JP6391389B2 - オクタクロロトリシランの製造方法並びに該方法により製造されるオクタクロロトリシラン - Google Patents
オクタクロロトリシランの製造方法並びに該方法により製造されるオクタクロロトリシラン Download PDFInfo
- Publication number
- JP6391389B2 JP6391389B2 JP2014194721A JP2014194721A JP6391389B2 JP 6391389 B2 JP6391389 B2 JP 6391389B2 JP 2014194721 A JP2014194721 A JP 2014194721A JP 2014194721 A JP2014194721 A JP 2014194721A JP 6391389 B2 JP6391389 B2 JP 6391389B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- octachlorotrisilane
- liquid
- tetrachlorosilane
- gas
- cooling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Description
また、本発明は、上記製造方法により得られた高純度のオクタクロロトリシランを提供することも目的とする。
ここで、反応生成ガスが急冷されて生じた液を凝縮液と言い、該凝縮液を冷却装置などでさらに冷却して反応生成ガスの急冷に使用される液を冷却液と言う。
図1の概略図は、原料用のテトラクロロシランを気化させるための蒸発器10と、気化させた原料用テトラクロロシランと水素とを含む原料ガスを予備加熱するための予熱器20と、予備加熱された原料ガスを700〜1400℃の範囲の温度で反応させて反応生成ガスを得るための反応炉30と、反応生成ガスを600℃以下、好ましくは200℃以下、さらに好ましくは30〜60℃の温度範囲に冷却してオクタクロロトリシランを含む凝縮液を得るための急冷塔40と、該凝縮液からオクタクロロトリシランを回収するための回収装置50とを含んでいる。さらに、該凝縮液を循環させるためのポンプ43、該凝縮液を冷却して冷却液となすための冷却装置44、急冷塔に冷却液を吹き込むためのスプレーノズル42を設けることができる。さらに本発明では、添加速度が調節可能な機構を有する設備を用いて、循環する冷却液に49で示す位置で追加用テトラクロロシランを添加することができる。さらに本発明では、抜き出し速度が調節可能な機構を有する設備を用いて、循環する凝縮液を45で示す位置で抜き出すことが可能である。
<蒸発器>
蒸発器10は、原料用のテトラクロロシランを気化させるための装置であり、気化されたテトラクロロシランは蒸発器10から放出された後、水素と混合され、予熱器20へ供給される。
蒸発器10に供給されるテトラクロロシラン原液は、高純度のテトラクロロシランであることが望ましいが、テトラクロロシランよりも高沸点なシラン類が微量に混入していてもよい。しかし、このような高沸点物は、未蒸発分として蒸発器10の底部に蓄積し、テトラクロロシランの気化を妨げてしまうため、蒸発器10の底部に溜まった未蒸発分は、蒸発器10からバッチ式又は連続式に取り除くことが出来るような構造となっていることが好ましい。取り出された未蒸発分は、同時に排出された工業利用可能なテトラクロロシランやオクタクロロトリシラン等を回収するため、回収装置50の蒸留装置90に供給することができる。
蒸発器10における原料用のテトラクロロシランの加熱温度は、大気圧下において60〜150℃、好ましくは60〜120℃とすることができる。この温度範囲であれば、オクタクロロトリシランなどの高沸点物を気化させることなく、テトラクロロシランを十分に蒸発させることができる。当然ながら、蒸発器10が内部圧力を調節できるタイプのものであれば、それに応じてテトラクロロシランを気化させるための最適温度が上記温度範囲から変動する。
蒸発器10で気化された原料用のテトラクロロシランは、水素ガスと混合され、原料ガスとして後述する反応炉30へと供給されるが、反応炉30に送り込む前に、予熱器20において反応炉30内部の温度に近付けるように加熱される。これにより、混合ガスの温度と反応炉30内部の温度差を緩和し、反応炉30内部に温度ムラを発生させず、反応炉30の転換効率を向上させることができると共に、局所的な熱応力の集中から反応炉30を保護することができる。また、テトラクロロシランと水素との反応により生成し、熱平衡状態にあるトリクロロシランが、原料ガスの流入による温度低下によりテトラクロロシランへと戻されてしまうことを防止できる。なお、テトラクロロシランと水素ガスとの混合比は、例えばモル比にして1:1〜1:2とすることができる。
反応炉30は、反応容器31と、反応容器31の外側を囲むように配される長尺のヒータ32と、反応容器31及びヒータ32を収容する外筒容器33とを具備する。ヒータ32で反応容器31の外壁を加熱することにより、テトラクロロシランと水素との混合ガスを反応容器31内部において約700〜1400℃の高温で反応させることによりトリクロロシランの生成が主に進行する。なお、この反応は熱平衡反応であり、同時にシリレン、モノクロロシラン、ジクロロシラン、テトラクロロシラン、水素、塩化水素等が共存状態にある。さらに、これらが互いに反応することにより、ヘキサクロロジシランや、本発明のオクタクロロトリシランも、例えばシリレンとヘキサクロロジシランとが反応することより、この共存状態中に生成して定常的に存在すると考えられる。
反応容器31は、原料用のテトラクロロシランと水素とを高温環境下で反応させるための略円筒形状の容器であり、原料ガスを取り込むための原料ガス導入口と、反応生成ガスを導出するための反応生成ガス抜出口とを有する。本実施形態では、原料ガス導入口を反応容器31の底部中央に設け、反応生成ガス抜出口を反応容器31の上方の側壁に設ける構成としている。反応生成ガス抜出口には、抜出管34が挿入され、反応生成ガスを反応炉30の外部へと排出する。外筒容器33には、反応容器31を収容した際に、その原料ガス導入口および反応生成ガス抜出口に対応する位置にそれぞれ原料ガス導入開口部および反応生成ガス抜出開口部が設けられている。反応生成ガス抜出開口部には連結手段が設けられており、急冷塔40と接続される。抜出管34は、外筒容器33の反応生成ガス抜出開口部を経て、反応容器31の反応生成ガス抜出口に接続される管状部材であり、反応容器31内で生成したトリクロロシランを含む反応生成ガスは抜出管34から排出され、急冷塔40へ供給される。
急冷塔40は、円筒状の金属製容器41と、金属製容器41内に冷却液を反応生成ガスに噴霧するための噴霧手段、すなわち冷却液を微細な液滴に細分するスプレーノズル42と、金属製容器41の底に溜まった凝縮液ごと取り出してスプレーノズル42に循環させるポンプ43と、凝縮液を冷却するための冷却装置44と、凝縮液の一部を抜き出して回収装置50(単蒸留缶90)に送る管路45を備える。
なお、冷却液中へのテトラクロロシランの添加量は、好ましくは、1000L/hの原料テトラクロロシラン(気化前)当たり、10〜10000L/h、さらに好ましくは10〜5000L/h、さらにより好ましくは100〜500L/hである。テトラクロロシランの添加速度が増加すると、凝集液(抜出液)中のオクタクロロトリシランの濃度と単位時間あたりに生成する質量は増加する傾向がある。
急冷塔40の塔頂部から取り出された未凝縮ガスは、コンデンサ60において主にトリクロロシランやテトラクロロシランを含むクロロシラン類凝縮液と、水素および塩化水素を含む未凝縮成分とに分けられる。取り出された水素は、原料ガスに再使用され、塩化水素は別途回収して工業利用される。該クロロシラン類凝縮液は一時的にタンク70に貯蔵され、その後蒸留塔80へと送られ、トリクロロシランとテトラクロロシランとの分離が行われる。トリクロロシランはモノシラン製造のための中間原料として、またテトラクロロシランは再び原料テトラクロロシランとしてリサイクル使用することができる。
凝集液の回収装置50は単蒸留缶90でもあり、単蒸留缶90は加温するためのジャケット付金属製容器91と、副生物が閉塞しないように缶液を循環させるためのポンプ92を備えている。単蒸留缶90には濃縮缶において気化したテトラクロロシラン、オクタクロロトリシランを濃縮塔100に供給するための配管と、単蒸留缶90で蒸発しない高沸点物を除害設備へ供給する配管が接続されている。蒸発器10の未蒸発成分、急冷塔40の冷却液はこの単蒸留缶90に供給されて、約220℃で加熱され、テトラクロロシラン、オクタクロロトリシランが蒸発されて濃縮塔100に供給され、回収される。一方、未蒸発成分は単蒸留缶90よりバッチ式又は連続式に抜き出され、除害設備にて無害化処理が行われる。
濃縮塔100は、リボイラーを有する多段式蒸留装置から構成されうる。単蒸留缶90から蒸発されたガスは濃縮塔100において、トリクロロシラン、テトラクロロシランが大まかに分離されて塔頂から排出される。塔底からは分離しきれなかったテトラクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、オクタクロロトリシラン、その他の高沸点物質が分離される。テトラクロロシランを主とした低沸点物は濃縮塔100の塔頂から放出され、冷却装置によって冷却凝縮され、一時的にタンク70に貯蔵され、その後、蒸留塔80に送られる。一方、ヘキサクロロジシランやオクタクロロトリシランを主とした高沸点物は、濃縮塔100の塔底部から回収される。本発明では該回収液をさらに蒸留することにより、純度を上げたオクタクロロトリシランを製造することができる。
蒸留塔80に送られた、タンク70の液はトリクロロシランとテトラクロロシランとに分離される。得られたトリクロロシランはモノシラン製造のための中間原料として、またテトラクロロシランは再び原料テトラクロロシランとしてリサイクル使用することができる。
<実施例1>
図1の概略図で示す構成を有する設備において、表1−1、表1−2に示す条件で運転し、テトラクロロシランと水素からトリクロロシランを生成させる反応系が定常状態に達した後に、急冷塔冷却液の温度を50℃、急冷塔圧力を0.1MPaG、タンク50の温度、圧力を150℃、0.07MPaG、濃縮塔100の温度、圧力を100℃、0.1MPaGで運転し、濃縮塔100の塔底部からサンプル液を回収した。なお、急冷塔を循環する冷却液、凝縮液の総量は変化しないように、急冷塔塔頂部へ供給する冷却液の供給速度を調整した。各サンプル液中のオクタクロロトリシランの濃度は、ガスクロマトグラフィーを用いて測定した。実施例1の結果を表1−1、表1−2に併せて示したが、何れの運転条件においても、冷却凝集液中にオクタクロロトリシランが生成していることが確認された。なお、オクタクロロトリシラン等のシラン化合物を定量測定するガスクロマトグラム装置と測定条件は以下の通りとした。
・装置本体、記録装置:GC−14B、C−R6A(島津製作所社製)
・カラム:PorapacQS(Waters社製)
・カラムサイズ:内径3mmφ、長さ2m
・カラム温度条件:70℃〜220℃
・キャリアガス:種類ヘリウム、流量30mL/分
・ガスサンプラー:0.5mL
・ディテクター:種類TCD
実施例1の表1−1、表1−2の(3)の条件で得られたサンプル液を、さらに濃縮塔100を利用して再度蒸留することによりヘキサクロロジシランを低減させた液を、特に原料Aとして濃縮塔100の塔底部から回収した。次いで原料Aを、図2にその概略を示した蒸留設備を用い、まずラシヒリングの充填高さ500mmの蒸留塔で、還流比を1〜3とし、塔頂部温度を76〜137℃、操作圧60mmHgを保つように設定して蒸留操作を行い、低沸分を塔頂から除去することにより塔底部から中間原料Aを得た。更に同じ設備を用い、還流比を3〜4とし、塔頂部温度を133〜134℃、操作圧60mmHgを保つように設定して中間原料Aを蒸留し、最終的に塔底部から68重量%のオクタクロロトリシラン純度を有する最終生成物が得られ、本発明が実証された。実施例2で用いた原料A、中間原料A、最終精製物Aの組成を表2に示した。
実施例1の表1−1、表1−2の(3)の条件で得られたサンプル液を、さらに濃縮塔100を利用して再度蒸留することによりヘキサクロロジシランを低減させた液を、特に原料Aとして濃縮塔100の塔底部から回収した。次いで原料Aを、図2にその概略を示した蒸留設備を用い、まず規則充填物(スルーザー社製LDX)の充填高さ950mmの蒸留塔で、還流比を3〜4とし、塔頂部温度を65〜120℃、操作圧30mmHgを保つように設定して蒸留操作を行い、低沸分を塔頂から除去することにより塔底部から中間原料Bを得た。更に同じ設備を用い、還流比を10とし、塔頂部温度を101〜123℃、操作圧30mmHgを保つように設定して中間原料Bを蒸留し、最終的に塔底部から97重量%のオクタクロロトリシラン純度を有する最終生成物が得られ、本発明が実証された。実施例3で用いた原料A、中間原料B、最終精製物Bの組成を表3に示した。
20 予熱器
30 反応炉
31 反応容器
32 ヒータ
33 外筒容器
34 抜出管
40 急冷塔
41 金属製容器
42 スプレーノズル
43 ポンプ
44 冷却装置
45 管路(調整手段)
46 充填層
47 配管
48 タンク
49 導入管(調整手段)
50 回収装置
60 コンデンサ
70 タンク
80 蒸留塔
90 単蒸留缶(蒸留装置)
91 ジャケット付金属製容器
92 ポンプ
100 濃縮塔
Claims (5)
- 気化させたテトラクロロシランと水素とを含む原料ガスを高温で反応させて、トリクロロシランを含む反応生成ガスを得る高温反応工程と、高温反応工程において得られた反応生成ガスを、該反応生成ガスの冷却により生じる凝集液を循環冷却させて得られる冷却液と接触させて急冷し、オクタクロロトリシランを凝集液中に生成させるオクタクロロトリシラン生成工程と、生成されたオクタクロロトリシランを回収する回収工程とを具備することを特徴とするオクタクロロトリシランの製造方法であって、
オクタクロロトリシラン生成工程において、冷却液及び/又は凝縮液にテトラクロロシランを追加添加し、また冷却液及び/又は凝縮液を循環系外に抜き出して抜き出し液として回収し、抜き出し液中に含まれるオクタクロロトリシランの濃度や単位時間あたりに生成する質量を調節することを特徴とする、オクタクロロトリシランの製造方法。 - 回収工程において、抜き出し液を蒸留し、純度が90質量%以上であるオクタクロロトリシランを得ることを特徴とする、請求項1記載のオクタクロロトリシランの製造方法。
- 回収工程において、加熱装置を備えた蒸留装置に抜き出し液を回収し、加熱して蒸発ガスを生成し、該ガスを濃縮塔に導入してトリクロロシラン及びテトラクロロシランを除去し、オクタクロロトリシランを含有する液を得ることを特徴とする、請求項1記載のオクタクロロトリシランの製造方法。
- 濃縮塔から得られたオクタクロロトリシランを含有する液をさらに蒸留して、純度が90質量%以上であるオクタクロロトリシランを得ることを特徴とする、請求項3記載のオクタクロロトリシランの製造方法。
- 請求項4記載の方法により製造された、純度が90質量%以上であるオクタクロロトリシラン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014194721A JP6391389B2 (ja) | 2014-09-25 | 2014-09-25 | オクタクロロトリシランの製造方法並びに該方法により製造されるオクタクロロトリシラン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014194721A JP6391389B2 (ja) | 2014-09-25 | 2014-09-25 | オクタクロロトリシランの製造方法並びに該方法により製造されるオクタクロロトリシラン |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016064951A JP2016064951A (ja) | 2016-04-28 |
JP6391389B2 true JP6391389B2 (ja) | 2018-09-19 |
Family
ID=55804903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014194721A Active JP6391389B2 (ja) | 2014-09-25 | 2014-09-25 | オクタクロロトリシランの製造方法並びに該方法により製造されるオクタクロロトリシラン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6391389B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7028604B2 (ja) * | 2017-10-24 | 2022-03-02 | デンカ株式会社 | ヘキサクロロジシランの製造方法 |
CN113117442B (zh) * | 2020-01-10 | 2023-05-02 | 新疆新特晶体硅高科技有限公司 | 多晶硅生产中尾气处理方法及系统 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007007874A1 (de) * | 2007-02-14 | 2008-08-21 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Herstellung höherer Silane |
JP5392488B2 (ja) * | 2008-10-30 | 2014-01-22 | 三菱マテリアル株式会社 | トリクロロシランの製造方法および用途 |
JP5374576B2 (ja) * | 2009-03-06 | 2013-12-25 | 電気化学工業株式会社 | トリクロロシラン冷却塔およびそれを用いたトリクロロシラン製造方法 |
JP5329641B2 (ja) * | 2009-03-11 | 2013-10-30 | 電気化学工業株式会社 | クロロシラン回収装置およびそれを用いたクロロシラン回収方法 |
JP5633160B2 (ja) * | 2009-03-11 | 2014-12-03 | 三菱マテリアル株式会社 | トリクロロシランの製造装置 |
DE102013207447A1 (de) * | 2013-04-24 | 2014-10-30 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Octachlortrisilan |
-
2014
- 2014-09-25 JP JP2014194721A patent/JP6391389B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016064951A (ja) | 2016-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4620694B2 (ja) | 高純度トリクロロシランの製造方法 | |
KR101681565B1 (ko) | 실란 및 하이드로할로실란의 제조 방법 | |
US10076713B2 (en) | Method and apparatus for the separation by distillation of a three- or multi-component mixture | |
JPWO2008047553A1 (ja) | モノシランの連続的製造方法 | |
CN104030293B (zh) | 一种四氯化硅提纯工艺及系统 | |
US20150123038A1 (en) | Advanced off-gas recovery process and system | |
JP6391389B2 (ja) | オクタクロロトリシランの製造方法並びに該方法により製造されるオクタクロロトリシラン | |
JP6486049B2 (ja) | ペンタクロロジシランの製造方法並びに該方法により製造されるペンタクロロジシラン | |
TWI466826B (zh) | 用於純化矽烷之方法及系統 | |
KR20110112313A (ko) | 염산의 정제 방법 | |
US8404205B2 (en) | Apparatus and method for producing polycrystalline silicon having a reduced amount of boron compounds by forming phosphorus-boron compounds | |
US8524048B2 (en) | Processes for recovering silane from heavy-ends separation operations | |
WO2010103633A1 (ja) | クロロシラン回収装置およびそれを用いたクロロシラン回収方法 | |
US10294109B2 (en) | Primary distillation boron reduction | |
JP5657493B2 (ja) | ホウ素化合物の不純物を減じたトリクロロシラン製造方法 | |
JP2710382B2 (ja) | 高純度ジクロロシランの製造方法 | |
JP5573852B2 (ja) | 不活性ガスを用いたベンディングシステムによるホウ素化合物量を低減した多結晶シリコンの製造装置および製造方法 | |
US20130121908A1 (en) | Method for producing trichlorosilane with reduced boron compound impurities | |
JP6391390B2 (ja) | ヘキサクロロジシランの製造方法 | |
TW201210940A (en) | Process for separating monosilane from chlorosilanes-rich mixture | |
JP2006176357A (ja) | ヘキサクロロジシランの製造方法 | |
US8551298B2 (en) | Processes for purifying silane | |
US8524044B2 (en) | Systems for recovering silane from heavy-ends separation operations | |
RU2214364C1 (ru) | Способ получения трихлорсилана |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170823 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180510 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180522 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180723 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180807 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180821 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6391389 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |