JP5742622B2 - Trichlorosilane production method and production apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、テトラクロロシランの転化反応によりトリクロロシランを製造する方法及び製造装置に関する。   The present invention relates to a method and a production apparatus for producing trichlorosilane by a conversion reaction of tetrachlorosilane.

半導体材料に用いられる高純度多結晶シリコンは、トリクロロシラン（三塩化珪素：ＳｉＨＣｌ3：ＴＣＳ）と水素とを混合して原料とし、この混合ガスを反応炉に導入して赤熱したシリコン棒に接触させ、高温下でトリクロロシランの水素還元や熱分解の反応によってシリコン棒表面に多結晶シリコンを析出させる方法（シーメンス法）で主に製造されている。 High-purity polycrystalline silicon used as a semiconductor material is mixed with trichlorosilane (silicon trichloride: SiHCl 3 : TCS) and hydrogen as a raw material, and this mixed gas is introduced into a reaction furnace and brought into contact with a red hot silicon rod. The method is mainly produced by a method (Siemens method) in which polycrystalline silicon is deposited on the surface of a silicon rod by hydrogen reduction or thermal decomposition of trichlorosilane at a high temperature.

この高純度多結晶シリコンの製造において、反応炉の排出ガス中には、未反応のトリクロロシラン及び水素、副生成物のテトラクロロシラン（四塩化珪素：ＳｉＣｌ４：ＳＴＣ）、塩化水素などが含まれている。このため、反応後の排出ガスを冷却して、非凝縮成分より水素を回収するとともに、凝縮液を蒸留して、トリクロロシラン、テトラクロロシランを回収している。
そして、この蒸留により得られたテトラクロロシランをトリクロロシランに転化して、多結晶シリコン析出の原料として再利用することが行われている。 In the production of this high purity polycrystalline silicon, the reactor exhaust gas contains unreacted trichlorosilane and hydrogen, by-product tetrachlorosilane (silicon tetrachloride: SiCl 4 : STC), hydrogen chloride, and the like. ing. For this reason, the exhaust gas after the reaction is cooled to recover hydrogen from the non-condensed components, and the condensate is distilled to recover trichlorosilane and tetrachlorosilane.
And tetrachlorosilane obtained by this distillation is converted into trichlorosilane and reused as a raw material for polycrystalline silicon precipitation.

特許文献１では、珪素粒子（金属シリコン）、テトラクロロシラン及び水素を、銅シリサイドを含む触媒の存在下で、流動層で高温で反応させることにより、トリクロロシランに転化する技術が開示されている。
この転化反応で生じたガス中には、生成されるトリクロロシランの他に、未反応のテトラクロロシラン、水素が含まれているとともに、原料として用いた金属シリコンの微粉や金属シリコン中の不純物（Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等）が反応して生成された塩化物及びポリマーが含まれる。このため、蒸留工程を経てトリクロロシランを精製する必要があるが、不純物のうちホウ素は、主として三塩化ホウ素（ＢＣｌ３、沸点１２．４℃）として存在し、トリクロロシランと沸点が近いので、蒸留により分離することが難しい。
本出願人は特許文献２により、塩化炉内で反応によって生成されるガス中に含まれるトリクロロシランを精製する方法において、反応ガスに塩化シラン系ポリマー（ポリシラン）を添加することにより、三塩化ホウ素などのホウ素化合物と反応させて、沸点の高い錯体を形成した後に、分離することを提案している。 Patent Document 1 discloses a technique for converting silicon particles (metal silicon), tetrachlorosilane, and hydrogen into trichlorosilane by reacting them at high temperature in a fluidized bed in the presence of a catalyst containing copper silicide.
In addition to trichlorosilane to be generated, unreacted tetrachlorosilane and hydrogen are contained in the gas generated by this conversion reaction, and metal silicon fine powder used as a raw material and impurities in metal silicon (Fe , Al, Ti, Ni and the like) and chlorides and polymers produced by the reaction. For this reason, it is necessary to purify trichlorosilane through a distillation process. However, boron is mainly present as boron trichloride (BCl 3 , boiling point 12.4 ° C.), and the boiling point is close to that of trichlorosilane. Difficult to separate.
In the method of purifying trichlorosilane contained in a gas generated by a reaction in a chlorination furnace according to Patent Document 2, the present applicant added boron chloride trichloride (polysilane) to the reaction gas, thereby adding boron trichloride. It is proposed to form a complex having a high boiling point after reacting with a boron compound such as

特開平１０−２９８１３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-29813 特開２００７−１７９１号公報JP 2007-1791 A

しかしながら、特許文献２記載の方法は塩化炉内で生成される反応ガスにおいてはホウ素化合物の分離は効果的であったが、テトラクロロシランをトリクロロシランに転化させる転化炉から排出される反応ガスに適用することは難しい。   However, although the method described in Patent Document 2 was effective in the separation of boron compounds in the reaction gas produced in the chlorination furnace, it was applied to the reaction gas discharged from the conversion furnace for converting tetrachlorosilane to trichlorosilane. Difficult to do.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、テトラクロロシランからトリクロロシランに転化させる転化炉の転化反応ガスからホウ素化合物等の不純物を効果的に除去して高純度のトリクロロシランを製造することができるトリクロロシラン製造方法及び製造装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and effectively removes impurities such as boron compounds from a conversion reaction gas of a conversion furnace for converting tetrachlorosilane to trichlorosilane to produce high-purity trichlorosilane. An object of the present invention is to provide a production method and production apparatus for trichlorosilane.

転化炉から導出される転化反応ガスにおいても、蒸留によってトリクロロシランを分離精製することが行われるが、転化反応ガス中には、生成物であるトリクロロシランよりも未反応のテトラクロロシランの方が多く含まれている。したがって、転化炉からの反応ガスを蒸留する際に特許文献２に記載のようにポリマーを添加しても、テトラクロロシランが多い分、大量のポリマーを添加する必要があるだけでなく、目的とするホウ素化合物とポリマーとの反応に十分な接触時間を確保することが難しい。
そこで、本発明者は、転化反応ガスからテトラクロロシランを分離した後にテトラクロロシランが低減した転化反応ガスをポリマーと接触させることにより、この転化反応ガス中のホウ素化合物をポリマーに十分に接触させることができるとの知見の下、以下の解決手段とした。 Even in the conversion reaction gas derived from the conversion furnace, trichlorosilane is separated and purified by distillation. However, in the conversion reaction gas, there is more unreacted tetrachlorosilane than the product trichlorosilane. include. Therefore, even if a polymer is added as described in Patent Document 2 when the reaction gas from the conversion furnace is distilled, not only a large amount of tetrachlorosilane needs to be added, but also the purpose. It is difficult to ensure a sufficient contact time for the reaction between the boron compound and the polymer.
Therefore, the present inventor can sufficiently bring the boron compound in the conversion reaction gas into contact with the polymer by contacting the conversion reaction gas with reduced tetrachlorosilane after the tetrachlorosilane is separated from the conversion reaction gas. Based on the knowledge that it is possible, the following solutions were adopted.

本発明のトリクロロシラン製造方法は、テトラクロロシランからトリクロロシランに転化させる転化炉内の反応により得られたトリクロロシランを含む転化反応ガスを蒸留してテトラクロロシランを分離した後、該テトラクロロシランを分離した後の混合流体を多結晶シリコン製造工程から排出される高次塩化珪素化合物からなるポリマーに０．１６〜０．５３ｋＰａの圧力、及び４５〜９０℃の温度で接触させて反応させ、その反応により生じたホウ素化合物を含む反応流体を蒸留することにより、トリクロロシランを分離精製することを特徴とする。 In the method for producing trichlorosilane of the present invention, a tetrachlorosilane was separated by distilling a conversion reaction gas containing trichlorosilane obtained by a reaction in a conversion furnace for converting tetrachlorosilane to trichlorosilane, and then the tetrachlorosilane was separated. The later mixed fluid is allowed to react with a polymer composed of a high-order silicon chloride compound discharged from the polycrystalline silicon production process at a pressure of 0.16-0.53 kPa and a temperature of 45-90 ° C. The reaction fluid containing the resulting boron compound is distilled to separate and purify trichlorosilane.

また、本発明のトリクロロシラン製造装置は、テトラクロロシランからトリクロロシランに転化させる転化炉と、該転化炉内の反応により得られたトリクロロシランを含む転化反応ガスを蒸留してテトラクロロシランを分離する第１蒸留塔と、該テトラクロロシランを分離した後の混合流体を多結晶シリコン製造工程から排出される高次塩化珪素化合物からなるポリマーに０．１６〜０．５３ｋＰａの圧力、及び４５〜９０℃の温度で接触させて反応させる反応器と、その反応により生じたホウ素化合物を含む反応流体を蒸留してトリクロロシランを分離精製する第２蒸留塔とを有することを特徴とする。 The trichlorosilane production apparatus of the present invention includes a conversion furnace for converting tetrachlorosilane to trichlorosilane, and a conversion reaction gas containing trichlorosilane obtained by the reaction in the conversion furnace to distill tetrachlorosilane by distillation. 1 distillation column, and a mixed fluid after separating the tetrachlorosilane is applied to a polymer composed of a high-order silicon chloride compound discharged from the polycrystalline silicon production process at a pressure of 0.16-0.53 kPa, and 45-90 ° C. It is characterized by having a reactor that is reacted at a temperature and a second distillation column that distills a reaction fluid containing a boron compound generated by the reaction to separate and purify trichlorosilane.

転化炉から導出される転化反応ガスのうち、含有割合が多いテトラクロロシランを先に分離することにより転化反応ガス中のテトラクロロシランの割合を低減し、トリクロロシランを主とする混合流体とし、その混合流体をポリマーに接触させることにより、混合流体中に含まれる三塩化ホウ素等のホウ素化合物がポリマーと接触し易くなり、その反応のための十分な接触時間を確保することができる。   Of the conversion reaction gas derived from the conversion furnace, the proportion of tetrachlorosilane in the conversion reaction gas is reduced by first separating the tetrachlorosilane having a high content ratio, and the mixed fluid is mainly composed of trichlorosilane. By bringing the fluid into contact with the polymer, a boron compound such as boron trichloride contained in the mixed fluid can easily come into contact with the polymer, and a sufficient contact time for the reaction can be ensured.

本発明のトリクロロシラン製造方法によれば、転化炉から導出される転化反応ガスを蒸留によりテトラクロロシランを先に分離した後に、テトラクロロシランが低減した混合流体をポリマーと接触させるので、テトラクロロシランの低減した混合流体中に含まれるホウ素化合物がポリマーと接触し易くなり、その際の混合流体とポリマーの反応のための十分な接触時間を確保することができ、ホウ素化合物を効果的に除去して高純度のトリクロロシランを製造することができる。   According to the method for producing trichlorosilane of the present invention, after the tetrachlorosilane is first separated by distillation of the conversion reaction gas derived from the conversion furnace, the mixed fluid in which tetrachlorosilane is reduced is brought into contact with the polymer. The boron compound contained in the mixed fluid can easily come into contact with the polymer, and sufficient contact time for the reaction between the mixed fluid and the polymer can be ensured. Purity trichlorosilane can be produced.

本発明の一実施形態のトリクロロシラン製造方法を実施するための製造装置の全体を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole manufacturing apparatus for enforcing the trichlorosilane manufacturing method of one Embodiment of this invention.

以下、本発明のトリクロロシラン製造方法及び製造装置の一実施形態について説明する。
図１は、トリクロロシラン製造装置の全体の概略構成を示しており、図中、トリクロロシランはＴＣＳ、テトラクロロシランはＳＴＣ、水素はＨ２として表記している。 Hereinafter, an embodiment of a trichlorosilane production method and production apparatus of the present invention will be described.
FIG. 1 shows an overall schematic configuration of a trichlorosilane production apparatus, in which trichlorosilane is represented as TCS, tetrachlorosilane is represented as STC, and hydrogen is represented as H 2 .

トリクロロシラン製造装置１は、テトラクロロシランを金属シリコン、水素と反応させて、トリクロロシランを含むクロロシラン類からなる転化反応ガスを生成する転化炉２、転化炉２から導出される転化反応ガスを冷却して水素（Ｈ２）と凝縮液とに気液分離する凝縮系３、その凝縮液を蒸留してテトラクロロシラン及び金属塩化物、ポリマーを分離する第１蒸留塔４、第１蒸留塔４から分離されたテトラクロロシランを蒸発させ凝縮系３から分離された水素と混合する蒸発器５、第１蒸留塔４からの混合流体をポリマーと接触反応させる反応器６と、その反応流体を蒸留する第２蒸留塔７とが備えられている。これら転化炉２、凝縮系３、第１蒸留塔４、蒸発器５、反応器６、第２蒸留塔７は適宜の配管等により接続されている。 The trichlorosilane production apparatus 1 cools the conversion reaction gas derived from the conversion furnace 2 and the conversion furnace 2 by reacting tetrachlorosilane with metal silicon and hydrogen to generate a conversion reaction gas composed of chlorosilanes containing trichlorosilane. The gas is separated from the first distillation column 4 and the first distillation column 4 for separating the tetrachlorosilane, the metal chloride, and the polymer by distilling the condensate by gas-liquid separation into hydrogen (H 2 ) and the condensate. An evaporator 5 that evaporates the mixed tetrachlorosilane and mixes it with hydrogen separated from the condensation system 3, a reactor 6 that contacts the mixed fluid from the first distillation column 4 with the polymer, and a second that distills the reaction fluid. A distillation column 7 is provided. The conversion furnace 2, the condensing system 3, the first distillation column 4, the evaporator 5, the reactor 6, and the second distillation column 7 are connected by appropriate piping or the like.

転化炉２に供給される金属シリコンは、粒状をなしており、転化炉２は、この金属シリコンと水素、テトラクロロシランを流動層によって反応させる構成である。凝縮系３は、転化炉２から導出される転化反応ガス中に含まれるシリコン粉末を捕捉するダスト捕捉器、反応ガスを冷却する冷却器等を備えている。反応器６は、所定の圧力、温度に維持される容器であり、その高圧の反応器６内に第１蒸留塔４からの混合流体とポリマーとを供給することにより、これらを接触させて反応させる構成である。   The metal silicon supplied to the conversion furnace 2 is in the form of particles, and the conversion furnace 2 is configured to react this metal silicon with hydrogen and tetrachlorosilane by a fluidized bed. The condensation system 3 includes a dust trap for capturing silicon powder contained in the conversion reaction gas derived from the conversion furnace 2, a cooler for cooling the reaction gas, and the like. The reactor 6 is a container that is maintained at a predetermined pressure and temperature. By supplying the mixed fluid and the polymer from the first distillation column 4 into the high-pressure reactor 6, the reactor 6 is brought into contact with each other to react. It is the structure to make.

なお、反応器６に供給されるポリマーは、多結晶シリコン製造工程から排出されるポリマーである。この多結晶シリコン製造工程では、トリクロロシラン、水素を反応炉に供給し、反応炉内で赤熱状態としたシリコン棒に接触させることにより、シリコン棒の表面に多結晶シリコンを析出させ、その排出ガスの蒸留精製により、高次塩化珪素化合物からなるポリマーが分離される。このポリマーが反応器６に供給される。   In addition, the polymer supplied to the reactor 6 is a polymer discharged from the polycrystalline silicon manufacturing process. In this polycrystalline silicon manufacturing process, trichlorosilane and hydrogen are supplied to the reactor and brought into contact with a silicon rod in a red-hot state in the reactor, thereby depositing polycrystalline silicon on the surface of the silicon rod and its exhaust gas. The polymer consisting of the higher-order silicon chloride compound is separated by distillation purification. This polymer is fed to the reactor 6.

次に、このトリクロロシラン製造装置１によりトリクロロシランを製造する方法について説明する。
転化炉２では、テトラクロロシランを金属シリコン、水素と反応させて、トリクロロシランに転化する。金属シリコンは、珪石（ＳｉＯ２）を精錬して、純度９８％程度にした粒状のシリコンであり、金属成分の不純物が含まれる。 Next, a method for producing trichlorosilane using the trichlorosilane production apparatus 1 will be described.
In the conversion furnace 2, tetrachlorosilane is reacted with metal silicon and hydrogen to convert it to trichlorosilane. Metallic silicon is granular silicon made by refining silica (SiO 2 ) to a purity of about 98%, and contains impurities of metal components.

これら原料のうち、テトラクロロシラン及び水素は蒸発器５でガス化された後に転化炉２に供給され、そのテトラクロロシラン及び水素は、転化炉２の転化反応ガスから回収されて循環している。転化炉２内では、金属シリコンの粒が流動層を形成し、その流動層においてテトラクロロシラン、シリコン、水素が反応してトリクロロシランを含む転化反応ガスが生成される。この場合、反応触媒として塩化銅（ＣｕＣｌ）などの銅系の触媒が用いられる。   Among these raw materials, tetrachlorosilane and hydrogen are supplied to the conversion furnace 2 after being gasified by the evaporator 5, and the tetrachlorosilane and hydrogen are recovered from the conversion reaction gas of the conversion furnace 2 and circulated. In the conversion furnace 2, metal silicon grains form a fluidized bed, and tetrachlorosilane, silicon, and hydrogen react in the fluidized bed to generate a conversion reaction gas containing trichlorosilane. In this case, a copper-based catalyst such as copper chloride (CuCl) is used as a reaction catalyst.

前述したように転化炉２で生成される転化反応ガスには、トリクロロシランの他に、未反応のテトラクロロシラン、水素が含まれているとともに、金属シリコンの微粉や金属シリコン中の不純物（Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等）が反応して生成された金属塩化物及び高次塩化珪素化合物からなるポリマーが含まれる。   As described above, the conversion reaction gas generated in the conversion furnace 2 contains unreacted tetrachlorosilane and hydrogen in addition to trichlorosilane, as well as metal silicon fines and impurities (Fe, A polymer composed of a metal chloride and a high-order silicon chloride compound produced by reaction of Al, Ti, Ni, etc.) is included.

まず、転化反応後のガスは凝縮系３に送られ、金属シリコン粉末等のダストが捕捉されるとともに、冷却されて凝縮することにより気液分離され、気体分の水素は転化炉２の原料の一部として再利用されるべく蒸発器５に供給され、凝縮液は、次の第１蒸留塔４に送られて蒸留され、テトラクロロシランとトリクロロシランを含む混合流体とに分離される。この蒸留により、原料の金属シリコンに含まれていた金属塩化物やポリマーも蒸留残渣として分離除去される。この場合、この金属塩化物は固形物であるため、流動性を付与して排出し易くするため、テトラクロロシランの一部が残渣に残るように蒸留される。
そして、この蒸留により分離されたテトラクロロシランは、転化炉２の原料の一部として再利用されるべく蒸発器５に供給され、トリクロロシランを含む混合流体は次の反応器６に送られる。 First, the gas after the conversion reaction is sent to the condensing system 3 where dust such as metal silicon powder is captured and gas-liquid is separated by cooling and condensing, and the hydrogen content of the gas is the raw material of the conversion furnace 2 It is supplied to the evaporator 5 to be reused as a part, and the condensate is sent to the next first distillation column 4 to be distilled and separated into a mixed fluid containing tetrachlorosilane and trichlorosilane. By this distillation, metal chlorides and polymers contained in the raw metal silicon are also separated and removed as distillation residues. In this case, since the metal chloride is a solid, it is distilled so that a part of tetrachlorosilane remains in the residue in order to impart fluidity and facilitate discharge.
The tetrachlorosilane separated by this distillation is supplied to the evaporator 5 to be reused as part of the raw material of the conversion furnace 2, and the mixed fluid containing trichlorosilane is sent to the next reactor 6.

この反応器６では、前述したように、多結晶シリコン製造工程から排出されたポリマーが添加される。このポリマーは、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ2Ｃｌ6）、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ3Ｃｌ8）、テトラクロロジシラン（Ｓｉ2Ｈ2Ｃｌ4）など、シリコンを２原子以上含む高次塩化珪素化合物からなるので、このポリマーを反応器６内に添加して転化炉２からの混合流体に接触させることにより、混合流体中に含まれるホウ素塩化物等のホウ素化合物と反応して、トリクロロシランよりも沸点がかなり高い錯体を形成する。 In the reactor 6, as described above, the polymer discharged from the polycrystalline silicon manufacturing process is added. This polymer is composed of a high-order silicon chloride compound containing two or more atoms of silicon, such as hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6 ), octachlorotrisilane (Si 3 Cl 8 ), tetrachlorodisilane (Si 2 H 2 Cl 4 ), etc. Therefore, by adding this polymer to the reactor 6 and bringing it into contact with the mixed fluid from the conversion furnace 2, it reacts with a boron compound such as boron chloride contained in the mixed fluid and has a boiling point higher than that of trichlorosilane. Forms a fairly high complex.

この場合、反応促進のために反応器６内を加熱することが行われるが、反応器６に供給される混合流体は、前段の第１蒸留塔４においてテトラクロロシランが分離されているので、トリクロロシランを主とした流体となっており、このトリクロロシラン（沸点：３１．８℃）はテトラクロロシラン（沸点：５７℃）よりも沸点が低く、温度を上げると蒸発してしまうため、ポリマーとの接触が不十分になる。そこで、反応器６内の圧力を高めて内部の飽和蒸気圧を高くすることにより、トリクロロシランを液状に維持してポリマーとの接触を容易にする。例えば、反応器６内の圧力を０．１６〜０．５３ｋＰａ、温度を４５〜９０℃とする。   In this case, the inside of the reactor 6 is heated to promote the reaction. However, since the mixed fluid supplied to the reactor 6 is separated from tetrachlorosilane in the first distillation column 4 in the previous stage, It is a fluid mainly composed of chlorosilane, and this trichlorosilane (boiling point: 31.8 ° C) has a lower boiling point than tetrachlorosilane (boiling point: 57 ° C) and evaporates when the temperature is raised. Insufficient contact. Therefore, by increasing the pressure in the reactor 6 and increasing the internal saturated vapor pressure, the trichlorosilane is maintained in a liquid state to facilitate contact with the polymer. For example, the pressure in the reactor 6 is 0.16 to 0.53 kPa, and the temperature is 45 to 90 ° C.

この反応器６内に混合流体とポリマーとを接触させた状態で例えば１０〜１００分滞留させ、混合流体中に含まれる三塩化ホウ素等のホウ素化合物とポリマーとを反応させることにより、ホウ素化合物を高沸点物に変化させる。
次いで、この反応器６を経由した混合流体を第２蒸留塔７で蒸留することにより、トリクロロシランが蒸留分離され、ホウ素を含むポリマーが高沸点物として残留し、蒸留残渣として排出される。 In this reactor 6, the mixed fluid and the polymer are kept in contact with each other, for example, for 10 to 100 minutes, and the boron compound such as boron trichloride contained in the mixed fluid is reacted with the polymer to thereby react the boron compound. Change to high boilers.
Next, by distilling the mixed fluid passing through the reactor 6 in the second distillation column 7, trichlorosilane is distilled and separated, and a polymer containing boron remains as a high boiling point substance and is discharged as a distillation residue.

このようにして、転化炉２で反応して得られた転化反応ガスから、まずテトラクロロシランを分離して転化反応ガス中のテトラクロロシランを低減した混合流体とし、その混合流体をポリマーに接触させることにより、混合流体中のホウ素化合物とポリマーとを十分に接触させ、その反応により、ホウ素化合物を高沸点物に変化させてポリマーとともに残渣として排出するので、転化炉２内から導出される転化反応ガス中のトリクロロシランの沸点に近い沸点を有するホウ素化合物を効果的に分離することができる。   Thus, tetrachlorosilane is first separated from the conversion reaction gas obtained by the reaction in the conversion furnace 2 to obtain a mixed fluid in which tetrachlorosilane in the conversion reaction gas is reduced, and the mixed fluid is brought into contact with the polymer. Thus, the boron compound in the mixed fluid is sufficiently brought into contact with the polymer, and the reaction converts the boron compound into a high-boiling substance and discharges it as a residue together with the polymer. Therefore, the conversion reaction gas derived from the conversion furnace 2 A boron compound having a boiling point close to that of trichlorosilane therein can be effectively separated.

因みに、転化炉２から導出される転化反応ガスを直接ポリマーに接触させる場合、この転化反応ガス中にはトリクロロシランやその他のガスとともにテトラクロロシランが大量に含まれているため、大容量の反応器が必要になるだけでなく、これにポリマーを添加しても、反応ガス中に含まれるホウ素化合物が転化反応ガスの大半を占めるテトラクロロシランとの接触に費やされてしまい、例えば２０％程度しか含まれていないトリクロロシランとの十分な接触時間が確保できず、反応ガス中のホウ素化合物を高沸点物に変化させることが難しい。このため、転化反応ガス中のホウ素化合物が高沸点物化しない状態で蒸留され、トリクロロシランとともに留出されることで、トリクロロシランの純度が低くなる。
本発明の方法であれば、ホウ素化合物を効果的に蒸留分離して除去することで、純度の高いトリクロロシランを得ることができる。 Incidentally, when the conversion reaction gas derived from the conversion furnace 2 is brought into direct contact with the polymer, the conversion reaction gas contains a large amount of tetrachlorosilane together with trichlorosilane and other gases. However, even if a polymer is added to this, the boron compound contained in the reaction gas is consumed for contact with tetrachlorosilane, which accounts for the majority of the conversion reaction gas, for example, only about 20%. Sufficient contact time with trichlorosilane which is not contained cannot be secured, and it is difficult to change the boron compound in the reaction gas to a high boiling point substance. For this reason, the purity of trichlorosilane is lowered by distilling the boron compound in the conversion reaction gas in a state where it does not become a high-boiling substance and distilling it together with trichlorosilane.
If it is the method of this invention, a trichlorosilane with high purity can be obtained by carrying out distillation separation and removal of a boron compound effectively.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
実施形態では、第１蒸留塔からの混合流体とポリマーとを接触させる反応器と、その反応器で反応した流体を蒸留する蒸留器とを別々に設けて配管により接続状態としているが、これらを一体的に設けてもよい。例えば、混合流体とポリマーとを反応させる反応器の上に、その反応流体を蒸留する蒸留塔を構築し、その蒸留残渣は反応器の下部から抜き取る構成としてもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
In the embodiment, a reactor for bringing the mixed fluid from the first distillation column into contact with the polymer and a distiller for distilling the fluid reacted in the reactor are separately provided and connected by piping. You may provide integrally. For example, a distillation column for distilling the reaction fluid may be constructed on the reactor for reacting the mixed fluid and the polymer, and the distillation residue may be extracted from the lower part of the reactor.

１ トリクロロシラン製造装置
２ 転化炉
３ 凝縮系
４ 第１蒸留塔
５ 蒸発器
６ 反応器
７ 第２蒸留塔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Trichlorosilane production apparatus 2 Conversion furnace 3 Condensation system 4 1st distillation tower 5 Evaporator 6 Reactor 7 2nd distillation tower

Claims (2)

テトラクロロシランからトリクロロシランに転化させる転化炉内の反応により得られたトリクロロシランを含む転化反応ガスを蒸留してテトラクロロシランを分離した後、該テトラクロロシランを分離した後の混合流体を多結晶シリコン製造工程から排出される高次塩化珪素化合物からなるポリマーに０．１６〜０．５３ｋＰａの圧力、及び４５〜９０℃の温度で接触させて反応させ、その反応により生じたホウ素化合物を含む反応流体を蒸留することにより、トリクロロシランを分離精製することを特徴とするトリクロロシラン製造方法。 After the conversion reaction gas containing trichlorosilane obtained by the reaction in the conversion furnace to convert tetrachlorosilane to trichlorosilane is distilled to separate tetrachlorosilane, the mixed fluid after the separation of tetrachlorosilane is made into polycrystalline silicon A reaction fluid containing a boron compound generated by the reaction is caused to contact and react with a polymer composed of a high-order silicon chloride compound discharged from the process at a pressure of 0.16-0.53 kPa and a temperature of 45-90 ° C. A method for producing trichlorosilane, which comprises separating and purifying trichlorosilane by distillation. テトラクロロシランからトリクロロシランに転化させる転化炉と、該転化炉内の反応により得られたトリクロロシランを含む転化反応ガスを蒸留してテトラクロロシランを分離する第１蒸留塔と、該テトラクロロシランを分離した後の混合流体を多結晶シリコン製造工程から排出される高次塩化珪素化合物からなるポリマーに０．１６〜０．５３ｋＰａの圧力、及び４５〜９０℃の温度で接触させて反応させる反応器と、その反応により生じたホウ素化合物を含む反応流体を蒸留してトリクロロシランを分離精製する第２蒸留塔とを有することを特徴とするトリクロロシラン製造装置。 A conversion furnace for converting tetrachlorosilane to trichlorosilane, a first distillation column for separating tetrachlorosilane by distilling a conversion reaction gas containing trichlorosilane obtained by a reaction in the conversion furnace, and separating the tetrachlorosilane A reactor in which a later mixed fluid is brought into contact with a polymer composed of a high-order silicon chloride compound discharged from the polycrystalline silicon production process at a pressure of 0.16-0.53 kPa and a temperature of 45-90 ° C. to react. An apparatus for producing trichlorosilane, comprising: a second distillation column for separating and purifying trichlorosilane by distilling a reaction fluid containing a boron compound generated by the reaction.
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