KR20120127412A

KR20120127412A - 사염화규소를 트리클로로실란으로 연속적 전환시키기 위한 촉매 시스템

Info

Publication number: KR20120127412A
Application number: KR1020127018695A
Authority: KR
Inventors: 구이도 스토흐니올; 토마스 뮐러; 잉고 파울리
Original assignee: 에보니크 데구사 게엠베하
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2012-11-21
Also published as: EP2525904A1; US20130216464A1; CA2786667A1; WO2011085900A1; CN102725059A; DE102010000980A1; TW201139274A; JP2013517209A

Abstract

본 발명은 촉매를 포함하는 수첨탈염소화 반응기에서 수소를 사용하여 사염화규소를 전환하기 위한 개선된 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 수첨탈염소화 반응기를 위한 촉매 시스템에 관한 것이다.

Description

사염화규소를 트리클로로실란으로 연속적 전환시키기 위한 촉매 시스템 {CATALYTIC SYSTEMS FOR CONTINUOUS CONVERSION OF SILICON TETRACHLORIDE TO TRICHLOROSILANE}

본 발명은 촉매를 포함하는 수첨탈염소화 반응기에서 사염화규소를 수소와 반응시키는 개선된 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 수첨탈염소화 반응기를 위한 촉매 시스템에 관한 것이다.

규소 화학의 많은 상업적 공정에서, SiCl₄ 및 HSiCl₃는 함께 형성된다. 따라서, 이들 두 생성물을 상호전환시키고 그에 따라 생성물 중 하나에 대한 특정 요구를 충족시키는 것이 필요하다. 더욱이, 고순도 HSiCl₃는 솔라 규소 (solar silicon)의 제조에서 중요한 원료이다.

사염화규소 (STC)의 트리클로로실란 (TCS)으로의 수첨탈염소화에서, 상업적인 표준은 STC가 수소와 함께 "지멘스 노 (Siemens furnace)"로 공지된 흑연-라이닝 반응기를 통과하는 열적으로 제어된 공정을 사용하는 것이다. 반응기에 존재하는 흑연 막대는 1100℃ 이상의 온도가 달성되도록 저항 가열의 형태로 가동된다. 이러한 높은 온도 및 수소 성분으로 인해, 평형 위치는 TCS 생성물쪽으로 이동한다. 생성물 혼합물은 반응 후 반응기 외부로 이송되어 복잡한 공정으로 제거된다. 반응기를 통한 흐름은 연속적이며, 반응기의 내부 표면은 내부식성 물질인 흑연으로 이루어져야 한다. 안정화를 위해, 외부 금속 쉘이 사용된다. 뜨거운 반응기 벽에서 높은 온도에서 일어나고 규소 침착물을 유발할 수 있는 분해 반응을 매우 실질적으로 억제하기 위해 반응기의 외부 벽은 냉각되어야 한다.

필요하나 비경제적인 매우 높은 온도로 인한 불리한 분해 이외에, 반응기의 규칙적인 세척이 또한 불리한 점이다. 제한적인 반응기 크기로 인해, 일련의 독립적인 반응기가 가동되어야 하며, 이는 마찬가지로 경제적으로 불리하다. 공정을 전반적으로 매우 비효율적으로 만드는, 촉매 없이 순수하게 열적으로 반응을 수행하는 것이 또다른 단점이다.

더욱이, 현재 기술은 보다 높은 공간-시간 수율을 달성하기 위한, 그에 따라 예를 들어 반응기의 개수를 줄이기 위한 가압하에서의 가동이 가능하지 않다.

EP 0 658 359에는 할로겐화 화합물의 촉매적 수첨탈할로겐화를 위한 방법이 기재되어 있으며, 여기서 금속 염을 규소 및 수소 및 할로겐화 규소 화합물과 반응시키거나 또는 미세 금속 분말을 할로겐화 규소 화합물 및 수소와 반응시키고 형성시킴으로써 전이 금속 규화물을 수득한다. 예로서, 촉매 성분을 완전히 소모하지 않고 높은 물질 소비를 초래하는 지지되지 않은 촉매가 기재되어 있다. 반응기 자체의 코팅에 관해서는 언급되어 있지 않다.

DE 41 08 614는 바람직하게는 SiO₂/Al₂O₃, 예를 들어 해당 제올라이트로 이루어진 청구된 촉매를 위한 미다공성 물질을 청구한다. 이러한 시스템의 단점은 기재된 흡열 공정에서 열등한 열 전도성을 갖는다는 것이다. 반응기의 코팅에 관해서는 언급되어 있지 않다.

EP 0 255 877에는 바람직하게는 지지체를 표면 처리한 지지된 촉매가 기재되어 있다. 반응기의 임의의 코팅에 관해서는 언급되어 있지 않다.

WO 2005/102928에서, 전기적 가열 와이어는 목적하는 반응을 위한 촉매하에 규소화 (silicization)에 의해 전환된다. 반응기 벽의 촉매 코팅 또는 지지된 촉매의 사용에 관해서는 언급되어 있지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은 필적하는 반응기 크기를 사용하여 보다 높은 전환율을 달성할 수 있으며 보다 효과적으로 작업되는, 즉 TCS의 공간-시간 효율을 증가시키는, 사염화규소를 수소와 반응시켜 트리클로로실란을 제공하는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 TCS에 대한 높은 선택도를 가능하게 하여야 한다.

상기한 문제점은 STC와 수소의 혼합물을 촉매 벽 코팅이 제공된 관형 반응기를 통해 이송하는 것을 발견함으로써 해결하였다. 또한, 반응기가 가압하에서 동시에 가동될 수 있음을 발견하였다. 반응 동역학을 향상시키고 선택도를 증진시키기 위한 촉매 및 가압 반응을 조합하여 사용하는 것은 경제적으로 그리고 생태학적으로 매우 효과적인 공정 형태를 보장할 수 있다. 촉매의 배열, 압력, 체류 시간, 수소 대 STC의 비율과 같은 반응 매개변수를 적당하게 설정함으로써, TCS의 높은 공간-시간 수율을 높은 선택도와 함께 수득하는 공정을 이행하는 것이 가능하다.

임의로 압력과 함께 반응기에서 반응을 촉매화하는 내부 벽 코팅을 사용하는 것이 공정의 특정 특징을 구성하며, 이에 따라 열 분해의 결과로서 유의한 손실을 허용하지 않으며 1000℃, 바람직하게는 950℃보다 유의하게 낮은 비교적 저온에서조차 TCS를 충분히 많은 양으로 수득하는 것이 가능하다.

이와 관련하여, 본 발명자들은 반응기의 반응 관을 위해 특정 세라믹 물질을 사용하는 것이 가능하며, 이는 이들이 세라믹 물질 없이는 구조를 손상시키고 그에 따라 기계적 내구성에 불리한 영향을 미칠 수 있는 상 전환이 일어나는 높은 온도, 예를 들어 1000℃에서도 반응기의 임의의 필요한 내압성을 보장하고 충분히 불활성이기 때문임을 발견하였다. 이와 관련하여, 기밀 관을 사용하는 것이 필요하다. 기밀 및 불활성은 하기에 상술되는 내고온성 세라믹에 의해 달성될 수 있다.

촉매적으로 활성인 내부 코팅 이외에, 흐름 동력을 최적화하기 위해 반응기 관은 추가 수단으로서 불활성 층으로 충전될 수 있다. 층은 반응기 물질과 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 사용되는 층은 랜덤 패킹, 예를 들어 고리, 구, 막대 또는 다른 적당한 랜덤 패킹일 수 있다. 특정 실시양태에서, 랜덤 패킹은 촉매적으로 활성인 코팅으로 추가적으로 덮일 수 있다.

반응기 관의 치수 및 완성 반응기의 디자인은 관 기하학의 이용가능성에 의해 그리고 반응 형태에 필요한 열 도입과 관련된 요건에 의해 결정된다. 상응하는 외변을 갖는 단일 반응 관을 사용하거나 또는 많은 반응기 관의 조합을 사용하는 것이 가능하다. 후자의 경우, 가열 챔버 내에 많은 반응기 관을 배열하고, 여기서 일정 양의 열을 예를 들어 천연 가스 버너로 도입하는 것이 바람직할 수 있다. 반응기 관에서의 국소적인 온도 피크를 피하기 위해, 버너는 관 위를 향하지 않아야 한다. 예로서 도 1에 나타낸 바와 같이, 이들은 예를 들어 위로부터 간접적으로 반응기 챔버에 정렬되고 반응기 챔버 위에 분배될 수 있다. 에너지 효율을 증진시키기 위해, 반응기 시스템을 열 회수 시스템에 연결할 수 있다.

반응기 벽을 위한 촉매적으로 활성인 코팅(들) 및 적절한 경우 반응기의 랜덤 패킹의 제조에서, 현탁액, 즉 코팅 물질 또는 페이스트가 사용되며, 상기 현탁액 (하기 약칭으로 코팅 물질 또는 페이스트로도 불리움)은 촉매적으로 활성인 금속 또는 금속 화합물을 함유하고 가열 상태 동안 반응기 관 또는 지지체 물질 (고정 층의 물질)로 고체 층을 형성한다. 따라서, 현탁액은 일반적으로 실온에서 자유롭게 흐르는 특성, 즉 액체 코팅 물질의 특성을 가지나, 현탁액은 또한 페이스트상 (pasty)일 수 있다. 반응기 관 또는 지지체의 표면이 다공성일 필요가 없고, 또한 거칠기를 증가시키기 위한 임의의 전처리를 필요로 하지 않는 것이 현탁액의 특정 특징이다. 현탁액은 하기 상세히 기재되어 있다. 현탁액은 적용 후, 예를 들어 공기 또는 불활성 기체를 사용하여 건조된다. 후속적으로, 현탁액은 예를 들어 질소 또는 수소 또는 이들의 혼합물하에 온도를 증가시킴으로써 부분적으로 분해되어 무기 구성물, 예를 들어 활성 금속이 표면에 점착되게 한다. 대략 후속 반응의 수준 또는 그 이상, 즉 적어도 600℃, 바람직하게는 800℃, 보다 바람직하게는 900℃의 온도를 설정하는 것이 바람직하다. 열 처리는 관 및 랜덤 패킹을 반응기 챔버로 설치한 후 수행할 수 있다.

본 발명에 따라 상기한 목적을 달성하는 것을 여러 또는 바람직한 실시양태를 포함하여 하기에 자세히 기재한다.

도 1은 사염화규소를 수소와 반응시켜 트리클로로실란을 제공하는 본 발명의 방식에서 사용될 수 있으며, 단 적절한 촉매적으로 활성인 코팅이 장착된 (나타내지 않음) 수첨탈염소화 반응기를 예시적으로 그리고 개략적으로 나타낸다.

본 발명은 수첨탈염소화 반응기에서의 반응이 반응기의 내부 벽상에서 반응을 촉매화하는 코팅에 의해 촉매화되는, 수첨탈염소화 반응기에서 사염화규소를 수소와 반응시켜 트리클로로실란을 제공하는 방법을 제공한다.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 방법은 반응이 트리클로로실란 함유 및 HCl 함유 생성물 기체를 형성하는 열의 제공에 의한 수첨탈염소화 반응기에서의 사염화규소 함유 반응물 기체와 수소 함유 반응물 기체의 반응인 방법이다. 생성물 스트림은 가능하게는 또한 디클로로실란, 모노클로로실란 및/또는 실란과 같은 부산물을 포함할 수 있다. 생성물 스트림은 일반적으로 또한 여전히 전환되지 않은 반응물, 즉, 사염화규소 및 수소를 포함한다.

수첨탈염소화 반응기에서의 평형 반응은 전형적으로 700℃ 내지 1000℃, 바람직하게는 850℃ 내지 950℃ 및 1 내지 10 bar, 바람직하게는 3 내지 8 bar, 보다 바람직하게는 4 내지 6 bar의 압력에서 수행된다.

기재된 본 발명에 따른 방법의 모든 변형에서, 사염화규소 함유 반응물 기체 및 수소 함유 반응물 기체는 또한 통합 스트림으로서 수첨탈염소화 반응기로 이송될 수 있다.

수첨탈염소화 반응기는 바람직하게는 세라믹 물질로 이루어지고 반응을 촉매화하는 코팅이 내부 벽에 제공된 하나 이상의 반응기 관을 포함한다.

하나 이상의 반응기 관을 이룰 수 있는 세라믹 물질은 바람직하게는 Al₂O₃, AlN, Si₃N₄, SiCN 및 SiC, 보다 바람직하게는 Si 침윤 SiC, 등방압 SiC, 고온 등방압 SiC 또는 주변 압력 하에 소결된 SiC (SSiC)로부터 선택된다.

특히, SiC 함유 반응기 관을 갖는 반응기가 바람직하며, 이는 이들이 특히 양호한 열 전도성을 갖고 이로 인해 반응을 위한 균일한 열 분산 및 양호한 열 투입이 가능하기 때문이다. 하나 이상의 반응기 관이 주변 압력 하에 소결된 SiC (SSiC)로 이루어진 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 사염화규소 함유 반응물 기체 및/또는 수소 함유 반응물 기체는 가압 스트림으로서 또는 가압 통합 스트림으로서 가압 수첨탈염소화 반응기로 이송되고, 생성물 기체는 가압 스트림으로서 수첨탈염소화 반응기 외부로 이송된다.

사염화규소 함유 반응물 기체 및/또는 수소 함유 반응물 기체가 바람직하게는 1 내지 10 bar, 바람직하게는 3 내지 8 bar, 보다 바람직하게는 4 내지 6 bar의 압력 및 150℃ 내지 900℃, 바람직하게는 300℃ 내지 800℃, 보다 바람직하게는 500℃ 내지 700℃의 온도에서 수첨탈염소화 반응기로 이송되는 것이 본 발명에 따라 고려된다.

수첨탈염소화 반응기에서의 반응을 하나 이상의 반응기 관에서의 반응을 촉매화하는 내부 코팅으로 촉매화하는 것이 본 발명에 따라 고려된다. 그러나, 수첨탈염소화 반응기에서의 반응은 반응기 내에 또는 하나 이상의 관 내에 배열된 고정 층 상에서의 반응을 촉매화하는 코팅에 의해 추가로 촉매화될 수 있다. 이러한 방식으로, 촉매적으로 사용가능한 표면적을 최대화할 수 있다.

촉매적으로 활성인 코팅(들), 즉 반응기의 내부 벽 및/또는 사용되는 임의의 고정 층을 위한 촉매적으로 활성인 코팅(들)은 유리하게는 금속 Ti, Zr, Hf, Ni, Pd, Pt, Mo, W, Nb, Ta, Ba, Sr, Ca, Mg, Ru, Rh, Ir 또는 이들의 배합물, 또는 이들의 규화 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 활성 성분을 함유하는 조성물로 이루어진다. 특히 바람직한 금속은 Pt, Pd, Rh 및 Ir, 및 또한 이들의 혼합물 또는 이들의 합금, 특히 Pt 및 또한 Pt/Pd, Pt/Rh 및 Pt/Ir이다.

또한, 본 발명은 사염화규소를 트리클로로실란으로 전환하기 위한 반응기를 위한 촉매 시스템을 제공하며, 상기 반응기는 하나 이상의 반응기 관을 포함하고, 시스템은 하나 이상의 반응기 관에서 사염화규소의 트리클로로실란으로의 전환을 촉매화하는 내부 벽 코팅을 포함함을 특징으로 한다.

본 발명의 시스템이 하나 이상의 반응기 관에 배열된 고정 층에서 사염화규소의 트리클로로실란으로의 전환을 촉매화하는 코팅을 추가적으로 포함할 수 있음이 고려된다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 촉매 시스템은 촉매화하는 내부 벽 코팅 이외에, 세라믹 물질로 이루어진 반응기 관을 포함한다. 세라믹 물질은 바람직하게는 Al₂O₃, AlN, Si₃N₄, SiCN 및 SiC로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 Si 침윤 SiC, 등방압 SiC, 고온 등방압 SiC 또는 주변 압력 하에 소결된 SiC (SSiC)로부터 선택된다.

사염화규소의 트리클로로실란으로의 전환을 촉매화하는 내부 벽 코팅 및 하나 이상의 반응기 관을 포함하는 촉매 시스템은

a) 금속 Ti, Zr, Hf, Ni, Pd, Pt, Mo, W, Nb, Ta, Ba, Sr, Ca, Mg, Ru, Rh, Ir 또는 이들의 배합물 또는 이들의 규화 화합물로부터 선택된 하나 이상의 활성 성분, b) 하나 이상의 현탁 매질, 및 임의로 c) 특히 현탁액의 안정화를 위한, 현탁액의 저장 안정성을 향상시키기 위한, 코팅되는 표면으로의 현탁액의 부착을 향상시키기 위한 및/또는 코팅되는 표면으로의 현탁액의 적용을 향상시키기 위한 하나 이상의 보조 성분을 함유하는 현탁액, 즉 코팅 물질 또는 페이스트를 제공하고;

현탁액을 하나 이상의 반응기 관의 내부 벽에 적용하고, 임의로는 현탁액을 제공된 임의의 고정 층의 랜덤 패킹의 표면에 적용하고;

적용된 현탁액을 건조하고;

적용되고 건조된 현탁액을 불활성 기체 또는 수소 하에 500℃ 내지 1500℃의 온도에서 열 처리함으로써

제조할 수 있다.

이후, 열 처리된 랜덤 패킹을 하나 이상의 반응기 관에 도입할 수 있다. 그러나, 열 처리 및 임의로는 또한 선행 건조는 랜덤 패킹을 이미 도입한 상태에서 또한 수행할 수 있다.

본 발명의 현탁액, 즉 코팅 물질 또는 페이스트의 성분 b)에서 사용되는 현탁 매질, 특히 결합 특성을 갖는 이러한 현탁 매질 (또한, 약칭으로 결합제로도 불리움)은 유리하게는 페인트 및 코팅 상업에서 사용되는 열가소성 중합체 아크릴레이트 수지일 수 있다. 이 예로는 폴리메틸 아크릴레이트, 폴리에틸 아크릴레이트, 폴리프로필 메타크릴레이트 또는 폴리부틸 아크릴레이트가 포함된다. 이들은 통상적으로 시판되는 시스템, 예를 들어 에보닉 인더스트리스 (Evonik Industries)로부터 데갈란 (Degalan, 등록상표) 상표명 하에 수득가능한 시스템이다.

임의로는, 사용되는 추가 성분, 즉 성분 c) 하에 사용되는 추가 성분은 유리하게는 하나 이상의 보조제 또는 보조 성분일 수 있다.

예를 들어, 사용되는 보조 성분 c)는 임의로는 용매 또는 희석제일 수 있다. 유기 용매, 특히 방향족 용매 또는 희석제, 예를 들어 톨루엔, 크실렌 및 또한 케톤, 알데히드, 에스테르, 알코올 또는 상기 언급된 용매 또는 희석제 중 2종 이상의 혼합물이 바람직하게 적합하다.

필요한 경우, 현탁액의 안정화는 무기 또는 유기 유변학적 첨가제에 의해 유리하게 달성될 수 있다. 성분 c)로서 바람직한 무기 유변학적 첨가제로는 예를 들어 규조토, 벤토나이트, 스멕타이트 및 아타풀가이트, 합성 시트 실리케이트, 퓸드 실리카 또는 침강 실리카가 포함된다. 유기 유변학적 첨가제 또는 보조 성분 c)로는 바람직하게는 피마자유 및 이의 유도체, 예를 들어 폴리아미드 개질 피마자유, 폴리올레핀 또는 폴리올레핀 개질 폴리아미드, 및 폴리아미드 및 이의 유도체 (예를 들어 루보틱스 (Luvotix, 등록상표) 상표명 하에 시판됨), 및 또한 무기 및 유기 유변학적 첨가제로 구성된 혼합 시스템이 포함된다.

유리한 접착성을 달성하기 위해, 사용되는 보조 성분 c)는 또한 실란 또는 실록산의 군으로부터의 적합한 접착 촉진제일 수 있다. 이러한 목적을 위한 예로는 디메틸-, 디에틸-, 디프로필-, 디부틸-, 디페닐폴리실록산 또는 이들의 혼합 시스템, 예를 들어 페닐에틸- 또는 페닐부틸실록산 또는 다른 혼합 시스템, 및 이들의 혼합물이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 코팅 물질, 즉 페이스트는 상대적으로 간단하고 경제적으로 실행가능한 방식으로, 예를 들어 원료 (참조, 성분 a), b) 및 임의로는 c))를 당업자에게 그 자체로 공지된 통상의 해당 장치에서 혼합하거나 교반하거나 혼련함으로써 수득할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예를 참조하기 바란다.

도 1에 나타낸 수첨탈염소화 반응기는 연소 챔버 (15)에 배열된 복수의 반응기 관 (3a, 3b, 3c), 복수의 반응기 관 (3a, 3b, 3c)으로 이송되는 통합 반응물 기체 (1, 2), 및 복수의 반응기 관 (3a, 3b, 3c) 외부로 이송되는 (생성물 스트림을 위한) 라인 (4)을 포함한다. 나타낸 반응기는 연소 챔버 (15), 및 연소 챔버 (15)에 나타낸 4개의 버너로 유도되는 연소 기체를 위한 라인 (18) 및 연소 공기를 위한 라인 (19)을 또한 포함한다. 마지막으로, 연소 챔버 (15) 외부로 인도되는 연도 기체를 위한 라인 (20)이 또한 나타내져 있다. 본 발명에 따라 반응기 관 (3a, 3b, 3c)의 내부 벽에 제공된 촉매화 코팅, 및 또한 반응기 관 (3a, 3b, 3c)에 임의로 배열된 고정 층은 나타내지 않는다.

<실시예>

실시예 1

다음 성분들을 함께 혼합함으로써 액체 코팅 물질의 형태의 촉매를 함유하는 페이스트를 제조하였다:

40 ml의 톨루엔 중 40% 혼합물로서 백금흑 7 g, 알루미늄 분말 (d₅₀은 약 11 ㎛임) 10 g, 페닐에틸폴리실록산 (올리고머) 3.5 g, 퓸드 실리카 (에어로실 (등록상표) 300, 에보닉 데구사 게엠베하 (Evonik Degussa GmbH)) 0.3 g, 폴리(메틸/부틸 메타크릴레이트) 10 g.

대략 1 g의 건조된 촉매 페이스트가 반응 관의 내부 표면상에 균일하게 존재하는 1100 mm의 길이 및 5 mm의 내부 직경의 치수를 갖는 SSiC 반응 관으로 충분한 양의 상기 코팅 물질을 도입하였다.

실시예 2

백금흑 대신에 동일한 양의 규화텅스텐 (시그마-알드리치 (Sigma-Aldrich))을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 같이 제형물을 제조하였다.

실시예 3

촉매적으로 활성인 페이스트를 사용하지 않고 SSiC 관을 사용하였다.

실시예 4

백금흑 대신에 동일한 양의 니켈 분말을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 같이 제형물을 제조하였다.

실시예 5

실시예 1 내지 4에 적용되는 일반적 시험 절차: 반응기 관을 전기적으로 가열가능한 관 노에 위치시켰다. 먼저, 특정 관을 함유하는 관 노를 900℃가 되게 하였고, 그 동안 3 bar (절대)의 질소를 반응 관에 통과시켰다. 2시간 후, 질소를 수소로 대체하였다. 수소 스트림 하의 추가 1시간 후, 마찬가지로 3 bar (절대)의 사염화규소 36.3 ml/h를 반응 관에 펌핑하였다. 수소 스트림을 4.2 대 1의 몰 과량으로 조절하였다. 반응기 배출물을 온라인 기체 크로마토그래피로 분석하였고, 이를 사용하여 사염화규소의 전환율 및 트리클로로실란으로의 몰 선택도를 계산하였다.

결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 2 내지 4에서 발견된 유일한 부성분은 디클로로실란이었다. 형성된 염화수소는 계산으로부터 제외하였으며 평가하지 않았다.

STC와 수소의 촉매 반응 결과

	금속 성분	STC 전환율 [%]	TCS 선택도 [%]	DCS 선택도 [%]
실시예 1	백금	23.6	> 99.9	-
실시예 2	규화텅스텐	25.6	98.91	0.09
실시예 3	SSiC 관	25.8	96.57	0.43
실시예 4	니켈	16.2	99.42	0.58
STC = 사염화규소 TCS = 트리클로로실란 DCS = 디클로로실란

(1). 사염화규소 함유 반응물 기체
(2). 수소 함유 반응물 기체
(1, 2). 통합 반응물 기체
(3). 수첨탈염소화 반응기
(3a, 3b, 3c). 반응기 관들
(4). 생성물 스트림
(15). 가열 공간 또는 연소 챔버
(18). 연소 기체
(19). 연소 공기
(20). 연도 기체

Claims

수첨탈염소화 반응기 (3)에서의 반응이 반응기의 내부 벽상의 반응을 촉매화하는 코팅에 의해 촉매화되는 것을 특징으로 하는, 수첨탈염소화 반응기 (3)에서 사염화규소를 수소와 반응시켜 트리클로로실란을 제공하는 방법.
제1항에 있어서, 반응이 트리클로로실란 함유 및 HCl 함유 생성물 기체를 형성하는 열의 제공에 의한 수첨탈염소화 반응기 (3)에서의 사염화규소 함유 반응물 기체 (1)와 수소 함유 반응물 기체 (2)의 반응임을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 사염화규소 함유 반응물 기체 (1) 및 수소 함유 반응물 기체 (2)를 통합 스트림 (1, 2)으로 수첨탈염소화 반응기 (3) 내로 이송하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 수첨탈염소화 반응기 (3)가 하나 이상의 반응기 관 (3a, 3b, 3c)을 포함하고, 촉매화 코팅이 반응기 관 (3a, 3b, 3c)의 내부 벽에 배열되고, 반응기 관 (3a, 3b, 3c)이 세라믹 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 세라믹 물질이 Al₂O₃, AlN, Si₃N₄, SiCN 및 SiC로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 세라믹 물질이 Si 침윤 SiC, 등방압 SiC, 고온 등방압 SiC 또는 주변 압력 하에 소결된 SiC (SSiC)로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 반응기 관 (3a, 3b, 3c)이 주변 압력 하에 소결된 SiC (SSiC)로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 사염화규소 함유 반응물 기체 (1) 및/또는 수소 함유 반응물 기체 (2)가 가압 스트림 또는 가압 통합 스트림 (1, 2)로서 가압 수첨탈염소화 반응기 (3)로 이송되고, 생성물 기체가 가압 스트림 (4)으로서 수첨탈염소화 반응기 (3) 외부로 이송되는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 사염화규소 함유 반응물 기체 (1) 및/또는 수소 함유 반응물 기체 (2) 또는 통합 반응물 기체 (1, 2)가 1 내지 10 bar, 바람직하게는 3 내지 8 bar, 보다 바람직하게는 4 내지 6 bar의 압력 및 150℃ 내지 900℃, 바람직하게는 300℃ 내지 800℃, 보다 바람직하게는 500℃ 내지 700℃의 온도에서 수첨탈염소화 반응기 (3) 내로 이송되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 반응이 반응기 (3) 내에 또는 하나 이상의 반응기 관 (3a, 3b, 3c) 내에 배열된 고정 층상에서의 반응을 촉매화하는 코팅에 의해 추가적으로 촉매화되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 활성 코팅(들)이 금속 Ti, Zr, Hf, Ni, Pd, Pt, Mo, W, Nb, Ta, Ba, Sr, Ca, Mg, Ru, Rh, Ir 또는 이들의 배합물 또는 이들의 규화 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 촉매적으로 활성인 성분을 포함하는 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
사염화규소를 트리클로로실란으로 전환하기 위한 반응기 (3)를 위한 촉매 시스템으로서, 상기 반응기 (3)이 하나 이상의 반응기 관 (3a, 3b, 3c)을 포함하고, 시스템이 하나 이상의 반응기 관 (3a, 3b, 3c)상의 사염화규소의 트리클로로실란으로의 전환을 촉매화하는 내부 벽 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 시스템.
제12항에 있어서, 시스템이 하나 이상의 반응기 관 (3a, 3b, 3c)에 배열된 고정 층상에서의 사염화규소의 트리클로로실란으로의 전환을 촉매화하는 코팅을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 시스템.
제12항 또는 제13항에 있어서, 시스템이 촉매화 내부 벽 코팅이 제공된 반응기 관(들) (3a, 3b, 3c)을 추가적으로 포함하고, 반응기 관(들) (3a, 3b, 3c)이 세라믹 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 촉매 시스템.
제14항에 있어서, 세라믹 물질이 Al₂O₃, AlN, Si₃N₄, SiCN 및 SiC로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 촉매 시스템.
제15항에 있어서, 세라믹 물질이 Si 침윤 SiC, 등방압 SiC, 고온 등방압 SiC 또는 주변 압력 하에 소결된 SiC (SSiC)로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 촉매 시스템.
제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 시스템이
- a) 금속 Ti, Zr, Hf, Ni, Pd, Pt, Mo, W, Nb, Ta, Ba, Sr, Ca, Mg, Ru, Rh, Ir 또는 이들의 배합물 또는 이들의 규화 화합물로부터 선택된 하나 이상의 활성 성분, b) 하나 이상의 현탁 매질, 및 임의로 c) 현탁액의 안정화를 위한, 현탁액의 저장 안정성을 향상시키기 위한, 코팅되는 표면으로의 현탁액의 부착을 향상시키기 위한 및/또는 코팅되는 표면으로의 현탁액의 적용을 향상시키기 위한 하나 이상의 보조 성분을 함유하는 현탁액을 제공하고;
- 현탁액을 하나 이상의 반응기 관 (3a, 3b, 3c)의 내부 벽에 적용하고;
- 임의로는, 현탁액을 제공된 임의의 고정 층의 랜덤 패킹의 표면에 적용하고;
- 적용된 현탁액을 건조하고;
적용되고 건조된 현탁액을 불활성 기체 또는 수소 하에서 500℃ 내지 1500℃의 온도에서 열 처리하고;
- 목적하는 경우 하나 이상의 반응기 관 (3a, 3b, 3c)으로 열 처리된 랜덤 패킹을 도입하는
단계를 포함하고 열 처리 및 임의로는 또한 선행 건조를 랜덤 패킹을 이미 도입한 상태에서 수행할 수 있는 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 촉매 시스템.