KR102599878B1 - 트리클로로실란의 제조 방법 - Google Patents

트리클로로실란의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102599878B1
KR102599878B1 KR1020207014708A KR20207014708A KR102599878B1 KR 102599878 B1 KR102599878 B1 KR 102599878B1 KR 1020207014708 A KR1020207014708 A KR 1020207014708A KR 20207014708 A KR20207014708 A KR 20207014708A KR 102599878 B1 KR102599878 B1 KR 102599878B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust gas
pipe
trichlorosilane
temperature
side wall
Prior art date
Application number
KR1020207014708A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200088338A (ko
Inventor
겐지 히로타
가츠야 오기하라
Original Assignee
가부시끼가이샤 도꾸야마
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시끼가이샤 도꾸야마 filed Critical 가부시끼가이샤 도꾸야마
Publication of KR20200088338A publication Critical patent/KR20200088338A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102599878B1 publication Critical patent/KR102599878B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/008Feed or outlet control devices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08Compounds containing halogen
    • C01B33/107Halogenated silanes
    • C01B33/1071Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof
    • C01B33/10742Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by hydrochlorination of silicon or of a silicon-containing material
    • C01B33/10757Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by hydrochlorination of silicon or of a silicon-containing material with the preferential formation of trichlorosilane
    • C01B33/10763Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by hydrochlorination of silicon or of a silicon-containing material with the preferential formation of trichlorosilane from silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08Compounds containing halogen
    • C01B33/107Halogenated silanes
    • C01B33/1071Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2204/00Aspects relating to feed or outlet devices; Regulating devices for feed or outlet devices
    • B01J2204/007Aspects relating to the heat-exchange of the feed or outlet devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00106Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00194Tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00106Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00212Plates; Jackets; Cylinders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00106Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00212Plates; Jackets; Cylinders
    • B01J2208/00221Plates; Jackets; Cylinders comprising baffles for guiding the flow of the heat exchange medium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

고화(固化)한 염화알루미늄의 배관에의 고착·퇴적, 및 배관의 응력 부식 균열을 방지한다. 트리클로로실란의 제조 방법으로서, 유동상(流動床) 방식 반응 장치로부터 배출된, 트리클로로실란을 포함하는 배출 가스를 냉각하는 냉각 공정에서는, 유동상 방식 반응 장치로부터 배출 가스를 배출하기 위한 배관(10) 내에 있어서, 당해 배관(10)의 측벽(3)의 표면(1a)의 온도가 110℃ 이상이 되도록 측벽(3)의 내부에 형성된 공간(4)에 유체를 흘려보내서, 배출 가스를 냉각한다.

Description

트리클로로실란의 제조 방법
본 발명은, 트리클로로실란의 제조 방법, 및 당해 제조 방법에 사용되는 배관에 관한 것이다.
반도체 등의 재료로서 사용되는 다결정 실리콘은, 원료로서 트리클로로실란이 사용된다. 트리클로로실란을 제조하는 수단의 하나로서, 유동상(流動床) 방식 반응 장치를 사용하는 수단을 들 수 있다. 구체적으로는, 유동상 방식 반응 장치를 사용해서 금속 실리콘 분체와 염화수소 가스를 반응시킴에 의해 트리클로로실란을 생성한다. 유동상 방식 반응 장치로부터는, 생성된 트리클로로실란을 포함하는 배출 가스가 배출되고, 이 배출 가스로부터 트리클로로실란을 회수함에 의해, 트리클로로실란을 제조한다. 유동상 방식 반응 장치로부터 배출되는 배출 가스에는, 트리클로로실란 외에, 염화알루미늄 등이 포함되어 있다.
여기에서, 배출 가스로부터 트리클로로실란을 회수하기 위해서는, 당해 배출 가스를 냉각할 필요가 있다. 유동상 방식 반응 장치로부터 배출된 배출 가스를 냉각하는 수단으로서, 예를 들면 특허문헌 1에서는, 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 내공부(102)에 배출 가스가 흐르고 있는 배관(100)의 측벽(101)에, 그 외측으로부터 냉각수를 맞히는 방법이 개시되어 있다. 구체적으로는, 측벽(101)에 냉각수를 맞힘으로써 내공부(102)를 흐르는 배출 가스를 응축하고, 응축 후의 배출 가스를 컴프레서를 사용해서 더 응축시킴에 의해, 트리클로로실란을 회수한다.
중국 특허출원 공개 제101279734호 명세서
그러나, 냉각수의 온도는 염화알루미늄의 승화 온도(약 160℃)보다도 대폭으로 낮으므로, 냉각수를 배관(100)의 측벽에 맞힘에 의해서 배출 가스를 냉각하면, 배출 가스에 포함되는 염화알루미늄이 국소적으로 고화(固化)하는 현상이 발생한다. 그 결과, 고화한 염화알루미늄이 배관(100)에 고착·퇴적하고, 배관(100)을 폐색시키는 원인으로 되어 있었다.
상술의 배관(100)의 폐색을 방지하면서 배출 가스를 냉각하는 수단으로서는, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 내공부(102)에 배출 가스가 흐르고 있는 배관(100)의 측벽(101)에, 그 외측으로부터 고온수를 맞혀서 당해 고온수를 증발시킴에 의해, 배출 가스를 냉각하는 수단이 있다. 그러나, 고온수와 접촉한 측벽(101)의 표면 상에 있어서, 고온수의 증발 시에 급격한 온도차가 발생하고, 이 온도차가 발생한 배관(100)의 개소에서 응력 부식 균열이 발생한다는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 태양은, 상기한 각 문제점에 감안해서 이루어진 것이며, 그 목적은, 고화한 염화알루미늄의 배관에의 고착·퇴적, 및 배관의 응력 부식 균열을 방지하는 것에 있다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따른 트리클로로실란의 제조 방법은, 상기 트리클로로실란을 생성하는 유동상 방식 반응 장치로부터 배출된, 상기 트리클로로실란을 포함하는 배출 가스를 냉각하는 냉각 공정을 포함하고, 상기 냉각 공정에서는, 상기 유동상 방식 반응 장치로부터 상기 배출 가스를 배출하기 위한 배관 내에 있어서, 흐르는 배출 가스와 접하는 측벽의 표면의 온도가 110℃ 이상이 되도록, 상기 측벽의 내부에 형성된 공간에 유체를 흘려보냄에 의해, 상기 배출 가스를 냉각한다.
또한, 본 발명의 일 태양에 따른 배관은, 트리클로로실란을 생성하는 유동상 방식 반응 장치로부터 배출된, 상기 트리클로로실란을 포함하는 배출 가스를 배출하기 위한 배관으로서, 상기 배관의 측벽은, 표면이 상기 배출 가스와 접촉하는 제1 벽과, 상기 제1 벽보다도 외측에 배치된 제2 벽을 구비하고 있고, 상기 제1 벽과 상기 제2 벽 사이에는, 유체를 흘려보내기 위한 공간이 형성되어 있다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 고화한 염화알루미늄의 배관에의 고착·퇴적, 및 배관의 응력 부식 균열을 방지할 수 있다.
도 1은 배출 가스의 냉각에 사용되는 배관의 개략 구조를 나타내는 단면도.
도 2는 배출 가스의 냉각 방법을 나타내는 개략도.
〔1. 트리클로로실란의 제조 방법〕
본 실시형태에 따른 트리클로로실란(SiHCl3)의 제조 방법은, 반응 공정과 냉각 공정을 포함한다. 또, 후술의 유동상 방식 반응 장치(도시하지 않음)에 이를 때까지의 금속 실리콘 분체 및 염화수소 가스의 흐름에 대해서는, 예를 들면, 일본 특개2011-184242호 공보에 기재되어 있기 때문에, 당해 기재를 필요에 따라서 원용하는 것으로 하고, 설명을 생략한다. 또한, 후술의 배관(10)으로부터 트리클로로실란이 배출된 후의 트리클로로실란의 흐름에 대해서는, 예를 들면, 일본 특개2015-089859호 공보에 기재되어 있기 때문에, 당해 기재를 필요에 따라서 원용하는 것으로 하고, 설명을 생략한다.
<1-1. 반응 공정>
우선, 반응 공정에서는, 금속 실리콘 분체와 염화수소(HCl)를 반응시킴으로써, 트리클로로실란을 생성한다. 트리클로로실란의 생성에 사용되는 금속 실리콘 분체로서는, 야금제 금속 실리콘, 규소철, 혹은 폴리실리콘(Si) 등의 금속 상태의 규소 원소를 포함하는 고체 물질을 들 수 있고, 공지의 것이 하등 제한 없이 사용된다.
또한, 금속 실리콘 분체에는 철 화합물 등의 불순물이 포함되어 있어도 되고, 그 성분 및 함유량에 있어서 특히 제한은 없다. 금속 실리콘 분체는, 통상적으로, 평균 입경이 150∼350㎛ 정도인 미세한 분말의 형태로 사용된다.
또한, 트리클로로실란의 생성에 사용되는 염화수소로서는, 공업적으로 입수할 수 있는 각종 염화수소를 사용할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 트리클로로실란의 생성에는, 유동상 방식 반응 장치를 사용한다. 유동상 방식 반응 장치는, 금속 실리콘 분체와 염화수소를 반응시켜서 트리클로로실란을 생성하기 위한 반응 장치이고, 공지의 것을 특히 제한 없이 사용할 수 있다. 유동상 방식 반응 장치를 사용함에 의해, 연속적으로 금속 실리콘 분체 및 염화수소를 공급하고, 연속적으로 트리클로로실란을 제조하는 것이 가능하게 된다. 금속 실리콘 분체 및 염화수소의 공급량은, 유동층이 형성 가능한 유량으로 되는 속도로 금속 실리콘 분체 및 염화수소를 공급할 수 있으면, 특히 제한되지 않는다.
상기 반응에 있어서의 반응 온도는, 반응 장치의 재질 및 능력, 그리고 촉매 등을 감안해서 적의(適宜) 결정되지만, 일반적으로는 200∼500℃, 바람직하게는 250∼450℃의 범위로 설정된다.
반응 공정에 있어서, 유동상 방식 반응 장치 내에서 발생하고 있는 주된 반응은, 하기의 식 1 및 식 2로 표시된다.
[식 1]
Si+3HCl→SiHCl3+H2
[식 2]
Si+4HCl→SiCl4+2H2
유동상 방식 반응 장치에서 생성된 트리클로로실란은, 배출 가스로서 배출된다. 이 배출 가스에는, 트리클로로실란 외에, 수소나 미반응의 테트라클로로실란·금속 실리콘 분체, 그 밖의 클로로실란 화합물, 염화알루미늄이 포함되어 있다.
또, 본 발명의 일 태양에 따른 트리클로로실란의 제조 방법(구체적으로는, 반응 공정)에 있어서, 트리클로로실란의 생성 방법은, 금속 실리콘 분체와 염화수소를 반응시키는 방법으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 폴리실리콘 또는 건식 실리카겔의 제조에 있어서의 폴리실리콘의 석출 공정에서 부생되는 사염화규소(SiCl4)를, 트리클로로실란으로 변환(STC 환원 반응(AX 반응))해서 재이용하는 방법을 채용해도 된다. 상기, 트리클로로실란의 변환은, 하기의 식 3으로 표시된다.
[식 3]
Si+3SiCl4+2H2→4SiHCl3
<1-2. 냉각 공정>
다음으로, 냉각 공정에서는, 유동상 방식 반응 장치로부터 배출된 배출 가스를, 도 1에 나타내는 배관(10)을 사용해서 냉각한다. 구체적으로는, 배관(10) 내에 있어서, 흐르는 배출 가스와 접하는 제1 벽(1)(측벽의 일부)의 표면(1a)의 온도가 110℃ 이상이 되도록, 측벽(3)의 내부에 형성된 공간(4)에 30℃ 이상의 공기(유체)를 흘려보냄으로써, 배출 가스를 냉각한다. 특히, 제1 벽(1)(측벽의 일부)의 표면(1a)의 온도는, 120℃ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 이 냉각 공정을 거침에 의해, 배출 가스에 포함되는 미반응의 금속 실리콘 분체를, 하류에 있어서 소결 금속 필터(도시하지 않음)에 의해 제거하는 것이 가능하게 된다.
배관(10)은, 유동상 방식 반응 장치로부터 배출 가스를 배출하기 위한 설비이고, 도 1에 나타내는 바와 같이 대략 원통 형상의 측벽(3)에 의해서 형성되어 있다. 측벽(3)은, 표면(1a)이 배출 가스와 접촉하는 제1 벽(1), 및 제1 벽(1)보다도 외측에 배치된 제2 벽(2)을 구비하고 있다. 또한, 제1 벽(1)과 제2 벽(2) 사이에는, 공기를 흘려보내기 위한 공간(4)이 형성되어 있다.
한쪽의 제2 벽(2)에는, 공기를 공간(4)에 유도하기 위한 제1 개구부(6)가 형성되어 있고, 제1 개구부(6)와 공간(4)이 연통(連通)하고 있다. 다른 쪽의 제2 벽(2)에는, 공기를 외부에 배출하기 위한 제2 개구부(7)가 형성되어 있고, 제2 개구부(7)와 공간(4)이 연통하고 있다.
배출 가스는, 제1 벽(1)의 표면(1a)에 의해서 둘러싸이도록 형성된, 원통 형상의 내공부(5)를 흐른다. 내공부(5)에 있어서의 연직 하측의 구간에는, 직경이 배관(10)의 내경(내공부(5)의 직경)보다도 작은 이너 쉘(20)이 배치되어 있다. 상기 구간(내공부의 적어도 일부의 구간)에는, 이너 쉘(20)의 배치에 의해서 배출 가스의 유로가 좁혀진 협로(狹路) 구간(5a)이 형성되어 있다. 여기에서, 배출 가스의 유로 전체로서는, 상기 연직 하측의 구간에의 이너 쉘(20)의 배치에 의해서, 내공부(5)의 단면적이 1∼10%, 특히 1∼5% 좁혀져 있는 것이 바람직하다.
이너 쉘(20)의 본체의 외형은 원주 형상으로 되어 있다. 또한, 당해 본체와 연속해서 형성되고, 내공부(5)에 있어서의 배출 가스의 유입측의 쪽을 향하도록 배치되는 선단부는, 외형이 원추(圓錐) 형상으로 되어 있다. 선단부를 이와 같이 원추 형상으로 함으로써, 다른 형상에 비해서 배출 가스의 원활한 유통이 가능하게 되고, 압력의 손실을 억제할 수 있다.
또, 배관(10) 및 이너 쉘(20)의 형상이나 크기, 내공부(5)에 있어서의 이너 쉘(20)의 배치 등은, 본 실시형태의 예로 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1·제2 벽(1, 2)의 두께, 공간(4)의 넓기, 내공부(5)의 형상과 그것에 대응하는 이너 쉘(20)의 외형, 제1·제2 개구부(6, 7)의 크기나 배치에 대해서는, 임의로 설계 변경해도 된다. 또한, 이너 쉘(20)은, 내공부(5)에 배치되어 있지 않아도 된다.
배관(10)의 각 부분 중, 이너 쉘(20)이 근방에 배치되어 있는 출구 부분에 있어서 염화알루미늄의 석출 조건이 가장 엄격해진다. 즉, 상기 출구 부분에서 배출 가스의 온도가 가장 낮아진다. 따라서, 배관(10) 내에 염화알루미늄을 국소적으로 석출·고착시키지 않기 위해서는, 배출 가스가 출구 부분의 내공부(5)를 흐를 때의 당해 배출 가스의 온도가, 염화알루미늄의 승화 온도(약 160℃)를 웃돌고 있을 필요가 있다. 그러기 위해서는, 출구 부분의 표면(1a)의 온도를, 배출 가스 냉각 시에 있어서 110℃ 이상으로 유지할 필요가 있다.
그 점에서, 본 실시형태에 따른 냉각 공정에서는, 제1 벽(1)의 표면(1a)의 온도가 110℃ 이상이 되도록 배관(10)의 공간(4)에 공기를 흘려보내므로, 배출 가스 냉각 시에 있어서의 출구 부분의 표면(1a)의 온도도 110℃ 이상으로 유지되는 것으로 된다. 따라서, 배관(10) 내를 흐르는 배출 가스가, 적어도 염화알루미늄의 승화 온도보다 낮은 온도로 될 때까지 냉각되는 경우는 없다. 그 때문에, 배출 가스 중의 염화알루미늄의 국소적인 고화를 효과적으로 억제할 수 있고, 고화한 염화알루미늄의 배관에의 고착·퇴적을 방지할 수 있다.
여기에서, 본 실시형태에 따른 트리클로로실란의 제조 방법에 있어서, 제1 벽(1)의 표면(1a)의 온도는, 벽면에 K열전대 등을 설치함에 의해서 측정된다.
또한, 본 실시형태에 따른 냉각 공정에서는, 배관(10) 내에 배출 가스가 흐르고 있는 상태에 있어서, 측벽(3)의 내부에 형성된 공간(4)에 공기를 흘려보내므로, 적어도 제1 벽(1)의 표면(1a)에는 상하 방향의 급격한 온도차가 발생하지 않는다. 그 때문에, 배관(10)의 응력 부식 균열을 방지할 수 있다. 또한, 공간(4)에 흐르는 공기의 온도를 30℃ 이상으로 하므로, 예를 들면 공간(4)에 후술의 고온수를 흘려보내는 경우에 비해서, 보다 확실히 제1 벽(1)의 표면(1a)의 온도를 110℃ 이상으로 할 수 있다. 그 때문에, 상기 응력 부식 균열의 발생이 보다 저감된다.
또, 측벽(3)의 내부에 형성된 공간(4)을 흐르는 유체는 공기로 한정되지 않으며, 예를 들면 기름이나 후술의 고온수(100℃ 이상)여도 된다. 환언하면, 배관(10) 내에 있어서, 흐르는 배출 가스와 접하는 제1 벽(1)의 표면(1a)의 온도가 110℃ 이상이 되는 유체이면, 어떠한 유체여도 된다.
또한, 내공부(5)에 있어서의 연직 하측의 구간에는 협로 구간(5a)이 형성되어 있고, 배출 가스가 이 협로 구간(5a)을 통과할 때, 배출 가스와 제1 벽(1)의 표면(1a)과의 거리가 다른 구간을 통과할 때보다도 짧아진다. 그 때문에, 배출 가스가 협로 구간(5a)을 통과하는 과정에 있어서, 다른 구간보다도 효율적으로 냉각되는 것으로 된다. 여기에서, 협로 구간(5a)은, 내공부(5)에 있어서의 연직 하측의 구간, 즉 배관(10)의 출구 부분에 형성되어 있으므로, 배출 가스가 가장 냉각된 상태인 채로 소결 금속 필터를 통과하는 것으로 된다.
〔2. 냉각 공정의 바리에이션〕
본 실시형태에 따른 냉각 공정에 있어서는, 배관(10)의 출구 부분, 구체적으로는 측벽(3)의 가장 낮은 개소의 표면(1a)의 온도(표면 온도)가 125℃ 미만이 되도록, 측벽(3)의 내부에 형성된 공간(4)에 공기 또는 그 밖의 유체를 흘려보내는 것이 바람직하다.
상기 출구 부분의 표면(1a)의 온도를 125℃ 미만으로 함에 의해, 배출 가스가 출구 부분의 내공부(5)를 흐를 때, 당해 배출 가스의 온도를 약 190℃까지 확실히 냉각할 수 있다. 그 때문에, 배출 가스를 소결 금속 필터에 구비된 테프론 개스킷(테프론 : 등록상표)의 내열 온도 이하까지 확실히 냉각할 수 있으므로, 소결 금속 필터를, 배관(10)의 출구 부분의 바로 아래에 안정적으로 배치할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 냉각 공정에 있어서, 측벽(3)의 내부에 형성된 공간(4)에, 공기 대신에 100℃ 이상의 고온수를 흘려보내도 된다. 100℃ 이상의 고온수를 흘려보냄에 의해, 예를 들면 공기를 흘려보내는 경우에 비해서 배관(10)의 길이를 짧게 할 수 있다. 그 때문에, 고화한 염화알루미늄의 배관에의 퇴적을 방지할 수 있음과 함께, 트리클로로실란의 제조 설비를 컴팩트하게 할 수 있다.
<정리>
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따른 트리클로로실란의 제조 방법은, 상기 트리클로로실란을 생성하는 유동상 방식 반응 장치로부터 배출된, 상기 트리클로로실란을 포함하는 배출 가스를 냉각하는 냉각 공정을 포함하고, 상기 냉각 공정에서는, 상기 유동상 방식 반응 장치로부터 상기 배출 가스를 배출하기 위한 배관 내에 있어서, 흐르는 배출 가스와 접하는 측벽의 표면의 온도가 110℃ 이상이 되도록, 상기 측벽의 내부에 형성된 공간에 유체를 흘려보냄에 의해, 상기 배출 가스를 냉각한다.
또한, 본 발명의 일 태양에 따른 트리클로로실란의 제조 방법은, 상기 냉각 공정에 있어서, 상기 측벽의, 가장 낮은 개소의 표면 온도가 125℃ 미만이 되도록, 상기 공간에 상기 유체를 흘려보내도 된다.
또한, 본 발명의 일 태양에 따른 트리클로로실란의 제조 방법은, 상기 유체는, 30℃ 이상의 공기여도 된다.
또한, 본 발명의 일 태양에 따른 트리클로로실란의 제조 방법은, 상기 유체는, 100℃ 이상의 고온수여도 된다.
또한, 본 발명의 일 태양에 따른 배관은, 트리클로로실란을 생성하는 유동상 방식 반응 장치로부터 배출된, 상기 트리클로로실란을 포함하는 배출 가스를 배출하기 위한 배관으로서, 상기 배관의 측벽은, 표면이 상기 배출 가스와 접촉하는 제1 벽과, 상기 제1 벽보다도 외측에 배치된 제2 벽을 구비하고 있고, 상기 제1 벽과 상기 제2 벽 사이에는, 유체를 흘려보내기 위한 공간이 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 일 태양에 따른 배관은, 상기 배관에 있어서의 상기 배출 가스가 흐르는 내공부에는, 직경이 상기 배관의 내경보다도 작은 이너 쉘이 배치되어 있고, 상기 내공부의 적어도 일부의 구간에는, 상기 이너 쉘의 배치에 의해서 상기 배출 가스의 유로가 좁혀진 협로 구간이 형성되어 있어도 된다.
〔3. 실시예〕
본 실시예에서는, 유동상 방식 반응 장치에 있어서, 금속 실리콘 분체와 염화수소(HCl)를 반응시켜서 트리클로로실란을 생성했다. 트리클로로실란 생성 후의 유동상 방식 반응 장치로부터 배출된 350℃의 배출 가스를, 도 1에 나타내는 배관(10)의 내공부(5)에 흘려보내서 냉각했다. 냉각은, 배관(10)에 있어서, 45℃의 공기를 제1 개구부(6)로부터 측벽(3)의 공간(4)에 공급하고, 143℃까지 온도 상승한 공기를 제2 개구부(7)로부터 배출시킴으로써 행했다. 또, 내공부(5)에 있어서의 이너 쉘(20)이 배치된 부분에 있어서, 배출 가스의 유로는 내공부 단면적의 2%로 좁혀져 있는 구조였다.
이 냉각에 있어서, 측벽(3)의, 공간(4)이 마련되어 있는 하단 부분(출구 부분)에 있어서의 제1 벽(1)의 표면(1a)의 온도를, 벽면에 K열전대를 설치함에 의해 측정했다. 상기 하단 부분의 둘레 방향에 있어서, 등간격을 두고 3개소에서 온도 측정했지만, 모두 약 120℃이고, 110℃를 웃도는 것이었다. 또한, 당해 하단 부분을 통과한 배출 가스의 온도도 열전대 온도계에 의해 측정했더니, 측정된 온도는, 염화알루미늄의 승화 온도(약 160℃)를 웃도는 약 190℃였다.
배관(10)을 흐르는 배출 가스는, 이 공간(4)이 마련되어 있는 하단 부분(출구 부분)에서 가장 배출 가스의 온도가 낮아진다. 그 때문에, 이 개소가 상기 110℃를 웃돌고 있는 것은, 당해 개소로부터 상류에 있어서, 배출 가스는 염화알루미늄을 승화(고화) 온도 이상으로 유지되는 것을 의미하는 것이었다. 이로부터, 열교환에서 중요한 전열면을, 염화알루미늄의 석출·고착에 의해 오염하지 않고, 운전을 계속할 수 있는 것을 알 수 있었다.
〔4. 부기 사항〕
본 발명은 상술한 각 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 청구항에 나타낸 범위에서 각종 변경이 가능하고, 서로 다른 실시형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적의 조합해서 얻어지는 실시형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. 또한, 각 실시형태에 각각 개시된 기술적 수단을 조합함에 의해, 새로운 기술적 특징을 형성할 수 있다.
본 발명은, 트리클로로실란의 제조에 이용할 수 있다.
1 : 제1 벽
1a : 표면
2 : 제2 벽
3 : 측벽
4 : 공간
5 : 내공부
5a : 협로 구간
10 : 배관
20 : 이너 쉘

Claims (6)

  1. 트리클로로실란의 제조 방법으로서,
    상기 트리클로로실란을 생성하는 유동상(流動床) 방식 반응 장치로부터 배출된, 상기 트리클로로실란을 포함하는 배출 가스를 냉각하는 냉각 공정을 포함하고,
    상기 냉각 공정에서는,
    상기 유동상 방식 반응 장치로부터 상기 배출 가스를 배출하기 위한 배관 내에 있어서, 상기 배관 내를 흐르는 배출 가스와 접하는 측벽의 표면의 온도가 110℃ 이상이 되도록, 상기 측벽의 내부에 형성된 공간에 유체를 흘려보냄에 의해,
    상기 배관 내에 있어서의, 상기 공간이 마련되어 있는 상기 측벽의 하단 부분보다 상류에 있어서, 상기 배관 내를 흐르는 배출 가스의 온도가 염화알루미늄의 승화 온도 이상으로 유지되도록, 상기 배출 가스를 냉각하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 공정에 있어서, 상기 측벽의, 가장 낮은 개소의 표면 온도가 125℃ 미만이 되도록, 상기 공간에 상기 유체를 흘려보내는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유체는, 30℃ 이상의 공기인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유체는, 100℃ 이상의 고온수인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
KR1020207014708A 2017-11-20 2018-11-16 트리클로로실란의 제조 방법 KR102599878B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017223146 2017-11-20
JPJP-P-2017-223146 2017-11-20
PCT/JP2018/042555 WO2019098343A1 (ja) 2017-11-20 2018-11-16 トリクロロシランの製造方法および配管

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200088338A KR20200088338A (ko) 2020-07-22
KR102599878B1 true KR102599878B1 (ko) 2023-11-09

Family

ID=66539808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207014708A KR102599878B1 (ko) 2017-11-20 2018-11-16 트리클로로실란의 제조 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11612869B2 (ko)
EP (1) EP3715324B1 (ko)
JP (1) JP6564554B1 (ko)
KR (1) KR102599878B1 (ko)
CN (1) CN111629997B (ko)
TW (1) TWI769341B (ko)
WO (1) WO2019098343A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220274840A1 (en) 2019-11-22 2022-09-01 Tokuyama Corporation Trichlorosilane production method, and pipes

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101279734A (zh) * 2008-05-30 2008-10-08 广州吉必盛科技实业有限公司 合成多晶硅原料三氯氢硅的方法
US20100290970A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-18 Staffin H Kenneth Fluidized bed process for synthesizing trichlorosilane and a trichlorosilane synthesizer

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4847500A (ko) * 1971-10-21 1973-07-05
DE2623290A1 (de) * 1976-05-25 1977-12-08 Wacker Chemitronic Verfahren zur herstellung von trichlorsilan und/oder siliciumtetrachlorid
JPH0764536B2 (ja) * 1987-01-09 1995-07-12 東燃株式会社 クロルシランの製造方法
DE10030251A1 (de) 2000-06-20 2002-01-03 Degussa Abtrennung von Metallchloriden aus gasförmigen Reaktionsgemischen der Chlorsilan-Synthese
DE10030252A1 (de) 2000-06-20 2002-01-03 Degussa Abtrennung von Metallchloriden aus deren Suspensionen in Chlorsilanen
US7623643B2 (en) 2005-07-26 2009-11-24 Microsoft Corporation Augmenting a call with context
JP5359082B2 (ja) 2007-10-23 2013-12-04 三菱マテリアル株式会社 トリクロロシラン製造装置及びトリクロロシラン製造方法
EP2055674B1 (en) 2007-10-23 2016-09-14 Mitsubishi Materials Corporation Apparatus for producing trichlorosilane and method for producing thrichlorosilane
DE102008001576A1 (de) 2008-05-06 2009-11-12 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Hydrolyse von Metallsalzen mit Emulsionen
CN101279735A (zh) * 2008-05-30 2008-10-08 中蓝晨光化工研究院有限公司 三氯氢硅的生产方法及其设备
US20120213687A1 (en) 2008-08-05 2012-08-23 Mitsubishi Materials Corporation Method for manufacturing trichlorosilane
KR101687833B1 (ko) 2009-01-20 2016-12-19 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 트리클로로실란 제조 장치 및 트리클로로실란 제조 방법
CN101628720A (zh) 2009-08-24 2010-01-20 洛阳中硅高科技有限公司 三氯氢硅合成产物加压冷凝的生产工艺
CN102030334A (zh) 2009-09-25 2011-04-27 重庆大全新能源有限公司 一种三氯氢硅生产中产生的合成气体的除尘方法
CN201505494U (zh) 2009-09-25 2010-06-16 重庆大全新能源有限公司 一种三氯氢硅生产中产生的合成气体的除尘装置
CN102100998B (zh) 2009-12-21 2013-03-20 重庆大全新能源有限公司 一种三氯氢硅合成尾气的处理方法及装置
JP5535679B2 (ja) 2010-02-18 2014-07-02 株式会社トクヤマ トリクロロシランの製造方法
JP2011184242A (ja) 2010-03-09 2011-09-22 Jnc Corp クロロシランの製造装置
CN201899898U (zh) 2010-12-08 2011-07-20 湖北江钻天祥化工有限公司 合成三氯氢硅的尾气处理装置
CN102101000A (zh) 2010-12-08 2011-06-22 湖北江钻天祥化工有限公司 三氯氢硅生产中尾气的处理工艺及其装置
CN201807210U (zh) 2010-12-10 2011-04-27 河南尚宇新能源股份有限公司 一种三氯氢硅尾气加压处理装置
KR101959592B1 (ko) * 2011-10-18 2019-07-02 도아고세이가부시키가이샤 클로로폴리실란 제조방법 및 유동층 반응 장치
CN202358928U (zh) 2011-12-08 2012-08-01 乐山永祥硅业有限公司 一种三氯氢硅合成气洗涤塔
JP6287081B2 (ja) 2013-11-06 2018-03-07 三菱マテリアル株式会社 テトラクロロシラン回収方法及び多結晶シリコン製造方法
CN205953540U (zh) * 2016-08-25 2017-02-15 新特能源股份有限公司 一种三氯氢硅合成炉余热利用装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101279734A (zh) * 2008-05-30 2008-10-08 广州吉必盛科技实业有限公司 合成多晶硅原料三氯氢硅的方法
US20100290970A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-18 Staffin H Kenneth Fluidized bed process for synthesizing trichlorosilane and a trichlorosilane synthesizer

Also Published As

Publication number Publication date
CN111629997B (zh) 2023-03-24
EP3715324B1 (en) 2022-01-19
WO2019098343A1 (ja) 2019-05-23
US11612869B2 (en) 2023-03-28
US20200368705A1 (en) 2020-11-26
KR20200088338A (ko) 2020-07-22
CN111629997A (zh) 2020-09-04
JP6564554B1 (ja) 2019-08-21
EP3715324A4 (en) 2021-06-02
JPWO2019098343A1 (ja) 2019-11-14
EP3715324A1 (en) 2020-09-30
TWI769341B (zh) 2022-07-01
TW201922346A (zh) 2019-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100813131B1 (ko) 유동층 반응기를 이용한 다결정 실리콘의 지속 가능한제조방법
EP2154110B1 (en) Process for producing trichlorosilane
JP2009536915A5 (ko)
JP2002029726A (ja) シリコン生成用反応装置
KR102599878B1 (ko) 트리클로로실란의 제조 방법
JP7140983B2 (ja) 六フッ化タングステンの製造方法
US20150175430A1 (en) Method for Producing Polysilicon
JP4805155B2 (ja) シリコン製造装置
TW201425223A (zh) 將四氯化矽轉爲三氯矽烷的方法
US20170283266A1 (en) Poly-silicon manufacturing apparatus and method using high-efficiency hybrid horizontal reactor
TWI820056B (zh) 反應裝置及三氯矽烷的製造方法
US10196273B2 (en) Device for manufacturing polysilicon using horizontal reactor and method for manufacturing same
CN111372892B (zh) 三氯硅烷的制造方法及三氯硅烷的制造装置
US20220274840A1 (en) Trichlorosilane production method, and pipes
US10974218B2 (en) Fluidized bed reactor for production of granular polycrystalline silicon
JP2003002627A (ja) シリコンの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right