塩化珪素が用いられる。
0.2 ≦ (D2 / D1) ≦ 8 (2)
The term “silicon chloride” as used herein means a silicon compound containing chlorine produced by a reaction between a gas containing silicon and hydrogen chloride, or a gas containing silicon and hydrogen or a gas containing silicon chloride. Mainly trichlorosilane and silicon tetrachloride. Examples of silicon chloride include silicon tetrachloride and disilicon hexachloride. Usually, silicon tetrachloride is used.

「配管断面積(S1)」とは、戻し配管の内部の断面積で、配管の軸(中心線)方向に垂直な面における断面積である。なお、戻し配管の直径が一定でない場合の配管断面積(S1)は、粉末排出口から戻し配管に沿って上流方向に10cmから30cmまでの区間における1cm区切りの合計21箇所での配管断面積を測定し、その平均値を配管断面積(S1)とする。   The “pipe cross-sectional area (S1)” is a cross-sectional area inside the return pipe, and is a cross-sectional area in a plane perpendicular to the axis (center line) direction of the pipe. In addition, the pipe cross-sectional area (S1) when the diameter of the return pipe is not constant is the pipe cross-sectional area at a total of 21 locations divided by 1 cm in the section from 10 cm to 30 cm in the upstream direction along the return pipe from the powder discharge port. The average value is measured as the pipe cross-sectional area (S1).

「粉末排出口の鉛直投影面積(S2)」とは、粉末排出口を下方から見たときの投影面積、つまり下向きの開口面積である。   The “vertical projected area (S2) of the powder discharge port” is a projected area when the powder discharge port is viewed from below, that is, a downward opening area.

「戻し配管の内径(D1)」とは、粉末排出口から戻し配管に沿って上流方向に10cmから30cmまでの区間の平均内径である。   The “inner diameter (D1) of the return pipe” is an average inner diameter of a section from 10 cm to 30 cm upstream from the powder discharge port along the return pipe.

また、「粉末排出口」は、距離D2を決める基準でもあるが、「粉末排出口」が水平に形成されている場合はその水平の面を、「粉末排出口」が斜めにカットされている場合は、粉末排出口面の重心を含む水平の面を基準とする。なお、粉末排出口からの距離を求める際に、戻し配管が屈曲している場合などは、前記の基準から配管の中心線に沿った距離を測定する。   In addition, the “powder discharge port” is also a standard for determining the distance D2, but when the “powder discharge port” is formed horizontally, the horizontal surface of the “powder discharge port” is cut obliquely. In this case, the horizontal plane including the center of gravity of the powder discharge port surface is used as a reference. In addition, when calculating | requiring the distance from a powder discharge port, when return piping is bent, the distance along the centerline of piping from the said reference | standard is measured.

前記シリコン塩化物の製造方法において、さらに、戻し配管の配管断面積(S1)と戻し配管の粉末排出口の開口面積(S3)との関係が下記(3)式を満たすこととすれば、戻し配管の閉塞抑制効果は一層向上する。   In the silicon chloride manufacturing method, if the relationship between the pipe cross-sectional area (S1) of the return pipe and the opening area (S3) of the powder discharge port of the return pipe satisfies the following expression (3), the return The blockage suppression effect of the piping is further improved.

0.2≦(S3/S1)≦0.8 ・・・(3)             0.2 ≦ (S3 / S1) ≦ 0.8 (3)

本発明のシリコン塩化物の製造方法によれば、金属シリコン粉末と、塩化水素を含有するガスまたは水素と塩化珪素を含有するガスとを流動層内で反応させてシリコン塩化物を製造する際に、流動層炉から排出されるシリコン塩化物含有ガスに伴って排出され、サイクロンで回収された金属シリコン微粉末の流動層での再利用のために設けられている戻し配管の閉塞が少なく、定常的に安定した操業が可能である。これにより、高い原料歩留まりを維持することができる。   According to the method for producing silicon chloride of the present invention, when producing silicon chloride by reacting metal silicon powder with a gas containing hydrogen chloride or a gas containing hydrogen and silicon chloride in a fluidized bed. The return pipe provided for reuse in the fluidized bed of the metal silicon fine powder discharged with the silicon chloride-containing gas discharged from the fluidized bed furnace and recovered by the cyclone is less clogged. Stable operation is possible. Thereby, a high raw material yield can be maintained.

以下に、本発明のシリコン塩化物の製造方法について、図面を参照して具体的に説明する。   Below, the manufacturing method of the silicon chloride of this invention is demonstrated concretely with reference to drawings.

本発明のシリコン塩化物の製造方法は、前記の通り、金属シリコン粉末を、塩化水素を含有するガスまたは水素と塩化珪素を含有するガスと流動層内で反応させて目的のシリコン塩化物を得て、流動層炉から排出されるシリコン塩化物含有ガスからサイクロンで金属シリコン微粉末を分離回収し、回収された金属シリコン微粉末を戻し配管で流動層へ戻すシリコン塩化物の製造方法であって、開口部(粉末排出口)の形状の変更、流動ガス(流動層内のガス)を戻し配管内に送り込むための送気ノズルの取り付け等の改良を施した特殊な構造の戻し配管を用いて、前記回収された金属シリコン微粉末を流動層へ戻しつつ操業を行う製造方法である。   As described above, the silicon chloride production method of the present invention is obtained by reacting a metal silicon powder with a gas containing hydrogen chloride or a gas containing hydrogen and silicon chloride in a fluidized bed to obtain a target silicon chloride. A silicon chloride production method for separating and recovering metal silicon fine powder from a silicon chloride-containing gas discharged from a fluidized bed furnace with a cyclone and returning the recovered metal silicon fine powder to a fluidized bed through a return pipe. Using a return pipe with a special structure that has been modified, such as changing the shape of the opening (powder discharge port) and mounting an air supply nozzle to send fluid gas (gas in the fluidized bed) into the return pipe The manufacturing method of performing the operation while returning the recovered metal silicon fine powder to the fluidized bed.

前記の流動層炉内には流動層が形成されており、流動層内での反応により得られるシリコン塩化物を含有するガス中に含まれる金属シリコン微粉末を分離回収するためのサイクロンが取り付けられている。サイクロンの下方部には戻し配管が連接されている(図1参照)。なお、サイクロンは、流動層炉外に取り付けられている場合もある。   A fluidized bed is formed in the fluidized bed furnace, and a cyclone for separating and recovering metal silicon fine powder contained in a gas containing silicon chloride obtained by reaction in the fluidized bed is attached. ing. A return pipe is connected to the lower part of the cyclone (see FIG. 1). The cyclone may be attached outside the fluidized bed furnace.

図2は、流動層炉のサイクロンに連接された戻し配管の先端近傍の縦断面を模式的に示す図で、(a)は本発明の製造方法の実施に用いられる戻し配管例であり、(b)および(c)は従来用いられあるいは提案されている配管例である。   FIG. 2 is a view schematically showing a longitudinal section in the vicinity of the tip of a return pipe connected to a cyclone of a fluidized bed furnace, and (a) is an example of a return pipe used for carrying out the manufacturing method of the present invention. b) and (c) are piping examples used or proposed in the past.

図2において、従来用いられている戻し配管6は、(b)に示すように、配管の先端近傍が直管型である。また、(c)は前掲の特許文献1に記載されている開口部(粉末排出口)が横向きの戻し配管で、前記図1に示した戻し配管もこのタイプに含まれる。   As shown in FIG. 2B, the return pipe 6 conventionally used in FIG. 2 is a straight pipe type in the vicinity of the tip of the pipe. Further, (c) is a return pipe whose opening (powder discharge port) described in the above-mentioned Patent Document 1 is oriented horizontally, and the return pipe shown in FIG. 1 is also included in this type.

これに対し、本発明の製造方法の実施に用いられる戻し配管6は、図2(a)に示すように、粉末排出口7の形状に改良が加えられ、かつ配管6の途中に、つまり粉末排出口7のレベルから上方へ距離D2の位置に流動ガス送気ノズル8が設けられ、この送気ノズル8から流動ガス(流動層内のガス)を注入できるように構成されている。なお、図中に示した符号Cは、斜めにカットされている粉末排出口7面の重心に相当する位置である。   On the other hand, as shown in FIG. 2 (a), the return pipe 6 used for carrying out the manufacturing method of the present invention is improved in the shape of the powder discharge port 7, and in the middle of the pipe 6, that is, the powder. A fluid gas supply nozzle 8 is provided at a position of a distance D2 upward from the level of the discharge port 7, and a fluid gas (gas in the fluidized bed) can be injected from the gas supply nozzle 8. In addition, the code | symbol C shown in the figure is a position corresponded to the gravity center of the powder discharge port 7 surface cut diagonally.

本発明の製造方法では、戻し配管の配管断面積(S1)と戻し配管の粉末排出口の鉛直投影面積(S2)との関係が下記(1)式を満たすこととする。   In the manufacturing method of the present invention, the relationship between the pipe cross-sectional area (S1) of the return pipe and the vertical projection area (S2) of the powder discharge port of the return pipe satisfies the following expression (1).

0.2≦(S2/S1)≦0.8 ・・・(1)
このように規定するのは、(S2/S1)が0.2未満であれば、流動層炉側(つまり、粉末排出口側)から戻し配管内への流動ガスの流入量が少なすぎ、戻し配管の先端付近における流動状態が良好に維持されず、その部位で粉体の固化が生じやすいからである。戻し配管の途中に設けた送気ノズルからの流動ガス量を増加させれば戻し配管の閉塞をある程度は抑制できるが、流動ガス量の増加が吹き上がりの原因になりやすく、戻し配管内を安定した流動状態に維持することは難しい。一方、(S2/S1)が0.8を超えると、流動層炉側からの流動ガスの流入量が多すぎて、流動ガス送気ノズルからの流動ガスを停止しても吹き上がりが発生しやすくなる。
0.2 ≦ (S2 / S1) ≦ 0.8 (1)
If (S2 / S1) is less than 0.2, the amount of flowing gas flowing from the fluidized bed furnace side (that is, the powder discharge port side) into the return pipe is too small. This is because the flow state in the vicinity of the tip of the pipe is not well maintained, and the powder tends to solidify at that portion. Increasing the amount of flowing gas from the air supply nozzle provided in the middle of the return pipe can suppress the blockage of the return pipe to some extent, but the increase in the amount of flowing gas is likely to cause blow-up and stabilize the inside of the return pipe. It is difficult to maintain a fluid state. On the other hand, if (S2 / S1) exceeds 0.8, there is too much inflow of fluid gas from the fluidized bed furnace side, and blowing will occur even if the fluid gas from the fluid gas feed nozzle is stopped. It becomes easy.

本発明の製造方法では、戻し配管の内径をD1とし、粉末排出口から戻し配管途中に設けられた流動ガス送気ノズルまでの距離をD2とするときに、D1とD2が下記(2)式を満たすこととする。言い換えると、送気ノズルの取り付け位置を、粉末排出口から上方へ戻し配管の内径D1の0.2倍乃至8倍の位置とするのである。   In the manufacturing method of the present invention, when the inner diameter of the return pipe is D1, and the distance from the powder discharge port to the flowing gas supply nozzle provided in the return pipe is D2, D1 and D2 are expressed by the following formula (2). It shall be satisfied. In other words, the mounting position of the air supply nozzle is returned upward from the powder discharge port to a position 0.2 to 8 times the inner diameter D1 of the pipe.

0.2≦(D2/D1)≦8 ・・・(2)
このように規定するのは、D2がD1の0.2倍未満であれば、すなわち、図2(a)において、送気ノズル8の取り付け位置が重心位置Cのレベルに近く、下方に偏している場合は、送気ノズルから注入される流動ガスの大半が流動層炉内へ流出し、戻し配管内の流動状態を安定的に維持することが難しいからである。一方、D2がD1の8倍を超えると、送気のズルの取り付け位置が高すぎて、送気ノズルから戻し配管へ送り込まれるガスの流動作用が戻し配管の先端付近には作用しないため、戻し配管の先端付近の閉塞防止効果が不十分となる。
0.2 ≦ (D2 / D1) ≦ 8 (2)
If D2 is less than 0.2 times D1, that is, the attachment position of the air supply nozzle 8 is close to the level of the center of gravity position C in FIG. This is because most of the flowing gas injected from the air supply nozzle flows out into the fluidized bed furnace, and it is difficult to stably maintain the flowing state in the return pipe. On the other hand, if D2 exceeds 8 times D1, the attachment position of the air supply slip is too high, and the flow action of the gas sent from the air supply nozzle to the return pipe does not act near the tip of the return pipe. The blockage prevention effect near the end of the pipe is insufficient.

前記(D2/D1)の望ましい範囲は、「0.8≦(D2/D1)≦4」で、この条件を満たすことにより、戻し配管の閉塞防止効果はより一層向上する。   The desirable range of (D2 / D1) is “0.8 ≦ (D2 / D1) ≦ 4”. By satisfying this condition, the blockage prevention effect of the return pipe is further improved.

本発明の製造方法を実施するに際し、戻し配管への流動ガス注入量〔A(m3/min)〕は、例えば、以下のように定めればよい。すなわち、流動層を流動状態に維持し、戻し配管への流動ガス量を次第に増加していき、吹き上がりが始まるときの流動ガス注入量〔A(max)〕をあらかじめサイクロンからの排気から検知しておいて、「A(max)×0.15≦A≦A(max)×0.7」の範囲に流動ガス注入量(A)を設定すればよい。 When carrying out the production method of the present invention, the flow gas injection amount [A (m 3 / min)] into the return pipe may be determined as follows, for example. That is, the fluidized bed is maintained in a fluidized state, the amount of fluid gas flowing into the return pipe is gradually increased, and the fluid gas injection amount [A (max) ] when the blow-up starts is detected in advance from the exhaust from the cyclone. The flow gas injection amount (A) may be set in the range of “A (max) × 0.15 ≦ A ≦ A (max) × 0.7”.

上述した本発明のシリコン塩化物の製造方法において、さらに、戻し配管の配管断面積(S1)と戻し配管の粉末排出口の開口面積(S3)との関係が下記(3)式を満たすこととすれば、戻し配管の閉塞抑制効果は一層向上する。   In the silicon chloride manufacturing method of the present invention described above, the relationship between the pipe cross-sectional area (S1) of the return pipe and the opening area (S3) of the powder outlet of the return pipe satisfies the following expression (3): If it does so, the obstruction | occlusion suppression effect of return piping will improve further.

0.2≦(S3/S1)≦0.8 ・・・(3)
この規定は、戻し配管の形状を、粉末排出口の開口面積が戻し配管の断面積の0.2倍乃至0.8倍の、先細りの排出口を持ったものとすることを意味する。すなわち、戻し配管の粉末排出口を、その鉛直投影面積を小さくすること(前記(1)式による規定)に加え、実際の開口面積も小さくするのである。これにより、粉末排出口の鉛直投影面積を小さくするだけでは吹き上がりを十分に防止できない場合であっても、確実に防止することができる。
0.2 ≦ (S3 / S1) ≦ 0.8 (3)
This regulation means that the shape of the return pipe has a tapered outlet whose opening area of the powder outlet is 0.2 to 0.8 times the cross-sectional area of the return pipe. That is, in addition to reducing the vertical projected area of the powder discharge port of the return pipe (regulation according to the above equation (1)), the actual opening area is also reduced. Thereby, even if it is a case where blowing up cannot fully be prevented only by making the vertical projection area of a powder discharge port small, it can prevent reliably.

(S3/S1)を0.2以上とするのは、0.2未満では流動層炉側からの流動ガスの流入が過小となるのみならず、粉末排出口から粉末が流れ出にくくなり、戻し配管の先端部分での閉塞の原因となる恐れがあるからである。また、(S3/S1)を0.8以下とするのは、0.8を超えると流動ガスの流入が過大となり、吹き上がりの発生を確実に防止するためには望ましくないからである。   The reason why (S3 / S1) is 0.2 or more is that if it is less than 0.2, not only does the inflow of the fluid gas from the fluidized bed furnace side become excessive, but also the powder does not easily flow out from the powder outlet, and the return pipe This is because there is a possibility that it may cause a blockage at the tip portion of the. The reason why (S3 / S1) is 0.8 or less is that when it exceeds 0.8, the inflow of the flowing gas becomes excessive, which is not desirable for reliably preventing the occurrence of blow-up.

図3は、先細りの粉末排出口を持った戻し配管の先端近傍の縦断面を模式的に示す図である。(a)は(S3/S1)が0.8、(b)は(S3/S1)が0.3の場合である。この場合は、粉末排出口の鉛直投影面積と実際の開口面積は同じである。また、送気ノズルの取り付け位置は(a)、(b)とも同じで、(D2/D1)が0.8である。すなわち、(a)、(b)いずれも本発明で規定する条件を満たす戻し配管である。   FIG. 3 is a diagram schematically showing a longitudinal section in the vicinity of the tip of a return pipe having a tapered powder discharge port. (A) is when (S3 / S1) is 0.8, and (b) is when (S3 / S1) is 0.3. In this case, the vertical projection area of the powder outlet and the actual opening area are the same. The attachment position of the air supply nozzle is the same in both (a) and (b), and (D2 / D1) is 0.8. That is, both (a) and (b) are return pipes that satisfy the conditions defined in the present invention.

一方、図3の(c)は送気ノズルの取り付け位置が粉末排出口に近すぎ、排出口面に同じとなっている場合で、本発明で規定する条件から外れる戻し配管である。   On the other hand, (c) in FIG. 3 is a return pipe that falls outside the conditions defined in the present invention when the air supply nozzle is mounted too close to the powder discharge port and is the same as the discharge port surface.

図4は、サイクロンが流動層炉の外側に設けられている戻し配管の縦断面を模式的に示す図である。戻し配管は流動層炉内へ斜め下方に挿入されているが、先端近傍は下向きに構成されているので、粉末排出口の形状、送気ノズルの取り付け等について、鉛直下向きの戻し配管の場合と同様に規定すれば、本発明の製造方法で使用できる。   FIG. 4 is a diagram schematically showing a longitudinal section of a return pipe in which a cyclone is provided outside the fluidized bed furnace. The return pipe is inserted diagonally downward into the fluidized bed furnace, but the vicinity of the tip is configured downward, so the shape of the powder discharge port, the installation of the air supply nozzle, etc. If defined similarly, it can be used in the production method of the present invention.

戻し配管の流動層炉内での設置位置は、特に限定されず任意であるが、流動層炉の中心部近傍よりも、炉壁側へ偏った位置、すなわち、半径を100(無次元数)としたとき、流動層炉の中心から炉壁方向へ50〜90の範囲にある位置、より望ましくは80〜90の範囲にある位置に配設するのが望ましい。流動層炉の中心部近傍に比べて、炉壁に近い位置の方が上昇流動ガス量が少なく、また、下方に移動する傾向があるので、戻し配管中の微粉末が流動層内へ戻りやすいからである。   The installation position of the return pipe in the fluidized bed furnace is not particularly limited and is arbitrary. However, the position is more biased toward the furnace wall than the vicinity of the center of the fluidized bed furnace, that is, the radius is 100 (dimensionless number). In this case, it is desirable to dispose at a position in the range of 50 to 90 from the center of the fluidized bed furnace toward the furnace wall, more preferably in a range of 80 to 90. Compared to the vicinity of the center of the fluidized bed furnace, the amount near the furnace wall is smaller in the amount of flowing fluid and tends to move downward, so that the fine powder in the return pipe easily returns to the fluidized bed. Because.

以上説明したように、本発明のシリコン塩化物の製造方法は、流動層炉側から戻し配管への流動ガス流入量が多すぎず少なすぎず、言い換えると、“適度に”粉末排出口から戻し配管の先端近傍に流動ガスが入ってくる状態にしておき、そこに流動ガスを戻し配管途中に別途注入し、その相乗効果によって戻し配管内の流動状態を安定的に維持する方法である。   As explained above, the silicon chloride production method of the present invention has a flow rate of flowing gas from the fluidized bed furnace side to the return pipe that is neither too much nor too little, in other words, “moderately” returns from the powder outlet. In this method, the flowing gas enters the vicinity of the tip of the pipe, the flowing gas is separately injected into the return pipe, and the flow state in the return pipe is stably maintained by the synergistic effect.

この本発明の製造方法によれば、戻し配管の閉塞が少なく、安定した操業が可能であり、吹き上がりが抑制されるので、高い原料歩留まりでシリコン塩化物を製造することができる。前掲の特許文献1に記載されるシールガスを使用しないので、操作が簡単であるという利点もある。   According to this production method of the present invention, there is little blockage of the return pipe, stable operation is possible, and blow-up is suppressed, so that silicon chloride can be produced with a high raw material yield. Since the sealing gas described in Patent Document 1 is not used, there is an advantage that the operation is simple.

なお、前述した循環流動層では、大量の流動ガスを循環させるので戻し配管内と流動槽内の粉末の粒径が近いのに対し、本発明のシリコン塩化物の製造方法において流動層炉に形成される流動層では、流動層内よりも戻し配管内の粉末粒径が遙かに小さいという違いがある。そのため、循環流動層では有効な閉塞防止法であっても、本発明の製造方法に係る循環式でない流動層では、十分な効果が得られないものと推測される。   In the circulating fluidized bed described above, since a large amount of fluidized gas is circulated, the particle size of the powder in the return pipe and the fluidized tank is close to each other, whereas in the silicon chloride production method of the present invention, it is formed in the fluidized bed furnace. In the fluidized bed, there is a difference that the powder particle size in the return pipe is much smaller than in the fluidized bed. Therefore, even if the clogging prevention method is effective in the circulating fluidized bed, it is presumed that the non-circulating fluidized bed according to the production method of the present invention cannot obtain a sufficient effect.

開口部(粉末排出口)の形状に改良を加えるとともに、送気ノズルを取り付けた戻し配管を用いて、本発明の製造方法を実施し、原料ロスおよび戻し配管の平均寿命を調査して、本発明の効果を確認した。なお、「原料ロス」を調査することにより原料歩留まりの良否を評価できる。また、「平均寿命」は戻し配管の閉塞頻度のバロメータである。戻し配管が一度閉塞すると、配管内で粉末が焼結するため流動ガスを注入しても閉塞状態の修復ができず、戻し配管の交換等が必要となるからである。   In addition to improving the shape of the opening (powder discharge port), the production method of the present invention was carried out using the return pipe to which the air supply nozzle was attached, the raw material loss and the average life of the return pipe were investigated, The effect of the invention was confirmed. In addition, the quality of raw material yield can be evaluated by investigating “raw material loss”. “Average life” is a barometer of the blockage frequency of the return pipe. This is because once the return pipe is closed, the powder is sintered in the pipe, so that the closed state cannot be repaired even if flowing gas is injected, and the return pipe needs to be replaced.

〔実施条件の諸元〕
戻し配管内径 :76mm(配管断面積形状は円形)
戻し配管断面積 :45cm2(7.6×7.6×3.14/4)
流動槽内温度 :500℃(流動層の炉床から吹き込むガスの温度)
流動層へ送気するガス成分:水素+四塩化珪素
流動層へ投入する粉末原料:金属シリコン(純度99質量%以上の珪素)
上記実施条件で本発明の製造方法を実施し、原料ロスおよび戻し配管の平均寿命を調査した。なお、比較のために、従来の送気ノズルのない戻し配管や、送気ノズルがあっても本発明で定める条件から外れる戻し配管を用いた場合についても同様の調査を行った。調査結果を表1に示す。
[Specifications of implementation conditions]
Return pipe inner diameter: 76 mm (Pipe cross-sectional area is circular)
Return pipe cross-sectional area: 45 cm 2 (7.6 × 7.6 × 3.14 / 4)
Fluidized tank temperature: 500 ° C (temperature of gas blown from the fluidized bed hearth)
Gas component fed to fluidized bed: Hydrogen + silicon tetrachloride Powder raw material charged into fluidized bed: Metallic silicon (silicon with a purity of 99% by mass or more)
The production method of the present invention was carried out under the above-mentioned conditions, and the raw material loss and the average life of the return pipe were investigated. For comparison, the same investigation was performed for a conventional return pipe without an air supply nozzle or a return pipe that does not satisfy the conditions defined in the present invention even if an air supply nozzle is provided. The survey results are shown in Table 1.

Figure 2008133147
Figure 2008133147

表1において、「原料ロスα」は、原料である金属シリコンの炉外への排出が最大であった場合(表1のNo.1)を100(基準)として表した相対値であり、「平均寿命β」は、戻し配管の交換等が必要で平均寿命が最短であった場合(表1のNo.2)を1(基準)として表した相対値である。また、「評価指数」は、原料ロスと戻し配管の平均寿命の双方を考慮した総合評価を行うために導入した指数であり、「総合評価」の欄の×印、○印等の基準は以下のとおりである。評価指数が50以上であれば、良好とした。   In Table 1, “raw material loss α” is a relative value expressed as 100 (standard) when the discharge of metal silicon, which is a raw material, to the outside of the furnace is the maximum (No. 1 in Table 1). “Average life β” is a relative value expressed as 1 (reference) when the average life is the shortest (No. 2 in Table 1) because the return pipe needs to be replaced. The “evaluation index” is an index introduced for comprehensive evaluation that takes into account both raw material loss and the average life of the return pipe. Standards such as “x” and “o” in the “overall evaluation” column are as follows: It is as follows. If the evaluation index was 50 or more, it was considered good.

× :評価指数49以下
○ :評価指数50〜99
○○ :評価指数100〜149
○○○ :評価指数150〜199
○○○○:評価指数200以上
表1に示した結果から明らかなように、本発明例(No.3〜No.13)では評価指数が57以上で、総合評価がいずれも○印以上であった。特に、粉末排出口の開口面積(S3)が戻し配管の断面積(S1)の0.2倍乃至0.8倍の、先細りの排出口を持った戻し配管を用いた場合(No.9〜No.13)、総合評価は○○○印または○○○○印で、極めて良好な結果が得られた。なお、No.7は前記図2(a)の戻し配管を用いた場合に、No.9は前記図3(a)の戻し配管を用いた場合に、また、No.11は図3(b)の戻し配管を用いた場合に相当する。
×: Evaluation index 49 or less ○: Evaluation index 50 to 99
◯: Evaluation index 100 to 149
OO: Evaluation index 150 to 199
OOXX: Evaluation index of 200 or more As is clear from the results shown in Table 1, in the examples of the present invention (No. 3 to No. 13), the evaluation index is 57 or more, and the overall evaluation is ◯ or more. there were. In particular, when using a return pipe having a tapered outlet, the opening area (S3) of the powder outlet is 0.2 to 0.8 times the cross-sectional area (S1) of the return pipe (No. 9 to No. 13), the overall evaluation was XX mark or XXX mark, and very good results were obtained. In addition, No. 7 is No. 7 when the return pipe of FIG. No. 9 shows the case where the return pipe shown in FIG. 11 corresponds to the case of using the return pipe of FIG.

これに対して、配管の先端近傍が直管型の戻し配管(前記図2(b)に相当する配管)を用いた比較例1では、吹き上がりが起こりやすいため原料ロスが極端に大きく、また、開口部(粉末排出口)が横向きの戻し配管(図2(c)に相当する配管)を用いた比較例2では、配管の閉塞が起こりやすかった。また、比較例14は送気ノズルの取り付け位置が粉末排出口に近すぎる戻し配管(図3(c)に相当する配管)を用いた場合、比較例15は送気ノズルの取り付け位置が粉末排出口から遠すぎる戻し配管を用いた場合で、いずれも配管の先端部分での閉塞が起こりやすかった。   On the other hand, in Comparative Example 1 using a straight pipe-type return pipe (pipe corresponding to FIG. 2B) in the vicinity of the tip of the pipe, the material loss is extremely large because blow-up easily occurs. In Comparative Example 2 using a return pipe (pipe corresponding to FIG. 2 (c)) having an opening (powder discharge port) facing sideways, the pipe was easily blocked. Further, in Comparative Example 14, when a return pipe (pipe corresponding to FIG. 3C) in which the air supply nozzle is attached too close to the powder discharge port is used, in Comparative Example 15, the air supply nozzle is attached to the powder discharge port. In the case of using a return pipe that was too far from the outlet, all of the pipes were easily clogged at the tip.

本発明のシリコン塩化物の製造方法は、金属シリコン粉末を流動層内で塩化水素を含有するガスなどと反応させてシリコン塩化物を製造する際に、サイクロンで回収された金属シリコン微粉末を、送気ノズルの取り付け等、構造に改良を施した戻し配管を用いて流動層へ戻しつつ操業を行う製造方法で、戻し配管の閉塞が少なく、定常的に安定した操業が可能であり、高い原料歩留まりを維持することができる。   In the method for producing silicon chloride of the present invention, when producing silicon chloride by reacting metal silicon powder with a gas containing hydrogen chloride in a fluidized bed, the metal silicon fine powder recovered by the cyclone is used. A manufacturing method that uses a return pipe with an improved structure, such as mounting an air supply nozzle, to operate while returning to the fluidized bed. The return pipe is less clogged, stable operation is possible, and high raw materials Yield can be maintained.

したがって、本発明の製造方法は、シリコン塩化物の製造、とりわけトリクロロシランや、これを原料とする多結晶シリコンの製造に有効に利用し得る方法である。   Therefore, the production method of the present invention is a method that can be effectively used for the production of silicon chloride, especially trichlorosilane and polycrystalline silicon using this as a raw material.

アクリロニトリル製造用の反応器の概略構成例を示す図である。It is a figure which shows the schematic structural example of the reactor for acrylonitrile manufacture. 流動層炉のサイクロンに連接された戻し配管の先端近傍の縦断面を模式的に示す図で、(a)は本発明の製造方法の実施に用いられる戻し配管例であり、(b)および(c)は従来の戻し配管例である。It is a figure which shows typically the longitudinal cross-section of the front-end | tip vicinity of the return piping connected with the cyclone of the fluidized-bed furnace, (a) is an example of return piping used for implementation of the manufacturing method of this invention, (b) and ( c) is an example of a conventional return pipe. 先細りの粉末排出口を持った戻し配管の先端近傍の縦断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the longitudinal cross-section of the front-end | tip vicinity of the return piping which has a tapering powder discharge port. サイクロンが流動層炉の外側に設けられている戻し配管の縦断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the longitudinal cross-section of the return piping in which the cyclone is provided in the outer side of the fluidized bed furnace.

符号の説明Explanation of symbols

1:反応器
2:流動層
3:サイクロン
4:冷却管
5:ガス導入口
6:戻し配管
7:粉末排出口
8:送気ノズル
1: Reactor 2: Fluidized bed 3: Cyclone 4: Cooling pipe 5: Gas inlet 6: Return pipe 7: Powder outlet 8: Air supply nozzle

Claims (2)

金属シリコン粉末を塩化水素を含有するガスまたは水素と塩化珪素を含有するガスと流動層内で反応させて目的のシリコン塩化物を得て、流動層炉から排出されるシリコン塩化物含有ガスからサイクロンで金属シリコン微粉末を分離回収し、回収された金属シリコン微粉末を戻し配管で流動層へ戻すシリコン塩化物の製造方法であって、
戻し配管の配管断面積(S1)と戻し配管の粉末排出口の鉛直投影面積(S2)との関係が下記(1)式を満たし、
0.2≦(S2/S1)≦0.8 ・・・(1)
戻し配管の内径をD1とし、粉末排出口から戻し配管途中に設けられた流動ガス送気ノズルまでの距離をD2とするときに、D1とD2が下記(2)式を満たすことを特徴とするシリコン塩化物の製造方法。
0.2≦(D2/D1)≦8 ・・・(2)
Metallic silicon powder is reacted with a gas containing hydrogen chloride or a gas containing hydrogen and silicon chloride in a fluidized bed to obtain a target silicon chloride, and a cyclone is produced from the silicon chloride-containing gas discharged from the fluidized bed furnace. And separating and recovering the metal silicon fine powder, and returning the recovered metal silicon fine powder to the fluidized bed through the return pipe,
The relationship between the pipe cross-sectional area (S1) of the return pipe and the vertical projection area (S2) of the powder discharge port of the return pipe satisfies the following formula (1),
0.2 ≦ (S2 / S1) ≦ 0.8 (1)
When the inner diameter of the return pipe is D1 and the distance from the powder outlet to the flowing gas supply nozzle provided in the middle of the return pipe is D2, D1 and D2 satisfy the following expression (2): A method for producing silicon chloride.
0.2 ≦ (D2 / D1) ≦ 8 (2)
戻し配管の配管断面積(S1)と戻し配管の粉末排出口の開口面積(S3)との関係が下記(3)式を満たすことを特徴とする請求項1に記載のシリコン塩化物の製造方法。
0.2≦(S3/S1)≦0.8 ・・・(3)
2. The method for producing silicon chloride according to claim 1, wherein a relationship between a pipe cross-sectional area (S1) of the return pipe and an opening area (S3) of the powder discharge port of the return pipe satisfies the following expression (3): .
0.2 ≦ (S3 / S1) ≦ 0.8 (3)
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