KR101577454B1

KR101577454B1 - 클로로실란의 정제 장치 및 클로로실란 제조 방법

Info

Publication number: KR101577454B1
Application number: KR1020090024086A
Authority: KR
Inventors: 데루히사 기타가와; 미츠토시 나루카와; 지카라 이나바
Original assignee: 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2009-03-20
Publication date: 2015-12-14
Also published as: CN101544373B; KR20090101836A; EP2105410A1; US8101131B2; CN101544373A; JP2009256197A; EP2105410B1; JP5396954B2; US20090238748A1

Abstract

(과제)

염화 반응로에서 생성된 클로로실란을 함유하는 가스 중에서 염화 알루미늄을 효율적으로 제거한다.

(해결 수단)

용기 (1) 중에 염화 나트륨을 충전하여 가열 수단 (17) 에 의해 가열시켜 두고, 그 염화 나트륨층 (16) 중에, 금속 실리콘과 염화 수소의 반응에 의해 생성된 클로로실란을 함유하는 가스를 통과시킴으로써, 그 가스 중에 함유되는 염화 알루미늄과 염화 나트륨의 복염을 생성하고, 그 복염을 분리시킨 후의 가스를 가스 회수관 (26) 으로부터 회수한다.

Description

클로로실란의 정제 장치 및 클로로실란 제조 방법{CHLOROSILANES PURIFYING APPARATUS AND CHLOROSILANES MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 금속 실리콘과 염화 수소의 반응에 의해 생성된 트리클로로실란 등의 클로로실란을 함유하는 가스로부터 염화 알루미늄을 제거하는 클로로실란의 정제 장치 및 클로로실란 제조 방법에 관한 것이다.

다결정 실리콘을 제조하기 위한 원료로서 사용되는 트리클로로실란은, 염화 반응로에서 금속 실리콘 분말에 염화 수소 가스를 반응시킴으로써 제조되고, 그 후, 다단계의 증류를 거쳐 순도를 높일 수 있다. 이 염화 반응로에서 발생하는 가스 중에는, 생성되는 트리클로로실란 외에, 4염화 규소, 수소, 및 미반응 가스로서 염화 수소가 포함되어 있음과 함께, 원료로서 사용한 금속 실리콘의 미세 분말이나 금속 실리콘 중의 불순물 (Fe, Al, Ti, Ni 등) 이 반응하여 생성된 금속 염화물이 함유된다.

이 금속 염화물 중 염화 알루미늄 (AlCl₃) 은, 비교적 승화점이 낮지만 (183℃/2.5atm), 염화 반응 이후의 계 내가 그 승화점 이하의 분위기이면 고화되기 쉽 고, 그 후의 공정에서 탱크나 배관 등에 퇴적되어 폐색이나 부식의 원인이 된다. 그래서, 종래에는 예를 들어, 염화 반응로의 후공정인 증류탑의 탑저로부터 퇴적물을 정기적으로 빼내거나, 혹은 금속 실리콘 중의 알루미늄 농도가 매우 낮은 원료를 사용하는 등의 대책이 채택되고 있었다 (특허문헌 1 참조).

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 2006-1804호

그러나, 증류탑의 탑저에 염화 알루미늄을 단순히 퇴적시키는 것만으로는 그 퇴적물을 빼내는 작업을 빈번하게 실시할 필요가 있고, 또, 금속 실리콘 중의 알루미늄 농도를 규정하는 방법으로는, 사용에 제공되는 금속 실리콘이 제한되어 비용의 상승을 초래하는 원인이 되기 쉽다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이므로, 염화 반응로에서 생성된 클로로실란을 함유하는 가스 중에서 염화 알루미늄을 효율적으로 제거하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 클로로실란의 정제 장치는, 염화 나트륨을 충전한 용기에, 그 염화 나트륨층을 가열하는 가열 수단과, 금속 실리콘과 염화 수소의 반응에 의해 생성된 클로로실란을 함유하는 가스가 공급되는 가스 공급관과, 상기 염화 나트륨층을 통과한 후의 가스가 배출되는 가스 회수관이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 용기 중에 염화 나트륨을 충전하여 가열시켜 두고, 그 염화 나트륨층 중에, 금속 실리콘과 염화 수소의 반응에 의해 생성된 클로로실란을 함유하는 가스를 통과시킴으로써, 가스 중에 함유되는 염화 알루미늄과 염화 나트륨의 반응에 의해 복염 (複鹽) 을 생성하고, 이 복염을 분리시킨 후의 가스를 회수하는 것이다. 이 염화 알루미늄 (AlCl₃) 과 염화 나트륨 (NaCl) 으로 생성되는 복염은, 염화 알루미늄나트륨 (NaAlCl₄) 으로, 155℃ 이상에서 융액 상태가 되어 있는 것이다.

또, 본 발명의 정제 장치에 있어서, 상기 용기 내에 이것을 상하로 칸막이하도록 그물판이 형성됨과 함께, 그 그물판보다 하방 위치에 상기 가스 공급관이 접속되고, 그물판보다 상방 위치에 상기 가스 회수관이 접속되어 있고, 상기 염화 나트륨은, 상기 그물판 상에 충전되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 정제 장치에 있어서는, 그물판 상에 충전된 염화 나트륨 사이를 경유하여 가스가 통과함으로써, 가스가 염화 나트륨층 내에 널리 퍼져, 복염을 효율적으로 생성할 수 있다. 염화 나트륨으로는, 괴상의 조립 (造粒) 염 혹은 그 성형품이 적용되고, 그 크기로는 그물판으로부터 낙하되지 않을 정도면 된다.

또, 본 발명의 정제 장치에 있어서, 상기 가스 공급관의 상류 위치에 상기 클로로실란을 함유하는 가스 중의 먼지를 제거하는 필터 장치가 형성되고, 그 필터 장치는, 폴리테트라플루오로에틸렌 직물을 사용한 필터 또는 폴리테트라플루오로에틸렌을 연속 다공질체로 하여 이루어지는 멤브레인 필터를 갖는 것이 바람직하다.

금속 실리콘과 염화 수소의 반응에 의해 생성된 클로로실란을 함유하는 가스 중에는, 금속 실리콘 분말이 먼지로서 혼재되어 있다. 이 금속 실리콘 분말이 혼재된 상태로 상기 용기 중으로 보내지면, 용기 중에 충전되어 있는 염화 나트륨에 부착되어, 그 표면을 덮어 염화 나트륨을 점토상질로 만들어 버리기 때문에, 가 스가 통과하기 어려워져 염화 나트륨이 염화 알루미늄과 반응하지 않게 된다. 그래서, 이 용기로 보내지기 전에 필터를 경유하여 먼지를 제거하는 것이다. 이 경우, 상기 클로로실란을 함유하는 가스 중에는 미반응 염화 수소도 함유되어 있기 때문에 필터로서 금속제의 것을 사용하면, 공식이나 균열이 발생할 우려가 있기 때문에, 폴리테트라플루오로에틸렌 직물을 사용한 필터 또는 폴리테트라플루오로에틸렌을 연속 다공질체로 하여 이루어지는 멤브레인 필터를 사용하여 필터로서의 내구성을 높이도록 하고 있다.

또한 본 발명의 클로로실란의 정제 장치에 있어서, 상기 용기의 적어도 바닥부 외면을 덮는 재킷이 형성됨과 함께, 그 재킷에 열매체가 공급되고, 용기의 바닥부에, 생성된 복염을 배출하는 복염 배출관이 상기 재킷을 관통하도록 접속되고, 그 관통부에 상기 복염 배출관을 둘러싸는 통형상벽이 형성되고, 그 통형상벽의 외측에 상기 재킷이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 정제 장치에서는, 용기 내에서 생성된 복염이 용기 바닥의 복염 배출관으로부터 배출될 때에, 용기의 바닥부의 복염이 복염 배출관의 입구 부분에 집합되면서 복염 배출관으로 유입되어, 그 복염 배출관과 노벽의 접합부가 복염에 의한 마모 등의 손상을 받기 쉽다. 이 경우, 용기의 바닥부 외면에는 재킷이 형성되어 열매체가 유통되고 있기 때문에 노벽에 만일 구멍이 뚫리면 재킷의 열매체가 용기 내로 침입하게 되기 때문에, 복염 배출관의 주위를 둘러싸는 통형상벽에 의해 재킷과 드레인관을 이간시켜, 복염 배출관과의 접합부 부근의 노벽에 만일 구멍이 뚫렸다 하더라도 재킷에는 영향을 미치지 않도록 되어 있다.

본 발명의 클로로실란 제조 방법은, 상기 어느 것에 기재된 클로로실란의 정제 장치를 이용하여 정제한 클로로실란을 제조하는 방법으로서, 상기 클로로실란을 함유하는 가스를 상기 가스 공급관으로부터 상기 용기 내에 공급하고, 그 용기 내에 충전된 상기 염화 나트륨층을 통과시켜, 상기 가스 회수관으로부터 회수하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 클로로실란의 정제 장치 및 클로로실란 제조 방법에 의하면, 클로로실란을 함유하는 가스를 염화 나트륨층 중에 통과시켜, 가스 중의 염화 알루미늄과 염화 나트륨의 복염을 생성시키도록 하였으므로, 가스 중에서 염화 알루미늄이 제거되고, 그 후의 증류 공정 등에서 배관의 폐색이나 부식의 발생을 억제할 수 있다. 또, 용기로 보내기 전에 필터를 통과함으로써, 먼지를 제거한 상태에서 용기에 공급할 수 있어, 먼지의 영향에 의해 염화 나트륨의 기능을 저해시키지 않고, 유효하게 발휘시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 관련된 클로로실란의 정제 장치 및 클로로실란 제조 방법의 실시형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1 내지 도 4 는 정제 장치의 일 실시형태를 나타내며, 이 정제 장치는 용기 (1) 와, 이 용기 (1) 내로 보내지는 가스로부터 먼지를 제거하기 위한 필터 장치 (2) 와, 용기 (1) 내에 충전되는 염화 나트륨을 건조시키면서 유지하는 건조기 (3) 와, 용기 (1) 내에서 생성된 복염을 처리하는 복염 처리계 (4) 를 구비하는 구 성으로 되어 있다.

용기 (1) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상하 방향를 따른 원통형의 동체부 (11) 와, 이 동체부 (11) 의 하단에 연결된 오목상의 바닥부 (12) 와, 동체부 (11) 의 상단에 연결된 돔상의 천판부 (13) 를 구비하고 있다.

동체부 (11) 의 하부에는 격자판 (14) 이 형성되어, 동체부 (11) 의 내부를 상하로 칸막이하도록 하고, 그 격자판 (14) 상에 그물판 (15) 이 탑재 상태로 형성되어, 이 그물판 (15) 상에 염화 나트륨이 충전되도록 되어 있다. 이 경우, 격자판 (14) 은 철로 형성되어 있는데, 그물판 (15) 은, 니켈기 내식성 합금인 하스텔로이 (등록상표) 가 사용되고 있다. 그물판 (15) 에 하스텔로이를 사용하는 것은, 스틸에서는 후술하는 복염에 의해 침식되고, 또 스테인리스강에서는 염소의 영향이라고 생각되는 균열이 발생할 가능성이 있기 때문이다.

또, 염화 나트륨은, 펠릿 (pellet) 상의 조립염 혹은 그 성형품이 적용되며, 예를 들어 32㎜ × 22㎜ × 12㎜ ∼ 46㎜ × 37㎜ × 20㎜ 의 고형물이 된다. 조립염의 알갱이의 형태는 괴상이어도 된다. 염화 나트륨의 알갱이의 크기는 한정되지 않지만, 염화 나트륨의 장경 방향의 크기가 서로 이웃하는 전열관 (17) 끼리의 간격보다 충분히 작게 하는 것이 바람직하다. 또한, 그 크기로는 그물판 (15) 으로부터 낙하되지 않을 정도이면 된다. 도 1 의 파선의 해칭으로 나타내는 영역에 충전되어 있고, 부호 16 이 그 염화 나트륨층을 나타내고 있다.

또, 그물판 (15) 의 상방 위치의 동체부 (11) 내에는, 가열 수단으로서 복수의 전열관 (17) 이 동체부 (11) 의 둘레 방향으로 적절한 간격을 두고 형성되어 있 다. 이들 전열관 (17) 은, 전체적으로는 L 자형으로 굴곡되어 있고, 동체부 (11) 의 측벽으로부터 반경 안쪽 방향으로 돌출되어 동체부 (11) 의 상하 방향을 따라 상방향으로 연장되도록 배치되고, 도 1 에 나타내는 바와 같이 염화 나트륨층 (16) 전체에 매몰되도록 배치되어 있다. 또, 각 전열관 (17) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이 내관 (21) 과 외관 (22) 의 이중 관 구조로 되어 있고, 그 내관 (21) 은 상단이 개구되어 외관 (22) 의 상단에 연통되어 있다. 그리고, 내관 (21) 으로부터 도입된 스팀 등의 열매체가 내관 (21) 상단의 개구로부터 외관 (22) 내로 넘쳐, 외관 (22) 과 내관 (21) 간의 고리형 공간을 경유하여 외관 (22) 하단의 드레인관 (23) 으로부터 배출되도록 구성되어 있다. 또한, 전열관 (17) 과 동체부 (11) 의 측벽 간, 및 전열관 (17) 상호 간에는 충분한 간격이 생겨, 염화 나트륨이 부분적으로 막히지 않도록 되어 있다.

또, 격자판 (14) 하방의 바닥부 (12) 에는, 그 측방으로부터 가스를 공급하는 가스 공급관 (24) 과, 후술하는 바와 같이 바닥부 (12) 의 최심부로부터 복염을 하방으로 배출하기 위한 복염 배출관 (25) 이 접속되고, 한편, 천판부 (13) 에는, 가스 회수관 (26) 과, 염화 나트륨의 투입구 (27) 와, 들여다보는 창이 형성된 노즐 관 (28) 이 접속되어 있다.

또, 용기 (1) 의 바닥부 (12) 외면에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 이 바닥부 (12) 를 덮어 이중벽이 되도록 재킷의 외벽 (31) 이 형성되어 있고, 공간부 (32) 에 열매체가 유통되도록 되어 있다. 재킷은 외벽 (31) 과, 바닥부 (12) 와, 그들 사이의 공간 (32) 을 갖는다. 그리고, 바닥부 (12) 로부터 하방으로 연장되는 복염 배출관 (25) 은, 이 외벽 (31) 을 관통하도록 형성되는데, 용기 (1) 의 바닥부 (12) 하면에는, 복염 배출관 (25) 의 둘레를 둘러싸면서 통형상벽 (33) 이 형성되고, 이 통형상벽 (33) 의 외측에 외벽 (31) 이 형성되어 있기 때문에, 외벽 (31) 과 복염 배출관 (25) 이 통형상벽 (33) 에 의해 이간된 상태로 되어 있다. 복염 배출관 (25) 과 바닥부 (12) 의 접합부는 복염이 용기 (1) 의 바닥부 (12) 로부터 복염 배출관 (25) 으로 유입될 때에 복염에 의한 마모 등의 손상을 가장 받기 쉬워, 이 접합부는, 그 부분에 만일 구멍이 뚫리더라도 외벽 (31) 내의 공간부 (32) 에 도달하지 않도록 설계되어 있는 것이다.

이 경우, 통형상벽 (33) 과 복염 배출관 (25) 간의 공간을 폐색하도록 링형상의 단판 (端板) (34) 이 형성되어 있고, 이들 통형상벽 (33), 복염 배출관 (25), 단판 (34) 에 의해 용기 (1) 의 바닥부 (12) 의 외측에 복염 배출관 (25) 을 둘러싸는 링형상실 (35) 이 형성되고, 이 링형상실 (35) 의 바닥에 드레인관 (36) 이 접속되어 있다. 또한, 용기 (1) 의 바닥부 (12) 와 복염 배출관 (25) 의 접합부 부근에 이들의 내면을 덮도록 예를 들어 하스텔로이 (등록상표) 등의 내식성 합금으로 이루어지는 라이너를 안쪽에 부착하여도 된다.

한편, 필터 장치 (2) 는, 가스 공급관 (24) 의 상류에 형성되어 있다. 이 필터 장치 (2) 는, 예를 들어 도 4 에 나타내는 바와 같은 버그 필터가 사용되고 있으며, 탱크 (41) 내에 복수의 통형상의 필터 (42) 가 매달려 있는 구성이다. 탱크 (41) 하부의 가스 도입관 (43) 으로부터 도입된 가스가 통형상 필터 (42) 내로 유도되어, 그 필터 (42) 를 통과하여 탱크 (41) 상부의 가스 배출관 (44) 으로 부터 배출되어 용기 (1) 의 가스 공급관 (24) 으로 송출된다. 이 필터 장치 (2) 에 사용되고 있는 필터 (42) 는, 금속제의 것을 사용하면, 공식이나 균열이 발생할 우려가 있기 때문에 폴리테트라플루오로에틸렌 직물을 사용한 필터 또는 폴리테트라플루오로에틸렌을 미세한 연속 다공질체로 하여 이루어지는 멤브레인 필터가 사용되고 있다. 또, 탱크 (41) 의 상부에는, 필터 (42) 에 진동을 가하는 가진 장치 (45) 가 형성되어 있고, 필터 (42) 에 의해 포착된 먼지를 떨어낼 수 있도록 되어 있다. 부호 46 은, 떨어낸 먼지를 배출하는 먼지 배출관이다.

건조기 (3) 는, 용기 (1) 의 상방에 형성되어 있고, 탱크 (51) 내에 일정량의 염화 나트륨을 저류시켜 건조시켜 두도록 되어 있다. 또, 탱크 (51) 내의 하부는 호퍼 (51A) 가 되고, 그 하부 개구 (52) 를 개폐하기 위한 마개 (53) 가 형성되어 있다. 그리고, 그 호퍼 (51A) 의 하부 개구 (52) 가 용기 (1) 의 투입구 (27) 의 상방에 배치되어 있다.

또, 복염 처리계 (4) 는, 도시는 생략되어 있지만, 용기 (1) 로부터 받는 복염을 일시 저류하는 탱크와, 이 탱크로부터 뽑아낸 복염을 가수 분해하는 처리조를 구비하는 구성으로 되어 있다.

이와 같이 구성된 정제 장치에 있어서, 전공정의 염화 반응로에서 금속 실리콘과 염화 수소의 반응에 의해 발생된 트리클로로실란을 함유하는 가스는, 먼저 필터 장치 (2) 에 도입되고, 내부의 필터 (42) 에 의해 먼지가 포착된 후에 용기 (1) 에 보내진다. 이 먼지에는 금속 실리콘 분말이 함유되어 있다. 이 금속 실리콘 분말이 혼재된 상태로 용기 (1) 중으로 보내지면, 용기 (1) 내의 염화 나트륨 의 표면을 덮어 점토상질로 만들어 버리기 때문에, 가스가 통과하기 어려워져 염화 나트륨이 기능하지 않게 된다. 이 때문에 이 용기 (1) 로 보내지기 전에 필터 장치 (2) 에 의해 금속 실리콘 분말 등의 먼지를 제거하는 것이다.

그리고, 용기 (1) 에 공급된 가스는, 그 바닥부 (12) 로부터 격자판 (14), 그물판 (15) 을 통과하여 염화 나트륨층 (16) 으로 보내진다. 이 염화 나트륨층 (16) 은, 그 내부에 설치되어 있는 전열관 (17) 으로부터의 열에 의해 예를 들어 155 ∼ 200℃, 바람직하게는 160 ∼ 200℃ 로 가열되어 있고, 그 염화 나트륨층 (16) 내를 가스가 통과하는 동안, 가스 중의 염화 알루미늄 (AlCl₃) 과 염화 나트륨 (NaCl) 에 의해 이들의 복염인 염화 알루미늄나트륨 (NaAlCl₄) 을 생성하고, 염화 나트륨층 (16) 으로부터 나와 복염이 분리된 후의 가스가 가스 회수관 (26) 으로부터 배출된다. 이 경우, 염화 나트륨은 다수의 괴상으로 되어 있기 때문에 염화 나트륨층 (16) 에는 이들 괴상물간에 공간이 형성되어 있고, 이 때문에, 가스가 염화 나트륨층 (16) 내에 널리 퍼져 접촉하여, 복염을 효율적으로 생성할 수 있다.

한편, 생성된 복염은, 155℃ 이상에서 융액이 되는 것으로, 그물판 (15) 및 격자판 (14) 을 통과하여 용기 (1) 의 바닥부 (12) 로 유입되고, 복염 배출관 (25) 으로부터 복염 처리계 (4) 로 보내져 가수분해 처리가 이루어진다. 또, 용기 (1) 내의 염화 나트륨은 소비되어 서서히 감소하므로, 정기적으로 건조기 (3) 로부터 염화 나트륨의 보충이 이루어진다.

이와 같이 하여 염화 알루미늄이 제거된 가스는, 그 후, 트리클로로실란의 순도를 높이기 위해 증류 공정 등으로 보내지는데, 전술한 정제 공정에서 금속 실리콘의 분말이나 염화 알루미늄이 제거되기 때문에 배관의 폐색이나 부식의 발생이 억제된다.

한편, 도 5 는 본 발명의 정제 장치의 다른 실시형태를 나타내고 있으며, 이 실시형태에서는, 염화 나트륨이 충전되는 용기 (61) 의 동체부 (11) 내에 배치되어 있는 전열관 (62) 이 동체부 (11) 의 측벽을 관통하여 상부로부터 하부에 걸쳐서 형성되어 있다. 이 경우, 전열관 (62) 은 동체부 (11) 의 측벽을 복수회 관통하면서 동체부 (11) 의 둘레 방향에 연속하여 형성되어 있고, 용기 (61) 의 내부에 배치된 부분에는, 도 5 에 나타내는 바와 같이 상하 방향으로 연장되어 하단부에서 되돌려지도록 형성되어 있다. 또, 이 전열관 (62) 에는 열매체로서 기름이 공급되도록 되어 있다. 그 밖의 구성에 대해서는, 일 실시형태의 것과 동일한 구성이며, 공통 요소에는 일 실시형태의 것과 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다. 이 경우에도 전열관 (62) 은 상방으로부터 염화 나트륨을 낙하시켜 충전할 때 등, 도중에 막힘없이, 동체부 (11) 의 측벽 간, 및 전열관 (62) 상호 간에 충분한 간격이 생긴다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경을 가할 수 있다. 예를 들어, 가열 수단으로서 용기 내에 전열관을 배치 형성하였으나, 밴드 히터, 테이프 히터 등에 의해 용기의 외측으로부터 가열하는 구성이어도 되고, 그것을 전열관과 병용해도 된다. 또, 필터 장치에 버그 필터를 사용하였으나, 다른 구조의 필터 장치이어도 된 다. 또, 용기의 바닥부의 외측에 통형상벽과 단판에 의해 링형상실을 형성하였으나, 적어도 통형상벽을 갖고 있으면 된다. 단판은 생략해도 된다.

통형상벽을 복염 배출관 둘레에 이중 관상으로 형성해도 된다.

실시예

금속 실리콘 분말과 염화 수소 가스를 전공정의 염화 반응로에서 반응시킨 클로로실란 가스를 도 6 에 나타내는 바와 같이 버그 필터 (필터 장치) (2) 에 도입하여, 클로로실란 가스 중의 금속 분말 먼지를 제거한 후, 클로로실란 가스를 염화 나트륨이 충전된 용기 (1) 에 공급하고, 수 시간 ∼ 수십 시간에 걸쳐, 150 ∼ 220℃ 의 온도에서 반응시켜, 용기 입구 앞 (A) 및 용기 출구 뒤 (B) 의 가스를 채취하였다. 채취한 가스는 응축시켜, 원자 발광 분광 광도계 (ICP-AES) 에 의해 염화 알루미늄 중의 Al 의 성분을 측정하여, 클로로실란 중에 함유되는 염화 알루미늄의 중량 비율을 확인하였다.

또한, 버그 필터 (2) 에는, 폴리테트라플루오로에틸렌제의 필터를 사용하였다. 용기 (1) 는, 내경 155.2㎜, 높이 1300㎜ 로, 동체의 주위를 테이프 히터로 덮고 주위로부터 가열하였다. 노내 온도의 측정 지점을 도 6 중에 부호 T 로 나타내고 있다. 그물판 (15) 으로는, 직경 3㎜ 의 와이어를 4㎜ 간격으로 종횡으로 짠 것을 사용하였다. 염화 나트륨으로는, 40 × 40 × 18㎜ 의 NaCl 분이 98.53wt% 인 조립염을 사용하였다. 채취한 가스는, -60℃ 이하의 드라이아이스-메탄올액에 의해 응축시켰다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다. 표 중의 제거율은, (입구 앞 농도 - 출구 뒤 농도)/입구 앞 농도의 백분율이다.

이 표 1 로부터 알 수 있는 바와 같이, 수 시간의 클로로실란 가스의 정제 에서는 155℃ 이상의 온도에서 염화 알루미늄의 제거율은, 66.5 ∼ 97.3% 이었다. 어느 측정에 있어서도, 반응 시간대에 있어서의 용기 내의 폐색은 발생하지 않았다.

또한, 염화 나트륨을 충전한 용기의 가동을 정지시켜, 용기 내의 온도가 저하되었을 때에, 용기 내의 복염의 응고가 확인되었기 때문에 실제 가동에 있어서의 용기 내의 온도가 저하된 경우의 폐색을 방지하기 위해 복염의 재용융 온도를 확인한 결과, 약 155 ∼160℃ 에서 용융되는 것이 확인되었다. 따라서, 용기 내를 155℃ 이상, 바람직하게는 160℃ 이상으로 가열하는 것이 바람직하다.

도 1 은 본 발명에 관련된 정제 장치의 일 실시형태를 나타내는 일부를 종단면으로 한 개략 설명도이다.

도 2 는 일 실시형태의 정제 장치에 있어서의 용기의 전열관을 나타내는 종단면도이다.

도 3 은 일 실시형태의 정제 장치에 있어서의 용기의 바닥부와 복염 배출관의 접합부 부근의 종단면도이다.

도 4 는 일 실시형태의 정제 장치에 사용되는 필터 장치의 종단면을 나타내는 개략 설명도이다.

도 5 는 본 발명에 관련된 정제 장치의 다른 실시형태를 나타내는 일부를 종단면으로 한 개략 설명도이다.

도 6 은 본 발명의 효과 확인을 위해 실시한 실시예의 장치의 개략 구성도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 용기 2 : 필터 장치

3 : 건조기 4 : 복염 처리계

11 : 동체부 12 : 바닥부

13 : 천판부 14 : 격자판

15 : 그물판 16 : 염화 나트륨층

17 : 전열관 (가열 수단) 21 : 내관

22 : 외관 23 : 드레인관

24 : 가스 공급관 25 : 복염 배출관

26 : 가스 회수관 27 : 투입구

28 : 노즐관 31 : 재킷

32 : 공간부 33 : 통형상벽

34 : 단판 35 : 링형상실

36 : 드레인관 41 : 탱크

42 : 필터 43 : 가스 도입관

44 : 가스 배출관 45 : 가진 장치

46 : 먼지 배출관 51 : 탱크

51A: 호퍼 52 : 하부 개구

53 : 마개 61 : 용기

62 : 전열관

A : 용기 입구 앞의 가스 채취 위치

B : 용기 출구 뒤의 가스 채취 위치

T : 온도 측정 지점

Claims

염화 나트륨을 충전한 용기에, 그 염화 나트륨층을 가열하는 가열 수단과, 금속 실리콘과 염화 수소의 반응에 의해 생성된 클로로실란을 함유하는 가스가 공급되는 가스 공급관과, 상기 염화 나트륨층을 통과한 후의 가스가 배출되는 가스 회수관과, 상기 용기 내부를 들여다보기 위한 들여다보는 창이 형성된 노즐관이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클로로실란의 정제 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 용기 내에, 이것을 상하로 칸막이하도록 그물판이 형성됨과 함께, 그 그물판보다 하방 위치에 상기 가스 공급관이 접속되고, 그물판보다 상방 위치에 상기 가스 회수관이 접속되어 있고, 상기 염화 나트륨은, 상기 그물판 상에 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 클로로실란의 정제 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가스 공급관의 상류 위치에, 상기 클로로실란을 함유하는 가스 중의 먼지를 제거하는 필터가 형성되고, 그 필터는, 폴리테트라플루오로에틸렌 직물을 사용한 필터 또는 폴리테트라플루오로에틸렌을 연속 다공질체로 하여 이루어지는 멤브레인 필터를 갖는 것을 특징으로 하는 클로로실란의 정제 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 용기의 적어도 바닥부 외면을 덮는 재킷이 형성됨과 함께, 그 재킷에 열매체가 공급되고, 용기의 바닥부에, 생성된 복염을 배출하는 복염 배출관이 상기 재킷을 관통하도록 접속되고, 그 관통부에 상기 복염 배출관을 둘러싸는 통형상벽이 형성되고, 그 통형상벽의 외측에 상기 재킷이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클로로실란의 정제 장치.
제 1 항에 기재된 클로로실란의 정제 장치를 이용하여 정제한 클로로실란을 제조하는 방법으로서, 상기 클로로실란을 함유하는 가스를 상기 가스 공급관으로부터 상기 용기 내에 공급하고, 그 용기 내에 충전된 상기 염화 나트륨층을 통과시켜, 상기 가스 회수관으로부터 회수하는 것을 특징으로 하는 클로로실란 제조 방법.