JP3248390B2 - Method for producing halosilane - Google Patents

Method for producing halosilane

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JP3248390B2
JP3248390B2 JP10466695A JP10466695A JP3248390B2 JP 3248390 B2 JP3248390 B2 JP 3248390B2 JP 10466695 A JP10466695 A JP 10466695A JP 10466695 A JP10466695 A JP 10466695A JP 3248390 B2 JP3248390 B2 JP 3248390B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ハロシラン、特にクロ
ロシランを資源上有利に製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing halosilanes, in particular, chlorosilanes, in a resource-friendly manner.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
クロロシランおよびオルガノクロロシランの工業的製造
は、例えば銅を含む触媒の存在下、金属ケイ素および/
または金属ケイ素含有物質と塩化水素あるいはオルガノ
クロライドの直接反応により、200〜500℃の範囲
で行われている。
2. Description of the Related Art
The industrial production of chlorosilanes and organochlorosilanes involves the production of metallic silicon and / or
Alternatively, the reaction is carried out at a temperature in the range of 200 to 500 ° C. by a direct reaction between a metal silicon-containing substance and hydrogen chloride or organochloride.

【0003】なお、本発明において、クロロシランは、
ケイ素原子に塩素原子のみまたは塩素原子と水素原子が
結合したもの、典型的にはテトラクロロシランとトリク
ロロシランを指称する。また、オルガノクロロシラン
は、ケイ素原子に塩素原子とメチル基、フェニル基等の
有機基が結合したもの、例えばメチルトリクロロシラ
ン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラ
ン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシ
ラン、トリフェニルクロロシラン等を指称する。
[0003] In the present invention, chlorosilane is
A substance in which only a chlorine atom or a chlorine atom and a hydrogen atom are bonded to a silicon atom, typically tetrachlorosilane and trichlorosilane is referred to. Organochlorosilanes are those in which a chlorine atom and an organic group such as a methyl group and a phenyl group are bonded to a silicon atom, such as methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, phenyltrichlorosilane, diphenyldichlorosilane, and triphenylchlorosilane. Is referred to.

【0004】ところで、上記直接反応は発熱反応である
ため、反応混合物内にホットスポットが生じる傾向があ
り、また反応温度の上昇は所望の生成物の選択率を下げ
るという好ましくない結果を招く。このため、反応によ
り生じた熱を効率的に除去し、反応混合物内の温度を一
定に保ち、反応温度を制御する必要がある。このような
理由から、直接合成法によるクロロシランおよびオルガ
ノクロロシランの工業的規模の製造においては、主とし
て熱移動操作に優れる流動層反応器が用いられている。
[0004] Incidentally, since the direct reaction is an exothermic reaction, hot spots tend to be formed in the reaction mixture, and an increase in the reaction temperature leads to an undesirable result of lowering the selectivity of a desired product. For this reason, it is necessary to efficiently remove the heat generated by the reaction, keep the temperature in the reaction mixture constant, and control the reaction temperature. For this reason, in the production of chlorosilanes and organochlorosilanes on an industrial scale by a direct synthesis method, a fluidized bed reactor excellent in heat transfer operation is mainly used.

【0005】また、該反応器においては、効率的な反応
と熱移動を行うため、安定した流動状態を維持する必要
がある。このため、触体の平均粒径としては20μm〜
500μmの範囲にあることが好ましい(ここで、本発
明において触体とは、金属ケイ素および/または金属ケ
イ素含有固体の粉末と触媒の混合物を意味する)。触体
の粒径が20μmより小さい場合は粒子間の付着力が強
いため安定した流動が困難となり、熱履歴によるシンタ
リングが生じやすく、流動層の形成が阻害される。この
ため、攪拌、振動などの外力を付加し流動層の形成を維
持しなければならない。一方、触体の粒径が500μm
より大きい場合、触体の表面積が小さくなり、反応速度
が遅くなるとともに、流動層を形成するために流動化気
体の線速を大きくとらなければならないという不利が生
じる。このような理由から、流動層反応器を用いた場合
は、触体の粒度管理が重要となる。
[0005] Further, in the reactor, it is necessary to maintain a stable fluidized state in order to perform an efficient reaction and heat transfer. For this reason, the average particle size of the contact body is 20 μm or more.
It is preferably in the range of 500 μm (here, the contact body in the present invention means a mixture of metal silicon and / or metal silicon-containing solid powder and a catalyst). When the particle size of the contact body is smaller than 20 μm, the adhesive force between the particles is so strong that stable flow becomes difficult, sintering due to heat history easily occurs, and the formation of a fluidized bed is hindered. Therefore, it is necessary to maintain the formation of the fluidized bed by applying an external force such as stirring and vibration. On the other hand, the particle size of the contact body is 500 μm
If it is larger, the surface area of the contact body becomes smaller, the reaction speed becomes slower, and disadvantages arise that the linear velocity of the fluidizing gas must be increased in order to form a fluidized bed. For these reasons, when using a fluidized bed reactor, it is important to control the particle size of the contact body.

【0006】このような点から、クロロシランおよびオ
ルガノクロロシランは一般に次の製造工程によって製造
されている。すなわち、金属ケイ素および/または金属
ケイ素含有固体の塊を粉砕機等により粉砕し、これを分
級機により分級し、目的とする粒径の粉末に調整する。
次に調整された原料粉末と銅を含む触媒を反応器に仕込
み、流動化させながら塩化水素あるいはオルガノクロラ
イドと反応させる。反応器内の触体は200〜500℃
の一定温度に維持され、連続的に気−固反応が継続され
るように触体と塩化水素あるいはオルガノクロライドが
追加される。
[0006] From such a point, chlorosilane and organochlorosilane are generally produced by the following production steps. That is, a lump of metal silicon and / or a metal silicon-containing solid is pulverized by a pulverizer or the like, and the pulverized powder is classified by a classifier to adjust the powder to a target particle diameter.
Next, the prepared raw material powder and a catalyst containing copper are charged into a reactor and reacted with hydrogen chloride or an organochloride while fluidizing. The contact body in the reactor is 200-500 ° C
The catalyst and hydrogen chloride or organochloride are added so that the gas-solid reaction is continued continuously.

【0007】このようにして反応が継続するに従い、消
費され粒径が小さくなった触体は、生成シランおよび流
動化気体に同伴して反応器外へ排出され、1個又は複数
個のサイクロンにより大部分回収される。サイクロンに
より捕集されなかった極微粒子を含むサイクロン通過物
は次いで凝縮器に送られ、固体分及び生成シランを含む
生成液が得られる。次に、この生成液は蒸留できる溜分
を加熱して分離し、粗シランとして蒸留工程へ送られ
る。このように継続する反応を停止する場合には、触体
の供給および塩化水素あるいはオルガノハライドの供給
を停止するのが一般的であるが、反応を停止した場合
は、反応器内に未反応の触体が残留してしまう。
[0007] As the reaction continues in this manner, the contact body consumed and reduced in particle size is discharged out of the reactor together with the produced silane and fluidizing gas, and is discharged by one or more cyclones. Most recovered. The cyclone pass-through containing the ultrafine particles not collected by the cyclone is then sent to a condenser to obtain a product liquid containing solids and product silane. Next, this product liquid is heated to separate a distillable fraction, separated and sent to a distillation step as crude silane. When stopping the reaction which continues in this way, it is common to stop the supply of the contact body and the supply of hydrogen chloride or organohalide, but when the reaction is stopped, the unreacted material is left in the reactor. The touch body remains.

【0008】従来、上記製造工程において生じた未反応
金属ケイ素含有固体(飛散触体および反応器残留触体)
は適切な処理を施した後、廃棄物として処分されてい
た。従って、金属ケイ素の利用率を高め、前記の未反応
金属ケイ素含有固体を減少させることが資源の有効利用
及び廃棄物削減の面から望まれていた。
Conventionally, unreacted metallic silicon-containing solids generated in the above-mentioned production process (scattered contact bodies and residual contact bodies in the reactor)
Had been disposed of as waste after appropriate treatment. Therefore, it has been desired to increase the utilization rate of metallic silicon and reduce the above-mentioned unreacted metallic silicon-containing solid from the viewpoint of effective utilization of resources and reduction of waste.

【0009】このうち、流動層反応器において飛散触体
を減少させるためには、流動化気体である反応ガスある
いはイナートガスの線速を小さくすればよい。しかし、
線速を小さくすることは以下の問題を生じさせる。
(1)伝熱不良によるシンタリング等のため工業的に安
定した操作を維持することができなくなる。(2)反応
ガスの線速を小さくすることは、結果的に反応ガスの分
圧を下げることになり、反応速度が遅くなるという弊害
を生じるため工業的に飛散が抑えられるほど線速を小さ
くすることは現実的には不可能である。(3)反応器内
の触体は、追加させる触体の粒度と流動粒子の反応によ
る微細化により粒度分布を形成しており、そのうち微小
粒子の系外への飛び出しは避けられない。(4)更に、
オルガノクロロシランの反応においては系内の不純物濃
度を一定レベル以下に抑え、生成物のうち有用なシラン
の選択率を高くするため、不純物を多く含む微細触体を
系外へ除去する方法が一般的に用いられている。
[0009] Among them, in order to reduce the number of scattered contact bodies in the fluidized bed reactor, the linear velocity of the reaction gas or the inert gas as the fluidizing gas may be reduced. But,
Reducing the linear velocity causes the following problem.
(1) Industrially stable operation cannot be maintained due to sintering or the like due to poor heat transfer. (2) Reducing the linear velocity of the reactant gas results in lowering the partial pressure of the reactant gas, resulting in an adverse effect of reducing the reaction rate. It is practically impossible to do. (3) The contact body in the reactor has a particle size distribution formed by the fineness due to the reaction between the particle size of the contact body to be added and the fluidized particles, and it is inevitable that fine particles jump out of the system. (4) Furthermore,
In the reaction of organochlorosilane, it is common to remove the fine touch body containing many impurities out of the system in order to keep the impurity concentration in the system below a certain level and to increase the selectivity of useful silane among the products. It is used for

【0010】これらのことから、流動層反応器におい
て、飛散触体を減少させることは困難である。
For these reasons, it is difficult to reduce the number of scattered contact bodies in a fluidized bed reactor.

【0011】一方、該飛散触体を有効利用するために種
々の検討が試みられている。例えば特開昭54−248
32号公報では、飛散触体を空気中又は不活性ガス下で
少なくとも15時間、100〜350℃に加熱し、次い
で炭化水素ハロゲン化物および/またはHClとケイ素
との反応に戻すかもしくは導入する方法が提案されてい
る。また、特開昭57−135710号公報では、飛散
触体の一部を粒度分布について分析し、比較的純粋な第
1部分と比較的不純な第2部分とに分級し、第1部分を
反応器に再循環する方法が提案されているが、これらの
方法は飛散触体を十分に有効利用することができなかっ
た。
On the other hand, various studies have been made to effectively use the flying contact body. For example, JP-A-54-248
No. 32 discloses a method of heating a flying contactor in air or under an inert gas to 100-350 ° C. for at least 15 hours and then returning or introducing the reaction of hydrocarbon halide and / or HCl with silicon. Has been proposed. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-135710, a part of a flying contact body is analyzed for particle size distribution, classified into a relatively pure first part and a relatively impure second part, and the first part is reacted. Recirculation methods have been proposed, but these methods have not been able to make full use of the flying haptics.

【0012】更に、該飛散触体は粒径が20μm以下の
微粉末であり、該飛散触体には不純物が含有されている
ことから、その含有ケイ素分を有効に利用し難いもので
あった。
Further, the scattered contact body is a fine powder having a particle size of 20 μm or less, and since the scattered contact body contains impurities, it is difficult to effectively use the silicon content thereof. .

【0013】このように、従来のクロロシランおよびオ
ルガノクロロシランの工業的製造反応システムからは、
サイクロン回収触体、粗シラン蒸留残渣、反応器
残留触体等の未反応金属ケイ素を含む触体が多量に生じ
るという問題があり、かかる未反応金属ケイ素を含む触
体の発生は、クロロシランおよびオルガノクロロシラン
の工業的製造反応システムにおいては避けられないもの
であった。
As described above, from the conventional industrial production reaction system for chlorosilane and organochlorosilane,
There is a problem in that a large amount of unreacted metal silicon-containing contact bodies such as cyclone recovery contact bodies, crude silane distillation residues, and reactor remaining contact bodies are generated. This has been unavoidable in industrial production reaction systems for chlorosilanes.

【0014】従って、クロロシランおよびオルガノクロ
ロシランの製造において、その反応器システムから生じ
る未反応金属ケイ素含有固体を有効利用し、廃棄物を削
減することが要望されていた。
[0014] Therefore, in the production of chlorosilanes and organochlorosilanes, it has been desired to effectively utilize unreacted metal silicon-containing solids generated from the reactor system and reduce waste.

【0015】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、クロロシランおよびオルガノクロロシランを直接合
成する際に生じる未反応金属ケイ素含有固体粉末を有効
利用できる実用的なハロシランの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a practical method for producing a halosilane, which can effectively utilize unreacted metal silicon-containing solid powder generated when chlorosilane and organochlorosilane are directly synthesized. Aim.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、金属ケ
イ素や金属ケイ素含有固体を流動パラフィン等の溶媒に
懸濁してスラリー化し、このスラリーに塩化水素等のハ
ロゲン化水素を通気することにより、金属ケイ素が容易
かつ確実にハロゲン化してハロシランを生成すること、
そしてこの方法において、上記金属ケイ素源としてクロ
ロシランやオルガノクロロシラン製造時に流動層反応器
システムから生じる金属ケイ素含有固体(触体)を用い
る場合、該触体の粒径や不純物含有量にかかわらず安定
した反応が行われ、該触体に含まれる金属ケイ素からク
ロロシラン等のハロシランを合成でき、該触体の有効利
用ができ、廃棄物の削減が可能になることを見い出し、
本発明をなすに至ったものである。
Means for Solving the Problems and Action As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have suspended metallic silicon or a metallic silicon-containing solid in a solvent such as liquid paraffin to form a slurry. By passing a hydrogen halide such as hydrogen chloride through the slurry, metal silicon can be easily and reliably halogenated to produce halosilane,
In this method, when a metal silicon-containing solid (catalyst) generated from a fluidized-bed reactor system during chlorosilane or organochlorosilane production is used as the metal silicon source, the metal silicon source is stable irrespective of the particle size and the impurity content of the catalyst. A reaction is performed, and it is found that halosilanes such as chlorosilane can be synthesized from metal silicon contained in the contact body, the contact body can be effectively used, and waste can be reduced.
The present invention has been accomplished.

【0017】従って、本発明は、金属ケイ素および/ま
たは金属ケイ素含有固体をケイ素源とし、このケイ素源
を溶媒に懸濁させてスラリー状にし、このスラリーにハ
ロゲン化水素を通気させることを特徴とするハロシラン
の製造方法を提供する。この場合、上記ケイ素源とし
て、流動層反応器を用いる金属ケイ素からのクロロシラ
ンまたはオルガノクロロシランの直接合成法で生じる未
反応金属ケイ素含有固体を使用することが有効である。
Accordingly, the present invention is characterized in that metallic silicon and / or a metallic silicon-containing solid is used as a silicon source, the silicon source is suspended in a solvent to form a slurry, and hydrogen halide is passed through the slurry. The present invention provides a method for producing a halosilane. In this case, it is effective to use, as the silicon source, an unreacted metal silicon-containing solid produced by a direct synthesis method of chlorosilane or organochlorosilane from metal silicon using a fluidized bed reactor.

【0018】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明の製造方法に用いる金属ケイ素源としては、
工業用金属ケイ素、高純度金属ケイ素等の金属ケイ素お
よび金属ケイ素含有固体、特にはクロロシランあるいは
オルガノクロロシランの直接反応による製造時に流動層
反応器から出る未反応金属ケイ素含有固体(触体)粉末
のいずれも利用することができる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. As the metal silicon source used in the production method of the present invention,
Any of metal silicon and metal silicon-containing solids such as industrial metal silicon and high-purity metal silicon, and in particular, unreacted metal silicon-containing solid (catalyst) powder coming out of a fluidized bed reactor during production by direct reaction of chlorosilane or organochlorosilane. Can also be used.

【0019】ここで、上記金属ケイ素源の平均粒径は適
宜選定されるが、粒度の小さいものほどケイ素とハロゲ
ン化水素との反応を効率的に行うことができるため、平
均粒径が20μm以下、より好ましくは8μm以下のも
のが好ましく用いられる。この点で、上記触体は通常平
均粒径が20μm以下であるから、特に粉砕せずにその
まま使用して、非常に有利に反応を行うことが可能であ
る。
Here, the average particle size of the metal silicon source is appropriately selected. The smaller the particle size, the more efficiently the reaction between silicon and hydrogen halide can be performed. More preferably, those having a size of 8 μm or less are used. In this regard, since the above-mentioned contact body usually has an average particle diameter of 20 μm or less, it is possible to perform a reaction very advantageously by using the contact body without pulverization.

【0020】本発明の方法においては、上記金属ケイ素
源を溶媒に懸濁させたスラリー状でハロゲン化水素と反
応させるもので、本発明の製造方法は、このようにハロ
ゲン化水素を利用してこれらのハロゲン化水素のハロゲ
ンに対応する官能基を有するいずれのハロシランを製造
する場合にも適用できる。この場合、ハロゲン化水素と
しては、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素等が挙げら
れ、これらのハロゲン化水素は一般の市販品を特に精製
することなく、そのまま使用することができるが、本発
明の方法は、特に塩化水素を用いたクロロシランの製造
に有効に採用される。
In the method of the present invention, the metal silicon source is reacted with hydrogen halide in the form of a slurry in which the metal silicon source is suspended in a solvent. The present invention can be applied to the production of any halosilane having a functional group corresponding to the halogen of the hydrogen halide. In this case, examples of the hydrogen halide include hydrogen chloride, hydrogen bromide, hydrogen iodide, and the like. These hydrogen halides can be used as they are without purification of general commercial products. The method of the invention is particularly effectively employed for the production of chlorosilanes using hydrogen chloride.

【0021】また、この反応に用いる溶媒としては、適
宜選択されるが、通常、大気圧下で沸点が250℃以
上、より好ましくは300℃以上のものが用いられ、ま
た加熱下で溶媒に塩化水素等のハロゲン化水素を通気し
てケイ素と反応させるため、この溶媒温度においてハロ
ゲン化水素に対して実質的に不活性である溶媒が好まし
い。このような溶媒として、例えば、アルキルナフタレ
ン、アルキルビフェニル等の多環式芳香族炭化水素類、
ドデシルベンゼン等のアルキルベンゼン類、流動パラフ
ィン等のアルキルナフテン類などが挙げられる。なお、
これらは単独でも2種以上を混合して用いてもよい。
The solvent used in this reaction is appropriately selected, and usually has a boiling point of 250 ° C. or higher at atmospheric pressure, more preferably 300 ° C. or higher. Solvents that are substantially inert to hydrogen halide at this solvent temperature are preferred because hydrogen halide such as hydrogen is allowed to react with the silicon by aeration. As such a solvent, for example, polycyclic aromatic hydrocarbons such as alkylnaphthalene and alkylbiphenyl,
Examples thereof include alkylbenzenes such as dodecylbenzene, and alkylnaphthenes such as liquid paraffin. In addition,
These may be used alone or in combination of two or more.

【0022】溶媒量は、金属ケイ素源のスラリー濃度が
5〜20重量%、より好ましくは8〜10重量%の範囲
であることが好ましい。スラリー濃度がこの範囲より大
きくなると、攪拌が困難となり、ケイ素粉が溶媒に十分
に分散できなくなり、均一な反応が困難となる場合が生
じる。また、逆にスラリー濃度が小さすぎると、十分満
足できる反応速度が得られず、反応容積上不利となる場
合が生じる。
The amount of the solvent is preferably such that the slurry concentration of the metal silicon source is in the range of 5 to 20% by weight, more preferably 8 to 10% by weight. If the slurry concentration is higher than this range, stirring becomes difficult, silicon powder cannot be sufficiently dispersed in the solvent, and a uniform reaction may be difficult. On the other hand, if the slurry concentration is too low, a sufficiently satisfactory reaction rate cannot be obtained, which may be disadvantageous in terms of reaction volume.

【0023】本発明の上記反応には触媒を用いることが
できる。触媒としては、金属銅や鉄、塩化銅等の銅化合
物や鉄化合物などが使用し得る。
A catalyst can be used in the above reaction of the present invention. As the catalyst, copper compounds such as metallic copper, iron and copper chloride, iron compounds and the like can be used.

【0024】この場合、上述したクロロシラン、オルガ
ノクロロシランの製造時に流動層反応器からでる触体中
には、銅、鉄などの触媒となり得る金属化合物が含有さ
れているので、別途に触媒を添加することなく反応を行
うことができ、従って上記触体の使用はこの点からも有
利である。
In this case, since a metal compound which can act as a catalyst such as copper or iron is contained in a contact body coming out of a fluidized bed reactor at the time of producing the above-mentioned chlorosilane or organochlorosilane, a catalyst is added separately. The reaction can be carried out without the use of the contact element, and the use of the above-mentioned contact body is also advantageous from this point.

【0025】反応温度は、金属ケイ素とハロゲン化水素
との反応を効率的に促進するという点から、200℃以
上であることが好ましく、より好ましくは250〜35
0℃であり、また一定の温度範囲に制御することが好ま
しい。反応温度が低すぎると反応速度が低下し、生産性
の低下を招く。なお、反応温度は溶媒の沸点以下である
ことが、エネルギー的な点から推奨される。すなわち、
溶媒の沸点で還流しながら反応を行うこともできるが、
これによって反応がより効率化するという点もないの
で、かえってエネルギー的に不利が生じる場合がある。
また、反応温度を溶媒の沸点以上とすると、溶媒の蒸発
により望ましいスラリー濃度が維持し得ない場合が生じ
るので、上記温度以上で、溶媒の沸点以下であることが
最も好ましい。
The reaction temperature is preferably at least 200 ° C., more preferably from 250 to 35, from the viewpoint of efficiently promoting the reaction between metal silicon and hydrogen halide.
It is preferable that the temperature is 0 ° C. and the temperature is controlled within a certain range. If the reaction temperature is too low, the reaction rate decreases, leading to a decrease in productivity. It is recommended from the viewpoint of energy that the reaction temperature is lower than the boiling point of the solvent. That is,
The reaction can be carried out while refluxing at the boiling point of the solvent,
This does not make the reaction more efficient, and may instead cause an energy disadvantage.
If the reaction temperature is higher than the boiling point of the solvent, a desired slurry concentration may not be maintained due to evaporation of the solvent. Therefore, it is most preferable that the reaction temperature is higher than the above temperature and lower than the boiling point of the solvent.

【0026】本発明の製造方法では、反応器内の温度が
反応温度に達したところで、ハロゲン化水素を導入し、
金属ケイ素と塩化水素の反応を開始させることが好適で
あり、反応温度に昇温したスラリーに塩化水素等のハロ
ゲン化水素を通気すれば、これによりハロゲン化水素は
金属ケイ素との反応を開始する。
In the production method of the present invention, when the temperature in the reactor reaches the reaction temperature, hydrogen halide is introduced,
It is preferable to start the reaction between the metal silicon and hydrogen chloride, and if a hydrogen halide such as hydrogen chloride is passed through the slurry heated to the reaction temperature, the hydrogen halide starts the reaction with the metal silicon. .

【0027】この場合、塩化水素等のハロゲン化水素の
使用量は、金属ケイ素源量によって選定されるが、通常
金属ケイ素量に対する理論当量の1〜3倍量、より好ま
しくは1.5〜2倍量である。塩化水素の使用量が多け
れば、反応速度が大きくなり、生産性は向上するが、逆
に、未反応ハロゲン化水素が多くなるので、経済的に釣
り合う使用量を考慮して選定することが推奨される。な
お、未反応ハロゲン化水素は、回収し、再利用すること
が経済的にも望ましい。
In this case, the amount of hydrogen halide, such as hydrogen chloride, is selected depending on the amount of the metal silicon source, but it is usually 1 to 3 times the theoretical equivalent to the amount of metal silicon, and more preferably 1.5 to 2 times. Double the amount. If the amount of hydrogen chloride used is large, the reaction rate will increase and the productivity will improve, but conversely, the amount of unreacted hydrogen halide will increase, so it is recommended to consider the economically balanced usage. Is done. It is economically desirable to recover and reuse the unreacted hydrogen halide.

【0028】なお、反応に際して必要により攪拌を行う
ことができる。
In the reaction, stirring can be performed if necessary.

【0029】上記反応後は、得られた反応生成物を蒸留
等によって精製することにより、精製ハロシランを得る
ことができる。
After the above reaction, the resulting reaction product is purified by distillation or the like to obtain a purified halosilane.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、気−固流動
層反応に比較して、微細な金属ケイ素源も利用可能であ
るため、反応活性点を多く存在させて反応を継続させる
ことができるという利点がある。更に、流動層反応器で
クロロシランを製造した場合には、その反応終了時に反
応器から反応残渣を抜き出す場合に、高活性な反応残渣
に引火する危険性があり、その取扱にはかなりの注意が
必要である。しかし、本発明による製造方法では溶媒に
懸濁した状態で反応残渣を抜き出すことが可能となるの
で、引火の危険性を著しく軽減することができる。
According to the production method of the present invention, since a fine metal silicon source can be used as compared with the gas-solid fluidized bed reaction, the reaction can be continued with a large number of active sites. There is an advantage that can be. Furthermore, when chlorosilanes are produced in a fluidized-bed reactor, there is a danger of catching highly active reaction residues when the reaction residues are withdrawn from the reactor at the end of the reaction. is necessary. However, in the production method according to the present invention, the reaction residue can be extracted in a state of being suspended in the solvent, so that the danger of ignition can be significantly reduced.

【0031】また、本発明によれば、クロロシランおよ
びアルキルクロロシラン製造時に生じる未反応金属ケイ
素含有固体を有効利用することができ、この未反応金属
ケイ素から非常に効率よくトリクロロシラン等のハロシ
ランを製造でき、資源の有効利用に寄与するものであ
る。
According to the present invention, the unreacted metal silicon-containing solid produced during the production of chlorosilane and alkylchlorosilane can be effectively used, and halosilanes such as trichlorosilane can be produced very efficiently from the unreacted metal silicon. And contribute to the effective use of resources.

【0032】[0032]

【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではな
い。
EXAMPLES The present invention will be described below in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

【0033】[実施例1]ハロゲン化水素導入管、窒素
ガス導入管、生成物留出管、温度計、冷却器、加熱ヒー
ター、攪拌機を備えた容積0.5リットルの円筒型反応
器に平均粒径8μmの工業用金属ケイ素粉50gと流動
パラフィン(工業用70)230gを仕込んだ後、窒素
ガスを100ml/minの流量で流しながら加熱を行
い、反応器内の温度を230℃にした。
Example 1 A 0.5-liter cylindrical reactor equipped with a hydrogen halide introducing pipe, a nitrogen gas introducing pipe, a product distilling pipe, a thermometer, a cooler, a heater and a stirrer was averaged. After charging 50 g of industrial metal silicon powder having a particle size of 8 μm and 230 g of liquid paraffin (industrial 70), heating was performed while flowing nitrogen gas at a flow rate of 100 ml / min, and the temperature in the reactor was set to 230 ° C.

【0034】次いで、窒素ガスの導入を停止すると同時
に、塩化水素ガスを103ml/minの流速で導入
し、反応を開始した。反応中、反応器内の温度は230
℃に維持した。
Next, at the same time as the introduction of nitrogen gas was stopped, hydrogen chloride gas was introduced at a flow rate of 103 ml / min to start the reaction. During the reaction, the temperature in the reactor was 230
C. was maintained.

【0035】反応開始後、2時間で10.9gの生成物
が得られ、この生成物をガスクロマトグラフにより分析
した。その結果を表1に示す。
Two hours after the start of the reaction, 10.9 g of a product was obtained, and the product was analyzed by gas chromatography. Table 1 shows the results.

【0036】[実施例2]ハロゲン化水素導入管、窒素
ガス導入管、生成物留出管、温度計、冷却器、加熱ヒー
ター、攪拌機を備えた容積1リットルの円筒型反応器に
平均粒径20μmの工業用金属ケイ素粉200gと流動
パラフィン(工業用70)486gを仕込んだ後、窒素
ガスを100ml/minの流量で流しながら加熱を行
い、反応器内の温度を270℃にした。
Example 2 The average particle size was measured in a 1-liter cylindrical reactor equipped with a hydrogen halide inlet tube, a nitrogen gas inlet tube, a product distilling tube, a thermometer, a cooler, a heater and a stirrer. After charging 200 g of industrial metal silicon powder of 20 μm and 486 g of liquid paraffin (industrial 70), heating was performed while flowing nitrogen gas at a flow rate of 100 ml / min, and the temperature in the reactor was set to 270 ° C.

【0037】次いで、窒素ガスの導入を停止すると同時
に、塩化水素ガスを119ml/minの流速で導入
し、反応を開始した。反応中、反応器内の温度は270
℃に維持した。
Next, at the same time as the introduction of nitrogen gas was stopped, hydrogen chloride gas was introduced at a flow rate of 119 ml / min to start the reaction. During the reaction, the temperature in the reactor was 270
C. was maintained.

【0038】反応開始後、2時間で23.2gの生成物
が得られ、この生成物をガスクロマトグラフにより分析
した。その結果を表1に示す。
Two hours after the start of the reaction, 23.2 g of a product was obtained, and the product was analyzed by gas chromatography. Table 1 shows the results.

【0039】[実施例3]実施例2と同様な反応装置に
平均粒径20μmの工業用金属ケイ素粉200gとアル
キルベンゼン486gを仕込んだ後、窒素ガスを100
ml/minの流量で流しながら加熱を行い、反応器内
の温度を270℃にした。
Example 3 200 g of industrial metal silicon powder having an average particle size of 20 μm and 486 g of alkylbenzene were charged into the same reactor as in Example 2, and 100 g of nitrogen gas was added.
Heating was performed while flowing at a flow rate of ml / min, and the temperature in the reactor was set to 270 ° C.

【0040】次いで、窒素ガスの導入を停止すると同時
に、塩化水素ガスを119ml/minの流速で導入
し、反応を開始した。反応中、反応器内の温度は270
℃に維持した。
Next, at the same time as the introduction of nitrogen gas was stopped, hydrogen chloride gas was introduced at a flow rate of 119 ml / min to start the reaction. During the reaction, the temperature in the reactor was 270
C. was maintained.

【0041】反応開始後、2時間で30.0gの生成物
が得られ、この生成物をガスクロマトグラフにより分析
した。その結果を表1に示す。
Two hours after the start of the reaction, 30.0 g of a product was obtained, and the product was analyzed by gas chromatography. Table 1 shows the results.

【0042】[実施例4]実施例2と同様な反応装置に
平均粒径8μmの高純度金属ケイ素粉(ケイ素純度9
9.3%)190gと塩化銅10g及び流動パラフィン
(工業用70)486gを仕込んだ後、窒素ガスを10
0ml/minの流量で流しながら加熱を行い、反応器
内の温度を270℃にした。
Example 4 A high-purity metallic silicon powder having an average particle diameter of 8 μm (silicon purity 9
After charging 190 g of 9.3%), 10 g of copper chloride and 486 g of liquid paraffin (70 for industrial use), 10 g of nitrogen gas was added.
Heating was performed while flowing at a flow rate of 0 ml / min, and the temperature inside the reactor was set to 270 ° C.

【0043】次いで、窒素ガスの導入を停止すると同時
に、塩化水素ガスを565ml/minの流速で導入
し、反応を開始した。反応中、反応器内の温度は270
℃に維持した。
Next, at the same time as the introduction of nitrogen gas was stopped, hydrogen chloride gas was introduced at a flow rate of 565 ml / min to start the reaction. During the reaction, the temperature in the reactor was 270
C. was maintained.

【0044】反応開始後、2時間で49.9gの生成物
が得られ、この生成物をガスクロマトグラフにより分析
した。その結果を表1に示す。
In 2 hours after the start of the reaction, 49.9 g of a product was obtained, and the product was analyzed by gas chromatography. Table 1 shows the results.

【0045】[実施例5]実施例2と同様な反応装置に
平均粒径8μmの工業用金属ケイ素粉300gと塩化銅
10g及び流動パラフィン(工業用70)460gを仕
込んだ後、窒素ガスを100ml/minの流量で流し
ながら加熱を行い、反応器内の温度を270℃にした。
Example 5 A reaction apparatus similar to that of Example 2 was charged with 300 g of industrial metal silicon powder having an average particle size of 8 μm, 10 g of copper chloride, and 460 g of liquid paraffin (industrial 70), and then 100 ml of nitrogen gas. The heating was performed while flowing at a flow rate of / min, and the temperature in the reactor was set to 270 ° C.

【0046】次いで、窒素ガスの導入を停止すると同時
に、塩化水素ガスを606ml/minの流速で導入
し、反応を開始した。反応中、反応器内の温度は270
℃に維持した。
Next, at the same time as the introduction of nitrogen gas was stopped, hydrogen chloride gas was introduced at a flow rate of 606 ml / min to start the reaction. During the reaction, the temperature in the reactor was 270
C. was maintained.

【0047】反応開始後、2時間で54.0gの生成物
が得られ、この生成物をガスクロマトグラフにより分析
した。その結果を表1に示す。
After 2 hours from the start of the reaction, 54.0 g of a product was obtained, and this product was analyzed by gas chromatography. Table 1 shows the results.

【0048】[実施例6]実施例2と同様な反応装置に
平均粒径8μmのメチルシラン合成工程において生じた
未反応金属ケイ素含有固体粉50gと流動パラフィン
(工業用70)456gを仕込んだ後、窒素ガスを10
0ml/minの流量で流しながら加熱を行い、反応器
内の温度を270℃にした。
Example 6 A reaction apparatus similar to that of Example 2 was charged with 50 g of unreacted metal silicon-containing solid powder produced in the step of synthesizing methylsilane having an average particle diameter of 8 μm and 456 g of liquid paraffin (70 for industrial use). 10 nitrogen gas
Heating was performed while flowing at a flow rate of 0 ml / min, and the temperature in the reactor was set to 270 ° C.

【0049】次いで、窒素ガスの導入を停止すると同時
に、塩化水素ガスを565ml/minの流速で導入
し、反応を開始した。反応中、反応器内の温度は270
℃に維持した。
Next, at the same time as the introduction of nitrogen gas was stopped, hydrogen chloride gas was introduced at a flow rate of 565 ml / min to start the reaction. During the reaction, the temperature in the reactor was 270
C. was maintained.

【0050】反応開始後、7時間で203.5gの生成
物が得られ、この生成物をガスクロマトグラフにより分
析した。その結果を表2に示す。
Seven hours after the start of the reaction, 203.5 g of a product was obtained, and the product was analyzed by gas chromatography. Table 2 shows the results.

【0051】[実施例7]実施例1と同様な反応装置に
平均粒径8μmのメチルシラン合成工程において生じた
未反応金属ケイ素含有固体粉300gと流動パラフィン
(工業用70)486gを仕込んだ後、窒素ガスを10
0ml/minの流量で流しながら加熱を行い、反応器
内の温度を270℃にした。
Example 7 A reaction apparatus similar to that of Example 1 was charged with 300 g of unreacted metal silicon-containing solid powder produced in the synthesis step of methylsilane having an average particle diameter of 8 μm and 486 g of liquid paraffin (70 for industrial use). 10 nitrogen gas
Heating was performed while flowing at a flow rate of 0 ml / min, and the temperature inside the reactor was set to 270 ° C.

【0052】次いで、窒素ガスの導入を停止すると同時
に、塩化水素ガスを606ml/minの流速で導入
し、反応を開始した。反応中、反応器内の温度は270
℃に維持した。
Next, at the same time as the introduction of nitrogen gas was stopped, hydrogen chloride gas was introduced at a flow rate of 606 ml / min to start the reaction. During the reaction, the temperature in the reactor was 270
C. was maintained.

【0053】反応開始後、26時間で1016.4gの
生成物が得られ、この生成物をガスクロマトグラフによ
り分析した。その結果を表2に示す。
In 26 hours after the start of the reaction, 1016.4 g of a product was obtained, and this product was analyzed by gas chromatography. Table 2 shows the results.

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】[0055]

【表2】 [Table 2]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 33/107 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C01B 33/107

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 金属ケイ素および/または金属ケイ素含
有固体をケイ素源とし、このケイ素源を溶媒に懸濁させ
てスラリー状にし、このスラリーにハロゲン化水素を通
気させることを特徴とするハロシランの製造方法。
1. Production of a halosilane characterized by using metal silicon and / or a metal silicon-containing solid as a silicon source, suspending the silicon source in a solvent to form a slurry, and passing a hydrogen halide through the slurry. Method.
【請求項2】 ケイ素源として、流動層反応器を用いる
金属ケイ素からのクロロシランまたはオルガノクロロシ
ランの直接合成法で生じる未反応金属ケイ素含有固体を
使用する請求項1記載の製造方法。
2. The process according to claim 1, wherein an unreacted metal silicon-containing solid produced by a direct synthesis method of chlorosilane or organochlorosilane from metal silicon using a fluidized bed reactor is used as a silicon source.
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