KR101850632B1

KR101850632B1 - 삼염화실란의 제조 방법

Info

Publication number: KR101850632B1
Application number: KR1020167005501A
Authority: KR
Inventors: 마레크 소보타; 아네 알베르
Original assignee: 와커 헤미 아게
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2018-04-19
Also published as: US20160176717A1; TWI520903B; US10696556B2; MY178977A; TW201504143A; JP2016525497A; CN105408251A; JP6239753B2; WO2015014670A1; DE102013215011A1; KR20160036626A; EP3013745A1; EP3013745B1

Abstract

본 발명은, 금속 실리콘(metallurgical silicon, mg-Si)과 HCl의 반응에 의해 삼염화실란(TCS)을 제조하는 방법으로서, 0.06 wt% 초과의 티타늄 함량을 갖는 mg-Si를 사용하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.

Description

삼염화실란의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING TRICHLOROSILANE}

본 발명은 삼염화실란(TCS)을 제조하는 방법에 관한 것이다.

삼염화실란은 통상적으로 유동층 공정에서 금속 실리콘(metallurgical silicon)과 염화수소로부터 제조된다. 고순도 삼염화실란을 제조하기 위해, 증류가 뒤따른다.

US 4092446 A에서는 염화수소 스트림이 실리콘 입자로 이루어진 실리콘 베드를 통해 충전되는 반응기가 개시되어 있다. 염화수소는 실리콘 입자와 반응하여 사염화실리콘(STC), TCS 및 수소를 생성한다.

마찬가지로 TCS를 생성하는 STC의 수소화가 공지되어 있다. 이는 STC를 수소와 반응시켜 TCS 및 염화수소를 생성함으로써 수행된다.

대부분의 STC는 다결정 실리콘(polycrystalline silicon) 증착 중에 생성된다. 다결정 실리콘은 예를 들어 지멘스 공정(Siemens process)에 의해 제조된다. 이는 반응기에서 가열된 가는 로드(rod) 상에 실리콘을 증착시키는 것을 수반한다. 실리콘 함유 성분으로서 사용된 공정 기체는 할로실란, 예컨대 수소 존재 하의 TCS이다. 결과적으로, 증착에서 부산된 STC로부터 TCS를 제조하고, 원소 실리콘을 제조하도록 그 TCS를 증착 공정으로 재공급하는 것이 가능하다.

화학 반응의 선택도는, 화학량론을 고려하여, 원하는 목표 생성물로 전환된 전체 전환된 출발 물질의 비율을 나타낸다.

금속 실리콘(mg-Si)과 HCl의 TCS(HSiCl₃)로의 전환은 수소 및 부산물을 공동 생성한다:

Si + 3 HCl = HSiCl₃ + H₂ + 부산물 (1)

반응 (1)에서 생성된 부산물의 양과, 이에 따른, 몰분율 TCS/(TCS + 부산물)로서 정의된 TCS 선택도는, 무엇보다도, 사용된 mg-Si 중 불순물(혼합된 원소들)의 촉매 활성을 비롯한 다양한 인자들에 의해 영향을 받는다.

mg-Si 중의 불순물 또는 mg-Si로의 촉매의 첨가가 반응의 선택도에 영향을 미칠 수 있다는 것은 공지되어 있다. 어떤 불순물들은 긍정적인 영향을 가지며, 따라서 선택도를 증가시킨다. 대조적으로, 다른 불순물들은 부정적인 영향을 가진다. 개별 혼합된 원소들의 선택도에 대한 효과가 공지된 경우, 이 원소들의 농도는 최적 TCS 선택도를 달성하도록 사용될 mg-Si에 대해 특정될 수 있다.

US 20090060818 A1에서는 실리콘과 HCl와의 반응, 또는 실리콘 및 촉매의 존재 하의 STC와 수소와의 반응에 의해 TCS를 제조하는 방법이 청구되어 있다. 사용된 촉매는 예를 들어 Fe, Cu, Al, V, Sb 및 이들의 화합물을 포함한다. 실리콘 및 촉매는 함께 적층되고 반응 전에 입자 크기가 축소된다. 실리콘과 촉매간의 직접 접촉은 무엇보다도 부산물의 수율을 현저히 감소시키며, 따라서 TCS 선택도를 증가시킨다.

EP 0489441 B1에서는 STC의 수율을 증가시키는 촉매를 사용하는 HCl과 실리콘의 반응에 의해 실란을 제조하는 방법이 청구되어 있다. 유용한 촉매는 Sn, Ni, As, Pd, Rh, Pt, Ir, Al 및 이들의 화합물을 포함한다.

US 2499009 A에서는 높은 수율, 약 20%의 DCS로 클로로실란을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 제1 단계에서, 실리콘은 Cu 할로겐화물과 함께 가열되어 규화구리를 제공하며 이는 이후 HCl과 반응하여 클로로실란을 생성한다.

WO 2005003030 A1에서는 이동층 반응기, 교반층 반응기 또는 고정층 반응기 중 250℃ 내지 1100℃의 온도 및 0.5-30 atm의 절대압에서 Si와 HCl 기체의 반응에 의해 TCS를 제조하는 방법이 개시되어 있으며, 여기서 반응기에 공급되는 Si는 30 ppm 내지 10,000 ppm의 Cr을 포함한다.

증진된 Cr 함량을 갖는 mg-Si를 사용하는 것은 그에 따라 높은 TCS 선택도를 유도할 것이다.

WO 2012021064 A1에서는 이동층 반응기, 교반층 반응기 또는 고정층 반응기 중 250℃ 내지 1100℃의 온도 및 0.5-30 atm의 절대압에서 Si와 HCl 기체의 반응에 의해 TCS를 제조하는 방법이 청구되어 있으며, 여기서 반응기에 공급되는 Si는 40 ppm 내지 10,000 ppm의 Ba 및 임의로 40 내지 10,000 ppm의 Cu를 포함한다.

증진된 Ba 함량을 갖는 mg-Si를 사용하는 것은 높은 TCS 선택도를 유도한다. TCS 선택도는 Cu의 첨가에 의해 추가로 증진된다.

US 5871705 A에서는 실리콘과 염화수소의 반응에 의해 TCS를 제조하는 방법이 제안되어 있으며, 이는 실리콘과 염화수소간의 반응 중에 또는 그 이전에, 디클로로실란(DCS), 모노클로로실란(MCS) 및 모노실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 실란 화합물을 실리콘과 접촉시키는 것을 포함한다. 따라서 실리콘은 실리콘 표면 상의 산화물 층을 제거하도록 실란 화합물과 접촉되며, 이로써 HCl에 대한 반응성이 증가한다. 상기 문헌은 또한 알칼리 금속 화합물 및 실리콘과 염화수소로부터 TCS를 제조하는 것에 대한 촉매 활성을 갖는 촉매의 존재 하에 실리콘과 염화수소간의 반응을 수행하는 것을 개시한다. 이는 STC를 생성하는 반응을 억제하며, 이로써 TCS 선택도가 증가한다.

WO 2006031120 A1에서는 이동층 반응기, 교반층 반응기 또는 고정층 반응기 중 250℃ 내지 1100℃의 온도 및 0.1-30 atm의 압력에서 Si와 HCl 기체의 반응에 의해 TCS를 제조하는 방법이 기재되어 있으며, 여기서 반응기에 공급된 Si는 100 ppm 미만의 Mn을 포함한다. 100 ppm 초과의 Mn을 포함하는 mg-Si를 사용하는 것 또는 반응기 내에 Mn을 첨가하는 것은 보다 낮은 반응성 및 TCS 선택도를 야기한다.

문헌[Wakamatsu et al., Silicon for the Chemical Industry IV, 1998, 123-132]에서는, 선택된 혼합 금속의 촉매 활성을 연구하였다. mg-Si에 비교적 다량의 적린(200-2000 ppm)을 첨가하는 것은 TCS 선택도에 부정적인 영향을 가진다. 이 효과는 FeCl₂의 첨가에 의해 추가로 증대된다.

WO 2012152434 A1에서는 후속 TCS 합성에 대해 우수한 특성을 갖는 구형 mg-Si 입자를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 용융된 mg-Si을 분무(atomizing)함으로써 제조된 입자(의도적인 혼합물을 포함할 수 있음)는 20-425 ㎛의 평균 입자 크기를 가진다. 하기 혼합 원소의 농도를 명시한다: Cu(0.01-2 wt%), Al(≤ 1 wt%), Ca(≤ 0.02 wt%), C(< 400 ppm), B(≤ 15 ppm) 및 P(≤ 15 ppm).

이로써 종래 기술은, TCS 선택도에 대한 긍정적인 효과가 Cr, Ba 및 알칼리 금속 화합물에 대해 보고되었으며, 반면 증가된 부산물의 형성 및, 이에 따른 TCS 선택도에 대한 부정적인 영향이 무엇보다도 Mn, Ni, Cu 및 적린에 관해 관찰된다는 점에서, mg-Si 중의 불순물 또는 mg-Si로의 촉매의 첨가가 반응의 선택도에 영향을 미칠 수 있다는 점을 개시하고 있다.

mg-Si 중 불순물의 농도는 사용된 원료(규사, 석탄, 코크(coke), 전극)의 조성 및 mg-Si 제조 방법 및 후속 정제의 실행에 의존한다.

mg-Si 중 불순물의 대부분은 액체 mg-Si의 고화 중에 실리콘 과립들 사이의 계면에서 증착된 금속간 상(intermetallic phase)에 존재한다. 실리콘 과립 크기 및 형태, 금속간 상의 크기 및 분포는 고화 속도에 의존한다: 빠른 냉각 속도는 느린 냉각에 비해 보다 얇고 더 균일하게 분포된 금속간 상을 갖는 보다 작은 1차 실리콘 과립의 형성을 유도한다.

실리콘 미결정 사이의 불순물 상의 분포는, 예를 들어 US 5334738 A에서 정의된 구조 매개변수 QF를 참조하여 정량될 수 있다. 상기 문헌에서는 직접 합성에 의해 메틸클로로실란을 제조하는 방법이 기재되어 있으며, 여기서 개별 메틸클로로실란의 제조 속도는 (금속간 상의 형태에 대한) 특정 구조를 갖는 mg-Si를 사용하여 조절된다. 이를 위하여, 구조 매개변수 QF는 실리콘 샘플의 절단면 상의 길이방향 모양을 갖는 모든 금속간 상의 총 면적과 원형 모양을 갖는 모든 금속간 상의 총 면적의 지수(quotient)으로 정의된다. QF 값은 Si 용융물의 고화 속도에 의존하며; 느리게 고화된 Si는 낮은 QF 값을 갖는 한편 빠르게 고화된 Si는 높은 QF 값을 나타낸다. 이의 적합한 구조로 인해, 수쇄형(water-granulated) 실리콘(즉, 일반적으로 18 내지 60의 구조 매개변수 QF를 갖는 실리콘)가 상기 방법에 사용된다.

mg-Si 용융물은 통상적으로 10-40 cm 두께의 잉곳으로 캐스팅되며(느린 냉각 속도), 일단 냉각되면, 파쇄 및 스크리닝된다.

GB 1213845 A에서는 철합금을 캐스팅하는 방법으로서, 용융 합금을 캐스팅 몰드로 층층이 캐스팅하는 것(다층 캐스팅)을 포함하는 방법이 개시되어 있다. 먼저, 철합금의 제1층을 과립형 물질의 분쇄 수준 베드 내에 캐스팅한다. 이는 층을 이룬 철합금이 냉각 후에 베드 밖으로 들어올려질 수 있게 한다.

예를 들어, 박층 캐스팅, 수쇄 또는 가스 분무에 의해 더 빠른 냉각 속도가 달성된다.

문헌[Bull

n et al. (Infacon X, 2004, 147-154)]에서는 수냉된 동판 상의 박층(약 1.5 cm)에 금속 실리콘을 캐스팅하는 방법이 개시되어 있다. 빠른 고화(약 30초)로 인해, 형성된 실리콘 과립은 약 100 ㎛뿐인 평균 크기(전통적인 캐스팅 몰드를 사용한 경우는 300 ㎛)를 가진다.

문헌[Brekken et al. (Silicon for the Chemical Industry III, 1996, 33-45)]에서는 금속 실리콘의 수쇄 방법이 기재되어 있다. 제조된 과립의 78%는 크기가 3-10 mm이며, 결과로 초래된 냉각 속도로 인해, 금속간 상의 바람직한 분산을 유도한다.

US 4986971 A에서는, 280℃ 내지 300℃의 온도에서 Si 분말과 HCl의 반응에 의한 유동층 반응기에서의 TCS의 제조 방법으로서, Si 분말이 용융 실리콘의 가스 분무에 의해 제조되며, 바람직하게는 약 1 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 입자 크기를 갖는 방법이 개시되어 있다.

두자리수 중반의 ppmw 범위에서조차 mg-Si의 P 오염은 TCS 선택도에 부정적인 영향을 가진다는 것이 밝혀졌다. 15 ppmw 초과 내지 30 ppmw 미만의 P 함량을 갖는 mg-Si를 사용하는 것은 높은 TCS 선택도를 달성한다.

시판되는 mg-Si는 통상적으로 20 ppmw 내지 50 ppmw의 인을 포함한다. 낮은 P 함량(< 30 ppmw)을 갖는 실리콘은 예를 들어 mg-Si의 제조에서 인이 적은 원료 물질(규사, 석탄, 코크, 전극)을 사용함으로서 얻을 수 있다. 퍼니스에 도입되는 인 중 일부는 오프가스와 함께 퍼니스를 빠져나간다. P가 매우 낮은 mg-Si를 얻기 위해, 오프가스와 함께 퍼니스를 빠져나는 P의 비율은 최대화되어야 한다. 이는, 예를 들어, 퍼니스의 연속적인 태핑(tapping)에 의해 달성될 수 있다.

임의로, 인 함량은 또한 실리콘의 단리 후에 추가로 감소될 수 있지만, 이는 추가 비용과 관련되어 있다. 선행 기술에서는 실리콘의 인 함량의 후속 감소를 위한 다양한 방법이 개시되어 있다.

예를 들어 US 20120260850 A1에서는, 과포화된 Al-Si 용융물로부터의 재결정에 의한 mg-Si의 정제(향류식 캐스케이드 방식)가 기재되어 있다.

US 2007245854 A1에서는, N₂ 및/또는 Al₂O₃ 또는 Al이 용융 mg-Si에 첨가되어, mg-Si에 존재하는 P 및 B가 축적되는 슬래그를 형성하는 방법이 기재되어 있다. 이후 정제된 용융 Si는 슬래그로부터 분리된다.

본 발명의 목적은, 비교적 높은 P 함량(30 ppmw 이상)을 갖는 mg-Si를 사용하는 경우에도 높은 TCS 선택도를 갖는 mg-Si와 HCl로부터 TCS를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 0.06 wt% 초과의 티타늄 함량을 갖는 mg-Si를 사용하는 것을 포함하는, 금속 실리콘(mg-Si)과 HCl의 반응에 의해 삼염화실란(TCS)을 제조하는 방법에 의해 달성된다.

0.08 wt% 이상 내지 0.12 wt% 이하의 티타늄 함량을 갖는 mg-Si를 사용하는 것이 바람직하다.

30 ppmw 이상의 인 함량을 갖는 mg-Si를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

고화 중에 30 mm의 최대 평균 두께 또는 15 mm의 최대 평균 직경을 나타내는 mg-Si를 사용하는 것이 바람직하다.

빠른 냉각 속도에서 고화된 mg-Si를 사용하는 것이 바람직하다. 빠르게 고화된 mg-Si는, 특히, 박층 캐스팅(TL), 다층 캐스팅, 수쇄화(WG) 및 가스 분무에 의해 제조되고, 고화 중에 30 mm의 최대 평균 두께(박층 Si, 다층 캐스트 Si) 또는 15 mm의 최대 평균 직경(수쇄화, 가스 분무)을 나타내는 mg-Si를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

수쇄화에 의해 제조된 mg-Si를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

mg-Si는 95 wt% 내지 99.8 wt%의 실리콘 함량을 갖는 실리콘을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

사용되는 mg-Si는 바람직하게는 98 wt% 초과 내지 99.8 wt% 이하의 Si 함량을 가진다.

반응은 바람직하게는 280℃ 내지 400℃의 온도에서 수행되며, 320℃ 내지 380℃의 온도가 특히 바람직하다.

반응은 바람직하게는 0.1 bar 내지 30 bar의 압력에서 수행되며, 1 bar 내지 4 bar의 압력이 특히 바람직하다.

본 발명자들은 두자리수 중반의 ppmw 범위(약 30 ppmw부터)에서조차 mg-Si의 P 오염이 TCS 선택도에 부정적인 영향을 가진다는 것을 보일 수 있었다. 당해 기술분야에 따라 낮은 인 함량 (< 25 ppmw)을 갖는 mg-Si을 제조하는 것이 가능하다. 그러나, 이는 추가적 비용 및 불편이 수반된다.

놀랍게도, TCS 선택도에 대한 인의 부정적인 영향은 0.06 wt% 초과, 바람직하게는 0.08 wt% 이상 내지 0.12% 이하의 티타늄 함량을 갖는 mg-Si를 사용함으로써 감소되며, 그 결과, 높은 TCS 선택도가 허용 가능한 원료 물질 비용(mg-Si)과 함께 달성된다는 점이 밝혀졌다.

0.06 wt% 초과의 Ti 함량을 갖는 mg-Si는 Ti 농후 규사를 사용함으로써 또는 퍼니스 내로 Ti 함유 화합물을 첨가함으로써 제조될 수 있다.

TCS 선택도는, 사용된 Ti 농후 mg-Si가 빠른 냉각 속도로 고화된 경우 추가로 증가된다.

0.06 wt% 초과의 티타늄 함량을 갖는 mg-Si와 HCl의 반응에 의한 TCS의 제조는 바람직하게는 유동층, 교반층 또는 고정층 반응기에서 수행된다.

본 발명의 장점은 실시예 및 비교예를 참조하여 하기에 보다 상세하게 기술된다.

실시예 및 비교예

하기 실시예에서의 실험은 스테인리스 강으로 제조된 실험실용 유동층 반응기에서 수행하였다.

시험된 mg-Si 샘플의 티타늄 및/또는 인 함량은 X선 형광 분석법(XRFA)에 의해 측정하였다.

이를 위하여, mg-Si를 반자동 디스크 분쇄기(Herzog사제 HPM 100)에서 미분(분쇄 시간 1500 회전에서 60초)하였다.

7 g의 미분된 mg-Si와 1.4 g의 카나바 왁스(결합제)를 혼합하고, 150℃에서 3분간 건조시킨 후, 마노 절구에서 약 30초 동안 세분하고 20초 동안 35 t의 압력을 사용하여 정제로 압착하였다.

압착된 정제를 XRF(X선 형광) 분광기에서 분석하였다.

사용한 XRF 분광기는, 4kW의 출력, Rh 튜브, 300 ㎛ 시준기, LiF(200) 결정(Ti 분석용) 및 Ge(111)c 결정(P 분석용) 및 유체 검출기를 갖는 PANalytical B.V.사제 Axios^mAX였다.

Ti 및 P 함량은 각각 40 Kv 및 32 Kv의 전압 및 각각 100 mA 및/또는 125 mA의 전류에서 가장 강한 Kα 라인에서 측정하였다.

XRFA 결과를 독립적인 기준 방법, 즉 유도 결합형 플라스마 원자 발광 분광법(inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy, ICP-OES)과의 비교에 의해 보정하였다. XRFA 보정 함수는 다양한 Ti 및 P 함량(각각 0.02-0.12 wt% 및 23-86 ppm)을 갖는 10개의 Si 샘플 세트를 사용하여 성립되었다.

ICP-OES를 시판 표준 용액을 사용하여 보정하였다. XRFA와 관련된 실험 불확실성(4 σ)은 티타늄에 대해 30 ppmw이고 인에 대해 3 ppmw였다.

각 실험을, 10 g의 mg-Si(시판됨, 냉각 형태: 단편형(FR), 박층형(TL), 수쇄형(WG), 0-355 ㎛로 분쇄 및 스크리닝됨, Si 함량 98.4-99.2 wt%, Fe 함량 0.34-0.75 wt%, Al 함량 0.19-0.36 wt%, Ca 함량 0.02-0.13 wt%, Ti 함량 0.02-0.10 wt%)를 반응기에 충전하고 이를 1.5 bar의 압력(절대)에서 100 sccm의 HCl과 반응시킴으로써 수행하였다.

반응기 하우징을 323℃로 가열하였고 반응 구역의 온도는 반응의 강한 발열로 인해 약 360℃였다.

반응 생성물을 질량 분석법(온라인 가스 스트림 분석) 및 가스 크로마토그래피(오프라인 응축물 분석)으로 분석하였다.

평균 TCS 선택도는 각 실험에 대해 13-38%의 실리콘 전환율에서 측정하였다.

실시예 1, 샘플 A, 본발명

빠른 냉각(TL)에 의해 제조되고 높은 Ti 함량(0.062 wt%) 및 보통의 P 함량(30 ppmw)을 갖는 하나의 mg-Si 샘플을 명세에 따라 HCl과 반응시켰다.

이 샘플(A)을 사용하여 95.6%의 TCS 선택도를 달성하였다(표 1 참조).

실시예 2, 샘플 B, 본발명

빠른 냉각(WG)에 의해 제조되고 높은 Ti 함량(0.10 wt%) 및 높은 P 함량(40 ppmw)을 갖는 하나의 mg-Si 샘플을 명세에 따라 HCl과 반응시켰다.

이 샘플(B)을 사용하여 95.6%의 TCS 선택도를 달성하였다(표 1 참조).

실시예 2, 샘플 C 및 D, 본발명

보통의 냉각(FR)에 의해 제조되고 높은 Ti 함량(각각 0.082 wt% 및 0.10 wt%) 및 높은 P 함량(각각 39 ppmw 및 41 ppmw)을 갖는 2개의 mg-Si 샘플을 명세에 따라 HCl과 반응시켰다.

이러한 샘플들(C 및 D)을 사용하여 각각 94.5% 및 94.0%의 TCS 선택도를 달성하였다(표 1 참조).

실시예 (본발명)

샘플	냉각 속도 (형태)	Ti 함량 (%)	P 함량 (ppm)	Si 함량 (%)	TCS 선택도 (%)
A	빠름 (TL)	0.062	30	98.4	95.6
B	빠름 (WG)	0.096	40	98.8	95.6
C	보통 (FR)	0.082	39	99.0	94.5
D	보통 (FR)	0.100	41	98.7	94.0

실시예 3, 비교예 , 비본발명 (샘플 E, F, G 및 H)

보통의 냉각(FR)에 의해 제조되고 보통의 Ti 함량(0.023-0.032 wt%)을 갖는 4개의 mg-Si 샘플을 명세에 따라 HCl과 반응시켰다. 이 샘플들은 첫째, Ti 함량이 보통인 경우, P 함량이 증가함에 따라 TCS 선택도가 떨어진다는 점을 보여준다(표 2 참조).

둘째로, 샘플 G는 Ti 농후 샘플 A(보통의 P 함량 및 빠른 냉각 속도)에 대한 비교예로서 기능하고 샘플 H는 Ti 농후 샘플 B(높은 P 함량 및 빠른 냉각 속도) 및 Ti 농후 샘플 C 및 D(높은 P 함량 및 보통의 냉각 속도)에 대한 비교예로서 기능한다.

이 비교(각각 A 대 G, 및 B 내지 D 대 H)로부터, (P 함량이 비슷한 경우) 본 발명에 따른 높은 Ti 함량(> 0.06 wt%)을 갖는 샘플들이 보통의 Ti 함량(< 0.04 wt%)을 갖는 샘플들보다 1.8%-3.9% 높은 TCS 선택도를 나타낸다는 점을 알 수 있다.

마지막으로, 높은 Ti 함량, 비슷한 (높은) P 함량 및 상이한 냉각 속도를 갖는 샘플들을 서로 비교하였다(B 대 C 및 D).

이는 빠르게 냉각된 샘플(B)이 보통으로 냉각된 샘플들(C 및 D)보다 1.1%-1.6% 높은 TCS 선택도를 나타낸다는 점을 보였다.

비교예 (비본발명)

샘플	냉각 속도	Ti 함량 (%)	P 함량 (ppm)	Si 함량 (%)	TCS 선택도 (%)
E	보통 (FR)	0.023	15	99.0	96.1
F	보통 (FR)	0.030	21	99.1	95.4
G	보통 (FR)	0.029	29	98.7	93.8
H	보통 (FR)	0.032	40	99.2	91.7

발명의 효과

본 발명의 방법은, 비교적 높은 P 함량(30 ppmw 이상)을 갖는 mg-Si를 사용하는 경우에도 높은 TCS 선택도를 제공하면서 mg-Si와 HCl로부터 TCS를 제조할 수 있다.

Claims

금속 실리콘(metallurgical silicon, mg-Si)과 HCl의 반응에 의해 삼염화실란(TCS)을 제조하는 방법으로서, 0.08 wt% 이상 내지 0.12 wt% 이하의 티타늄 함량을 갖는 mg-Si를 사용하는 것을 포함하고, 상기 mg-Si는 30 ppmw 이상의 인 함량을 갖는 것인 제조 방법.
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제1항에 있어서, 상기 mg-Si는 고화 중에 30 mm의 최대 평균 두께 또는 15 mm의 최대 평균 직경을 나타내는 것인 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 mg-Si는 수쇄(water granulation)에 의해 제조된 것인 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 mg-Si는 98 wt% 초과의 Si 함량을 갖는 것인 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 반응을 280℃ 내지 400℃의 온도에서 수행하는 것인 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 반응을 320℃ 내지 380℃의 온도에서 수행하는 것인 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 반응을 0.1 bar 내지 30 bar의 압력에서 수행하는 것인 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 반응을 1 bar 내지 4 bar의 압력에서 수행하는 것인 제조 방법.