NO334216B1 - Fremgangsmåte for fremstilling av triklorsilan og silisium for bruk ved fremstilling av triklorsilan - Google Patents
Fremgangsmåte for fremstilling av triklorsilan og silisium for bruk ved fremstilling av triklorsilan Download PDFInfo
- Publication number
- NO334216B1 NO334216B1 NO20101148A NO20101148A NO334216B1 NO 334216 B1 NO334216 B1 NO 334216B1 NO 20101148 A NO20101148 A NO 20101148A NO 20101148 A NO20101148 A NO 20101148A NO 334216 B1 NO334216 B1 NO 334216B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- barium
- silicon
- copper
- reactor
- weight
- Prior art date
Links
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 97
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 97
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 44
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 title claims description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 96
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 83
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 83
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 49
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 15
- 150000001553 barium compounds Chemical class 0.000 claims description 12
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 claims description 8
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000001880 copper compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical class [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JUZTWRXHHZRLED-UHFFFAOYSA-N [Si].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu] Chemical compound [Si].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu] JUZTWRXHHZRLED-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 2
- 229910021360 copper silicide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N barium nitrate Chemical compound [Ba+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L Copper hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 239000005750 Copper hydroxide Substances 0.000 claims 1
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 claims 1
- AYJRCSIUFZENHW-DEQYMQKBSA-L barium(2+);oxomethanediolate Chemical compound [Ba+2].[O-][14C]([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-DEQYMQKBSA-L 0.000 claims 1
- 229940116318 copper carbonate Drugs 0.000 claims 1
- 229910001956 copper hydroxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical class Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- GEZOTWYUIKXWOA-UHFFFAOYSA-L copper;carbonate Chemical compound [Cu+2].[O-]C([O-])=O GEZOTWYUIKXWOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 6
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 5
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 barite (BaS04) Chemical class 0.000 description 1
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010428 baryte Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- QUQFTIVBFKLPCL-UHFFFAOYSA-L copper;2-amino-3-[(2-amino-2-carboxylatoethyl)disulfanyl]propanoate Chemical compound [Cu+2].[O-]C(=O)C(N)CSSCC(N)C([O-])=O QUQFTIVBFKLPCL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010421 standard material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/08—Compounds containing halogen
- C01B33/107—Halogenated silanes
- C01B33/1071—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof
- C01B33/10742—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by hydrochlorination of silicon or of a silicon-containing material
- C01B33/10757—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by hydrochlorination of silicon or of a silicon-containing material with the preferential formation of trichlorosilane
- C01B33/10763—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by hydrochlorination of silicon or of a silicon-containing material with the preferential formation of trichlorosilane from silicon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/04—Hydrides of silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
Teknisk område
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av triklorsilan ved reaksjon av silisium med HCI gass og silisium for bruk ved fremstilling av triklorsilan.
Teknikkens stilling
Ved fremstilling av triklorsilan (TCS) reageres metallurgisk silisium med HCI gass i en fluidisert sengreaktor, i en omrørt sengreaktor eller i en fastsengreaktor. Prosessen utføres generelt ved en temperatur mellom 250 °C og 1100 °C. Ved reaksjonen dannes det også andre flyktige silaner enn TCS, hovedsakelig silisiumtetraklorid (STC). Da TCS normalt er det foretrukne produktet er selektiviteten av reaksjonen gitt som molforhold mellom TCS/(TCS og andre silaner) en viktig faktor. Den andre viktige faktoren er reaktiviteten av silisium, målt som HCI omvandling ved første gjennomgang. Mer enn 90 % av HCI er fortrinnsvis overført til silaner, men industrielt kan man observere lavere reaktivitet.
Selektiviteten og reaktiviteten vil sterkt avhenge av prosesstemperaturen når silisium og HCI reageres. I henhold til likevektsberegninger skulle mengden av TCS være mellom 20 og 40 % (rest hovedsakelig STC) i temperaturområdet gitt ovenfor. I praksis vil imidlertid vesentlig høyere TCS selektivitet oppnås, og ved temperaturer under 400 °C er det mulig å oppnå TCS selektivitet på over 90 %. Grunnen til dette store avviket fra likevekt er at produktsammensetningen er gitt ved kinetiske begrensninger. Høyere temperatur vil forskyve produktsammensetningen mot likevektssammensetningen og gapet mellom observert selektivitet og teoretisk selektivitet vil bli mindre. Reaktiviteten vil øke med økende temperatur. Grovere silisiumpartikler (klumper) kan derfor benyttes når temperaturen økes med fortsatt HCI forbruk nær 100 %.
Høyere trykk vil forskyve likevektsammensetningen mot en noe høyere TCS selektivitet. I praksis vil imidlertid hovedinnvirkningen være høyere kapasitet i reaktoren og at mer varme må fjernes fra reaktoren. Metallurgisk silisium inneholder en rekke forurensningselementer som Fe, Ca, Al, Mn, Ni, Zr, O, C, Zn, Ti, B, P og andre. Noen forurensningselementer (som for eksempel Fe og Ca) vil være inert i forhold til HCI, og vil danne faste stabile forbindelser som FeCfc og CaCb- De stabile metallkloridene vil, avhengig av deres størrelse og tetthet, enten bli blåst ut av reaktoren sammen med produktgassene eller bli akkumulert i reaktoren. Andre forurensningselementer som Al, Zn, Ti, B og P vil danne flyktige metallklorider som forlater reaktoren sammen med de fremstilte silanene.
O og C anrikes i slaggpartikler av silisium som ikke reagerer eller reagerer meget sakte med HCI, og som tenderer til å akkumuleres i reaktoren. De minste partiklene kan bli blåst ut av reaktoren og fanges opp i filtersystemene.
Mange av forurensningene i metallurgisk silisium innvirker på virkningen av silisium ved fremstilling av triklorsilan ved reaksjon av silisium med HCI gass. Således kan både reaktiviteten av silisium og selektiviteten av reaksjonen påvirkes både positivt og negativt.
Beskrivelse av oppfinnelsen
Det er nå blitt funnet at tilsats av silisium med et forøket bariuminnhold til reaktoren for fremstilling av triklorsilan ved reaksjon med HCI overraskende gir en forbedret selektivitet og at selektiviteten ytterligere øker dersom kobber tilsettes i tillegg til barium. Det er videre blitt funnet at dersom bariuminnholdet i triklorsilanreaktoren kontrolleres innen bestemte grenser oppnås det en forbedret selektivitet.
Den foreliggende oppfinnelsen vedrører således en fremgangsmåte for fremstilling av triklorsilan ved reaksjon av silisium med HCI gass ved en temperatur mellom 250 °C og 1100 °C og ved et trykk mellom 0,5 og 30 atmosfærer i en fluidisert sengreaktor, i en om rørt sengreaktor eller i en fastsengreaktor, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved at silisium som tilføres til reaktoren inneholder mellom 40 og 10 000 ppm basert på vekt av barium, og eventuelt mellom 40 og 10 000 ppm basert på vekt av kobber.
Silisium som tilsettes til reaktoren inneholder fortrinnsvis mellom 60 og 1 000 ppm basert på vekt av barium.
Barium og eventuelt kobber er legert med silisium, mekanisk blandet med silisium eller tilsettes til reaktoren separat fra silisium.
Barium og eventuelt kobber kan legeres med silisium i smelteovnen for fremstilling av silisium, i raffineringsøse etter at silisium er tappet fra ovnen eller under utstøpning. Tilsetning av barium og eventuelt kobber til ovnen kan eksempelvis gjøres ved tilsetning av barium, og eventuelt kobberinneholdende råmaterialer til ovnen eller tilsetning av bariuminneholdende forbindelser som baritt (BaS04), bariumsilisid etc. og eventuelt kobberinneholdende forbindelser som kobber, kobbersilisid, kobberoksid, etc. til ovnen.
Barium eller bariumforbindelser og eventuelt kobber og kobber-forbindelser kan også tilsettes til silisiumet i raffineringsøse. Hvilke som helst bariumforbindelser og kobberforbindelser som tilsettes vil bli redusert av silisium til elementært barium og elementært kobber vil danne forskjellige intermetalliske faser når silisiumet størkner.
Barium og eventuelt kobber kan også tilsettes til silisium under utstøping, for eksempel ved å tilsette en bariumforbindelse og eventuelt en kobberforbindelse til det smeltede silisium, ved bruk av bariumforbindelser eller bariuminneholdende silisium i støpeformene eller ved å støpe silisium på en overflate av et materiale inneholdende barium.
Barium og eventuelt kobber kan også blandes mekanisk med silisium.
Den foreliggende oppfinnelse vedrører videre silisium for bruk ved fremstilling av triklorsilan ved reaksjon av silisium med HCI gass, hvilket silisium er mekanisk blandet med 40 til 10 000 ppm basert på vekt av barium og eventuelt 40 til 10 000 ppm basert på vekt av kobber og hvor resten unntatt normale forurensninger er silisium.
Silisiumet er fortrinnsvis mekanisk blandet med 60 til 1 000 ppm basert på vekt av barium.
Silisium i henhold til oppfinnelsen fremstilles ved konvensjonell fremgangsmåte i karbotermiske smelteovner. Barium og eventuelt kobberinnhold i silisiumet kan enten reguleres og kontrolleres ved valg av råmaterialer, tilsetning av barium og bariumforbindelser og kobber og kobberforbindelser til ovnen eller ved å tilsette barium og kobber til smeltet silisium i øsen etter at silisium er blitt tappet fra reduksjonsovnen.
Det har overraskende blitt funnet at tilsetning av barium til silisium forbedrer selektiviteten av TCS ved fremstilling av triklorsilan. Det er videre blitt funnet at selektiviteten av TCS blir ytterligere sterkt forbedret dersom kobber tilsettes til silisium i tillegg til barium. Det er således blitt funnet en synergistisk effekt av tilsetning av både barium og kobber.
Den foreliggende oppfinnelse vedrører også en fremgangsmåte for fremstilling av triklorsilan ved reaksjon av silisium med HCI gass ved en temperatur mellom 250 °C og 1 100 °C og ved et trykk mellom 0,5 og 30 atmosfærer i en fluidisert sengreaktor, i en omrørt sengereaktor eller i en fast sengreaktor, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved at barium og eventuelt kobber tilsettes til reaktoren i en mengde tilstrekkelig til å kontrollere bariuminnholdet basert på silisiuminnholdet i reaktoren til mellom 100 ppm og 50 000 ppm basert på vekt og til å kontrollere kobberinnholdet basert på silisiuminnholdet i reaktoren til mellom 200 og 50 000 ppm basert på vekt.
Barium tilsettes fortrinnsvis til reaktoren i en mengde tilstrekkelig til å kontrollere bariuminnholdet i reaktoren til mellom 250 og 5 000 ppm basert på vekt.
Det har overraskende blitt funnet at ved å kontrollere både bariuminnholdet og kobberinnholdet i reaktoren innen de ovennevnte grenser oppnås det en vesentlig økning av selektiviteten.
Kort beskrivelse av tegningene
Figur 1 viser et diagram for selektivitet av TCS fremstilt fra en kommersielt tilgjengelig silisiumprøve A i en kontinuerlig fluidisert sengreaktor ved 340 °C og TCS selektivitet for den samme silisiumprøven med tilsats av kobber, prøve B, teknikkens stilling, Figur 2 viser et diagram for selektivitet av TCS fremstilt fra silisium inneholdende 80 ppmw barium, prøve C, og silisium inneholdende 200 ppmw barium, prøve D, sammenlignet med den kommersielle prøven A, Figur 3 viser et diagram for selektivitet av TCS fremstilt fra silisium inneholdende 72 ppmw barium og 46 ppmw kobber, prøve E, silisium inneholdende 4032 ppmw barium og 46 ppmw kobber, prøve F, sammenlignet med prøve B, og Figur 4 viser et diagram for selektivitet av TCS fremstilt fra silisium inneholdende 40 ppmw barium og 46 ppmw kobber, prøve G, silisium inneholdende 80 ppmw barium og 46 ppmw kobber, prøve H, og silisium inneholdende 80 ppmw barium og 200 ppmw kobber, prøve I, sammenlignet med selektiviteten oppnådd med prøve B.
Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen
De etterfølgende eksemplene ble utført i en laboratorie fluidisert sengreaktor fremstilt av stål og innsatt i en oppvarmet aluminiumblokk. Reaktoren startes med 5 gram silisium med en partikkelstørrelse mellom 180 og 250 um. En blanding av HCI og argon i mengder av 280 Nml/min og 20 Nml/min ble tilført til bunnen av reaktoren. Temperaturen i reaktoren ble opprettholdt og trykket ble holdt på 1,15 bar under forsøket. Etter som reaksjonen løper tilsettes ytterligere kontinuerlig silisium fra toppen av reaktoren for å opprettholde en total mengde på 5 gram inne i reaktoren. Sammensetningen av produktgassen fra reaktoren ble målt med en gasskromatograf (GC). Selektivitet ble målt som TCS/(TCS + andre silaner) og reaktiviteten ble målt som HCI omvandling, d.v.s. mengde av HCI forbrukt ved reaksjonen.
Eksempel 1 (Teknikkens stilling)
Metallurgisk silisium produsert av Elkem AS ble knust, malt og siktet til en partikkelstørrelse mellom 180 og 250 pm, identifisert som prøve A. Metallurgisk silisium med en lignende sammensetning som prøve A ble fremstilt. 46 ppmw kobber ble legert med silisium i raffineringsøsen. Silisiumet ble deretter støpt, størknet og avkjølt til romtemperatur. Prøven ble deretter knust og malt til en partikkelstørrelse mellom 180 og 250 pm. Prøven er identifisert som prøve B.
Kjemisk analyse av silisiumprøvene A og B er vist i tabell 1.
Prøvene A og B ble benyttet for fremstilling av triklorsilan i en laboratorie fluidisert sengreaktor som beskrevet ovenfor. Selektiviteten fra prøvene A og B er vist på figur 1.
Som det kan ses fra figur 1 endret ikke tilsetning av 46 ppm kobber til prøve A, som ikke inneholdt barium, selektiviteten. Tilsetning av kobber alene har således ingen effekt på selektiviteten. 100 % av HCI gassen ble konvertert i disse forsøkene. Resultatene oppnådd med prøvene A og B representerer teknikkens stilling.
Eksempel 2
80 ppmw barium i form av bariumsilisidpulver ble blandet med silisiumprøven A i tabell 1. Denne prøven, prøve C, er vist i tabell 1.
200 ppmw barium i form av bariumsilisidpulver ble blandet med silisiumprøve A i tabell 1. Denne prøven, kalt prøve D, er vist i tabell 1.
Prøvene A, C og D ble benyttet for fremstilling av triklorsilan i en laboratorie fluidisert sengreaktor beskrevet ovenfor. Selektiviteten for TCS fremstilt fra prøvene A, C og D er vist på figur 2.
Som det kan ses fra figur 2 resulterer tilsetning av 80 og 200 ppmw barium som bariumsilisid til silisium i en økning av selektiviteten. 100 % av HCI ble konverter i disse forsøkene.
Eksempel 3
72 ppm barium i form av bariumoksidpulver ble blandet med silisiumprøven B i tabell 1. Denne prøven inneholdende både barium og kobber ble kalt prøve E, vist i tabell 1. Ytterligere en prøve F vist i tabell 1 ble fremstilt ved tilsats av 0,4 vekt % barium i form av bariumoksidpulver til 5 gram av prøve B silisium. Silisiumprøven F ble benyttet som standardmateriale i reaktoren. Etter hvert som silisium ble forbrukt i reaktoren ble den bariumfrie prøven B tilsatt for å opprettholde 5 gram silisium i reaktoren. Dette gir et initielt bariuminnhold på 0,4 vekt % og ikke ytterligere tilsats av barium underforsøket. Barium som tilsettes under oppstarten av forsøket vil delvis forbli i reaktoren og bariuminnholdet i reaktoren ved bruk av prøve F vil i det vesentlige være konstant gjennom forsøket. Den kjemiske analyse av silisiumprøvene B, E og F er vist i tabell 1.
Prøvene B, E og F ble benyttet for fremstilling av triklorsilan i en laboratorie fluidisert sengreaktor beskrevet ovenfor. Selektiviteten for TCS fremstilt fra prøvene B, E og F er vist i figur 3.
Som det kan ses fra figur 3 resulterte tilsetning av 72 ppmw av barium som bariumoksid og 46 ppmw kobber til silisium i en vesentlig økning av selektiviteten. Forsøket med høyt initielt bariuminnhold (identifisert som prøve F på figur 3) viser at selektiviteten øker raskere og forblir på et meget høyt nivå under hele forsøket. 100 % av HCI ble konvertert i disse forsøkene.
Eksempel 4
Metallurgisk silisium legert med 46 ppmw kobber og 40 ppmw barium ble knust, malt og siktet til en partikkelstørrelse mellom 180 og 250 pm identifisert som prøve G i tabell 2.
En silisiumprøve H, vist i tabell 2 ble fremstilt ved tilsetning av 80 ppm barium i form av bariumsilisidpulver med 26 vekt % barium til silisiumprøve B i tabell 1. Prøve H inneholdt således 80 ppmw barium og 46 ppmw kobber.
En silisiumprøve, I, vist i tabell 2, ble fremstilt ved tilsetning av 80 ppmw barium som bariumsilisidpulver med 26 vekt % barium og 154 ppmw kobber i form av silisium inneholdende 3000 ppm kobber, til silisiumprøve B i tabell 1. Prøve I inneholdt således 80 ppmw barium og 200 ppmw kobber.
Prøvene B, G, H og I ble benyttet for fremstilling av triklorsilan i en laboratorie fluidisert sengreaktor som beskrevet ovenfor. Selektiviteten for TCS fremstilt ved bruk av prøvene B, G, H og I er vist på figur 4.
Som det kan ses fra figur 4 resulterte tilsetning av 40 ppmw barium legert med silisium og 46 ppmw kobber til silisium i en økning i TCS selektiviteten, mens tilsetning av 80 ppmw barium som bariumsilisid og henholdsvis 46 ppmw og 200 ppmw kobber resulterte i en meget sterk økning av selektiviteten.
100 % av HCI ble konvertert i disse forsøkene.
Resultatene viser at tilsats av barium fører til en klar økning av TCS selektiviteten mens tilsetning av både barium og kobber resulterer i en meget sterk økning av TCS selektiviteten selv ved relativ lav bariumtilsats. Som vist i eksempel 1, prøve B, gir tilsats av kobber uten tilsats av barium ingen økning av TCS selektiviteten.
Claims (15)
1. Fremgangsmåte for fremstilling av triklorsilan ved reaksjon av silisium med HCI gass ved en temperatur mellom 250 °C og 1100 °C og ved et trykk mellom 0,5 og 30 atmosfærer i en fluidisert sengreaktor, i en om rørt sengreaktor eller i en fastsengreaktor,karakterisert vedat silisium som tilføres til reaktoren inneholder mellom 40 og 10 000 ppm basert på vekt av barium, og eventuelt mellom 40 og 10 000 ppm basert på vekt av kobber.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat silisium som tilsettes til reaktoren inneholder mellom 60 og 1 000 ppm basert på vekt av barium.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat barium og eventuelt kobber er legert med silisium.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat barium eller bariumforbindelser er mekanisk blandet med silisium før silisium tilsettes til reaktoren.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat kobber eller kobberforbindelser er mekanisk blandet med silisium før silisium tilsettes reaktoren.
6. Silisium for bruk ved fremstilling av triklorsilan ved reaksjon av silisium med HCI gass,karakterisert vedat silisiumet er mekanisk blandet med 40 til 10 000 ppm basert på vekt av barium og eventuelt 40 til 10 000 ppm basert på vekt av kobber og hvor resten unntatt normale forurensninger er silisium.
7. Silisium ifølge krav 6,karakterisert vedat silisiumet er mekanisk blandet med 60 til 1 000 ppm basert på vekt av barium.
8. Fremgangsmåte for fremstilling av triklorsilan ved reaksjon av silisium med HCI gass ved en temperatur mellom 250 °C og 1 100 °C og ved et trykk mellom 0,5 og 30 atmosfærer i en fluidisert sengreaktor, i en om rørt sengereaktor eller i en fast sengreaktor,karakterisertve d at barium eller bariumforbindelser og eventuelt kobber eller kobberforbindelser tilsettes til reaktoren i en mengde tilstrekkelig til å kontrollere bariuminnholdet basert på silisiuminnholdet i reaktoren til mellom 100 ppm og 50 000 ppm basert på vekt og til å kontrollere kobberinnholdet basert på silisiuminnholdet i reaktoren til mellom 200 og 50 000 ppm basert på vekt.
9. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat barium eller bariumforbindelser tilsettes til reaktoren i en mengde tilstrekkelig til å kontrollere bariuminnholdet i reaktoren til mellom 200 og 5 000 ppm basert på vekt.
10. Fremgangsmåte ifølge krav 8-9,karakterisert vedat barium og kobber tilført til reaktoren er legert med silisium.
11. Fremgangsmåte ifølge krav 8-9,karakterisert vedat barium eller bariumforbindelser og kobber eller kobber-forbindelser tilført til reaktoren er mekanisk blandet med silisium før blandingen tilføres til reaktoren.
12. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat bariumforbindelsen er bariumsilisid, bariumklorid, bariumoksid, bariumkarbonat, bariumnitrat og bariumsulfat.
13. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat kobberforbindelsen er, kobbersilisid, kobberoksider, kobberklorider, kobberkarbonat, kobbernitrat og kobberhydroksid.
14. Fremgangsmåte ifølge krav 8 eller 9,karakterisert vedat barium eller bariumforbindelser og kobber tilsettes separat til reaktoren.
15. Fremgangsmåte ifølge krav 14,karakterisert vedat bariumforbindelsene tilføres til reaktoren sammen med HCI gass.
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20101148A NO334216B1 (no) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | Fremgangsmåte for fremstilling av triklorsilan og silisium for bruk ved fremstilling av triklorsilan |
| RU2013110817/05A RU2529224C1 (ru) | 2010-08-13 | 2011-07-06 | Способ получения трихлорсилана и кремний для использования в получении трихлорсилана |
| KR1020137006180A KR101675024B1 (ko) | 2010-08-13 | 2011-07-06 | 트리클로로실란을 제조하는 방법 및 트리클로로실란의 제조에 사용되는 규소 |
| UAA201303067A UA104391C2 (ru) | 2010-08-13 | 2011-07-06 | Способ получения трихлорсилана и кремния для использования в получении трихлорсилана |
| EP11816670.1A EP2603456B1 (en) | 2010-08-13 | 2011-07-06 | Method for production of trichlorosilane |
| JP2013523108A JP5683701B2 (ja) | 2010-08-13 | 2011-07-06 | トリクロロシランの製造法及びトリクロロシランの製造用のケイ素 |
| ES11816670.1T ES2624286T3 (es) | 2010-08-13 | 2011-07-06 | Método para la producción de triclorosilano |
| US13/816,776 US9388051B2 (en) | 2010-08-13 | 2011-07-06 | Method for production of trichlorosilane and silicon for use in the production of trichlorosilane |
| CN2011800385193A CN103080007A (zh) | 2010-08-13 | 2011-07-06 | 生产三氯硅烷的方法和用于生产三氯硅烷的硅 |
| PCT/NO2011/000194 WO2012021064A1 (en) | 2010-08-13 | 2011-07-06 | Method for production of trichlorosilane and silicon for use in the production of trichlorosilane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20101148A NO334216B1 (no) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | Fremgangsmåte for fremstilling av triklorsilan og silisium for bruk ved fremstilling av triklorsilan |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20101148A1 NO20101148A1 (no) | 2012-02-14 |
| NO334216B1 true NO334216B1 (no) | 2014-01-13 |
Family
ID=45567850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20101148A NO334216B1 (no) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | Fremgangsmåte for fremstilling av triklorsilan og silisium for bruk ved fremstilling av triklorsilan |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9388051B2 (no) |
| EP (1) | EP2603456B1 (no) |
| JP (1) | JP5683701B2 (no) |
| KR (1) | KR101675024B1 (no) |
| CN (1) | CN103080007A (no) |
| ES (1) | ES2624286T3 (no) |
| NO (1) | NO334216B1 (no) |
| RU (1) | RU2529224C1 (no) |
| UA (1) | UA104391C2 (no) |
| WO (1) | WO2012021064A1 (no) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101519498B1 (ko) * | 2013-06-19 | 2015-05-12 | 한화케미칼 주식회사 | 트리클로로실란의 제조방법 |
| DE102013215011A1 (de) | 2013-07-31 | 2015-02-05 | Wacker Chemie Ag | Verfahren zur Herstellung von Trichlorsilan |
| KR101616043B1 (ko) | 2014-07-22 | 2016-04-27 | 한화케미칼 주식회사 | 삼염화실란의 제조방법 |
| JP7167578B2 (ja) * | 2018-09-18 | 2022-11-09 | 東ソー株式会社 | 珪化バリウム系バルク多結晶体及びその用途 |
| KR20220013417A (ko) * | 2019-05-29 | 2022-02-04 | 와커 헤미 아게 | 구조 최적화된 규소 입자로 트리클로로실란을 제조하는 방법 |
| JP7278888B2 (ja) * | 2019-06-28 | 2023-05-22 | 高純度シリコン株式会社 | トリクロロシランの製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO156172B (no) * | 1984-02-13 | 1987-04-27 | Ila Lilleby Smelteverker | Fremgangsmaate ved fremstilling av renset silicium ved elektrolytisk raffinering. |
| WO2005003030A1 (en) * | 2003-07-07 | 2005-01-13 | Elkem Asa | Method for production of trichlorosilane and silicon for use in the production of trichlorosilane |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5673617A (en) * | 1979-11-17 | 1981-06-18 | Osaka Titanium Seizo Kk | Manufacture of trichlorosilane |
| DE3809784C1 (no) * | 1988-03-23 | 1989-07-13 | Huels Ag, 4370 Marl, De | |
| NO165288C (no) * | 1988-12-08 | 1991-01-23 | Elkem As | Silisiumpulver og fremgangsmaate for fremstilling av silisiumpulver. |
| US5871705A (en) * | 1996-09-19 | 1999-02-16 | Tokuyama Corporation | Process for producing trichlorosilane |
| DE10049963B4 (de) * | 2000-10-10 | 2009-04-09 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Trichlorsilan |
| NO20014148A (no) * | 2001-08-27 | 2003-02-03 | Elkem As | Fremgangsmåte for fjerning av forurensinger fra silisiuminneholdende residuer |
| DE102004019759A1 (de) * | 2004-04-23 | 2005-11-17 | Degussa Ag | Verfahren zur Herstellung von HSiCI3 durch katalytische Hydrodehalogenierung von SiCI4 |
| NO20054402L (no) * | 2005-09-22 | 2007-03-23 | Elkem As | Method for production of trichlorosilane and silicon for use in the production of trichlorosilane |
| US7754175B2 (en) * | 2007-08-29 | 2010-07-13 | Dynamic Engineering, Inc. | Silicon and catalyst material preparation in a process for producing trichlorosilane |
| WO2010017231A1 (en) * | 2008-08-04 | 2010-02-11 | Hariharan Alleppey V | Method to convert waste silicon to high purity silicon |
| DE102008041974A1 (de) * | 2008-09-10 | 2010-03-11 | Evonik Degussa Gmbh | Vorrichtung, deren Verwendung und ein Verfahren zur energieautarken Hydrierung von Chlorsilanen |
-
2010
- 2010-08-13 NO NO20101148A patent/NO334216B1/no unknown
-
2011
- 2011-07-06 CN CN2011800385193A patent/CN103080007A/zh active Pending
- 2011-07-06 ES ES11816670.1T patent/ES2624286T3/es active Active
- 2011-07-06 RU RU2013110817/05A patent/RU2529224C1/ru active
- 2011-07-06 EP EP11816670.1A patent/EP2603456B1/en active Active
- 2011-07-06 KR KR1020137006180A patent/KR101675024B1/ko active IP Right Grant
- 2011-07-06 WO PCT/NO2011/000194 patent/WO2012021064A1/en active Application Filing
- 2011-07-06 UA UAA201303067A patent/UA104391C2/ru unknown
- 2011-07-06 US US13/816,776 patent/US9388051B2/en active Active
- 2011-07-06 JP JP2013523108A patent/JP5683701B2/ja active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO156172B (no) * | 1984-02-13 | 1987-04-27 | Ila Lilleby Smelteverker | Fremgangsmaate ved fremstilling av renset silicium ved elektrolytisk raffinering. |
| WO2005003030A1 (en) * | 2003-07-07 | 2005-01-13 | Elkem Asa | Method for production of trichlorosilane and silicon for use in the production of trichlorosilane |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2624286T3 (es) | 2017-07-13 |
| EP2603456B1 (en) | 2017-04-19 |
| NO20101148A1 (no) | 2012-02-14 |
| WO2012021064A1 (en) | 2012-02-16 |
| RU2529224C1 (ru) | 2014-09-27 |
| CN103080007A (zh) | 2013-05-01 |
| EP2603456A4 (en) | 2014-03-12 |
| UA104391C2 (ru) | 2014-01-27 |
| US9388051B2 (en) | 2016-07-12 |
| US20130142722A1 (en) | 2013-06-06 |
| JP5683701B2 (ja) | 2015-03-11 |
| RU2013110817A (ru) | 2014-09-20 |
| JP2013535399A (ja) | 2013-09-12 |
| KR101675024B1 (ko) | 2016-11-10 |
| KR20130138197A (ko) | 2013-12-18 |
| EP2603456A1 (en) | 2013-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO334216B1 (no) | Fremgangsmåte for fremstilling av triklorsilan og silisium for bruk ved fremstilling av triklorsilan | |
| CA2784196C (en) | Method for producing low aluminium titanium-aluminium alloys | |
| EP3036195B1 (en) | Producing a titanium product | |
| AU2003293544B2 (en) | Process for the production of elemental material and alloys | |
| CA2992502C (en) | Method for producing titanium or titanium aluminum alloys through two-stage aluminothermic reduction and obtaining titanium-free cryolite as byproducts | |
| KR20160010874A (ko) | 금속 함유 분말을 제조하기 위한 공정 | |
| NO321276B1 (no) | Fremgangsmate for fremstilling av triklorsilan og silisium for bruk ved fremstilling av triklorsilan | |
| EP2379758A2 (en) | Method and apparatus for refining metallurgical grade silicon to produce solar grade silicon | |
| US20240132994A1 (en) | Method for recovery of metal-containing material from a composite material | |
| CN104195355A (zh) | 制备锆的方法及所得锆 | |
| EP3554998B1 (en) | Process for the production of commercial grade silicon | |
| KR20160036626A (ko) | 삼염화실란의 제조 방법 | |
| NO20100358A1 (no) | Fremgangsmate for fremstilling av triklorsilan fra silisium, hydrogen og silisiumtetraklorid | |
| EP3847131B1 (de) | Verfahren zur raffination von rohsilicium-schmelzen mittels eines partikulären mediators | |
| US5194086A (en) | Process for the recovery of valuable materials from slags of metallothermic processes | |
| CN111519043A (zh) | 海绵钛生产中用底排式还原罐制取高纯镁的方法 | |
| Roy et al. | Production of Titanium Hydride Powder by Leaching of Aluminum and Silicon Impurities from Reduced Upgraded Titania Slag for Low Cost Titanium Production | |
| Hockaday et al. | Experience and results from running of a 1 kg Ti scale Kroll reactor | |
| Kamali et al. | A low-temperature combustion synthesis process for production of Ti from TiO 2 | |
| JPS6364903A (ja) | 高純度金属リン化物およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: ELKEM ASA, NO |
|
| CREP | Change of representative |
Representative=s name: ROBERTHA NATALIA HOEGLUND, C/O ELKEM ASA |