KR20110108400A - 고 비등점 폐기물의 회수 방법 - Google Patents

고 비등점 폐기물의 회수 방법 Download PDF

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KR20110108400A
KR20110108400A KR20117019312A KR20117019312A KR20110108400A KR 20110108400 A KR20110108400 A KR 20110108400A KR 20117019312 A KR20117019312 A KR 20117019312A KR 20117019312 A KR20117019312 A KR 20117019312A KR 20110108400 A KR20110108400 A KR 20110108400A
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조나단 애슐리 브린슨
윌리암 패트릭 브래디
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다우 코닝 코포레이션
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Abstract

본 발명은 상이한 클로로모노실란 생산 공정으로부터의 폐기 스트림들을 합쳐서 단일 회수 공정으로 반응시키는 것에 관한 것이다. 유용한 모노실란 종들을 단일 회수 공정으로 수득할 수 있다.

Description

고 비등점 폐기물의 회수 방법{PROCESS FOR RECOVERY OF HIGH BOILING WASTE}
고 비등점 실리콘 화합물, 예를 들어 그 분자에 Si-Si 결합, Si-O-Si 결합, 또는 Si-Ca-Si 결합 (여기서, 아래첨자 a는 1 이상이다)을 지니는 화합물은 화학적 중간체로서 모노실란을 생산하는 산업 공정의 바람직하지 않은 부산물로서 형성된다. 본 출원의 목적을 위해, 용어 "모노실란"은 네 개의 치환기가 결합된 하나의 실리콘 원자를 지니는 실란 종을 지칭한다. 모노실란은 비제한적으로 트리클로로실란(HSiCl3), 실리콘 테트라클로라이드(SiCl4), 디메틸디클로로실란((CH3)2SiCl2), 디메틸히드로겐클로로실란((CH3)2HSiCl), 메틸히드로겐디클로로실란(CH3HSiCl2), 및 메틸트리클로로실란(CH3SiCl3)을 포함한다. 용어 "고 비등점 폴리머"는 하나를 초과하는 실리콘 원자를 지니는 화합물을 지칭하며, 이들은 상기 개시된 고 비등점 실리콘 화합물로 예시된다. 고 비등점 폴리머는 클로로모노실란의 비등점보다 높은, 예를 들어 70℃ 이상, 대안적으로 80℃ 이상의 비등점을 갖는다. 고 비등점 폴리머는 클로로모노실란 및 메틸클로로모노실란을 제조하는 산업 공정 (예를 들어, 직접 공정)으로부터 폐기 스트림으로 생성된 잔류물에 존재한다. 고 비등점 폴리머는 또한 실리콘을 제조하는 산업 공정 (예를 들어, 태양전지용 실리콘 및/또는 반도체용 다결정 실리콘을 제조하는 공정)에서 생성된 잔류물에도 존재한다. 용어 "잔류물"은 고 비등점 폴리머를 함유하는 임의의 스트림을 지칭한다.
클로로모노실란을 제조하는 산업 공정에서, 염화수소(HCl)는 촉매화되지 않은 반응 시스템에서 금속급 실리콘(Si)과 반응하여 트리클로로실란(HSiCl3)을 생산한다. 또 다른 공정은 구리 화합물로 촉매화되고 아연, 주석 및 인과 같은 다수의 다양한 금속 첨가제로 촉진된 시스템에서 메틸 클로라이드와 금속급 Si를 반응시켜 메틸클로로모노실란(MCS)를 형성하는 것을 포함한다. 초기 반응 및 다운스트림 공정에서 실리콘 및 클로라이드 (HSiCl3 공정으로부터 HCl의 형태 또는 MCS 공정으로부터 CH3Cl의 형태)의 일부분은 부산물인 고 비등점 폴리머의 형성으로 손실된다.
HSiCl3 공정 잔류물은 화학식 HbSi2Cl(6-b)의 디실란 (여기서, 아래첨자 b는 0 내지 6, 대안적으로 0 내지 4의 값이다); 및 화학식 HcSi20Cl(6-c)의 디실록산 (여기서, 아래첨자 c는 0 내지 6의 값이다)을 포함할 수 있다. HSiCl3 공정에서, 이러한 고 비등점 폴리머는 테트라클로로디실록산 (HCl2SiOSiCl2H, H2Si2OCl4), 펜타클로로디실록산 (HCl2SiOSiCl3, HSi2OCl5), 헥사클로로디실록산 (Cl3SiOSiCl3, Si2OCl6), 헥사클로로디실란 (Si2Cl6), 펜타클로로디실란 (HSi2Cl5), 테트라클로로디실란 (H2Si2Cl4), 및 트리클로로디실란 (H3Si2Cl3)을 포함한다.
MCS 공정 잔류물은 화학식 MedSi2Cl(6-d)의 디실란 (여기서, 아래첨자 d는 0 내지 6의 값이다) 및 화학식 MeeSi2XCl(6-e)의 디실록산 및/또는 실랄칸디일 화합물 (여기서, 아래첨자 e는 0 내지 6의 값이고, X는 산소 원자 또는 2가 탄화수소기이다)을 포함할 수 있다. MCS 공정에서, 이러한 고 비등점 폴리머는 Si2Cl6, 테트라메틸디클로로디실란 (Me4Si2Cl2), 트리메틸트리클로로디실란 (Me3Si2Cl3), 테트라메틸테트라클로로트리실란 (Me4Si3Cl4), 테트라메틸디클로로디실메틸렌 (Me2ClSiCH2SiMe2Cl), 트리메틸트리클로로디실메틸렌 (Me2ClSiCH2SiMeCl2), 트리메틸트리클로로디실에틸렌 (Me2ClSi(CH2)2SiMeCl2), 트리메틸트리클로로디실프로필렌 (Me2ClSi(CH2)3SiMeCl2), Me2ClSiCH2Si(Me)(Cl)SiMeCl2, Me2ClSiCH2Si(Me)(Cl)CH2SiMeCl2, 및 트리메틸트리클로로디실록산 (Me3Si2OCl3)을 포함하고, 여기서 Me는 메틸기이다.
디실란과 같은 HSiCl3 및 MCS 공정으로부터의 고 비등점 폴리머는 회수되고 수소화, 클로린화 또는 하이드로클로린화를 통해 유용한 모노실란으로 전환될 수 있으나, 경제적인 반응을 위해 촉매가 요구될 수 있다. MCS 시스템에서, 경제적으로 가장 유리한 시스템은 고 비등점 폴리머를 함유하는 공정 잔류물에서 동일반응계내(in - situ) 촉매를 이용하여 메틸클로로디실란을 수소화하는 것이다. MCS 공정 잔류물은 다운스트림 가공을 위해 제조될 수 있어서, 수소화에 유익한 동일반응계내 촉매가 많다. HSiCl3 공정에서, 고 비등점 폴리머를 함유하는 HSiCl3 공정 잔류물은 켄칭(quenching) 및/또는 소각에 의해 통상적으로 처리된다.
발명의 개요
본 방법은 1) 촉매량의 동일반응계내 촉매를 함유하는 제 1 공정 잔류물 및 촉매량의 동일반응계내 촉매를 함유하지 않는 제 2 공정 잔류물을 합치는 단계; 및 2) 상기 단계 1)의 생성물 중 고 비등점 폴리머를 반응시키는 단계를 포함한다.
발명의 상세한 설명
본 출원의 목적을 위해, 촉매량의 동일반응계내 촉매를 포함하는 MCS 공정 잔류물 및 촉매량의 동일반응계내 촉매를 함유하지 않는 HSiCl3 공정 잔류물에 관해 본 방법을 기술할 것이다. 그러나, 이러한 기재는 예시적인 것이며 청구범위에 개시된 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 당업자는 본 방법의 변형이 실행될 수 있음을 인지할 것이며, 비제한적으로 촉매량의 동일반응계내 촉매를 함유하는 제 1 공정 잔류물 및/또는 촉매량의 동일반응계내 촉매를 함유하지 않는 제 2 공정 잔류물 대신 상이한 잔류물을 이용하는 것을 포함한다. 예를 들어, 실리콘 공정 잔류물 (예를 들어, 태양전지용 실리콘 또는 반도체용 다결정 실리콘을 생산하기 위한 화학적 증기 증착 공정으로부터)이 촉매량의 동일반응계내 촉매를 함유하지 않을 때, HSiCl3 공정 잔류물 대신 실리콘 공정 잔류물을 제 2 공정 잔류물로서 이용할 수 있다. 대안적으로, 알킬할로모노실란 공정을 촉매량의 동일반응계내 촉매를 함유하는 제 1 공정 잔류물을 생산하기 위해 이용할 수 있는데, 이 때 알킬기는 메틸 이외의 기, 예를 들어 에틸 또는 프로필일 수 있고/거나 할로겐 원자는 예를 들어 브롬, 플루오린 또는 요오딘과 같이 클로린이 아닐 수 있다.
상기 개시된 고 비등점 폴리머를 유용한 모노실란으로 전환시키는 방법은,
a) HSiCl3 공정 잔류물과 MCS 공정 잔류물을 합쳐 고 비등점 잔류물을 형성하는 단계; 및
b) 고 비등점 잔류물을 수소 가스와 접촉시키는 단계를 포함한다. 단계 b)는 고 비등점 잔류물, 수소 가스, 및 임의의 추가 반응물 (첨가된 경우)을 150℃ 내지 1000℃의 온도로 345 kPa 내지 68,900 kPa의 압력하에 1초 내지 5시간의 체류 시간 동안 가열시켜, 모노실란을 포함하는 생성물을 생산시킴에 의해 반응기에서 수행될 수 있다.
상기 공정은 촉매가 MCS 공정 잔류물에 동일반응계내 존재한다는 이점을 제공할 수 있고, 여기서 촉매는 MCS 공정 잔류물 및 HSiCl3 공정 잔류물 둘 모두로부터 모노실란을 수득하는데 유용하다. 이론에 제한되는 것을 원치 않으나, 촉매는 HSiCl3 공정 잔류물보다 MCS 공정 잔류물에 더욱 용해성일 수 있어서, HSiCl3 공정 잔류물과 MCS 공정 잔류물을 합쳤을 때 HSiCl3 공정 잔류물에 대해 보다 양호한 촉매 활성이 달성될 수 있는 것으로 여겨진다. 촉매는 고 비등점 잔류물에서 고 비등점 폴리머로부터 모노실란의 형성을 촉진한다. 촉매는 실리콘 원자들 사이에 알킬과 할로겐의 재분배 (및/또는 실리콘 원자들 사이에서 수소와 할로겐의 재분배)를 촉진할 수 있다. 촉매는 수소화, 실리콘-실리콘 결합의 절단, 실리콘-탄소 결합의 절단, 및/또는 실리콘-산소 결합의 절단을 촉진할 수 있다. 이러한 반응을 달성하기 위해, 상기 개시된 활성을 제공하는 하나 이상의 촉매 종을 촉매로서 사용할 수 있다.
촉매에 재분배 활성을 제공하기 위해 루이스산(Lewis Acid) 또는 이의 등가물을 이용할 수 있다. 재분배를 수행하는데 유용한 촉매 종의 예로는 알루미늄 트리클로라이드, 안티몬 펜타클로라이드, 지르코늄 테트라클로라이드, 포타슘 알루미늄 테트라클로라이드, 4차 포스포늄 할라이드, 4차 암모늄 할라이드, 암모늄 할라이드, 염화 제1구리, 붕산, 및 보론 할라이드가 있다. 적합한 재분배 촉매는 당 분야에 공지되어 있고, 예를 들어 미국특허 4,393,229호 및 5,175,329호에 개시되어 있다.
수소화에 적합한 촉매 종으로는 알루미늄 트리클로라이드; 안티몬 펜타클로라이드; 염화 제1구리, 구리(Cu) 금속, Cu 염, 및 Cu 염과 유기 리간드의 착물과 같은 구리 종; 니켈 (Ni) 금속, 지지된 Ni, 유기금속 Ni 화합물, 착화된 Ni 염, 및 무기 Ni 화합물과 같은 니켈 종; 팔라듐 (Pd) 금속, 지지된 Pd, 유기금속 Pd 화합물, 착화된 Pd 염, 및 무기 Pd 화합물과 같은 팔라듐 종; 백금 (Pt) 금속, 지지된 Pt, 유기금속 Pt 화합물, 착화된 Pt 염, 및 무기 Pt 화합물과 같은 백금 종; 및 이들의 조합물이 있다. 지지된 Ni, 지지된 Pd, 지지된 Pt는 알루미나, 탄소, 실리카, 또는 제올라이트 상에 지지될 수 있다. 예를 들어, 탄소 상 Pd 및 알루미나 상 Pt가 지지된 촉매의 예이다. 수소화 촉매는 당 분야에 공지되어 있고, 예를 들어 미국특허 5,175,329호; 5,292,909호; 5,292,912호; 5,321,147호; 5,326,896호; 및 5,627,298호에 개시되어 있다. 이론에 제한되는 것을 원치 않으나, MCS 공정 잔류물에 동일반응계내 존재하는 촉매 종은 (예를 들어, 구리 종) HCl과 HSiCl3 공정 잔류물로부터의 고 비등점 폴리머 뿐만 아니라 HCl과 MCS 공정 잔류물로부터의 고 비등점 폴리머의 하이드로클로린화 반응을 촉매화하는데 사용될 수 있을 것으로 여겨진다.
상기 개시된 촉매 종은 또한 실리콘-실리콘 결합의 절단, 임의로 실리콘-탄소 결합, 및 임의로 실리콘-산소 결합의 절단을 촉진할 수 있다. 따라서, 고 비등점 실리콘 화합물로부터 모노실란의 형성을 촉진하기 위해 촉매에 추가의 촉매 종을 첨가하는 것이 불필요할 수 있다. 촉매의 양은 상기 개시된 수소화, 재분배 및 절단 반응 중 하나 이상을 촉매화하기에 충분하다. 정확한 양은 촉매화되는 반응, 고 비등점 잔류물의 조성, 및 요망되는 모노실란 생성물을 포함하는 다양한 인자에 의존적이다. 촉매 종은 예를 들어 MCS 공정에서 동일반응계내 형성될 수 있거나, 고 비등점 잔류물에 첨가될 수 있거나, 또는 둘 모두일 수 있다. 촉매의 양은 (동일반응계내 촉매, 첨가된 촉매, 또는 이의 조합) 고 비등점 잔류물의 중량에 기초하여 0.01 내지 20%, 대안적으로 동일 기재에 대해 0.5 내지 5%의 범위일 수 있다. 본 출원에 기재된 모든 양, 비율, 및 백분율은 달리 언급되지 않는 한 중량에 기초한 것이다. 당업자는 알루미늄 트리클로라이드가 고 비등점 잔류물에 첨가될 수 있거나 알루미늄 트리클로라이드를 형성하는 물질에 의해 동일반응계내 형성될 수 있음을 인지할 것이다. 알루미늄 트리클로라이드의 전부 또는 일부는 HSiCl3 공정 및 MCS 공정을 실행하고 고 비등점 잔류물을 형성하기 위해 그로부터 모노실란 분획을 분리하는 동안 동일반응계내에서 형성될 수 있다. 알루미늄 트리클로라이드는 수소화, 재분배, 및 절단 반응을 촉매화하는데 유용하다.
HSiCl3 공정 잔류물은 HCl 및 Si 메탈로이드의 반응 생성물의 스트리핑(stripping) 또는 증류로부터 생성될 수 있다. HSiCl3 공정 잔류물과 MCS 공정 잔류물을 직접 합칠 수 있다. 대안적으로, HSiCl3 공정 잔류물은 단계 a) 이전에 예비처리될 수 있다. 예비처리는 단계 a) 이전에 HSiCl3 공정 잔류물로부터 HSiCl3 및/또는 SiCl4의 전부 또는 일부를 제거하기 위해 스트리핑 또는 증류하는 추가 단계를 포함하거나, 고형물을 제거하기 위한 여과 단계를 포함하거나, 둘 모두를 포함할 수 있다. HSiCl3 공정 잔류물은 화학식 HbSi2Cl(6-b)의 디실란 (여기서, 아래첨자 b는 0 내지 6, 대안적으로 0 내지 4의 값이다); 및 화학식 HcSi2OCl(6-c)의 디실록산 (여기서, 아래첨자 c는 0 내지 6의 값이다)을 포함할 수 있다. 디실란의 예로는 Si2Cl6, HSi2Cl5, H2Si2Cl4, 및 H3Si2Cl3가 있다. 디실록산은 H2Si2OCl4, HSi2OCl5, 및 Si2OCl6으로 예시된다. HSiCl3 공정 잔류물은 HSiCl3 공정 잔류물 중의 합친 디실란 및 디실록산의 중량에 기초하여 0 내지 15%의 H2Si2OCl4, 5 내지 35%의 HSi2OCl5, 15 내지 25%의 Si2OCl6, 및 35 내지 75%의 Si2Cl6을 포함할 수 있다. HSiCl3 공정 잔류물은 고형물을 추가로 포함할 수 있는데, 이것은 상기 개시된 고 비등점 폴리머에 불용성이다. 예를 들어, 고형물은 4개 이상의 실리콘 원자를 지니는 폴리클로로실록산 및 더 높은 차수의 폴리클로로실란일 수 있다. 고형물은 실리콘 미립자를 추가로 포함할 수 있다. 대안적으로, 예비처리 후에, HSiCl3 공정 잔류물은 68%의 디실란, 31%의 디실록산; 0.5%의 다른 고 비등점 실리콘 화합물; 및 0.5%의 실리콘 함유 고형 미립자를 포함할 수 있다. 예비처리 전에, HSiCl3 공정 잔류물은 75% 이하의 클로로모노실란, 예를 들어 HSiCl3 및 SiCl4 및 상기 개시된 고 비등점 폴리머 및 다른 고 비등점 실리콘 화합물과 균형을 이룬 30% 이하의 실리콘 함유 고형 미립자를 포함할 수 있다. 본원에 개시된 공정에 사용될 수 있는 HSiCl3 공정 공정 잔류물의 예가, 예를 들어 미국특허 6,013,235호 및 미국 가특허출원 61/119,391호에 기재되어 있다.
MCS 공정 잔류물은 화학식 MedSi2Cl(6-d)의 디실란 (여기서, 아래첨자 d는 0 내지 6의 값이다) 및 화학식 MeeSi2XCl(6-e)의 디실록산 및/또는 실랄칸디일 (여기서, 아래첨자 e는 0 내지 6의 값이고, X는 산소 원자 또는 2가 탄화수소기이다)을 포함할 수 있다. MCS 공정 잔류물은 Si2Cl6, Me4Si2Cl2, Me3Si2Cl3, Me4Si3Cl4, Me2ClSiCH2SiMe2Cl, Me2ClSiCH2SiMeCl2, Me2ClSi(CH2)2SiMeCl2, Me2ClSi(CH2)3SiMeCl2, Me2ClSiCH2Si(Me)(Cl)SiMeCl2, Me2ClSiCH2Si(Me)(Cl)CH2SiMeCl2, 및 Me3Si2OCl3을 포함할 수 있다. MCS 공정 잔류물에 존재하는 각 종의 정확한 양은 MCS 공정 조건에 따라 다양할 수 있으나, MCS 공정 잔류물은 50 내지 60%의 디실란 및 15 내지 25%의 실랄킬렌 뿐만 아니라 동일반응계내 촉매, 실리콘 함유 고형물, 및 다른 금속을 포함할 수 있다. MCS 공정 잔류물의 예는 0 내지 4%의 Me3SiCl, 0 내지 2%의 MeHSiCl2, 0 내지 5%의 EtMeSiCl2, 0 내지 5%의 PrMeSiCl2, 0 내지 9%의 Me4Si2Cl2, 5 내지 40%의 Me3Si2Cl3, 15 내지 54%의 MeCl2Si2MeCl2, 0 내지 9%의 Me2ClSiCH2SiClMe2, 0 내지 15%의 Me2ClSiCH2SiCl2Me, 0 내지 20%의 MeCl2SiCH2SiCl2Me, 0 내지 5%의 MeCl2SiOSiCl2Me, 9 내지 26%의 다른 고 비등점 종 및 0 내지 40%의 고형물을 포함할 수 있으며, 단 총 합계가 100% 이하이고, 여기서 Et는 에틸기이고, Pr은 프로필기이다. 본원에 개시된 공정에 이용될 수 있는 MCS 공정 잔류물의 예가, 예를 들어 미국특허 5,175,329호; 5,430,168호; 5,606,090호; 5,627,298호; 5,629,438호; 5,907,050호; 5,922,894호; 및 6,013,824호에 기재되어 있다.
상기 개시된 공정에서 고 비등점 잔류물을 생산하기 위해 사용된 MCS 공정 잔류물과 합친 HSiCl3 공정 잔류물의 양은 0보다 크고, 정확한 양은 두 공정 잔류물의 조성, 잔류물이 예비처리되는지 여부, 및 동일반응계내 촉매가 MCS 공정 잔류물에 존재하는지 여부, 및 임의의 추가 촉매가 첨가되는지 여부를 포함하는 다양한 인자에 의존적일 것이다. 그러나, HSiCl3 공정 잔류물의 양은 MCS 공정 잔류물 100 중량부에 대하여 0 초과 내지 100 중량부의 HSiCl3 공정 잔류물의 범위일 수 있고; 대안적으로 MCS 공정 잔류물 100 중량부에 대하여 5 내지 100 중량부의 HSiCl3 공정 잔류물, 대안적으로 5 내지 50 중량부, 및 대안적으로 5 내지 10 중량부의 HSiCl3 공정 잔류물의 범위일 수 있다. 공정에 사용되는 고 비등점 잔류물은 70℃ 이상, 대안적으로 80℃ 이상의 비등점을 지닐 수 있다.
본 공정은 클로로실란과 접촉하기에 적합한 임의의 통상적인 가압될 수 있는 반응기에서 진행될 수 있다. 본 공정은 회분 공정 또는 연속식 공정으로서 진행될 수 있다. 본 공정은, 예를 들어 연속식 교반되는 탱크 반응기, 버블-컬럼 반응기, 트리클(trickle)-베드 반응기, 또는 플러그(plug) 흐름 반응기에서 진행될 수 있다.
공정 조건은 고 비등점 잔류물의 조성 및 생산하려는 요망되는 모노실란을 포함하는 다양한 인자에 의존적일 것이다. 그러나, 반응기 내부의 압력은 345 kPa 내지 68,900 kPa, 대안적으로 689 내지 34,475 kPa, 대안적으로 1,000 kPa 내지 15,000 kPa, 대안적으로 2,000 kPa 내지 10,500 kPa, 및 대안적으로 4,000 내지 8,000 kPa의 범위일 수 있다. 반응기 내부의 온도는 150℃ 내지 1000℃, 대안적으로 150℃ 내지 400℃, 대안적으로 200℃ 내지 500℃, 대안적으로 200℃ 내지 250℃, 대안적으로 215℃ 내지 280℃, 대안적으로 235℃ 내지 245℃, 대안적으로 275℃ 내지 500℃, 및 대안적으로 300℃ 내지 350℃의 범위일 수 있다. 이론에 제한되는 것을 원치 않으나, 압력 및 온도는 형성되는 모노실란에 영향을 주도록 변화될 수 있는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 압력이 250 psig (1725 kPa) 초과의 하한을 지니고 온도가 150℃ 내지 500℃, 대안적으로 250℃ 내지 400℃, 및 대안적으로 320℃ 내지 380℃ 범위일 때, 반응은 메틸트리클로로실란 대신 디메틸디클로로실란에 유리해질 수 있다. 이러한 온도 및 압력에서의 체류 시간은 선택된 반응기 유형, 그 안의 실제 온도 및 압력, 및 존재하는 촉매 종의 양과 유형을 포함하는 다양한 인자에 의존적이나, 체류 시간은 1초 내지 5시간의 범위일 수 있다.
반응기에 첨가된 수소 가스의 양은 중요하지 않으며, 요망되는 수준의 수소화를 수행하기에 충분한 임의의 양일 수 있다. 그러나, 상기 양은 고 비등점 잔류물의 중량에 기초하여 0.05 내지 10%, 대안적으로 1 내지 5% 범위의 수소 가스일 수 있다. 임의로, 반응기에 추가 반응물이 보충될 수 있다. 추가 반응물은 클로린-많이 함유된 종들, 예를 들어 HCl, HSiCl3, SiCl4, CH3SiCl3, CH3Cl, 또는 이들의 조합물 (대안적으로 HSiCl3, SiCl4, Si2Cl6, 또는 이들의 조합물); 또는 SiH-작용성 종들, 예를 들어 HSiCl3 또는 CH3HSiCl2; 알킬-많이 함유된 종들, 예를 들어 테트라메틸실란 (SiMe4), 트리메틸클로로실란 (Me3SiCl), 디메틸디클로로실란 (Me2SiCl2), 또는 이들의 조합물; 또는 상이한 클로린-많이 함유된 종들, SiH 작용성 종들, 및/또는 알킬-많이 함유된 종들의 조합물일 수 있다. 존재한다면, 선택된 추가 반응물은, 예를 들어 절단 및/또는 재분배 및/또는 수소화 반응 후에 생산될 것이 요망되는 모노실란을 포함하는 다양한 인자에 의존적일 것이다. 이론에 제한되는 것을 원치 않으나, 클로린-많이 함유된 종들을 보충하는 것이 디실란과 폴리실란 상에 더 많은 Cl을 재분배시키고 생성물에서 모노실란을 절단하고(scise)/거나 이의 분배를 조절하는 것을 보다 용이하게 하여 상업적으로 더 유용한 종들에 유리할 것으로 보인다. 당업자는, 예를 들어 미국특허 5,175,329호; 5,292,912호; 5,321,147호; 5,606,090호; 및 5,907,050호에 개시된 공정을 이용하여 적합한 반응물 및 공정 조건을 선택하고/거나 모노실란의 분배를 조절할 수 있을 것이다. 대안적으로, 알킬-많이 함유된 종들을 보충함으로써, 예를 들어 미국특허 4,962,219호; 및 6,013,824호에 개시된 반응물 및 공정 조건을 이용하여, 메틸과 같은 알킬기가 많이 함유된 모노실란을 생산할 수 있다. 당업자는 생성물에서 요망되는 모노실란 종을 획득하기 위해 과도한 실험없이 적합한 온도와 압력 조건 및 임의의 추가 반응물을 선택할 수 있을 것이다.
당업자는 클로린-많이 함유된 종, SiH-작용성 종, 및 알킬-많이 함유된 종에 대해 그들 중에서 중복될 수 있는 성분을 선택할 상황, 예를 들어 실리콘 원자에 결합된 알킬기, 할로겐 원자 및 클로린 원자 중에서 하나를 초과하는 종을 지니는 모노실란을 이용할 상황을 인지할 것이다. 당업자는 생산하려는 요망되는 모노실란을 포함하는 다양한 인자에 기초하여 반응물을 보충하기 위한 종들을 구별하고 적절한 종을 선택할 수 있을 것이다.
상기 개시된 공정은 하나 이상의 모노실란 종을 단계 b)의 생성물로부터 회수하는 단계 c)를 추가로 포함할 수 있다. 단계 c)는 액체 혼합물을 분리하는 통상적인 방법, 예를 들어 증류를 이용한 분리에 의해 수행될 수 있다. 모노실란 종은 HSiCl3, SiCl4, (CH3)2SiCl2, CH3HSiCl2, 및 (CH3)2HSiCl을 포함할 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위해 포함된 것이다. 그러나, 당업자는 본 기재에 비추어, 다수의 변화가 개시된 특정 구체예에서 이루어질 수 있고 청구범위에 개시된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으며 같거나 유사한 결과가 여전히 얻어질 수 있음을 인지하여야 한다.
HSiCl3 공정 잔류물의 스트림은 하기를 함유하였다: 13.6%의 HSiCl3, 73.9%의 SiCl4, 0.3%의 HCl2SiOSiCl2H, 6.9%의 HCl2SiOSiCl3, 3.6%의 Cl3SiOSiCl3, 1.5%의 Si2Cl6, 및 0.2%의 특성화되지 않은 기타 고 비등점 종들로 구성된 액체와 균형을 이룬 30 vol%의 고형물.
공정으로부터의 총 5 중량부의 HSiCl3 공정 잔류물을 60 중량부의 MCS 공정 잔류물과 합쳐 고 비등점 잔류물을 형성하였다. 잔류물을 합치고, 여과하여, 고형물 함량을 5% 이하로 감소시키고, 이것을 15일의 기간에 걸쳐 수소화 반응기에 시간당 0.4 중량부의 공급속도로 공급하였다. 반응기 온도는 200℃ 내지 250℃였고, 반응기 압력은 56 내지 58 barg (5,600 내지 5,800 kPa)였다. 반응기에서 고 비등점 잔류물의 체류 시간은 2 내지 5시간이었다.
산업상 이용가능성
본 명세서에 개시된 방법은 HSiCl3 공정 및 MCS 공정으로부터의 폐기물을 단일의 원-스텝 기술로 합친다. 본 공정은 두 분리된 HSiCl3 및 MCS 회수 공정에 필요한 자본 비용을 감소시키는 이점을 제공할 수 있고, 유용한 HSiCl3 및/또는 SiCl4 뿐만 아니라 유용한 메틸클로로모노실란을 생산하기 위해 HSiCl3로부터의 고 비등점 폴리머의 반응을 촉매화하는 MCS 시스템의 동일반응계내 촉매 (예를 들어, 상기 개시된 구리 종들)를 이용하는 이점을 지닌다.

Claims (15)

  1. a) 촉매량의 동일반응계내(in - situ) 촉매를 함유하는 제 1 공정 잔류물 및 촉매량의 동일반응계내 촉매를 함유하지 않는 제 2 공정 잔류물을 합치는 단계; 및
    b) 상기 단계 a)의 생성물을 수소 가스와 접촉시켜, 모노실란을 포함하는 생성물을 생산하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 공정 잔류물이 메틸클로로모노실란 공정 잔류물인 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 2 공정 잔류물이 HSiCl3 공정 잔류물인 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 2 공정 잔류물이 실리콘 공정 잔류물인 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 공정 잔류물 100 중량부에 대해 0 초과 내지 100 중량부의 상기 제 2 공정 잔류물을 상기 단계 a)에서 합치는 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 a) 이전에 제 2 공정 잔류물을 예비처리하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서, c) 하나 이상의 모노실란을 생성물로부터 회수하는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 상기 모노실란은 HSiCl3, SiCl4, (CH3)2SiCl2, CH3HSiCl2, 및 (CH3)2HSiCl로 구성된 군으로부터 선택된 것인 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 150℃ 내지 1000℃의 온도 범위에서 작동하는 반응기에서 수행되는 방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 345 내지 68,900 kPa의 압력 범위에서 작동하는 반응기에서 수행되는 방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기내 체류 시간이 1초 내지 5시간인 방법.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중의 어느 한 항에 있어서, 클로린-많이 함유된 종, SiH-작용성 종, 알킬-많이 함유된 종, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택된 반응물을 보충하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  12. 제 1항 내지 제 10항 중의 어느 한 항에 있어서, HSiCl3, SiCl4, Si2Cl6 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택된 클로린-많이 함유된 종을 보충하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  13. 제 2항 내지 제 10항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 메틸클로로모노실란 공정 잔류물이 구리 종을 함유하고, 상기 방법이 HCl을 보충하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  14. 제 1항 내지 제 10항 중의 어느 한 항에 있어서, HSiCl3, CH3HSiCl2, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택된 SiH-작용성 종을 보충하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  15. 제 1항 내지 제 10항 중의 어느 한 항에 있어서, 테트라메틸실란, 트리메틸클로로실란, 디메틸디클로로실란, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택된 알킬-많이 함유된 종을 보충하는 것을 추가로 포함하는 방법.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100022454A (ko) * 2007-03-30 2010-03-02 레브 리뉴어블 에너지 벤쳐스 인코포레이티드 촉매 수소화 반응
DE102011005647A1 (de) * 2011-03-16 2012-10-04 Evonik Degussa Gmbh Verbundverfahren zur Umstetzung von STC-haltigen und OCS-haltigen Nebenströmen zu wasserstoffhaltigen Chlorsilanen
US9695052B2 (en) * 2014-07-01 2017-07-04 Rec Silicon Inc Recovery of hydrohalosilanes from reaction residues
JP6486049B2 (ja) * 2014-09-25 2019-03-20 デンカ株式会社 ペンタクロロジシランの製造方法並びに該方法により製造されるペンタクロロジシラン
CN105347349B (zh) * 2015-12-09 2017-04-19 宁夏胜蓝化工环保科技有限公司 气相催化转化氯代乙硅烷制备氯代单硅烷的工艺及其专用催化剂
CN106882809B (zh) * 2017-03-24 2018-05-04 亚洲硅业（青海）有限公司 一种三氯氢硅的制备方法
CN108383125B (zh) * 2018-05-14 2020-02-28 亚洲硅业(青海)股份有限公司 一种制备高纯三氯氢硅的装置及方法
CN109384233B (zh) * 2018-12-13 2023-10-20 江苏中能硅业科技发展有限公司 一种用于处理硅聚合物的方法
CN114258396B (zh) 2019-08-22 2024-09-20 美国陶氏有机硅公司 用于纯化硅化合物的方法
WO2021113020A1 (en) 2019-12-03 2021-06-10 Dow Silicones Corporation Branched oxydisilane/siloxane oligomers and methods for their preparation and use as heat transfer fluids

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2342981A1 (fr) 1976-03-05 1977-09-30 Rhone Poulenc Ind Procede de preparation d'hydrogenosilanes
US4393229A (en) 1982-04-28 1983-07-12 General Electric Company Redistribution of polysilanes in high boiling residues
US4962219A (en) 1988-10-17 1990-10-09 Dow Corning Corporation Alkylation of halodisilanes
US5175329A (en) 1992-04-03 1992-12-29 Dow Corning Corporation Production of organosilanes from polysilanes
US5292909A (en) 1993-07-14 1994-03-08 Dow Corning Corporation Catalytic conversion of direct process high-boiling component to chlorosilane monomers in the presence of hydrogen chloride and hydrogen
US5326896A (en) 1993-07-14 1994-07-05 Dow Corning Corporation Conversion of direct process high-boiling component to silane monomers in the presence of hydrogen gas
US5321147A (en) 1993-07-16 1994-06-14 Dow Corning Corporation Conversion of direct process high-boiling component to chlorosilane monomers in the presence of chlorine
US5292912A (en) 1993-07-19 1994-03-08 Dow Corning Corporation Catalytic conversion of direct process high-boiling component to chlorosilane monomers in the presence of hydrogen chloride
US5430168A (en) 1994-10-27 1995-07-04 Dow Corning Corporation Alumimum trichloride catalyzed hydrogenation of high-boiling residue from direct process
US5627298A (en) 1996-06-13 1997-05-06 Dow Corning Corporation One step process for converting high-boiling residue from direct process to monosilanes
US5606090A (en) 1996-06-13 1997-02-25 Dow Corning Corporation Conversion of high-boiling residue from direct process to monosilanes
US5629438A (en) 1996-09-11 1997-05-13 Dow Corning Corporation Hydrochlorination process for converting high-boiling residue from direct process to monosilanes
JP3990029B2 (ja) * 1997-05-12 2007-10-10 株式会社トクヤマ ジクロロシラン含量の減少したトリクロロシランの製造方法
US5907050A (en) 1998-09-30 1999-05-25 Dow Corning Corporation Process for converting polymeric silicon containing compounds to monosilanes
US5922894A (en) 1998-10-28 1999-07-13 Dow Corning Corporation Process for converting polymeric silicon containing compounds to monosilanes
US6013824A (en) 1998-12-01 2000-01-11 Dow Corning Corporation Redistributing silalkylenes in an alkyl-rich silalkylene-containing residue
US6013235A (en) 1999-07-19 2000-01-11 Dow Corning Corporation Conversion of direct process high-boiling residue to monosilanes
JP2006169012A (ja) * 2004-12-13 2006-06-29 Sumitomo Titanium Corp ヘキサクロロジシラン及びその製造方法
RU2499801C2 (ru) 2008-12-03 2013-11-27 Доу Корнинг Корпорейшн Способ получения трихлорсилана и тетрахлорсилана

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Publication number Publication date
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US20110268641A1 (en) 2011-11-03
CN101786629A (zh) 2010-07-28

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