JPH11253741A - Method for treating silanes - Google Patents

Method for treating silanes

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JPH11253741A
JPH11253741A JP10062352A JP6235298A JPH11253741A JP H11253741 A JPH11253741 A JP H11253741A JP 10062352 A JP10062352 A JP 10062352A JP 6235298 A JP6235298 A JP 6235298A JP H11253741 A JPH11253741 A JP H11253741A
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JP
Japan
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liquid
silanes
reaction vessel
decomposition
silane
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Pending
Application number
JP10062352A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Wakamatsu
智 若松
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Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
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Publication date
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  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To decompose silanes stably with a silanes decomposing liquid such as water and an alkaline solution. SOLUTION: When silanes such as an exhaust gas or a waste liquid containing silanes which is generated in the distillation/purification process of chlorosilanes and a process in which the purified silanes are heat-decomposed and deposited are brought into contact with a decomposition liquid in a reactor to decompose the silanes, a flowing liquid layer is formed on the surface of a member existing in the gas phase of the reactor.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、クロロシラン類の
蒸留精製工程や、蒸留精製されたシラン類を加熱分解し
て析出させる工程において発生する、シラン類を含有す
る廃ガスまたは廃液に含有されるシラン類を、水、アル
カリ液のような分解液によって長期間安定して分解可能
な処理方法に関する。
[0001] The present invention relates to a silane-containing waste gas or a liquor which is generated in a step of purifying chlorosilanes by distillation or a step of heating and decomposing and separating silanes purified by distillation. The present invention relates to a treatment method capable of stably decomposing silanes with a decomposition solution such as water or an alkaline solution for a long period of time.

【0002】[0002]

【従来の技術】高純度のシリコンを製造する際の工程等
において発生するシラン類の廃棄物としては、容器等を
開放するために行う置換操作において発生したり、蒸留
塔もしくは貯蔵容器の圧力調節弁等から放出されるガス
状のシラン類や、蒸留精製工程で濃縮された不純物を含
有している液状のシラン類がある。これらのシラン類
は、シラン(SiH4)及び種々のクロロシランであ
り、ガス状でも液状でも水分と反応して二酸化珪素(S
iO2)を生成する。
2. Description of the Related Art Silane waste generated in a process of producing high-purity silicon is generated in a replacement operation for opening a container or the like, or a pressure in a distillation column or a storage container is regulated. There are gaseous silanes released from valves and the like, and liquid silanes containing impurities concentrated in the distillation purification step. These silanes are silane (SiH 4 ) and various chlorosilanes, which react with water in gaseous or liquid form to react with silicon dioxide (S
iO 2 ).

【0003】従来、このようなシラン類を無害化する簡
便な方法として、水またはアルカリ液のような分解液を
用いて分解することが一般的であり、数々の方法が提案
されている。例えば、アルカリ液として水酸化カルシウ
ム懸濁水をpH10前後で調整しながらシラン類と気液
接触させる方法(特開昭63−214321号)や水で
分解した後にアルカリ液を用いて処理する方法(特開平
4−124011号)がある。
Heretofore, as a simple method for detoxifying such silanes, decomposition using a decomposition solution such as water or an alkaline solution has been generally performed, and various methods have been proposed. For example, a method in which calcium hydroxide suspension water is brought into gas-liquid contact with silanes while adjusting the pH to about 10 as an alkaline solution (Japanese Patent Laid-Open No. 63-214321), or a method of decomposing with water and treating with an alkaline solution (particularly, No. 4-124011).

【0004】このように、ガス状または液体状のシラン
類は分解液と接触させて分解され、無害化することが一
般的であるが、シランを除くクロロシラン類は非常に強
い腐食性を有し、また、強烈な刺激臭を有するだけでな
く、分解液と反応する際に多量の反応熱と塩酸ガスを放
出し、場合によっては水素ガスも発生するため、分解反
応は、可能な限り外気と接触しないような構造の容器を
使用して実施することが通例である。例えば、加圧容器
中に石灰粒子スラリーを充填し、このスラリー中に直接
シラン類廃液を流入させる方法(特開昭62−2750
13号)などが提案されている。
As described above, gaseous or liquid silanes are generally decomposed and detoxified by contact with a decomposition solution, but chlorosilanes other than silane have extremely strong corrosiveness. In addition, it not only has a strong pungent odor, but also emits a large amount of heat of reaction and hydrochloric acid gas when reacting with the decomposition solution, and in some cases generates hydrogen gas. It is customary to use a container having a structure that does not make contact. For example, a method in which a lime particle slurry is filled in a pressurized vessel and a silane waste liquid is directly flowed into the slurry (Japanese Patent Laid-Open No. 62-2750)
No. 13) has been proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、種々提
案されている方法によって処理を行っても、未反応シラ
ン類のミストや蒸気の発生を防止することは難しく、分
解処理反応を行う容器や反応容器に引き続いて同伴ガス
や反応液が流入する容器の気相部に存在する部材におい
て、該部材に付着または吸着している水分と未反応シラ
ン類が反応して二酸化珪素を生成し、シラン類の分解反
応を継続する限り急速に肥大化するため、ついには容器
の閉塞に至り、処理を中断して開放洗浄を行わなくては
ならない。
However, even if the treatment is performed by various proposed methods, it is difficult to prevent the generation of mist and vapor of unreacted silanes. Subsequently, in the member present in the gas phase of the container into which the accompanying gas or the reaction liquid flows, the moisture adhering or adsorbed to the member reacts with unreacted silanes to generate silicon dioxide, and the silanes As the decomposition reaction continues to increase in size as long as the decomposition reaction is continued, the container is eventually closed, and the treatment must be interrupted to perform open cleaning.

【0006】かかる閉塞に至るまでの時間は、容器の大
きさや形状、処理方法や処理速度にもよるが、数日、場
合によっては数時間であるため、工業的に連続的な処理
を行うのに非常に不都合なトラブルとなる。
[0006] The time until such blockage depends on the size and shape of the container, the processing method and the processing speed, but is several days, and in some cases, several hours. It will be a very inconvenient trouble.

【0007】従って、本発明の目的は、シラン類を水や
アルカリ液などの分解液で分解する分解容器の気相部に
存在する部材における二酸化珪素の付着堆積を防止し、
工業的に連続的な処理を安定して行えることの可能なシ
ラン類含有液の処理方法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to prevent silicon dioxide from adhering and depositing on members existing in the gas phase of a decomposition vessel for decomposing silanes with a decomposition solution such as water or an alkaline solution,
It is an object of the present invention to provide a method for treating a silane-containing liquid capable of stably performing industrially continuous treatment.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、シラン類
のミストまたは蒸気が、反応容器の気相部に存在する部
材表面で二酸化珪素として付着するのを防止する方法を
鋭意検討した。その結果、シラン類の分解によって生成
する二酸化珪素はその生成初期においては、微細な粒子
であり、該粒子は成長前であれば、僅かな流速の液で容
易に除去可能であること、及びこのように液の流れを維
持していれば、該粒子は殆ど成長しないという知見を得
た。かかる知見に基づき更に検討を重ねた結果、反応容
器の気相部に存在する部材表面に流れを持つ液層を形成
させることによって、二酸化珪素が部材表面に付着、成
長する現象を極めて確実に防止し得ることを見い出し、
本発明を提案するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have intensively studied a method for preventing mist or vapor of silanes from adhering as silicon dioxide on the surface of a member existing in a gas phase portion of a reaction vessel. As a result, silicon dioxide produced by the decomposition of silanes is fine particles in the initial stage of its production, and the particles can be easily removed with a liquid at a low flow rate before growth, and Thus, it was found that the particles hardly grew if the flow of the liquid was maintained. As a result of further study based on this knowledge, it was found that by forming a liquid layer having a flow on the surface of the member existing in the gas phase portion of the reaction vessel, the phenomenon of silicon dioxide adhering and growing on the member surface was extremely reliably prevented. Find out what they can do,
The present invention has been proposed.

【0009】即ち、本発明は、シラン類含有液と分解液
とを反応容器中で接触させて該シラン類を分解するに際
し、上記反応容器の気相部に存在する部材の表面に流れ
を持つ液層を形成させることを特徴とするシラン類含有
液の処理方法である。
That is, according to the present invention, when a silane-containing liquid and a decomposition solution are brought into contact with each other in a reaction vessel to decompose the silanes, the surface of a member existing in a gas phase portion of the reaction vessel has a flow. A method for treating a silane-containing liquid, which comprises forming a liquid layer.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明において、シラン類は、シ
ラン(SiH4)、モノクロロシラン(SiH3Cl)、
ジクロロシラン(SiH2Cl2)、トリクロロシラン
(SiHCl3)、四塩化珪素(SiCl4)、およびポ
リクロロシラン類(1個以上のSi−Si結合をもつク
ロロシラン類)等のシラン類を単独または混合物として
含有するガスまたは液体の総称である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, silanes include silane (SiH 4 ), monochlorosilane (SiH 3 Cl),
Silanes such as dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ), trichlorosilane (SiHCl 3 ), silicon tetrachloride (SiCl 4 ), and polychlorosilanes (chlorosilanes having at least one Si—Si bond) alone or as a mixture It is a generic term for gas or liquid contained as.

【0011】本発明において、シラン類は、ガス状、ま
たは液体状によって反応容器に供給されることが一般的
であるが、溶媒等に溶解または懸濁させた状態で供給さ
れてもよい。
In the present invention, the silanes are generally supplied to the reaction vessel in a gaseous or liquid state, but may be supplied in a state of being dissolved or suspended in a solvent or the like.

【0012】また、本発明において、分解液としては、
かかるシラン類を分解可能な液であればよく、一般に
は、水又はアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水
酸化物、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属酸化物
等のアルカリの水溶液或いは懸濁水が工業的に好適に使
用される。具体的には、水、水酸化ナトリウム水溶液、
水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液、酸化
カルシウム懸濁水などが挙げられる。
In the present invention, the decomposition solution may be
Any liquid capable of decomposing such silanes may be used. Generally, water or an aqueous solution or suspension of an alkali such as a hydroxide of an alkali metal or an alkaline earth metal, an alkali metal or an alkaline earth metal oxide is industrially used. It is preferably used. Specifically, water, aqueous sodium hydroxide,
An aqueous solution of potassium hydroxide, an aqueous solution of calcium hydroxide, a suspension of calcium oxide and the like can be mentioned.

【0013】本発明において、シラン類と分解液を接触
させるための反応容器は、シラン類を供給する手段と、
分解液を充填及び/又は供給する手段から基本的に構成
される。例えば、図1及び図2は、本発明の方法の実施
に好適に使用することができる反応容器の代表的な態様
を示すものである。即ち、図1は、内部に充填層2が設
けられ、その上部にシラン類供給ノズル3と分解液供給
ノズル11及び12を設けた態様を示す。かかる態様に
おいて、分解液はシラン類と接触後反応容器1の下部に
溜め、少なくとも一部をポンプ6及び冷却器7を設けた
ラインによって循環することが好ましい。また、分解液
の消費分を補充するために、分解液供給ライン4がpH
による調節バルブ5を介して適宜供給される。更に、反
応容器1の下部に溜められたシラン類と接触後の分解液
の一部は、オーバーフローによって液出口13より抜き
出される。
In the present invention, the reaction vessel for bringing the silane and the decomposition solution into contact with each other includes a means for supplying the silane,
It basically consists of means for filling and / or supplying the decomposition solution. For example, FIGS. 1 and 2 show typical embodiments of a reaction vessel that can be suitably used for carrying out the method of the present invention. That is, FIG. 1 shows an embodiment in which a filling layer 2 is provided inside, and a silane supply nozzle 3 and decomposition solution supply nozzles 11 and 12 are provided above the filling layer 2. In such an embodiment, it is preferable that the decomposed liquid is stored in the lower part of the reaction vessel 1 after contact with the silanes, and at least a part thereof is circulated through a line provided with the pump 6 and the cooler 7. In addition, in order to replenish the consumption of the decomposition solution,
Is supplied through a control valve 5 as needed. Further, a part of the decomposed liquid after contact with the silanes stored in the lower part of the reaction vessel 1 is extracted from the liquid outlet 13 by overflow.

【0014】また、図2は、上記充填層に代えて、撹拌
器7を設けた、分解液よりなる液相中にシラン類供給ノ
ズル3及び分解液供給ノズル4を挿入した態様を示す。
上記液相への分解液の供給量は、反応容器を循環する分
解液のpHにより、バルブ5によって調節することがで
きる。勿論、液相のpHを直接測定し、分解液の供給量
を制御するようにしても良い。
FIG. 2 shows an embodiment in which a silane supply nozzle 3 and a decomposition solution supply nozzle 4 are inserted into a liquid phase composed of a decomposition solution, in which a stirrer 7 is provided instead of the above packed bed.
The supply amount of the decomposition solution to the liquid phase can be adjusted by the valve 5 depending on the pH of the decomposition solution circulating in the reaction vessel. Of course, the pH of the liquid phase may be directly measured to control the supply amount of the decomposition solution.

【0015】本発明においては、上記反応容器の気相部
に存在する部材表面に、流れを持つ液層を形成させるこ
とが、該部材表面への二酸化珪素の付着を防ぐために極
めて重要である。
In the present invention, it is extremely important to form a liquid layer having a flow on the surface of the member existing in the gas phase of the reaction vessel in order to prevent silicon dioxide from adhering to the surface of the member.

【0016】即ち、上記のように気相部を有する反応容
器においては、該気相部に存在する部材表面に付着また
は吸着している水分はミスト状または蒸気のシラン類と
反応して消費され、二酸化炭素を生成させるが、該部材
表面に流れを持つ液層を形成していない従来の方法の場
合には、生成した二酸化珪素が容器部材に達して部材表
面に二酸化珪素が強固に付着し、二酸化珪素が堆積する
契機となる。そして、一度部材表面に付着して成長を始
めた二酸化珪素は、強力な洗浄によらなければ除去する
ことが出来なく、しかも、反応容器内にはシラン類を分
解処理するための分解液が存在するため、必然的に水蒸
気の発生が有り、この水蒸気が容器表面に付着した二酸
化珪素の表面に吸着してさらに新たな二酸化珪素の形成
を招く。このようにして反応容器の気相部に存在する部
材表面には急速に二酸化珪素が肥大化していき、ついに
は閉塞に至るのである。
That is, in the reaction vessel having the gas phase as described above, the water adhering or adsorbing to the surface of the member existing in the gas phase reacts with the mist or vapor silanes and is consumed. However, in the case of the conventional method in which carbon dioxide is generated but a liquid layer having a flow on the surface of the member is not formed, the generated silicon dioxide reaches the container member and the silicon dioxide adheres strongly to the member surface. , Which triggers the deposition of silicon dioxide. The silicon dioxide, which once adhered to the surface of the member and began to grow, cannot be removed without strong cleaning, and a decomposition solution for decomposing silanes exists in the reaction vessel. Therefore, water vapor is inevitably generated, and this water vapor is adsorbed on the surface of silicon dioxide adhering to the surface of the container, which causes the formation of new silicon dioxide. In this way, the silicon dioxide rapidly enlarges on the surface of the member existing in the gas phase of the reaction vessel, and eventually reaches blockage.

【0017】これに対して、本発明においては、反応容
器の気相部に存在する部材表面に流れを持つ液層を形成
することにより、生成する二酸化珪素の粒子の初期付着
を防止でき、その成長を極めて効果的に防止することが
できる。
On the other hand, in the present invention, by forming a liquid layer having a flow on the surface of the member existing in the gas phase portion of the reaction vessel, it is possible to prevent the initial adhesion of the generated silicon dioxide particles. Growth can be prevented very effectively.

【0018】本発明において、反応容器の気相部とは、
ミスト状または蒸気のシラン類が実質的に存在する気相
部を言う。従って、前記図1に示す充填層を設ける態様
において、該充填層の下部の気相部にはミスト状または
蒸気のシラン類が実質的に存在しない場合が多く、この
場合、該気相部に存在する壁面等の部材表面には上記流
れを持つ液層を特に形成する必要がない。勿論、この場
合においても、安全性をみて該液層を設けることは可能
であり、本発明はかかる態様を除くものではない。
In the present invention, the gas phase portion of the reaction vessel
A gas phase portion in which mist or vapor silanes substantially exist. Therefore, in the embodiment in which the packed layer shown in FIG. 1 is provided, the mist or vapor silanes are often substantially not present in the gaseous phase portion below the packed layer. There is no need to particularly form a liquid layer having the above-mentioned flow on the existing member surface such as a wall surface. Of course, even in this case, it is possible to provide the liquid layer in view of safety, and the present invention does not exclude such an embodiment.

【0019】上記液層における流れの速さは、反応容器
内壁の仕上げの程度、材質等によって異なるため、予め
実験により最適な速度を適宜決定することが望ましい。
一般には、0.01m/秒以上、好ましくは0.05〜
50m/秒の速度より決定される。流速が0.01m/
秒より小さい場合には、生成する二酸化珪素は洗い流さ
れる前に反応容器の部材にまで達して付着する確率が高
くなり、成長を開始することがある。
Since the flow speed in the liquid layer varies depending on the degree of finishing and the material of the inner wall of the reaction vessel, it is desirable to appropriately determine the optimum speed in advance by experiments.
Generally, 0.01 m / sec or more, preferably 0.05 to
It is determined from the speed of 50 m / sec. Flow velocity 0.01m /
If the time is shorter than seconds, the generated silicon dioxide has a high probability of reaching and adhering to the members of the reaction vessel before being washed out, and may start growing.

【0020】本発明において、上記液層を形成する、反
応容器の気相部に存在する部材は、シラン類と分解剤と
の反応において、未反応シラン類のミストや蒸気が存在
する気相部に接している部材である。具体的には、反応
容器壁面、シラン類や分解剤を供給するためのノズル表
面等が挙げられる。上記気相部に存在する部材表面に
は、液層を連続して全面に存在せしめることが推奨され
る。
In the present invention, the member present in the gas phase of the reaction vessel, which forms the liquid layer, is a gas phase in which mist or vapor of unreacted silane is present in the reaction between the silane and the decomposing agent. Is a member that is in contact with. Specific examples include the wall surface of a reaction vessel, the surface of a nozzle for supplying silanes and a decomposing agent, and the like. It is recommended that a liquid layer be continuously present on the entire surface of the member existing in the gas phase.

【0021】また、本発明において、上記流れを持つ液
層を形成させるための液体は、流れを持つ液層によって
部材表面に形成される液層の流れにより粒子の付着を物
理的に防止させるためのものであるから、シラン類の分
解反応を著しく阻害しないものであれば、シラン類と反
応するものであっても、シラン類を溶解させるものであ
っても、あるいはシラン類と反応しないものであっても
よい。また、シラン類が液体である場合においては、シ
ラン類自身であっても良い。それらのうち、水もしくは
アルカリ液が工業的には好ましい。分解液としてアルカ
リ液を使用するときには、希釈による損失を考慮する
と、該分解液が最も好適に使用される。
In the present invention, the liquid for forming the liquid layer having a flow is used to physically prevent particles from adhering due to the flow of the liquid layer formed on the member surface by the liquid layer having the flow. Since it does not significantly inhibit the decomposition reaction of silanes, it may be one that reacts with silanes, one that dissolves silanes, or one that does not react with silanes. There may be. When the silanes are liquid, they may be the silanes themselves. Among them, water or alkaline liquid is industrially preferable. When an alkaline solution is used as the decomposition solution, the decomposition solution is most preferably used in consideration of the loss due to dilution.

【0022】更に、本発明において、流れを持つ液層の
形成方法については特に制限されないが、上記気相部に
存在する部材表面に液体をスプレーによって供給する態
様が確実であり、最も確実であり好適に使用される。即
ち、スプレーを使用すると、容器気相部のデッドスペー
スや入り組んだ形状の表面に対しても、スプレーの配置
や噴射の方向を適切に設定すると、比較的均質に流れを
持つ液層を形成することができる。
Further, in the present invention, the method for forming a liquid layer having a flow is not particularly limited, but a mode in which the liquid is supplied to the surface of the member existing in the gas phase by spraying is the most reliable. It is preferably used. That is, when the spray is used, a liquid layer having a relatively uniform flow is formed even when the arrangement of the spray and the direction of the spray are appropriately set, even for the dead space and the complicated surface of the gas phase portion of the container. be able to.

【0023】図1において、液層の形成は、液層形成用
ノズル8、9、10を設け、該ノズルに前記分解液の循
環ラインより分解液の一部を供給して部材表面に供給す
ることにより行われる。
In FIG. 1, for forming a liquid layer, liquid layer forming nozzles 8, 9 and 10 are provided, and a part of the decomposed liquid is supplied to the nozzle from the circulating line of the decomposed liquid and supplied to the surface of the member. This is done by:

【0024】上記液層形成用ノズル8は、特に、反応容
器の上部の内壁とシラン類供給ノズル及びそれに至るラ
インの表面に液層を形成せしめるようにその構造が設定
され、液層形成用ノズル9、10は、主として該位置よ
り下部の反応容器内壁表面に液層を形成するようにその
構造が設定される。
The structure of the liquid layer forming nozzle 8 is set so that a liquid layer is formed on the inner wall of the upper part of the reaction vessel and the surface of the silane supply nozzle and the line leading to the nozzle. The structures 9 and 10 are set so that a liquid layer is formed mainly on the inner wall surface of the reaction vessel below the position.

【0025】また、図2において、液層を形成させるた
めのスプレーノズル14は、気相部に存在する反応容器
の内壁、シラン類供給ノズルに至るライン及び分解液供
給ノズルに至るラインのそれぞれの表面に液層を形成す
るようにその構造が決定される。
In FIG. 2, spray nozzles 14 for forming a liquid layer are formed of the inner wall of the reaction vessel, the line leading to the silane supply nozzle, and the line leading to the decomposition solution supply nozzle in the gas phase. The structure is determined so as to form a liquid layer on the surface.

【0026】図1及び図2の何れの態様においても、反
応容器の内部形状が単純な円筒状もしくは円錐状である
場合、その部材の内壁に対して接線方向に液を放出させ
る流水によって旋回流を形成させることも有効な方法で
ある。
In any of the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, when the internal shape of the reaction vessel is a simple cylindrical or conical shape, the swirling flow is caused by flowing water that releases liquid tangentially to the inner wall of the member. Is also an effective method.

【0027】図2に示す態様においては、該ノズルに供
給される液は、前記反応容器の液相に存在する分解液を
ポンプ6により、冷却器7を介して循環するものであ
る。上記循環液の一部は、必要に応じて、バルブ15で
適当量を調節しながら、ライン13より排出される。
In the embodiment shown in FIG. 2, the liquid supplied to the nozzle circulates the decomposition liquid present in the liquid phase of the reaction vessel by the pump 6 through the cooler 7. A part of the circulating liquid is discharged from the line 13 while adjusting an appropriate amount with the valve 15 as necessary.

【0028】図2の態様において、上記気相部における
部材の面積を可及的に減少させるために、該気相部を実
質的に経由せず、反応容器の側面よりシラン供給ノズル
及び分解液供給ノズルを直接液相中に形成する態様も好
適である。
In the embodiment shown in FIG. 2, in order to reduce the area of the members in the gas phase as much as possible, the silane supply nozzle and the decomposition solution are not substantially passed through the gas phase but from the side of the reaction vessel. An embodiment in which the supply nozzle is formed directly in the liquid phase is also suitable.

【0029】また、排ガスライン16には、未反応シラ
ン類を含むガスが通過する可能性があり、該ラインが二
酸化珪素の生成により閉塞する場合がある。この現象を
防止するために、該排ガスラインを2系列として交互に
使用するか、もしくは排ガスラインの取り付けをシラン
類の吸収塔を介して行うことが好ましい。
Further, there is a possibility that a gas containing unreacted silanes may pass through the exhaust gas line 16, and the line may be blocked by the generation of silicon dioxide. In order to prevent this phenomenon, it is preferable to use the exhaust gas lines alternately as two lines or to install the exhaust gas lines via an absorption tower for silanes.

【0030】尚、反応容器の気相部に、空間的に狭くて
液体スプレーを使用できないような部分が存在する場
合、かかる部分に対しては、未反応シラン類のミストや
蒸気が存在する気相部からその空間部を遮断するよう
に、液体によるカーテンを形成せる態様、該空間部に充
填物や邪魔板等を配置して、上記雰囲気に接触する側の
反対側から液体を流入させる態様等が好適である。特
に、空間部に充填物や邪魔板等を配置する態様は、少量
の液体で効果的に該空間部を遮断することができる。
When there is a portion in the gas phase portion of the reaction vessel that is so narrow that liquid spray cannot be used, the mist or vapor of unreacted silanes exists in such a portion. A mode in which a curtain of liquid is formed so as to block the space from the phase portion, a mode in which a filler, a baffle plate, or the like is arranged in the space and a liquid flows in from the side opposite to the side in contact with the atmosphere. Etc. are preferred. In particular, in a mode in which a filler or a baffle plate is arranged in a space, the space can be effectively shut off with a small amount of liquid.

【0031】本発明の方法においては、部材表面に流れ
のある液層を形成させることによって、部材表面に液体
の境膜が形成され、流れを持つ液層表面にシラン類のミ
ストまたは蒸気が接触して二酸化珪素が生成しても、二
酸化珪素は液体の境膜によって部材と隔離されているた
め、部材に接触することなく流れ落ちるものと推測され
る。
In the method of the present invention, by forming a flowing liquid layer on the surface of the member, a liquid film is formed on the surface of the member, and mist or vapor of silanes is brought into contact with the surface of the flowing liquid layer. Even if silicon dioxide is generated as a result, it is assumed that the silicon dioxide flows down without contacting the member because the silicon dioxide is separated from the member by the liquid film.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上の説明より理解されるように、本発
明によれば、シラン類を含有する廃棄物を、水または水
溶液を用いて分解処理する反応容器において、該容器の
気相部に接触する部材表面への二酸化珪素の付着堆積を
防止することができ、工業的に安定して連続的に処理反
応を継続させることが可能であり、その効果は、多大の
ものである。
As will be understood from the above description, according to the present invention, in a reaction vessel for decomposing waste containing silanes using water or an aqueous solution, the reaction is carried out in the gas phase of the vessel. It is possible to prevent the deposition of silicon dioxide on the surfaces of the members in contact with each other, and it is possible to stably and continuously continue the treatment reaction industrially, and the effect is enormous.

【0033】[0033]

【実施例】本発明を具体的に説明するために、以下に実
施例および比較例を挙げて説明するが、本発明はこれら
の実施例に限定されるものでははい。
EXAMPLES The present invention will be described specifically with reference to Examples and Comparative Examples below, but the present invention is not limited to these Examples.

【0034】実施例1 図1に示すような反応容器を用いてシラン類を含有する
ガスの処理を行った。この反応容器1の直胴部は内径1
25mmで長さが3mであり、直胴部の下部には約2m
の充填物2が充填されている。反応容器上部は頂上の角
度が約60度の円錐状になっており、円錐の先端中央部
からシラン類の廃ガスを供給するノズル3が挿入されて
いる。
Example 1 A gas containing silanes was treated using a reaction vessel as shown in FIG. The straight body of the reaction vessel 1 has an inner diameter of 1
25mm and 3m long, about 2m below the straight body
Is filled. The upper portion of the reaction vessel has a conical shape with a top angle of about 60 degrees, and a nozzle 3 for supplying silane waste gas is inserted from the center of the tip of the cone.

【0035】分解液は、分解液供給口4から約10重量
%の水酸化ナトリウム水溶液を補給するが、処理反応液
のpHを12〜14に維持するように調節弁5によって
その補給量を調節した。
The decomposition solution is replenished with about 10% by weight aqueous sodium hydroxide from the decomposition solution supply port 4, and the replenishing amount is adjusted by the control valve 5 so as to maintain the pH of the treatment reaction solution at 12 to 14. did.

【0036】一方、反応容器の下部に位置する液出口1
3から、オーバーフローによって処理液の一部を、供給
されるガスおよび分解反応によって発生するガスと共に
排出した。
On the other hand, the liquid outlet 1 located at the lower part of the reaction vessel
From 3, a part of the processing solution was discharged by overflow together with the supplied gas and the gas generated by the decomposition reaction.

【0037】分解液は、循環ポンプ6によって反応容器
上部の円錐頂上部付近の供給ノズル8から、約1m3
Hの流量で、直胴部と円錐部の境界付近のノズル9およ
び10から、合計約3m3/Hの流量で、および反応容
器直胴部の上部より約50cm下に位置するスプレーノ
ズル11および12から、合計約2m3/Hの量で反応
容器内部に供給した。
The decomposition solution is supplied by a circulation pump 6 from a supply nozzle 8 near the top of the cone at the top of the reaction vessel to about 1 m 3 /
A spray nozzle 11 located approximately 50 m below the top of the reaction vessel straight body, with a flow rate of about 3 m 3 / H from nozzles 9 and 10 near the boundary between the straight body and the cone at a flow rate of H From No. 12, a total amount of about 2 m 3 / H was fed into the reaction vessel.

【0038】このとき、ノズル8と、ノズル9および1
0からは、分解液が円錐部および円筒部の内部で均質な
流れを持つ液層を形成するように、反応容器内部の接線
方向に供給した。
At this time, the nozzle 8 and the nozzles 9 and 1
From 0, the decomposed liquid was supplied tangentially inside the reaction vessel so that a liquid layer having a homogeneous flow was formed inside the conical portion and the cylindrical portion.

【0039】このとき、最も流速の遅い液層は、シラン
供給ノズル3の外周部であり、約0.05m/秒の流速
であった。
At this time, the liquid layer having the slowest flow rate was the outer peripheral portion of the silane supply nozzle 3 and had a flow rate of about 0.05 m / sec.

【0040】このようにして、反応容器の気相部に存在
する部材の実質的に全面に流れを持つ液層を形成した。
In this way, a liquid layer having a flow over substantially the entire surface of the members existing in the gas phase of the reaction vessel was formed.

【0041】なお、分解反応は発熱反応であるため、循
環液は冷却器7によって冷却され過熱されるのを防止し
ている。処理すべき廃ガスの組成は、ジクロロシランが
約15mol%、トリクロロシランが約5mol%、四
塩化珪素が約3mol%、および窒素が約77mol%
であった。この廃ガスを約30Nm3/Hの速度で反応
容器に供給した。
Since the decomposition reaction is an exothermic reaction, the circulating liquid is cooled by the cooler 7 to prevent overheating. The composition of the waste gas to be treated is about 15 mol% dichlorosilane, about 5 mol% trichlorosilane, about 3 mol% silicon tetrachloride, and about 77 mol% nitrogen.
Met. This waste gas was supplied to the reaction vessel at a rate of about 30 Nm 3 / H.

【0042】上記の条件によってシラン類廃ガスの処理
を30日間連続して行った後、反応容器を停止して内部
を点検したが、反応容器内部には二酸化珪素の付着はほ
とんど無く、処理に支障を来す程度に二酸化珪素が堆積
し成長した痕跡は全く観察されなかった。
After the treatment of the silane waste gas under the above conditions for 30 consecutive days, the reaction vessel was stopped and the inside was inspected. No trace of silicon dioxide deposited and grown to such an extent as to hinder was observed.

【0043】比較例1 実施例1と同じ反応容器を用い、円錐状上部ノズル8か
ら供給する分解液に代えて窒素を約20Nm3/Hの流
量で供給した。また、ノズル8から供給していた分量の
分解液の供給を止め、ノズル11および12から供給さ
れる分解液の流量をその分増加させた。
Comparative Example 1 Using the same reaction vessel as in Example 1, nitrogen was supplied at a flow rate of about 20 Nm 3 / H instead of the decomposition solution supplied from the conical upper nozzle 8. In addition, the supply of the decomposition solution supplied from the nozzle 8 was stopped, and the flow rate of the decomposition solution supplied from the nozzles 11 and 12 was increased accordingly.

【0044】その他の条件は実施例1と同じにしてシラ
ン類廃ガスの処理を開始した結果、約1日を経過した時
点で、反応容器の上部に二酸化珪素が大量に堆積し、処
理を続けることが不可能になった。
Other conditions were the same as in Example 1, and as a result of starting the treatment of the silane waste gas, about one day later, a large amount of silicon dioxide was deposited on the upper part of the reaction vessel, and the treatment was continued. It became impossible.

【0045】実施例2 図2に示すような反応容器を用いてシラン類を含有する
廃液の処理を行った。この反応容器1の内径は約50c
mで、容量は約200リッターである。分解液として
は、分解液供給口4から約10重量%の水酸化ナトリウ
ム水溶液で補給されるが、容器内の分解液のpHが12
〜14に維持されるように調節弁5によって補給量を調
節した。一方、容器内の液保有量が約100リッターに
維持されるように液レベル調節弁15を通して排出し
た。
Example 2 Using a reaction vessel as shown in FIG. 2, waste liquid containing silanes was treated. The inner diameter of the reaction vessel 1 is about 50 c
m, the capacity is about 200 liters. The decomposition solution is supplied from the decomposition solution supply port 4 with an aqueous solution of about 10% by weight of sodium hydroxide.
The supply amount was adjusted by the control valve 5 so as to be maintained at 1414. On the other hand, the liquid was discharged through the liquid level control valve 15 so that the amount of liquid held in the container was maintained at about 100 liters.

【0046】また、反応容器の気相部に存在する部材表
面に流れを持つ液層を形成させるために、反応容器中の
分解液はポンプ6によってスプレーノズル14に供給し
た。該スプレーノズルは容器気相部上部に向けて噴出す
るように配置され、充円錐パターンで噴出するようにな
っており、約5m3/Hの流量で分解液を放出した。
The decomposition liquid in the reaction vessel was supplied to the spray nozzle 14 by the pump 6 in order to form a liquid layer having a flow on the surface of the member existing in the gas phase portion of the reaction vessel. The spray nozzle was arranged so as to jet toward the upper part of the gas phase part of the container, and was jetted in a filled conical pattern, and released the decomposition solution at a flow rate of about 5 m 3 / H.

【0047】なお、分解反応は発熱反応であるため、ポ
ンプで循環される分解液は冷却器7に通して冷却した。
Since the decomposition reaction is an exothermic reaction, the decomposition solution circulated by the pump was cooled by passing through the cooler 7.

【0048】このようにして、反応容器の気相部に存在
する部材の実質的に全面に流れを持つ液層を形成した。
In this manner, a liquid layer having a flow was formed on substantially the entire surface of the members existing in the gas phase of the reaction vessel.

【0049】処理すべき廃液の組成は、四塩化珪素が約
65重量%、六塩化二珪素(Si2Cl6)が約33重量
%、およびその他の高沸点のポリクロロシラン類が約2
重量%であった。この廃液を約30L/Hの流量で、シ
ラン類廃液供給ノズル3を通して分解反応容器に直接流
入させて処理を行った。
The composition of the waste liquid to be treated is about 65% by weight of silicon tetrachloride, about 33% by weight of disilicon hexachloride (Si 2 Cl 6 ), and about 2% by weight of other high boiling polychlorosilanes.
% By weight. The waste liquid was flowed at a flow rate of about 30 L / H directly into the decomposition reaction vessel through the silane waste liquid supply nozzle 3 for treatment.

【0050】上記条件によってシラン類廃液の処理を3
0日間連続して実施した後、反応容器を開放して内部を
点検してみると、二酸化珪素の付着はほとんど無く、処
理に支障を来す程度に二酸化珪素が堆積し成長した痕跡
は全く観察されなかった。
According to the above conditions, the treatment of the silane waste liquid is
After performing the test for 0 consecutive days, the reaction vessel was opened and the interior was inspected. There was almost no adhesion of silicon dioxide, and no trace of silicon dioxide deposition and growth was observed to such an extent as to hinder the treatment. Was not done.

【0051】比較例2 実施例2で使用した反応容器と同じ反応容器において、
反応容器の内部に配置したスプレーノズル14を取り外
して、ポンプからの分解液の全量を直接、容器内の分解
液中に返送するようにした。その他の条件は実施例1と
同じにしてシラン類廃液の処理を連続して行い、5日後
に反応容器を開放して内部を点検してみた。その結果、
反応容器内部の気相部に存在する部材の壁面にかなりの
大きさに成長した、多量の二酸化珪素の付着物が存在し
ていた。このトラブルは本質的に重大なものである。
Comparative Example 2 In the same reaction vessel as used in Example 2,
The spray nozzle 14 disposed inside the reaction vessel was removed, and the entire amount of the decomposition solution from the pump was directly returned to the decomposition solution in the container. Other conditions were the same as in Example 1, and the treatment of the silane waste liquid was continuously performed. After 5 days, the reaction vessel was opened and the inside was inspected. as a result,
There was a large amount of silicon dioxide deposits that grew to a considerable size on the wall surfaces of the members existing in the gas phase inside the reaction vessel. This trouble is inherently serious.

【0052】即ち、反応容器内で閉塞を起こすことは、
処理反応を停止しなければならないことを意味するから
である。
That is, blocking in the reaction vessel is caused by
This is because the treatment reaction must be stopped.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の方法に使用する反応容器の代表的な態
様を示す概略図
FIG. 1 is a schematic diagram showing a typical embodiment of a reaction vessel used in the method of the present invention.

【図2】本発明の方法に使用する反応容器の他の代表的
な態様を示す概略図
FIG. 2 is a schematic diagram showing another typical embodiment of the reaction vessel used in the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反応容器 2 充填層 3 シラン類供給ノズル 4 分解液供給口 5 調節バルブ 6 分解液循環ノズル 7 冷却器 8 液層形成ノズル 9 液層形成ノズル 10 液層形成ノズル 11 分解液供給ノズル 12 分解液供給ノズル 13 液出口 14 スプレーノズル 15 バルブ 16 排ガスライン 17 撹拌器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction container 2 Packing layer 3 Silane supply nozzle 4 Decomposition liquid supply port 5 Control valve 6 Decomposition liquid circulation nozzle 7 Cooler 8 Liquid layer formation nozzle 9 Liquid layer formation nozzle 10 Liquid layer formation nozzle 11 Decomposition liquid supply nozzle 12 Decomposition liquid Supply nozzle 13 Liquid outlet 14 Spray nozzle 15 Valve 16 Exhaust gas line 17 Stirrer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シラン類と分解液とを反応容器中で接触
せしめて該シラン類を分解するに際し、上記反応容器の
気相部に存在する部材の表面に流れを持つ液層を形成せ
しめることを特徴とするシラン類含有液の処理方法。
When a silane and a decomposition solution are brought into contact with each other in a reaction vessel to decompose the silane, a liquid layer having a flow is formed on a surface of a member existing in a gas phase portion of the reaction vessel. A method for treating a silane-containing liquid.
【請求項2】 液層を形成する液が分解液である請求項
1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the liquid forming the liquid layer is a decomposition liquid.
【請求項3】 分解液が水酸化アルカリ水溶液である請
求項1記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the decomposition solution is an aqueous alkali hydroxide solution.
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