JPH0448725B2 - - Google Patents

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JPH0448725B2
JPH0448725B2 JP58021749A JP2174983A JPH0448725B2 JP H0448725 B2 JPH0448725 B2 JP H0448725B2 JP 58021749 A JP58021749 A JP 58021749A JP 2174983 A JP2174983 A JP 2174983A JP H0448725 B2 JPH0448725 B2 JP H0448725B2
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JP
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silicon
silicon tetrachloride
trichlorosilane
tetrachloride
residual
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JPS58172221A (en
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Ritsutsuaa Aran
Nabaranguraru Shaa Bakuretsushu
Edowaado Suriba Danieru
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Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は残留珪素粉末の処理法、さらに詳しく
は残留珪素粉末からのクロロシランの製法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for treating residual silicon powder, and more particularly to a method for producing chlorosilane from residual silicon powder.

オルガノハロシランを製造する商業的な方法は
周知であり、Rochowの米国特許第2380995号に
記載されている。Rochowはオルガノクロロシラ
ンを製造するための有機ハロゲン化物、たとえば
塩化メチル、と珪素粒子との直接反応を明らかに
している。そのような珪素粒子を銅の粒子と混合
し、そうすることによつて反応性物質または反応
性接触物質を形成する。商業的には、この反応は
一般に次の三つの型の装置のうちの一つで行なわ
れる:Sellersの米国特許第2449821号に記載のよ
うな攪拌床型の反応器;Reed等の米国特許第
2389931号に記載のような流動床反応器;または
ロータリーキルン。
Commercial methods of making organohalosilanes are well known and are described in Rochow, US Pat. No. 2,380,995. Rochow describes the direct reaction of organic halides, such as methyl chloride, with silicon particles to produce organochlorosilanes. Such silicon particles are mixed with copper particles, thereby forming a reactive material or reactive contact material. Commercially, this reaction is generally carried out in one of three types of equipment: a stirred bed reactor, such as that described in Sellers, U.S. Pat. No. 2,449,821; Reed et al., U.S. Pat.
2389931; or a rotary kiln.

オルガノトリクロロシランおよびジオルガノジ
クロロシランは上記の直接反応の二つの基本生成
物である。このような化合物は米国特許第
2258218号〜第2258222号に記載されているような
オルガノポリシロキサン樹脂の製造に利用され
る。他の生成物には米国特許第2469888号および
米国特許第2469890号に記載されているようなオ
ルガノポリシロキサン液並びに米国特許第
2448756号に記載されているようなオルガノポリ
シロキサンエラストマーがある。一般に、ジオル
ガノジクロロシランを商業的に製造するのが好ま
しい。というのは、これらは一般に、熱硬化性ゴ
ムエラストマーおよび種々のタイプの室温で加硫
できるシリコーンゴム組成物の製造に使う線状ポ
リシロキサン液およびポリマーの製造に利用され
るからである。
Organotrichlorosilane and diorganodichlorosilane are the two basic products of the above direct reaction. Such compounds are covered by U.S. Pat.
It is used in the production of organopolysiloxane resins as described in Nos. 2258218 to 2258222. Other products include organopolysiloxane fluids such as those described in U.S. Pat. No. 2,469,888 and U.S. Pat. No. 2,469,890;
There are organopolysiloxane elastomers such as those described in No. 2448756. Generally, it is preferred to produce the diorganodichlorosilane commercially. This is because they are commonly utilized in the production of linear polysiloxane fluids and polymers used in the production of thermoset rubber elastomers and various types of room temperature vulcanizable silicone rubber compositions.

直接法によるオルガノクロロシランの製法のあ
る段階で、珪素粒子を含む反応性物質または反応
性接触物質の反応性が低下してくるため、反応性
接触物質を取替えるのが好ましい。従つて、古い
または反応性がより低下した珪素粒子を反応器か
ら取り出し、新しい珪素粒子を入れ、その後反応
を再開する。反応性接触物質の反応性がより低下
し、これを新しい珪素分と取り替える場合、この
反応性のより低下した接触物質は一般に残留珪
素、残留珪素粉末、残留珪素含有接解物質または
残留接触物質と呼ばれる。これらの語はここでは
互換的に使用できる。初期のこの問題の解決法は
残留接触物質を棄てることであつたが、相当の反
応性珪素が残留接触物質中に残つており、経済上
の理由からおよび廃棄物処理問題を避けるため
に、残留接触物質中の残りの珪素価の少なくとも
いくらかを利用するのが好ましい。
At a certain stage in the direct method of producing organochlorosilane, the reactivity of the reactive substance containing silicon particles or the reactive contact substance decreases, and it is therefore preferable to replace the reactive substance. Therefore, the old or less reactive silicon particles are removed from the reactor, new silicon particles are introduced, and the reaction is then restarted. When a reactive contact material becomes less reactive and is replaced by fresh silicon content, this less reactive contact material is generally combined with residual silicon, residual silicon powder, residual silicon-containing welding material, or residual contact material. Called. These terms can be used interchangeably here. An early solution to this problem was to discard the residual contact material, but significant reactive silicon remains in the residual contact material, and for economic reasons and to avoid waste disposal problems, it was necessary to discard the residual contact material. Preferably, at least some of the remaining silicon value in the contact material is utilized.

オルガノクロロシランの直接法合成の実施に使
用した反応器中の残留珪素粒子を、さらに十分に
利用する方法を見出すために、多くの研究がなさ
れてきた。その結果、オルガノトリクロロシラン
(Tとする)対ジオルガノジクロロシラン(Dと
する)の重量比を長期間所望のレベルに保つこと
ができると、珪素粒子がジオルガノジクロロシラ
ンの製造に最大に利用されるようになることがわ
かつた。Rochowの直接法によるオルガノクロロ
シランの製造において、クロロシランの製造中、
トリオルガノクロロシラン対ジオルガノジクロロ
シランの重量比(T/D)が約0.1、好ましくは
約0.35を越えないのがよい。しかしながら、多く
の商業的製造操作では、新しい原料で反応器をス
タートさせるときこの比は約0.15のレベルである
が、反応期の後、これが0.2を越えるレベルに高
まることがわかつた。この範囲の改善法の一つ
は、Dotsonの米国特許第3133109号にある方法で
ある。Dotsonは、珪素粒子はさらに十分に利用
することができ、そしてジオルガノジクロロシラ
ンの量は使用粒子を流動床反応器から外部流体エ
ネルギーミルへ通すことによつて最大にすること
ができることを明らかにしている。Dotsonはま
た、外部流体エネルギーミルとは別に、反応器か
ら再循環してきた使用珪素粒子を反応器の底部に
位置する多数の音速ジエツトノズルに通して、粒
子相互のまたは粒子の反応器壁への衝突によつて
粒子を粉砕することも記している。
Much work has been done to find ways to more fully utilize the residual silicon particles in the reactors used to carry out the direct synthesis of organochlorosilanes. As a result, if the weight ratio of organotrichlorosilane (denoted as T) to diorganodichlorosilane (denoted as D) can be maintained at a desired level for an extended period of time, silicon particles are maximally utilized in the production of diorganodichlorosilane. I found out that it became possible to In the production of organochlorosilane by Rochow's direct method, during the production of chlorosilane,
The weight ratio of triorganochlorosilane to diorganodichlorosilane (T/D) should not exceed about 0.1, preferably about 0.35. However, in many commercial manufacturing operations, it has been found that while this ratio is at a level of about 0.15 when starting the reactor with fresh feedstock, after the reaction period this increases to levels above 0.2. One improvement in this range is the method of Dotson, US Pat. No. 3,133,109. Dotson revealed that silicon particles can be more fully utilized and that the amount of diorganodichlorosilane can be maximized by passing the particles from a fluidized bed reactor to an external fluid energy mill. ing. Separate from the external fluid energy mill, Dotson also passes the used silicon particles recycled from the reactor through a number of sonic jet nozzles located at the bottom of the reactor to prevent particles from colliding with each other or with the reactor walls. It is also mentioned that the particles are crushed by pulverization.

Dotson法を利用することにより、同量の珪素
粒子からより多量のジオルガノジクロロシランが
得られ、そのため上記の比は所望の0.15のレベル
付近に保つことができそして長期間0.35より低い
レベルに保たれることがわかつた。しかしなが
ら、Dotson法では反応器に導入した珪素の約12
〜15%が十分に利用されておらず、工程から廃棄
珪素として取り出さねばならないことがわかつ
た。一般に、このような珪素は消尽されており、
従つてもはや利用不可能であると考えられてい
た。通常廃棄物処理においてぶつかる問題を防止
し又経済上の理由から、この廃棄珪素を利用する
ことが望まれる。さらに、T/D比が不所望なレ
ベルに上がつた後の残留珪素含有接触物質中の実
質的に全ての珪素価を利用することができる、新
しい方法を見い出すことも一層望ましいことであ
る。
By utilizing the Dotson method, a larger amount of diorganodichlorosilane is obtained from the same amount of silicon particles, so that the above ratio can be kept near the desired level of 0.15 and kept below 0.35 for an extended period of time. I found out that it was dripping. However, in the Dotson method, approximately 12
It was found that ~15% was underutilized and had to be removed from the process as waste silicon. Generally, such silicon is exhausted;
It was therefore considered no longer available. It is desirable to utilize this waste silicon to avoid the problems normally encountered in waste disposal and for economic reasons. Furthermore, it would be further desirable to find a new method that can utilize substantially all of the silicon number in the residual silicon-containing contact material after the T/D ratio rises to an undesirable level.

Shadeの米国特許第4281149号には、このよう
な珪素反応器系内で珪素粒子を処理し、これによ
つて珪素金属粒子の有用性を改良する方法が示さ
れている。Shade法は、一般に平均直径が40ミク
ロン未満の珪素粒子を処理し、その後このような
粒子を研磨して粒子上の表面被膜を取り除き、そ
してその後研磨した粒子をさらに利用するために
反応器に戻すことができる方法よりなる。
U.S. Pat. No. 4,281,149 to Shade shows a method for processing silicon particles in such a silicon reactor system, thereby improving the usefulness of silicon metal particles. The Shade process generally processes silicon particles with an average diameter of less than 40 microns, then polishes such particles to remove the surface coating on the particles, and then returns the polished particles to the reactor for further utilization. There are many ways in which it can be done.

引用文献としてここに挙げる米国特許第
4307242号において、ShahおよびRitzerはオルガ
ノクロロシラン反応系中の珪素微粒子を回収およ
び再循環する別の方法を示している。そこに記載
の方法は、直接法接触物質を粒子サイズによつて
分級し、そうすることにより最もひどく損われた
あるいは汚れた(使用済み)珪素粒子を比較的損
われていない珪素粒子から分離し、そしてこのよ
うな損われていない粒子のみを再循環させて珪素
の有用性を改良する方法からなるものである。従
つて、直接法からの使用済み珪素微粒子全部を廃
棄する代わりに、いつも使用済み珪素微粒子をほ
んの少量廃棄すればよい。米国特許第4307242号
では、流出微粉(残留接触物質または残留珪素)
を一つまたはそれ以上の機械的サイクロンで回収
している。この流出微粉は一般に、オルガノトリ
クロロシランおよびジオルガノジクロロシラン生
成物を製造する反応器からの使用済み反応物質で
ある。TおよびD粗生成物をサイクロンの頂部か
ら回収する。これらの生成物にはこれらの中に取
り込まれた“極微”粒子が含まれうる。残りの反
応物質は機械的サイクロン中で空気で処理し、別
の処分のための受容ホツパーに入れる。Shahお
よびRitzerが記載したどの段階においても、特に
ShahおよびRitzerの分級法から得られた第二サ
イクロン微粒子から、有用な生成物を得るのが好
ましい。他のいかなる源から得られる珪素および
残留珪素含有接触物質からも有用な生成物を得る
ことはやはり望ましいことである。
U.S. Patent Nos. cited herein as references
No. 4,307,242, Shah and Ritzer show another method for recovering and recycling silicon particulates in organochlorosilane reaction systems. The method described therein classifies the direct contact material by particle size, thereby separating the most severely damaged or contaminated (spent) silicon particles from the relatively intact silicon particles. , and a method of recycling only such intact particles to improve the availability of silicon. Therefore, instead of discarding all of the used silicon particles from the direct process, only a small amount of the used silicon particles need to be discarded at any given time. No. 4,307,242, effluent fines (residual contact material or residual silicon)
is collected by one or more mechanical cyclones. This effluent fines is generally spent reactant from reactors that produce organotrichlorosilane and diorganodichlorosilane products. The T and D crude products are collected from the top of the cyclone. These products may contain "microfine" particles entrapped therein. The remaining reactants are treated with air in a mechanical cyclone and placed in a receiving hopper for further disposal. At any stage described by Shah and Ritzer, especially
Preferably, useful products are obtained from the second cyclone particulates obtained from the Shah and Ritzer classification method. It would still be desirable to obtain useful products from silicon and residual silicon-containing contact materials obtained from any other source.

珪素との種々の反応から得られるこのような有
用な生成物の一つは、トリクロロシラン
(HSiCl3)である。トリクロロシランの用途の中
でよく知られているのは、有機官能性シランをつ
くるためのトリクロロシランのハイドロシレイシ
ヨン反応、およびWoerner等の1980年3月5日公
告の英国特許出願GB2028289号で論じられてい
るような超純粋珪素の製造原料としてのトリクロ
ロシランの用途である。Woerner等は、トリクロ
ロシランおよび四塩化珪素は珪素と塩化水素との
反応によつてつくられることを示している。さら
に、米国特許第2380995号でRochowは、約80%
のトリクロロシランと約20%の四塩化珪素との混
合物が、塩化水素を300℃〜440℃に加熱した珪素
を満たした鉄の管に通すことによつて得られると
いう、CombesがCompt.rend.122,531(1896)で
記載しているような塩化水素と珪素との反応を報
告している。このように、トリクロロシランのさ
らに別の源を提供すること、トリクロロシランの
経済的な製法を提供すること、そしてトリクロロ
シランの収率が改良されるトリクロロシランの合
成法を提供することが望まれている。
One such useful product obtained from various reactions with silicon is trichlorosilane (HSiCl 3 ). A well-known use of trichlorosilane is the hydrosillation reaction of trichlorosilane to create organofunctional silanes, as discussed in British Patent Application GB 2028289 published March 5, 1980 by Woerner et al. This is the use of trichlorosilane as a raw material for the production of ultra-pure silicon. Woerner et al. show that trichlorosilane and silicon tetrachloride are made by the reaction of silicon and hydrogen chloride. Additionally, Rochow in U.S. Patent No. 2,380,995 claims that approximately 80%
Compt.rend.Combes reports that a mixture of about 20% trichlorosilane and about 20% silicon tetrachloride can be obtained by passing hydrogen chloride through a silicon-filled iron tube heated to 300°C to 440°C. 122 , 531 (1896), reported the reaction between hydrogen chloride and silicon. It would thus be desirable to provide additional sources of trichlorosilane, to provide an economical process for making trichlorosilane, and to provide a process for the synthesis of trichlorosilane in which the yield of trichlorosilane is improved. ing.

発明の要旨 従つて、本発明の第一の目的は、オルガノクロ
ロシランの製造で得られる残留珪素の利用法を提
供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, a first object of the present invention is to provide a method for utilizing residual silicon obtained in the production of organochlorosilanes.

本発明の別の目的は、珪素からトリクロロシラ
ンを得る改良法を提供することである。
Another object of the invention is to provide an improved process for obtaining trichlorosilane from silicon.

本発明の別の目的は、残留珪素粉末からのトリ
クロロシランの製法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a method for producing trichlorosilane from residual silicon powder.

本発明の他の目的および利点は、以下の詳細な
説明で明らかになる。
Other objects and advantages of the invention will become apparent from the detailed description below.

本発明の目的に従つて、トリクロロシランは、
残留珪素粉末を塩化水素、塩素およびこれらの混
合物よりなる群から選択した無水の塩素源と、四
塩化珪素蒸気の存在下、高温にて、接触させるこ
とによつて製造される。
According to the purpose of the present invention, trichlorosilane is
It is produced by contacting residual silicon powder with an anhydrous chlorine source selected from the group consisting of hydrogen chloride, chlorine, and mixtures thereof in the presence of silicon tetrachloride vapor at elevated temperatures.

本発明の目的に従つて、残留珪素または残留珪
素含有接触物質を塩化水素、塩素およびこれらの
混合物よりなる群から選択した無水の塩素源と、
四塩化珪素蒸気の存在下、高温にて、接触させる
ことよりなる、オルガノクロロシランの直接法製
造から得られる残留珪素または残留珪素含有接触
物質からトリクロロシランを製造する方法を記
す。
In accordance with the purposes of the present invention, the residual silicon or residual silicon-containing contact material is an anhydrous chlorine source selected from the group consisting of hydrogen chloride, chlorine and mixtures thereof;
A method is described for producing trichlorosilane from residual silicon obtained from the direct production of organochlorosilanes or from residual silicon-containing contact materials, which comprises contacting in the presence of silicon tetrachloride vapor at elevated temperatures.

一般に、四塩化珪素蒸気はキヤリヤーガスとし
て利用され、そして四塩化珪素蒸気はまた粒状ま
たは粉末状珪素または珪素含有源あるいは接触物
質の流動媒体でもある。トリクロロシランの製造
には、塩化水素ガスおよび/または塩素ガスを四
塩化珪素キヤリヤーガスと混合しうる。本発明の
方法では、四塩化珪素の外部源を塩化水素ガスま
たは塩素ガスと共に反応器中に供給することが重
要である。外部源とは、反応の間に得られる生成
物以外の源を意味する。
Generally, silicon tetrachloride vapor is utilized as a carrier gas and is also a fluidizing medium for granular or powdered silicon or silicon-containing sources or contact materials. To make trichlorosilane, hydrogen chloride gas and/or chlorine gas may be mixed with a silicon tetrachloride carrier gas. In the process of the invention it is important that an external source of silicon tetrachloride is fed into the reactor together with hydrogen chloride or chlorine gas. By external source is meant a source other than the products obtained during the reaction.

本発明の方法では、サイクロン分離器からの第
二微粒子として得られる残留珪素含有接触物質を
無水の塩素源で、加えた四塩化珪素蒸気の存在
下、処理することによつて、オルガノハロシラン
の直接法製造から生じる残留珪素含有接触物質を
トリクロロシランに転化した。上で説明したよう
に、四塩化珪素蒸気流に塩化水素ガスおよび/ま
たは塩素ガスを含有させても、あるいは四塩化珪
素および塩化水素ガスおよび/または塩素ガスの
別々の流れを反応器または反応室へ導入してもよ
い。さらに、四塩化珪素はトリクロロシランの直
接法合成における固有の副生成物であり、従つ
て、本発明の工程およびその後の再循環の理想的
なキヤリヤーガスである。本発明の方法において
使用する外部四塩化珪素もまた集めて再循環させ
ることができる。一般に約31.5℃の沸点を有する
トリクロロシラン生成物を回収するとき、一般に
約57.6℃の沸点を有する四塩化珪素も回収する。
たとえば、これらを凝縮法で集めると、これらは
一般に同時に凝縮し、混合物となる。この混合物
は蒸留することができ、あるいは四塩化珪素から
トリクロロシランを分離する別の分離法を施すこ
とができ、四塩化珪素は次に貯蔵および再循環あ
るいは本発明の方法のための四塩化珪素の外部源
として直ちに再循環させことができる。上述の四
塩化珪素副生成物、ジクロロシラン(H2SiCl2)、
モノクロロシラン(H3SiCl)、高沸点物、たとえ
ばヘキサクロロジシラン(Cl3Si−SiCl3)等を含
む反応の副生成物も反応中に形成され、これらの
副生成物はまた所望ならば通常の分離および回収
法によつて分離および回収することができる。
In the process of the present invention, the residual silicon-containing contact material obtained as second particulates from the cyclone separator is treated with an anhydrous chlorine source in the presence of added silicon tetrachloride vapor to form organohalosilanes. Residual silicon-containing contact material resulting from direct process production was converted to trichlorosilane. As explained above, the silicon tetrachloride vapor stream may contain hydrogen chloride gas and/or chlorine gas, or separate streams of silicon tetrachloride and hydrogen chloride gas and/or chlorine gas may be added to the reactor or reaction chamber. It may be introduced into Additionally, silicon tetrachloride is an inherent by-product in the direct synthesis of trichlorosilane and is therefore an ideal carrier gas for the process of the present invention and subsequent recycling. External silicon tetrachloride used in the process of the invention can also be collected and recycled. When the trichlorosilane product, which generally has a boiling point of about 31.5°C, is recovered, silicon tetrachloride, which generally has a boiling point of about 57.6°C, is also recovered.
For example, when they are collected by condensation methods, they generally condense at the same time and form a mixture. This mixture can be distilled or subjected to another separation process to separate the trichlorosilane from the silicon tetrachloride, which is then stored and recycled or converted into silicon tetrachloride for the process of the invention. can be immediately recycled as an external source of The silicon tetrachloride by-product mentioned above, dichlorosilane (H 2 SiCl 2 ),
By-products of the reaction are also formed during the reaction, including monochlorosilane (H 3 SiCl), high boilers such as hexachlorodisilane (Cl 3 Si-SiCl3), etc., and these by-products can also be removed by conventional separation if desired. and can be separated and recovered by a recovery method.

発明の詳細な説明 本発明は、珪素を塩化水素および/または塩素
と、四塩化珪素の外部源の存在下、高温にて接触
させることよりなるトリクロロシランの製法に関
する。ここで使用するように、珪素はオルガノク
ロロシランの直接法合成あるいは製造で得られる
残留珪素である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the preparation of trichlorosilane comprising contacting silicon with hydrogen chloride and/or chlorine in the presence of an external source of silicon tetrachloride at elevated temperatures. As used herein, silicon is residual silicon obtained from direct synthesis or production of organochlorosilanes.

珪素は微粉砕したどのような形のものでもよ
く、最適な結果を得るには、反応器中の珪素は一
般に平均粒径が約20〜約200ミクロンの範囲のも
のがよい。少なくとも25重量%の珪素粒子の実際
の直径が約20〜約200ミクロンの範囲であるのが
好ましい。
The silicon may be in any finely divided form, and for optimum results the silicon in the reactor should generally have an average particle size in the range of about 20 to about 200 microns. Preferably, the actual diameter of at least 25% by weight of the silicon particles ranges from about 20 to about 200 microns.

残留珪素粉末は、オルガノクロロシランの製造
のためまえもつて元素状珪素に添加された他の助
剤および添加剤が含まれていてもよい。オルガノ
シランの直接法合成または製造はRochowの米国
特許第2380995号に記載されている。本発明は、
たとえばRochowの直接法合成の後に、残つてい
る残留接触物質をさらに処理することなく実施し
うるが、好ましい具体例では、接触物質をさらに
処理してある程度の助剤および添加剤を除去する
ため、これらはトリクロロシラン(HSiCl3)生
成物を汚染しない。この目的のために、好ましい
具体例では、本発明の方法を実施する前に、残留
珪素含有物質に種々の従来法を適用する。たとえ
ば、残留接触物質をここに参考文献として挙げる
ShahおよびRitzerの米国特許第4307242号に記載
の方法で処理してもよく、そこでは“流出接触物
質粉末”と呼ばれる、あるいは別に“珪素微粒
子”と呼ばれる珪素含有接触物質を空力または遠
心分級機にかけている。このような分級機はサイ
クロン微粒子を粒度別に分級および分離すること
ができる装置である。最も一般的な方法では、比
較的粗い微粒子をオルガノクロロシラン反応器に
再循環し、最も微細な部分は廃棄する。しかしな
がら、ShahおよびRitzerによれば、いわゆる最
微細部分には非珪素不純物がとびぬけて高い最高
割合で含まれており、どの粒度部分を棄て、どの
粒度部分を再循環させるかについて決定を下さね
ばならない。従つて、ShahおよびRitzerの直接
法オルガノハロシラン反応器系からの珪素金属接
触物質を精製する方法では、反応器接触物質の一
部を粒度分布について分析する;分析した接触物
質を比較的純粋な第一部分と比較的不純な第二部
分に分類する;そして第一および第二部分を分離
する。珪素微粒子は第二サイクロンで集め、受容
ホツパーへそしてその後は移送ホツパーへ送り、
ここから機械分級機、好ましくは空力または遠心
分級機、に送る。本発明の好ましい具体例では、
第二サイクロン微粒子を適当な無水塩素源、たと
えば塩化水素、塩素およびこれらの混合物と、外
部からの四塩化珪素源の存在下、高温にて、接触
させる。
The residual silicon powder may also contain other auxiliaries and additives previously added to the elemental silicon for the production of the organochlorosilane. Direct synthesis or production of organosilanes is described in Rochow, US Pat. No. 2,380,995. The present invention
For example, after Rochow's direct synthesis, it may be carried out without further processing of the residual contact material remaining, but in a preferred embodiment, the contact material is further processed to remove some of the auxiliaries and additives. They do not contaminate trichlorosilane (HSiCl 3 ) products. To this end, in preferred embodiments, various conventional methods are applied to the residual silicon-containing material before carrying out the method of the invention. For example, residual contact substances are listed as a reference here.
It may be processed as described in US Pat. No. 4,307,242 to Shah and Ritzer, in which the silicon-containing contact material, referred to as "effluent contact material powder" or alternatively referred to as "silicon particulates", is subjected to an aerodynamic or centrifugal classifier. There is. Such a classifier is a device that can classify and separate cyclone fine particles according to particle size. The most common method involves recycling the relatively coarse particulates into the organochlorosilane reactor and discarding the finest portion. However, according to Shah and Ritzer, the so-called finest fraction contains by far the highest percentage of non-silicon impurities, and decisions must be made about which grain sizes to discard and which grain sizes to recycle. . Thus, the Shah and Ritzer direct method for purifying silicon metal contact material from an organohalosilane reactor system analyzes a portion of the reactor contact material for particle size distribution; sorting into a first part and a relatively impure second part; and separating the first and second parts. The silicon particles are collected by a second cyclone and sent to a receiving hopper and then to a transfer hopper.
From there it is sent to a mechanical classifier, preferably an aerodynamic or centrifugal classifier. In a preferred embodiment of the invention,
The second cyclone particulate is contacted with a suitable source of anhydrous chlorine, such as hydrogen chloride, chlorine, and mixtures thereof, at elevated temperature in the presence of an external source of silicon tetrachloride.

残留珪素の別の好ましい源は、参考文献として
ここに挙げるDotsonの米国特許第3133109号に記
載の方法および装置から得られる珪素の微粉砕粒
子である。Dotsonは流動床反応器からの珪素を
含有する使用粒子を外部流体エネルギーミルに通
すかあるいはこれらを反応器の底部にある多数の
音速ジエツトに通して粒子を微粉砕するか、ある
いは珪素粒子間のまたは珪素粒子の反応器壁への
衝突によつて粒子を粉砕する。このように、圧
縮、衝撃、磨砕等で珪素含有混合物の個々の粒子
を破壊することにより圧潰、粉砕または砕解した
いかなる残留珪素反応物質も本発明の方法におい
て使用しうる。
Another preferred source of residual silicon is finely divided particles of silicon obtained from the method and apparatus described in Dotson, US Pat. No. 3,133,109, incorporated herein by reference. Dotson passes the silicon-containing use particles from the fluidized bed reactor through an external fluid energy mill or passes them through a number of sonic jets at the bottom of the reactor to pulverize the particles or or crushing the particles by impacting the silicon particles against the reactor wall. Thus, any residual silicon-reactive material that has been crushed, crushed or disintegrated by breaking up individual particles of the silicon-containing mixture by compression, impact, attrition, etc. may be used in the process of the present invention.

上述のように珪素源はまだ上記のような方法で
使用していない新しい珪素粉末でもよい。このよ
うに、どのような微粉砕珪素、好ましくは最終生
成物たとえばトリクロロシランの汚染の原因とな
りうるいかなる汚染物も含まない微粉砕珪素、も
本発明の方法で使用しうる。
As mentioned above, the silicon source may be a new silicon powder that has not yet been used in the manner described above. Thus, any finely divided silicon, preferably finely divided silicon that is free of any contaminants that could cause contamination of the final product, such as trichlorosilane, may be used in the process of the present invention.

本発明の方法を実施する装置については何の制
限もないが、その装置は、珪素を無水塩素源と、
四塩化珪素の存在下、高温で、十分に接触させる
ことができるものでなければならない。反応器ま
たは反応室はどのような適当な大きさまたは形で
もよく、そして反応体および生成物および/また
は副生成物によつて腐食されないあるいはこれら
と反応しない材料でできているのが好ましい。装
置は残留珪素粉末を、四塩化珪素の外部源の存在
下で残留珪素粉末と塩素源との間の反応を生じさ
せてトリクロロシランを生成するのに十分な適し
た高温で、加熱することができなければならな
い。一つの好ましい具体例では、流動床を形成す
ることによつて本方法を実施し、そして珪素を流
動床状にしておきながら、珪素を無水塩素源およ
び四塩化珪素と接触させる。珪素の流動床を保持
するための具体例は種々あり、それらの中にはガ
スまたは蒸気速度を、反応器内で珪素が流動状態
を保つように十分なものにすることが含まれる。
これは四塩化珪素を担体として、すなわち流動媒
体として粒状珪素中に噴射することによつて行な
うのが好ましい。もちろん、他の従来の流動手段
も珪素の床を流動状態に保ち、同時にこれを四塩
化珪素の存在下無水塩素源と接触させるのに使用
してもよく、そして珪素の床を流動状態に保つ手
段の組合せを利用することも本発明の範囲に入
る。強力な排気手段を必要とするので一般的には
好ましくないが、不活性ガス、たとえば窒素、を
残留珪素粉末の流動化にあるいは他の流動化手段
の補助に、使用することができる。従来の流動床
反応器はReed等の米国特許第2389931号に記載さ
れている。珪素を無水塩素源および四塩化珪素と
接触させる別の手段には、Sellersの米国特許第
2449821号に記載されている攪拌床型の反応器、
あるいは従来のロータリーキルンによるものがあ
る。反応器内の珪素床を加熱する手段も従来のど
の手段によつてもよく、ガスおよび/または蒸気
の加熱を含めた内部および外部の加熱源を本発明
の方法において使用してもよい。上記の文献には
そこに含まれている床を加熱する従来の手段の例
が提示されている。
Although there are no limitations regarding the equipment for carrying out the method of the present invention, the equipment may include silicon as an anhydrous chlorine source;
It must be possible to make sufficient contact in the presence of silicon tetrachloride at high temperature. The reactor or reaction chamber may be of any suitable size or shape and is preferably made of a material that will not be corroded by or react with the reactants and products and/or by-products. The apparatus is capable of heating the residual silicon powder at a suitable elevated temperature sufficient to effect a reaction between the residual silicon powder and the chlorine source in the presence of an external source of silicon tetrachloride to produce trichlorosilane. Must be able to do it. In one preferred embodiment, the method is carried out by forming a fluidized bed, and while the silicon remains in the fluidized bed, the silicon is contacted with the anhydrous chlorine source and silicon tetrachloride. There are various examples for maintaining a fluidized bed of silicon, including ensuring that the gas or vapor velocity is sufficient to maintain the silicon in a fluidized state within the reactor.
This is preferably carried out by injecting silicon tetrachloride as a carrier, ie as a fluidizing medium, into the granular silicon. Of course, other conventional fluidization means may also be used to maintain the silicon bed in a fluidized state while simultaneously contacting it with a source of anhydrous chlorine in the presence of silicon tetrachloride, and to maintain the silicon bed in a fluidized state. It is also within the scope of the invention to utilize a combination of measures. Inert gases, such as nitrogen, can be used to fluidize the residual silicon powder or to assist other fluidizing means, although they are generally not preferred because of the need for powerful evacuation means. A conventional fluidized bed reactor is described in Reed et al. US Pat. No. 2,389,931. Another means of contacting silicon with an anhydrous chlorine source and silicon tetrachloride includes Sellers, U.S. Pat.
a stirred bed reactor as described in No. 2449821;
Alternatively, there is a method using a conventional rotary kiln. The means for heating the silicon bed within the reactor may be any conventional means, and internal and external heating sources, including gas and/or steam heating, may be used in the process of the present invention. Examples of conventional means of heating beds contained therein are presented in the above-mentioned documents.

残留珪素粉末、無水塩素源および四塩化珪素で
ある反応混合物を加熱する高い温度は、その温度
が反応混合物からトリクロロシラン生成物を製造
するのに十分なものでありさえすれば、限定され
ない。一般に、約230℃〜約350℃の温度が、反応
成分からのトリクロロシランの製造に適してい
る。
The high temperature at which the reaction mixture of residual silicon powder, anhydrous chlorine source, and silicon tetrachloride is heated is not limited as long as the temperature is sufficient to produce trichlorosilane product from the reaction mixture. Generally, temperatures from about 230<0>C to about 350<0>C are suitable for the production of trichlorosilane from the reactants.

四塩化珪素の外部源と共に使用した珪素と無水
塩素源中の塩素との間の反応からトリクロロシラ
ンを製造することが可能でありさえすれば、いか
なる無水塩素源も本発明の方法において使用しう
る。好ましい無水塩素源は塩化水素ガス、塩素ガ
スおよびこれらの混合物である。塩素源の量は、
珪素接触物質からトリクロロシランを形成するの
に十分な量でありさえすればよい。もちろん、反
応速度は反応混合物中に存在する塩素源の量に比
例し、そして四塩化珪素はそれらの希釈媒体とし
て作用する。トリクロロシランの製造に利用する
特定の反応系または反応器における所望の反応速
度によつて必要とされる塩素源の量は、この技術
分野に蒸練した人であれば決定できる。ある好ま
しい具体例においては、塩素源は約10.0モル%〜
約99.0モル%であり、換言すれば、四塩化珪素
は、四塩化珪素−塩素源の約1.0モル%〜約90.0
モル%である。最も好ましい具体例では、四塩化
珪素対塩化水素ガス比は、モル量に基づいて、約
1.3:1〜約2.6:1である。塩化水素ガスおよ
び/または塩素ガスは商業的用途に提供されるい
かなる従来のガス源でもよい。
Any anhydrous chlorine source may be used in the process of the present invention, so long as it is possible to produce trichlorosilane from the reaction between silicon and chlorine in an anhydrous chlorine source used in conjunction with an external source of silicon tetrachloride. . Preferred sources of anhydrous chlorine are hydrogen chloride gas, chlorine gas, and mixtures thereof. The amount of chlorine source is
It only needs to be in an amount sufficient to form trichlorosilane from the silicon contact material. Of course, the reaction rate is proportional to the amount of chlorine sources present in the reaction mixture, and silicon tetrachloride acts as their dilution medium. The amount of chlorine source required by the desired reaction rate in the particular reaction system or reactor utilized in the production of trichlorosilane can be determined by one skilled in the art. In certain preferred embodiments, the chlorine source is about 10.0 mol% to
In other words, silicon tetrachloride is about 1.0 mole percent to about 90.0 mole percent of the silicon tetrachloride-chlorine source.
It is mole%. In the most preferred embodiment, the silicon tetrachloride to hydrogen chloride gas ratio, on a molar basis, is about
1.3:1 to about 2.6:1. Hydrogen chloride gas and/or chlorine gas may be any conventional gas source provided in commercial applications.

外部源からの四塩化珪素もどのような適当な源
からでもよい。四塩化珪素はトリクロロシランの
直接合成に固有の副生成物であり、本発明の反応
の副生成物として形成されるいかなる四塩化珪素
も、本発明における四塩化珪素の外部源として集
めそして再循環させうる。従つて、これはキヤリ
ヤーガスとして使用するのに理想的なものであ
り、これは本発明の方法でさらに使用するために
その後反応器から再循環させることができる。外
部源から送られてきた四塩化珪素も集めてさらに
使用するために再循環させることができる。従つ
て、トリクロロシラン生成物を集めるとき、外部
源のおよび副生成物としての両方からの四塩化珪
素を集めることができる。集める方法の一つは、
メタノールをベースにした冷却液で約−20℃に冷
却した普通の凝縮器中で凝縮することによるもの
である。これによつて生成物、四塩化珪素および
ほとんどの副生成物が凝縮する。これらは適当に
集め、その後分別蒸留を含めた適当な分離方法で
分離しうる。
Silicon tetrachloride from an external source may also be from any suitable source. Silicon tetrachloride is an inherent byproduct of the direct synthesis of trichlorosilane, and any silicon tetrachloride formed as a byproduct of the reaction of the present invention is collected and recycled as an external source of silicon tetrachloride in the present invention. I can do it. It is therefore ideal for use as a carrier gas, which can then be recycled from the reactor for further use in the process of the invention. Silicon tetrachloride from external sources can also be collected and recycled for further use. Thus, when collecting the trichlorosilane product, silicon tetrachloride can be collected both from external sources and as a by-product. One way to collect
By condensing in a conventional condenser cooled to about -20°C with a methanol-based coolant. This condenses the product, silicon tetrachloride and most by-products. These may be suitably collected and then separated by any suitable separation method, including fractional distillation.

無水塩素源、たとえば塩化水素ガスおよび/ま
たは塩素ガス、および四塩化珪素は珪素と適当な
方法で接触させることができ、ガス(一種または
それ以上の)または蒸気を反応を実施する反応室
へ十分に供給するいかなる適当なガス速度でも使
用しうる。四塩化珪素蒸気が珪素の流動媒体であ
る好ましい具体例では、ガス速度は、珪素の床が
流動状態に保たれるのに十分なものである。一般
に、四塩化珪素のガス速度は、残留珪素粉末の流
動速度の約3〜約15倍の速度である。ガスおよ
び/または蒸気の最適速度はこの技術分野に熟練
した人であれば決めることができ、これは種々の
操作条件に基づく。攪拌床反応器を使用する場
合、あるいはロータリーキルンを使用する場合、
ガス速度または流速は反応器中の珪素の流動化に
必要な最低速度より低くすることができる。
Anhydrous chlorine sources, such as hydrogen chloride gas and/or chlorine gas, and silicon tetrachloride can be brought into contact with the silicon in a suitable manner and the gas(es) or vapors are introduced into the reaction chamber in which the reaction is carried out. Any suitable gas velocity that supplies the gas may be used. In preferred embodiments where silicon tetrachloride vapor is the silicon fluidizing medium, the gas velocity is sufficient to maintain the silicon bed in a fluidized state. Generally, the silicon tetrachloride gas velocity is about 3 to about 15 times the flow velocity of the residual silicon powder. The optimum rate of gas and/or steam can be determined by one skilled in the art and is based on various operating conditions. When using a stirred bed reactor or when using a rotary kiln,
The gas velocity or flow rate can be lower than the minimum velocity required to fluidize the silicon in the reactor.

無水塩素源と共に四塩化珪素ガスまたは蒸気を
使用する場合、好ましい具体例では、塩化水素ガ
スおよび/または塩素ガスを四塩化珪素の流れと
共に反応室に一緒に供給する。しかしながら、ガ
スの別々の流れを反応器に、並びにガスの多数の
流れを反応器におよびこれらを組合せて供給する
ことも本発明の範囲内である。四塩化珪素は、オ
ルガノクロロシランの直接製造法の副生成物であ
るばかりでなく、これを集め、分離しそして珪素
を無水塩素源と四塩化珪素の存在下で接触させる
ために反応器へ再循環させるのが容易なので、本
発明の方法では四塩化珪素を利用すると有利であ
る。従つて、本発明の目的の少なくともいくつか
に従つて、四塩化珪素は塩素源の希釈剤としてお
よび/またはキヤリヤーガスとしておよび/また
は流動媒体として使用され、そして四塩化珪素を
本方法で使用する場合に相当な改良が認められ
る。トリクロロシラン生成物もどのような適当な
手段、たとえば凝縮器の使用およびその後の蒸
留、によつても集められる。
If silicon tetrachloride gas or steam is used with the anhydrous chlorine source, in preferred embodiments hydrogen chloride gas and/or chlorine gas is co-fed to the reaction chamber with the silicon tetrachloride stream. However, it is within the scope of the invention to supply separate streams of gas to the reactor as well as multiple streams of gas to the reactor and combinations thereof. Silicon tetrachloride is not only a byproduct of the direct production process for organochlorosilanes, but it is also collected, separated, and recycled to the reactor for contacting the silicon with an anhydrous chlorine source in the presence of silicon tetrachloride. The use of silicon tetrachloride is advantageous in the process of the present invention because of its ease of preparation. Thus, in accordance with at least some of the objects of the present invention, silicon tetrachloride is used as a diluent for the chlorine source and/or as a carrier gas and/or as a fluidizing medium, and when silicon tetrachloride is used in the present method. Significant improvements have been recognized. The trichlorosilane product is also collected by any suitable means, such as the use of a condenser and subsequent distillation.

一般に、本発明の方法を無水条件下で実施し
て、トリクロロシランの収率を減少させる加水分
解副生成物および他の不所望な副生成物の形成を
妨げるのが好ましい。従つて、好ましい具体例で
は、系および反応体から水分を除去する工程を採
用してもよい。
Generally, it is preferred to carry out the process of the present invention under anhydrous conditions to prevent the formation of hydrolysis byproducts and other undesirable byproducts that reduce the yield of trichlorosilane. Accordingly, preferred embodiments may employ steps to remove moisture from the system and reactants.

以下の実施例は本発明を説明するものであり、
本発明の範囲を限定するものではない: 末端が特別のフランジ状になつたプラグおよび
床の攪拌用の電動モーター駆動不連続らせん攪拌
機を有する、直径2.54cm、長さ45.7cm(18イン
チ)の管よりなるステンレス鋼でできた1インチ
(2.54cm)攪拌床反応器を反応器として使用した。
管部分を上部および下部反応帯域に分け、各反応
帯域に独立したヒーターを取り付けて各帯域が所
望の温度に保たれるようにした。反応器のバレル
または管は十分に絶縁して熱の損失を防いだ。ガ
スおよび/または蒸気の源を供給するための、す
なわち四塩化珪素および塩素源を供給するための
入口は、管の底部につくつた。出口は管の頂部に
つくり液状トリクロロシラン生成物および副生成
物を集めるための適当な凝縮器およびガス抜き用
の適当な通気口を備えた。適当なガラスおよびプ
ラスチツク接合具および管を使用して、反応ガス
による腐食効果を最小にした。
The following examples illustrate the invention:
Without limiting the scope of the invention: a 2.54 cm diameter, 45.7 cm (18 inch) long, 2.54 cm (2.54 cm) diameter, 45.7 cm (18 in.) long plug with a special flanged end and an electric motor-driven discontinuous helical agitator for bed agitation. A 1 inch (2.54 cm) stirred bed reactor made of tubular stainless steel was used as the reactor.
The tube section was divided into upper and lower reaction zones and each reaction zone was fitted with an independent heater to maintain each zone at the desired temperature. The reactor barrel or tube was well insulated to prevent heat loss. Inlets were made at the bottom of the tube for supplying sources of gas and/or steam, ie silicon tetrachloride and chlorine sources. An outlet was made at the top of the tube and equipped with a suitable condenser for collecting the liquid trichlorosilane product and by-products and a suitable vent for degassing. Appropriate glass and plastic fittings and tubing were used to minimize the corrosive effects of reactive gases.

ShahおよびRitzerの米国特許第4307242号に記
載の方法から得た、上記の第二サイクロン微粒子
50.0gよりなる残留珪素含有接触物質を、上記の
攪拌床反応器系に入れた。反応帯域の温度は実験
の間、約250℃に保つた。無水塩化水素を、線形
の流量メーターを経て、毎時2.45g(毎時0.067
モル)の一定速度で反応帯域へ供給した。四塩化
珪素の投入速度は変化したが、毎時14.7〜29.4g
(毎時約0.09〜約0.17モル)に保つた。そのため
四塩化珪素対塩化水素比(モル)は約1.3〜約2.6
の範囲に保たれた。グレード5窒素ガスのわずか
なパージを全ての回に共に導入して、四塩化珪素
が約125℃に保たれた予熱器−蒸発器の二つの部
分からなる帯域を経て接触物質床領域へ確実に運
ばれるようにした。ガスクロマトグラフ分析によ
つて、最初にトリクロロシラン(HSiCl3)が反
応流出液中に認められた。
Second cyclone particles as described above obtained from the method described in Shah and Ritzer U.S. Pat. No. 4,307,242
50.0 g of residual silicon-containing contact material was placed into the stirred bed reactor system described above. The temperature of the reaction zone was maintained at approximately 250°C during the experiment. Anhydrous hydrogen chloride was passed through a linear flow meter at a rate of 2.45 g/hour (0.067 g/hour).
molar) was fed into the reaction zone at a constant rate. The feeding rate of silicon tetrachloride varied, but it was 14.7 to 29.4 g/hour.
(about 0.09 to about 0.17 mol per hour). Therefore, the silicon tetrachloride to hydrogen chloride ratio (moles) is approximately 1.3 to approximately 2.6.
was kept within the range. A slight purge of Grade 5 nitrogen gas was introduced at all times to ensure that the silicon tetrachloride passed through the preheater-evaporator two-part zone maintained at approximately 125°C to the contact material bed region. I let it be carried. Trichlorosilane (HSiCl 3 ) was initially observed in the reaction effluent by gas chromatographic analysis.

このように、本発明の目的に従つて、トリクロ
ロシランを、直接法によるオルガノクロロシラン
の製造から回収した残留珪素粉末から製造した。
無水塩化水素を四塩化珪素蒸気に加え;得られた
四塩化珪素蒸気中の塩化水素を残留珪素粉末床に
通して反応混合物をつくり;そしてこの反応混合
物を高温で加熱してトリクロロシランを形成する
ことよりなる、直接法によるオルガノクロロシラ
ンの製造から回収した残留珪素粉末の処理法を説
明してきた。
Thus, in accordance with the objectives of the present invention, trichlorosilane was produced from residual silicon powder recovered from the production of organochlorosilane by the direct process.
Anhydrous hydrogen chloride is added to the silicon tetrachloride vapor; the hydrogen chloride in the resulting silicon tetrachloride vapor is passed through a bed of residual silicon powder to form a reaction mixture; and the reaction mixture is heated at an elevated temperature to form trichlorosilane. A method for processing residual silicon powder recovered from the production of organochlorosilane by a direct process has been described.

本発明を、特に好ましい具体例を挙げて詳しく
説明してきたが、本発明の精神および範囲内で変
更が可能なことは無論である。
Although the present invention has been described in detail with reference to particularly preferred embodiments, it goes without saying that modifications can be made within the spirit and scope of the invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 四塩化珪素の存在下、約230〜250℃の温度に
て、珪素を塩化水素、塩素およびこれらの混合物
よりなる群から選択した無水の塩素源と接触させ
てトリクロロシランを製造する方法において、前
記珪素がオルガノクロロシラン類を製造した際に
得られる残留珪素に由来するものであり、前記四
塩化珪素が外部供給源から供給されており、かか
る四塩化珪素と前記塩素源とのモル比が約1.3:
1乃至約2.6:1であることを特徴とする方法。 2 珪素が粉末であり、そして塩素源および四塩
化珪素を珪素粉末の流動床に接触させる、特許請
求の範囲第1項記載の方法。 3 珪素が粉末であり、そして塩素源および四塩
化珪素を珪素粉末の攪拌床に接触させる、特許請
求の範囲第1項記載の方法。 4 四塩化珪素が塩素源の担体である、特許請求
の範囲第1項記載の方法。 5 四塩化珪素が珪素の流動媒体である、特許請
求の範囲第1項記載の方法。 6 さらに、トリクロロシラン生成物および四塩
化珪素を集め、そしてトリクロロシランおよび四
塩化珪素を分離する特許請求の範囲第1項記載の
方法。 7 さらに、トリクロロシラン生成物および四塩
化珪素を集め、トリクロロシランおよび四塩化珪
素を分離し、そして四塩化珪素を再循環させる特
許請求の範囲第1項記載の方法。 8 下記の工程からなる、オルガノクロロシラン
を製造した際に回収される残留珪素粉末の処理方
法: (a) 塩化水素、塩素およびこれらの混合物よりな
る群から選択した無水の塩素源を四塩化珪素蒸
気に加え(ただし、前記四塩化珪素は外部供給
源から供給されたものであり、かかる四塩化珪
素と前記塩素源とのモル比は約1.3:1乃至約
2.6:1である。)、 (b) 得られた四塩化珪素蒸気中の塩素源を残留珪
素粉末床に通して反応混合物を形成し、そして (c) この反応混合物を約230〜250℃の温度で加熱
してトリクロロシランを形成する。 9 さらに、トリクロロシランを回収する特許請
求の範囲第8項記載の方法。 10 さらに、残留珪素粉末の流動床を形成する
特許請求の範囲第8項記載の方法。 11 床を四塩化珪素蒸気の速力によつて流動化
する、特許請求の範囲第10項記載の方法。 12 さらに、残留珪素粉末の攪拌床を形成する
特許請求の範囲第8項記載の方法。 13 さらに、トリクロロシラン生成物および四
塩化珪素を集め、そしてトリクロロシランおよび
四塩化珪素を分離する特許請求の範囲第8項記載
の方法。 14 さらに、トリクロロシラン生成物および四
塩化珪素を集め、トリクロロシランおよび四塩化
珪素を分離し、そして四塩化珪素を再循環させる
特許請求の範囲第8項記載の方法。
[Claims] 1. Trichlorosilane is produced by contacting silicon with an anhydrous chlorine source selected from the group consisting of hydrogen chloride, chlorine, and mixtures thereof at a temperature of about 230 to 250°C in the presence of silicon tetrachloride. In the method for manufacturing, the silicon is derived from residual silicon obtained when producing organochlorosilanes, the silicon tetrachloride is supplied from an external source, and the silicon tetrachloride and the chlorine source are The molar ratio is approximately 1.3:
1 to about 2.6:1. 2. The method of claim 1, wherein the silicon is a powder and the chlorine source and silicon tetrachloride are contacted with a fluidized bed of silicon powder. 3. The method of claim 1, wherein the silicon is a powder and the chlorine source and silicon tetrachloride are contacted with a stirred bed of silicon powder. 4. The method according to claim 1, wherein silicon tetrachloride is a carrier for the chlorine source. 5. The method according to claim 1, wherein silicon tetrachloride is the silicon fluid medium. 6. The method of claim 1 further comprising collecting the trichlorosilane product and silicon tetrachloride and separating the trichlorosilane and silicon tetrachloride. 7. The method of claim 1 further comprising collecting the trichlorosilane product and silicon tetrachloride, separating the trichlorosilane and silicon tetrachloride, and recycling the silicon tetrachloride. 8. A method for treating residual silicon powder recovered during the production of organochlorosilane, comprising the following steps: (a) Anhydrous chlorine source selected from the group consisting of hydrogen chloride, chlorine and mixtures thereof is converted into silicon tetrachloride vapor. (provided that the silicon tetrachloride is supplied from an external source and the molar ratio of the silicon tetrachloride to the chlorine source is from about 1.3:1 to about
The ratio is 2.6:1. ), (b) passing the resulting chlorine source in silicon tetrachloride vapor through a bed of residual silicon powder to form a reaction mixture, and (c) heating the reaction mixture at a temperature of about 230-250°C to Forms chlorosilane. 9. The method according to claim 8, further comprising recovering trichlorosilane. 10. The method of claim 8, further comprising forming a fluidized bed of residual silicon powder. 11. The method of claim 10, wherein the bed is fluidized by the velocity of silicon tetrachloride vapor. 12. The method of claim 8, further comprising forming a stirred bed of residual silicon powder. 13. The method of claim 8 further comprising collecting the trichlorosilane product and silicon tetrachloride and separating the trichlorosilane and silicon tetrachloride. 14. The method of claim 8 further comprising collecting the trichlorosilane product and silicon tetrachloride, separating the trichlorosilane and silicon tetrachloride, and recycling the silicon tetrachloride.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3809784C1 (en) * 1988-03-23 1989-07-13 Huels Ag, 4370 Marl, De
DE3828344C1 (en) * 1988-08-20 1989-07-06 Huels Ag, 4370 Marl, De
US5530151A (en) * 1995-06-26 1996-06-25 General Electric Company Method of passivating organochlorosilane reactor fines and salvaging chlorosilane values therefrom
US5871705A (en) * 1996-09-19 1999-02-16 Tokuyama Corporation Process for producing trichlorosilane
US6013235A (en) * 1999-07-19 2000-01-11 Dow Corning Corporation Conversion of direct process high-boiling residue to monosilanes
DE102006009954A1 (en) * 2006-03-03 2007-09-06 Wacker Chemie Ag Recycling of high-boiling compounds within a chlorosilane composite

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3704104A (en) * 1970-06-01 1972-11-28 Texas Instruments Inc Process for the production of trichlorosilane
JPS4866097A (en) * 1971-12-11 1973-09-11
JPS536297A (en) * 1976-07-07 1978-01-20 Dynamit Nobel Ag Manufacturing process for trichlorosilan and silicon tetrachloride
US4307242A (en) * 1980-10-03 1981-12-22 General Electric Company Process for removing impurities from residual silicon powder

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3704104A (en) * 1970-06-01 1972-11-28 Texas Instruments Inc Process for the production of trichlorosilane
JPS4866097A (en) * 1971-12-11 1973-09-11
JPS536297A (en) * 1976-07-07 1978-01-20 Dynamit Nobel Ag Manufacturing process for trichlorosilan and silicon tetrachloride
US4307242A (en) * 1980-10-03 1981-12-22 General Electric Company Process for removing impurities from residual silicon powder

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