JP2008528433A - 四塩化ケイ素の熱水素化を用いたトリクロロシランの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
低温方法においては部分的な水素化がケイ素及び触媒(例えば金属塩化物)の存在下で400℃〜700℃の範囲の温度で行われる。例えば、US 2595620 A, US 2657114 A (Union Carbide and Carbon Corporation / Wagner 1952)又はUS 294398 (Compagnie de Produits Chimiques et electrometallurgiques / Pauls 1956)を参照のこと。
通路又は細管の水力直径(Dh)は、4×断面積/周囲長として定義されるが、5mmより小さく、有利には3mmより小さい。交換面積対容積の割合は>400m-1である。この伝熱係数は300Watt/m2Kよりも大きい。
石英ガラス反応器中に、テトラクロロシラン170g/h及び水素45Nl/h(Nl:標準リットル)からなる混合物を供給した。反応区域中で、1100℃の温度及び10.5kPaの正圧が支配した。反応区域中での反応ガスの滞留期間は0.30sであった。この反応区域を去る生成物混合物(テトラ/Sitri/H2/HCl混合物)を25ms(τ)のうちに700℃に冷却した。この滞留時間は方程式1により定義された本発明による範囲にあった(TBsp1 700℃、BBsp1 算出して7.2)。本発明により最大限許容可能な、熱交換器中での滞留時間はこの条件(700℃、B=6)下ではτ=60msである。(熱交換器のDh=2mm)。この生成物混合物は縮合後に次の組成を示した[質量%]:
テトラクロロシラン 79.50%
トリクロロシラン 20.05%
ジクロロシラン 0.45%。
この例は、25msのうちに700℃に冷却される場合にSitri収率は高いままであることを示す。
例1と同様に、テトラクロロシラン103g/h及び水素23Nl/hからなる混合物を反応器中に供給した。この反応区域中では温度1100℃及び正圧3.0kPaが支配した。反応区域中での滞留期間は0.40sであった。引き続く冷却工程において生成物混合物を186msのうちに700℃に冷却した(TBsp2 700℃、BBsp2 算出して4.3、従って方程式1により許容可能な範囲外にある)。(熱交換器のDh=15mm)。この生成物混合物は縮合後に次の組成を示した[質量%]:
テトラクロロシラン 85.2%
トリクロロシラン 14.75%
ジクロロシラン 0.1%。
この例は、本発明によらない冷却ではSitri収率が減少していることを示す。
例1と同様に、テトラクロロシラン81.7g/h及び水素22.8Nl/hを反応器中に供給した。反応区域中でのこの温度は1100℃、この正圧は3.0kPaであった。このガスの反応区域中での滞留期間は0.90sであった。この生成物混合物を30msのうちに600℃に冷却した。本発明による最大限許容可能な、熱交換器中での滞留時間はこの条件(600℃、B=6)下でτ=109msであった。(熱交換器のDh=2mm)。この生成物混合物は縮合後に次の組成を示した[質量%]:
テトラクロロシラン 79.3%
トリクロロシラン 20.6%
ジクロロシラン 0.10%。
この例は、より長い反応時間は更なる利点をもたらさないことを示す。
例1と同様にテトラクロロシラン737g/h及び水素185Nl/hを反応器中に供給した。反応区域中の温度は1100℃であり、正圧は28.5kPaであった。このガスの反応区域中での滞留期間は0.30sであった。この生成物混合物を60msのうちに700℃に冷却した(TBsp4 700℃、BBsp4 算出して6、従って本発明により許容可能な限度値に相当する)。(熱交換器のDh=5mm)。この生成物混合物は縮合後に次の組成を示した[質量%]:
テトラクロロシラン 81.8%
トリクロロシラン 19.1%
ジクロロシラン 0.10%。
水力直径約1mm及び交換面積/容積比5300m-1を有する向流−熱交換器の伝熱を例1〜4と同様の組成を有するガス流に対して算出した。ガス速度=15m/s及び圧力500kPaに関しては、K値=550、ΔT=90℃及びエネルギー回収=93%が15msのうちに生じた。(図3)。
Claims (9)
- 7≦B≦30及び200℃≦TAbkuehlung≦800℃、有利には280℃≦TAbkuehlung≦700℃が当てはまることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 反応器中での反応ガスの滞留時間が0.5sよりも少ないことを特徴とする、請求項1又は2記載の方法。
- 50msよりも少ないうちに700℃に冷却されることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- 熱交換器が伝熱係数>300Watt/m2Kを有することを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
- 熱交換器が、交換面積対容積の割合>400m-1を有することを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
- 熱交換器が、水力直径<5mmを有することを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- 炭化ケイ素、窒化ケイ素、石英ガラス、グラファイト、SiC被覆されたグラファイト及びこれら材料の組み合わせの群から選択された材料から製造されていることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
- 熱交換器が炭化ケイ素から製造されていることを特徴とする、請求項8記載の方法。
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