KR20170063956A - 증류 및 흡착에 의한 클로로실란의 정제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타겟 생성물 트리클로로실란을 가능한 가장 순수한 형태로 분리하기 위해, 디클로로실란, 트리클로로실란, 사염화규소 및 적어도 하나의 붕소, 인 또는 비소-함유 불순물을 함유하는 다성분 혼합물의 증류 분리를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 적어도 하나의 붕소, 인 또는 비소-함유 불순물을 분리하기 위해 개량된 분리 벽 기술 및 흡착기를 갖는 증류탑이 사용된다.

Description

증류 및 흡착에 의한 클로로실란의 정제{PURIFICATION OF CHLOROSILANES BY MEANS OF DISTILLATION AND ADSORPTION}
본 발명은 증류 및 흡착에 의해 클로로실란을 정제하기 위한 공정 및 장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 클로로실란 혼합물 중의 불순물(붕소, 인, 비소)의 수준을 동시에 고갈시키면서 클로로실란을 포함하는 다성분 혼합물을 그의 성분들로 분리하는 공정에 관한 것이다.
클로로실란 예컨대 트리클로로실란(TCS)은 다결정 실리콘을 침착시키는데 사용된다. TCS는 세 가지 상이한 공정에 의해 주로 생성된다:
A) Si + 3 HCl → SiHCl3 + H2 + 부산물 (야금학 실리콘의 염화수소화)
B) Si + 3 SiCl4 + 2 H2 → 4 SiHCl3 + 부산물 (사염화규소 / STC 및 수소와 야금학 실리콘의 반응)
C) SiCl4 + H2 → SiHCl3 + HCl + 부산물 (사염화규소 / STC의 수소화)
생성된 부산물은 특히 디클로로실란(DCS)을 포함한다.
TCS, STC, DCS를 포함한 클로로실란과 미량의 추가 불순물(메틸클로로실란, 탄화수소, 고비점물(high boiler))의 혼합물이 관련된 경우에 바람직하다.
각각의 경우에 후속 증류를 수행함으로써 고순도 트리클로로실란이 얻어진다. 증류의 중요한 목적은 붕소-, 인- 및 비소-함유 화합물의 제거인데 그 이유는 상기 화합물이 침착된 실리콘에서 원치않은 p-/n-도펀트이기 때문이다. 이들 불순물과 관련하여 침착에 이용되는 트리클로로실란에 대한 순도 요건은 단지 몇 ppta 범위에 있다.
증류 공정은 서로 다른 상대 휘발성 및/또는 상호 용해 가능한 물질들의 혼합물을 열적으로 분리하기 위해 화학 공학에서 통상적이다.
다중 물질 혼합물의 연속 증류 분해를 위해 다양한 공정 버전이 일반적으로 사용된다.
가장 단순한 경우에 저비등 분획 및 고비등 분획으로 구성된 공급 혼합물이 그러한 두 분획, 저비등 탑정(tops) 분획과 고비등 탑저(bottom) 분획으로 분해된다. 여기서, 분리될 혼합물은 증류탑(증류 컬럼)의 탑저와 탑정 사이에 도입된다. 공급물은 탑을 정류 구역(rectifying section)과 스트리핑 구역(stripping section)으로 분할한다. 고비등 분획은 탑의 탑저에서 배출된다. 농축물의 일부는 탑저 영역에 도입된 가열 수단(예를 들어, 자연 순환 증발기)에 의해 증발된다. 저비점물(low boiler)은 증기로서 탑에서 상승되어, 상기 탑의 탑정에서 탑으로부터 배출되고 컨덴서에서 액화된다. 응축물의 일부는 탑 내로 다시 재순환되고 상승하는 증기에 대해 역류로 하향 이동한다 (환류).
그러나, 다성분 혼합물(A, B, C)로 구성된 공급 혼합물의 2 초과 분획으로의 분류는 다수의 통상적인 증류탑의 사용을 필요로 한다. 이를 달성하기 위한 몇가지 옵션이 있다.
a-경로의 경우 저비점물 A가 제1 탑에서 탑정 생성물로서 제거된다. 탑저 분획은 중비점물(middle boiler) B와 고비점물 C의 혼합물이며 이는 하류 탑에서 2가지 순수한 물질 B 및 C로 분류된다.
예비 분리와의 재료적 커플링을 위해 (a/c-경로), 제1 탑에서의 분리는 탑정 생성물이 고비점물 C를 포함하지 않고, 탑저 생성물이 저비점물 A를 포함하지 않도록 수행된다. 이에 시행되는 분리는 저비점물 A와 고비점물 C의 분리이다. 중비점물 B는 탑정 분획과 탑저 분획 둘다에 존재한다. 두 분획 AB 및 BC가, 각각 별도의 하부 탑에서, 순수한 생성물 A, B, 및 C로 분해된다. 이에 이러한 버전은 3개의 분리 단계를 요구한다.
c-경로의 경우 C가 제1 탑에서 순수한 탑저 생성물로서 제거되고 혼합물 AB가 탑정 생성물로서 전형적으로 증기 형태로 제2 탑으로 옮겨진다.
일반적으로 3-성분 혼합물의 분류를 위해 적절한 경로(a-경로, c-경로, a/c-경로)의 선택이 입력물의 조성에 의존하는 경우가 있다.
고 함량의 저비점물 A를 위해 a-경로가 바람직하다. 이에 반해 c-경로는 고 함량의 고비점물 C에 바람직하다.
중비점물 비율 B가 높은 경우 a/c-경로를 선택하는 것이 바람직하다. 전치탑과의 재료적 커플링을 위해 두 컬럼이 재료적으로 커플링된다 (이에 이중 재료적 커플링; 소위 페들리유크 셋업(Petlyuk setup)).
US 20120193214 A1은 TCS, DCS 및 STC를 포함한 클로로실란의 붕소 함유 혼합물을 제공하는 단계 및 클로로실란의 혼합물을 다수의 증류탑에서의 증류에 의해 정제하는 단계를 포함하는, 클로로실란의 증류 정제 공정을 개시하며, 여기서 저비등 붕소 화합물이 붕소가 풍부한 DCS를 포함하는 탑정 스트림을 통해 증류탑으로부터 배출되고 비교적 고비등 붕소 화합물이 고비점물을 포함하는 붕소가 풍부한 탑저 스트림을 통해 증류탑으로부터 배출된다.
순수한 증류 공정 이외에 흡착기(흡착체)를 사용하는 것도 알려져 있다.
흡착기는 다양한 기능을 수행할 수 있다. 미량 화합물이 흡착 메카니즘에 의해 트리클로로실란으로부터 유지될 수 있다. 이는 특히 극성 분자를 위한 효과적인 제거 방법이다. 흡착기가 이들 화합물을 전환시키기 위한 화학 반응이 그 표면 상에서 시작되도록 추가로 컨디셔닝될 수 있다. 예를 들어, 수분-컨디셔닝된 흡착기 표면 상에서의 의도적인 가수 분해는 하류 증류 단계에서 현저하게 제거하기 쉬운 붕소-산소 화합물을 생성시키는 공지된 방법이며, 예를 들면 US 4713230 A를 참조할 수 있다.
US 20110184205 A1은 적어도 하나의 실리콘 화합물 및 적어도 하나의 외부 금속 및/또는 외부 금속-포함 화합물을 포함하는 조성물을 처리하는 공정을 기재하며, 여기서 조성물은 제1 스텝에서 적어도 하나의 흡착 매체 및/또는 적어도 하나의 제1 필터와 접촉되고 경우에 따라 추가 스텝에서 적어도 하나의 필터와 접촉되어 외부 금속 및/또는 외부 금속-포함 화합물의 감소된 함량을 갖는 조성물을 얻는다.
여기서, 클로로실란 중 붕소 함량은 물이 없는 흡착 매체(활성탄, 실리케이트 예컨대 실리카겔, 제올라이트, 유기 수지)와 접촉함으로써 감소된다. 그러나, 매우 다량의 흡착 매체(120 g/250 ml의 TCS)가 원하는 정제 목적을 달성하는데 필요하다. 이는 특히 연속 공정이 거의 불가능하여 반도체 품질의 클로로실란의 생산에서 경제적으로 불리한 점에서 공정을 비경제적으로 만든다. 게다가 흡착체의 사용은 장치의 복잡성(예컨대 여과)이 추가로 필요하고 반도체 등급 제품에 다른 불순물이 유입될 위험이 있다.
US 20130121907 A1은 트리클로로실란을 포함하는 정제된 생성물을 얻기 위해 트리클로로실란을 포함하는 혼합물로부터 적어도 하나의 붕소 함유 불순물을 제거하는 공정을 개시한다. 이는 트리클로로실란을 포함하는 부분적으로 정제된 혼합물을 얻기 위해 혼합물로부터 붕소 함유 불순물을 부분적으로 제거하는 단계를 포함한다. 이러한 부분적으로 정제된 혼합물은 사이드 공급 포트를 통해 탑에 공급된다. 탑으로부터 배출되는 것은 하기와 같다:
a) 붕소 함유 불순물을 포함하는 탑정 생성물
b) 붕소 함유 불순물을 포함하는 탑저 생성물
c) 및 트리클로로실란을 포함하는 정제된 혼합물.
붕소 함유 불순물의 부분 제거는 혼합물을 증류탑에 공급하는 단계, 붕소 함유 불순물을 포함하는 탑정 생성물을 배출하는 단계 및 부분적으로 정제된 혼합물을 탑저 생성물로서 회수하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 탑저 생성물은, 제2 탑에 공급되기 이전에, 흡착체, 예를 들면 실리카겔 층에 통과될 수 있다.
흡착기와 증류탑의 조합에도 불구하고, 반도체 품질의 트리클로로실란의 제조에서 증류 단계는 여전히 엄청난 에너지 요건을 가진다. 에너지 요건을 줄이기위한 하나의 매력적인 옵션은 분할 벽 컬럼 기술이 제안된다. 상기 기술은 재료적 커플링(material coupling)의 원리에 기초하며 에너지 요구에 있어 최대 50%의 감소를 가능하게 한다. 이 공정은 두 장치의 분리 작업에서 수행되므로 자본 지출을 절약할 수도 있다.
통상적인 분할 벽 컬럼은 컬럼 길이 방향으로 배치된 수직 분할 벽을 구비하며 이는 컬럼의 서브영역에서 액체 및 증기 스트림의 횡 방향 혼합을 방지한다. 이에 이러한 컬럼은 컬럼 높이의 일부를 따라 연장되는 적어도 하나의 수직 분할 벽을 포함하며, 횡단면을 분할 벽의 좌우로 적어도 2개의 세그먼트로 분할한다.
따라서, 예를 들어, 단일 컬럼에서 3 성분 혼합물을 그의 3가지 순수 성분으로 분해하는 것이 가능하며, 일반적으로는 2개의 통상적인 컬럼을 필요로 한다.
컬럼 길이 방향으로 배치된 분할 벽은 컬럼 내부를 공급 구역, 회수 구역, 상부 공통 컬럼 구역(정류 구역) 및 하부 공통 컬럼 구역(스트리핑 구역)으로 분리한다.
그러나 지금까지 공지된 흡착기의 사용과 함께 분할 벽 컬럼의 조합은 값비싸고 실행에 불편한 것으로 입증되었다. 분할 벽 컬럼에서 재료적 커플링은 하나의 장치에서 두 개의 분리 작업이 수행되는 결과를 낳는다. 저비등 붕소 화합물과 고비등 붕소 화합물 둘다 상기 장치에서 제거된다. 컬럼으로의 공급물 중에 흡착기를 위치시키는 것은 바람직하지 못한데 그 이유는 이 지점에서 붕소 화합물의 함량이 여전히 매우 높아서 흡착기의 매우 빠른 로딩으로 이어지기 때문이다. 통상적인 분할 벽 컬럼에서 흡착기의 동일한 효과를 달성하기 위해서는 상기 컬럼에 상응하는 내부 구조를 제공할 필요가 있다.
분할 벽 컬럼에서 촉매적으로 활성인 내부 구조를 이용하는 것이 알려져 있다. EP1513791　B1은 적어도 2개의 수직 증류 세그먼트를 갖는 증류탑을 개시하며, 세그먼트 중 적어도 하나가 촉매를 포함하고 세그먼트 중 적어도 하나에는 촉매가 없으며, 이들 세그먼트는 증류탑의 수직부를 따라 연장되는 벽에 의해 분할되며, 상기 수직부는 전체 높이 미만의 컬럼을 포함하고 상기 세그먼트는 상기 벽의 수직 말단/단부 주위에서 유체 연통한다.
유사한 개념이 원칙적으로 분할 벽 컬럼에서 흡착기를 사용하는 것도 고려해야 한다. 그러나, 흡착기는 일정한 간격으로 교체(로딩, 컨디셔닝)될 필요가 있기 때문에 이 버전은 불리하다. 증류는 연속 공정이기 때문에, 정기적으로 필요한 내부 구조 교체로 인해 비교적 긴 작동 중단은 바람직하지 않다.
본 발명에 의해 달성되는 목적은 기재된 문제점들로부터 비롯되었다.
본 발명의 목적은
디클로로실란 및 적어도 하나의 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물을 포함하는 저비점물,
트리클로로실란 및 적어도 하나의 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물을 포함하는 중비점물,
및 사염화규소를 포함하는 고비점물
을 포함하는 다성분 혼합물의 증류 분리 방법으로서,
다성분 혼합물은 제1 증류탑에 공급되어 사염화규소를 포함하는 적어도 하나의 고비점물을 탑저 분획으로서 제거하고 디클로로실란, 트리클로로실란 및 적어도 하나의 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물을 포함하는 탑정 분획은 제2 증류탑에 공급되며, 제2 증류탑에서는 트리클로로실란을 포함하는 적어도 하나의 중비점물이 사이드 인출부(side draw)를 통해 제거되고 디클로로실란을 포함하는 적어도 하나의 저비점물은 탑정 분획으로서 제거되며, 제2 증류탑으로부터의 적어도 하나의 탑저 인출물은 적어도 하나의 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물을 제거하기 위한 흡착기를 통과하고 그 후에 환류로서 제1 증류탑으로 복귀되며, 두 증류탑은 수직 분할 벽을 포함하는 다성분 혼합물의 증류 분리 방법에 의해 달성된다.
제2 증류탑으로부터 2개의 탑저 인출부가 존재하는 경우 액체 스트림 중 하나 또는 두 액체 스트림이 흡착기를 통과할 수 있고 이후 환류로서 제1 증류탑에 공급된다.
제1 증류탑과 제2 증류탑 사이의 액체 스트림에서의 흡착기 대신에 또한 제1 증류탑에서 제2 증류탑으로 통과하는 생성물 증기 스트림 내에 흡착기가 놓일 수 있다. 제1 증류탑으로부터의 탑정 분획은 바람직하게는 2개의 증기 스트림을 통해 제2 증류탑의 스트리핑 구역에 공급된다. 증기 스트림 중 단 하나만이 제2 증류탑으로 공급되기 전에 흡착기를 통과하도록 구비될 수 있다. 두 증기 스트림이 흡착기를 통과하는 것이 바람직하다.
일 실시양태에서는 2개의 흡착기가 존재하고, 여기서 하나 또는 2개의 증기 스트림이 제1 증류탑과 제2 증류탑의 사이에서 제1 흡착기를 통과하며 하나 또는 2개의 액체 스트림이 제2 증류탑으로부터 제2 흡착기를 통해 제1 증류탑의 환류내로 통과한다.
모든 액체 스트림과 모든 증기 스트림이 각각의 경우에 두 증류탑 사이에서 흡착기를 통과하는 것이 특히 바람직하다.
상기 목적은 제1 증류탑의 증기가 제2 증류탑의 탑저와 연통 연결되고 제2 증류탑의 탑저 인출물이 제1 증류탑의 환류 구역과 연통 연결됨으로써 서로에 대해 재료적으로 커플링된 2개의 증류탑을 포함하는 다성분 혼합물의 증류 분리 장치에 의해 추가로 달성되며, 여기서 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물의 제거를 위한 흡착기가 제2 증류탑의 탑저 인출부와 제1 증류탑의 환류 구역 사이의 연통 연결부에 배치되고, 두 증류탑은 수직 분할 벽을 포함하며, 제2 탑은 탑정 인출부 아래 및 탑저 인출부 위에 하나 이상의 사이드 인출부를 포함한다.
제1 증류탑과 제2 증류탑 사이의 두 연통 연결부의 각각에 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물의 제거를 위한 흡착기가 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명은 서로에 대해 재료적으로 커플링하는 증류탑을 제공한다. 이외에 각 증류탑에 수직 분할 벽이 배치되며 분할 벽은 액체와 증기가 혼합할 수 없도록 획정된다. 이에 제1 증류탑의 분할 벽은 상기 증류탑의 상부 단부만큼 멀리 연장되고 제2 증류탑의 분할 벽은 상기 증류탑의 하부 단부만큼 멀리 연장된다.
제1 증류탑에서 탑의 길이 방향으로 배치된 분할 벽은 탑 내부를 공급 구역, 회수 구역 및 하부 공통 컬럼 구역(스트리핑 구역)으로 분할하고 이에 따라 상기 증류탑의 영역들은 탑저 구역을 통해 서로 유체 연통한다. 제2 증류탑에서 탑의 길이 방향으로 배치된 분할 벽은 탑 내부를 공급 구역, 회수 구역 및 상부 공통 컬럼 구역(정류 구역)으로 분할하고 이에 따라 증류탑의 영역들은 탑정 구역을 통해 서로 유체 연통한다.
2개 증류탑의 재료적 커플링은 2개 증류탑에 대한 이론적인 플레이트의 첨가를 달성한다. 이에 2개의 동일하게 구성된 증류탑이 사용된다면, 이론적인 플레이트의 수는 두배가 된다.
재료적 커플링은 공간적으로 분리된 위치에서 각각의 다른 컬럼과의 적어도 2개의 연결부를 갖는 각 증류탑에 의해 달성된다.
이러한 재료적으로 커플링된 2개의 증류탑은 에너지 요구의 관점에서 단일 분할 벽 컬럼과 동등하다. 따라서 기존의 단일 분할 벽 컬럼을 새로 구입할 때보 다 낮은 자본 비용이 발생하면서 큰 에너지 절감 효과를 실현할 수 있는데, 그 이유는 종래의 기존 증류탑이 개조의 측면에서 분할 벽 컬럼으로 전환될 수 있고 분할 벽이 구비된 이러한 2개의 증류탑이 종래의 분할 벽 컬럼의 기능을 수행하도록 서로 상호 연결될 수 있기 때문이다.
재료적으로 커플링된 증류탑은 각각 액체 탑저 스트림을 증발시키기 위한 전용 증발기 및/또는 증기 스트림을 응축시키기 위한 컨덴서를 구비할 수 있다. 증류탑은 바람직하게는 작동 매체로서 상이한 압력 및 온도 정격을 갖는 스팀 또는 열 오일을 사용하는 하나 이상의 증발기 시스템을 포함한다. 증류탑은 바람직하게는 작동 매체로서 상이한 압력 및 온도 정격을 갖는 냉각수 또는 냉각 염수를 사용하는 하나 이상의 응축 시스템을 포함한다.
제1 응축 단계에서 응축될 수 없는 탑정 스트림 성분은 추가 응축 단계 및/또는 스크러버 시스템에 공급되는 것이 바람직하다.
2개의 증류탑은 바람직하게는 -1 내지 +10 bar의 오프가스 압력 및 -20℃ 내지 +200℃의 비등 온도 범위에서 작동된다.
저비점 분획 및 고비점 분획은 상이한 증류탑으로부터 회수될 수 있다. 증류탑의 조작 압력은 규정된 흐름 방향이 고착되도록 설정된다. 증발기에서 제1 증류탑으로부터의 탑저 스트림을 부분적으로 또는 완전히 증발시킨 후, 상기 스트림을 2 상 형태 또는 가스상 스트림 및 액체 스트림 형태로 제2 증류탑으로 통과시키는 것도 가능하다.
이러한 구현은 2개의 증류탑 사이의 연결 스트림에서 흡착기를 용이하게 사용할 수 있게 한다. 흡착기의 배치를 위한 적합한 위치는 2개 증류탑 사이의 생성물 증기 스트림 및 2개 증류탑 사이의 액체 스트림 둘다이다. 2개의 커플링된 증류탑과 분할 벽 컬럼의 구현으로 흡착기를 쉽게 통합할 수 있다. 이들은 원하는 간격으로 교체/컨디셔닝될 수 있다. 흡착기는 추가적으로, 분할 벽 컬럼의 작동 방식에 대한 임의의 제한을 피하기 위해 이중으로 사용될 수 있다. 따라서 흡착기의 교체로 인한 분할 벽 컬럼 휴지 시간이 없다.
본 발명의 목적은
디클로로실란 및 적어도 하나의 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물을 포함하는 저비점물,
트리클로로실란 및 적어도 하나의 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물을 포함하는 중비점물,
및 사염화규소를 포함하는 고비점물
을 포함하는 다성분 혼합물의 증류 분리 공정에 의해 추가로 달성되며,
여기서 상기 공정은 제2 증류탑에 재료적으로 커플링되는 제1 증류탑에 다성분 혼합물을 공급하고, 제2 증류탑이 제2 증류탑의 스트리핑 구역과 정류 구역을 분리하는 수평 분할 벽을 포함하며, 제2 증류탑이 제3 증류탑에 재료적으로 커플링되고, 사염화규소를 포함하는 탑저 분획 및 디클로로실란을 포함하는 탑정 분획을 제2 증류탑으로부터 제거하며, 제3 증류탑의 사이드 인출부를 통해 트리클로로실란을 제거하고, 적어도 하나의 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물의 제거를 위한 흡착기가 제2 증류탑과 제3 증류탑의 재료적 커플링을 위한 연결부에 배치되며, 재료 스트림을 상기 흡착기에 통과시키는 것을 포함한다.
적어도 하나의 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물의 제거를 위한 흡착기가 제2 증류탑과 제1 및 제3 증류탑의 재료적 커플링을 위한 2개 연결부 각각에 배치되는 것이 바람직하고, 여기서 재료 스트림이 상기 흡착기를 통과한다.
본 발명과 관련하여, 재료적 커플링은 각각의 경우에 적절한 공급 및 복귀 라인이 증류탑들 사이에 존재한다는 의미로서 이해되어야 한다.
3개의 증류탑(이 중 하나의 증류탑은 증류탑의 스트리핑 구역 및 정류 구역을 분할하는 수평 분할 벽을 포함함)은 분할 벽이 없는 2개의 증류탑이 분할 벽 컬럼의 좌측 구역 및 우측 구역으로서 효과적으로 간주될 수 있도록 재료적으로 커플링된다.
다성분 혼합물은 분할 벽 컬럼의 좌측 구역으로서 간주될 수 있는 제1 증류탑에 공급된다.
제1 증류탑으로부터의 증기는, 스트리핑 구역이 수평 분할 벽, 예를 들면 분할 플레이트에 의해 정류 구역으로부터 분리되는 제2 증류탑 내로 통과한다.
이러한 제2 증류탑에서 적어도 하나의 저비점물을 포함하는 탑정 생성물 및 적어도 하나의 고비점물을 포함하는 탑저 생성물이 제거된다.
분할 벽 컬럼의 우측 구역으로 간주될 수 있는 제3 증류탑에서는 적어도 하나의 중비점물을 포함하는 타겟 생성물이 사이드 인출부를 통해 배출된다.
증류탑은 바람직하게는 -1 내지 +10 bar의 오프가스 압력 및 -20℃ 내지 +200℃의 비등 온도 범위에서 작동된다.
적어도 제2 증류탑이 작동 매체로서 상이한 압력 및 온도 정격을 갖는 스팀 또는 열 오일을 사용하는 액체 탑저 스트림을 증발시키기 위한 하나 이상의 증발기 시스템을 포함하는 것이 바람직하다.
적어도 제2 증류탑이 작동 매체로서 상이한 압력 및 온도 정격을 갖는 냉각수 또는 냉각 염수를 사용하는 증기 스트림을 응축시키기 위한 하나 이상의 응축 시스템을 포함하는 것이 바람직하다.
제1 응축 단계에서 응축될 수 없는 탑정 스트림 성분은 추가 응축 단계 및/또는 스크러버 시스템에 공급되는 것이 바람직하다.
제1 및 제3 증류탑은 바람직하게는 1-200개의 이론적인 플레이트를 포함한다.
상기 목적은 제1 증류탑의 증기가 제2 증류탑의 정류 구역과 연통 연결되고 제2 증류탑의 정류 구역이 제3 증류탑의 증기와 연통 연결되며 제1 증류탑의 탑저 인출물이 제2 증류탑의 스트리핑 구역과 연통 연결되고 제2 증류탑의 스트리핑 구역이 제3 증류탑의 탑저와 연통 연결됨으로써 서로에 대해 재료적으로 커플링된 3개의 증류탑을 포함하는, 다성분 혼합물의 증류 분리 장치에 의해 추가로 달성되며, 여기서 제2 증류탑은 수평 분할 벽을 포함하고, 제3 증류탑은 탑정 인출부 아래 및 탑저 인출부 위에 하나 이상의 사이드 인출부를 포함하고, 제2 증류탑과 제3 증류탑의 재료적 커플링을 위한 연결부에 각각의 재료 스트림이 통과하는 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물의 제거를 위한 흡착기가 배치된다.
제2 증류탑과 제1 및 제3 증류탑의 재료적 커플링을 위한 두 연결부의 각각에 각각의 재료 스트림이 통과하는 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물의 제거를 위한 흡착기가 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명과 관련해서 연통 연결(부)은 각각의 경우에 적절한 공급 및 복귀 라인이 증류탑들 사이에 존재한다는 의미로서 이해되어야 한다.
따라서 본 발명은 열적 및 재료적 커플링을 달성하기 위해 추가 증류탑이 2개의 기존 증류탑에 연결되는 장치 셋업에 관한 것이다.
제2 증류탑 내부에서 정류 구역이 수평의 불투과성 플레이트에 의해 스트리핑 구역으로부터 분리되는 것이 바람직하다.
작동 방식의 측면에서 본 발명은, 특히 수평 분할 플레이트를 갖는 개재된 증류탑의 사용으로 인해 증류탑에 수직 분할 플레이트가 필요없기 때문에, 장치 구현 측면에서 상이하지만, 분할 벽 컬럼의 원리에 필적한다.
2개 증류탑의 재료적 커플링은 공간적으로 분리된 위치에서 또 다른 증류탑과의 적어도 2개의 연결부를 갖는 각 증류탑에 의해 달성된다.
에너지 요구의 관점에서, 상기 컬럼 구성은 동일한 개수의 플레이트를 갖는 단일 분할 벽 컬럼에 상당한다.
따라서 많은 에너지 절감이 달성될 수 있고, 기존의 증류탑을 사용할 수 있고 새로운 분할 벽 컬럼보다 상당히 작은 치수를 갖는 단 하나의 추가 증류탑이 조달될 필요가 있기 때문에 통상적인 단일 분할 벽 컬럼을 새로 구입할 때와 비교해서 보다 낮은 자본 비용이 초래된다. 그 이유는, 분할 벽 컬럼의 스트리핑 구역과 정류 구역이 일반적으로 더 적은 플레이트를 가지기 때문이다.
나아가, 이러한 구성에서, 분할 벽 구역에 해당하는 것으로 의도되는 2개 증류탑은 이 구성에서 전체 직경을 보유한다. 이것은 2개의 개별 컬럼 중 하나의 직경과 단지 동일한 직경을 갖는 분할 벽 컬럼과 비교하여 플랜트의 용량을 현저하게 증가시킨다.
따라서 대부분의 경우 이 구성에 대한 자본 비용은 동일한 분리 성능 및 용량을 갖는 대등한 분할 벽 컬럼에 대한 새로운 투자보다 낮을 것이다. 이는 본 발명이 플랜트의 용량이 증가되는 동시에 특정 에너지 요구량이 감소되어야 하는 개조에 대해 매력적이도록 한다.
저비점물 분획 및 고비점물 분획은 수평 분할 벽을 갖는 증류 컬럼으로부터 회수된다.
수평 분할 벽을 갖는 제2 증류탑은 바람직하게는 전용 증발기 및 컨덴서를 구비한다. 증류탑의 작동 압력은 바람직하게는 소정의 유동 방향이 유지되도록 조절된다.
흡착기는 수평 분할 벽을 갖는 제2 증류탑의 정류 구역으로부터 제3 증류탑으로 통과하는 액체 스트림에 설치되는 것이 바람직하다. 흡착기는 수평 분할 벽을 갖는 제2 증류탑의 정류 구역으로부터 제1 및 제3 증류탑 내로 통과하는 각각의 액체 스트림에 설치되는 것이 특히 바람직하다.
제1 및 제3 증류탑에서부터 수평 분할 벽을 갖는 제2 증류탑의 스트리핑 구역 내로 통과하는 각각의 액체 스트림 내에 흡착기가 배치되는 것이 바람직하다.
일 실시양태는 2개의 흡착기를 이용하며, 제1 증류탑과 수평 분할 벽을 갖는 제2 증류탑 사이의 모든 액체 스트림이 제1 흡착기를 통과하고 제3 증류탑과 수평 분할 벽을 갖는 제2 증류탑 사이의 모든 액체 스트림이 제2 흡착기를 통과한다.
본원에 개괄된 장치들을 갖는 분할 벽 컬럼의 개념의 실현은 여기에서도 붕소 성분을 제거하기 위한 흡착기의 사용에 대한 제한이 없다는 효과를 갖는다.
본원에 개략적으로 설명된 개념은 흡착 재료를 교체하거나 컨디셔닝할 필요가 있는 플랜트의 계속된 작동을 허용한다. 흡착기는 바람직하게는 적어도 이중으로 사용되며, 따라서 교체는 플랜트 정지 시간을 초래하지 않는다.
분할 벽 컬럼 방식의 작동으로 인해 액체 스트림과 생성물 증기 스트림의 분리는 고전적인 셋업에 존재하지 않는 흡착기의 작동을 위한 추가적인 자유도를 제공한다. 이는 클로로실란 함유 생성물 스트림으로부터 붕소 함유 화합물의 제거에 유리하다.
본 발명의 바람직한 구현 버전 및 상기 버전과 종래 기술 사이의 차이점은 도면을 참조하여 이하에 설명된다.
본 발명에 따른 공정의 상술된 실시양태들과 관련하여 언급된 특징들은 각각 본 발명에 따른 대응되는 장치에 적용될 수 있다. 역으로, 본 발명에 따른 장치의 상술된 실시양태와 관련하여 언급된 특징은 각각 본 발명에 따른 대응되는 공정에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 실시양태들의 이러한 및 다른 특징들은 도면의 기재 및 청구 범위에서 더 상세히 설명된다. 개별적인 특징은 각각의 경우에 본 발명의 실시양태로서 개별적으로 또는 조합하여 실현될 수 있다. 상기 특징들은 보호의 대상이 되는 유익한 구현을 추가로 기술할 수 있다.
도 1은 선행 기술에 따른 흡착기를 갖는 복수의 증류탑을 포함하는 설비를 도시한다.
도 2는 선행 기술에 따른 흡착기를 갖지 않는 분할 벽 컬럼을 도시한다.
도 3은 선행 기술에 따른 흡착기를 갖지 않는 반응성 분할 벽 컬럼을 도시한다.
도 4는 2개의 기존 분할 벽 컬럼을 본 발명에 따른 흡착기와 커플링시켜 형성된 분할 벽 컬럼을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 흡착기를 갖는 3-성분 혼합물을 분류하기 위한 3개의 증류탑으로 구성된 탑 구성을 도시한다.
도 1은 컨덴서(C1) 및 증발기(H1)를 구비하고 재료 스트림(D1)을 통해 저비등 성분을 일차적으로 제거하는 제1 컬럼(K1)을 도시한다. 액체 재료 스트림(B1)이 흡착기(A) 내로 통과한다. 기체 재료 스트림(B2)이 경우에 따라 사이드 인출부를 통해 흡착기 내로 공급될 수 있다. 흡착기(A)에서 붕소 함유 성분이 흡착되거나 원하는 대로 전환된다. 컨덴서(C2) 및 증발기(H2)가 구비된 제2 컬럼(K2)에서는 주로 고비등 성분이 재료 스트림(B3)을 통해 제거된다. 생성물(D2)은 오버헤드로 얻어질 수 있으며 추가 증류 단계를 거치거나 다결정 실리콘으로서 직접 침적될 수 있다.
도 2의 배치에서는 공급 스트림(F)이 증발기(H) 및 컨덴서(C)를 갖는 컬럼(TWK) 내로 통과한다. 주로 휘발성 화합물이 재료 스트림(D)을 통해 제거된다. 재료 스트림(B)은 주로 고비등 화합물을 포함한다. 생성물(P)은 사이드 인출부를 통해 얻어질 수 있으며 추가 증류 단계를 거치거나 다결정 실리콘으로서 직접 침적될 수 있다.
도 3의 배치에서는 공급 스트림(F)이 증발기(H) 및 컨덴서(C)를 갖는 컬럼(RTWK) 내로 통과한다. 주로 휘발성 화합물이 재료 스트림(D)을 통해 제거된다. 재료 스트림(B)은 주로 고비등 화합물을 포함한다. 생성물(P)은 사이드 인출부를 통해 얻어질 수 있으며 추가 증류 단계를 거치거나 다결정 실리콘으로서 직접 침적될 수 있다. 내부(RP1 - 4)는 흡착 재료로 코팅되고 이에 따라 붕소 함유 성분이 상기 내부의 표면에서 흡착되거나 원하는 대로 전환된다.
도 4는 공급 스트림(F)이 증발기(H) 및 분할 벽을 구비한 제1 컬럼(TWK1) 내로 통과하는 것을 도시한다. 이러한 컬럼에서 주로 고비등 화합물은 탑저 생성물 스트림(B)을 통해 제거된다. (TWK1)으로부터의 증기 스트림(V1 및 V2)은 컬럼 외부의 흡착기(A1)를 통과할 수 있다. 두 스트림 또는 두 스트림 중 어느 하나만을 한번에 흡착기(A1)에 통과시킬 수 있다. 흡착기의 하류에서 증기 스트림은 분할 벽 컬럼(TWK2) 내로 도입된다. 컬럼(TWK2)은 컨덴서(C) 및 분할 벽을 갖는다. 주로 저비등 화합물이 재료 스트림(D)을 통해 제거된다. 타겟 생성물은 추가 증류 단계를 거치거나 다결정 실리콘으로서 직접 침적될 수 있는 재료 스트림(P)에서 사이드 인출부를 통해 제거된다. (TWK2)의 저부에서 벗어나는 2개의 액체 재료 스트림(L1 및 L2)은 흡착기(A2) 내로 통과한다. 두 스트림 또는 두 스트림 중 어느 하나만을 한번에 흡착기(A2)에 통과시킬 수 있다. 흡착기의 하류에서 두 재료 스트림은 환류로서 컬럼(TWK1) 내로 도입된다.
도 5에 따르면 공급 스트림(F)은 제1 컬럼(K1) 내로 통과한다. (K1)로부터의 탑저 인출 스트림(L11)은 흡착기(A1)를 통해 공급된다. 흡착기(A1)의 하류에서 재료 스트림(L11)은, 증발기(H), 컨덴서(C) 및 스트리핑 구역과 정류 구역을 서로 분리하는 수평 분할 벽을 구비한 컬럼(K3) 내에 통과한다. 재료 스트림(L11)은 컬럼(K3)의 스트리핑 구역 내에 도입되고 여기서 이는 환류 스트림으로서 작용한다. 컬럼(K2)으로부터의 탑저 인출 스트림(L21)이 흡착기(A2)를 통해 공급된다. 흡착기(A2)의 하류에서 재료 스트림(L21)이 또한 컬럼(K3)의 스트리핑 구역 내에 도입되고 여기서 이는 환류 스트림으로서 작용한다. 컬럼(K3)의 스트리핑 구역에서는 주로 고비등 화합물이 탑저 생성물 스트림(B)을 통해 제거된다. 증기 스트림(G)으로부터 분리되는 증기 스트림(V11 및 V21)이 두 컬럼(K1 및 K2)에 공급된다. 두 컬럼(K1 및 K2)의 상단에서 증기 스트림(V12 및 V22)이 회수되고 컬럼(K3)의 정류 구역에 공급된다. (K3)을 벗어난 증기 스트림은 응축되고 주로 저비등 화합물이 서브스트림(D)을 통해 제거된다. 환류(R)가 (K3)의 정류 구역 내에 통과하고 액체 스트림(L12 및 L22)의 형태로 특정 비로 흡착기(A1 및 A2)를 통해 공급된다. 흡착기의 하류에서 이들 재료 스트림은 두 컬럼(K1 및 K2)에 공급된다. 컬럼(K2)에서 재료 스트림(P)은 사이드 인출부를 통해 제거되고 추가 증류 단계를 거치거나 다결정 실리콘으로서 직접 침적될 수 있다.
실시예 및 비교예
비교예 및 실시예 1 및 2에서 재료 스트림(F)은 MCS 및 DCS (모노- 및 디클로로실란), 및 l1로 구성된 저비점물 분획을 포함하는 클로로실란 함유 혼합물로 구성되며 여기서 l1은 붕소, 인 및 비소를 포함하는 저비등 미량 성분, 예를 들면 BCl3, PH3 또는 AsH3을 나타낸다. 이들 성분의 비점은 표준 조건하에 32℃ 미만이다.
상기 스트림은 TCS (트리클로로실란) 및 l2로 구성된 중비점물 분획을 더 포함하며 여기서 l2는 붕소, 인 및 비소를 포함하는 중비등 미량 성분, 예를 들면 B2Cl4를 나타낸다. 이들 성분의 비점은 표준 조건하에 32℃의 영역에 있다.
상기 스트림은 STC (테트라클로로실란), 고비점물(여기서 고비점물은 디- 및 올리고실란을 나타냄), 및 l3(여기서 l3은 붕소, 인 및 비소를 포함하는 고비등 미량 성분, 예를 들면 B-O 화합물을 나타냄)으로 구성된 고비점물 분획을 더 포함한다. 이들 성분의 비점은 표준 조건하에 32℃를 초과한다.
비교예 - 전통적인 설비
도 1은 증발기(H1) 및 컨덴서(C1)를 포함하는 스트리핑 컬럼(K1)으로 구성되고 증발기(H2) 및 컨덴서(C2)를 포함하는 정류 컬럼(K2)으로 구성된 전통적인 증류 배치를 도시한다. 흡착기(A)는 두 컬럼 사이에 배치된다.
컬럼(K1)에서는 저비점물 분획이 재료 스트림(D1)을 통해 제거된다. 재료 스트림(B1/B2)은 흡착기(A)를 통해 공급된다. 흡착기에서는 붕소, 인 및 비소를 포함한 미량으로 존재하는 불순물이 흡착되고 부분 가수분해된다. 제2 컬럼(K2)에서는 고비점물 분획이 재료 스트림(B3)을 통해 회수되고 타겟 생성물(중비점물 분획)이 재료 스트림(D2)을 통해 회수된다.
표 1은 비교예에 따른 각각의 서브스트림에서 개개 성분들의 질량 분율을 도시한다.
재료 스트림 F D1 B1 D2 B2
성분
TCS 98.960% 90.000% 99.999% 99.999% 99.999%
DCS 1% 10% - - -
I1 3000 ppbw 30 ppmw 900 ppta - -
I2 1000 ppta - 1100 ppta 1200 ppta -
I3 100.0 ppba - 110 ppba - 10 ppba
STC 100 ppmw - 110 ppmw - 1500 ppmw
고비점물 200 ppmw - 220 ppmw - 3000 ppmw
타겟 생성물 스트림(D2)은 주로 TCS 및 중비점 불순물 l2를 포함한다.
실시예 1 - 흡착기를 갖는 분할 벽 컬럼
도 4는 분할 벽 컬럼으로서 구현되고 증발기(H)를 포함하는 제1 증류탑(TWK1) 및 또한 분할 벽 컬럼으로서 구현되고 컨덴서(C)를 포함하는 제2 증류탑(TWK2)을 포함하는, 흡착기를 갖는 본 발명에 따른 분할 벽 컬럼의 바람직한 실시양태를 도시한다. 흡착기(A1 및 A2)는 두 컬럼 사이에 배치된다.
컬럼(TWK1)에서 고비점물 분획은 재료 스트림(B)을 통해 제거된다. 제2 컬럼(TWK2)에서 저비점물 분획은 재료 스트림(D)을 통해 회수되고 타겟 생성물(중비점물 분획)은 재료 스트림(P)을 통해 회수된다. 액체 스트림(L1 및 L2) 및 생성물 증기 스트림(V1 및 V2)은 각각 흡착기(A1 및 A2)를 통해 공급되어 이들 재료 스트림으로부터 붕소, 인 및 비소를 포함하는 미량으로 존재하는 불순물을 제거하고/거나 가수분해시킬 수 있다. 본 발명에 따른 실시는 흡착기(A1 및 A2)를 둘다 사용하는 작동 방식에 대해 흡착기 용량을 2배로 사용할 수 있다는 효과를 갖는다.
표 2는 흡착기(A2)만 작동하는 경우에 대한 실시예 1에 따른 각각의 서브스트림 내의 개별 성분의 질량 분율을 나타낸다.
재료 스트림 F D B P
성분
TCS 98.960% 85% 99.999% 99.999%
DCS 1% 15% - -
I1 3000 ppbw 45 ppmw - -
I2 1000 ppta - 4 ppba 1200 ppta
I3 100 ppba - 2000 ppba -
STC 100 ppmw - 2000 ppmw -
HB 200 ppmw - 4000 ppmw -
타겟 생성물 스트림(P)은 주로 TCS 및 중비등 불순물 l2를 포함한다. 이들 화합물의 분율은 비교예에서보다 실시예 1에서 더 낮다. 미량 성분의 보다 큰 농도가 2개의 이차 스트림에서 발생한다. 생성된 부산물의 양은 감소되고 불순물의 고갈이 훨씬 더 큰 정도로 일어난다.
표 3은 흡착기(A1 및 A2)가 작동하는 경우에 대한 실시예 1에 따른 각각의 서브스트림 내의 개별 성분의 질량 분율을 나타낸다.
재료 스트림 F D B P
성분
TCS 98.960% 85% 99.999% 99.999%
DCS 1% 15% - -
I1 3000 ppbw 45 ppmw - -
I2 1000 ppta - 19 ppba 20 ppta
I3 100 ppba - 2000 ppba -
STC 100 ppmw - 2000 ppmw -
HB 200 ppmw - 4000 ppmw -
타겟 생성물 스트림(P)은 주로 TCS 및 중비등 불순물 l2를 포함한다. 이들 화합물의 분율은 단 하나의 흡착기를 이용한 작동 방식의 경우보다 흡착기(A1 및 A2) 둘다를 이용한 작동 방식의 경우에 더 낮다. 부산물 스트림(B)에서의 중비등 불순물의 분율은 게다가 더 높다.
실시예 2 - 흡착기를 갖는 컬럼 구성
도 5는 제1 증류탑(K1), 제2 증류탑(K2) 및 증발기(H) 및 컨덴서(C)를 포함하는 제3 증류탑(K3)을 포함하는 흡착기를 갖는 본 발명의 탑 구성의 바람직한 실시양태를 도시한다. 흡착기(A1 및 A2)는 증류탑(K1 및 K3) 사이 및 증류탑(K2 및 K3) 사이에 배치된다.
재료 스트림은 증류탑(K1) 내에 도입된다. 증류탑(K3)의 스트리핑 구역에서 고비점물 분획이 재료 스트림(B)을 통해 제거된다. 증류탑(K3)의 정류 구역에서 저비점물 분획이 재료 스트림(D)을 통해 제거된다. 액체 스트림(L11, L12, L21 및 L22)이 각각 흡착기(A1 및 A2)를 통해 공급되어 이들 재료 스트림으로부터 붕소, 인 및 비소를 포함하는 미량으로 존재하는 불순물을 제거하고/거나 가수분해할 수 있다.
표 4는 흡착기(A2)만 작동하는 경우에 대한 실시예 1에 따른 각각의 서브스트림 내의 개별 성분의 질량 분율을 나타낸다.
재료 스트림 F D B P
성분
TCS 98.960% 85% 99.999% 99.999%
DCS 1% 15% - -
A 3000 ppbw 45 ppmw - -
B 1000 ppta - 4 ppba 1200 ppta
C 100.0 ppba - 2000 ppba -
STC 100 ppmw - 2000 ppmw -
HB 200 ppmw - 4000 ppmw -
타겟 생성물 스트림(P)은 주로 TCS 및 중비등 불순물(B)을 포함한다. 이들 화합물의 분율은 비교예에서보다 실시예 1에서 더 낮다. 미량 성분의 보다 큰 농도가 2개의 이차 스트림에서 발생한다. 생성된 부산물의 양은 감소되고 불순물의 고갈이 훨씬 더 큰 정도로 일어난다. 표 5는 흡착기(A1 및 A2)가 작동하는 경우에 대한 실시예 1에 따른 각각의 서브스트림 내의 개별 성분의 질량 분율을 나타낸다.
재료 스트림 F D B P
성분
TCS 98.960% 85% 99.999% 99.999%
DCS 1% 15% - -
A 3000 ppbw 45 ppmw - -
B 1000 ppta - 19 ppba 20 ppta
C 100.0 ppba - 2000 ppba -
STC 100 ppmw - 2000 ppmw -
HB 200 ppmw - 4000 ppmw -
타겟 생성물 스트림(P)은 주로 TCS 및 중비등 불순물(B)을 포함한다. 이들 화합물의 분율은 단 하나의 흡착기를 이용한 작동 방식의 경우보다 흡착기(A1 및 A2) 둘다를 이용한 작동 방식의 경우에 더 낮다. 부산물 스트림(B)에서의 중비등 불순물의 분율은 게다가 더 높다.
따라서, 실시예 1 및 실시 예 2에 따른 본 발명의 구현의 2가지 버전은 비교 예와 비교하여 2가지 이점을 갖는다는 것을 알 수 있다.
동일한 분리 작업에 대한 특정 에너지 입력은 비교예에서보다 실시예 1 및 실시예 2에 따른 두 가지 버전의 경우에 약 50% 더 낮다. 공정 공학 측면에서 두 실시예는 대등하고 단지 장치 측면에서 다른 실시양태를 나타낸다.
에너지 절약에 더하여, 중비등 불순물(B)의 제거는 비교예에서보다 실시예 1 및 실시예 2에 따른 두 가지 버전에서 더 효과적이다.
단지 약 20 ppta의 성분 B가 표적 생성물 스트림(P)에 남아있는 반면에, 비 교예의 필적하는 생성물(D2)은 1200 ppta를 포함한다.
실시예 1 및 실시예 2는 공정 공학의 관점에서 대등하기 때문에, 두 가지 버전은 미량으로 존재하는 불순물의 제거와 관련하여 마찬가지로 동일하다. 본 발명에 따른 두 가지 구현에 의해 성분 B를 보다 효과적으로 제거하는 이유는 기상 및 액상 둘다에서 2중 흡착기 사용의 선택이다. 저감된 에너지 요건과 함께, 성분 l2의 현저히 더 많은 효과적인 제거가 달성될 수 있다.
본 발명의 분리 방법 및 장치는 에너지 절약 및 불순물의 제거에 매우 효과적이다.
상기 예시적인 실시양태의 설명은 예시적인 것으로서 이해되어야한다. 이에 의해 이루어진 개시 내용은 당업자가 본 발명 및 그와 관련된 이점을 이해할 수 있게하고 설명된 구조 및 당업자에게 자명한 공정에 대한 변경 및 수정을 또한 포함한다. 따라서, 그러한 모든 변경 및 변형 및 등가물은 청구 범위의 보호 범위에 포함된다.

Claims (11)

  1. 디클로로실란 및 하나 이상의 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물을 포함하는 저비점물,
    트리클로로실란 및 하나 이상의 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물을 포함하는 중비점물,
    및 사염화규소를 포함하는 고비점물
    을 포함하는 다성분 혼합물의 증류 분리 방법으로서,
    다성분 혼합물은 제1 증류탑에 공급되어 사염화규소를 포함하는 하나 이상의 고비점물을 탑저 분획으로서 제거하고 디클로로실란, 트리클로로실란 및 하나 이상의 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물을 포함하는 탑정 분획은 제2 증류탑에 공급되며, 제2 증류탑에서는 트리클로로실란을 포함하는 하나 이상의 중비점물이 사이드 인출부를 통해 제거되고 디클로로실란을 포함하는 하나 이상의 저비점물은 탑정 분획으로서 제거되며, 제2 증류탑으로부터의 하나 이상의 탑저 인출물은 하나 이상의 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물을 제거하기 위한 흡착기를 통과하고 그 후에 환류로서 제1 증류탑으로 복귀되며, 두 증류탑은 수직 분할 벽을 포함하는, 다성분 혼합물의 증류 분리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 2개의 탑저 인출부로부터의 액체 스트림이 존재하고, 액체 스트림 중 하나 또는 두 액체 스트림이 흡착기를 통과한 다음 환류로서 제1 증류탑에 공급되는 것인 증류 분리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제2 증류탑의 탑저 인출물과 제1 증류탑의 환류 사이의 액체 스트림에서의 흡착기 대신에 제1 증류탑에서 제2 증류탑으로 통과하는 증기 스트림에 흡착기가 놓이는 것인 증류 분리 방법.
  4. 제3항에 있어서, 제1 증류탑으로부터의 탑정 분획이 2개의 증기 스트림을 통해 제2 증류탑의 스트리핑 구역에 공급되고, 증기 스트림 중 하나 또는 두 증기 스트림은 제2 증류탑에 공급되기 이전에 흡착기를 통과하는 것인 증류 분리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 2개의 흡착기가 존재하고, 하나 또는 2개의 증기 스트림이 제1 흡착기를 통해 제1 증류탑과 제2 증류탑 사이를 통과하며 하나 또는 2개의 액체 스트림이 제2 증류탑으로부터 제2 흡착기를 통해 제1 증류탑의 환류 내로 통과하는 것인 증류 분리 방법.
  6. 제1 증류탑의 증기가 제2 증류탑의 탑저와 연통 연결되고 제2 증류탑의 탑저 인출물이 제1 증류탑의 환류 구역과 연통 연결됨으로써 서로에 대해 재료적으로 커플링된 2개의 증류탑을 포함하는 다성분 혼합물의 증류 분리 장치로서, 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물을 제거하기 위한 흡착기가 제2 증류탑의 탑저 인출부와 제1 증류탑의 환류 구역 사이의 연통 연결부에 또는 제2 증류탑의 탑저 인출부와 제1 증류탑의 환류 구역 사이의 연통 연결부에 배치되며, 두 증류탑은 수직 분할 벽을 포함하고, 제2 증류탑은 탑정 인출부 아래 및 탑저 인출부 위에 하나 이상의 사이드 인출부를 포함하는, 다성분 혼합물의 증류 분리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 제1 증류탑과 제2 증류탑 사이의 두 연통 연결부의 각각에 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물을 제거하기 위한 흡착기가 배치되어 있는 것인 증류 분리 장치.
  8. 디클로로실란 및 하나 이상의 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물을 포함하는 저비점물,
    트리클로로실란 및 하나 이상의 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물을 포함하는 중비점물,
    및 사염화규소를 포함하는 고비점물
    을 포함하는 다성분 혼합물의 증류 분리 방법으로서,
    제2 증류탑에 재료적으로 커플링되는 제1 증류탑에 다성분 혼합물을 공급하고, 제2 증류탑이 제2 증류탑의 스트리핑 구역과 정류 구역을 분리하는 수평 분할 벽을 포함하며, 제2 증류탑이 제3 증류탑에 재료적으로 커플링되고, 사염화규소를 포함하는 탑저 분획과 디클로로실란을 포함하는 탑정 분획을 제2 증류탑으로부터 제거하며, 제3 증류탑의 사이드 인출부를 통해 트리클로로실란을 제거하고, 하나 이상의 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물을 제거하기 위한 흡착기가 제2 증류탑과 제3 증류탑의 재료적 커플링을 위한 연결부에 배치되며, 재료 스트림을 상기 흡착기에 통과시키는 것을 포함하는, 다성분 혼합물의 증류 분리 방법.
  9. 제8항에 있어서, 하나 이상의 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물을 제거하기 위한 흡착기가 제2 증류탑과 제1 및 제3 증류탑의 재료적 커플링을 위한 2개의 연결부의 각각에 배치되며, 재료 스트림이 상기 흡착기를 통과하는 것인 증류 분리 방법.
  10. 제1 증류탑의 증기가 제2 증류탑의 정류 구역과 연통 연결되고 제2 증류탑의 정류 구역이 제3 증류탑의 증기와 연통 연결되며 제1 증류탑의 탑저 인출물이 제2 증류탑의 스트리핑 구역과 연통 연결되고 제2 증류탑의 스트리핑 구역이 제3 증류탑의 탑저와 연통 연결됨으로써 서로에 대해 재료적으로 커플링된 3개의 증류탑을 포함하는, 다성분 혼합물의 증류 분리 장치로서, 제2 증류탑이 수평 분할 벽을 포함하고, 제3 증류탑이 탑정 인출부 아래 및 탑저 인출부 위에 하나 이상의 사이드 인출부를 포함하며, 제2 증류탑과 제3 증류탑의 재료적 커플링을 위한 연결부에 각각의 재료 스트림이 통과하는 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물의 제거를 위한 흡착기가 배치되는, 다성분 혼합물의 증류 분리 장치.
  11. 제10항에 있어서, 제2 증류탑과 제1 및 제3 증류탑의 재료적 커플링을 위한 두 연결부의 각각에, 각각의 재료 스트림이 통과하는 붕소-, 인- 또는 비소-함유 불순물의 제거를 위한 흡착기가 배치되어 있는 것인 증류 분리 장치.
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