KR20100121388A - Vertical reactor for obtaining silane and method for continuous obtaining silane using the same - Google Patents

Vertical reactor for obtaining silane and method for continuous obtaining silane using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20100121388A
KR20100121388A KR1020090098481A KR20090098481A KR20100121388A KR 20100121388 A KR20100121388 A KR 20100121388A KR 1020090098481 A KR1020090098481 A KR 1020090098481A KR 20090098481 A KR20090098481 A KR 20090098481A KR 20100121388 A KR20100121388 A KR 20100121388A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reaction
silane
raw material
vertical reactor
temperature
Prior art date
Application number
KR1020090098481A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101101972B1 (en
Inventor
유리 뻬뜨로비치 엔도빈
올렉 발렌티노비치 뻬레르바
엘레나 니꼴라예브나 체크리
파벨 아르카지예비치 스토로젠코
알렉산드르 니꼴라예비치 폴리바노프
강경훈
Original Assignee
주식회사 케이씨씨
에프에스유이 그니테오스
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 주식회사 케이씨씨, 에프에스유이 그니테오스 filed Critical 주식회사 케이씨씨
Priority to PCT/KR2009/006928 priority Critical patent/WO2010128743A1/en
Publication of KR20100121388A publication Critical patent/KR20100121388A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101101972B1 publication Critical patent/KR101101972B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02Silicon
    • C01B33/021Preparation
    • C01B33/027Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
    • C01B33/033Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by reduction of silicon halides or halosilanes with a metal or a metallic alloy as the only reducing agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053Details of the reactor
    • B01J19/0066Stirrers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18Stationary reactors having moving elements inside
    • B01J19/1806Stationary reactors having moving elements inside resulting in a turbulent flow of the reactants, such as in centrifugal-type reactors, or having a high Reynolds-number
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18Stationary reactors having moving elements inside
    • B01J19/1812Tubular reactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18Stationary reactors having moving elements inside
    • B01J19/1868Stationary reactors having moving elements inside resulting in a loop-type movement
    • B01J19/1881Stationary reactors having moving elements inside resulting in a loop-type movement externally, i.e. the mixture leaving the vessel and subsequently re-entering it
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00164Controlling or regulating processes controlling the flow

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

PURPOSE: In one reactor the stoichiometric flow is guaranteed. It can switch into the mono silane gas by altogether reacting the silicon halides, the continuous recovering method of silane for manufacture vertical reactor and silane using the same. CONSTITUTION: The silane for manufacture vertical reactor. With the first raw material of the liquid including the metal hydride. The second raw material of the weather including the silicon halides. The reactive part(110) including a plurality of active zones reacting. The first inlet which is formed in the upper one side of the reactive part, and flows in the first raw material as the reactive part(120).

Description

실란 제조용 수직형 반응기 및 이를 이용한 실란의 연속적 회수방법{Vertical reactor for obtaining silane and method for continuous obtaining silane using the same}Vertical reactor for obtaining silane and method for continuous obtaining silane using the same}

본 발명은 실란 제조용 수직형 반응기 및 이를 이용한 실란의 연속적 회수방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vertical reactor for producing silane and a continuous recovery method of silane using the same.

최근에 모노실란(monosilane)의 생산은 반도체 실리콘, 박막 실리콘 층, 광전지 장치 생산을 위한 "태양전지용(solar grade)" 실리콘의 생산에 매우 중요한 의미를 가지고 있다.In recent years, the production of monosilane has significant implications for the production of "solar grade" silicon for the production of semiconductor silicon, thin film silicon layers and photovoltaic devices.

일반적으로 반도체 실리콘 생산에서 최초 원료물질로 사용되는 것은 금속 실리콘(MGS, metallurgical silicon)이다. 금속 실리콘에서 반도체 실리콘을 회수하기 위해서는 여러 단계를 수행하여야 하므로 에너지 손실이 크다.In general, metallurgical silicon (MGS) is the first raw material used in semiconductor silicon production. The recovery of the semiconductor silicon from the metal silicon requires a large number of steps, which results in high energy loss.

구체적으로 살펴 보면, 먼저 금속 실리콘을 휘발성 실리콘화합물(volatile silicon compounds)로 전환시키고, 휘발성 실리콘화합물을 여러 단계의 정제작업을 수행한 후, 정제된 휘발성 실리콘화합물을 반도체 실리콘으로 복구시킨다.Specifically, first, the metal silicon is converted into volatile silicon compounds, and the volatile silicon compounds are subjected to various steps of purification, and then the purified volatile silicon compounds are recovered into semiconductor silicon.

한편, 일부 산업에서는 티타늄, 마그네슘 및 트리클로로실란(trichlorosilane) 등의 생산 시에 부산물로서 테트라할로겐화 규소와 같은 할로겐화 규소 화합물(halide compound of silicon)이 대량으로 생산되고 있다. 또한, 비료 생산 시에도 많은 양의 테트라플루오르화 규소(silicon tetrafluoride)가 생성되는데, 이와 같은 테트라플루오르화 규소는 그대로 폐기될 경우, 큰 환경문제를 야기할 수 있지만, 규소의 회수 공정에 이용할 경우, 값싼 원료로 유용하게 사용될 수도 있다.Meanwhile, in some industries, a halogen compound of silicon such as silicon tetrahalide is produced in large quantities as a byproduct in the production of titanium, magnesium, and trichlorosilane. In addition, fertilizer production generates a large amount of silicon tetrafluoride, which, if discarded as is, can cause great environmental problems, but when used in the recovery process of silicon, It can be usefully used as a cheap raw material.

따라서, 상기 테트라플루오르화 규소(silicon tetrafluoride)와 같은 할로겐화 규소 화합물을 모노실란 및 알칼리 금속 알루미늄 플루오라이드(alkali metal aluminium fluoride)와 같은 가치 있는 생성물로 전환시키는 공정이 주목을 받고 있다.Thus, attention has been paid to the process of converting silicon halide compounds such as silicon tetrafluoride into valuable products such as monosilane and alkali metal aluminum fluoride.

할로겐화 규소를 이용하여 모노실란을 회수하는 공정은 예를 들면, 다음과 같은 반응식 1에 의해 수행될 수 있다.The process of recovering monosilane using silicon halide may be performed by, for example, Scheme 1 below.

NaAlH4+SiF4 → NaAlF4+SiH4 NaAlH 4 + SiF 4 → NaAlF 4 + SiH 4

여기서, 상기 NaAlF4 화합물은 일반적으로 반응 생성물 내에서 단일의 화학양론적 화합물(stoichiometric compound)로서 나타나지 않고, Na5Al3F14ㆍAlF3, AlF3, NaF 및 그 밖의 다른 화합물들과 함께 생성된다.Here, the NaAlF 4 compound generally does not appear as a single stoichiometric compound in the reaction product, but is produced together with Na 5 Al 3 F 14 ㆍ AlF 3 , AlF 3 , NaF and other compounds. do.

최초 원료물질은 일반적으로 할로겐화 규소 화합물 내의 불순물들(ex. 염화물(chloride), 불화물(fluoride)과 같은 다양한 할로겐화물들의 혼합물, 할로겐화 수소(free hydrogen halide), 원소(element) 불순물, 수분 또는 산소 함유 화합물 등) 및 금속 수소화물 내의 불순물들(예를 들면, NaAlH2Et2)에 의해 오염되어 있다. 이에 따라 반응 생성물 중에는 탄화수소, 수소 및 알루미늄 금속과 같은 부산물이 포함될 수 있다.Initial raw materials typically contain a mixture of various halides such as chloride, fluoride, free hydrogen halide, element impurities, moisture or oxygen in the silicon halide compound. Compound, etc.) and impurities in the metal hydride (eg, NaAlH 2 Et 2 ). Accordingly, reaction products may include by-products such as hydrocarbons, hydrogen, and aluminum metal.

이와 같은 모든 부수적인 공정들은 화학량론적 반응을 확보하기 위한 반응 흐름의 선택 및 조절을 어렵게 할 우려가 있다.All such ancillary processes are subject to the difficulty of selecting and controlling the reaction flow to ensure stoichiometric reactions.

따라서, 프로세스를 적절하게 조절하지 못하는 경우, 많은 양의 미 반응 할로겐화 규소로 인하여 모노실란의 회수가 제한되거나 모노실란이 오염되고, 이에 따라 혼합물의 정제 및 분리공정이 더 어려워지며, 수소를 함유하는 금속 할로겐화물이 생성됨으로써 처리의 위험성이 현저하게 증가할 뿐 아니라, 이의 복원 및 이용이 어려워질 우려가 있었다.Thus, if the process is not properly controlled, the large amount of unreacted silicon halides may limit the recovery of monosilane or contaminate the monosilane, thereby making the purification and separation process of the mixture more difficult and containing hydrogen. The generation of metal halides not only significantly increased the risk of treatment, but also made it difficult to restore and use them.

따라서, 이러한 기술적 문제를 해결하기 위한 다양한 방법들이 개발되고 있다.Accordingly, various methods have been developed to solve this technical problem.

미국등록특허 제4,632,816호는 하나의 반응기 내에 포함된 과량의 금속 수소화물에서 모노실란을 회수하는 방법을 개시하고 있다.US Pat. No. 4,632,816 discloses a method for recovering monosilane from excess metal hydride contained in one reactor.

그러나 상기 방법에 의하면, 수소를 함유하는 금속 할로겐화물 및 이의 부산물로서 생성되는 알루미늄 금속에 의한 오염으로 인하여 반응장치가 급속하게 오염 될 수 있고, 이에 따라 모노실란의 생성 및 회수 기능이 저하된다는 문제점이 있다.However, according to the above method, the reaction apparatus may be rapidly contaminated due to contamination by the metal halide containing hydrogen and aluminum metal produced as a by-product thereof, and thus, the production and recovery function of the monosilane is deteriorated. have.

또한, 미국등록특허 제4,847,061호는 수소를 함유하는 금속 할로겐화물로 인한 오염을 감소시키기 위하여 반응 흐름의 움직임과 반대 방향으로 형성된 두 개의 반응기에서 모노실란을 회수하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 이런 형태의 해결방안 또한 수소를 함유하는 금속 할로겐화물로 인한 오염문제를 완전히 해결하지 못한다는 문제점이 있다.In addition, U.S. Patent No. 4,847,061 discloses a method for recovering monosilane in two reactors formed in the opposite direction to the movement of the reaction stream to reduce contamination by hydrogen containing metal halides. However, this type of solution also has a problem that it does not completely solve the problem of contamination due to the metal halide containing hydrogen.

한편, 미국등록특허 제5,075,092호는 세 개의 장치로 구성되어 있는 견본(prototype)을 통한 모노실란의 연속적 회수방법을 개시하고 있다. 두 개의 반응기는 이상적인 혼합을 위하여 반응 흐름과 반대 방향으로 흐르고, 제3반응기는 가스 상의 여러 화학반응 프로세스가 접촉하여 반응하도록 설계되어 있다. 이에 의하면, 제3반응기는 이상적으로 두 프로세스를 혼합하고, 가스상 및 액상을 분리하는 기능을 할 수 있다.On the other hand, US Patent No. 5,075,092 discloses a method for the continuous recovery of monosilane through a prototype consisting of three devices. The two reactors flow in the opposite direction to the reaction flow for ideal mixing, and the third reactor is designed to react in contact with several chemical reaction processes in the gas phase. This allows the third reactor to ideally mix the two processes and serve to separate the gas and liquid phases.

보다 구체적으로, 상기 종래 문헌에 따른 모노실란의 연속적 회수방법을 설명하면, 우선, 할로겐화 규소를 제1반응기에 공급하고, 금속 수소화물의 잔여분과 반응시켜 상기 할로겐화 규소의 거의 전부를 모노실란으로 전환시킨 후, 미 반응된 할로겐화 규소 및 모노실란을 포함하는 혼합물을 제2반응기로 공급한다. 제2반응기로 금속 수소화물을 공급하여, 제1반응기에서 공급된 모노실란과 반응시키고, 다시 제1반응기로 이동시켜 최종적으로 방출시킨다. 또한, 공급량의 화학량론적 비는 제2반응기 내부에서의 열 방출을 최소화시킴으로써 조절한다.More specifically, the method for the continuous recovery of the monosilane according to the conventional literature will first be described. First, silicon halide is fed to the first reactor, and reacted with the remainder of the metal hydride to convert almost all of the silicon halide to monosilane. After this, a mixture comprising unreacted silicon halide and monosilane is fed to the second reactor. The metal hydride is fed to the second reactor, reacted with the monosilane supplied from the first reactor, and then transferred to the first reactor for final release. In addition, the stoichiometric ratio of the feed is adjusted by minimizing heat release inside the second reactor.

이러한 방법에 의하면, 반응물의 화학양론적 비가 근사치에 접근하며, 특히 금속 수소화물과 반응하지 않은 금속 할로겐화물이 오염된 상태로 유출되는 것을 방지할 수 있다.According to this method, the stoichiometric ratio of the reactants approaches an approximation, and in particular, it is possible to prevent the metal halides which do not react with the metal hydrides from leaking in a contaminated state.

그러나, 상기 방법에 의하면, 두 개의 반응기 사용으로 인해 금속 수소화물을 함유하는 슬러지를 펌프로 이동시켜야 하므로 장치 표면에서 알루미늄의 분할에 따라 수소화물이 파괴될 우려가 있고, 이로 인하여 금속 알루미늄 수소화물의 소모량을 증가시켜 장치의 수명을 단축시키고 작동을 어렵게 할 수 있다는 문제점이 있다.However, according to the above method, since the use of two reactors requires the transport of sludge containing metal hydride to the pump, the hydride may be destroyed due to the division of aluminum on the surface of the device, thereby There is a problem that by increasing the consumption can shorten the life of the device and make the operation difficult.

나아가, 할로겐화 규소와 금속 수소화물의 과대한 반응(양쪽의 물질이 거의 100% 결합에 사용되어 잉여가 없는 반응)이 일어나는 제2반응기는 혼합 반응기 및 원료 반응물의 공급량을 화학량론적으로 조절하는 조절 반응기로서 사용되는데, 혼합 반응기 안에서의 반응 특성에 따라, 반응 생성물에는 상대적으로 소량이기는 하지만, 항상 반응하지 못하고 남아있는 원료성분들이 존재할 수 있는데, 이에 따라 기계적인 혼합장치를 설비한 이상적인 혼합 반응기를 주요 장치로 사용하여야 한다는 점에서 문제가 있다.Furthermore, the second reactor, in which excessive reaction of silicon halides and metal hydrides (there is no excess because both materials are used for almost 100% bonding), is a controlled reactor that stoichiometrically controls the feed of the mixing reactor and raw material reactants. Depending on the reaction characteristics in the mixing reactor, there may be raw materials remaining in the reaction product which are relatively small but not always able to react. Thus, an ideal mixing reactor equipped with a mechanical mixing device is provided. There is a problem in that it must be used.

즉, 이와 같은 혼합 반응기를 주요 장치를 이용할 경우, 모노실란의 생산 전력을 증가시키기 위하여 반응기를 확장시키기가 어려울 수 있어, 대량으로 모노실란을 회수하기 어렵다는 문제점이 있었다.That is, when using such a mixing reactor as the main apparatus, it may be difficult to expand the reactor to increase the production power of the monosilane, there was a problem that it is difficult to recover the monosilane in large quantities.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 반응기만으로도 할로겐화 규소를 이용하여 실란을 생성하기 위한 화학량론적 반응을 수행하는 것으로서, 복수의 반응구역을 포함하는 반응부의 중단부에서 하부에서 유입되는 할로겐화 규소를 상부에서 유입되는 금속 수소화물과 반응시켜 모노실란 및 금속 할로겐화물을 생성하며, 생성된 모노실란 및 금속 할로겐화물을 각각 상부 배출구 및 하부 배출구로 연속적으로 분리 회수할 수 있는 실란 제조용 수직형 반응기 및 이를 이용한 실란의 연속적 회수방법을 제공하는 것이다.The present invention was created in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to perform a stoichiometric reaction for producing silane using silicon halide with only one reactor, and includes a reaction section including a plurality of reaction zones. At the stop, the silicon halide flowing from the bottom is reacted with the metal hydride flowing from the top to produce monosilane and metal halides, and the monosilane and metal halides generated are continuously separated and recovered to the upper and lower outlets, respectively. It is to provide a vertical reactor for producing silane and a continuous recovery method of silane using the same.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 금속 수소화물을 포함하는 액상의 제1원료 및 할로겐화 규소를 포함하는 기상의 제2원료가 반응하는 복수의 반응구역을 포함하는 반응부; 상기 반응부의 상부 일측에 형성되어, 제1원료를 반응부로 유입하는 제1유입구; 상기 반응부의 하부 일측에 형성되어, 제2원료를 반응부로 유입하는 제2유입구; 상기 반응부의 상단에 형성되어, 상기 반응부에서 생성된 실란 가스를 배출하는 제1배출구; 및 상기 반응부의 하단에 형성되어, 상기 반응부에서 생성된 액상의 금속할로겐화물을 배출하는 제2배출구를 포함하는 실란 제조용 수직형 반응기를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a device comprising: a reaction unit including a plurality of reaction zones in which a first raw material in a liquid phase including a metal hydride and a second raw material in a gas phase including silicon halides are reacted; A first inlet formed on an upper side of the reaction part and introducing a first raw material into the reaction part; A second inlet formed on one side of the lower portion of the reaction part and introducing a second raw material into the reaction part; A first outlet formed at an upper end of the reaction part and discharging silane gas generated in the reaction part; And a second outlet formed at a lower end of the reaction part and discharging the liquid metal halide generated in the reaction part.

또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 실란 제조용 수직형 반응기를 이용하여 실란을 회수하는 실란의 연속적 회수방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a continuous recovery method of silane to recover the silane using a vertical reactor for producing silane according to the present invention.

본 발명에 의하면, 할로겐화 규소의 수소화 반응을 원활하게 하여 연속적으로 실란을 제조할 수 있는 실란 제조용 수직형 반응기 및 이를 이용한 실란의 연속적 회수방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 하나의 반응기 내에서, 화학량론적인 흐름이 보장되도록 하여, 할로겐화 규소를 모두 반응시킴으로써 모노실란 가스로 전환시킬 수 있고, 이에 따라 생성된 모노실란 가스를 용이하게 분리 회수할 수 있으며, 나아가, 반응하지 않고 남아있는 금속 수소화물도 재유입을 통하여 할로겐화 실란과의 반응에 재사용할 수 있어, 원료의 낭비를 줄일 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a vertical reactor for producing silane capable of producing silane continuously by smoothing hydrogenation of silicon halide and a method for continuously recovering silane using the same. In addition, according to the present invention, in one reactor, the stoichiometric flow can be ensured, so that all of the silicon halides can be converted into monosilane gas, thereby easily separating and recovering the produced monosilane gas. In addition, the metal hydride remaining without reaction can be reused in the reaction with the halogenated silane through reflow, thereby reducing the waste of raw materials.

또한, 하나의 반응기만으로 공정을 수행하므로, 공정을 단순화시킬 수 있고, 연결부위를 단축할 수 있으며, 최초 반응 생성물의 이동에 따른 손실을 감소시킬 수 있고, 파생된 반응 생성물도 효율적으로 이용할 수 있어, 생산 비용을 크게 절감시킬 수 있다.In addition, since the process is performed using only one reactor, the process can be simplified, the connection part can be shortened, the loss due to the movement of the initial reaction product can be reduced, and the derived reaction product can be efficiently used. As a result, production costs can be greatly reduced.

본 발명은 금속 수소화물을 포함하는 액상의 제1원료 및 할로겐화 규소를 포함하는 기상의 제2원료가 반응하는 복수의 반응구역을 포함하는 반응부; 상기 반응 부의 상부 일측에 형성되어, 제1원료를 반응부로 유입하는 제1유입구; 상기 반응부의 하부 일측에 형성되어, 제2원료를 반응부로 유입하는 제2유입구; 상기 반응부의 상단에 형성되어, 상기 반응부에서 생성된 실란 가스를 배출하는 제1배출구; 및 상기 반응부의 하단에 형성되어, 상기 반응부에서 생성된 액상의 금속할로겐화물을 배출하는 제2배출구를 포함하는 실란 제조용 수직형 반응기에 관한 것이다.The present invention comprises: a reaction part including a plurality of reaction zones in which a first raw material in a liquid phase including a metal hydride and a second raw material in a gas phase including silicon halides are reacted; A first inlet formed on one side of the upper part of the reaction part to introduce a first raw material into the reaction part; A second inlet formed on one side of the lower portion of the reaction part and introducing a second raw material into the reaction part; A first outlet formed at an upper end of the reaction part and discharging silane gas generated in the reaction part; And a second discharge port formed at a lower end of the reaction unit and discharging the liquid metal halide produced in the reaction unit.

이하, 본 발명에 따른 실란 제조용 수직형 반응기를 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a vertical reactor for producing silane according to the present invention will be described in more detail.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 예에 따른 실란 제조용 수직형 반응기(100)는 전술한 바와 같이, 액상의 금속 수소화물 및 기상의 할로겐화 규소가 반응하는 복수의 반응구역을 포함하는 반응부(110); 상기 반응부(110)의 상부 일측에 형성되어, 금속 수소화물을 반응부(110)로 유입하는 제1유입구(120); 상기 반응부(110)의 하부 일측에 형성되어, 할로겐화 규소를 반응부(110)로 유입하는 제2유입구(130); 상기 반응부(110)의 상단에 형성되어, 상기 반응을 통하여 생성된 실란 가스를 배출하는 제1배출구(140); 및 상기 반응부(110)의 하단에 형성되어, 상기 반응을 통하여 생성된 액상의 금속할로겐화물을 배출하는 제2배출구(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a vertical reactor 100 for producing silane according to an embodiment of the present invention may include a reaction part including a plurality of reaction zones in which a liquid metal hydride and a gaseous silicon halide react as described above. 110); A first inlet 120 formed on one side of the upper part of the reaction part 110 to introduce metal hydride into the reaction part 110; A second inlet 130 formed at one lower side of the reaction part 110 to introduce silicon halide into the reaction part 110; A first outlet 140 formed at an upper end of the reaction part 110 to discharge silane gas generated through the reaction; And a second outlet 150 formed at a lower end of the reaction unit 110 to discharge the metal halide of the liquid phase generated through the reaction.

즉, 본 발명의 일 예에 따른 실란 제조용 수직형 반응기(100)는 상기 제1유입구(120)를 통하여 액상의 금속 수소화물을 반응부(110)의 상부로 유입하고, 상기 제2유입구(130)를 통하여 기상의 할로겐화 규소를 반응부(110)의 하부로 유입한다.That is, the silane manufacturing vertical reactor 100 according to an embodiment of the present invention introduces a liquid metal hydride into the upper portion of the reaction unit 110 through the first inlet 120, and the second inlet 130. The gaseous silicon halide is introduced into the lower portion of the reaction unit 110 through the.

즉, 각각 상부 및 하부로 유입된 액상의 금속 수소화물과 기상의 할로겐화 규소가 접촉함에 따라 반응부(110)에 구비된 복수의 반응구역에서 반응을 일으키며, 이때, 모든 반응은 상기 반응부(110)의 중단부에서 모두 수행되므로 이에 따라 생성된 실란 가스 및 액상의 금속 할로겐화물은 각각 반응부(110)의 상단에 형성된 제1배출구(140) 및 반응부(110)의 하단에 형성된 제2배출구(150)를 통하여 배출한다.That is, as the metal hydride in the liquid phase introduced into the upper and lower portions and the silicon halide in the gas phase are brought into contact with each other, a reaction occurs in a plurality of reaction zones provided in the reaction unit 110. Since both of the silane gas and the liquid metal halides generated according to the stop portion of the first and second reaction holes 110 are formed at the upper end of the reaction unit 110 and the second outlet formed at the lower end of the reaction unit 110, respectively. Discharge through 150.

본 발명에서 사용되는 『수직형 반응기』란, 수직 방향을 따라 반응부가 형성되어 있는 반응기를 의미하는 것으로서, 그 형태 및 모양이 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 직경에 비하여 상대적으로 긴 높이를 가지는 원통 형상의 반응기(column-type reactor)일 수 있다.As used herein, the term "vertical reactor" refers to a reactor in which a reaction part is formed along a vertical direction, and the shape and shape thereof are not particularly limited. For example, the vertical reactor may have a relatively long height compared to the diameter. The branch may be a column-type reactor.

즉, 본 발명에 따른 실란 제조용 수직형 반응기는 하나의 반응기 내에 액상의 금속 수소화물(metal hydride) 및 기상의 할로겐화 규소(silicon halide)를 각각 상부 일측 및 하부 일측에 형성된 제1유입구 및 제2유입구로 유입하여 복수의 반응구역 중 반응부의 중단부에 형성된 반응구역에서 모든 반응이 수행되므로, 반응부의 상단 및 하단에 이를 통하여 얻어진 실란 가스 및 액상의 금속할로겐화물을 분리하여 각각 상부 및 하부의 제1배출구 및 제2배출구를 통하여 배출할 수 있다.That is, in the vertical reactor for producing silane according to the present invention, a first inlet and a second inlet formed of a liquid metal hydride and a gaseous silicon halide on one upper side and one lower side, respectively, in one reactor. All reactions are carried out in the reaction zone formed in the middle portion of the reaction unit of the plurality of reaction zones, so as to separate the silane gas and the liquid metal halide obtained therefrom at the top and the bottom of the reaction unit, respectively. Discharge through the discharge port and the second discharge port.

또한, 상기 각 반응구역은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 유입된 액상의 제1원료가 일정 시간 머물러 반응한 후, 넘쳐 흐를 수 있도록 형성된 반응 선반을 포함할 수 있다.In addition, the reaction zone is not particularly limited, but may include, for example, a reaction rack formed so that the first liquid of the introduced liquid phase reacts for a predetermined time and then overflows.

여기서, 상기 반응 선반은 접촉형 장치로서 고체 누적을 방지하며, 액상 화 합물(ex. NaAlH4 용액) 및 기상 화합물(ex. SiF4)이 접촉하여 반응할 수 있도록 형성된 일종의 접시 또는 선반 형태로 이루어질 수 있다.Here, the reaction shelf is a contact-type device to prevent the accumulation of solids, made of a kind of dish or shelf formed so that the liquid compound (ex. NaAlH 4 solution) and the gas phase compound (ex. SiF 4 ) can react by contact. Can be.

보다 구체적인 예를 들면, 액상의 금속 수소화물(ex. NaAlH4)과 반응을 통하여 생성된 금속 할로겐화물(ex. NaAlF4)은 슬러리 형태를 나타낼 수 있는데, 상기 슬러리 형태의 금속 할로겐화물이 누적되지 않도록 반응 선반의 외부로 넘쳐 흐를 수 있도록 구성될 수 있다.More specifically, for example, the metal halide (ex. NaAlF 4 ) generated through the reaction with the liquid metal hydride (ex. NaAlH 4 ) may have a slurry form, and the metal halide in the slurry form may not accumulate. It may be configured to flow over the outside of the reaction shelf so as not to.

아울러, 상기 반응부는 액체운송 장치를 추가로 포함할 수 있으며, 이에 따라 흐름을 보다 원활하게 할 수 있다.In addition, the reaction unit may further include a liquid transport device, thereby allowing a smoother flow.

한편, 상기 반응부는 전술한 바와 같이, 제1원료 및 제2원료를 반응시키는 복수의 반응구역을 포함하여 반응부의 중단부에서 모든 반응이 수행됨에 따라 생성된 고부가가치의 모노실란 및 금속 할로겐화물을 분리 회수할 수 있으면 족하고, 그 단수가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 상기 반응구역은 상부로부터 하부까지 수직 방향을 따라 3단 내지 30단으로 형성될 수 있다.Meanwhile, as described above, the reaction unit includes a plurality of reaction zones for reacting the first raw material and the second raw material to generate the high value-added monosilane and the metal halide generated as all the reactions are performed at the stop of the reaction part. If the separation can be recovered, and the number of stages is not particularly limited, for example, the reaction zone may be formed in three to 30 stages in the vertical direction from the top to the bottom.

즉, 반응부는 전술한 바와 같이, 복수의 반응구역을 포함함으로써 반응부의 상부 및 하부로 각각 유입된 액상의 제1원료 및 기상의 제2원료가 수직방향을 따라 다양한 높이에서 반응을 수행할 수 있도록 조절할 수 있다.That is, as described above, the reaction part includes a plurality of reaction zones so that the first raw material of the liquid phase and the second raw material of the gaseous phase respectively introduced into the upper part and the lower part of the reaction part can perform the reaction at various heights along the vertical direction. I can regulate it.

여기서, 상기 반응구역이 3단 미만으로 형성된 경우, 반응부의 중단부에서 주로 반응이 일어나도록 반응을 조절하기가 어려워질 수 있으며 30단을 초과하는 경우, 과잉 설비로 인하여 효율성이 저하될 우려가 있다.Here, when the reaction zone is formed in less than three stages, it may be difficult to control the reaction so that the reaction occurs mainly at the stop of the reaction portion, and if it exceeds 30 stages, there is a fear that the efficiency is reduced due to the excess equipment. .

또한, 반응부는 유입된 제1원료 및 제2원료를 혼합하는 교반장치를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the reaction unit may further include a stirring device for mixing the first raw material and the second raw material introduced.

상기 교반장치는 반응하는 원료 간에 충분한 접촉이 이루어질 수 있도록 제1원료 및 제2원료를 균일하게 혼합하는 역할을 수행하며, 그 개수가 특별히 제한되는 것은 아니고, 유입된 원료가 각 반응구역 내에서 보다 잘 혼합될 수 있도록 반응구역마다 개별적으로 설치될 수 있고, 하나의 교반장치가 각 반응구역마다 블레이드를 구비하여, 동시에 작동할 수 있도록 설치될 수도 있다. The stirring device serves to uniformly mix the first raw material and the second raw material so that sufficient contact can be made between the reacting raw materials, and the number thereof is not particularly limited. It can be installed separately for each reaction zone so that it can be mixed well, and one stirring device can be installed to operate simultaneously with blades for each reaction zone.

또한, 상기 교반장치의 형태가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 구체적인 예를 들면, 반응부의 상부로부터 하부까지 수직방향을 따라 형성된 교반 축 및 상기 교반 축에 부착되어, 반응부 내부의 제1원료 및 제2원료를 혼합하는 적어도 하나 이상의 블레이드를 포함하는 것일 수 있다. 즉, 상기한 바와 같은 교반장치는 교반 축이 회전함에 따라 교반 축에 부착된 블레이드가 교반 축을 따라 회전하면서 반응부 내부의 원료들을 균일하게 혼합할 수 있으며, 상기 블레이드는 각 반응구역마다 구비될 수 있다.In addition, the form of the stirring device is not particularly limited, but, for example, the first raw material and the second inside of the reaction unit are attached to the stirring shaft and the stirring shaft formed along the vertical direction from the upper part to the lower part of the reaction part. It may be to include at least one blade for mixing the raw materials. That is, in the stirring device as described above, as the stirring shaft rotates, the blade attached to the stirring shaft rotates along the stirring shaft to uniformly mix the raw materials in the reaction unit, and the blade may be provided in each reaction zone. have.

한편, 본 발명에 따른 실란 제조용 수직형 반응기는 반응부 내부의 온도를 측정하는 열 감지부를 추가로 포함할 수 있다.On the other hand, the vertical reactor for producing silane according to the present invention may further include a heat sensing unit for measuring the temperature inside the reaction unit.

상기 열 감지부는 반응부 내부의 온도를 감지하여 반응부의 어느 지점에서 주 반응이 일어나는지를 예측할 수 있도록 온도를 측정하는 역할을 하며, 이에 따 라 반응부가 적어도 2 이상의 반응구역을 포함하는 경우, 각 반응구역 내의 반응열을 측정하여 반응부의 상부 및 하부에 형성된 반응구역에서 주 반응이 일어날 경우, 반응부의 중단부에서 주 반응이 일어나도록 유도할 수 있다.The heat sensing unit measures a temperature to detect a temperature inside the reaction unit so as to predict where the main reaction occurs in the reaction unit. Accordingly, when the reaction unit includes at least two reaction zones, each reaction By measuring the heat of reaction in the zone, if the main reaction occurs in the reaction zone formed in the upper and lower portions of the reaction section, it can be induced to occur in the stop of the reaction section.

즉, 상기 열 감지부를 통하여 측정한 반응열에 따라 나타나는 주 반응 지역(반응열이 가장 높은 반응구역)이 반응부의 상부 또는 하부에 형성되는 경우, 반응이 정상적으로 조절되지 않는 것이므로, 이 경우에는 유입된 제1원료 및 제2원료에 함유된 반응물 간의 화학량론적 비(stoichiometric relationship)를 조절함으로써, 반응부의 중단부에서 반응열이 높게 나타나도록 조절할 수 있다.That is, when the main reaction zone (the reaction zone with the highest heat of reaction) formed according to the heat of reaction measured through the heat sensing unit is formed at the top or the bottom of the reaction unit, the reaction is not normally controlled. By controlling the stoichiometric relationship between the reactants contained in the raw material and the second raw material, the heat of reaction can be controlled to appear high at the stop of the reaction part.

예를 들면, 상기 열 감지부에 의하여 반응부 내부의 온도를 측정한 결과, 반응부의 상부 또는 하부에 형성된 반응구역에서의 반응열이 높게 나타나는 경우, 이를 조절하기 위하여 제1유입구 또는 제2유입구로 유입하는 제1원료 및/또는 제2원료의 유입량을 제어할 수 있다.For example, when the temperature of the inside of the reaction unit is measured by the heat sensing unit, when the heat of reaction in the reaction zone formed at the upper or lower portion of the reaction unit appears to be high, it flows into the first inlet or the second inlet to control this. Inflow of the first raw material and / or the second raw material can be controlled.

즉, 주 반응이 반응부의 하부에 형성된 반응구역에서 나타나는 경우, 금속 수소화물이 과잉 공급되어 하부 측의 반응구역에서 주 반응이 일어난다는 것을 의미하므로 금속 수소화물의 유입량을 줄이거나 할로겐화 규소의 유입량을 늘리고, 주 반응이 반응부의 상부에 형성된 반응구역에서 나타나는 경우에는 할로겐화 규소가 과잉 공급된 상태를 의미하므로 할로겐화 규소의 유입을 줄이거나 금속 수소화물의 유입량을 증가시킬 수 있다.That is, when the main reaction appears in the reaction zone formed at the bottom of the reaction section, it means that the metal hydride is oversupplied and the main reaction occurs in the reaction zone on the lower side, thereby reducing the inflow of metal hydride or reducing the inflow of silicon halide. If the main reaction occurs in the reaction zone formed at the top of the reaction section, it means that the silicon halide is oversupplied, so that the inflow of silicon halide or the inflow of metal hydride can be increased.

한편, 본 발명에 따른 실란 제조용 수직형 반응기는 열 감지부에서 측정한 반응구역의 온도에 따라 반응구역 내의 열을 흡수하거나 반응구역 내로 열을 공급 하는 열 교환기를 추가로 포함할 수 있다.Meanwhile, the vertical reactor for producing silane according to the present invention may further include a heat exchanger for absorbing heat in the reaction zone or supplying heat into the reaction zone according to the temperature of the reaction zone measured by the heat sensing unit.

열 교환기는 상기 열 감지부로부터 측정된 온도에 따라 각 반응구역 내의 온도를 조절하는 역할을 하는 것으로서, 전술한 바와 같이, 측정된 반응열에 따라 유입하는 원료의 양을 조절하여 열 교환기의 기능을 수행할 수도 있지만, 상기 열 교환기를 추가로 포함하는 경우, 별도의 가열 수단 및 냉각 수단을 이용하여 반응구역의 온도를 조절할 수 있다.The heat exchanger serves to adjust the temperature in each reaction zone according to the temperature measured from the heat sensing unit. As described above, the heat exchanger functions as a heat exchanger by adjusting the amount of raw material introduced according to the measured reaction heat. It may be possible, however, when the heat exchanger is further included, separate heating and cooling means may be used to adjust the temperature of the reaction zone.

상기 열 교환기로는 이 분야에서 통상적으로 사용될 수 있는 열 교환기를 모두 포함할 수 있으며, 예를 들면, 반응부에 열을 공급하는 가열장치 및 반응부의 열을 흡수하는 냉각장치를 포함할 수 있다.The heat exchanger may include all of heat exchangers that may be commonly used in the art, and may include, for example, a heating device for supplying heat to the reaction part and a cooling device for absorbing heat from the reaction part.

한편, 본 발명에 따른 실란 제조용 수직형 반응기는 반응부의 하부 일측에 형성되어, 제2배출구를 통하여 배출된 액상의 금속 할로겐화물을 반응부로 재유입하는 제3유입구를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 실란 제조용 수직형 반응기가 상기 제3유입구를 포함하는 경우, 상기 제3유입구를 통하여 액상의 잔여물을 재유입할 수 있으므로 반응부의 하부에 남아있는 슬러리가 정체되어 침전 현상이 일어나는 것을 방지할 수 있도록 흐름을 원활하게 해줄 수 있다.Meanwhile, the vertical reactor for producing silane according to the present invention may further include a third inlet formed on one side of the lower part of the reaction part to re-introduce the liquid metal halide discharged through the second outlet into the reaction part. When the vertical reactor for producing silane according to the present invention includes the third inlet, the residue remaining in the liquid phase may be reintroduced through the third inlet so that the slurry remaining in the lower portion of the reaction portion is stagnant to cause precipitation. The flow can be smoothed to prevent it.

나아가, 제2배출구를 통하여 배출된 액상의 금속 할로겐화물을 반응부로 재유입할 수 있도록 상기 잔여물을 제1유입구 또는 제3유입구로 이송하는 펌프부를 추가로 포함할 수 있다.Furthermore, it may further include a pump unit for transferring the residue to the first inlet or the third inlet so that the liquid metal halide discharged through the second outlet to the reaction unit.

즉, 제2배출구로 배출된 액상의 금속 할로겐화물이 고순도로 분리된 경우, 그대로 배출하여 별도로 이용할 수도 있고, 미 반응한 금속 수소화물이 존재하는 경우, 공정상의 필요에 따라 제1유입구로 이송하여 재유입할 수도 있으며, 제3유입구를 통하여 재유입함으로써 반응부의 하부에서 미 반응한 금속 수소화물이 침전되지 않고 반응에 참여할 수 있도록 흐름성을 해줌으로써 원료의 손실을 줄일 수 있다.That is, when the liquid metal halide discharged to the second outlet is separated with high purity, it may be discharged as it is and used separately.If unreacted metal hydride is present, it is transferred to the first inlet as needed in the process. It may be re-introduced, and by re-introducing through the third inlet, it is possible to reduce the loss of the raw material by providing a flow so that the unreacted metal hydride in the lower portion of the reaction unit can participate in the reaction without precipitation.

한편 본 발명에 따른 실란 제조용 수직형 반응기의 재질도 특별히 제한되는 것은 아니고, 이 분야에서 통상적으로 사용되는 재질로 이루어질 수 있지만, 예를 들면, 카본스틸 등과 같은 재질로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the material of the vertical reactor for producing silane according to the present invention is not particularly limited, but may be made of a material commonly used in the art, but may be made of a material such as carbon steel.

또한, 본 발명에 따른 실란 제조용 수직형 반응기는, 한 장치 내에서 반응을 수행하므로 다른 장치로 가스 및 액체를 이동시킬 필요성이 없어, 압축기(compressor) 또는 펌프를 사용하지 않을 수 있다.In addition, the vertical reactor for producing silane according to the present invention does not need to move gas and liquid to another device because the reaction is performed in one device, so that a compressor or a pump may not be used.

뿐만 아니라, 본 발명은 전술한 본 발명에 따른 실란 제조용 수직형 반응기를 이용하여 얻어진 실란 가스를 회수하는 실란의 연속적 회수방법에 관한 것으로서, 구체적으로는, 알칼리 금속 수소화물 및/또는 알루미늄 수소화물 등과 같은 금속 수소화물;과 테트라플루오르화 규소(silicon tetrafluoride), 트리클로로실란(trichlorosilane) 및 디클로로실란(dichlorosilane) 등과 같은 할로겐화 규소(silicon halide)로부터 고순도의 할로겐화 생성물 및 모노실란을 분리 회수하는 실란의 연속적 회수방법에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a continuous recovery method of silane for recovering the silane gas obtained by using the vertical reactor for producing silane according to the present invention, specifically, alkali metal hydride and / or aluminum hydride, and the like. A series of silanes that separate and recover high-purity halogenated products and monosilanes from the same metal hydrides and silicon halides such as silicon tetrafluoride, trichlorosilane, and dichlorosilane. It relates to a recovery method.

본 발명에 따른 실란의 연속적 회수방법에 의하면, 전술한 바와 같은 실란 제조용 수직형 반응기를 이용하여 연속적으로 실란 및 금속 할로겐화물을 생성하여 분리 회수할 수 있으므로 대량생산에 적합하며, 실란 및 금속 할로겐화물이 혼합되지 않고, 각각 반응부의 상단 및 하단으로 분리 배출되므로 순도가 높은 모노실란 및 금속 할로겐화물을 회수할 수 있다.According to the continuous recovery method of silane according to the present invention, since the silane and metal halides can be generated and recovered continuously by using a vertical reactor for producing silane as described above, it is suitable for mass production. This is not mixed, and separately discharged to the upper end and the lower end of the reaction unit, it is possible to recover a high purity monosilane and metal halides.

본 발명에 따른 실란의 연속적 회수방법은 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 실란 제조용 수직형 반응기를 이용하여 실란을 연속적으로 제조할 수 있다면, 그 구체적인 종류가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 반응부의 상부 일측에 형성된 제1유입구를 통하여 금속 수소화물을 포함하는 액상의 제1원료를 반응부의 상부로 유입하는 제 1 단계; 반응부의 하부 일측에 형성된 제2유입구를 통하여 할로겐화 규소를 포함하는 기상의 제2원료를 반응부의 하부로 유입하는 제 2 단계; 상기 제 1 단계 및 제 2 단계에서 반응부로 유입된 제1원료 및 제2원료를 반응시키는 제 3 단계; 및 상기 제 3 단계에서 생성된 실란 가스 및 액상의 금속할로겐화물을 분리 배출하는 제 4 단계를 포함할 수 있다.Continuous recovery method of the silane according to the present invention, as described above, if the silane can be continuously produced using the vertical reactor for producing a silane according to the present invention, the specific kind is not particularly limited, for example, reaction A first step of introducing a liquid first raw material including a metal hydride into an upper portion of the reaction part through a first inlet formed on one side of the upper part; A second step of introducing a second raw material of a gaseous phase including silicon halide into the lower portion of the reaction portion through a second inlet formed at one lower portion of the reaction portion; A third step of reacting the first raw material and the second raw material introduced into the reaction unit in the first step and the second step; And a fourth step of separating and discharging the silane gas and the liquid metal halide formed in the third step.

다만, 상기 제 1 단계 및 제 2 단계가 시계열적인 순서에 따라 특정된 것은 아니고, 각각 동시에 수행될 수도 있으며, 시계열적인 선후 관계는 크게 제한되지 않는다.However, the first step and the second step are not specified in a time-series order, but may be performed simultaneously, respectively, and the time-series propagation relationship is not greatly limited.

이하, 상기 각 단계를 보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 단계는 제1유입 구를 통하여 금속 수소화물을 포함하는 액상의 제1원료를 반응부의 상부로 유입하는 단계이다. 즉, 반응부의 상부에 형성된 제1유입구를 통하여 액상의 금속 수소화물을 반응부로 유입함으로써 후술할 제 2 단계에서 유입하는 기상의 할로겐화 규소와 반응할 수 있도록 한다.Hereinafter, the steps described in more detail, the first step is a step of introducing the first liquid in the liquid phase containing the metal hydride through the first inlet to the upper portion of the reaction unit. That is, the liquid metal hydride is introduced into the reaction part through the first inlet formed in the upper part of the reaction part to react with the gaseous silicon halide introduced in the second step to be described later.

상기 제 1 단계에서 사용되는 금속 수소화물의 종류가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다.Although the type of the metal hydride used in the first step is not particularly limited, for example, it may be a compound represented by the following formula (1) or (2).

AH4 AH 4

상기 화학식 1에서, A는 리튬, 나트륨 또는 칼륨이고,In Formula 1, A is lithium, sodium or potassium,

AAlH4 AAlH 4

상기 화학식 2에서, A는 리튬, 나트륨 또는 칼륨이다.In Formula 2, A is lithium, sodium or potassium.

보다 구체적인 예를 들면, 상기 액상의 금속 수소화물은 알칼리 금속 수소화물 (ex. NaH 또는 LiH), 또는 알루미늄 수소화물 (LiAlH4, NaAlH4 또는 KAlH4) 등을 포함할 수 있다.More specifically, the liquid metal hydride may include an alkali metal hydride (ex. NaH or LiH), or an aluminum hydride (LiAlH 4 , NaAlH 4 or KAlH 4 ).

한편, 제 1 단계에서, 액상의 제1원료는 에테르 또는 환상 에테르 중에서 선택된 하나 이상의 용제를 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 용제는 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 1,4-다이옥산, 부틸 에테르 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.Meanwhile, in the first step, the liquid first raw material may include one or more solvents selected from ethers or cyclic ethers, and more specifically, the solvent may be diethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, 1,4-dioxane. , Butyl ether and derivatives thereof.

아울러, 용제는 탄화수소를 추가로 포함할 수 있다. 상기 탄화수소의 종류도 특별히 제한되는 것은 아니고, 에테르 또는 환상 에테르와 혼합되어 사용될 수 있는 다양한 형태의 탄화수소를 모두 포함할 수 있지만, 예를 들면, 톨루엔, 톨루엔 유도체 및 기타 탄화수소 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있고, 보다 구체적으로는 톨루엔, 자이렌, 헥산 및 헵탄 등이 사용될 수 있다.In addition, the solvent may further include a hydrocarbon. The type of the hydrocarbon is not particularly limited, and may include all hydrocarbons of various forms that may be used in admixture with ethers or cyclic ethers, but for example, one selected from the group consisting of toluene, toluene derivatives, and other hydrocarbon compounds. The above may be included, and more specifically, toluene, xylene, hexane, heptane and the like may be used.

이와 같이, 상기 금속 수소화물을 전술한 용제에 용해시킴으로써 반응기에 고상의 금속 할로겐화물가 달라붙는(clogging) 현상을 방지할 수 있으며, 상기 용제에는 고상의 금속 할로겐화물이 용해되지 않으므로 이를 이용하여 용이하게 분리 배출할 수 있다. 또한, 톨루엔이나 그 밖의 탄화수소 용제는 나트륨 알루미늄 수소화물의 합성으로 인한 반응혼합물의 일부가 되며, 이를 반드시 분리할 필요는 없고, 그 농도는 나트륨 알루미늄 수소화물의 합성 조건에 의하여 결정되며, 본 발명에서 기술된 모노실란의 회수공정에는 영향을 미치지 않는다.As such, by dissolving the metal hydride in the above-described solvent, it is possible to prevent the clogging of the solid metal halide in the reactor, and since the solid metal halide is not dissolved in the solvent, it is easily used. Can be discharged separately. In addition, toluene or other hydrocarbon solvents become part of the reaction mixture due to the synthesis of sodium aluminum hydride, and do not necessarily have to be separated, the concentration is determined by the synthesis conditions of sodium aluminum hydride, in the present invention It does not affect the recovery process of the monosilanes described.

또한, 모노실란으로부터 증발하는 용제를 회수하기 위해서 공지된 방법들은 어떠한 것도 사용할 수 있는데, 예를 들면, 용제가 가스형태의 반응 생성물로 손실되는 것을 감소시키기 위해서 분축기(dephlegmator)를 사용하거나, 차갑게 냉각시킨 나트륨 알루미늄 수소화물 용액을 장치 상부에 공급할 수 있다.In addition, any known method may be used to recover the solvent evaporating from the monosilane, for example using a dephlegmator or cold to reduce the loss of the solvent into the gaseous reaction product. The cooled sodium aluminum hydride solution can be fed to the top of the device.

한편, 상기 제 2 단계는 반응부의 하부 일측에 구비된 제2유입구를 통하여 할로겐화 규소를 포함하는 기상의 제2원료를 반응부로 유입하는 단계이다.On the other hand, the second step is a step of introducing the second raw material of the gaseous phase containing silicon halide into the reaction unit through the second inlet provided on the lower side of the reaction unit.

상기 제 2 단계에서, 할로겐화 규소도 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 하기 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다.In the second step, silicon halide is also not particularly limited in kind, for example, may be a compound represented by the following formula (3) or (4).

SiXnY4 -n SiX n Y 4 -n

상기 화학식 3에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 불소, 염소 또는 브롬이고, n은 1 내지 4의 정수이며,In Formula 3, X and Y are each independently fluorine, chlorine or bromine, n is an integer of 1 to 4,

HnSiX4 -n H n SiX 4 -n

상기 화학식 4에서, X는 불소, 염소 또는 브롬이고, n은 1 내지 3의 정수이다.In Formula 4, X is fluorine, chlorine or bromine, n is an integer of 1 to 3.

보다 구체적인 예를 들면, 할로겐화 규소는 SiF4, SiCl4, SiBr4 및 SiI4 등을 사용할 수 있고, 다양한 할로겐이나 SiBr2Cl2, SiF2Cl2, SiFCl3, EtSiF3, Et2SiF2등과 같은 유기할로겐화 규소가 혼합된 할로겐화 규소를 사용할 수도 있다.More specific examples of the silicon halide may be SiF 4 , SiCl 4 , SiBr 4 , SiI 4 , and the like, and various halogens, such as SiBr 2 Cl 2 , SiF 2 Cl 2 , SiFCl 3 , EtSiF 3 , Et 2 SiF 2 , etc. Silicon halides in which organohalogenated silicon is mixed may be used.

또한, 본 발명에서 제 3 단계는, 제 1 단계 및 제 2 단계에서 반응부로 유입된 제1원료 및 제2원료를 반응시키는 단계이다. 전술한 바와 같이, 상기 제 3 단계에서, 반응은 주로 반응부의 중단부에서 일어나며, 이에 따라 생성된 모노실란 및 금속 할로겐화물은 각각 상단 및 하단으로 분리 배출될 수 있다.Further, in the present invention, the third step is a step of reacting the first raw material and the second raw material introduced into the reaction unit in the first step and the second step. As described above, in the third step, the reaction takes place mainly at the stop of the reaction section, and the monosilane and metal halides thus produced can be separately discharged to the top and the bottom, respectively.

각 반응구역에서 기상의 할로겐화 규소 및 액상의 금속 수소화물 간 반응접촉시간은 하나의 반응기 내에서 열 방출의 증가를 방지하고, 본 발명의 목적에 따 라 반응부의 중단부에서 주 반응이 수행되어 고순도의 모노실란 및 금속 할로겐화물을 분리 배출할 수 있도록 적절한 시간 범위 내에서 조절할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다.The reaction contact time between the gaseous silicon halide in the reaction zone and the liquid metal hydride in each reaction zone prevents an increase in heat release in one reactor, and according to the object of the present invention, the main reaction is performed at the stop of the reaction section for high purity. The monosilane and the metal halide may be controlled within an appropriate time range so as to separate and discharge, and are not particularly limited.

한편, 상기 제 3 단계에서 반응부의 압력도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 상압(대기압) 조건 이상에서 수행할 수 있고, 예를 들면, 1 atm(absolute) 내지 10 atm(absolute)의 압력 조건에서 수행할 수 있으며, 구체적으로는 1.2 atm(absolute) 내지 1.4 atm(absolute)의 압력 조건에서 수행할 수 있다.On the other hand, the pressure of the reaction unit in the third step is also not particularly limited, for example, can be carried out at atmospheric pressure (atmospheric pressure) or more, for example, a pressure of 1 atm (absolute) to 10 atm (absolute) It may be carried out under the conditions, specifically, it can be carried out under pressure conditions of 1.2 atm (absolute) to 1.4 atm (absolute).

또한, 제 3 단계에서, 반응은 예를 들면, 10℃ 내지 110℃의 온도 하에서 수행할 수 있으며, 구체적으로 제 1 단계의 액상의 금속 수소화물이 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르를 포함하는 경우에는, 30℃ 내지 70℃의 온도에서 수행할 수도 있고, 보다 구체적으로는, 반응부의 압력이 1.2 atm(absolute) 이고, 온도가 80℃ 내지 110℃인 조건에서 수행할 수 있다.Further, in the third step, the reaction may be carried out, for example, at a temperature of 10 ° C. to 110 ° C., specifically, in the case where the liquid metal hydride of the first step includes diethylene glycol dimethyl ether, 30 It may be carried out at a temperature of ℃ to 70 ℃, more specifically, the pressure of the reaction unit may be carried out under the conditions of 1.2 atm (absolute), the temperature is 80 ℃ to 110 ℃.

여기서, 상기 반응온도가 10℃ 미만일 경우 용매의 점도가 증가하므로 교반장치를 통하여 원료를 혼합하는 경우, 교반장치에 부하가 걸릴 수 있고, 반응온도가 110℃를 초과할 경우에는 할로겐화 규소가 용매에 녹아 반응하지 않고 그대로 기화할 우려가 있다.Here, since the viscosity of the solvent is increased when the reaction temperature is less than 10 ℃, when mixing the raw materials through the stirring device, the load may be applied to the stirring device, when the reaction temperature exceeds 110 ℃ silicon halide to the solvent It may melt and react and vaporize as it is.

한편, 본 발명에 따른 실란의 연속적 회수방법에서, 제 3 단계는, 반응부의 온도를 측정하는 단계 (1); 및 상기 단계 (1)에서 측정된 온도에 따라 상기 반응부로 유입하는 금속 수소화물 및 할로겐화 규소의 유입량을 제어하는 단계 (2)를 추 가로 포함할 수 있다.On the other hand, in the continuous recovery method of silane according to the present invention, the third step, the step of measuring the temperature of the reaction unit; And it may further comprise the step (2) of controlling the inflow of the metal hydride and silicon halide flowing into the reaction unit in accordance with the temperature measured in the step (1).

또한, 제 3 단계는, 반응부의 온도를 측정하는 단계 (A); 및 상기 측정된 온도에 따라 상기 반응부에 열을 공급하거나 회수하는 단계 (B)를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the third step, the step (A) of measuring the temperature of the reaction unit; And supplying or recovering heat to the reaction part according to the measured temperature.

즉, 반응부 내부의 온도를 측정함에 따라 반응부로 유입하는 금속 수소화물 및 할로겐화 규소의 유입량을 제어하거나 반응부에 공급하는 열을 공급 또는 회수함에 따라 얻어질 수 있는 효과는 전술한 바와 같다.That is, the effects that can be obtained by controlling the inflow amount of the metal hydride and silicon halide flowing into the reaction part or supplying or recovering heat supplied to the reaction part by measuring the temperature inside the reaction part are as described above.

여기서, 상기 반응부로부터 열을 회수하는 냉각수단의 일 예를 들면, 외부 냉각 흐름(ex. 회전하는 물의 형태)을 이용하여 반응부를 냉각시킬 수 있으며, 보다 구체적으로, 각 반응구역마다 상기 냉각수단을 이용하여 반응열이 반응부의 상부 또는 하부에서 높게 나타나지 않도록 반응구역 내의 온도를 조절할 수 있다.Here, as an example of the cooling means for recovering heat from the reaction portion, it is possible to cool the reaction portion using an external cooling flow (ex. In the form of rotating water), more specifically, the cooling means for each reaction zone The temperature in the reaction zone can be adjusted so that the heat of reaction does not appear high at the top or bottom of the reaction section.

아울러, 본 발명에서 제 4 단계는, 상기 제 3 단계에서 생성된 실란 가스 및 액상의 금속 할로겐화물을 분리 배출하는 단계이다.In addition, the fourth step in the present invention, is the step of separating and discharging the silane gas and the liquid metal halide generated in the third step.

즉, 전술한 바와 같이, 제 3 단계를 통하여 실란 가스 및 액상의 금속 할로겐화물이 생성되면, 가스 형태의 실란은 반응부의 상단을 통하여 배출하고, 반응부의 하단으로 흘러 내려온 액상의 금속 할로겐화물은 반응부의 하단을 통하여 배출할 수 있다.That is, as described above, when the silane gas and the liquid metal halide are generated through the third step, the gaseous silane is discharged through the upper part of the reaction part, and the liquid metal halide flowing down to the lower part of the reaction part reacts. Can be discharged through the bottom of the unit.

본 발명에 따른 실란의 연속적 회수방법은, 반응부의 하단으로 배출된 액상의 금속 할로겐화물을 반응부의 상부 또는 하부로 재유입시키는 단계를 추가로 포 함할 수 있다.The continuous recovery method of the silane according to the present invention may further include the step of re-introducing the liquid metal halide discharged to the bottom of the reaction section to the top or bottom of the reaction section.

즉, 공정상 필요에 따라 미 반응한 금속 수소화물이 남아있는 액상의 금속 할로겐화물을 반응부의 상부로 재유입시켜 반응을 수행할 수도 있고, 반응부의 하부로 유입시켜 반응부 하부 흐름을 원활하게 하도록 흐름성을 제공할 수도 있다.That is, if necessary, the reaction may be performed by reflowing the liquid metal halide in which the unreacted metal hydride remains to the upper part of the reaction part, or flowing into the lower part of the reaction part to facilitate the flow of the lower part of the reaction part. It may also provide flowability.

이하, 도 1을 참고하여 본 발명의 일 예에 따른 실란 제조용 수직형 반응기(100)를 이용한 실란의 연속적 회수방법을 보다 구체적으로 설명하면, 우선, 제2유입구를 통하여 기상의 할로겐화 규소를 반응부(110)의 하부 일측으로 유입하고(①), 제1유입구(120)를 통하여 액상의 금속 수소화물을 반응부(110)의 상부 일측으로 유입할 수 있다(②).Hereinafter, referring to FIG. 1, the continuous recovery method of silane using the vertical reactor 100 for producing silane according to an example of the present invention will be described in more detail. Inflow to the lower one side of (110) (①), it can be introduced into the upper side of the upper portion of the liquid metal hydride through the first inlet (120) (②).

이어서, 상기 기상의 할로겐화 규소 및 액상의 금속 수소화물이 반응부(110) 내에서 반응하여 모노실란 가스 및 액상의 금속할로겐화물이 생성되면, 상기 모노실란 가스를 반응부(110)의 상단에 형성된 제1배출구(140)를 통하여 배출시킬 수 있다(③).Subsequently, when the gaseous silicon halide and the liquid metal hydride are reacted in the reaction unit 110 to generate a monosilane gas and a liquid metal halide, the monosilane gas is formed on the upper portion of the reaction unit 110. It can be discharged through the first outlet 140 (③).

아울러, 펌프부(170)를 이용하여 상기 액상의 금속할로겐화물을 반응부(110)의 하단에 형성된 제2배출구(150)로 배출한 후, 회수하거나 이후의 새로운 공정 준비를 위하여 반응기의 외부로 유출할 수 있다(④). 또한, 반응부의 하부에 흐름이 원활해지도록 액상의 잔여물을 제3유입구(160)을 통하여 재유입할 수도 있고(⑤), 공정상의 필요에 따라 상기 잔여물 내에 반응하지 않은 금속 수소화물을 이용하여 다시 반응을 수행할 수 있도록 금속 수소화물을 반응부(110)의 상부로 이송시켜 재 유입할 수도 있다(⑥).In addition, after discharging the liquid metal halide to the second outlet 150 formed at the lower end of the reaction unit 110 by using the pump unit 170, it is recovered or to the outside of the reactor for the preparation of a new process thereafter. It may leak (④). In addition, the residue of the liquid phase may be re-introduced through the third inlet 160 to facilitate the flow of the lower portion of the reaction unit (⑤), and the metal hydride that has not reacted in the residue may be used according to process requirements. By transferring the metal hydride to the upper portion of the reaction unit 110 so that the reaction can be carried out again (⑥).

이에 의하면, 반응부(110)의 하부에는 금속 수소화물이나 모노실란과 같은 불순물이 없이 금속 할로겐화물만이 충전될 수 있다.According to this, only the metal halide may be filled in the lower portion of the reaction unit 110 without impurities such as metal hydride or monosilane.

또한, 테트라플루오로 실란과 같은 할로겐화 규소가 반응부의 하부로부터 상부에 이르기까지 모든 반응구역을 균일하게 통과하면서 액상의 금속 수소화물과 반응할 수 있고, 이를 통하여 주로 반응부의 중단부에서 생성된 고순도의 모노실란 가스는 반응부의 상단에 형성된 제1배출구를 통해 배출될 수 있다.In addition, silicon halides such as tetrafluoro silane can react with the liquid metal hydride while uniformly passing through all the reaction zones from the lower part of the reaction part to the upper part. The monosilane gas may be discharged through the first outlet formed at the top of the reaction unit.

즉, 이에 따라 배출된 모노실란은 불순물이 거의 함유되지 않은 고순도의 모노실란로서, 유용하게 사용할 수 있으며, 상기 모노실란 가스에 함유되어 있는 극미량의 불순물은 필요에 따라 추가 정제공정을 통하여 정제시킬 수 있다.That is, the monosilane discharged accordingly is a high-purity monosilane containing almost no impurities, and can be usefully used, and an extremely small amount of impurities contained in the monosilane gas can be purified through an additional purification process if necessary. have.

또한, 탄화수소나 에테르 용제 내에 용해된 금속 수소화물(ex. NaAlH4)용액은 반응부의 상부 일측에 형성된 제1유입구를 통하여 균일하게 모든 반응구역을 통과한 후, 거의 전부가 금속 할로겐화물로 전환되며, 일부 미량의 금속 수소화물이 반응부의 하부에 수집될 수 있다.In addition, the metal hydride (ex. NaAlH 4 ) solution dissolved in the hydrocarbon or ether solvent passes through all the reaction zones uniformly through the first inlet formed on the upper side of the reaction part, and almost all of them are converted into metal halides. Some trace metal hydride may be collected at the bottom of the reaction section.

이 경우, 용제로 반응부를 순환시키면서 금속 수소화물과 금속 유기수소화물의 소모적인 반응을 일으킬 수도 있다.In this case, it is possible to cause a wasteful reaction between the metal hydride and the metal organic hydride while circulating the reaction part with a solvent.

반응부의 하부에서는 가스 상태의 반응 생성물이 분리되며, 액체 부분은 이후의 공정 또는 회수를 위하여 펌프부를 통하여 반응부의 하단에 형성된 제2배출구를 통하여 외부로 배출될 수 있다. 본 발명에 따른 실란 제조용 수직형 반응기로 부터 배출되는 액상의 잔여물은 장치 하부에 일정한 양의 액체가 유지될 수 있는 범위 내에서 적정한 속도로 배출될 수 있다.The reaction product in a gaseous state is separated from the lower part of the reaction part, and the liquid part may be discharged to the outside through a second outlet formed at the bottom of the reaction part through a pump part for later processing or recovery. The residue of the liquid phase discharged from the vertical reactor for producing silane according to the present invention may be discharged at an appropriate speed within a range in which a certain amount of liquid can be maintained at the bottom of the apparatus.

한편, 반응기의 작동방식에 따라 액체의 유출속도가 너무 느려 고체 상이 침전될 수도 있는데, 이와 같은 고체 상의 침전을 방지하기 위하여 반응기의 하단에도 별도의 교반장치를 추가로 구비할 수 있다.On the other hand, depending on the operation of the reactor, the outflow rate of the liquid is too slow may precipitate the solid phase, in order to prevent the precipitation of the solid phase may be further provided with a separate stirring device at the bottom of the reactor.

상기한 바와 같은 교반장치를 구비함에 따라 반응부의 하부로 재유입되는 액체를 빠른 속도로 배출할 수 있으며, 고체 상이 침전되지 않고 혼합된 상태로 배출될 수 있다.By providing a stirring device as described above it is possible to discharge the liquid re-introduced to the lower portion of the reaction portion at a high speed, the solid phase may be discharged in a mixed state without being precipitated.

한편, 상기 반응은 우선, 유입된 할로겐화 규소가 금속 수소화물의 용매 속에 녹아 들어간 후, 금속 수소화물과 반응함으로써 시작하게 되는데, 반응기의 정식 작동체계가 설립되지 않은 경우, 즉, 초기 반응 시동 시에 할로겐화 규소와 금속 수소화물이 완전히 반응을 완료하지 못할 우려가 있다.On the other hand, the reaction is first started by dissolving the introduced silicon halide in the solvent of the metal hydride, and then reacting with the metal hydride, which is not established, that is, at the initial reaction start-up There is a fear that the silicon halide and the metal hydride may not completely complete the reaction.

따라서, 이 경우에는 반응부의 하부 일측에 형성된 제2유입구로부터 유입되는 할로겐화 규소를 펌프부를 이용하여 반응부의 상부 일측에 형성된 제1유입구로 투입시켜 초기반응조건 미비에 의한 반응물의 손실을 줄일 수 있다. 본 발명에 따른 실란의 연속적 회수방법에 의하면, 이와 같은 공정을 반응기가 정상 가동되기 전까지 수행할 수 있다.Therefore, in this case, silicon halides flowing from the second inlet formed on the lower side of the reaction unit may be introduced into the first inlet formed on the upper side of the reaction unit by using the pump unit, thereby reducing the loss of reactants due to the insufficient initial reaction conditions. According to the continuous recovery method of silane according to the present invention, such a process may be performed until the reactor is operated normally.

또한, 본 발명에 따른 실란의 연속적 회수방법에 의하면, 반응부의 상부 및 하부에 형성된 반응구역에서는, 금속 수소화물과 할로겐화 규소 사이에 반응이 이 루어지지 않는데, 그 이유는 반응부의 상부 일측으로 유입된 금속 수소화물 및 반응부의 하부 일측으로 유입된 할로겐화 규소가 반응부의 중단부에서 모두 반응함으로써 각각 모노실란 및 금속 할로겐화물로 변환되기 때문이다.In addition, according to the continuous recovery method of the silane according to the present invention, in the reaction zone formed in the upper and lower portions of the reaction portion, there is no reaction between the metal hydride and silicon halide, because the This is because the metal hydride and the silicon halide introduced to the lower side of the reaction part are converted into monosilane and metal halide, respectively, by reacting at the stop part of the reaction part.

이와 같이, 본 발명에 따른 실란의 연속적 회수방법에서는, 모든 반응이 하나 이상의 반응구역을 포함하는 반응부의 중심 지역에 집중되어 있으며, 상기 주 반응이 반응부의 중단부에서 일어날 수 있도록 지속적으로 반응부의 상부 및 하부로 원료의 유입량 또는 반응구역의 온도를 변화시키면서 조절할 수 있다.As described above, in the continuous recovery method of silane according to the present invention, all the reactions are concentrated in the central region of the reaction part including one or more reaction zones, and the upper part of the reaction part is continuously made so that the main reaction occurs at the stop part of the reaction part. And it can be adjusted while changing the inflow of the raw material or the temperature of the reaction zone to the bottom.

즉, 시료의 화학량론적 비(stoichiometric relationship)가 파괴된다면 반응부에 유입되는 원료흐름의 양에 변화를 주어 조절하거나 열 교환기 등을 이용한 반응열의 조절을 통하여 반응부의 중단부에서 반응이 수행되도록 조절할 수 있다.In other words, if the stoichiometric relationship of the sample is destroyed, it can be adjusted to change the amount of raw material flowing into the reaction part or to control the reaction at the stop part of the reaction part by controlling the heat of reaction using a heat exchanger or the like. have.

반응부에서는 할로겐화 규소의 수소화 발열반응이 진행되고, 많은 양의 열이 방출되는데, 그 중에서도 특히, 각 반응부의 반응열을 제거하기 위해서 이 분야에서 공지된 다양한 냉각 수단을 적용할 수 있다.Hydrogenation exothermic reaction of silicon halide proceeds in the reaction section, and a large amount of heat is released, and in particular, various cooling means known in the art may be applied to remove the reaction heat of each reaction section.

본 발명에 따른 실란 제조용 수직형 반응기가 저전력에서 구동되도록 고안된 것이라면, 냉각 수단은 반응부의 일측에 배치되어, 각 반응구역의 온도를 조절하는 동시에 냉각 수단으로 유입되는 냉각 흐름도 조절할 수 있다.If the vertical reactor for producing silane according to the present invention is designed to be driven at a low power, the cooling means may be arranged on one side of the reaction part to adjust the cooling flow flowing into the cooling means while controlling the temperature of each reaction zone.

반응열의 배출을 조절하고 주 반응 지역이 반응부의 중단부에서 일어날 수 있도록 조절하는 방법은 다양할 수 있으나, 예를 들면, 하기 2 가지 방법을 이용하여 화학량론적 반응을 확보할 수 있다.The method of controlling the emission of the heat of reaction and controlling the main reaction zone to occur at the stop of the reaction section may vary, for example, the stoichiometric reaction can be secured using the following two methods.

첫 번째 방법은, 기 설정된 온도가 정확하게 유지되도록 반응부에 냉각액체 를 적정량 공급할 수 있다. 이와 같은 냉각액체는 주어진 장치가 최고 열점 온도를 초과하지 않을 수 있도록 충분히 공급하며, 이를 통하여 얻어지는 온도변화 그래프는 반응부의 높이에 따라 반응부의 내부에서 반응이 어떤 식으로 흘러가고 있는 지와, 현재 장치의 어떤 부분에 반응이 집중되어 있는지를 보여줄 수 있다.In the first method, an appropriate amount of cooling liquid can be supplied to the reaction unit so that the preset temperature is maintained accurately. Such a cooling liquid is supplied sufficiently so that a given device does not exceed the maximum hot spot temperature, and the resulting temperature change graph shows how the reaction is flowing inside the reaction part according to the height of the reaction part, and the current device. Show where the reaction is concentrated.

두 번째 방법에 의하면, 반응기의 각 반응구역에서, 반응부의 온도는 반응부의 여분 용량에 관계없이 냉각액체 소모량의 변화를 통하여 조절할 수 있다. 기술적 방법이나 종류와는 관계없이 반응기의 출구와 입구에서 냉각액체의 엔탈피는 각각의 반응구역에서 조절된다. 반응부의 높이에 따라 위치한 각 반응구역에 있는 열 배출량 변화 그래프를 통하여 반응이 어떤 식으로 흘러가고 있으며, 현재 반응부의 어떤 부분에 반응이 집중되어 있는지 측정할 수 있다.According to the second method, in each reaction zone of the reactor, the temperature of the reaction section can be controlled by changing the cooling liquid consumption regardless of the excess capacity of the reaction section. Regardless of the technical method or type, the enthalpy of the cooling liquid at the outlet and inlet of the reactor is controlled in each reaction zone. The graph of the change in heat emission in each reaction zone located along the height of the reactor allows you to determine how the reaction is flowing and what part of the reactor is currently concentrated.

여기서, 상기 냉각액체로는 모든 종류의 열 운반체가 사용될 수 있으나; 바람직하게는 물을 이용할 수 있다.Herein, all kinds of heat carriers may be used as the cooling liquid; Preferably water can be used.

구체적으로, 반응압력 1 atm(absolute)부터 1.2 atm(absolute) 하에서 반응온도는 대략 10℃ 내지 80℃의 범위 내에서 유지하며, 모노실란이나 끓는점이 모노실란과 유사한 화합물을 용제로 사용 시, 20℃ 내지 50℃의 범위 내에서 유지할 수 있다.Specifically, the reaction temperature is maintained in the range of approximately 10 ℃ to 80 ℃ under a reaction pressure of 1 atm (absolute) to 1.2 atm (absolute), when using a monosilane or a compound having a boiling point similar to monosilane as a solvent, 20 It can hold | maintain in the range of ° C-50 ° C.

한편, 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르(diethylene glycol dimethyl ether)와 같은 화합물을 용제로 이용하는 경우, 반응온도는 30℃와 70℃ 사이를 유지할 수 있다. 이때, 압력을 10 atm(absolute)까지 높이는 경우, 반응열은 용제의 증기밀도 압력과 비례하여 상승하되 110℃를 초과할 수 없다.On the other hand, when using a compound such as diethylene glycol dimethyl ether (diethylene glycol dimethyl ether) as a solvent, the reaction temperature can be maintained between 30 ℃ and 70 ℃. At this time, when the pressure is increased to 10 atm (absolute), the heat of reaction rises in proportion to the vapor density pressure of the solvent, but cannot exceed 110 ° C.

온도가 상승되면 반응 프로세스의 속도가 가속되나, 용제의 증기압이 부분적으로 상승된다면 모노실란 흐름과 함께 용제의 손실율이 증가할 수 있다. 반응부의 상부에서 용제 손실을 감소시키기 위해서는, 프로세스의 최저 허용 온도(10℃ 이하는 불가) 보다 높은 온도에서, 증기화된 용제를 응축하여 회수할 수 있는 열 교환기(condenser)를 설치할 수 있다.As the temperature rises, the reaction process speeds up, but if the vapor pressure of the solvent rises in part, the loss rate of the solvent may increase with the monosilane flow. In order to reduce solvent losses at the top of the reaction section, a heat exchanger may be installed that condenses and recovers the vaporized solvent at temperatures above the lowest permissible temperature of the process (not more than 10 ° C.).

반응부에 유입되는 제1원료의 흐름에서 용제의 손실을 줄이기 위해서는 반응부의 온도를 가급적 낮게, 그러나 반응 프로세스에 적절한 최저 허용 온도 보다는 높게 (10? 이하는 불가) 반응기로 공급되는 NaAlH4 용액의 온도를 조절할 수 있다. 보다 구체적으로는 장치 상부에 설치된 열 교환기(condenser) 대신에 반응이 일어나는 반응부가 교반에 의한 반응물의 혼합 및 반응물의 온도를 조절할 수 있는 열 교환기의 기능을 같이 겸하게 할 수 있다.In order to reduce the loss of solvent in the flow of the first raw material flowing into the reaction section, the temperature of the NaAlH 4 solution fed to the reactor is as low as possible, but higher than the minimum allowable temperature suitable for the reaction process (not more than 10?). Can be adjusted. More specifically, instead of the heat exchanger (condenser) installed on the top of the device, the reaction portion that reacts can serve as a function of the heat exchanger to control the reaction mixture and the temperature of the reactants by stirring.

이와 같은 열 교환기는 반응기 내의 주요 반응 지역에서 공간적인 배치를 관리하기 위해서 고려될 수 있으며, 열 교환기의 설치는 반응의 속도를 조절할 수 있다. 예를 들어 반응이 느릴 경우(반응온도가 낮을 경우) 히터를 가열하여 반응속도를 높이거나 또는 냉각시켜 반응속도를 줄일 수 있다.Such heat exchangers can be considered to manage spatial placement in the main reaction zones within the reactor, and the installation of heat exchangers can control the rate of reaction. For example, when the reaction is slow (when the reaction temperature is low), the heater can be heated to increase the reaction rate or cool down to reduce the reaction rate.

반응기의 반응부는 가스와 액체가 효과적으로 접촉하도록 보장해 주며, 동시에 반응부 내에 액체를 필요한 양만큼 수용할 수 있는 것이라면 공지된 어떠한 형태도 가능하다.The reaction section of the reactor ensures effective contact between the gas and the liquid, and at the same time any form known as long as it can accommodate the required amount of liquid in the reaction section.

다양한 형태로 존재하는 반응물을 혼합하는 경우, 가스흐름 에너지의 손실이 발생할 수 있다. 즉, 예를 들면, 저전력 장치에서 적은 양의 반응물을 반응시키기 위하여 반응기를 사용할 경우, 가스흐름 에너지는 장치 크기를 유지하기에 충분하지 못하다.In the case of mixing reactants present in various forms, a loss of gas flow energy can occur. That is, for example, when using a reactor to react a small amount of reactants in a low power device, the gas flow energy is not sufficient to maintain the device size.

반응부의 하부에는 미량의 금속 수소화물이 함유되고, 이와 동시에 할로겐화 규소는 충분히 많은 양이 함유된다. 이에 따라, Na2SiF6과 같은 형태의 금속 할로겐화물을 생성하고, 폐기물의 생성과 함께 원료물질의 손실을 야기하는 부가 반응을 감소시키기 위해서 할로겐화 규소가 반응부 내로 유입될 수 있는데, 이 경우 상기 할로겐화 규소 전부가 장치의 하부를 통하여 유입되는 것은 아니고, 높이에 따라 몇 부분으로 분리된 유입구들을 통하여 유입될 수 있다.A small amount of metal hydride is contained in the lower portion of the reaction portion, and at the same time, a sufficient amount of silicon halide is contained. Accordingly, silicon halides may be introduced into the reaction section to produce metal halides of the same type as Na 2 SiF 6 and to reduce the addition reactions that lead to loss of raw materials with the generation of waste. Not all of the silicon halides are introduced through the bottom of the device, but may be introduced through several inlets separated in several parts depending on the height.

반응부 내로 유입되는 할로겐화 규소의 부가적인 유입구의 개수는 2 내지 5일 수 있고, 구체적으로는 1 또는 2의 유입구가 추가로 형성될 수 있다.The number of additional inlets of silicon halide introduced into the reaction unit may be 2 to 5, specifically 1 or 2 inlets may be further formed.

반응부의 하부로 유입되는 할로겐화 규소의 유입량은 반응부로 유입되는 전체 할로겐화 규소 100 중량부에 대하여 25 중량부 내지 40 중량부일 수 있고, 여분은 반응부에 일측에 형성된 다른 유입구를 통하여 추가적으로 유입될 수 있다. 또한, 하부를 통하여 유입되지 않고, 개별적으로 장치(A) 내에 유입되는 할로겐화 규소의 양(여분의 할로겐화 규소의 양)은 전술한 바와 같이, 전체 할로겐화 규소 100 중량부에 대하여 10% 내지 80%일 수 있다.The amount of silicon halide flowing into the lower part of the reaction part may be 25 parts by weight to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of total silicon halide flowing into the reaction part, and the excess may be additionally introduced through another inlet formed at one side of the reaction part. . In addition, the amount of silicon halide (extra amount of silicon halide) introduced into the device A separately without flowing through the bottom may be 10% to 80% based on 100 parts by weight of the total silicon halide as described above. Can be.

본 발명에 의하면, 초기 시료 흐름이 정제된 금속 수소화물 및 할로겐화 규소일 필요가 없으므로, 다양한 성분으로 구성된 다양한 혼합물을 이용하여 모노실 란 및 금속 할로겐화물을 회수할 수 있다.According to the present invention, since the initial sample stream need not be purified metal hydride and silicon halide, it is possible to recover monosilane and metal halide using various mixtures composed of various components.

실시예Example

이하 본 발명에 따르는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples according to the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the examples given below.

실시예Example 1 One

전체 높이가 2000 mm이고, 직경이 250 mm이며, 반응구역을 5개 포함하는 실란 제조용 수직형 반응기를 이용하여 실란을 회수하였다.Silanes were recovered using a vertical reactor for producing silanes with a total height of 2000 mm, a diameter of 250 mm and five reaction zones.

톨루엔 용매 하에서 알루미늄과 나트륨 그리고 수소의 반응을 통해 생성된 산업용 나트륨 알루미늄 수소화물은 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르(diethylene glycol dimethyl ether) 용매와 혼합하여 금속 수소화물을 함유하는 제1원료로 사용하였다.Industrial sodium aluminum hydride produced through the reaction of aluminum, sodium and hydrogen in a toluene solvent was mixed with a diethylene glycol dimethyl ether solvent and used as a first raw material containing metal hydride.

또한, 부가 화합물을 혼합하지 않고, 화학적 정제를 이용하여 얻어진 테트라플루오로 실란을 할로겐화 규소로 사용하였다. In addition, tetrafluoro silane obtained by chemical purification was used as silicon halide without mixing additional compounds.

반응기는 전술한 바에 따라 설치되었고, 하기 표 1과 같은 구성비로 나트륨 알루미늄 수소화물 용액을 공급하였다.The reactor was installed as described above, and the sodium aluminum hydride solution was supplied at a composition ratio as shown in Table 1 below.

성분ingredient 함량content NaAlH4 NaAlH 4 1.46 kg/hr1.46 kg / hr NaAlH2Et2 NaAlH 2 Et 2 0.07 kg/hr0.07 kg / hr 톨루엔toluene 2.72 kg/hr2.72 kg / hr 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 Diethylene glycol dimethyl ether 12.75 kg/hr12.75 kg / hr

아울러, 이와 함께 반응부의 하부 일측을 통하여 테트라플루오로 실란 가스를 2.88 kg/hr의 양으로 공급하였다. 상기 프로세스는 연속방식으로 20℃의 온도 및 1.1 atm(absolute)의 압력 하에서 수행하였고, 이와 동시에, 가스 생성물로서 하기 표 2의 반응 혼합물을 반응부의 상단을 통하여 회수하였다.In addition, tetrafluoro silane gas was supplied in an amount of 2.88 kg / hr through the lower one side of the reaction unit. The process was carried out in a continuous manner at a temperature of 20 ° C. and a pressure of 1.1 atm (absolute), and at the same time, the reaction mixture of Table 2 as a gas product was recovered through the top of the reaction section.

성분ingredient 함량content SiH4 SiH 4 0.85 kg/hr0.85 kg / hr EtSiH3 EtSiH 3 0.07 kg/hr0.07 kg / hr

아울러, 미 반응한 테트라플루오로 실란이 분석 치 산정용 양보다 적은 미량으로 혼합물 내에 존재하였고, 가스형태의 반응 생성물과 함께 용제의 손실은 실질적으로 없었다.In addition, unreacted tetrafluoro silane was present in the mixture in traces less than the analytical value, and there was substantially no loss of solvent with the gaseous reaction product.

금속 불화물을 함유한 슬러리가 장치의 하부를 통하여 하기 표 3과 같은 성분 및 함량으로 지속적으로 배출되었다.The slurry containing the metal fluoride was continuously discharged through the bottom of the apparatus to the ingredients and contents shown in Table 3 below.

성분ingredient 함량content NaAlF4 NaAlF 4 3.49 kg/hr3.49 kg / hr 톨루엔toluene 2.72 kg/hr2.72 kg / hr 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르 Diethylene Glycol Dimethyl Ether 12.75 kg/hr12.75 kg / hr

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 슬러리에는 어떠한 수소 함유 규소 화합물이나 금속도 존재하지 않았다.As shown in Table 3 above, no hydrogen-containing silicon compound or metal was present in the slurry.

여기서, 상기 나트륨 알루미늄 수소화물의 초기 농도를 8.6 중량%로 조절하였다.Here, the initial concentration of the sodium aluminum hydride was adjusted to 8.6% by weight.

실시예Example 2 2

실시예 1과 동일한 산업용 나트륨 알루미늄 수소화물을 포함한 톨루엔 용액은 에틸렌 글리콜 다이메틸 에테르(monoglume/dimethoxyethane) 용매와 혼합하여 금속 수소화물을 함유하는 제1원료로 사용하였다.The toluene solution containing the same industrial sodium aluminum hydride as Example 1 was mixed with an ethylene glycol dimethyl ether (monoglume / dimethoxyethane) solvent and used as a first raw material containing metal hydride.

실시예 1에서는 정제된 테트라플루오로 규소(silicon tetrafluoride)가 사용된 반면 실시예 2에서는 오염되어 있는 통상적인 산업용 불순물로서, 염소 수소화물(chlorine hydride), 불소 수소화물(fluorine hydride), 헥사플루오로 디실록산(hexafluorodisiloxane) 및 소량의 물을 포함하는 테트라플루오로 규소를 사용하였다.In Example 1, purified tetrafluoro silicon was used, while in Example 2, contaminated conventional industrial impurities were chlorine hydride, fluorine hydride, hexafluoro. Tetrafluorosilicon containing disiloxane and a small amount of water was used.

반응기는 상기 실시예 1과 동일한 것을 사용하였으며, 하기 표 4와 같은 구성비로 나트륨 알루미늄 수소화물 용액을 공급하였다.The reactor was used in the same manner as in Example 1, and the sodium aluminum hydride solution was supplied in the composition ratio as shown in Table 4.

성분ingredient 함량content Et2SiH2 Et 2 SiH 2 0.03 kg/hr0.03 kg / hr 에틸렌 글리콜 디메틸에테르Ethylene Glycol Dimethyl Ether 11,310 kg/hr11,310 kg / hr 톨루엔toluene 2.38 kg/hr2.38 kg / hr NaAlH4 NaAlH 4 1.19 kg/hr 1.19 kg / hr Na3AlH6 Na 3 AlH 6 0.01 kg/hr0.01 kg / hr NaAlH2Et2 NaAlH 2 Et 2 0.03 kg/hr0.03 kg / hr

아울러, 장치의 하부로 유입되는 가스 형태의 테트라플루오로 실란(사플루오르화규소/silicon tetrafluoride)의 구성비는 하기 표 5와 같다.In addition, the composition ratio of the tetrafluoro silane (silicon tetrafluoride / silicon tetrafluoride) in the gas form flowing into the bottom of the device is shown in Table 5.

성분ingredient 함량content HClHCl 0.03 kg/hr0.03 kg / hr SiF4 SiF 4 2.19 kg/hr2.19 kg / hr H2OH 2 O 1 g/hr1 g / hr (SiF3)2O(SiF 3 ) 2 O 0.07 kg/hr0.07 kg / hr

60℃의 온도 및 1.2 atm(absolute)의 압력 하에서 본 프로세스를 수행하였고, 이를 통하여 가스 형태의 반응 생성물이 하기 표 6과 같은 성분 및 함량을 가지고 생성되었다.The process was carried out under a temperature of 60 ° C. and a pressure of 1.2 atm (absolute), through which a reaction product in gaseous form was produced with the components and contents shown in Table 6 below.

성분ingredient 함량content H2 H 2 2 g/hr2 g / hr C2H6 C 2 H 6 20 g/hr20 g / hr SiH4 SiH 4 690 g/h690 g / h EtSiH3 EtSiH 3 30 g/hr30 g / hr 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르Ethylene Glycol Dimethyl Ether 920 g/hr920 g / hr 톨루엔toluene 80 g/hr80 g / hr

상기 표 6에 나타난 바와 같이, 미 반응한 테트라플루오로 실란이 분석 치 산정용 양보다 적은 미량으로 혼합물 내에 존재하였다.As shown in Table 6 above, unreacted tetrafluoro silane was present in the mixture in traces less than the assay value.

또한, 실시예 1에서 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르(diethylene glycol dimethyl ether)를 사용한 경우와 비교하여 포화된 증기 모노실란의 높은 압력 및 높은 온도의 프로세스로 인하여 상기 기술된 조건 하에서는 가스 형태의 반응생성물과 함께 용제의 손실이 컸다.In addition, in Example 1, due to the high pressure and high temperature process of saturated steam monosilane compared with the case of using diethylene glycol dimethyl ether, together with the reaction product in gaseous form under the conditions described above The loss of solvent was great.

금속 할로겐화물을 함유한 슬러리는 장치의 하부에서 연속적으로 배출되며, 그 양은 하기 표 7과 같이 나타났다.The slurry containing the metal halide was continuously discharged at the bottom of the apparatus, and the amount is shown in Table 7 below.

성분ingredient 함량content 에틸렌 글리콜 디메틸에테르Ethylene Glycol Dimethyl Ether 10.39 kg/hr10.39 kg / hr 톨루엔toluene 2.30 kg/hr2.30 kg / hr AlAl 0.01 kg/hr0.01 kg / hr NaAlF4 NaAlF 4 2.30 kg/hr2.30 kg / hr NaAlCl4 NaAlCl 4 0.04 kg/hr0.04 kg / hr Na5Al3F14-AlF3 Na 5 Al 3 F 14 -AlF 3 0.43 kg/hr0.43 kg / hr Al2O3 Al 2 O 3 0.02 kg/hr0.02 kg / hr

상기 표 7에 나타난 바와 같이, 슬러리에는 어떠한 수소함유 규소 화합물이나 금속이 존재하지 않았다.As shown in Table 7, the slurry contained no hydrogen-containing silicon compound or metal.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 실란 제조용 수직형 반응기 및 이를 이용하여 금속 수소화물을 이용하여 할로겐화 규소로부터 모노실란을 회수하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically illustrates a vertical reactor for producing silane according to an embodiment of the present invention and a method for recovering monosilane from silicon halide using metal hydride using the same.

<도면의 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>

100: 실란 제조용 수직형 반응기 110: 반응부100: vertical reactor for producing silane 110: reaction part

120: 제1유입구 130: 제2유입구120: first inlet 130: second inlet

140: 제1배출구 150: 제2배출구140: first outlet 150: second outlet

160: 제3유입구 170: 펌프부160: third inlet 170: pump unit

Claims (23)

금속 수소화물을 포함하는 액상의 제1원료 및 할로겐화 규소를 포함하는 기상의 제2원료가 반응하는 복수의 반응구역을 포함하는 반응부;A reaction part including a plurality of reaction zones in which a liquid first material including a metal hydride and a second gas material including a silicon halide react with each other; 상기 반응부의 상부 일측에 형성되어, 제1원료를 반응부로 유입하는 제1유입구;A first inlet formed on an upper side of the reaction part and introducing a first raw material into the reaction part; 상기 반응부의 하부 일측에 형성되어, 제2원료를 반응부로 유입하는 제2유입구;A second inlet formed on one side of the lower portion of the reaction part and introducing a second raw material into the reaction part; 상기 반응부의 상단에 형성되어, 상기 반응부에서 생성된 실란 가스를 배출하는 제1배출구; 및A first outlet formed at an upper end of the reaction part and discharging silane gas generated in the reaction part; And 상기 반응부의 하단에 형성되어, 상기 반응부에서 생성된 액상의 금속할로겐화물을 배출하는 제2배출구를 포함하는 실란 제조용 수직형 반응기.Is formed in the bottom of the reaction unit, a vertical reactor for producing silane comprising a second outlet for discharging the metal halide of the liquid generated in the reaction unit. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 반응구역은 유입된 액상의 제1원료가 일정 시간 정체하여 반응한 후, 넘쳐 흐를 수 있도록 형성된 반응 선반을 포함하는 실란 제조용 수직형 반응기.Reaction zone is a vertical reactor for producing a silane comprising a reaction rack formed so that the flow of the first raw material of the introduced liquid is suspended for a certain time, and then flows. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 반응구역은 상부로부터 하부까지 수직 방향을 따라 3단 내지 30단으로 형성된 실란 제조용 수직형 반응기.The reaction zone is a vertical reactor for producing silane formed from 3 to 30 stages in a vertical direction from top to bottom. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 반응부는 유입된 제1원료 및 제2원료를 혼합하는 교반장치를 추가로 포함하는 실란 제조용 수직형 반응기.Reaction unit is a vertical reactor for producing silane further comprises a stirring device for mixing the first material and the second material introduced. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 교반장치는 반응부의 상부로부터 하부까지 수직방향을 따라 형성된 교반 축; 및 상기 교반 축에 부착되어, 반응부에 유입된 제1원료 및 제2원료를 혼합하는 적어도 하나 이상의 블레이드를 포함하는 실란 제조용 수직형 반응기.The stirring device includes a stirring shaft formed along the vertical direction from the top to the bottom of the reaction unit; And at least one blade attached to the stirring shaft to mix the first raw material and the second raw material introduced into the reaction unit. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 반응부의 온도를 측정하는 열 감지부를 추가로 포함하는 실란 제조용 수직형 반응기.Vertical reactor for producing silane further comprises a heat sensing unit for measuring the temperature of the reaction unit. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 반응부의 온도에 따라 열을 흡수하거나 열을 공급하는 열 교환기를 추가로 포함하는 실란 제조용 수직형 반응기.Vertical reactor for producing silane further comprises a heat exchanger for absorbing or supplying heat depending on the temperature of the reaction portion. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 반응부의 하부 일측에 형성되어, 제2배출구를 통하여 배출된 액상의 금속할 로겐화물을 반응부로 유입하는 제3유입구를 추가로 포함하는 실란 제조용 수직형 반응기.It is formed on the lower side of the reaction portion, the vertical reactor for producing silane further comprises a third inlet for introducing the liquid metal halide discharged through the second outlet to the reaction unit. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 제2배출구를 통하여 배출된 액상의 금속 할로겐화물을 제1유입구 또는 제3유입구를 통하여 반응부로 유입시키는 펌프부를 추가로 포함하는 실란 제조용 수직형 반응기.The vertical reactor for producing silane further comprises a pump unit for introducing the liquid metal halide discharged through the second outlet through the first inlet or the third inlet to the reaction unit. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 실란 제조용 수직형 반응기를 이용하여 실란 가스를 회수하는 실란의 연속적 회수방법.10. A continuous recovery method of silane for recovering silane gas using a vertical reactor for producing silane according to claim 1. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 반응부의 상부 일측에 형성된 제1유입구를 통하여 금속 수소화물을 포함하는 액상의 제1원료를 반응부의 상부로 유입하는 제 1 단계;A first step of introducing the first liquid material including the metal hydride into the upper portion of the reaction portion through the first inlet formed on the upper side of the reaction portion; 반응부의 하부 일측에 형성된 제2유입구를 통하여 할로겐화 규소를 포함하는 기상의 제2원료를 반응부의 하부로 유입하는 제 2 단계;A second step of introducing a second raw material of a gaseous phase including silicon halide into the lower portion of the reaction portion through a second inlet formed at one lower portion of the reaction portion; 상기 제 1 단계 및 제 2 단계에서 반응부로 유입된 제1원료 및 제2원료를 반응시키는 제 3 단계; 및A third step of reacting the first raw material and the second raw material introduced into the reaction unit in the first step and the second step; And 상기 제 3 단계에서 생성된 실란 가스 및 액상의 금속할로겐화물을 분리 배출하는 제 4 단계를 포함하는 실란의 연속적 회수방법.And a fourth step of separating and discharging the silane gas and the liquid metal halide formed in the third step. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 제 1 단계에서, 금속 수소화물은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물인 실란의 연속적 회수방법:In the first step, the metal hydride is a method for the continuous recovery of the silane is a compound represented by the formula (1) or (2): [화학식 1][Formula 1] AH4 AH 4 상기 화학식 1에서, A는 리튬, 나트륨 또는 칼륨이고,In Formula 1, A is lithium, sodium or potassium, [화학식 2][Formula 2] AAlH4 AAlH 4 상기 화학식 2에서, A는 리튬, 나트륨 또는 칼륨이다.In Formula 2, A is lithium, sodium or potassium. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 제 1 단계에서, 제1원료는 에테르 또는 환상 에테르 중에서 선택된 하나 이상의 용제를 포함하는 실란의 연속적 회수방법.In the first step, the first raw material is a continuous recovery method of the silane comprising at least one solvent selected from ether or cyclic ether. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 용제는 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 1,4-다이옥산, 부틸 에테르 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 실란의 연속적 회수방법.Solvent is a continuous recovery method of a silane comprising at least one selected from the group consisting of diethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, 1,4-dioxane, butyl ether and derivatives thereof. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 용제는 톨루엔, 자이렌, 펜탄, 헥산 및 헵탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 추가로 포함하는 실란의 연속적 회수방법.Solvent is a continuous recovery method of the silane further comprises one or more selected from the group consisting of toluene, xylene, pentane, hexane and heptane. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 제 2 단계에서, 할로겐화 규소는 하기 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물인 실란의 연속적 회수방법:In the second step, the silicon halide is a continuous recovery method of the silane is a compound represented by the formula (3) or (4): [화학식 3](3) SiXnY4 -n SiX n Y 4 -n 상기 화학식 3에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 불소, 염소 또는 브롬이고, n은 1 내지 4의 정수이며,In Formula 3, X and Y are each independently fluorine, chlorine or bromine, n is an integer of 1 to 4, [화학식 4][Formula 4] HnSiX4 -n H n SiX 4 -n 상기 화학식 4에서, X는 불소, 염소 또는 브롬이고, n은 1 내지 3의 정수이다.In Formula 4, X is fluorine, chlorine or bromine, n is an integer of 1 to 3. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 제 3 단계에서, 반응부는 압력이 1.2 atm(absolute) 내지 1.4 atm(absolute) 인 실란의 연속적 회수방법.In a third step, the reaction unit is a continuous recovery of the silane pressure is 1.2 atm (absolute) to 1.4 atm (absolute). 제 11 항에 있어서, The method of claim 11, 제 3 단계에서, 반응은 10℃ 내지 110℃의 온도에서 수행하는 실란의 연속적 회수방법.In a third step, the reaction is a continuous recovery of silane is carried out at a temperature of 10 ℃ to 110 ℃. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 제 3 단계에서, 반응은 30℃ 내지 70℃의 온도에서 수행하는 실란의 연속적 회수방법.In a third step, the reaction is a continuous recovery of silane is carried out at a temperature of 30 ℃ to 70 ℃. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 제 3 단계에서, 반응은 반응부의 압력이 1.2 atm(absolute)이고, 온도가 80℃ 내지 110℃인 조건에서 수행하는 실란의 연속적 회수방법.In the third step, the reaction is a continuous recovery method of silane is carried out under the conditions that the pressure of the reaction portion is 1.2 atm (absolute), the temperature is 80 ℃ to 110 ℃. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 제 3 단계는, 반응부의 온도를 측정하는 단계 (1); 및The third step includes the steps of (1) measuring the temperature of the reaction part; And 상기 단계 (1)에서 측정된 온도에 따라 상기 반응부로 유입하는 제1원료 및 제2원료의 유입량을 제어하는 단계 (2)를 추가로 포함하는 실란의 연속적 회수방법.And (2) controlling the flow rate of the first raw material and the second raw material flowing into the reaction unit according to the temperature measured in the step (1). 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 제 3 단계는, 반응부의 온도를 측정하는 단계 (A); 및The third step comprises the steps of (A) measuring the temperature of the reaction section; And 상기 단계 (A)에서 측정된 온도에 따라 상기 반응부에 열을 공급하거나 회수하는 단계 (B)를 추가로 포함하는 실란의 연속적 회수방법.And (B) further supplying or recovering heat to the reaction part in accordance with the temperature measured in step (A). 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 반응부의 하단으로 배출된 액상의 금속 할로겐화물을 반응부의 상부 또는 하부로 재유입시키는 단계를 추가로 포함하는 실란의 연속적 회수방법.Re-flowing the liquid metal halide discharged to the bottom of the reaction portion to the upper or lower portion of the reaction portion further continuous recovery method of silane.
KR1020090098481A 2009-05-07 2009-10-15 Vertical reactor for obtaining silane and method for continuous obtaining silane using the same KR101101972B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2009/006928 WO2010128743A1 (en) 2009-05-07 2009-11-24 Vertical reactor for producing silane and method for continuously recovering silane using same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009117349/05A RU2414421C2 (en) 2009-05-07 2009-05-07 Method of continuous monosilane production
RU2009117349 2009-05-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100121388A true KR20100121388A (en) 2010-11-17
KR101101972B1 KR101101972B1 (en) 2012-01-02

Family

ID=43406741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090098481A KR101101972B1 (en) 2009-05-07 2009-10-15 Vertical reactor for obtaining silane and method for continuous obtaining silane using the same

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101101972B1 (en)
RU (1) RU2414421C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10301182B2 (en) 2014-05-13 2019-05-28 Lg Chem, Ltd. Method for producing chlorosilane gas using continuous tubular reactor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466089C1 (en) * 2011-04-20 2012-11-10 Владимир Александрович Ольшанский Method of producing monosilane

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004045245B4 (en) 2004-09-17 2007-11-15 Degussa Gmbh Apparatus and process for the production of silanes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10301182B2 (en) 2014-05-13 2019-05-28 Lg Chem, Ltd. Method for producing chlorosilane gas using continuous tubular reactor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2414421C2 (en) 2011-03-20
KR101101972B1 (en) 2012-01-02
RU2009117349A (en) 2010-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100436315C (en) Silicon production process
CN102642834B (en) Method adopting trichlorosilane and dichlorosilane mixed raw materials to produce polycrystalline silicon
JP4576312B2 (en) Manufacturing method of silicon tetrafluoride and manufacturing apparatus used therefor
KR101430412B1 (en) Production process for high purity silicon
JP2009007240A (en) Method and apparatus for preparing trichlorosilane and method for preparing polycrystal silicon
US8974761B2 (en) Methods for producing silane
KR101101972B1 (en) Vertical reactor for obtaining silane and method for continuous obtaining silane using the same
Maurits Silicon production
CN103449446B (en) Method for preparing trichlorosilane
CN101928002A (en) Method for producing polysilicon with silicon tetrafluoride reduced by plasmas
CN103449440B (en) Equipment for preparing polycrystalline silicon
US20150151977A1 (en) Systems for producing silane
CN107720755A (en) A kind of production of polysilicon raw material and method for preparing polysilicon
CN102030335B (en) Method and device for removing boron impurity in chlorosilane system by rectification through double-tower thermocouple reaction
CN103482630B (en) Prepare the method for polysilicon
CN103466633B (en) The method of purification trichlorosilane
Ciriminna et al. Biobased silicon and biobased silica: two production routes whose time has come
CN218709227U (en) System for coproduction of trichlorosilane
CN103648980B (en) The method that silane is prepared in bubble column
Sanchez-Friera et al. Epitaxial Solar Cells Over Upgraded Metallurgical Silicon Substrates: The Epimetsi Project
CN203529936U (en) Equipment for producing silicon nitride and nitrogen trifluoride from silicon tetrafluoride and nitrogen
CN107473230A (en) The preparation technology of silane by magnesium silicide method
CN101798085B (en) Process for preparing silane by magnesium silicide method
WO2011123562A1 (en) Tetrahalosilane converter
CN103384640B (en) For the preparation of the method and system of silane

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee