JP2014227322A - Manufacturing apparatus and manufacturing method of monosilane - Google Patents

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Shinji Tomita
伸二 富田
献児 廣瀬
Kenji Hirose
献児 廣瀬
香代 百田
Kayo Momota
香代 百田
ヴィ二ア チワラ
Vinia Chiwara
ヴィ二ア チワラ
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing apparatus and a manufacturing method of a monosilane capable of realizing a high monosilane yield by using a minimal raw ingredient without entailing a yield loss attributed to an excessive reaction and of continuously preparing a monosilane having a high stability.SOLUTION: The provided apparatus includes: a reaction column 1 for preparing a monosilane by using a hydrogenated silicon chloride as a raw ingredient and a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine and/or the hydrochloride of a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine as a catalyst; a separator 2 in which a monosilane is extracted from a reaction product supplied from the upper stage 1c of the reaction column 1 and separated from a condensate liquid consisting of other components; an evaporation tank 3 in which a concentrated liquid is prepared by heating a bottom liquid supplied from the lower stage 1b of the reaction column 1 and then evaporating the hydrogenated silicon chloride included within the bottom liquid; and a catalyst regeneration tank 5 in which a mixture obtained by adding a portion of the raw ingredient and/or a portion of the condensate liquid to the concentrated liquid is heated so as to reactivate the catalyst included within the condensate liquid and to prepare a regenerant including the catalyst. A circulatory system targeting the catalyst is formed by the supply, into the reaction column 1, of the regenerant supplied from the catalyst regeneration tank 5.

Description

本発明は、モノシランの製造装置および製造方法に関し、具体的には、水素化塩化ケイ素を原料とするモノシランの製造装置および製造方法に関するものである。   The present invention relates to a monosilane production apparatus and method, and more specifically, to a monosilane production apparatus and production method using hydrogenated silicon chloride as a raw material.

モノシランは、高純度のシリコンエピタキシーやアモルファスシリコン等の原料として使用され、特に半導体や太陽電池等の製造プロセスを含めた各種プロセスにおいて大きな需要があり、液化ガスとして大量に製造され、供給されている。また、モノシランの製造は、水素化塩化ケイ素を原料として、いくつかの製造技術が提案され、実用化されている。   Monosilane is used as a raw material for high-purity silicon epitaxy, amorphous silicon, and the like, and is in great demand especially in various processes including manufacturing processes for semiconductors and solar cells, and is produced and supplied in large quantities as a liquefied gas. . In addition, for the production of monosilane, several production techniques have been proposed and put into practical use using hydrogenated silicon chloride as a raw material.

例えば、反応塔に、強酸性陽イオン交換樹脂とアミンとの反応によって得られる高分子スルホン酸のアミン塩触媒や3級アミン基若しくは第4級アンモニウム基を有する陰イオン交換樹脂触媒等の固体触媒を充填し、ジクロロシランを不均化反応させてモノシランガスを製造する方法が知られている(例えば特許文献1参照)。また、不均斉化反応触煤として第3級脂肪族炭化水素置換アミンとその塩酸塩を用い、トリクロルシラン等の水素化塩化珪素を不均斉化反応させてモノシランのシラン化合物を連続的に製造する方法を挙げることができる(例えば特許文献2参照)。具体的には、図7に示すような製造装置において、不均斉化反応触煤を存在させた蒸留機能を有する反応塔101に、原料水素化塩化珪素を供給して反応塔101の上部より原料水素化塩化珪素より水素原子の多いシラン化合物を取得し、一方反応塔101の底部より副生する塩素原子の多いシラン化合物及び触媒を含む混合溶液を抜き取り、次いで、前記混合溶液中のシラン化合物と触媒とを分離し、さらに分離された触媒を反応塔101に循環する。ここで、102はリボイラー、103,106,111は凝縮器、104は原料供給導管、105,108は調節弁,107は捕集貯槽、109は蒸留槽、110はポンプ、112は貯槽、113は補給菅を示す。   For example, a solid catalyst such as an amine salt catalyst of a polymer sulfonic acid obtained by reaction of a strongly acidic cation exchange resin with an amine, an anion exchange resin catalyst having a tertiary amine group or a quaternary ammonium group in a reaction tower Is known, and a monosilane gas is produced by disproportionating dichlorosilane (see, for example, Patent Document 1). In addition, a mono-silane silane compound is continuously produced by using a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine and its hydrochloride as a catalyst for the disproportionation reaction and by performing a disproportionation reaction of silicon hydride chloride such as trichlorosilane. A method can be mentioned (for example, refer to Patent Document 2). Specifically, in the production apparatus as shown in FIG. 7, the raw material silicon hydride chloride is supplied to the reaction column 101 having the distillation function in which the disproportionation reaction catalyst is present, and the raw material is supplied from the upper part of the reaction column 101. Obtaining a silane compound with a lot of hydrogen atoms from silicon hydride chloride, extracting a mixed solution containing a silane compound with a lot of chlorine atoms and a catalyst from the bottom of the reaction tower 101, and then with the silane compound in the mixture solution The catalyst is separated and the separated catalyst is circulated to the reaction tower 101. Here, 102 is a reboiler, 103, 106 and 111 are condensers, 104 is a raw material supply conduit, 105 and 108 are control valves, 107 is a collection storage tank, 109 is a distillation tank, 110 is a pump, 112 is a storage tank, 113 is Indicates a replenishment bottle.

また、特許文献2には、以下のことが明示されている。
(a)下式1〜3の不均斉化反応式に従ってジクロロシラン、モノクロロシランおよびモノシランが生成する(可逆反応)。
2SiHCl ⇔ SiCl +SiHCl ・・(式1)
2SiHCl ⇔ SiHCl+SiHCl ・・(式2)
2SiHCl ⇔ SiHCl+SiH ・・(式3)
(b)また、第3級脂肪族炭化水素置換アミンとその塩酸塩との割合を、前者99〜20モル%、後者1〜80モル%の割合とするのが望ましい。その理由は、後者の割合が1モル%未満では、触媒作用が小さく、また、80%をこえると、反応中に塩酸が離脱し次式4〜7のような反応を惹起して、目的とする水素原子の多いシラン化合物を効率よく取得することができなくなるおそれがあるからである。
SiH +HCl → SiHCl +H ・・(式4)
SiHCl +HCl → SiHCl+H ・・(式5)
SiHCl+HCl → SiHCl+H ・・(式6)
SiHCl+HCl → SiCl +H ・・(式7)
(c)触媒中の第3級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩の濃度が所定濃度になっていないときは、補給管113から塩化水素を必要に応じて補給する。
Patent Document 2 clearly states the following.
(A) Dichlorosilane, monochlorosilane, and monosilane are produced according to the disproportionation reaction formulas of the following formulas 1 to 3 (reversible reaction).
2SiHCl 3 Si SiCl 4 + SiH 2 Cl 2 .. (Formula 1)
2SiH 2 Cl 2 Si SiHCl 3 + SiH 3 Cl .. (Formula 2)
2SiH 3 Cl H SiH 2 Cl 2 + SiH 4・ ・ (Formula 3)
(B) Moreover, it is desirable that the ratio of the tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine and its hydrochloride is 99 to 20 mol% for the former and 1 to 80 mol% for the latter. The reason is that if the latter ratio is less than 1 mol%, the catalytic action is small, and if it exceeds 80%, hydrochloric acid is released during the reaction to induce a reaction of the following formulas 4 to 7, This is because a silane compound having a large number of hydrogen atoms may not be obtained efficiently.
SiH 4 + HCl → SiH 3 Cl + H 2 .. (Formula 4)
SiH 3 Cl + HCl → SiH 2 Cl 2 + H 2 .. (Formula 5)
SiH 2 Cl 2 + HCl → SiHCl 3 + H 2 .. (Formula 6)
SiHCl 3 + HCl → SiCl 4 + H 2 .. (Formula 7)
(C) When the concentration of the hydrochloride of the tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine in the catalyst is not a predetermined concentration, hydrogen chloride is replenished from the replenishment pipe 113 as necessary.

特許2648615号公報Japanese Patent No. 2648615 特公昭64−003804号公報Japanese Patent Publication No. 64-003804

しかし、上記のようなモノシランの製造方法では、以下のような種々の課題が生じることがあった。
(i)ジクロロシラン等塩化シランを原料とする反応によるモノシランへの転換反応は、平衡反応のために、平衡転換率は10〜18%と必ずしも高くなく、所望の生産量を得るためには、大型の装置を必要とされていた。
(ii)また、モノシラン単体の製造においても関与する上記反応(a)は、第3級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩の濃度を所定範囲に制御することが要件となっている。つまり、塩化水素は、上記反応(a)を形成するための実質的に触媒的な役割を果している。従って、上記(c)のように、塩化水素の補給が不可欠であり、その取扱いが煩雑となるという問題があった。
(iii)さらに、塩化水素の過剰な供給は、上記(b)の反応により余剰の水素の発生を招来する。水素の発生は、後段でのモノシランとの分離処理が必要となるとともに、モノシランの収率の低下を招く。所望の生産量を得るためには、原料であるトリクロロシラン及びジクロロシランを大量に必要とするという問題があった。また、特に水素を含有するモノシラン混合物から水素を除去することは、両者の化学的物性上非常に困難であり、水素を分離するために高圧及び液体窒素を用いた極低温の装置が必要となるという問題があった。
However, the following monosilane production methods sometimes cause various problems as described below.
(I) The conversion reaction to monosilane by the reaction using chlorosilane such as dichlorosilane as a raw material is an equilibrium reaction, and the equilibrium conversion rate is not necessarily as high as 10 to 18%. In order to obtain a desired production amount, A large device was needed.
(Ii) In addition, the reaction (a) involved in the production of the monosilane itself is required to control the concentration of the hydrochloride of the tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine within a predetermined range. That is, hydrogen chloride plays a substantially catalytic role for forming the reaction (a). Therefore, as in (c) above, replenishment of hydrogen chloride is indispensable, and there is a problem that the handling becomes complicated.
(Iii) Furthermore, excessive supply of hydrogen chloride leads to generation of excess hydrogen by the reaction (b). The generation of hydrogen requires a separation process from monosilane at a later stage and causes a decrease in the yield of monosilane. In order to obtain a desired production amount, there is a problem that a large amount of trichlorosilane and dichlorosilane as raw materials are required. In addition, it is very difficult to remove hydrogen from a monosilane mixture containing hydrogen in particular because of the chemical properties of both, and a cryogenic apparatus using high pressure and liquid nitrogen is required to separate the hydrogen. There was a problem.

本発明の目的は、モノシランの製造プロセスにおいて、余剰の反応による収率低下がなく、最小限の原料によってモノシランの収率性が高く、連続的かつ安定性の高いモノシランの作製が可能なモノシランの製造装置および製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a monosilane that is capable of producing monosilane with a high yield of monosilane and a continuous and highly stable monosilane with a minimum amount of raw materials, without lowering the yield due to excessive reaction in the production process of monosilane. It is in providing a manufacturing apparatus and a manufacturing method.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、以下に示すモノシランの製造装置および製造方法によって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above object can be achieved by the monosilane production apparatus and production method described below, and have completed the present invention.

本発明に係るモノシランの製造装置は、水素化塩化ケイ素を原料として、第3級脂肪族炭化水素置換アミンまたは/および第3級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩を触媒として用いられ、モノシランが作製される反応塔と、該反応塔の上段から供出された反応生成物からモノシランが抽出され、他成分からなる凝縮液と分離される分離装置と、前記反応塔の下段から供出された塔底液が加熱され、該塔底液に含まれる水素化塩化ケイ素を蒸発させて濃縮液が作製される蒸発槽と、該濃縮液に前記原料の一部または/および前記凝縮液の一部を加えて加熱され、該濃縮液中に含まれた前記触媒が再活性化され、該触媒を含む再生液が作製される触媒再生槽と、を備え、
前記触媒再生槽から供出された再生液が前記反応塔に供給され、当該触媒に係る循環系が形成されることを特徴とする。
The apparatus for producing monosilane according to the present invention uses hydrogenated silicon chloride as a raw material, and uses a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine or / and a hydrochloride of a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine as a catalyst. A reaction tower to be produced, a separation device for extracting monosilane from a reaction product delivered from the upper stage of the reaction tower and separating it from a condensate comprising other components, and a tower bottom delivered from the lower stage of the reaction tower The liquid is heated, the hydrogenated silicon chloride contained in the column bottom liquid is evaporated to produce a concentrated liquid, and a part of the raw materials and / or a part of the condensed liquid is added to the concentrated liquid. And a catalyst regeneration tank in which the catalyst contained in the concentrate is reactivated and a regeneration solution containing the catalyst is prepared.
The regeneration solution supplied from the catalyst regeneration tank is supplied to the reaction tower to form a circulation system related to the catalyst.

従前のモノシランの製造プロセスにおいては、触媒活性を維持するために塩化水素の補給が不可欠であり、過剰な塩化水素の供給は、水素の発生を伴う種々の問題の原因となっていた。本発明者は、かかる触媒の機能を検証した結果、塩化水素だけではなく、触媒濃度が高く(濃縮)、所定温度を超える条件の下では、例えばモノクロロシランやジクロロシラン等、本製造プロセスにおいて原料となる水素化塩化ケイ素に含まれる成分によっても、十分再活性化(再生)できることを見出した。つまり、使用された触媒が濃縮された濃縮液に原料の一部または/および凝縮液の一部を加えて加熱できる触媒再生槽を備え、再活性化された触媒を再度高温状態で反応塔に戻すという、触媒に係る循環系が形成されることによって、外部からの塩化水素の供給の必要もなく、種々の問題の原因となっていた水素の発生を伴うこともなく、最小限の原料によってモノシランの収率性が高く、連続的かつ安定性の高いモノシランの作製が可能となった。また、モノクロロシランやジクロロシラン等は、原料のみならず、本製造プロセスの中間段階においても発生あるいは存在するものであり、これを有効に利用することによって、より効率的に触媒反応を進めることができ、収率性の高いモノシランの作製が可能となった。さらに、触媒再生槽における再活性化反応は、原料あるいは凝縮液中のモノクロロシランやジクロロシラン等からモノシランを作製する反応であり、反応塔での反応を2次反応とすれば、触媒再生槽では、その1次反応が行われることとなり、より収率性の高いモノシランの作製が可能となる。なお、後述するように、分離装置は、精留塔や設定温度が順次低温化された複数段の凝縮器からなる構成等を用いることができる。   In the conventional monosilane production process, it is indispensable to supply hydrogen chloride in order to maintain the catalytic activity, and the supply of excess hydrogen chloride has caused various problems associated with the generation of hydrogen. As a result of verifying the function of such a catalyst, the present inventor found that not only hydrogen chloride but also the catalyst concentration is high (concentration) and under conditions exceeding a predetermined temperature, for example, monochlorosilane, dichlorosilane, etc. It has also been found that sufficient reactivation (regeneration) can be achieved by the components contained in the hydrogenated silicon chloride. In other words, a catalyst regeneration tank that can be heated by adding a part of the raw material and / or a part of the condensate to the concentrated liquid in which the used catalyst is concentrated is provided, and the reactivated catalyst is again brought into the reaction tower at a high temperature. By forming a circulation system related to the catalyst, it is not necessary to supply hydrogen chloride from the outside, and it is not accompanied by generation of hydrogen that has caused various problems, and with minimal raw materials. The yield of monosilane is high, and it has become possible to produce monosilane that is continuous and highly stable. Monochlorosilane, dichlorosilane, etc. are generated or exist not only in the raw material but also in the intermediate stage of the production process. By effectively using this, the catalytic reaction can be promoted more efficiently. It was possible to produce monosilane with high yield. Furthermore, the reactivation reaction in the catalyst regeneration tank is a reaction for producing monosilane from monochlorosilane, dichlorosilane or the like in the raw material or condensate, and if the reaction in the reaction tower is a secondary reaction, The primary reaction is performed, and it becomes possible to produce monosilane with higher yield. As will be described later, the separation device may be configured by a rectifying column or a plurality of stages of condensers whose set temperatures are successively reduced.

本発明は、上記モノシランの製造装置であって、前記触媒再生槽が、前記原料の一部が供給される第1再生槽と、前記凝縮液の一部が供給される第2再生槽とからなり、前記濃縮液が、第1再生槽と第2再生槽のいずれかに供給された後、いずれかの再生槽から供出された液がさらに他の再生槽に供給され、再生液が作製されることを特徴とする。   The present invention is the above-described monosilane production apparatus, wherein the catalyst regeneration tank includes a first regeneration tank to which a part of the raw material is supplied and a second regeneration tank to which a part of the condensate is supplied. After the concentrated liquid is supplied to one of the first regeneration tank and the second regeneration tank, the liquid supplied from one of the regeneration tanks is further supplied to another regeneration tank to produce a regeneration liquid. It is characterized by that.

上記のように、触媒再生槽における触媒の再活性化は、原料,凝縮液のいずれでも可能であるとの知見を得た。しかしながら、両者の組成の相違とともに、両者に対する反応塔の直前に設けられた触媒再生槽における機能あるいは技術的効果は相違する。従って、これらを、それぞれ独立した触媒再生槽を構成するとともに、直列的に配設することによって、そうした機能をより効果的に活かすことができる。つまり、2つの再生槽からなる構成において、原料が上流側の再生槽に供給された場合、上流側において再生された触媒が、下流側において凝縮液と接触し、凝縮液中の未反応成分が再度反応によってモノシラン等に変換される。一方、凝縮液が上流側の再生槽に供給された場合、上流側において再生された触媒が、下流側で原料の新たな反応を促進する。つまり、反応塔での反応を2次反応とすれば、下流側の再生槽において1次反応が行われることとなる。また、いずれの構成もモノシランの収率が向上する機能・効果があるが、原料あるいは凝縮液の組成によって、いずれかを選択することが可能であり、より高い収率を上げることが可能となる。   As described above, it has been found that reactivation of the catalyst in the catalyst regeneration tank is possible with either the raw material or the condensate. However, along with the difference in composition between the two, the function or technical effect in the catalyst regeneration tank provided immediately before the reaction tower for both differs. Therefore, these functions can be utilized more effectively by constituting independent catalyst regeneration tanks and arranging them in series. That is, in a configuration comprising two regeneration tanks, when the raw material is supplied to the upstream regeneration tank, the catalyst regenerated upstream contacts the condensate downstream, and unreacted components in the condensate are removed. It is converted to monosilane or the like by reaction again. On the other hand, when the condensate is supplied to the regeneration tank on the upstream side, the catalyst regenerated on the upstream side promotes a new reaction of the raw material on the downstream side. That is, if the reaction in the reaction tower is a secondary reaction, the primary reaction is performed in the downstream regeneration tank. In addition, each configuration has the function and effect of improving the yield of monosilane, but either can be selected depending on the composition of the raw material or the condensate, and a higher yield can be achieved. .

本発明は、上記モノシランの製造装置であって、前記分離装置が、設定温度が順次低温化された複数段の分離槽からなり、前記反応生成物が、最高温度条件の最上流段の分離槽に供給され、次段以降の分離槽に順次移送されるとともに、各分離槽から供出された凝縮液の一部が、前記触媒再生槽,前記蒸発槽および前記反応塔、の少なくとも1つに供給されることを特徴とする。   The present invention is the above-described monosilane production apparatus, wherein the separation device is composed of a plurality of separation tanks whose set temperatures are successively reduced, and the reaction product is the uppermost separation tank under the highest temperature condition. And a part of the condensate discharged from each separation tank is supplied to at least one of the catalyst regeneration tank, the evaporation tank, and the reaction tower. It is characterized by being.

水素化塩化ケイ素の不均斉化反応においては、モノクロロシラン>ジクロロシラン>トリクロロシランのように、塩素数が少ないほど反応速度が大きいことが知られている(「Low-Cost Solar Array Project Report」175頁,1979年6月発行(Union Carbide Corporation):NASA-CR-162172等参照)。本発明者の触媒の再活性化機能に係る検証においても、同様の傾向がある推定できるとの知見を得た。また、各物質の沸点については、順にモノクロロシラン(bp約−30℃),ジクロロシラン(bp約8℃),トリクロロシラン(bp約32℃)と上昇する。本発明はこうした知見を基に、反応生成物からのモノシランの抽出、および残りの他成分についての凝縮液の生成において、設定温度が順次低温化された複数段の分離槽からなる分離装置を用い、反応性が高い触媒の再活性化機能の高いモノクロロシランやジクロロシラン等を多く含む凝縮液を取り出し、触媒再生槽に供給することによって、より効率よく触媒の再活性化を図ることが可能となった。また、蒸発槽においては、触媒の再活性化機能の低い水素化塩化ケイ素を含む塔底液を加熱し、高温条件下で触媒を含む濃縮液が作製される。しかしながら、本発明者は、該蒸発槽に反応性が高い触媒の再活性化機能の高いモノクロロシランやジクロロシラン等を多く含む凝縮液が存在すれば、触媒再生槽と同様に、触媒の再活性化処理を行うことが可能であるとの知見を得た。一方、設定温度が順次低温化された複数段の分離槽からなる分離装置においては、複数段の分離槽からこうした凝縮液を取り出すことができる。本発明は、分離槽から供出された凝縮液を、触媒再生槽ではなく、蒸発槽に供給することによって、蒸発槽において実質的に触媒の1次再活性化処理を行い、さらに触媒再生槽において2次再活性化処理を行うことが可能となり、反応塔において、より再活性化された触媒機能を活用することができる。また、複数段の分離槽からの凝縮液には未反応成分であるモノクロロシランやジクロロシラン等が含まれることから、これを再度反応塔に供給することによって、モノシランの収率を上げることができる。さらに、こうした凝縮液の触媒再生槽,蒸発槽および反応塔への供給は、同時並行的に行うことが可能であり、また、各分離槽の温度設定(凝縮液の組成が変動する)や分離槽からの凝縮液の組成に応じて、異なる凝縮液ごとに供給先を設定することも可能である。本発明は、こうした複数の分離槽から供出された凝縮液の使用方法を、要求仕様等に応じて種々適用することができる構成である点においても従前にない特徴を有する。   In the disproportionation reaction of hydrogenated silicon chloride, it is known that the reaction rate increases as the number of chlorines decreases, such as monochlorosilane> dichlorosilane> trichlorosilane ("Low-Cost Solar Array Project Report" 175 Page, published in June 1979 (Union Carbide Corporation): NASA-CR-162172 etc.). In the verification relating to the catalyst reactivation function of the present inventor, it was found that the same tendency can be estimated. In addition, the boiling point of each substance increases in the order of monochlorosilane (bp about −30 ° C.), dichlorosilane (bp about 8 ° C.), and trichlorosilane (bp about 32 ° C.). Based on these findings, the present invention uses a separation apparatus comprising a plurality of separation tanks whose set temperatures are successively reduced in the extraction of monosilane from the reaction product and the generation of condensate for the remaining other components. It is possible to re-activate the catalyst more efficiently by taking out the condensate containing a large amount of monochlorosilane, dichlorosilane, etc., which has a high reactivation function, and supplying it to the catalyst regeneration tank. became. In the evaporation tank, the column bottom liquid containing hydrogenated silicon chloride having a low catalyst reactivation function is heated to produce a concentrated liquid containing the catalyst under high temperature conditions. However, if the condensate containing a large amount of monochlorosilane, dichlorosilane or the like having a high reactivity of the highly reactive catalyst exists in the evaporation tank, the inventor will reactivate the catalyst in the same manner as in the catalyst regeneration tank. The knowledge that it is possible to carry out the conversion process was obtained. On the other hand, in a separation apparatus composed of a plurality of stages of separation tanks whose set temperatures are successively lowered, such condensate can be taken out from the plurality of stages of separation tanks. The present invention performs the primary reactivation treatment of the catalyst in the evaporation tank by supplying the condensate supplied from the separation tank to the evaporation tank instead of the catalyst regeneration tank, and further in the catalyst regeneration tank. The secondary reactivation treatment can be performed, and the reactivated catalyst function can be utilized in the reaction tower. In addition, since the condensate from the multistage separation tank contains unreacted components such as monochlorosilane and dichlorosilane, the yield of monosilane can be increased by supplying it again to the reaction tower. . Furthermore, such condensate can be supplied to the catalyst regeneration tank, evaporation tank and reaction tower in parallel, and the temperature of each separation tank (condensate composition fluctuates) and separation can be performed. It is also possible to set a supply destination for each different condensate according to the composition of the condensate from the tank. The present invention has an unprecedented feature in that the method of using the condensate supplied from the plurality of separation tanks can be applied in various ways according to required specifications.

本発明は、上記モノシランの製造装置であって、前記蒸発槽から蒸発・供出された水素化塩化ケイ素が冷却される下部冷却器として、設定温度が順次低温化された複数段の冷却器が設けられ、最上流段の第1冷却器において凝縮した排出液が取り出されるとともに、該第1冷却器において分離された気相成分が、次段以降の冷却器に順次移送され、各冷却器の少なくとも1つにおいて凝縮した液が、前記凝縮液の一部として前記触媒再生槽に供給されることを特徴とする。   The present invention provides the above-described monosilane production apparatus, wherein a lower-stage cooler for cooling the hydrogenated silicon chloride evaporated and delivered from the evaporation tank is provided with a plurality of stages of coolers whose set temperatures are successively lowered. The exhaust liquid condensed in the first cooler at the most upstream stage is taken out, and the vapor phase components separated in the first cooler are sequentially transferred to the coolers in the next stage and at least in each cooler. The liquid condensed in one is supplied to the catalyst regeneration tank as a part of the condensed liquid.

従前反応塔からの塔底液については、蒸発槽で濃縮された触媒を含む濃縮液は反応塔に供給され、蒸発槽で分離された気相成分は、さらに下部冷却器で冷却されてテトラクロロシランを主成分とする回収液として回収されるにとどまった。しかしながら、当該気相成分には、主成分のテトラクロロシラン以外に、トリクロロシランやジクロロシラン等も含まれる。従って、こうした気相成分中のジクロロシラン等を抽出できれば、再活性化処理に利用することが可能である。本発明は、下部冷却器として、順次低温処理される2つ以上の冷却器から構成し、最上流の第1冷却器において分離された気相成分が、さらに下流の低温の冷却器で冷却され、その凝縮した液を凝縮液の一部として触媒再生槽に供給し、さらに再度反応塔に供給することによって、モノシランの収率を上げることができる。   As for the bottom liquid from the conventional reaction tower, the concentrated liquid containing the catalyst concentrated in the evaporation tank is supplied to the reaction tower, and the vapor phase component separated in the evaporation tank is further cooled in the lower cooler to be tetrachlorosilane. It was only recovered as a recovering liquid mainly composed of However, the gas phase component includes trichlorosilane and dichlorosilane in addition to the main component tetrachlorosilane. Therefore, if dichlorosilane or the like in the gas phase component can be extracted, it can be used for the reactivation process. The present invention is composed of two or more coolers that are sequentially subjected to low-temperature processing as the lower cooler, and the gas phase component separated in the first cooler at the uppermost stream is further cooled by a cooler at a lower temperature downstream. By supplying the condensed liquid as a part of the condensate to the catalyst regeneration tank and again supplying it to the reaction tower, the yield of monosilane can be increased.

また、本発明は、上記いずれかに記載のモノシランの製造装置を用い、以下の工程によってモノシランが作製されることを特徴とするモノシランの製造方法。
(1)原料となる水素化塩化ケイ素が反応塔に供給され、第3級脂肪族炭化水素置換アミンまたは/および第3級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩からなる触媒の存在下で、モノシランを含む反応生成物が生成され、
(2)該反応塔の上段から供出された反応生成物が分離装置に供給され、モノシランと凝縮液に分離されて、該モノシランが取り出されるとともに、
(3)該反応塔の下段から供出された塔底液が蒸発槽に供給されて加熱され、該塔底液に含まれる水素化塩化ケイ素を蒸発させて濃縮液が作製され、
(4)該濃縮液が触媒再生槽に供給され、前記原料の一部または/および前記分離装置で分離された凝縮液の一部を加えて加熱され、該濃縮液中に含まれる前記触媒が再再活性化されて再生液が作製され、
(5)該再生液が前記反応塔に供給され、当該触媒に係る循環系が形成される。
In addition, the present invention provides a method for producing monosilane, characterized in that monosilane is produced by the following steps using any of the monosilane production apparatuses described above.
(1) Monosilane in the presence of a catalyst comprising a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine or / and a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine hydrochloride, wherein the raw material hydrogenated silicon chloride is supplied to the reaction tower A reaction product containing
(2) The reaction product delivered from the upper stage of the reaction tower is supplied to a separation device, separated into monosilane and a condensate, and the monosilane is taken out.
(3) The tower bottom liquid supplied from the lower stage of the reaction tower is supplied to the evaporation tank and heated, and the silicon hydride chloride contained in the tower bottom liquid is evaporated to produce a concentrated liquid.
(4) The concentrated liquid is supplied to a catalyst regeneration tank, heated by adding a part of the raw material and / or a part of the condensate separated by the separator, and the catalyst contained in the concentrated liquid Reactivated again to make a regenerating solution,
(5) The regeneration solution is supplied to the reaction tower to form a circulation system related to the catalyst.

こうした構成によって、複雑な操作を用いずに、エネルギー効率が高く、収率性が高く、連続的かつ安定性の高いモノシランの作製が可能なモノシランの製造方法を形成することが可能となった。   With such a configuration, it is possible to form a monosilane production method capable of producing monosilane having high energy efficiency, high yield, and continuous and high stability without using complicated operations.

本発明は、上記モノシランの製造方法であって、起動時において、前記触媒および前記原料の一部が前記触媒再生槽に供給され、該触媒の初期活性化処理が行われるとともに、該処理が行われた触媒液および前記原料が前記反応塔に供給されることを特徴とする。   The present invention provides the above-described monosilane production method, wherein at the time of start-up, the catalyst and a part of the raw material are supplied to the catalyst regeneration tank, the catalyst is initially activated, and the treatment is performed. The broken catalyst solution and the raw material are supplied to the reaction tower.

半導体の製造プロセス等各種プロセスにおいては、モノシランの定期的な停止とともに、迅速なモノシランの供給の立上げを要求されることがあり、こうした起動の律速要因の1つとして、触媒の初期活性化が挙げられる。本発明は、触媒および原料の一部を触媒再生槽に供給して触媒の初期活性化処理を行うことによって、従前の塩化水素の添加を必要とする方法に比べ、迅速で、かつ塩化水素の供給や水素の発生等がなく、こうした要請に対応することが可能となった。また、原料の一部による触媒の初期活性化処理に伴い作製されたモノシランを供給することにより、さらに迅速化を図ることが可能となる。   In various processes such as semiconductor manufacturing processes, it is sometimes required to start monosilane supply promptly as well as to periodically stop monosilane. As one of the rate-determining factors for such activation, initial activation of the catalyst is required. Can be mentioned. In the present invention, the catalyst and a part of the raw material are supplied to the catalyst regeneration tank to perform the initial activation treatment of the catalyst, which is quicker than the conventional method requiring the addition of hydrogen chloride. There was no supply or generation of hydrogen, and it became possible to meet these demands. In addition, it is possible to further speed up the process by supplying monosilane produced by the initial activation treatment of the catalyst using a part of the raw material.

本発明に係るモノシランの製造装置の第1構成例を示す概略図Schematic which shows the 1st structural example of the manufacturing apparatus of the monosilane which concerns on this invention. 本発明に係るモノシランの製造装置の第2構成例を示す概略図Schematic which shows the 2nd structural example of the manufacturing apparatus of the monosilane which concerns on this invention. 本発明に係るモノシランの製造装置の第3構成例を示す概略図Schematic which shows the 3rd structural example of the manufacturing apparatus of monosilane which concerns on this invention. 本発明に係るモノシランの製造装置の第4構成例を示す概略図Schematic which shows the 4th structural example of the manufacturing apparatus of the monosilane which concerns on this invention. 反応温度を変化させたときの不均化反応が平衡状態になるまでの時間を例示する概略図Schematic illustrating the time until the disproportionation reaction reaches equilibrium when the reaction temperature is changed 反応温度を変化させたときの不均化反応が平衡状態になるまでの時間を例示する概略図Schematic illustrating the time until the disproportionation reaction reaches equilibrium when the reaction temperature is changed 従来技術に係るモノシランの製造法装置を例示する概略図Schematic illustrating a monosilane production method apparatus according to the prior art

本発明に係るモノシランの製造装置(以下「本装置」という)は、少なくとも、水素化塩化ケイ素を原料として、第3級脂肪族炭化水素置換アミンまたは/および第3級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩を触媒として用いられ、モノシランが作製される反応塔と、該反応塔の上段から供出された反応生成物からモノシランが抽出され、他成分からなる凝縮液と分離される分離装置と、反応塔の下段から供出された塔底液が加熱され、該塔底液に含まれる水素化塩化ケイ素を蒸発させて濃縮液が作製される蒸発槽と、該濃縮液に原料の一部または/および凝縮液の一部を加えて加熱され、該濃縮液中に含まれた触媒が再活性化され、該触媒を含む再生液が作製される触媒再生槽と、を備え、触媒再生槽から供出された再生液が反応塔に供給され、当該触媒に係る循環系が形成されることを特徴とする。外部からの塩化水素の供給の必要もなく、種々の問題の原因となっていた水素の発生を伴うこともなく、最小限の原料によってモノシランの収率性が高く、連続的かつ安定性の高いモノシランの製造装置を提供することができる。以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   The apparatus for producing monosilane according to the present invention (hereinafter referred to as “the present apparatus”) uses at least a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine and / or a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine using hydrogenated silicon chloride as a raw material. A reaction tower in which monosilane is produced using hydrochloride as a catalyst, a separation apparatus in which monosilane is extracted from a reaction product provided from the upper stage of the reaction tower and separated from a condensate composed of other components, and a reaction A column bottom liquid delivered from the lower stage of the column is heated, a hydrogenated silicon chloride contained in the column bottom liquid is evaporated to produce a concentrated liquid, a part of the raw material in the concentrated liquid and / or A catalyst regeneration tank in which a part of the condensate is added and heated, the catalyst contained in the concentrate is reactivated, and a regeneration liquid containing the catalyst is prepared, and is supplied from the catalyst regeneration tank. Regenerated liquid is supplied to the reaction tower. Characterized in that the circulatory system according to the catalyst is formed. There is no need to supply hydrogen chloride from the outside, and there is no generation of hydrogen that has caused various problems, and the yield of monosilane is high with minimal raw materials, and it is continuous and highly stable. An apparatus for producing monosilane can be provided. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<本装置の基本構成例>
本装置の基本構成例の概要を、図1に示す(第1構成例)。本装置は、第3級脂肪族炭化水素置換アミンまたは/および第3級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩を触媒(以下「アミン系触媒」ということがある)とし、原料である水素化塩化ケイ素からモノシランが作製される反応塔1と、該モノシランが抽出され、凝縮液と分離される分離装置2と、反応塔1から供出された塔底液が加熱され、濃縮液が作製される蒸発槽3と、該濃縮液に原料の一部または/および凝縮液の一部を加えて加熱され、再生された触媒を含む再生液が作製される触媒再生槽5と、を備える。また、反応塔1から供出された触媒を含む塔底液が、蒸発槽3において濃縮された触媒を含む濃縮液が、給送ポンプ4によって触媒再生槽5に給送され、触媒再生槽5から供出された再生液が反応塔1に供給され、当該触媒に係る循環系が形成される。外部からの触媒再生用の塩化水素の供給の必要もなく、種々の問題の原因となっていた水素の発生を伴うこともなく、最小限の原料によってモノシランの収率性が高く、連続的かつ安定性の高いモノシランの作製ができる。ここで、本製造プロセスにおいて原料となる「水素化塩化ケイ素」とは、モノクロロシラン,ジクロロシラン,トリクロロシランおよびテトラクロロシランのいずれかあるいはこれらの組合せをいう。
<Basic configuration example of this device>
An outline of a basic configuration example of the present apparatus is shown in FIG. 1 (first configuration example). This apparatus uses a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine or / and a hydrochloride of a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine as a catalyst (hereinafter sometimes referred to as “amine-based catalyst”), and is a raw material hydrochlorination. Reaction tower 1 in which monosilane is produced from silicon, separation apparatus 2 from which the monosilane is extracted and separated from the condensate, and tower bottom liquid delivered from reaction tower 1 are heated to produce a concentrate. A tank 3 and a catalyst regeneration tank 5 in which a part of the raw material and / or part of the condensate is added to the concentrated liquid and heated to produce a regenerated liquid containing the regenerated catalyst. Further, a concentrated liquid containing a catalyst obtained by concentrating the bottom liquid containing the catalyst delivered from the reaction tower 1 in the evaporation tank 3 is fed to the catalyst regeneration tank 5 by the feed pump 4. The supplied regenerated liquid is supplied to the reaction tower 1 to form a circulation system related to the catalyst. There is no need to supply hydrogen chloride for catalyst regeneration from the outside, and there is no generation of hydrogen which has caused various problems. Highly stable monosilane can be produced. Here, “silicon hydride chloride” used as a raw material in the present production process refers to any of monochlorosilane, dichlorosilane, trichlorosilane, and tetrachlorosilane, or a combination thereof.

本装置において、以下の工程によってモノシランが作製される(以下「本方法」という)。
(1)原料となる水素化塩化ケイ素が反応塔1に供給され、第3級脂肪族炭化水素置換アミンまたは/および第3級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩からなる触媒の存在下で、モノシランを含む反応生成物が生成され、
(2)反応塔1の上段1cから供出された反応生成物が分離装置2に供給され、モノシランと凝縮液に分離されて、該モノシランが取り出されるとともに、
(3)反応塔1の下段1bから供出された塔底液が蒸発槽3に供給されて加熱され、該塔底液に含まれる水素化塩化ケイ素を蒸発させて濃縮液が作製され、
(4)該濃縮液が触媒再生槽5に供給され、原料の一部または/および分離装置2で分離された凝縮液の一部を加えて加熱され、該濃縮液中に含まれる触媒が再活性化されて再生液が作製され、
(5)該再生液が反応塔1に供給され、当該触媒に係る循環系が形成される。
以下、本装置の機能および各工程を詳術する。
In this apparatus, monosilane is produced by the following steps (hereinafter referred to as “the present method”).
(1) Hydrogenated silicon chloride as a raw material is supplied to the reaction tower 1, and in the presence of a catalyst comprising a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine or / and a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine hydrochloride, A reaction product containing monosilane is produced,
(2) The reaction product delivered from the upper stage 1c of the reaction tower 1 is supplied to the separation device 2, separated into monosilane and a condensate, and the monosilane is taken out.
(3) The tower bottom liquid delivered from the lower stage 1b of the reaction tower 1 is supplied to the evaporation tank 3 and heated, and the silicon hydride chloride contained in the tower bottom liquid is evaporated to produce a concentrated liquid.
(4) The concentrated liquid is supplied to the catalyst regeneration tank 5 and heated by adding a part of the raw material or / and a part of the condensate separated by the separation device 2 to recycle the catalyst contained in the concentrated liquid. Activated to produce a regenerating solution,
(5) The regenerated liquid is supplied to the reaction tower 1 to form a circulation system related to the catalyst.
Hereinafter, the function and each process of this apparatus will be described in detail.

(1)反応塔1における反応生成物の生成
反応塔1に、原料となる液体状の水素化塩化ケイ素が供給される。原料は、予め加熱されることによって、反応塔1における反応速度を高めることができる。供給された原料は、加熱手段(リボイラ1a)によって反応温度約100〜150℃に加熱された塔底部1bにおいて、予め供給されたアミン系触媒の存在下で反応(以下「モノシラン等生成反応」ということがある)し、モノシランおよび反応によって生成しあるいは未反応の水素化塩化ケイ素を含む反応生成物に変換される。反応塔1では、こうした反応と蒸留による分離が同時に起こり、反応生成物のうち、低沸点成分であるモノシランやモノクロロシラン等が反応塔1内を上昇し、その上段1cから分離装置2に供出される。このとき、反応塔1の中段および上段において、こうした上昇流を冷却することによって、比較的沸点の高い成分を液化させて塔底部1bに戻し、再度反応に供することが好ましい。また、反応塔1には、触媒再生槽5において再活性化され、加熱されたアミン系触媒が供給される。常に活性化された触媒の存在によって、反応生成物中のモノシランの収率を高く維持することができる。反応塔1として、例えばステンレス製の精留塔を用いることができる。また、多段の精留段には、例えばシーブトレイを用いることができる。
(1) Production of reaction product in the reaction tower 1 Liquid hydrogenated silicon chloride as a raw material is supplied to the reaction tower 1. By heating the raw material in advance, the reaction rate in the reaction tower 1 can be increased. The supplied raw material is reacted in the presence of an amine catalyst supplied in advance in the tower bottom 1b heated to a reaction temperature of about 100 to 150 ° C. by a heating means (reboiler 1a) (hereinafter referred to as “monosilane production reaction”). May be converted to a reaction product comprising monosilane and reaction or containing unreacted silicon hydride chloride. In the reaction tower 1, such a reaction and separation by distillation occur simultaneously, and among the reaction products, low-boiling components such as monosilane and monochlorosilane rise in the reaction tower 1 and are fed from the upper stage 1c to the separation device 2. The At this time, it is preferable to cool such an upward flow in the middle and upper stages of the reaction tower 1 to liquefy the component having a relatively high boiling point and return it to the tower bottom 1b to be used for the reaction again. The reaction tower 1 is supplied with an amine catalyst that has been reactivated and heated in the catalyst regeneration tank 5. Due to the always active catalyst, the yield of monosilane in the reaction product can be kept high. As the reaction tower 1, for example, a rectification tower made of stainless steel can be used. In addition, for example, a sieve tray can be used for the multi-stage rectification stage.

反応塔1における反応は、既述(a)の上式1〜3のような不均斉化反応式に基づき形成され、テトラクロロシラン,トリクロロシラン,ジクロロシラン,モノクロロシランおよびモノシランが生成する(モノシラン等生成反応)。ここで、当該反応系は可逆反応を構成することから、生成されたモノシランのみが取り出されると、モノシランの減量に伴い、上式3に基づき、可逆的にモノクロロシランからのモノシランの生成反応が進む。従って、反応生成物からモノシランが抽出された凝縮液あるいは蒸発槽3で蒸発した水素化塩化ケイ素を再度当該反応系に戻すことによって、モノシランの収率を上げることができる。   The reaction in the reaction tower 1 is formed based on a disproportionation reaction formula such as the above formulas 1 to 3 of (a), and tetrachlorosilane, trichlorosilane, dichlorosilane, monochlorosilane, and monosilane are generated (monosilane or the like). Production reaction). Here, since the reaction system constitutes a reversible reaction, when only the produced monosilane is taken out, the production reaction of monosilane from monochlorosilane proceeds reversibly based on the above formula 3 as the amount of monosilane is reduced. . Therefore, the yield of monosilane can be increased by returning the condensed liquid obtained by extracting monosilane from the reaction product or the hydrogenated silicon chloride evaporated in the evaporation tank 3 to the reaction system again.

触媒は、アミン系触媒、具体的には、トリオクチルアミンやトリブチルアミン等の第3級脂肪族炭化水素置換アミンまたは第3級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩が好ましく、さらにこれらの混合物がより好ましい。特に塩酸基の存在によって、本反応系において高い触媒活性を維持することができる。一方、こうしたアミン系触媒は、水素化塩化ケイ素の不均斉化反応(モノシラン等生成反応)を繰り返すことによって、徐々に触媒活性が低下することから、再活性化を図り再生する必要がある。既述のように、加熱条件下において原料あるいは反応生成物中のモノクロロシランやジクロロシランと触媒を接触させることによって、こうした触媒活性との知見を得ることができた。本装置においては、従前の塩化水素の添加を行うことなく、こうした再活性化処理によって、触媒活性に不可欠な塩酸基の存在を維持することが可能となる。具体的には、反応塔1の下段からアミン系触媒を含む塔底液を供出し、蒸発槽3において水素化塩化ケイ素を蒸発させて作製された高沸点の高濃度のアミン系触媒を含む濃縮液を作製し、約100〜150℃に加熱された触媒再生槽5において、濃縮液と原料の一部または/および凝縮液の一部を加えて触媒を再活性化し、再活性化された触媒を含む再生液が再度反応塔1に供給される。当該触媒に係るこうした循環系を形成することによって、反応塔1には、常に高い触媒活性を有するアミン系触媒が存在する。従って、反応生成物中のモノシランの収率を高く維持することができる。   The catalyst is preferably an amine-based catalyst, specifically, a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine such as trioctylamine or tributylamine or a hydrochloride of a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine, and a mixture thereof. More preferred. In particular, the presence of a hydrochloric acid group can maintain a high catalytic activity in this reaction system. On the other hand, such amine-based catalysts are gradually reduced in catalytic activity by repeating the disproportionation reaction of hydrogenated silicon chloride (formation reaction of monosilane, etc.), so it is necessary to reactivate and regenerate. As described above, knowledge of such catalytic activity could be obtained by contacting monochlorosilane or dichlorosilane in the raw material or reaction product with the catalyst under heating conditions. In this apparatus, it is possible to maintain the presence of hydrochloric acid groups indispensable for catalyst activity by such reactivation treatment without adding conventional hydrogen chloride. Specifically, a column bottom liquid containing an amine-based catalyst is supplied from the lower stage of the reaction tower 1 and concentrated with a high-boiling high-concentration amine-based catalyst prepared by evaporating silicon hydride chloride in the evaporation tank 3. The catalyst was reactivated by adding the concentrate and part of the raw material or / and part of the condensate in the catalyst regeneration tank 5 that was prepared and heated to about 100 to 150 ° C. The regenerated liquid containing is again supplied to the reaction tower 1. By forming such a circulation system for the catalyst, the reaction tower 1 always has an amine catalyst having a high catalytic activity. Therefore, the yield of monosilane in the reaction product can be kept high.

(2)分離装置2におけるモノシランの抽出と凝縮液の分離
反応器1から供出された反応生成物(約50〜100℃)は、分離装置2においてモノシランが抽出され、他成分からなる凝縮液と分離される。分離装置2に供給された反応生成物中には、低沸点のモノシラン(bp約−112℃)と、これに比較して高沸点のモノクロロシラン(bp約−30℃)やジクロロシラン(bp約8℃)等の水素化塩化ケイ素が混在する。このように分離すべきモノシランと他成分の沸点の差が大きいことから、製品レベルの高純度のモノシランとして抽出することができる。分離装置2としては、例えば精留塔や1段の低温凝縮器のように、1つの装置によってモノシランを取り出す構成や、設定温度が順次低温化された複数段の凝縮器からなる構成等を用いることができる。精留塔を用いた場合には、モノシランと他成分との沸点が大きく異なることから、多段の精留段等は必要ではなく、比較的簡単な構造によって、十分な分離機能を確保することができる。精留塔塔頂部から温度約−20〜−30℃,圧力約0.2〜1MPaのモノシランが供出され、塔底部から温度約50〜100℃,圧力約0.2〜1MPaの凝縮液が供出される。高い触媒活性を維持することができることから、凝縮液中のモノシラン等低沸点物が多く、従前に比べて低圧条件下で、収率よく分離することができる。また、1段の低温凝縮槽(熱交換器)を用いた場合にも同様に、液体窒素(到達可能温度約−196℃)あるいはエタノール/ドライアイス(到達可能温度約−72℃)等の冷媒を用いることによって、同様の特性のモノシランおよび凝縮液を供出することができる。さらに、分離装置2として、1つの凝縮槽による構成だけではなく、多段の凝縮槽を設けた構成が可能である。順次冷却温度を下げることによって、各凝縮槽において効率よく冷却することができる。詳細は後述する。第1構成例においては、こうした構造を限定せずに、モノシランを他成分からなる凝縮液と分離する一体の分離装置2として示す。
(2) Extraction of Monosilane and Separation of Condensate in Separation Device 2 The reaction product (about 50 to 100 ° C.) delivered from the reactor 1 is extracted with monosilane in the separation device 2 and is condensed with other components. To be separated. The reaction product supplied to the separation device 2 includes a low-boiling monosilane (bp about −112 ° C.), a high-boiling monochlorosilane (bp about −30 ° C.) and dichlorosilane (bp about −bp). Hydrogenated silicon chloride such as 8 ° C) is mixed. Thus, since the difference in boiling point between monosilane to be separated and other components is large, it can be extracted as monosilane with high purity at the product level. As the separation device 2, for example, a configuration in which monosilane is taken out by a single device, such as a rectification column or a single low-temperature condenser, or a configuration including a plurality of condensers in which the set temperature is sequentially reduced is used. be able to. When a rectification column is used, the boiling points of monosilane and other components are greatly different, so multiple rectification stages are not required, and a sufficient separation function can be ensured with a relatively simple structure. it can. Monosilane having a temperature of about −20 to −30 ° C. and a pressure of about 0.2 to 1 MPa is supplied from the top of the rectifying tower, and a condensate having a temperature of about 50 to 100 ° C. and a pressure of about 0.2 to 1 MPa is supplied from the bottom of the tower. Is done. Since high catalytic activity can be maintained, there are many low-boiling substances such as monosilane in the condensate, and separation can be performed with a higher yield under low-pressure conditions than before. Similarly, a refrigerant such as liquid nitrogen (reachable temperature of about −196 ° C.) or ethanol / dry ice (reachable temperature of about −72 ° C.) is also used when a single-stage low-temperature condensing tank (heat exchanger) is used. Can be used to deliver monosilane and condensate with similar properties. Furthermore, the separation device 2 can be configured not only with a single condensing tank but also with a multistage condensing tank. By sequentially lowering the cooling temperature, each condensing tank can be efficiently cooled. Details will be described later. In the first configuration example, such a structure is not limited, and the monosilane is shown as an integrated separation device 2 that separates monosilane from condensate composed of other components.

分離装置2から供出された凝縮液は、モノクロロシランやジクロロシラン等の低沸点の水素化塩化ケイ素が主成分であり、再度反応塔1に戻し、モノシランの作製に資することができる(図示せず)。本装置においては、さらに、これら低沸点の水素化塩化ケイ素がアミン系触媒の再生機能を有することを利用し、触媒再生槽5に供給して触媒の再活性化処理に資することを特徴とする。また、後述するように、本装置を構成する蒸発槽3は、加熱温度および濃縮された触媒の存在等、触媒再生槽5と類似する条件を有することから、モノクロロシランやジクロロシラン等の存在があれば、再活性化処理を担うことが可能であることから、凝縮液の一部を蒸発槽3に供給することによって、ここでの触媒の再活性化処理に資することができる。このように、分離装置2から供出された凝縮液は、従前の未反応成分の再反応だけではなく、その組成を効果的に利用し、モノシランの高い収率を確保することができる。   The condensate delivered from the separator 2 is mainly composed of low-boiling silicon hydride chloride such as monochlorosilane or dichlorosilane, and can be returned to the reaction tower 1 again to contribute to the production of monosilane (not shown). ). In this apparatus, the low-boiling silicon hydride chloride is further provided with a regeneration function of an amine catalyst, and is supplied to the catalyst regeneration tank 5 to contribute to the catalyst reactivation process. . Further, as will be described later, the evaporation tank 3 constituting this apparatus has conditions similar to the catalyst regeneration tank 5 such as the heating temperature and the presence of the concentrated catalyst, and therefore the presence of monochlorosilane, dichlorosilane or the like is present. If there is, it is possible to carry out the reactivation process, so that a part of the condensate can be supplied to the evaporation tank 3 to contribute to the catalyst reactivation process here. As described above, the condensate supplied from the separation device 2 can not only re-react the conventional unreacted components but also effectively use the composition to ensure a high yield of monosilane.

(3)蒸発槽3における濃縮液の作製および水素化塩化ケイ素の分離
反応塔1の下段1bから供出された高沸点のアミン系触媒を含む塔底液は、調節弁7によって設定流量に調節され、蒸発槽3に供給される。蒸発槽3において、水素化塩化ケイ素を蒸発させて高濃度のアミン系触媒を含む濃縮液が作製される。塔底液は、触媒とともに、テトラクロロシラン等の高沸点の水素化塩化ケイ素が主成分である。蒸発槽3は、不均化反応で生じたテトラクロロシラン等の高沸点の水素化塩化ケイ素の沸点(約32℃以上)より高く、触媒の沸点(約160〜220℃)よりも低い温度で操作される。触媒の加熱分解等を防止するために、低温であることが好ましく、具体的には、加熱手段(リボイラ3a)によって加熱され、約80〜120℃で操作されることが好ましい。蒸発槽3において蒸発したテトラクロロシラン等は、下部冷却器6で凝縮された後に、貯槽6aに貯留され回収される。下部冷却器6で分離された気相成分は、系外に排出される、あるいは後述するように再度冷却・分離処理され、再利用される。蒸発槽3に残った触媒を含む濃縮液は、給送ポンプ4により抜き取られ、触媒再生槽5に給送され、再活性化処理された後、再度不均化反応に用いられる。
(3) Preparation of concentrated liquid in evaporation tank 3 and separation of silicon hydride chloride The bottom liquid containing a high-boiling amine catalyst delivered from the lower stage 1b of the reaction tower 1 is adjusted to a set flow rate by a control valve 7. , And supplied to the evaporation tank 3. In the evaporation tank 3, the hydrogenated silicon chloride is evaporated to produce a concentrated liquid containing a high concentration amine-based catalyst. The tower bottom liquid is mainly composed of high boiling silicon hydride chloride such as tetrachlorosilane together with the catalyst. The evaporation tank 3 is operated at a temperature higher than the boiling point (about 32 ° C. or higher) of the high boiling silicon hydride chloride such as tetrachlorosilane generated by the disproportionation reaction and lower than the boiling point of the catalyst (about 160 to 220 ° C.). Is done. In order to prevent thermal decomposition of the catalyst, the temperature is preferably low, and specifically, it is preferably heated by a heating means (reboiler 3a) and operated at about 80 to 120 ° C. Tetrachlorosilane and the like evaporated in the evaporation tank 3 are condensed in the lower cooler 6 and then stored and recovered in the storage tank 6a. The gas phase component separated by the lower cooler 6 is discharged out of the system, or cooled and separated again as described later and reused. The concentrated liquid containing the catalyst remaining in the evaporation tank 3 is extracted by the feed pump 4, fed to the catalyst regeneration tank 5, subjected to reactivation, and then used again for the disproportionation reaction.

(4)触媒再生槽5における触媒の再活性化処理
触媒再生槽5は、加熱するための加熱手段(リボイラ5a)および攪拌手段(図示せず)を備える。触媒再生槽5において、供給された濃縮液に、原料の一部または/および分離装置2で分離された凝縮液の一部が加えてられ、加熱条件下で攪拌されることによって、濃縮液中に含まれる触媒が再活性化される。つまり、触媒の濃度が高く、所定温度を超える条件の下では、塩化水素を用いなくても、モノクロロシランやジクロロシラン等の水素化塩化ケイ素によって、推認される触媒活性に必要な触媒と塩素イオン(ラジカル)との結合体の形成が、十分確保することができるとの知見を得た。具体的には、処理温度約100〜150℃に加熱された触媒再生槽5において、濃縮されたアミン系触媒とモノクロロシランやジクロロシラン等が撹拌・混合されることによって、初期の活性化された触媒と同様の触媒構造体を形成することができる。こうした再活性化の基材となるモノクロロシランやジクロロシラン等は、本製造プロセスにおいて、かかる組成を有する、凝縮液や原料、あるいは後述する蒸発槽3で分離された排出液から取り出されたモノクロロシランやジクロロシラン等を用いることができる。再活性化処理が行われた触媒を含む再生液は、加温された状態で、反応塔1の上部に供給される。
(4) Catalyst Reactivation Treatment in the Catalyst Regeneration Tank 5 The catalyst regeneration tank 5 includes a heating means (reboiler 5a) for heating and a stirring means (not shown). In the catalyst regeneration tank 5, a part of the raw material or / and a part of the condensate separated by the separation device 2 are added to the supplied concentrate, and the mixture is stirred under heating conditions. The catalyst contained in is reactivated. In other words, under conditions where the concentration of the catalyst is high and exceeds a predetermined temperature, the catalyst and chloride ions required for the catalytic activity estimated by the silicon hydride chloride such as monochlorosilane and dichlorosilane can be used without using hydrogen chloride. It was found that the formation of a conjugate with (radical) can be sufficiently ensured. Specifically, in the catalyst regeneration tank 5 heated to a processing temperature of about 100 to 150 ° C., the concentrated amine-based catalyst and monochlorosilane, dichlorosilane, or the like are stirred and mixed to be activated at the initial stage. A catalyst structure similar to the catalyst can be formed. Monochlorosilane, dichlorosilane, or the like as a substrate for such reactivation is a monochlorosilane extracted from a condensate or a raw material having such a composition, or from an effluent separated in an evaporation tank 3 to be described later, in this manufacturing process. Or dichlorosilane can be used. The regenerated liquid containing the reactivated catalyst is supplied to the upper part of the reaction tower 1 in a heated state.

このとき、使用された触媒が濃縮された濃縮液に原料の一部または/および凝縮液の一部を加えて加熱できる触媒再生槽5を備え、再活性化された触媒を再度高温状態で反応塔に戻すという、触媒に係る循環系が形成される。外部からの塩化水素の供給の必要もなく、種々の問題の原因となっていた水素の発生を伴うこともなく、最小限の原料によってモノシランの収率性が高く、連続的かつ安定性の高いモノシランの作製ができる。また、モノクロロシランやジクロロシラン等は、原料のみならず、本製造プロセスの中間段階においても発生あるいは存在するものであり、これを有効に利用することによって、より効率的に触媒反応を進めることができ、収率性の高いモノシランの作製ができる。さらに、触媒再生槽5において、モノクロロシランやジクロロシラン等の一部は、既述(a)の上式1〜3のようなモノシラン等生成反応によって、モノシランを含む新たな組成の水素化塩化ケイ素を形成する。つまり、モノシランの生成プロセスからみると、触媒再生槽5では、その1次反応が行われることとなり、反応塔1での2次反応を経て、より収率性の高いモノシランの作製ができる。以上のように、本装置における触媒再生槽5は、触媒の再再活性化処理を行うと同時に、モノシランの作製の1次反応としての処理を行う機能を有するものであるということができる。   At this time, a catalyst regeneration tank 5 that can be heated by adding a part of the raw material or / and a part of the condensate to the concentrated liquid in which the used catalyst is concentrated is provided, and the reactivated catalyst is reacted again in a high temperature state. A catalyst-related circulation system is formed that returns to the column. There is no need to supply hydrogen chloride from the outside, and there is no generation of hydrogen that has caused various problems, and the yield of monosilane is high with minimal raw materials, and it is continuous and highly stable. Monosilane can be produced. Monochlorosilane, dichlorosilane, etc. are generated or exist not only in the raw material but also in the intermediate stage of the production process. By effectively using this, the catalytic reaction can be promoted more efficiently. And high yield monosilane can be produced. Furthermore, in the catalyst regeneration tank 5, a part of monochlorosilane, dichlorosilane, etc. is a silicon hydride chloride having a new composition containing monosilane by a production reaction of monosilane such as the above formulas 1-3 of (a). Form. That is, when viewed from the production process of monosilane, the catalyst regeneration tank 5 undergoes the primary reaction, and the monosilane having higher yield can be produced through the secondary reaction in the reaction tower 1. As described above, it can be said that the catalyst regeneration tank 5 in the present apparatus has a function of performing a reactivation process of the catalyst and simultaneously performing a process as a primary reaction for producing monosilane.

また、触媒再生槽5は、本装置の起動時において、有用な機能を発揮することができる。つまり、本装置の初動操作として、触媒および原料の一部が触媒再生槽5に供給されることによって、上記再活性化処理と同様、該触媒の初期活性化処理を行うことができる。こうした処理が行われた触媒液および原料が反応塔1に供給されることによって、反応塔1において迅速にモノシラン等生成反応を行うことができ、迅速なモノシランの供給の立上げを行うことができる。特に、触媒再生槽5における原料の1次反応もこれに寄与するものとなる。モノシランの供給プロセスにおける起動の律速要因の1つである、触媒の初期活性化に対して、触媒再生槽5を活用して触媒の初期活性化処理を行うことによって、従前の塩化水素の添加を必要とする方法に比べ、迅速で、かつ塩化水素の供給や水素の発生等がなく、こうした要請に対応することが可能となった。   Further, the catalyst regeneration tank 5 can exhibit a useful function when the present apparatus is activated. That is, as the initial operation of this apparatus, the catalyst and a part of the raw material are supplied to the catalyst regeneration tank 5 so that the initial activation process of the catalyst can be performed in the same manner as the reactivation process. By supplying the catalyst liquid and the raw material subjected to such treatment to the reaction tower 1, it is possible to quickly perform a monosilane production reaction in the reaction tower 1, and to quickly start up the supply of monosilane. . In particular, the primary reaction of the raw material in the catalyst regeneration tank 5 also contributes to this. For the initial activation of the catalyst, which is one of the rate-determining factors for the start-up in the monosilane supply process, the catalyst regeneration tank 5 is used to perform the initial activation treatment of the catalyst, thereby adding the conventional hydrogen chloride. Compared to the required method, it is quicker and does not supply hydrogen chloride or generate hydrogen, making it possible to meet these demands.

(5)再生液の反応塔1の供給(当該触媒に係る循環系の形成)
反応塔1から供出された塔底液は、蒸発槽3において濃縮され、触媒再生槽5において含有する触媒が再活性化され、再生液として再度反応塔1に供給される。蒸発槽3において使用された触媒が濃縮され、触媒再生槽において濃縮液にモノクロロシランやジクロロシラン等を加えて加熱・触媒の再再活性化が行われ、再活性化された触媒を再度高温状態で反応塔に戻すという、触媒に係る循環系が形成される。当該触媒に係るこうした循環系を形成することによって、反応塔1には、常に高い触媒活性を有するアミン系触媒が存在し、外部からの塩化水素の供給の必要もなく、水素の発生を伴うこともなく、最小限の原料によってモノシランの収率性が高く、連続的かつ安定性の高いモノシランの作製が可能となった。
(5) Supply of the regenerated liquid to the reaction tower 1 (formation of a circulation system related to the catalyst)
The tower bottom liquid delivered from the reaction tower 1 is concentrated in the evaporation tank 3, the catalyst contained in the catalyst regeneration tank 5 is reactivated, and is supplied again to the reaction tower 1 as a regeneration liquid. The catalyst used in the evaporation tank 3 is concentrated, and in the catalyst regeneration tank, monochlorosilane, dichlorosilane or the like is added to the concentrated liquid to heat and reactivate the catalyst, and the reactivated catalyst is again in a high temperature state. Thus, a circulation system related to the catalyst is formed, which is returned to the reaction tower. By forming such a circulation system related to the catalyst, there is always an amine-based catalyst having a high catalytic activity in the reaction tower 1, and there is no need to supply hydrogen chloride from the outside, and hydrogen generation is involved. In addition, the yield of monosilane is high with a minimum amount of raw materials, and it is possible to produce monosilane continuously and highly stable.

<本装置の他の構成例>
上記のように、本装置は、触媒再生槽5という多様な機能を有する構成要素を備えることによって、システム全体として、従前にない多くの機能を有することができるとともに、さらに多くの付加機能を備えた構成例を展開することができる。
<Other configuration examples of the apparatus>
As described above, this apparatus can have many unprecedented functions as a whole system by including the constituent elements having various functions such as the catalyst regeneration tank 5, and further include additional functions. Configuration examples can be developed.

〔本装置の第2構成例〕
本装置の他の構成例の1つとして、触媒再生槽5が、複数の再生槽から構成された装置の概要を、図2(A),(B)に例示する(第2構成例)。上記第1構成例において、触媒再生槽5が、原料の一部が供給される第1再生槽(51または52)と、凝縮液の一部が供給される第2再生槽(52または51)とから構成される。濃縮液が、第1再生槽(51または52)と第2再生槽(52または51)のいずれかに供給された後、いずれかの再生槽から供出された液をさらに他の再生槽に供給され、再生液が作製されることによって、単体の再生槽を用いた場合と異なる優れた機能を有することができる。原料と凝縮液は、ともに触媒の再活性化に有用であるが、それぞれ含有するモノクロロシランやジクロロシラン等の組成が相違することから、再活性化処理における機能あるいは技術的効果は相違する。従って、これらを、それぞれ独立した触媒再生槽を構成するとともに、直列的に配設することによって、そうした機能をより効果的に活かすことができる。また、いずれの構成もモノシランの収率が向上する機能・効果があるが、原料あるいは凝縮液の組成によって、いずれかを選択することが可能であり、より高い収率を上げることが可能となる。ここでは、図2(A),(B)に例示する2つの構成について、詳述する。
[Second configuration example of this apparatus]
As another example of the configuration of the present apparatus, an outline of an apparatus in which the catalyst regeneration tank 5 includes a plurality of regeneration tanks is illustrated in FIGS. 2A and 2B (second configuration example). In the first configuration example, the catalyst regeneration tank 5 includes a first regeneration tank (51 or 52) to which a part of the raw material is supplied and a second regeneration tank (52 or 51) to which a part of the condensate is supplied. It consists of. After the concentrated liquid is supplied to either the first regeneration tank (51 or 52) or the second regeneration tank (52 or 51), the liquid supplied from one of the regeneration tanks is further supplied to another regeneration tank. In addition, by producing the regenerating liquid, it is possible to have an excellent function different from the case where a single regenerating tank is used. Both the raw material and the condensate are useful for reactivation of the catalyst, but the functions or technical effects in the reactivation treatment are different because the compositions of monochlorosilane and dichlorosilane contained therein are different. Therefore, these functions can be utilized more effectively by constituting independent catalyst regeneration tanks and arranging them in series. In addition, each configuration has the function and effect of improving the yield of monosilane, but either can be selected depending on the composition of the raw material or the condensate, and a higher yield can be achieved. . Here, two configurations illustrated in FIGS. 2A and 2B will be described in detail.

具体的には、原料の一部が供給される第1再生槽51が上流側に配設され、凝縮液の一部が供給される第2再生槽52が下流側に配設された構成を、図2(A)に示す。原料の一部が、流路Laを介して濃縮液とともに第1再生槽51に供給され、第1再生槽51において両者が撹拌・混合され、原料中の水素化塩化ケイ素によって濃縮液中の触媒が再活性化される。次に再活性化された触媒が、第1再生槽51から下流側の第2再生槽52に移送され、第2再生槽52において、分離装置2から流路Lcを介して第2再生槽52に供給された凝縮液と接触し、原料および凝縮液中の水素化塩化ケイ素の一部がモノシラン等生成反応によってモノシラン等に変換される。このとき、第1再生槽51においては、原料中の未反応のモノクロロシランやジクロロシラン等の存在によって、高い触媒再活性化機能を得ることができる。また、原料中の水素化塩化ケイ素は、反応性が低下した状態の触媒存在下であり、モノシラン等に変換される割合は高くないが、第2再生槽52においては、再活性化された触媒存在下において、その一部がモノシラン等に変換される。上流側の第1再生槽51での触媒の再活性化機能を高め、反応塔1および下流側の第2再生槽52でのモノシラン等生成反応の高い反応性を確保することができる。また、このとき、2つの再生槽51、52を異なる設定温度にすることによって、それぞれの機能を高め、より効果的に再活性化処理および第2再生槽52での1次的反応処理を行うことができる。例えば、第1再生槽51において再活性化処理温度約100〜150℃に加熱し、第2再生槽52においてモノシラン等生成反応温度よりも少し低めの約80〜120℃に加熱することによって、高い再活性処理と1次的反応処理を確保しつつ、再生液を過熱しないように反応塔1に供給することができる。   Specifically, the first regeneration tank 51 to which a part of the raw material is supplied is arranged on the upstream side, and the second regeneration tank 52 to which a part of the condensate is supplied is arranged on the downstream side. As shown in FIG. Part of the raw material is supplied to the first regeneration tank 51 together with the concentrated liquid via the channel La, and both are stirred and mixed in the first regeneration tank 51, and the catalyst in the concentrated liquid is obtained by silicon hydride chloride in the raw material. Is reactivated. Next, the reactivated catalyst is transferred from the first regeneration tank 51 to the second regeneration tank 52 on the downstream side. In the second regeneration tank 52, the second regeneration tank 52 is passed from the separation device 2 through the flow path Lc. A part of the raw material and silicon hydride chloride in the condensate is converted to monosilane or the like by a production reaction such as monosilane. At this time, in the first regeneration tank 51, a high catalyst reactivation function can be obtained due to the presence of unreacted monochlorosilane, dichlorosilane, or the like in the raw material. In addition, the hydrogenated silicon chloride in the raw material is in the presence of a catalyst with reduced reactivity, and the rate of conversion to monosilane or the like is not high, but in the second regeneration tank 52, the reactivated catalyst In the presence, part of it is converted to monosilane or the like. The reactivation function of the catalyst in the first regeneration tank 51 on the upstream side can be enhanced, and the high reactivity of the production reaction such as monosilane in the reaction tower 1 and the second regeneration tank 52 on the downstream side can be ensured. At this time, by setting the two regeneration tanks 51 and 52 to different set temperatures, the respective functions are enhanced, and the reactivation process and the primary reaction process in the second regeneration tank 52 are performed more effectively. be able to. For example, the reactivation temperature in the first regeneration tank 51 is heated to about 100 to 150 ° C., and the second regeneration tank 52 is heated to about 80 to 120 ° C. that is slightly lower than the monosilane production reaction temperature. The regenerating liquid can be supplied to the reaction tower 1 so as not to overheat while ensuring the reactivation process and the primary reaction process.

一方、凝縮液の一部が供給される第1再生槽51が上流側に配設され、原料の一部が供給される第2再生槽52が下流側に配設された構成を、図2(B)に示す。分離装置2からの凝縮液の一部が、流路Lcを介して濃縮液とともに第1再生槽51に供給され、第1再生槽51において両者が撹拌・混合され、原料中の水素化塩化ケイ素によって濃縮液中の触媒が再活性化される。次に再活性化された触媒が、第1再生槽51から下流側の第2再生槽52に移送され、第2再生槽52において、流路Laを介して第2再生槽52に供給された原料の一部と接触し、主として原料中の水素化塩化ケイ素の一部がモノシラン等生成反応によってモノシラン等に変換される(1次反応)。このとき、第1再生槽51においては、凝縮液中のモノクロロシランやジクロロシラン等の存在によって、触媒再活性化機能を得ることができるが、上記図2(A)に示す構成の第1再生槽51における触媒再活性化機能ほどには高くならないことがある。第2再生槽52においては、再活性化された触媒存在下において、原料中の水素化塩化ケイ素の一部がモノシラン等に変換される。上流側の第1再生槽51での触媒の再活性化機能により、反応塔1および下流側の第2再生槽52での、特に原料中の水素化塩化ケイ素に対するモノシラン等生成反応の高い反応性を確保することができる。   On the other hand, FIG. 2 shows a configuration in which a first regeneration tank 51 to which a part of the condensate is supplied is disposed on the upstream side, and a second regeneration tank 52 to which a part of the raw material is supplied is disposed on the downstream side. Shown in (B). A part of the condensate from the separation device 2 is supplied to the first regeneration tank 51 together with the concentrated liquid via the flow path Lc, and both are stirred and mixed in the first regeneration tank 51, and silicon hydride chloride in the raw material Thereby reactivating the catalyst in the concentrate. Next, the reactivated catalyst is transferred from the first regeneration tank 51 to the second regeneration tank 52 on the downstream side, and is supplied to the second regeneration tank 52 via the flow path La in the second regeneration tank 52. A part of the raw material comes into contact, and a part of silicon hydride chloride in the raw material is mainly converted into monosilane or the like by a production reaction such as monosilane (primary reaction). At this time, in the first regeneration tank 51, the catalyst reactivation function can be obtained by the presence of monochlorosilane, dichlorosilane, or the like in the condensate, but the first regeneration having the configuration shown in FIG. It may not be as high as the catalyst reactivation function in the tank 51. In the second regeneration tank 52, a part of the hydrogenated silicon chloride in the raw material is converted to monosilane or the like in the presence of the reactivated catalyst. Due to the reactivation function of the catalyst in the first regeneration tank 51 on the upstream side, the reactivity of monosilane and the like in the reaction tower 1 and the second regeneration tank 52 on the downstream side, particularly with respect to silicon hydride chloride in the raw material is high. Can be secured.

〔本装置の第3構成例〕
本装置の他の構成例として、上記第1,2構成例において、分離装置2が、設定温度が順次低温化された複数段の分離槽(ここでは、2段の第1分離槽21,第2分離槽22とし、3段以上の場合には順次分離槽23,24・・とする)から構成される装置の概要を、図3に示す(第3構成例)。第1分離槽21および第2分離槽22からなる分離装置2において、反応生成物が、最高温度条件の最上流段の第1分離槽21に供給され、順次第2分離槽22に移送されるとともに、第1,第2分離槽21,22の少なくとも1つから供出された凝縮液の一部が、触媒再生槽5,蒸発槽3および反応塔1、の少なくとも1つに供給される。既述のように、触媒の再活性化機能においても、水素化塩化ケイ素の不均斉化反応と同様、塩素数が少ないほど反応速度が大きい(モノクロロシラン>ジクロロシラン>トリクロロシラン)傾向がある推定できるとの知見を得た。こうした知見を基に、設定温度が順次低温化された第1,第2分離槽21,22からなる分離装置2を用い、反応性が高い触媒の再活性化機能の高いモノクロロシランやジクロロシラン等を多く含む凝縮液を取り出し、触媒再生槽5,蒸発槽3および反応塔1の、少なくともそのいずれか1つに供給することによって、より効率よく触媒の再活性化を図ることができる。
[Third configuration example of the apparatus]
As another configuration example of the present apparatus, in the first and second configuration examples, the separation device 2 has a plurality of separation tanks (in this case, the first separation tank 21 of the second stage, FIG. 3 shows an outline of an apparatus composed of two separation tanks 22 and three or more separation tanks 23, 24,. In the separation device 2 including the first separation tank 21 and the second separation tank 22, the reaction product is supplied to the first separation tank 21 in the uppermost stream stage at the highest temperature condition and sequentially transferred to the second separation tank 22. At the same time, a part of the condensate supplied from at least one of the first and second separation tanks 21 and 22 is supplied to at least one of the catalyst regeneration tank 5, the evaporation tank 3, and the reaction tower 1. As described above, in the catalyst reactivation function, as in the disproportionation reaction of hydrogenated silicon chloride, it is estimated that the smaller the number of chlorine, the higher the reaction rate (monochlorosilane>dichlorosilane> trichlorosilane). I learned that I can do it. Based on this knowledge, using the separation device 2 composed of the first and second separation tanks 21 and 22 in which the set temperature is gradually reduced, monochlorosilane, dichlorosilane, etc. having a high reactivity catalyst reactivation function, etc. By removing the condensate containing a large amount and supplying it to at least one of the catalyst regeneration tank 5, the evaporation tank 3 and the reaction tower 1, the catalyst can be reactivated more efficiently.

例えば、第1分離槽21を約10℃の冷却水を冷媒として用いて冷却し、第2分離槽22をエタノール/ドライアイス(到達可能温度約−72℃)を冷媒として用いて冷却した場合を想定して、その機能を説明する。第1分離槽21からはトリクロロシランを主成分とする凝縮液が形成され、第2分離槽22からはモノクロロシランとジクロロシランを主成分とする凝縮液が形成されるものとする。ただし、分離槽の段数や設定温度および凝縮液の組成等、これに限定されないことはいうまでもない。   For example, the first separation tank 21 is cooled using cooling water at about 10 ° C. as a refrigerant, and the second separation tank 22 is cooled using ethanol / dry ice (attainable temperature of about −72 ° C.) as a refrigerant. Assuming that, the function will be explained. It is assumed that a condensate mainly composed of trichlorosilane is formed from the first separation tank 21, and a condensate mainly composed of monochlorosilane and dichlorosilane is formed from the second separation tank 22. However, it goes without saying that the number of separation tanks, the set temperature, the composition of the condensate, and the like are not limited thereto.

このとき、第2分離槽22からの凝縮液を、触媒再生槽5または/および蒸発槽3に供給する構成によって、より効率よく触媒の再活性化を図ることができる。つまり、第2分離槽22からの凝縮液を、既述の第1構成例と同様、流路Lcを介して触媒再生槽5に供給することによって、触媒再生槽5において触媒と凝縮液が高温条件下で撹拌・混合され、触媒の再活性化処理を行うことができる。また、第2分離槽22からの凝縮液を、流路Lvを介して蒸発槽3に供給することによって、触媒を含む濃縮液と凝縮液が高温条件下で混合され、触媒の再活性化処理を行うことができる。本装置における蒸発槽3の機能について検証するに、蒸発槽3には、高温条件下で触媒を含む濃縮液が存在する。このとき、蒸発槽3にモノクロロシランやジクロロシラン等が供給されれば、触媒再生槽5と同様に、触媒の再活性化処理を行うことが可能である。従って、第2分離槽22からの凝縮液を、蒸発槽3に供給することによって、蒸発槽3において実質的に触媒の1次再活性化処理を行い、さらに触媒再生槽5において2次再活性化処理を行うことができ、反応塔1において、より再活性化された触媒機能を活用することができる。   At this time, the catalyst can be reactivated more efficiently by the configuration in which the condensate from the second separation tank 22 is supplied to the catalyst regeneration tank 5 and / or the evaporation tank 3. That is, the condensate from the second separation tank 22 is supplied to the catalyst regeneration tank 5 via the flow path Lc as in the first configuration example, so that the catalyst and the condensate are heated in the catalyst regeneration tank 5 at a high temperature. The catalyst can be reactivated by stirring and mixing under conditions. Further, by supplying the condensate from the second separation tank 22 to the evaporation tank 3 via the flow path Lv, the concentrated liquid containing the catalyst and the condensate are mixed under high temperature conditions, and the catalyst is reactivated. It can be performed. In order to verify the function of the evaporating tank 3 in the present apparatus, the evaporating tank 3 contains a concentrated liquid containing a catalyst under a high temperature condition. At this time, if monochlorosilane, dichlorosilane, or the like is supplied to the evaporation tank 3, the catalyst can be reactivated as in the catalyst regeneration tank 5. Therefore, by supplying the condensate from the second separation tank 22 to the evaporation tank 3, the catalyst is substantially subjected to primary reactivation in the evaporation tank 3, and further subjected to secondary reactivation in the catalyst regeneration tank 5. The reaction function can be utilized, and the reactivated catalyst function can be utilized in the reaction tower 1.

また、第1分離槽21または/および第2分離槽22からの凝縮液を、流路Lrを介して反応塔1に供給することによって、より高いモノシランの収率を得ることができる。分離装置2において抽出されたモノシランを除く凝縮液には、未反応成分であるモノクロロシラン,ジクロロシランおよびトリクロロシラン等が含まれることから、これを再度反応塔1に供給することによって、モノシランの収率を上げることができる。   Moreover, the yield of a higher monosilane can be obtained by supplying the condensate from the 1st separation tank 21 or / and the 2nd separation tank 22 to the reaction tower 1 via the flow path Lr. Since the condensate excluding monosilane extracted in the separation apparatus 2 contains unreacted components such as monochlorosilane, dichlorosilane, and trichlorosilane, the monosilane is recovered by supplying it to the reaction tower 1 again. You can raise the rate.

さらに、第1分離槽21からの凝縮液を、蒸発槽3に供給することによって、効率的なモノシランの作製を図ることができる。つまり、第1分離槽21からの凝縮液を、触媒の循環系あるいは反応塔1に還流することによって、モノシランの収率は高くなるが、反応速度の遅いトリクロロシランを主成分とする凝縮液の存在は、モノシラン等生成反応における反応効率は低下する可能性がある。従って、こうした凝縮液を蒸発槽3に供給し、下部冷却器6で分離し、気相成分として排出、あるいは凝縮された後に貯槽6aに貯留して回収し、系外に供出することによって、モノシラン等生成反応における反応の負荷を軽減し、反応効率を向上させることができる。   Furthermore, by supplying the condensate from the first separation tank 21 to the evaporation tank 3, it is possible to efficiently produce monosilane. That is, when the condensate from the first separation tank 21 is refluxed to the catalyst circulation system or the reaction tower 1, the yield of monosilane is increased, but the condensate mainly composed of trichlorosilane having a slow reaction rate is used. Presence may reduce the reaction efficiency in the production reaction of monosilane and the like. Accordingly, such a condensate is supplied to the evaporation tank 3, separated by the lower cooler 6, discharged or condensed as a gas phase component, stored in the storage tank 6a, recovered, and fed out of the system. It is possible to reduce the reaction load in the isogenic reaction and improve the reaction efficiency.

〔本装置の第4構成例〕
本装置の他の構成例として、蒸発槽3から蒸発・供出された水素化塩化ケイ素を分離する下部冷却部6として、設定温度が順次低温化された複数の冷却器(第1冷却器61,第2冷却器62)を有する装置の概要を、図4に示す(第4構成例)。上記第1構成例において、蒸発槽3から蒸発・供出された水素化塩化ケイ素が、最上流段の第1冷却器61に供給され、第1冷却器61において凝縮した排出液が貯槽61aに貯留された後取り出されるとともに、第1冷却器61において分離された気相成分が、次段以降の、さらに低温で冷却される第2冷却器62に移送され、第2冷却器62において凝縮した液が凝縮液の一部として、触媒再生槽5に供給される。第2冷却器62において凝縮した排出液は、貯槽62aに貯留された後取り出される。つまり、蒸発槽3において分離された気相成分には、トリクロロシランに加え、ジクロロシラン等も一部含まれることから、再活性化処理に利用することが可能であり、これを再度反応塔1に供給することによって、モノシランの収率を上げることができる。
[Fourth configuration example of this apparatus]
As another configuration example of the present apparatus, as the lower cooling unit 6 for separating the silicon hydride chloride evaporated and supplied from the evaporation tank 3, a plurality of coolers (first coolers 61, An outline of the apparatus having the second cooler 62) is shown in FIG. 4 (fourth configuration example). In the first configuration example, the silicon hydride vaporized and delivered from the evaporation tank 3 is supplied to the first cooler 61 at the uppermost stream, and the discharged liquid condensed in the first cooler 61 is stored in the storage tank 61a. The vapor phase component that is taken out after being separated and separated in the first cooler 61 is transferred to a second cooler 62 that is cooled at a lower temperature after the next stage, and condensed in the second cooler 62. Is supplied to the catalyst regeneration tank 5 as part of the condensate. The discharged liquid condensed in the second cooler 62 is taken out after being stored in the storage tank 62a. That is, since the vapor phase component separated in the evaporation tank 3 includes dichlorosilane and the like in addition to trichlorosilane, it can be used for the reactivation process. The yield of monosilane can be increased.

<本装置および本方法の検証>
以上の各構成例を含む本装置および本方法の機能および技術的意義について、従来方法と比較・検証を行った。以下、その詳細について説明する。
<Verification of this device and this method>
The functions and technical significance of the present apparatus and the present method including the above-described configuration examples were compared and verified with conventional methods. The details will be described below.

〔検証実験1〕
(1)検証実験1の実験条件
原料としてトリクロロシラン、アミン触媒としてn−トリオクチルアミン、反応器(反応塔に相当する)として攪拌器およびヒータを備えた500ccのオートクレーブを用い、原料およびアミン触媒を反応器に導入し、密閉した状態で、反応圧力2〜3bar、以下の温度条件で、不均化反応を行った。触媒の使用量は、原料トリクロロシランに対してmol比10%で統一した。反応器のガス相中のトリクロロシラン量は、トリクロロシランの転化率に対応するため、不均化反応が平衡状態になると、トリクロロシラン量が所定の値となることから、反応温度を50〜100℃に変化させたときの、不均化反応が平衡状態になるまでの時間について検証した。反応器のガス相中のクロロシラン類の含有量は、FT−IRにより定量的に測定した。
[Verification experiment 1]
(1) Experimental conditions of verification experiment 1 Trichlorosilane as a raw material, n-trioctylamine as an amine catalyst, a 500 cc autoclave equipped with a stirrer and a heater as a reactor (corresponding to a reaction tower), a raw material and an amine catalyst Was introduced into the reactor, and in a sealed state, a disproportionation reaction was performed under a reaction pressure of 2 to 3 bar and the following temperature conditions. The amount of catalyst used was unified at a molar ratio of 10% with respect to the raw material trichlorosilane. Since the amount of trichlorosilane in the gas phase of the reactor corresponds to the conversion rate of trichlorosilane, when the disproportionation reaction reaches an equilibrium state, the amount of trichlorosilane becomes a predetermined value, so that the reaction temperature is 50-100. The time until the disproportionation reaction reached an equilibrium state when the temperature was changed to ° C. was verified. The content of chlorosilanes in the gas phase of the reactor was quantitatively measured by FT-IR.

(2)比較実験1の実験条件
比較実験1において、検証実験1と同様の原料,アミン触媒および反応器を用い、触媒に塩化水素(HCl)を添加する操作を加え、検証実験1と同様の条件で不均化反応を行い、反応温度を50〜100℃に変化させたときの不均化反応が平衡状態になるまでの時間について検証した。HClを添加する反応については、アミン触媒を反応器に導入した後に、HClを反応器に導入し、余剰のHClを排出した後、原料を反応器に導入することによって行った。HClの添加量は、アミン触媒に対してmol比20%とした。
(2) Experimental conditions of Comparative Experiment 1 In Comparative Experiment 1, the same raw materials, amine catalyst and reactor as those in Verification Experiment 1 were used, and an operation of adding hydrogen chloride (HCl) to the catalyst was added. The disproportionation reaction was performed under the conditions, and the time until the disproportionation reaction reached an equilibrium state when the reaction temperature was changed to 50 to 100 ° C. was verified. The reaction for adding HCl was performed by introducing an amine catalyst into the reactor, then introducing HCl into the reactor, discharging excess HCl, and then introducing the raw material into the reactor. The amount of HCl added was 20% molar ratio to the amine catalyst.

(3)検証実験1の結果
反応温度を50〜100℃に変化させたときの不均化反応が平衡状態になるまでの時間について、検証実験1および比較実験1の結果を、図5に示す。不均化反応が平衡状態になるまでの時間は、反応温度が80℃に達すると、検証実験1及び比較実験1でほぼ同程度となる。つまり、反応温度が80℃以上であれば、HClの添加による触媒再活性化を行うことなく、HClを添加する場合と同等の触媒活性を得ることができ、同程度の反応速度を達成できることが判った。従って、反応温度を80℃以上とすることで、本発明の解決すべき課題の1つである、定期的なHClの供給の必要性は、解消されるとの検証結果を得た。
(3) Results of Verification Experiment 1 FIG. 5 shows the results of Verification Experiment 1 and Comparative Experiment 1 regarding the time until the disproportionation reaction reaches an equilibrium state when the reaction temperature is changed to 50 to 100 ° C. . When the reaction temperature reaches 80 ° C., the time until the disproportionation reaction reaches an equilibrium state is approximately the same in the verification experiment 1 and the comparison experiment 1. In other words, if the reaction temperature is 80 ° C. or higher, catalyst activity equivalent to that in the case of adding HCl can be obtained without performing catalyst reactivation by addition of HCl, and the same reaction rate can be achieved. understood. Therefore, the verification result that the necessity of the regular supply of HCl which is one of the problems to be solved by the present invention is eliminated by setting the reaction temperature to 80 ° C. or higher was obtained.

〔検証実験2〕
(1)検証実験2の実験条件
原料として、トリクロロシランとジクロロシランの混合物およびジクロロシランのみを用いた場合について検証した。トリクロロシランとジクロロシランの混合比率は、mol比1:3である。その他の実験条件は、検証実験1と同様とした。
[Verification experiment 2]
(1) Experimental conditions of verification experiment 2 The case where only a mixture of trichlorosilane and dichlorosilane and dichlorosilane was used as a raw material was verified. The mixing ratio of trichlorosilane and dichlorosilane is a molar ratio of 1: 3. Other experimental conditions were the same as those in the verification experiment 1.

(2)検証実験2の結果
反応温度を50〜100℃に変化させたときの不均化反応が平衡状態になるまでの時間について、検証実験2の結果を、検証実験1と対比し、図6に示す。検証実験1と比較して、検証実験2では、平衡状態に達するまでの時間が短縮されるとの結果を得た。また、原料をジクロロシランのみで行った結果は、トリクロロシランとジクロロシランの混合物の結果とほぼ等しいものであった。既述のように、トリクロロシランの反応速度が、ジクロロシランやモノクロロシランと比較して遅いことから、ジクロロシラン共存化では、アミン触媒が活性となり、トリクロロシランの反応速度が大幅に向上したものと考察される。従って、加熱条件下におけるアミン触媒の再活性化において、反応速度の速いジクロロシランやモノクロロシランが有効であるとの知見を得た。
(2) Results of Verification Experiment 2 The results of Verification Experiment 2 are compared with Verification Experiment 1 for the time until the disproportionation reaction reaches an equilibrium state when the reaction temperature is changed to 50 to 100 ° C. It is shown in FIG. Compared with the verification experiment 1, in the verification experiment 2, the time until reaching the equilibrium state was shortened. In addition, the result obtained by using only dichlorosilane as a raw material was almost equal to the result of a mixture of trichlorosilane and dichlorosilane. As already mentioned, the reaction rate of trichlorosilane is slower than that of dichlorosilane or monochlorosilane, so in the coexistence of dichlorosilane, the amine catalyst becomes active and the reaction rate of trichlorosilane is greatly improved. Considered. Therefore, it was found that dichlorosilane and monochlorosilane having a high reaction rate are effective in reactivating the amine catalyst under heating conditions.

〔検証実験3〕
検証実験1と同様の条件で、本装置を用いた場合とHClを添加する従来技術を用いた場合における、モノシラン1kgを製造するために必要な原料,添加する塩化水素,冷却用液体窒素および触媒再生のための加熱に要する運転動力を比較・検証した。検証結果を、表1に示す。従来技術と比較して、原料であるトリクロロシラン(TCS)、HClおよび液体窒素を大幅に削減することができた。若干運転の動力は増加するが、その動力の増加を補うに十分な技術的効果が得られた。また、高価なトリクロロシランを原料とする場合には、その供給量を低減することができるという技術的効果に加え、経済的効果も大きい。
[Verification Experiment 3]
Raw materials necessary for producing 1 kg of monosilane, hydrogen chloride to be added, liquid nitrogen for cooling, and catalyst in the case of using this apparatus and in the case of using the conventional technique of adding HCl under the same conditions as in the verification experiment 1 The driving power required for heating for regeneration was compared and verified. The verification results are shown in Table 1. Compared with the prior art, the raw materials trichlorosilane (TCS), HCl and liquid nitrogen could be greatly reduced. Although the driving power increased slightly, a sufficient technical effect was obtained to compensate for the increase in driving power. Moreover, when expensive trichlorosilane is used as a raw material, in addition to the technical effect that the supply amount can be reduced, the economic effect is also great.

Figure 2014227322
Figure 2014227322

1 反応塔
1a,3a,5a, 加熱手段(リボイラ)
1b 下段(塔底部)
1c 上段(塔頂部)
2 分離装置
3 蒸発槽
4 給送ポンプ
5 触媒再生槽
6 下部冷却器
6a 貯槽
7 調節弁
1 reaction tower 1a, 3a, 5a, heating means (reboiler)
1b Lower stage (tower bottom)
1c Upper stage (top of tower)
2 Separator 3 Evaporator 4 Feed pump 5 Catalyst regeneration tank 6 Lower cooler 6a Storage tank 7 Control valve

Claims (6)

水素化塩化ケイ素を原料として、第3級脂肪族炭化水素置換アミンまたは/および第3級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩を触媒として用いられ、モノシランが作製される反応塔と、該反応塔の上段から供出された反応生成物からモノシランが抽出され、他成分からなる凝縮液と分離される分離装置と、前記反応塔の下段から供出された塔底液が加熱され、該塔底液に含まれる水素化塩化ケイ素を蒸発させて濃縮液が作製される蒸発槽と、該濃縮液に前記原料の一部または/および前記凝縮液の一部を加えて加熱され、該濃縮液中に含まれた前記触媒が再活性化され、該触媒を含む再生液が作製される触媒再生槽と、を備え、
前記触媒再生槽から供出された再生液が前記反応塔に供給され、当該触媒に係る循環系が形成されることを特徴とするモノシランの製造装置。
A reaction column in which monosilane is produced by using hydrogenated silicon chloride as a raw material and a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine or / and a hydrochloride of a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine as a catalyst, and the reaction column Monosilane is extracted from the reaction product delivered from the upper stage of the reactor, and the separation liquid separated from the condensate composed of other components, and the bottom liquid delivered from the lower stage of the reaction tower are heated, An evaporation tank in which a silicon hydride chloride contained is evaporated to prepare a concentrate, and a part of the raw material or / and a part of the condensate is added to the concentrate and heated to be contained in the concentrate A catalyst regeneration tank in which the catalyst is reactivated and a regeneration solution containing the catalyst is prepared,
An apparatus for producing monosilane, characterized in that a regenerated liquid supplied from the catalyst regeneration tank is supplied to the reaction tower to form a circulation system related to the catalyst.
前記触媒再生槽が、前記原料の一部が供給される第1再生槽と、前記凝縮液の一部が供給される第2再生槽とからなり、前記濃縮液が、第1再生槽と第2再生槽のいずれかに供給された後、いずれかの再生槽から供出された液がさらに他の再生槽に供給され、再生液が作製されることを特徴とする請求項1記載のモノシランの製造装置。   The catalyst regeneration tank includes a first regeneration tank to which a part of the raw material is supplied and a second regeneration tank to which a part of the condensate is supplied, and the concentrated liquid is formed from the first regeneration tank and the first regeneration tank. 2. The monosilane according to claim 1, wherein after being supplied to one of the regeneration tanks, the liquid supplied from one of the regeneration tanks is further supplied to another regeneration tank to produce a regeneration liquid. manufacturing device. 前記分離装置が、設定温度が順次低温化された複数段の分離槽からなり、前記反応生成物が、最高温度条件の最上流段の分離槽に供給され、次段以降の分離槽に順次移送されるとともに、各分離槽から供出された凝縮液の一部が、前記触媒再生槽,前記蒸発槽および前記反応塔、の少なくとも1つに供給されることを特徴とする請求項1または2に記載のモノシランの製造装置。   The separation device is composed of a plurality of stages of separation tanks whose set temperatures are successively lowered, and the reaction product is supplied to the separation tank of the uppermost stream of the highest temperature condition and sequentially transferred to the separation tanks of the next and subsequent stages. And a part of the condensate supplied from each separation tank is supplied to at least one of the catalyst regeneration tank, the evaporation tank, and the reaction tower. The manufacturing apparatus of monosilane of description. 前記蒸発槽から蒸発・供出された水素化塩化ケイ素が冷却される下部冷却器として、設定温度が順次低温化された複数段の冷却器が設けられ、最上流段の第1冷却器において凝縮した排出液が取り出されるとともに、該第1冷却器において分離された気相成分が、次段以降の冷却器に順次移送され、各冷却器の少なくとも1つにおいて凝縮した液が、前記凝縮液の一部として前記触媒再生槽に供給されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のモノシランの製造装置。   As the lower cooler for cooling the silicon hydride vaporized and delivered from the evaporation tank, a plurality of stages of coolers whose set temperatures are successively lowered are provided and condensed in the first cooler of the uppermost stream stage. As the discharged liquid is taken out, the vapor phase components separated in the first cooler are sequentially transferred to the coolers in the subsequent stages, and the liquid condensed in at least one of the coolers is one of the condensed liquids. The monosilane production apparatus according to claim 1, wherein the monosilane production apparatus is supplied to the catalyst regeneration tank as a part. 請求項1〜4のいずれかに記載のモノシランの製造装置を用い、以下の工程によってモノシランが作製されることを特徴とするモノシランの製造方法。
(1)原料となる水素化塩化ケイ素が反応塔に供給され、第3級脂肪族炭化水素置換アミンまたは/および第3級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩からなる触媒の存在下で、モノシランを含む反応生成物が生成され、
(2)該反応塔の上段から供出された反応生成物が分離装置に供給され、モノシランと凝縮液に分離されて、該モノシランが取り出されるとともに、
(3)該反応塔の下段から供出された塔底液が蒸発槽に供給されて加熱され、該塔底液に含まれる水素化塩化ケイ素を蒸発させて濃縮液が作製され、
(4)該濃縮液が触媒再生槽に供給され、前記原料の一部または/および前記分離装置で分離された凝縮液の一部を加えて加熱され、該濃縮液中に含まれる前記触媒が再活性化されて再生液が作製され、
(5)該再生液が前記反応塔に供給され、当該触媒に係る循環系が形成される。
A monosilane production method, wherein the monosilane is produced by the following steps using the monosilane production apparatus according to claim 1.
(1) Monosilane in the presence of a catalyst comprising a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine or / and a tertiary aliphatic hydrocarbon-substituted amine hydrochloride, wherein the raw material hydrogenated silicon chloride is supplied to the reaction tower A reaction product containing
(2) The reaction product delivered from the upper stage of the reaction tower is supplied to a separation device, separated into monosilane and a condensate, and the monosilane is taken out.
(3) The tower bottom liquid supplied from the lower stage of the reaction tower is supplied to the evaporation tank and heated, and the silicon hydride chloride contained in the tower bottom liquid is evaporated to produce a concentrated liquid.
(4) The concentrated liquid is supplied to a catalyst regeneration tank, heated by adding a part of the raw material and / or a part of the condensate separated by the separator, and the catalyst contained in the concentrated liquid Reactivated to produce a regenerating solution,
(5) The regeneration solution is supplied to the reaction tower to form a circulation system related to the catalyst.
起動時において、前記触媒および前記原料の一部が前記触媒再生槽に供給され、該触媒の初期活性化処理が行われるとともに、該処理が行われた触媒液および前記原料が前記反応塔に供給されることを特徴とする請求項5記載のモノシランの製造方法。   At startup, the catalyst and a part of the raw material are supplied to the catalyst regeneration tank, the catalyst is initially activated, and the catalyst liquid and the raw material subjected to the processing are supplied to the reaction tower. The method for producing monosilane according to claim 5, wherein:
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