JPS59184720A - Manufacture of polychloro silane - Google Patents

Manufacture of polychloro silane

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JPS59184720A
JPS59184720A JP5798683A JP5798683A JPS59184720A JP S59184720 A JPS59184720 A JP S59184720A JP 5798683 A JP5798683 A JP 5798683A JP 5798683 A JP5798683 A JP 5798683A JP S59184720 A JPS59184720 A JP S59184720A
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JP
Japan
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particles
gas
reaction
silicon
reactor
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Application number
JP5798683A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Toyoda
豊田 芳昭
Kazuo Wakimura
脇村 和生
Tadaharu Hase
羽勢 忠晴
Osamu Kido
木戸 修
Nobuhiro Kitano
北野 信宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To increase the reaction yield, and to prevent the loss caused by scattering the particles of staring materials and the product by specifying the introducing condition of a chlorine-contg. gas into the particle-fixed layer of a reactor when an alloy of metal and Si, and Si particles are chlorinated at a high temp. CONSTITUTION:An alloy of a metal such as calcium silicon, magnesium silicon, ferrosilicon and Si or Si particles are charged into a reactor having a stirrer for mixing powder to form a fixed layer. The thicknesss of the layer can be chosen at will if the layer has a certain degree of thickness so as to be easily mixed by the stirrer. A chlorine-contg. gas is introduced in such a condition that the fixed layer is not fluidized and particles are not accompanied. The fixed layer is mixed continuously or intermittently by above-mentioned stirrer to carry out chlorination by a solid-gas reaction.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカルシウムシリコン等のシリコン合金粒子また
はシリコン粒子自体を、塩素含有ガスで塩素化しポリク
ロロシラン類を製造する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing polychlorosilanes by chlorinating silicon alloy particles such as calcium silicon or silicon particles themselves with a chlorine-containing gas.

ポリクロロシラン類は、次の一般式(1)で表される化
合物で、 5inC12n+z  (nはn≧1の整数)(1)カ
ルシウムシリコン、マグネシウムシリコン、あるいはフ
ェロシリコン等金属とシリコンとの合金粒子もしくはシ
リコン粒子を、通常150  ℃以上の高温で塩素含有
ガスと接触せしめ、気−固反応を行わしめて塩素化し生
成ガスを凝縮せしめることにより得られる。
Polychlorosilanes are compounds represented by the following general formula (1). It is obtained by bringing silicon particles into contact with a chlorine-containing gas at a high temperature, usually 150° C. or higher, to perform a gas-solid reaction to chlorinate the resulting gas and condense the resulting gas.

上記反応の生成物は、n=1.2.3、・・・に対応す
る各種ポリクロロシランを含有する常温で液状の合成液
となっている。該合成液中の各種ポリクロロシランの含
有比率は、もちろん反応温度、送入する塩素ガスの濃度
及び滞留時間等の反応条件によって変りうるが、通常は
、テトラクロロシラン(四塩化ケイ素)(n−1)、ヘ
キサクロロジシラン(n−2)、及びオクタクロロトリ
シラン(n=3)の三者でその組成の大部分を占めてい
る。これらの各ポリクロロシランは、」二記塩素化合成
液を常圧もしくは減圧蒸溜することにより、容易に各成
分に分離することかできるが、これらは半導体原料とし
てそのまま使用されるほか、それぞれをさらに適当な還
元剤で還元して、多結晶シリコン、アモルファスシリコ
ン等半導体シリコンの製造原料として重要なモノシラン
、ジシラン、トリシラン等を得ることも出来る。
The product of the above reaction is a synthetic liquid that is liquid at room temperature and contains various polychlorosilanes corresponding to n=1.2.3, . The content ratio of various polychlorosilanes in the synthesis liquid can of course vary depending on the reaction conditions such as the reaction temperature, the concentration of chlorine gas introduced, and the residence time, but it is usually tetrachlorosilane (silicon tetrachloride) (n-1 ), hexachlorodisilane (n-2), and octachlorotrisilane (n=3) account for most of its composition. Each of these polychlorosilanes can be easily separated into each component by distilling the chlorinated synthetic solution described in Section 2 under normal pressure or reduced pressure, but in addition to being used as is as a raw material for semiconductors, each of them can be further processed. By reducing with a suitable reducing agent, monosilane, disilane, trisilane, etc., which are important raw materials for manufacturing semiconductor silicon such as polycrystalline silicon and amorphous silicon, can be obtained.

しかして上記した如く、カルシウムシリコン、マグネシ
ウムシリコン、あるいはフェロシリコン等金属とシリコ
ンとの合金粒子もしくはシリコン粒子を、高温で塩素ガ
スと接触せしめ、気−固反応を行わしめて塩素化し、ポ
リハロシラン類を製造する場合、該反応の原料であるカ
ルシウムソリコン等が固結して、反応収率を大幅に低下
させたり、反応終了後の固形残漬物の取り出しを困難に
する等の問題があった。また、固形残渣物は嵩比重が極
度に小なるためか、仕込み原料粒子の3倍もの体積に膨
張し、しばしば反応器壁を破損せしめる等の問題があっ
た。かかる破損は、実験室的に、管径2cm  程度の
ガラス管を反応器として使用し、少量のカルシウムシリ
コン粒子を充虜して、塩素ガスをごく僅かずつ送入して
慎重に反応を進めた場合でさえ完全には不可避であるか
ら、スケールアンプした工業的規模の装置については非
常に大きい問題となりうるちのなのである。
However, as mentioned above, polyhalosilanes are produced by bringing silicon particles or alloy particles of metal and silicon, such as calcium silicon, magnesium silicon, or ferrosilicon, into contact with chlorine gas at high temperature to perform a gas-solid reaction and chlorinate them. In this case, the raw materials for the reaction, such as calcium solicon, solidify, resulting in problems such as significantly lowering the reaction yield and making it difficult to remove the solid residue after the reaction is completed. Furthermore, probably because the solid residue has an extremely low bulk specific gravity, it expands to a volume three times that of the charged raw material particles, which often causes problems such as damage to the reactor wall. Such damage was solved in the laboratory by using a glass tube with a diameter of about 2 cm as a reactor, filling it with a small amount of calcium silicon particles, and carefully proceeding with the reaction by introducing chlorine gas very little at a time. Even in cases where this is completely unavoidable, it can become a huge problem for scaled, industrial-scale equipment.

かかる問題を解決するため、従来、該気−固反応を(i
)層高の低い、即ち極端に薄い固定層を使用するか、ま
たは輸)流動層を使用して行うことが試みられている。
In order to solve this problem, conventionally, the gas-solid reaction was carried out using (i
Attempts have been made to use a) a fixed bed with a low bed height, that is, an extremely thin bed, or a) a fluidized bed.

しかしながら、(i)前者の固定層による方法を採用し
た場合、極めて薄い層としなければならないため、当然
のことながら反応器の容積効率が悪く、ポリハロシラン
類の生産性(収率)が極めて低くなるという欠点があっ
た。従って、極めて大なる反応器を必要どし、かつ、原
料であるカルシウムソリコン粒子等を頻繁に投入しなげ
ればならなかった。また、(11)後考の流動層による
方法を採用した場合、かかる欠点は解決されるものの、
粒子を流動化し、流動層を形成するための送入ガス流量
が莫大となるため、反応の進行とともに微粉化した原料
たるカルシウムシリコン粒子等または生成した塩化カル
シウム粒子等が、該多量の送入塩素含有ガスに同伴して
系外に飛散して、大きな損失を招いたり、該微粉の回収
・処理等の操作のため、工程が非常に複雑になるといっ
た欠点を有していた。
However, (i) if the former fixed layer method is adopted, the layer must be extremely thin, which naturally results in poor volumetric efficiency of the reactor and extremely low productivity (yield) of polyhalosilanes. There was a drawback. Therefore, an extremely large reactor was required, and raw materials such as calcium solicon particles had to be fed frequently. In addition, if the fluidized bed method described in (11) later is adopted, such drawbacks will be solved, but
Since the flow rate of gas to fluidize the particles and form a fluidized bed is enormous, as the reaction progresses, the calcium silicon particles, etc., which are the raw materials that are pulverized, or the generated calcium chloride particles, etc. This has disadvantages in that it scatters out of the system along with the contained gas, causing large losses, and that the process becomes extremely complicated due to operations such as collection and treatment of the fine powder.

本発明は、かかる欠点を解決するためになされたもので
、その要旨とするところは、 カルシウムシリコン、マグネシウムシリコン、あるいは
フェロシリコン等金属とシリコンとの合金の粒子を高温
て塩素化するがまたはシリコン粒子自体を高温で塩素化
してポリクロロシラン類を製造する方法において、粉体
攪拌手段を備えた反応器に上記粒子を仕込んで固定層を
形成せしめ、当該固定層が流動化せず、がっ、粒子が同
伴されない態様で塩素含有ガスを送入し、上記攪拌手段
を稼働させて該固定層を連続的若しくは間欠的に攪拌し
つつ、固−気反応せしめて塩素化することを特徴とする
ポリクロロシラン類の装造方法。
The present invention has been made to solve these drawbacks, and its gist is to chlorinate particles of alloys of metal and silicon, such as calcium silicon, magnesium silicon, or ferrosilicon, at high temperatures. In a method for producing polychlorosilanes by chlorinating the particles themselves at high temperatures, the particles are charged into a reactor equipped with a powder stirring means to form a fixed bed, and the fixed bed does not fluidize, causing The polyester is chlorinated by introducing a chlorine-containing gas in such a manner that particles are not entrained and stirring the fixed layer continuously or intermittently by operating the stirring means to cause a solid-gas reaction. Method of packaging chlorosilanes.

に存する。exists in

以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明における目的物質たるポリクロロシラン類は、次
の一般式(1)で表される化合物であるが、 5inC1zh+z  (nはn≧1の整数)(1)そ
のうち特に好ましいものを例示すれば、テI・ラクロロ
シラン(四塩化ケイ素)、ヘキサクロロジシラン、オク
タクロロ1〜リシラン、デカクロロテトラシラン等があ
る。
The polychlorosilanes that are the target substances in the present invention are compounds represented by the following general formula (1), and among them, 5inC1zh+z (n is an integer of n≧1) (1) Particularly preferred examples include Examples include I.lachlorosilane (silicon tetrachloride), hexachlorodisilane, octachloro-1-lysilane, and decachlorotetrasilane.

本発明はかかるポリクロ0シラン類を、特定の反応器を
使用して、特定の条件下で、それ自体公知の反応により
、すなわちカルシウムシリコン、マグネシウムシリコン
、あるいはフェロシリコン等金属とシリコンとの合金の
粒子もしくはシリコン粒子自体を通常150  °C以
上の高温で塩素含有ガスと接触せしめ、気−固反応を行
わしめて塩素化して得るものである。
The present invention provides for preparing such polychlorosilanes by a reaction known per se, using a specific reactor and under specific conditions, i.e. an alloy of metals such as calcium silicon, magnesium silicon or ferrosilicon with silicon. It is obtained by chlorinating the particles or silicon particles themselves by bringing them into contact with a chlorine-containing gas at a high temperature, usually 150° C. or higher, to carry out a gas-solid reaction.

本発明において使用する反応器は、粉体攪拌手段を備え
、仕込まれた上記カルシウムシリコン等の粒子の層を、
連続的若しくは間欠的に攪拌しうるちのであれば、いか
なる形式のものでもかまわない。すなわち、反応容器の
形式としては、縦型の糟タイプのものでもよいし、横型
の溝型、円筒型、U字型等容タイプのものでもよい。特
に操作性や、反応終了後の固形残渣の取り出しの容易性
の点で、後者のタイプのものがより好ましい。反応容器
に備えられる攪拌手段としては、プロペラ型、タービン
型、パドル型、蝮旋型、(特に二重Il!!!旋型)、
スクリュー型等の各攪拌機があるが、後二者のタイプの
ものは、粉体の輸送機能もあるので、粒子を連続的に供
給し連続的の抜き出す連続操作を行う場合に、特に適し
たものである。
The reactor used in the present invention is equipped with a powder stirring means, and the layer of particles of calcium silicon, etc. charged therein is
Any type of liquid may be used as long as it can be stirred continuously or intermittently. That is, the reaction container may be of a vertical cassette type, or of a horizontal groove type, cylindrical type, or U-shaped equal volume type. In particular, the latter type is more preferable in terms of operability and ease of taking out the solid residue after the reaction is completed. Stirring means provided in the reaction vessel include propeller type, turbine type, paddle type, spiral type (especially double Il!!! spiral type),
There are various types of stirrers such as screw type, but the latter two types also have the function of transporting powder, so they are particularly suitable for continuous operations in which particles are continuously supplied and continuously extracted. It is.

かかる形式の反応器として、具体的には、例えば、攪拌
槽型反応器は勿論使用出来るが、材料攪拌型乾燥器とし
て常用される溝型攪拌装置、捏和装置等もこれをベース
として、反応器として必要な種々の機能を備える如く詳
細設計にもとすいて改変することにより、好適に反応器
として使用出来るのである。
Specifically, for example, a stirred tank type reactor can be used as a reactor of this type, but a groove type stirring device, a kneading device, etc., which are commonly used as a material stirring type dryer, can also be used as a base for the reaction. It can be suitably used as a reactor by modifying its detailed design to provide various functions necessary for the reactor.

次に本発明の操作について説明する。Next, the operation of the present invention will be explained.

本発明で使用する原料のカルシウムシリコン等の金属粒
子は、通當比重2〜5、粒子径5〜300m e s 
h程度の砂粒状のものが好適に使用されるが、これらは
混合物であっても、また、マンガン等他種金属等を混合
・溶解したものでもよい。大粒子の場合は、粉砕して、
適当な粒径にそろえて使用するのが好ましい。
The metal particles such as calcium silicon, which are the raw materials used in the present invention, have a typical specific gravity of 2 to 5 and a particle size of 5 to 300 m e s.
A sand grain-like material having a size of about 300 yen is preferably used, but it may also be a mixture or a mixture of other metals such as manganese and the like. If the particles are large, crush them and
It is preferable to use the particles with a suitable particle size.

反応に先立って、ます、上記の如き粉体攪拌手段を備え
た反応器に、原料のカルシウムシリコン等の粒子を層状
に仕込んで、該粒子の固定層を形成する。該固定層の厚
みは、上記粉体攪拌手段を稼働させた場合、容易に固定
層が攪拌できる程度であれば、任意の層高とすることが
できる。
Prior to the reaction, particles of calcium silicon or the like as a raw material are charged in a layered manner into a reactor equipped with a powder stirring means as described above to form a fixed layer of the particles. The thickness of the fixed layer can be set to any layer height as long as the fixed layer can be easily stirred when the powder stirring means is operated.

なお、反応の進行につれて、前記した如く固定層の体積
が膨張するので、反応器の上方には層高の2 倍以上の
空間部を設けることが望ましい。
As the reaction progresses, the volume of the fixed bed expands as described above, so it is desirable to provide a space above the reactor that is twice the height of the bed or more.

反応器に送入ずべき塩素ガスは、通常ホンへ等に充填さ
れて販売されているものを、濃硫酸やシリカケル等で処
理して充分脱水した後、特にそれ以上精製することなく
、そのまま使用することが出来る。しかしながら、反応
速度を容易に制御出来る範囲に押さえ、反応熱を的確迦
コントロールするため、塩素ガスをそのまま使用せず、
ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、窒素、四塩化
ケイ素等の反応系に対し不活性なガスで希釈し、塩素含
量1〜90mo1%、好ましくは3〜70mo1%程度
の塩素含有ガスとすることが望ましい。
The chlorine gas that should be sent to the reactor is usually sold filled in a container, etc., and after sufficiently dehydrating it by treating it with concentrated sulfuric acid or silica gel, it can be used as is without further purification. You can. However, in order to keep the reaction rate within an easily controllable range and precisely control the reaction heat, chlorine gas is not used as is.
It is desirable to dilute with a gas inert to the reaction system, such as helium, neon, argon, xenon, nitrogen, silicon tetrachloride, etc., to obtain a chlorine-containing gas with a chlorine content of 1 to 90 mo1%, preferably 3 to 70 mo1%. .

塩素含有ガスは、常法に従い、上記固定層の下部又は中
段部に供給して、該ガスを固定層内を上昇せしめて固−
気反応を行わしめても良いが、本反応の速度は非富に速
いので、例えば横型の反応器を使用し層高がそれ程大き
くならない場合は、固定層の表面にガスを供給し、該固
定層表面に沿ってガスを流しなから反応させても、実用
上充分大なる速度でポリクロロシランが生成する。
The chlorine-containing gas is supplied to the lower or middle part of the fixed bed according to a conventional method, and the gas is caused to rise in the fixed bed and solidify.
A gas reaction may be carried out, but the speed of this reaction is extremely fast. For example, if a horizontal reactor is used and the bed height is not very large, gas is supplied to the surface of the fixed bed. Even if the reaction is carried out without flowing gas along the surface, polychlorosilane is produced at a rate sufficiently high for practical use.

カス送入の態様は、固定層が該ガスにより流動化せず、
かつ、該固定層を形成する粒子が該ガスに同伴されない
ようなものであることが必要である。このためには、固
−気接触の方式、粒子径(より正確には粒径分布)、粒
子密度、ガス密度等を考慮して、ガス流量を適当な範囲
に制御しなければならないが、基本的には、固定層内で
のガス流速を、流動化開始速度 Umf  以下とする
と共に反応器からの生成物流出部におけるガス速度を、
粒子の終末速度以下とすればよい。上記流動化開始速度
、粒子の終末速度は粒子系の物性データが与えられれば
、容易に化学工学的実験式より算出されうるが、勿論実
験的に測定してこれを求めてもよい。
The mode of dregs feeding is such that the fixed bed is not fluidized by the gas,
In addition, it is necessary that the particles forming the fixed layer are not entrained in the gas. To achieve this, the gas flow rate must be controlled within an appropriate range by considering the solid-gas contact method, particle size (more precisely, particle size distribution), particle density, gas density, etc. Specifically, the gas flow rate in the fixed bed is below the fluidization start rate Umf, and the gas velocity at the product outlet from the reactor is
The terminal velocity of the particles may be lower than the terminal velocity of the particles. The above-mentioned fluidization start speed and final particle speed can be easily calculated from chemical engineering empirical formulas if physical property data of the particle system are given, but of course they may also be determined by experimental measurement.

なお、当然のことながら、ガス流速を上記Umf以下に
なるように操作すれば、粒子がガスに同伴されて散逸す
る可能性は実質的に無視出来る。
As a matter of course, if the gas flow rate is controlled to be equal to or lower than the above Umf, the possibility that the particles will be entrained in the gas and dissipated can be substantially ignored.

反応温度は少なくとも100°C1好ましくは150°
C以上が必要であるため、反応開始時のは加熱する必要
があるが、該反応は強度の発熱反応であるから、一旦反
応が開始すれば、反応系を所望の反1応温度に保持する
ため、むしろ冷却操作を行って該発生する多量の反応熱
の除去を行なわなければならない。
The reaction temperature is at least 100°C, preferably 150°C.
C or more is required, so it is necessary to heat at the start of the reaction, but since this reaction is a strongly exothermic reaction, once the reaction has started, the reaction system is maintained at the desired reaction temperature. Therefore, a cooling operation must be performed to remove a large amount of the generated reaction heat.

反応は、上記攪拌手段を稼働させて、機械的に固定層を
連続的若しくは間欠的に攪拌しつつ行われる。
The reaction is carried out while the fixed bed is mechanically stirred continuously or intermittently by operating the stirring means.

この攪拌の目的は反応生成物による堆積膨張をスムーズ
に行わせしめることにある故、ごく低速の攪拌速度で充
分効果があり、粉塵飛散を起こすほど高速とする必要は
全くない。例えば、内径30 cm  の槽型反応器を
使用する場合は、該内径よりやや小なる径の攪拌翼を、
30r、p、m程度以下の速度で緩やかに回転させれば
よい。場合によっては1 r、p、m  程度の攪拌で
も十分本発明の目的を達することが出来る。
Since the purpose of this stirring is to cause the reaction product to expand the deposit smoothly, a very low stirring speed is sufficiently effective, and there is no need for the stirring speed to be so high as to cause dust scattering. For example, when using a tank reactor with an inner diameter of 30 cm, a stirring blade with a diameter slightly smaller than the inner diameter is used.
It is sufficient to rotate it gently at a speed of about 30 r, p, m or less. Depending on the case, stirring of about 1 r, p, m may be enough to achieve the purpose of the present invention.

また、通常は、後記実施例に示すように、間欠的に攪拌
を行っても充分な効果が得られる。
Further, as shown in Examples below, sufficient effects can usually be obtained even if stirring is performed intermittently.

反応生成物は、高温のガスとして反応器から排出される
が、これを冷却器に導き、冷却・凝縮せしめて、各種ポ
リクロロシラン類からなる液状の混合物が得られる。必
要があれば、該混合物を蒸留して、個々の成分に分離す
ることも勿論可能である。
The reaction product is discharged from the reactor as a high-temperature gas, and is led to a cooler where it is cooled and condensed to obtain a liquid mixture of various polychlorosilanes. If necessary, it is of course possible to distill the mixture to separate it into individual components.

本発明は、上記のごとく、固定層を連続的若しくは間欠
的に攪拌しつつ固−気反応が行われるので、原料である
カルシウムシリコン粒子等と、生成物である塩化カルシ
ウム粒子等が常に適度に均一化され、反応が該固定層全
体に渡って、均一に行われる。従って、所謂ポット・ス
ポットといわれる局部的な過熱現象の発生を実質的に防
止することが出来る。
As mentioned above, in the present invention, the solid-gas reaction is carried out while stirring the fixed bed continuously or intermittently, so that the raw material, such as calcium silicon particles, and the product, such as calcium chloride particles, are always kept in a suitable state. It is homogenized so that the reaction takes place uniformly throughout the fixed layer. Therefore, it is possible to substantially prevent the occurrence of a local overheating phenomenon called a so-called pot spot.

また、反応の進行に伴って生ずる、反応開始時における
固定層の3倍にも達する厖大な体積膨張は、該固定層の
攪拌により、反応器上方の空間部に効果的に押上げられ
開放されるので、反応器内壁に過大な膨張圧力がかから
ず、従って、反応器の破損は完全に防止される。
In addition, the enormous volume expansion that occurs as the reaction progresses and is three times that of the fixed bed at the start of the reaction is effectively pushed up and released into the space above the reactor by stirring the fixed bed. Therefore, excessive expansion pressure is not applied to the inner wall of the reactor, and damage to the reactor is therefore completely prevented.

くわえて、従来、固定層中で未反応のカルシウムシリコ
ン等が固結して、反応の円滑な進行を妨害して反応収率
を低下せしめるとともに、反応終了後の固体生成物の取
り出しが困難になることがあったが、かかる現象も全く
発生しない。
In addition, in the past, unreacted calcium silicon, etc. solidified in the fixed bed, hindering the smooth progress of the reaction and reducing the reaction yield, and making it difficult to remove the solid product after the reaction was completed. However, this phenomenon never occurred.

一方、本発明は、塩素含有ガスを、固定層が流動化せず
、かつ、粒子がガスに同伴されない態様で反応器に送入
しているので、流動層を使用した場合のごとく、反応の
進行に伴い微粒子化したカルシウムシリコン粒子等がガ
スに同伴されて系外に散逸するといった欠点は全く無い
のである。
On the other hand, in the present invention, the chlorine-containing gas is fed into the reactor in a manner in which the fixed bed does not fluidize and particles are not entrained in the gas, so the reaction is not carried out as in the case where a fluidized bed is used. There is no drawback that calcium silicon particles, etc., which become fine as the process progresses, are entrained in the gas and dissipated out of the system.

以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する
が、これらはあくまで例示であり、特許法第70条に規
定する発明の技術的範囲が、これにより限定的に解釈さ
れるものと解してはならない。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but these are merely examples, and it is understood that the technical scope of the invention as defined in Article 70 of the Patent Act is interpreted to be limited thereby. should not be done.

(実施例−1) 第1 図に示した反応装置を用いて、カルシラ、IA 
シIJコン粒子を塩素化し、ポリクロロシラン類を製造
する実験を行った。
(Example-1) Using the reaction apparatus shown in Fig. 1, Calcilla, IA
An experiment was conducted to produce polychlorosilanes by chlorinating SiJcon particles.

ボンへ 10  から供給される乾燥塩素ガスは導管 
20  を通じて流量計 30  に送られ。ここで所
定の流量に制御される。希釈用である四塩化ケイ素はタ
ンク 50  より定量ポンプ6o  を用い導管 7
0  を通じて蒸発器80に送られる。蒸発器で蒸発し
た四塩化ケイ素は導管40を通じて送られてきた塩素ガ
スと蒸発器内で混合される。混合比は塩完ガス 100
重憚邪に対して四塩化ケイ素560  重量部であり、
反応器1oに送られる該塩素含有混合ガスは、塩素ガス
30 mo1%、四塩化ケイ素 70mo 1%の組成
を有するものである。
Dry chlorine gas is supplied from 10 to the cylinder through a conduit.
20 to the flow meter 30. Here, the flow rate is controlled to a predetermined value. Silicon tetrachloride for dilution is supplied from a tank 50 to a conduit 7 using a metering pump 6o.
0 to the evaporator 80. The silicon tetrachloride vaporized in the evaporator is mixed with the chlorine gas sent through the conduit 40 in the evaporator. Mixing ratio is salt complete gas 100
560 parts by weight of silicon tetrachloride for serious illness,
The chlorine-containing mixed gas sent to the reactor 1o has a composition of 30 mo1% chlorine gas and 70 mo1% silicon tetrachloride.

反応器100は第2 図(a)、(b)に示した如く、
上部中40 cm、深さ50 cm、長さ150 cm
のU字型断面を持ったリボン混合機タイプのものであり
、螺旋状のリボン羽根101  からなる変速機付攪拌
機を備えると共に、ジャケット1o3  に熱媒105
  を循環加熱出来るようになっている。
The reactor 100, as shown in FIGS. 2(a) and (b),
Upper middle 40 cm, depth 50 cm, length 150 cm
It is a ribbon mixer type with a U-shaped cross section, and is equipped with an agitator with a variable speed consisting of spiral ribbon blades 101, and a heat medium 105 in a jacket 1o3.
can be heated in circulation.

なお、90′は原料ガス入り口、 110′は生成ガス
出口である。
Note that 90' is a raw material gas inlet, and 110' is a produced gas outlet.

反応に先立って該反応器1ooに、十分乾燥した8〜4
3 m e s h  のカルシウムシリコン粒子34
Kgを、厚さ約9cmの固定層を形成するように仕込ん
だ後、窒素ガスを30分流し、系内の空気を完全にパー
ジした。
Prior to the reaction, sufficiently dried 8 to 4
3 m e s h calcium silicon particles 34
Kg was charged to form a fixed layer with a thickness of about 9 cm, and then nitrogen gas was flowed for 30 minutes to completely purge the air in the system.

反応器温度を、熱媒105を用いて250 ℃とした後
、上記塩素含有混合ガスを9.6 Kg / llr 
 の流量で固定層の上部に供給するように流した。反応
が始まった後は反応温度ば200 ’cとし、上記攪1
′1!機を1 時間に付き5 分間の割合で10 r、
p、mの速度で稼働回転させ、固定層を攪拌した。
After the reactor temperature was set to 250 °C using the heating medium 105, the chlorine-containing mixed gas was mixed at 9.6 Kg/llr.
It was supplied to the top of the fixed bed at a flow rate of . After the reaction has started, the reaction temperature is set to 200'C, and the above stirring step 1 is continued.
'1! 10 r at a rate of 5 minutes per hour,
The fixed bed was stirred by running rotation at speeds of p, m.

反応器から排出される、生成したポリクロロシラン類を
含有するガスは、導管110  を通して凝縮器 12
0に送られ、ここで、冷却・凝縮したポリクロロシラン
類は、導管130  を経て受器140に貯えた。なお
、未反応塩素等の非凝縮成分は、受器140  の上部
から、導管150  を通して外部に抜き出した。
The gas containing the produced polychlorosilanes discharged from the reactor passes through conduit 110 to condenser 12
0, where the cooled and condensed polychlorosilanes were stored in a receiver 140 via a conduit 130. Incidentally, non-condensable components such as unreacted chlorine were extracted from the upper part of the receiver 140 to the outside through a conduit 150.

上記の如くして、四塩化ケイ素95.6  重量%(以
下単に%と表示する)、ヘキサクロロジシラン2.8%
、オクタクロロトリシラン及びそれ以上の高沸成分1.
5%からなるポリクロロシラン類の混合組成物911 
 Kgが得られた。すなわち、原料カルシウムシリコン
基準のへキサクロロジシラン以上の高沸成分の収率は4
0%であった。
As described above, silicon tetrachloride 95.6% by weight (hereinafter simply expressed as %), hexachlorodisilane 2.8%
, octachlorotrisilane and higher boiling components 1.
Mixed composition 911 of polychlorosilanes consisting of 5%
Kg was obtained. In other words, the yield of higher boiling components than hexachlorodisilane based on the raw material calcium silicon is 4
It was 0%.

反応終了後、反応器を開けて内部を調べたところ、原料
のカルシウムシリコンはほとんど完全に反応していた。
After the reaction was completed, the reactor was opened and the interior was inspected to find that the raw material calcium silicon had almost completely reacted.

また、反応器内の、塩化カルシウムを主体とすると思わ
れる固形残漬物の容量は、仕込みカルシウムシリコンの
約3 倍に達していた。また、反応器内壁の破損は全く
認められなかった。
Furthermore, the volume of solid residue in the reactor, which was thought to be mainly composed of calcium chloride, was about three times the amount of calcium silicon charged. Furthermore, no damage to the inner wall of the reactor was observed.

なお、反応器から排出されるガスに同伴される固体粒子
は、反応操作中にわたって、特に反応の後期においても
、無視出来る程度であった。
The amount of solid particles entrained in the gas discharged from the reactor was negligible throughout the reaction operation, especially in the latter stages of the reaction.

(比較例−1) 攪拌を行わない他は、実施例−1と同じ装置を用い、実
施例−Iと同じ条件で実験を行った。
(Comparative Example-1) An experiment was conducted using the same apparatus as in Example-1 and under the same conditions as in Example-I, except that stirring was not performed.

この結果、四塩化ケイ素99.8%、ヘキサクロロジシ
ラン1.7  %、オクタクロロトリシランおよびそれ
以上の高沸成分0.5  %からなる混合組成物899
 Kgが得られた。ヘキサクロロジシラン以上の高沸成
分の収率は、仕込みカルシウムシリコン基準で20%と
非常に低かった。
As a result, a mixed composition 899 consisting of 99.8% silicon tetrachloride, 1.7% hexachlorodisilane, 0.5% octachlorotrisilane and higher boiling components
Kg was obtained. The yield of high-boiling components higher than hexachlorodisilane was as low as 20% based on the charged calcium silicon.

反応終了後、反応器を開けて内部を調べたところ、固定
層内部のかなりの部分でカルシウムシリコンと思われる
ものが固結しており、この未反応残渣の取出しは非常に
困難であった。
After the reaction was completed, the reactor was opened and the interior was inspected to find that what appeared to be calcium silicon had solidified in a considerable portion of the interior of the fixed layer, and it was extremely difficult to remove this unreacted residue.

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

第1図は本発明を実施するための好ましい態様を示すフ
ローシート図である。第2図は反応器の一例を示すもの
で、第2図(a)はその正面図、第2図(b)は側面図
でる。 特許出願人 三井東圧化学株式会社 箒 lI21 第 212]
FIG. 1 is a flow sheet diagram showing a preferred embodiment for carrying out the present invention. FIG. 2 shows an example of a reactor, with FIG. 2(a) being a front view thereof and FIG. 2(b) being a side view thereof. Patent applicant Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd. Broom II21 No. 212]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)カルシウムシリコン、マグネシウムシリコン、あ
るいはフェロシリコン等金属とシリコンとの合金の粒子
を高温で塩素化するかまたはシリコン粒子自体を高温で
塩素化してポリクロロシラン類を製造する方法において
、粉体攪拌手段を備えた反応器に上記粒子を仕込んで固
定層を形成せしめ、当該固定層が流動化せず、かつ粒子
が同伴されない態様で塩素含有ガスを送入し、上記攪拌
手段を稼働させて該固定層を連続的若しくは間欠的に攪
拌しつつ、固−気反応せしめて塩素化することを特徴と
するポリクロロシラン類の製造方法。
(1) Powder agitation in a method for producing polychlorosilanes by chlorinating particles of alloys of metal and silicon such as calcium silicon, magnesium silicon, or ferrosilicon, or by chlorinating silicon particles themselves at high temperatures. The above-mentioned particles are charged into a reactor equipped with a means to form a fixed bed, the chlorine-containing gas is fed in such a manner that the fixed bed is not fluidized and the particles are not entrained, and the above-mentioned stirring means is operated to form a fixed bed. A method for producing polychlorosilanes, which comprises chlorinating a solid-gas reaction while continuously or intermittently stirring a fixed bed.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4861574A (en) * 1987-03-23 1989-08-29 Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha Process for preparing chloropolysilanes

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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