JP2008150277A - Heat-resistant and corrosion-resistant member, and apparatus for producing trichlorosilane - Google Patents
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Description
本発明は、テトラクロロシランをトリクロロシランに転換する反応容器の構成部材に好適な耐熱耐食性部材及びこれを用いたトリクロロシラン製造装置に関する。 The present invention relates to a heat and corrosion resistant member suitable for a constituent member of a reaction vessel for converting tetrachlorosilane to trichlorosilane, and a trichlorosilane production apparatus using the same.
高純度のシリコン(Si:珪素)を製造するための原料として使用されるトリクロロシラン(SiHCl3)は、テトラクロロシラン(SiCl4:四塩化珪素)を水素により転換反応させて製造することができる。 Trichlorosilane (SiHCl 3 ) used as a raw material for producing high-purity silicon (Si: silicon) can be produced by converting tetrachlorosilane (SiCl 4 : silicon tetrachloride) with hydrogen.
すなわち、シリコンは、以下の反応式(1)(2)によるトリクロロシランの還元反応と熱分解反応で生成され、トリクロロシランは、以下の反応式(3)による転換反応で生成される。 That is, silicon is generated by the reduction reaction and thermal decomposition reaction of trichlorosilane according to the following reaction formulas (1) and (2), and trichlorosilane is generated by the conversion reaction according to the following reaction formula (3).
SiHCl3+H2 → Si+3HCl ・・・(1)
4SiHCl3 → Si+3SiCl4+2H2 ・・・(2)
SiCl4+H2 → SiHCl3+HCl ・・・(3)
上記転換反応は、高温状態の反応容器内にテトラクロロシランと水素との供給ガスが導入されて行われるが、反応容器の構成部材にカーボンを使用した場合、カーボンと高温状態の供給ガス及び反応生成ガス中の水素、クロロシラン及び塩化水素(HCl)などが反応してメタン、メチルクロロシラン、炭化珪素等が生成されて不純物となる問題がある。
SiHCl 3 + H 2 → Si + 3HCl (1)
4SiHCl 3 → Si + 3SiCl 4 + 2H 2 (2)
SiCl 4 + H 2 → SiHCl 3 + HCl (3)
The above conversion reaction is performed by introducing a feed gas of tetrachlorosilane and hydrogen into a reaction vessel in a high temperature state. However, when carbon is used as a component of the reaction vessel, the supply gas in the high temperature state and reaction generation There is a problem that hydrogen, chlorosilane, hydrogen chloride (HCl), and the like in the gas react to generate methane, methylchlorosilane, silicon carbide, and the like and become impurities.
このため、例えば特許文献1には、カーボン表面にSiC(炭化珪素)コーティングしたものを反応容器を構成する内筒、外筒及びダイバータなどの部材に用いた装置が提案されている。
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。 The following problems remain in the conventional technology.
すなわち、反応容器を構成する部材に、SiCコーティングを施したものを使用すれば、供給ガス及び反応生成ガス中の各ガス成分とカーボンとの直接的な接触を防いで上記不純物の生成を防止することができるが、高温状態の供給ガス及び反応生成ガスによりSiCのコーティング膜が徐々にエッチングされて劣化するという不都合があった。 That is, if a member having a SiC coating is used as a member constituting the reaction vessel, direct contact between the gas components in the supply gas and the reaction product gas and carbon is prevented, thereby preventing the generation of the impurities. However, the SiC coating film is gradually etched and deteriorated by the high-temperature supply gas and reaction product gas.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、高温下でもより耐食性が高く長寿命が得られる耐熱耐食性部材及びこれを用いたトリクロロシラン製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a heat and corrosion resistant member having higher corrosion resistance and a longer life even at high temperatures and a trichlorosilane production apparatus using the same.
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の耐熱耐食性部材は、テトラクロロシランと水素とを含む混合ガスが高温下で接触する環境に配される耐熱耐食性部材であって、少なくとも表面がダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボン(DLC)で形成されていることを特徴とする。すなわち、この耐熱耐食性部材では、従来のSiCよりもエッチングスピードが約一桁も遅く耐食性が高いダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンで表面が形成されているので、より長寿命化を図ることができる。 The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, the heat and corrosion resistant member of the present invention is a heat and corrosion resistant member disposed in an environment where a mixed gas containing tetrachlorosilane and hydrogen contacts at high temperature, and at least the surface is formed of diamond or diamond-like carbon (DLC). It is characterized by being. That is, in this heat and corrosion resistant member, the surface is formed of diamond or diamond-like carbon having an etching speed that is about an order of magnitude slower than conventional SiC and high corrosion resistance.
また、本発明の耐熱耐食性部材は、カーボン材の表面にダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜が形成されて構成されていることを特徴とする。すなわち、この耐熱耐食性部材では、カーボン材を基材としているため、様々な形状の部材を比較的安価に作製することができる。また、ダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜が表面に施されたカーボン材で構成されているので、高耐食性のダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜によって高温状態のテトラクロロシランと水素との混合ガス及びその反応生成ガスが直接カーボン材に接触することをさらに長期にわたって防ぐことができる。したがって、カーボンと混合ガス及び反応生成ガス中の水素、クロロシラン及び塩化水素とが反応してメタン、メチルクロロシラン、炭化珪素等が生成されて不純物となることを防ぐことができる。 In addition, the heat and corrosion resistant member of the present invention is characterized in that a coating film of diamond or diamond-like carbon is formed on the surface of a carbon material. That is, in this heat and corrosion resistant member, since a carbon material is used as a base material, members having various shapes can be produced at a relatively low cost. In addition, since the diamond or diamond-like carbon coating film is composed of a carbon material applied to the surface, the high-corrosion-resistant diamond or diamond-like carbon coating film and a mixed gas of tetrachlorosilane and hydrogen in a high temperature state and its It is possible to prevent the reaction product gas from coming into direct contact with the carbon material for a longer period. Therefore, it can be prevented that carbon, hydrogen, chlorosilane, and hydrogen chloride in the mixed gas and the reaction product gas react to generate methane, methylchlorosilane, silicon carbide, and the like to become impurities.
また、本発明の耐熱耐食性部材は、炭化珪素材の表面にダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜が形成されて構成されていることを特徴とする。すなわち、この耐熱耐食性部材では、炭化珪素材を基材としているため、カーボン材を基材とした場合に比べ、より長寿命化を図ることができる。また、カーボン材を基材とした場合に比べ、基材とコーティング膜との間に強い密着性を得ることができ、より緻密なコーティング膜を形成することができる。 In addition, the heat and corrosion resistant member of the present invention is characterized in that a coating film of diamond or diamond-like carbon is formed on the surface of a silicon carbide material. That is, in this heat and corrosion resistant member, since the silicon carbide material is used as the base material, it is possible to achieve a longer life compared to the case where the carbon material is used as the base material. Moreover, compared with the case where a carbon material is used as a base material, strong adhesion can be obtained between the base material and the coating film, and a denser coating film can be formed.
また、本発明の耐熱耐食性部材は、カーボン材の表面に炭化珪素のコーティング膜が形成されており、さらにその表面にダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜が形成されて構成されていることを特徴とする。すなわち、この耐熱耐食性部材では、カーボン材を基材としているため、様々な形状の部材を比較的安価に作製することができる。また、炭化珪素のコーティング膜が形成されており、さらにその表面にダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜が形成されているため、カーボン材を基材にダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜を形成した場合に比べ、基材とコーティング膜との間に強い密着性を得ることができ、より緻密なコーティング膜を形成することができる。 The heat and corrosion resistant member of the present invention is characterized in that a silicon carbide coating film is formed on the surface of a carbon material, and further a diamond or diamond-like carbon coating film is formed on the surface thereof. To do. That is, in this heat and corrosion resistant member, since a carbon material is used as a base material, members having various shapes can be produced at a relatively low cost. In addition, when a silicon carbide coating film is formed and a diamond or diamond-like carbon coating film is formed on the surface thereof, a diamond or diamond-like carbon coating film is formed on a carbon material as a base material. As compared with the above, it is possible to obtain strong adhesion between the substrate and the coating film, and it is possible to form a denser coating film.
本発明のトリクロロシラン製造装置は、テトラクロロシランと水素とを含む供給ガスを高温下で転換反応させてトリクロロシランと塩化水素とを含む反応生成ガスを生成するトリクロロシラン製造装置であって、上記本発明の耐熱耐食性部材を用いて構成されていることを特徴とする。すなわち、このトリクロロシラン製造装置では、上記本発明の耐熱耐食性部材を用いて構成されているので、装置構成部材である反応容器、断熱材、シール材、絶縁材等の長寿命化を図ることができると共に、不純物の生成を長期にわたって防ぐことができる。 The trichlorosilane production apparatus of the present invention is a trichlorosilane production apparatus that generates a reaction product gas containing trichlorosilane and hydrogen chloride by converting a supply gas containing tetrachlorosilane and hydrogen at a high temperature. It is characterized by using the heat and corrosion resistant member of the invention. That is, in this trichlorosilane production apparatus, since it is configured using the heat and corrosion resistant member of the present invention, it is possible to extend the life of the reaction vessel, heat insulating material, sealing material, insulating material and the like which are the apparatus constituent members. In addition, the generation of impurities can be prevented over a long period of time.
また、本発明のトリクロロシラン製造装置は、テトラクロロシランと水素とを含む供給ガスが内部に供給されて高温下で転換反応によりトリクロロシランと塩化水素とを含む反応生成ガスが生成される反応容器を備え、前記反応容器が、前記耐熱耐食性部材を用いて構成されていることを特徴とする。すなわち、このトリクロロシラン製造装置では、装置構成部材の中でも特に内部で転換反応が行われて耐熱耐食性が要求される反応容器が、耐熱耐食性部材を用いて構成されているので、反応容器内壁面の劣化を抑制し、長期にわたって安定した転換反応を得ることができる。 The trichlorosilane production apparatus of the present invention includes a reaction vessel in which a supply gas containing tetrachlorosilane and hydrogen is supplied to the inside and a reaction product gas containing trichlorosilane and hydrogen chloride is generated by a conversion reaction at a high temperature. And the reaction vessel is configured using the heat and corrosion resistant member. That is, in this trichlorosilane production apparatus, the reaction vessel in which the conversion reaction is performed inside and the heat and corrosion resistance is required among the device components is constituted by using the heat and corrosion resistant member. Deterioration can be suppressed and a stable conversion reaction can be obtained over a long period of time.
さらに、本発明のトリクロロシラン製造装置は、前記反応容器が、前記供給ガス又は前記反応生成ガスの流れ方向を変化させるダイバータを備え、前記ダイバータが、前記耐熱耐食性部材で形成されていることを特徴とする。すなわち、このトリクロロシラン製造装置では、ダイバータが、耐熱耐食性部材で形成されているので、特に供給ガス及び反応生成ガスの流れ方向を転換させエッチングされやすいダイバータの流路劣化を抑制することができる。 Furthermore, in the trichlorosilane production apparatus of the present invention, the reaction vessel includes a diverter that changes a flow direction of the supply gas or the reaction product gas, and the diverter is formed of the heat-resistant and corrosion-resistant member. And That is, in this trichlorosilane manufacturing apparatus, since the diverter is formed of a heat-resistant and corrosion-resistant member, the flow direction of the diverter that is easily etched can be suppressed by changing the flow direction of the supply gas and the reaction product gas.
本発明によれば、以下の効果を奏する。 The present invention has the following effects.
すなわち、本発明に係る耐熱耐食性部材によれば、従来のSiCよりも耐食性が高いダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンで表面が形成されているので、より長寿命化を図ることができる。したがって、本発明の耐熱耐食性部材を反応容器等の構成部材に用いたトリクロロシラン製造装置によれば、反応容器等の長寿命化を図ることができると共に、不純物の生成を長期にわたって防ぎ、純度の高いトリクロロシランを得ることができる。 That is, according to the heat-resistant and corrosion-resistant member according to the present invention, the surface is formed of diamond or diamond-like carbon having higher corrosion resistance than conventional SiC, so that a longer life can be achieved. Therefore, according to the trichlorosilane production apparatus using the heat-resistant and corrosion-resistant member of the present invention as a structural member such as a reaction vessel, it is possible to extend the life of the reaction vessel and the like, and prevent the generation of impurities over a long period of time. High trichlorosilane can be obtained.
以下、本発明に係る耐熱耐食性部材及びトリクロロシラン製造装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, one embodiment of a heat and corrosion resistant member and a trichlorosilane manufacturing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
この実施形態のトリクロロシラン製造装置は、図1に示すように、テトラクロロシランと水素との供給ガスが内部に供給されて転換反応によりトリクロロシランと塩化水素との反応生成ガスが生成される反応容器1と、反応容器1の周囲に配され該反応容器1を加熱する加熱機構2と、反応容器1内に供給ガスを供給するガス供給管3と、反応容器1から反応生成ガスを外部に排出する複数のガス導出管4と、反応容器1及び加熱機構2の周囲を覆うように配された断熱材5と、反応容器1、加熱機構2及び断熱材5を収納する収納容器6と、収納容器6内にアルゴン(Ar)を供給するアルゴン供給機構7とを備えている。
As shown in FIG. 1, the trichlorosilane production apparatus of this embodiment is a reaction vessel in which a supply gas of tetrachlorosilane and hydrogen is supplied to the inside and a reaction product gas of trichlorosilane and hydrogen chloride is generated by a conversion reaction. 1, a
上記反応容器1は、図1及び図2に示すように、その内部空間を複数の小空間8a〜8dに区画するための内径の異なる円筒状の第1〜第4反応筒壁9a〜9dを備えている。すなわち、反応容器1内の空間(最も外側の第4反応筒壁9dより内側の空間)は、3つの第1〜第3反応内壁9a〜9cにより、中央に1つの円柱状の小空間8aと、その外側に3つの円筒状の小空間8b〜8dとに仕切られている。また、最も内側の第1反応筒壁9aの内側空間である円柱状の小区間8aの下部にガス供給管3が連通されていると共に、最も外側の小空間8dにガス導出管4が接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the reaction vessel 1 includes cylindrical first to fourth
上記第1〜第4反応筒壁9a〜9dは、下部が下部支持円板11の上面のリング状溝21にはめ込まれて支持されていると共に、上部が上部支持円板12の下面のリング状溝22にはめ込まれて支持されている。該上部支持円板12の上部は、反応容器1上部の断熱
材5に固定されている。
The first to fourth
また、これら第1〜第3反応筒壁9a〜9cには、内側から順に上部と下部とに交互に切欠部10が形成されている。すなわち、第1反応筒壁9aには、上部に複数の切欠部10が周方向に間隔をおいて形成され、第2反応筒壁9bには、下部に複数の切欠部10が周方向に間隔をおいて形成されている。また、第3反応筒壁9cには、上部に複数の切欠部10が形成されている。これら切欠部10は、反応筒壁9a〜9cがはめ込まれる上下の両支持円板11,12のリング状溝21,22の深さよりも十分に大きく形成されており、両支持円板11,12のリング状溝21,22に反応筒壁9a〜9cをはめ込んだ状態で図1に示すように切欠部10がリング状溝21,22から露出し、各反応筒壁9a〜9cの表裏を貫通する流路とされるようになっている。そして、これら切欠部10によって各小空間8a〜8dを内側から順次連通状態とした反応流路20が構成される。
In addition, the first to third
下部支持円板11には、中心孔11bが形成され、該中心孔11bを介して第1反応筒壁9aの内側の小空間8aとガス供給管3とが連通されている。
A
上記ガス供給管3及びガス導出管4は、収納容器6下部に上端が固定されて収納容器6下部に形成された供給孔6a及び排気孔6bにそれぞれ連通されている。この反応容器1の下部には断熱材5を貫通して中央部に供給用連結管13が設けられるとともに、図1及び図3に示すように、この供給用連結管13と同心状に二つの筒体14A,14Bが断熱材5を貫通して設けられており、これら筒体14A,14Bの間に排気用連結流路23が筒状に形成されている。そして、上記供給孔6a及び排気孔6bの上端開口部は、供給用連結管13及び排気用連結流路23の下端開口部にそれぞれ連通されている。排気用連結流路23を構成している筒体14A,14Bの上端は、下部支持円板11の下部に固定され、排気用連結流路23は、下部支持円板11の外側貫通孔11aを介して最も外側の小空間8d(最も外側の第4反応筒壁9dの内側)に接続されている。また、供給用連結管13の上端開口部は、下部支持円板11の下部中央に固定され、下部支持円板11の中央貫通孔11bを介して第1反応筒壁9aの内側の小空間8aに接続されている。
The
したがって、ガス供給管3から第1反応筒壁9aの内側の小空間8aに供給された供給ガスが加熱されながら複数の切欠部10を介して外側の小空間8b〜8dに順次流れつつ反応して反応生成ガスとなるように設定されている。そして、この場合に、ガスは、各小空間8a〜8dで上部支持円板12と下部支持円板11とに交互に衝突しながら切欠部10を半径方向に通過することにより、小空間8a〜8dを内側から順に流れるとともに、各小空間8a〜8d毎に上方向と下方向とに流れ方向が繰り返し変わるように設定されている。すなわち、これら上部支持円板12と下部支持円板11とがガスの流れ方向を転換するタイバータとされている。なお、図中において、ガスの流れ方向を矢印で示している。
Accordingly, the supply gas supplied from the
上記ガス導出管4は、図3に示すように、排気用連結流路23の周方向に等間隔に8本配置されている。
As shown in FIG. 3, eight
ガス供給管3には、供給ガスの供給源(図示略)が接続されている。ガス導出管4においては、管内の圧力差によって反応生成ガスが外部に排出されるが、排気用ポンプを接続してもよい。
A supply source (not shown) of supply gas is connected to the
反応容器1の各構成部材、この実施形態の場合は第1〜第4反応筒壁9a〜9d及びダイバータとしての下部支持円板11及び上部支持円板12は、カーボン材の表面にダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜が形成されて構成されている耐熱耐食性部材である。なお、ダイヤモンドライクカーボンは、主に非晶質(アモルファス)の炭素あるいは炭素の同素体から成る硬質膜である。このダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜は、例えばCVD法やPVD法等により成膜される。
Each component of the reaction vessel 1, in the case of this embodiment, the first to fourth
上記収納容器6は、筒状壁31とその両端を閉塞する底板部32及び天板部33とから構成され、ステンレス製である。
The
上記加熱機構2は、反応容器1の周囲に反応容器1を囲うように配された発熱体であるヒータ部15と、該ヒータ部15の下部に接続されヒータ部15に電流を流すための電極部16とを備えている。この電極部16は、図示しない電源に接続されている。上記ヒータ部15は、カーボンで形成されているが、上記耐熱耐食性部材で構成しても構わない。また、加熱機構2は、反応容器1内が800℃〜1400℃の範囲内の温度になるように加熱制御を行う。なお、反応容器1内を1200℃以上に設定すれば、転換率が向上する。また、ジシラン類を導入し、シラン類を取り出してもよい。
The
上記断熱材5は、例えばカーボンで形成され、収納容器6に内貼りされるように、その筒状壁31の内壁面、底板部32の上面、天板部33の下面にそれぞれ取り付けられている。この断熱材5も上記耐熱耐食性部材で構成してもよい。
The
また、上記反応容器1の下部支持円板11は、その下方に配置されている断熱材(収納容器6の底板部32上の断熱材)5から浮かされた状態に設置されており、その間が断熱空間とされている。
Further, the
なお、上記上部支持円板12の下面には、反応流路20の最も外側の小空間8内に突出した温度センサSが固定されている。この温度センサSで温度を測定しながら、加熱機構
2により温度制御を行う。
A temperature sensor S that protrudes into the outermost small space 8 of the
上記アルゴン供給機構7は、収納容器6の下部及び断熱材5を貫通して収納容器6内に先端が突出したアルゴン供給管17と、アルゴン供給管17に接続されたアルゴン供給源18とを備えている。なお、このアルゴン供給機構7は、収納容器6内が所定の加圧状態となるようにアルゴンの供給制御を行っている。なお、収納容器6の上部には、内部雰囲気の置換やアルゴンの排気を行うための容器用ポンプ(図示略)が接続されている。
The
このように本実施形態では、第1〜第3反応筒壁9a〜9cに、内側から順に上部と下部とに交互に流通用貫通孔10が形成されているので、ガスは反応流路20の外側に移動する度に上部から下部へ、下部から上部へと交互に流れ方向を変える。したがって、反応容器1内に長い反応流路20が確保されると共に複数枚の第1〜第4反応筒壁9a〜9dで伝熱面積が増大されることで、供給ガスが反応するために必要な十分な保持時間及び加熱を確保することができ、転換率をより向上させることができる。
Thus, in this embodiment, since the through-
そして、本実施形態では、各反応筒壁9a〜9d及びダイバータとしての下部支持円板11及び上部支持円板12が、ダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜が表面に施されたカーボン材で構成されているので、従来のSiCよりもエッチングスピードが約一桁も遅く耐食性が高いダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜によって高温状態のテトラクロロシランと水素との混合ガス及びその反応生成ガスが直接カーボン材に接触することをより長期にわたって防ぐことができる。これにより、反応流路20壁面の劣化を抑制し、カーボンと混合ガス及び反応生成ガス中の水素、クロロシラン及び塩化水素とが反応してメタン、メチルクロロシラン、炭化珪素等が生成されて不純物となることを防ぐことができる。また、カーボン材を基材としているため、配置や流路形状に応じて様々な形状を有する各反応筒壁9a〜9dや両支持円板11,12を比較的安価に作製することができる。
In this embodiment, each of the
したがって、このトリクロロシラン製造装置では、上記耐熱耐食性部材を用いて構成されているので、装置構成部材である反応筒壁9a〜9dや両支持円板11,12の長寿命化を図ることができると共に、不純物の生成を長期にわたって防ぐことができる。特に、装置構成部材の中でも特に高温化されて反応性が最も高い状態の供給ガス及び反応生成ガスが接触する反応筒壁9a〜9dや両支持円板11,12が、上記耐熱耐食性部材を用いて構成されているので、これらの壁面の劣化を抑制し、長期にわたって安定した転換反応が得られると共に、不純物の生成を長期にわたって防ぎ、純度の高いトリクロロシランを得ることができる。
Therefore, since this trichlorosilane manufacturing apparatus is configured using the above-mentioned heat and corrosion resistant member, it is possible to extend the life of the
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、反応筒壁の枚数は両実施形態の場合に限らず、適宜の枚数設ければよい。ただし、反応筒壁の枚数が多いと、伝熱面積が増えてエネルギー効率が高くなる反面、加熱機構2による輻射熱が内側に伝わり難くなって加熱効果が低下するため、反応筒壁は、ガス流量及び装置全体の大きさに応じて適切な枚数に設定される。また、上記実施形態では、反応筒壁に切欠部10を形成し、ダイバータとしての上下の両支持円板11,12は平坦として、該支持円板11,12に衝突させながら切欠部10にガスを挿通させることにより、ガスの流れが折り返されるように構成したが、反応筒壁に切欠部を設けずに、両支持円板に、反応筒壁の厚さよりも幅広の溝を反応筒壁と同じ直径の円環状に形成して、その溝を経由して折り返すように構成してもよい。
For example, the number of reaction cylinder walls is not limited to the case of both embodiments, and an appropriate number may be provided. However, if the number of reaction cylinder walls is large, the heat transfer area increases and energy efficiency increases. However, since the radiant heat from the
また、収納容器の壁内部に水等の冷媒を流通させる冷媒路を形成し、冷却機構を付加しても構わない。 Also, a cooling path may be added by forming a refrigerant path through which a refrigerant such as water flows inside the wall of the storage container.
また、上記実施形態の反応筒壁は、カーボン材の表面にダイヤモンドのコーティング膜を形成した耐熱耐食性部材で形成しているが、少なくとも表面がダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンで形成されているものであれば、他の耐熱耐食性部材で形成しても構わない。この他の耐熱耐食性部材としては、ダイヤモンドの無垢材からなる耐熱耐食性部材、ダイヤモンドの無垢材の表面にダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜が形成されて構成されている耐熱耐食性部材(1)、炭化珪素材の表面にダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜が形成されて構成されている耐熱耐食性部材(2)、カーボン材の表面に炭化珪素のコーティング膜が形成されており、さらにその表面にダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜が形成されて構成されている耐熱耐食性部材(3)のいずれかが採用される。これらの他の上記耐熱耐食性部材を採用しても、上記実施形態と同様に、部材劣化を抑制し、長期にわたって安定した転換反応が得られると共に、不純物の生成を長期にわたって防ぎ、純度の高いトリクロロシランを得ることができる。 Further, the reaction cylinder wall of the above embodiment is formed of a heat-resistant and corrosion-resistant member in which a diamond coating film is formed on the surface of a carbon material, but at least the surface is formed of diamond or diamond-like carbon. Alternatively, other heat and corrosion resistant members may be used. Other heat and corrosion resistant members include a heat resistant and corrosion resistant member made of a solid diamond material, a heat resistant and corrosion resistant member (1) formed by forming a diamond or diamond-like carbon coating film on the surface of a solid diamond material, and carbonization. A heat-resistant and corrosion-resistant member (2) configured by forming a diamond or diamond-like carbon coating film on the surface of a silicon material, and a silicon carbide coating film formed on the surface of the carbon material, and further diamond or Any of the heat-resistant and corrosion-resistant members (3) formed by forming a diamond-like carbon coating film is employed. Even if these other heat-resistant and corrosion-resistant members are adopted, the deterioration of the members is suppressed and a stable conversion reaction is obtained over a long period of time, and the generation of impurities is prevented over a long period of time, as in the case of the above-described embodiment. Chlorosilane can be obtained.
なお、上記耐熱耐食性部材(1)では、表面が無垢材ではなく、ダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜で形成されているので、表面をより不純物が少ない緻密な構造とすることができる。よって、表面供給ガスおよび反応生成ガスをより清浄に保つことができ、かつ、より長寿化を図ることができる。 In the heat and corrosion resistant member (1), the surface is not a solid material but is formed of a coating film of diamond or diamond-like carbon, so that the surface can have a dense structure with fewer impurities. Therefore, the surface supply gas and the reaction product gas can be kept clean, and the life can be further increased.
また、上記耐熱耐食性部材(2)では、炭化珪素材を基材としているため、カーボン材を基材とした場合に比べ、より長寿命化を図ることができる。また、カーボン材を基材と
した場合に比べ、基材とコーティング膜との間に強い密着性を得ることができ、より緻密なコーティング膜を形成することができる。
Moreover, in the said heat-and-corrosion-resistant member (2), since the silicon carbide material is used as the base material, the life can be further extended compared with the case where the carbon material is used as the base material. In addition, carbon material and base material
Compared to the case, strong adhesion can be obtained between the base material and the coating film, and a denser coating film can be formed.
また、上記耐熱耐食性部材(3)では、カーボン材を基材としているため、様々な形状の部材を比較的安価に作製することができる。また、炭化珪素のコーティング膜が形成されており、さらにその表面にダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜が形成されているため、カーボン材を基材にダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜を形成した場合に比べ、基材とコーティング膜との間に強い密着性を得ることができ、より緻密なコーティング膜を形成することができる。 Moreover, since the said heat-and-corrosion-resistant member (3) uses the carbon material as a base material, the member of various shapes can be produced comparatively cheaply. In addition, when a silicon carbide coating film is formed and a diamond or diamond-like carbon coating film is formed on the surface thereof, a diamond or diamond-like carbon coating film is formed on a carbon material as a base material. As compared with the above, it is possible to obtain strong adhesion between the substrate and the coating film, and it is possible to form a denser coating film.
また、上記各耐熱耐食性部材は、反応容器の壁材(反応筒壁など)や両支持円板(ダイバータ)11,12に限らず、絶縁部材、シール材、加熱機構2、反応容器内に設置する熱媒、断熱材5といったものに用いても構わない。
In addition, each of the above heat-resistant and corrosion-resistant members is not limited to the wall material of the reaction vessel (such as the reaction tube wall) and the both support disks (diverters) 11 and 12, but is installed in the insulating member, the sealing material, the
1…反応容器、2…加熱機構、3…ガス供給管、4…ガス導出管、5…断熱材、6…収納容器、8a〜8d…小空間、9a〜9d…反応筒壁、10…切欠、11…下部支持円板(ダイバータ)、12…上部支持円板(ダイバータ)、20…反応流路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reaction container, 2 ... Heating mechanism, 3 ... Gas supply pipe, 4 ... Gas outlet pipe, 5 ... Thermal insulation, 6 ... Storage container, 8a-8d ... Small space, 9a-9d ... Reaction cylinder wall, 10 ... Notch , 11 ... Lower support disk (diverter), 12 ... Upper support disk (diverter), 20 ... Reaction channel
Claims (7)
少なくとも表面がダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンで形成されていることを特徴とする耐熱耐食性部材。 A heat and corrosion resistant member disposed in an environment in which a mixed gas containing tetrachlorosilane and hydrogen contacts under high temperature,
A heat and corrosion resistant member characterized in that at least the surface is formed of diamond or diamond-like carbon.
カーボン材の表面にダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜が形成されて構成されていることを特徴とする耐熱耐食性部材。 The heat and corrosion resistant member according to claim 1,
A heat and corrosion resistant member characterized in that a coating film of diamond or diamond-like carbon is formed on the surface of a carbon material.
炭化珪素材の表面にダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜が形成されて構成されていることを特徴とする耐熱耐食性部材。 The heat and corrosion resistant member according to claim 1,
A heat-resistant and corrosion-resistant member characterized in that a coating film of diamond or diamond-like carbon is formed on the surface of a silicon carbide material.
カーボン材の表面に炭化珪素のコーティング膜が形成されており、さらにその表面にダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜が形成されて構成されていることを特徴とする耐熱耐食性部材。 The heat and corrosion resistant member according to claim 1,
A heat-resistant and corrosion-resistant member characterized in that a silicon carbide coating film is formed on a surface of a carbon material, and further a diamond or diamond-like carbon coating film is formed on the surface.
請求項1から4のいずれか一項に記載の耐熱耐食性部材を用いて構成されていることを特徴とするトリクロロシラン製造装置。 A trichlorosilane production apparatus for generating a reaction product gas containing trichlorosilane and hydrogen chloride by converting a feed gas containing tetrachlorosilane and hydrogen at a high temperature,
An apparatus for producing trichlorosilane, comprising the heat and corrosion resistant member according to any one of claims 1 to 4.
前記供給ガスが内部に供給されて前記反応生成ガスが生成される反応容器を備え、
該反応容器が、請求項1から4のいずれか一項に記載の耐熱耐食性部材を用いて構成されていることを特徴とするトリクロロシラン製造装置。 A trichlorosilane production apparatus for generating a reaction product gas containing trichlorosilane and hydrogen chloride by converting a feed gas containing tetrachlorosilane and hydrogen at a high temperature,
A reaction vessel in which the supply gas is supplied to generate the reaction product gas;
An apparatus for producing trichlorosilane, characterized in that the reaction vessel is configured using the heat and corrosion resistant member according to any one of claims 1 to 4.
前記供給ガスが内部に供給されて前記反応生成ガスが生成される反応容器を備えるとともに、該反応容器内に、前記供給ガス又は前記反応生成ガスの流れ方向を変化させるダイバータが設けられ、
前記ダイバータが、請求項1から4のいずれか一項に記載の耐熱耐食性部材で形成されていることを特徴とするトリクロロシラン製造装置。 A trichlorosilane production apparatus for generating a reaction product gas containing trichlorosilane and hydrogen chloride by converting a feed gas containing tetrachlorosilane and hydrogen at a high temperature,
A reaction vessel in which the supply gas is supplied to generate the reaction product gas is provided, and a diverter for changing a flow direction of the supply gas or the reaction product gas is provided in the reaction vessel,
An apparatus for producing trichlorosilane, wherein the diverter is formed of the heat-resistant and corrosion-resistant member according to any one of claims 1 to 4.
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