JPS6081010A - トリクロルシランの製造法 - Google Patents

トリクロルシランの製造法

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JPS6081010A
JPS6081010A JP18997283A JP18997283A JPS6081010A JP S6081010 A JPS6081010 A JP S6081010A JP 18997283 A JP18997283 A JP 18997283A JP 18997283 A JP18997283 A JP 18997283A JP S6081010 A JPS6081010 A JP S6081010A
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temperature
reaction
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JP18997283A
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Tetsuya Wada
徹也 和田
Masahiko Nakajima
征彦 中島
Hideki Matsumura
秀樹 松村
Masayuki Shinoyama
篠山 雅行
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Denka Co Ltd
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Denki Kagaku Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は四塩化けい素(sicLt)と水素(H2)と
からトリクロルシラン(S1acz3)を製造する方法
に関する。
5iHCJ、3から筒純度シリコンを製造する場合シリ
コンとほぼ等モルのS i (J 4が副生ずる。
この副生5j(J、はアエロジル等の原料として、また
5iHC!23に再転換してシリコンとするなどに再利
用することが5iHCJ3の生産コストを低diるため
に必要である。S i CJ 4がら5iHC23を製
造する方法としてはいろいろ提案されている。
例えば最高1200℃の温度において5iCJ−、とH
(Jと平衡にある5iCJ4とH2とノモ/L/比1:
3〜1:15の混合ガスを急冷する方法がある。
(特公昭5718524号) この方法は次式(1)で示される反応の平衡が充分に(
1)式の右側に傾むく温度で反応させ平衡を達成するよ
うにし、その平衡状態の混合物を直ちに急冷して平衡を
凍結させ5i(J3の収率(原料S i Cl)、4に
対して生成したS i CL 3の割合)を向上させる
ようにしたものである。
5iCJ4 + H2: 5iH(J3 +HCJL・
・(1)しかしながら、この方法の反応温度が最^12
00℃と低いため平衡値はそれ程高くなく、またH2の
使用量が多いため原料sicノ4の#度が小さく 5i
H(J3の収量(SiH(J3の生成に対するモル数)
が小さいという欠点があった。
本発明はこれらの欠点を解決することを目的とし温度1
200℃をこえ1400°C以下に加熱した反応器にS
 i CJ、4とH2とのモル比が1=1〜1:2の混
合ガスを導入して反応させ、熱平衡状態としその平衡状
態の混合物である5iH(J3とHCJとのモル比が1
:1〜1:4であり、さらに5iCJ4とH2等を含有
する混合物を1秒以内に600°C以下に急冷して反応
を凍結させることにより5iHCJ、3の収率及び収量
を向上させる5iH(J3の製造法を提供しようとする
ものである。
すなわち、本発明は四塩化けい素と水素とを、出発混合
物中の四塩化けい素:水素のモル比を1:1〜1:2と
して、1200℃をこえ1400’0の範囲内の温度で
反応させ、1200℃をこえ1400℃の範囲内の温度
で、四塩化けい素:水素のモル比が1=1〜1:4の状
態にある平衡状態の混合物を取り出し、1秒未満の時間
内に600℃以下まで急冷して、トリクロルシランを得
ることを特徴とするトリクロルシランの製造法である。
以下さらに本発明の詳細な説明する。
本発明は8iC44: H2のモル比が1=1〜1:2
である出発混合物を1200℃をこえ1400°Cの温
匿範囲で反応させ5i(J4 : H2のモル比が1:
1〜1:4好ましくは1 : 1,1〜1 : 3.8
である混合物を取り出し管を介して取り出し直ちに温度
600℃以下に急冷することを特徴とする5iHCJ、
3の製造法である。
さらに説明すると、本発明は温度1200°Gをこえ1
400°C好ましくは1250〜1650°Cの範囲に
保たれた黒鉛、炭化けい素等の駒熱性耐蝕材料から構成
された反応器にS i CJ、4とH2のモル比が1=
1〜1:2の混合物を供給し反応させる。
なお、反応器に5iCj!4とH2の混合物を供給する
速度が余り速すぎると目的とする熱平衡状態を達成する
ことはできず、5<”j!燈ヘス痕度を保つことはでき
ない。従って反応器内の滞留時間が1へ60秒程度であ
るような速度で供給することが好ましい。
このように反応器内の滞留時間を前記のように保持させ
る方法としては、例えば活性炭、炭化けい素等の充填物
を存在させてもよい。
反応器内において所定温度で熱平衡状態に達した混合物
は取り出し管、例えば毛細管やラバール管を介して60
0℃以下の温度に急冷し、熱平衡状態のまま凍結する。
取り出し管を通過した混合物はさらに5iCL4の液と
接触させて冷却することが好ましい。
次に本発明の構成要件の限定理由について説明する。
出発混合物中の5illJ4 : H2のモル比を1=
1〜に2き限定したのはH2のモル比が多くなると熱負
荷が犬となるので不経済となるからであり、S i C
J 、とH2とのモル比が1〜2未満であるとH2が多
いため(1)式は右に傾くが同時に金属シリコンが反応
管及び取り出し管内に析出して装置の閉塞につながるた
めである。さらに、モル比が1:2未満であると収率は
大きくなるが、5i(J4のgQ度が少なくなるために
、収量が少なくなると同時に、取扱量が多くなり装置が
大型化するので好ましくない。また1:1を越えるき逆
に収率が小さくなる。即ちモル比が1=2〜1:1の範
囲でトリクロルシランの収量が最大となる。
第1図に81(J4 / H2のモル比と平衡収率との
関係(計算値)を示す。
次に反応温度を1200℃をこえ1400℃と限定した
理由は1200℃をこえると二塩化けい素(8iCL2
)と塩化水素が多くなり、これを急冷することにより(
1)式の他に、式(2)の反応が何らかの形で寄与し、
全体としてS i CL 3の収率が向上する。
S i C22+ HCJ→5iH(43・・・・・・
・・ (2)また出発混合物の5iCJ4 : H2の
モル比が同じであれば温度が高い方が平衡転換率が高く
本発明の出発混合物では1200°C伺近から急速に平
衡転換率が上昇する。反応温度が1400°Cをこえる
と反応速度が犬となるので好ましいが、高温の混合物の
急冷時間に限界があるので、1400°Cをこえる温度
で反応させてもその効果は少ない。
このように反応温度を高くシ、出発混合物のS i (
J 、とHzのモル比を1:1〜1:2とする効果とし
ては、反応器に対する熱負荷が小さくなることである。
8iHCA31モル生成させる場合の熱負荷はS i 
CJt 4とHzとのモル比1:2、温度1100°C
11200℃、13’00℃の条件ではそれぞれ150
 KCaAi % 120 KCaAs 90 KCa
lである。
本発明において、熱負荷とは(1)式の反応熱に反応生
成物である混合物の入口と出口とのエンタルピーの差を
加えたものであり、熱負荷の小さいことは系に加えるべ
き熱量が小さいという効果がある。
第2図はS i CJ、4とHzとのモル比熱負荷との
関係図であり、第2図からもS i CL 4とHzと
のモル比が1=2を下廻ると急激に熱負荷が上昇するこ
とが分る。
本発明においてS i CL4とHzとを反応させ熱平
衡状態となった混合物を600°C以下に急冷する理由
は、600℃に狗、冷したものとそれ以下の温度に急冷
したものとは大差はなく省エネルギーとなるからである
以上説明したように本発明はS i (J 4とHzと
をモル比1:1〜1:2とした出発混合物を温度120
0℃をこえ1400℃の範囲において反応させ、熱平衡
状態とし、これを取り出して600℃以下に急冷する8
iHCA3の製法であり、本発明によれば金属シリコン
の析出がなく長時間連転が可能であり、また熱負荷が小
さいため省エネルギーであり、しかも高収率で5iH(
J3が得られるという効果がある。
以下実施例及び比較例をあげて本発明をさらに具体的に
説明する。
比較例1 第6図に示す、蒸発器1、反応器3及び凝縮器6からな
る装置を用いた。1反応器3は内径5αn1長さ80α
のもので電気炉4により加熱されるようになっているが
、反応器の中心部15cIILIJ′3温跣1250℃
となるように加熱した。なお蒸発器1から反応器3まで
の配管は80℃に加熱し、51cJ4が@扁しないよう
にした。
温度66℃に保温された5iCJ4そ入れた蒸発器1に
Hz 400 cc / nn1nで導入し、8 i 
CJ 4とHz(IJモル比が1 : 1,33の混合
物として反応器3に供給した。
反応器3から排出される混合ガスは一70°Gの凝縮器
6で凝縮した。
反応器3から排出されたガスを凝縮器60手前で採取(
温度25°O)L ガスクロマトグラフで分析した。
ガス中の5iH(J3は6.5%であり、その収率は1
5.2%であった。
実施例1 第4図に示す装置を用いて反応させた。
第4図の装置の反応器3は内径5C1rL1長さ80α
、のもので、反応器3の均熱部後半から後出口まで内径
2闘の毛細管5が設けられており、反応ガスが毛細管5
を介して反応器3より取り出され急冷されるようになっ
ている。このような装置を用いて比較例1と同様な条件
(水素流量400cr−7分、四塩化珪素:水素=1:
1.33.1250℃)で反応さぜた。反応器出口の温
度は4 D D ’O(急冷時間肌06秒)であった。
排出がスのがスクロマトグラフイ分析値によると3iH
CJ’3の収率は19.5%であった。
比較例2 Hz 40 [1印/分を25°Cに保温されたSiC
ハ蒸発器に通し、モル比1:4の混合ガスを形成t2第
4図の反応器を用いて1250°Cで反応させた。
排出がスのがスクロマトグラフイ分析値では5iH(4
3の収率は29.0%であった。しかし9時間経過後、
反応系に閉塞が認められたため反応を停止し、冷却後毛
細管及び反応管内部を観察したところ、金属シリコンの
析出が認められた。
実施例2 実施例1に用いた装置において800CC/分でHzを
流しS i CL 4蒸発器の温間を25℃に保持し、
5i(J4とHzのモル比1:2の混合ガスを反応温度
を1250°0,1300°C及び1350’Cと変え
て反応させ排出ガスを400 ’Cに急冷した。排出が
ス中の5iHCj!3の収率はそれぞれ27,0%、6
1.2%及び64.5%であった。
比較例6 第4図の装置を用いて800(U/分て水素を流し、5
ICJ、4、H2のモル比1 : 1.33の混合ガス
を作り、1150℃で反応させたところ、排出ガス中の
5iHCJ3の収率は16.6%であった。
実施例6 実施例1の装置においてH2流撤800に7分でS i
 (J 、とH2とのモル比1 : 1.63の混合ガ
スを流し、1250℃で100時間反応させ排出ガスを
400 ’Cに急冷した。1時間毎に排出ガス分析をガ
スクロマトグラフィで行なったが、5iHCJ、3の収
率は22〜24%とほぼ一定であり、反応系の閉塞もな
く安定に運転できた。反応終了後、凝縮液を蒸留により
S i CJ 4と5iHCJ3に分離すると、51)
f(J3が約66モル生成した。才た毛5111及び反
応管内部を観察したが何ら変化がなかった。
【図面の簡単な説明】
第1図は5iCJ4 / H2モ)’v比と5iH(J
3収率との関係図、第2図は8iCJ4 / H2と熱
負荷との関係図、第6図は従来例の装置の説明図、第4
図は本発明の実施例の装置の説明図である。 付号 1・・・S i CJ 、蒸発器 2・・・ヒーター3
・・・反応器 4・・・電気炉 5・・・取り出し管 6・・凝縮器 7・・・サンプル口 特許出願人電気化学工業株式会社 eH−n /、、ッ、1.シ 第2図 e ’ +l1ll−1工+1トト 第3図 第4図 手続補正書 昭和59年10月2p日 1、事件の表示 昭和58年特許願第189972号 2、発明の名称 トリクロルシランの製造法 ろ、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区有楽町1丁目4番1号明細書の特
許請求の範囲の欄、発明の詳細な説明の欄及び図面。 5、補正の内容 1)明細書第1頁特許請求の範囲を別紙のとおり訂正す
る。 2)同第2頁において、第12行r 5icx、の収率
」をr 5iH(jl、の転化率」と訂正、第13行「
5iC13Jを[5iHC13Jと訂正する。 6)同第6頁において、第6行「5IHC13とHcl
Jをr 5ica4とH2Jと訂正、第7行〜第8行 
、[5IC14とH2Jを「5IHC13+HCl」と
訂正、第10行「収率」を「転換率」と訂正する。 4)同第4頁第18行「一定のガス濃度を保つ」を「高
い転化率を得る」と訂正する。 5)同第5頁第20行「収率」を「転化率」と訂正する
。 6)同第6頁において、第6行「収率」を「転換率」と
訂正、第6行「平衝収率」を「sic/、の5iHC7
I3への平衝転化率」と訂正、第12行r: 5ica
3の収率」をr 5iHC43への転化率」と訂正する
。 7)同7頁、第15行「モル比熱負荷」を「モル比と熱
負荷」と訂正する。 8)同8頁第11行「高収率で5iHCJ3が得られる
」をr si+−rc13への転化率が犬ぎ(なる」と
訂正する。 9)同第9頁第12行「収率」を「転化率」と訂正する
。 10)同10頁において、第5行、及び第12行の「収
率」をそれぞれ「転化率」と訂正する。 11)同11頁第2行、第8行、及び第15行の「収率
」をそれぞれ「転化率」と訂正する。 12)第1図を別紙と差換える。 特許請求の範囲 「四塩化けい素と水素とを、出発混合物中の四塩化けい
素:水素のモル比を1=1〜1.2として、12008
Cをこえ1400°Cの範囲内の温度で反応させ、12
00°Cをこえ1400’Cの範囲内の温度で、四塩化
けい素°水素のモル比が11〜1 :4の混合物を取り
出し、1秒未満の時間内に600’C以下まで急冷して
、トリクロルシランを得ることを特徴とするトリクロル
シランの製造法。」S二CJ24/H,長+しLヒ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 四塩化けい素と水素♂を、出発混合物中の四塩化けい素
    :水素のモル比を1:1〜1:2として、12000C
    をこえ1400℃の範囲内の温度で反応させ、1200
    ℃をこえ1400℃の範囲内の温度で、四塩化けい素:
    水素のモル比が1:1〜1:4の状態にある平衡状態の
    混合物を取り出し、1秒未満の時間内に6000C以下
    まで急冷して、トリクロルシランを得ることを特許とす
    るトリクロルシランの製造法。
JP18997283A 1983-10-13 1983-10-13 トリクロルシランの製造法 Pending JPS6081010A (ja)

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