TWI727344B

TWI727344B - 三氯化硼之製造方法

Info

Publication number: TWI727344B
Application number: TW108120598A
Authority: TW
Inventors: 竇君; 毛利早紀; 栗原秀行
Original assignee: 日商昭和電工股份有限公司
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2021-05-11
Also published as: WO2020003925A1; JP7264165B2; KR102549706B1; EP3816107B1; KR20210005269A; US12049406B2; EP3816107A1; EP3816107A4; US20210230010A1; CN112313174B; JPWO2020003925A1; CN112313174A; TW202000592A

Abstract

本發明係一種三氯化硼之製造方法，其中，提供不易對於反應容器產生損傷之三氯化硼之製造方法。三氯化硼之製造方法，係具有在氯氣含有氣體中，粉粒體狀之碳化硼(4)流動之狀態下，進行氯氣含有氣體中之氯氣與碳化硼(4)之反應的工程者。

Description

三氯化硼之製造方法

本發明係有關三氯化硼之製造方法。

作為三氯化硼(BCl₃ )之製造方法之一，係知道有使碳化硼(B₄ C)與氯氣(Cl₂ )反應之方法。其反應係可由以下的反應式而表示者。

例如，對於專利文獻1係揭示有將平均粒徑1~4mm的碳化硼放入於反應容器，在加熱至600~1200℃之後，導入氯氣而合成三氯化硼之方法。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本國特許公開公報2009年第227517號

[發明欲解決之課題]

但在專利文獻1所揭示之製造方法中，與氯氣反應之碳化硼之溫度由局部到達超過1200℃之溫度的情況，但碳化硼係固定於反應容器內之固定位置，因在反應中不會移動之故，容易產生蓄熱於反應容器。其結果，根據反應容器的材質而有產生損傷之虞。本發明係其課題為提供：不易產生損傷於反應容器之三氯化硼之製造方法。 [為了解決課題之手段]

為了解決前述課題，本發明之一形態係如以下的[1]~[7]。 [1] 一種三氯化硼之製造方法，其特徵為具有在氯氣含有氣體中，粉粒體狀之碳化硼流動之狀態下，進行前述氯氣含有氣體中之氯氣與前述碳化硼之反應的工程者。 [2] 如[1]記載之三氯化硼之製造方法，其中，於反應容器內，連續性地供給前述氯氣含有氣體及前述碳化硼之同時，自前述反應容器連續性地排出其反應生成物之同時，連續性地進行前述氯氣含有氣體中之氯氣與前述碳化硼之反應者。

[3] 如[1]或[2]記載之三氯化硼之製造方法，其中，前述碳化硼之體積基準之平均粒徑D50為不足500μm者。 [4] 如[1]至[3]任一項記載之三氯化硼之製造方法，其中，將前述氯氣含有氣體中之氯氣與前述碳化硼之反應，以600℃以上之溫度進行者。 [5] 如[1]至[4]任一項記載之三氯化硼之製造方法，其中，將前述氯氣含有氣體中之氯氣與前述碳化硼之反應，以-0.050MPaG以上0.500MPaG以下之壓力下進行者。

[6] 如[1]~[5]任一項記載之三氯化硼之製造方法，其中，前述氯氣含有氣體係由50體積%以上100體積%以下的氯氣與殘留部之非活性氣體所成者。 [7] 如[1]~[6]任一項記載之三氯化硼之製造方法，其中，前述氯氣含有氣體之水蒸氣含有量為不足1體積%者。 [發明效果]

如根據本發明，不易對於反應容器產生有損傷。另外，經由連續性地使其反應之時，可以低成本而製造三氯化硼者。

對於本發明之一實施形態加以說明。然而，本實施形態係顯示本發明之一例，而本發明係未加以限定於本實施形態者。另外，對於本實施形態係可加上種種的變更或改良，而加上如此變更或改良的形態，亦可包含於本發明。例如，在本實施形態所例示之材料，尺寸等係為一例，本發明係並非限定於此，在可得到本發明之效果之範圍內，可作適宜變更而實施者。

本實施形態之三氯化硼之製造方法，係具有在氯氣含有氣體中，粉粒體狀之碳化硼流動之狀態下，進行氯氣含有氣體中之氯氣與碳化硼之反應的工程者。如在反應容器內中，碳化硼則在氯氣含有氣體中流動之狀態，進行氯氣含有氣體中之氯氣與碳化硼之反應時，碳化硼係因為固定於反應容器內之固定位置而在反應中移動之故，經由反應熱之蓄熱則不易產生於反應容器。因此，反應容器內則未有局部變為高溫之情況，而不易產生反應容器之損傷。

作為反應容器內中，碳化硼則在氯氣含有氣體中流動之狀態的方法係未特別加以限定。例如，經由供給氯氣含有氣體於裝填至反應容器內之碳化硼之時，噴出碳化硼而使其流動亦可。另外，經由同時供給碳化硼與氯氣含有氣體於反應容器內之時，使碳化硼流動亦可。或者，經由供給碳化硼於充填有氯氣含有氣體之反應容器內之時，使碳化硼流動亦可。例如，如自充填有氯氣含有氣體之反應容器的上部，供給碳化硼，再自反應容器之上部朝向底部而使碳化硼掉落時，可作為碳化硼則在氯氣含有氣體中流動之狀態者。

即，如可作為碳化硼則在氯氣含有氣體中流動之狀態，對於反應容器之碳化硼的導入形態係亦可為縱型導入形態，或橫型導入形態。供給碳化硼至反應容器之方法係如為可安定供給粉粒體狀的碳化硼，未特別加以限定，但例如，可舉出：自料斗自然掉落之方法，或使用螺旋式供料機，振動供料機，循環供料機等之供料機的方法。

在導入氯氣含有氣體至反應容器時，氯氣含有氣體之導入方向(即，氯氣含有氣體所流動的方向)係未特別加以限定，但導入至與碳化硼之移動方向相反方向(即，對向的方向)者為佳。由如此作為時，可加長碳化硼之滯留時間，碳化硼則容易產生反應。

本實施形態之三氯化硼的製造方法係亦可適用於批次式(分批式)之反應，而亦可適用於連續式的反應者。進行批次式的反應之情況係，裝入氯氣含有氣體及碳化硼於反應容器內，而在如氯氣含有氣體之氯氣與碳化硼之反應結束之後，自反應容器排出含有三氯化硼之反應生成物，重新放入氯氣含有氣體及碳化硼至反應容器內，再次進行反應之重複操作。

另一方面，進行連續性的反應之情況係連續性地供給氯氣含有氣體及碳化硼於反應容器內之同時，自反應容器連續性地排出含有三氯化硼之反應生成物之同時，連續性地進行氯氣含有氣體中之氯氣與碳化硼之反應。即，將原料的投入，反應，生成物的回收所有，同時且連續性地進行。

批次式的反應係在反應結束後，因必須自反應容器排出反應殘渣的碳化硼等，再重新投入原料的碳化硼之故，有著生產性不充分的情況。對此，如上述之連續式的反應係因可連續性地製造三氯化硼之故，而為低成本，對於生產性優越。因而，適合於三氯化硼之工業上的製造。

以下，對於本實施形態之三氯化硼之製造方法，更詳細加以說明。粉粒體狀之碳化硼的粒子尺寸係未特別加以限定，但將體積基體的平均粒徑D50作為不足500μm者為佳，而作為不足100μm為更佳，而作為不足50μm為又更佳。碳化硼的粒子尺寸為小者，則因可容易使其流動之故，蓄熱則不易產生於反應容器，而對於反應容器不易產生損傷。另外，對於碳化硼與氯氣含有氣體的接觸時間為短之情況，碳化硼的粒子尺寸為小者則容易反應至碳化硼的粒子之中心部，而碳化硼的反應率則容易變高。

另一方面，碳化硼的粒子之體積基體的平均粒徑D50係作為10nm以上為佳，而作為100nm以上為更佳，作為500nm以上者又更佳。碳化硼的粒子之體積基體的平均粒徑D50則如為如上述的範圍內，靜電的影響為少，而碳化硼係不易附著於反應容器。另外，體積基體的平均粒徑D50為不足100nm之碳化硼係有不易操作之情況。

然而，在本發明中之平均粒徑D50係指：意味在體積基準之積算粒子徑分布中，自小粒徑側的積算頻率成為50%之粒子徑。D50係可經由雷射繞射散射法而測定者。例如，可使用MicrotracBEL股份有限公司製之雷射繞射･散射式粒子徑分布測定裝置MicrotracMT3300EX而測定者。測定時，作為使粉粒體狀的碳化硼分散的分散溶媒，係例如可使用乙醇。

從以上之情況，對於本實施形態之三氯化硼的製造方法係可使用廉價之研磨材用碳化硼微粉者。另外，在本實施形態之三氯化硼的製造方法中所使用之碳化硼係水分含有量為低者為佳。碳化硼所含有的水係與三氯化硼反應，生成硼酸。所生成之硼酸係有使三氯化硼製造裝置的配管等之線路閉塞之虞。

碳化硼之水分含有量係不足1質量%者為佳，而不足0.2質量%者更佳。粉粒狀體的碳化硼之水分含有量係通常為1質量%以上之故，在提供於反應之前使其乾燥，使水分含有量降低者為佳。碳化硼之乾燥方法係未特別加以限定，而可採用加熱乾燥等之一般的乾燥方法。

氯氣含有氣體中之氯氣與碳化硼之反應溫度係如為反應所進行之溫度，未特別加以限定，但對於為了充分提高碳化硼之反應率係作為600℃以上為佳，而作為800℃以上者為更佳。另外，對於為了抑制反應容器的損傷同時，抑制能量成本，係氯氣含有氣體中之氯氣與碳化硼的反應溫度係作為1200℃以下者為佳，而作為1100℃以下者又更佳。

將氯氣含有氣體及碳化硼之溫度作為上述反應溫度之方法係未特別加以限定，但例如，在導入常溫之氯氣含有氣體及碳化硼於反應容器內之後，以慣用之加熱手段而加熱氯氣含有氣體及碳化硼亦可，而亦可在配置常溫的碳化硼於反應容器內之後，將高溫(例如600℃以上1200℃以下)之氯氣含有氣體導入至反應容器內。

氯氣含有氣體中之氯氣及碳化硼之反應壓力係未特別加以限定，但對於為了充分地保持反應容器之氣密性，係作為0.500MPaG以下者為佳。另外，對於為了充分地提高碳化硼之反應率，係作為-0.050MPaG以上者為佳。

作為在本實施形態之三氯化硼之製造方法所使用之氯氣含有氣體係可使用50體積%以上，不足100體積%之氯氣與殘留部之非活性氣體所成之混合氣體，但使用90體積%以上，不足100體積%之氯氣與殘留部之非活性氣體所成之混合氣體者為佳，而使用未含有非活性氣體之100體積%之氯氣者為更佳。當將氯氣與非活性氣體所成之混合氣體作為氯氣含有氣體而使用時，成為混入存在有所生成之三氯化硼與非活性氣體，而成為必須分離此等。可使用於混合氣體的非活性氣體的種類係未特別加以限定，但例如，可舉出氮氣，氬，氦等。

另外，本實施形態之三氯化硼之製造方法所使用之氯氣含有氣體係經由與碳化硼之情況同樣的理由，水蒸氣含有量為低者為佳。氯氣含有氣體之水蒸氣含有量係不足1體積%者為佳，而不足100體積ppm者為更佳。將氯氣含有氣體，在提供於反應之前進行乾燥，使水蒸氣含有量降低者為佳。

氯氣含有氣體之乾燥方法係未特別加以限定，而例如可經由使其接觸於乾燥劑而進行乾燥。作為乾燥劑的例係可舉出：沸石，而作為具體例係可舉出：分子篩3A，分子篩4A，高矽沸石AW300、高矽沸石AW500。沸石係可單獨使用1種，或併用2種以上均可。另外，乾燥劑係亦含有沸石以外的其他成分。

氯氣含有氣體之使用量係未特別加以限定，但可經由反應容器的形狀而作適宜選擇。例如，可使用內徑10~100mm、長度(進行反應之部分的長度)200~2000mm管狀的反應容器。並且，每碳化硼1kg之氯氣含有氣體的使用量係作為100L以上者為佳，而作為2000L以上者為更佳。但經由反應條件或反應容器的形狀，尺寸等，係亦有因供給至反應容器的碳化硼則完全未產生反應，而殘存有未反應之碳化硼的情況之故，配合適宜狀況而進行調整。

反應容器的材質係如為未經由氯氣，三氯化硼，氯化氫等而腐蝕之構成，未特別加以限定，而例如，亦可為石英，石墨，金屬，陶瓷。經由本實施形態之三氯化硼之製造方法所製造之三氯化硼係作為不純物，有含有氯氣，氧氣，氮氣，二氧化碳，一氧化碳，甲烷，氫氣，氦，氯化氫，四氯化矽等之情況。此等之不純物係可經由一般的蒸餾而自三氯化硼除去者。

以下，對於本實施形態之三氯化硼之製造方法，參照顯示三氯化硼製造裝置之一例的圖1同時，更詳細地加以說明。然而，在圖1中，為了容易了解本發明之特徵，而說明之方便上，有擴大要部而圖示之情況，而圖1所示之各構成要素之尺寸比率等係不限於與實際之三氯化硼製造裝置相同。

圖1所示之三氯化硼製造裝置係具備：充填有氯氣之氯氣容器1(例如，氣瓶)，充填有非活性氣體之氮氣的氮氣容器2(例如，氣瓶)，進行氯氣及非活性氣體之乾燥的乾燥裝置3，和進行氯氣含有氣體與粉粒體狀的碳化硼4之反應的石英製之管狀反應容器5，和將粉粒體狀之碳化硼4供給至管狀反應容器5之供給裝置6(例如，供料機)，和測定管狀反應容器5內之溫度的溫度感測器7(例如，熱電對)，和加熱管狀反應容器5之加熱裝置8，和可分析氣體中之三氯化硼，水蒸氣，氯化氫等之傅立葉轉換紅外光譜裝置9。

管狀反應容器5係其中心軸則呈沿著垂直方向加以設置，而對於其下側端部係自乾燥裝置3延伸之配管10，則藉由連接用突緣11而加以連接。另外，對於管狀反應容器5之上側端部係延伸於傅立葉轉換紅外光譜裝置9之配管20則藉由連接用突緣21而加以連接。作為傅立葉轉換紅外光譜裝置9係例如，可使用Thermo Fisher Scientific公司製之紅外光譜裝置Nicolet iS5。

此等連接用突緣11，21係可經由冷卻裝置23而加以冷卻。即，冷卻裝置23所具備之冷卻用配管24則呈接觸於連接用突緣11，21地加以配置，經由冷卻裝置23而使冷卻水等之冷媒循環於冷卻用配管24之時，成為呈冷卻連接用突緣11，21。

乾燥裝置3係具備：收容有沸石等之乾燥劑31之管狀的乾燥容器32，和加熱乾燥容器32之加熱裝置33。乾燥容器32之材質係例如為SUS316等之金屬。對於經由提供於氯氣或非活性氣體的乾燥而吸收水，乾燥劑31之乾燥能力下降之情況，停止氯氣之供給，由加熱裝置33而加熱乾燥容器32，將乾燥劑31升溫至例如200℃，在非活性氣體的流通下，如例如進行10小時燒成，可再生乾燥劑31之乾燥能力。

對於在製造三氯化硼時，首先，將氯氣，自氯氣容器1，藉由配管12，10而導入至管狀反應容器5。將以非活性氣體而稀釋氯氣的混合氣體，導入至管狀反應容器5之情況係在配管12之中間部分中(即，在較管狀反應容器5為上流側)，混合氯氣與氮氣，將在配管12內所調製之混合氣體，藉由配管10而導入至管狀反應容器5。即，配置有連通氮氣容器2與配管12之中間部分的配管13，而氮氣則自氮氣容器2，藉由配管13而導入至配管12之中間部分，成為呈混合氯氣與氮氣。

然而，因於配管10與配管12之間配置有乾燥裝置3之故，氯氣或混合氣體(以下，彙整此等兩氣體而記述為「氯氣含有氣體」)係通過乾燥裝置3之乾燥容器32內之後，導入至管狀反應容器5。因而，氯氣含有氣體係接觸於乾燥容器32內之乾燥劑31而乾燥之後，導入至管狀反應容器5。

粉粒體狀之碳化硼4係經由供給裝置6而供給至管狀反應容器5，在管狀反應容器5內與氯氣含有氣體接觸。管狀反應容器5內係因經由加熱裝置8而加熱至所期望的溫度(例如，600℃以上之溫度)之故，在管狀反應容器5內，氯氣含有氣體中的氯氣與碳化硼4接觸而產生反應，生成三氯化硼。所生成之三氯化硼係經由氯氣含有氣體而加以送出，自管狀反應容器5之上側端部加以排出。

管狀反應容器5內之溫度(即，反應溫度)係可經由依據以溫度感測器7所測定之溫度而調節加熱裝置8的輸出而進行控制。溫度感測器7係例如，如呈測定管狀反應容器5之內部的軸方向中央部之溫度地進行設置即可。例如，溫度感測器7如為熱電對之情況，如將熱電對的測溫接點配置於管狀反應容器5之內部的軸方向中央部即可。

另外，管狀反應容器5內之壓力(即，反應壓力)係可依據以壓力感測器15，26而測定之壓力進行調節。壓力感測器15，26係例如，如設置於在配管10之管狀反應容器5之下側端部附近部分，和在配管20之管狀反應容器5之上側端部附近部分即可。

碳化硼4係經由供給裝置6，自上側端部供給至管狀反應容器5。管狀反應容器5係因其中心軸則呈沿著垂直方向地加以設置之故，自上側端部所供給之碳化硼4係在管狀反應容器5內，自上方掉落至下方。另一方面，氯氣含有氣體係因自管狀反應容器5之下側端部加以導入之故，成為流入至與碳化硼之流動方向相反方向，而在氯氣含有氣體中，粉粒體狀的碳化硼4則成為流動之狀態。例如，對於內徑10~1000mm、長度(進行反應之部分的長度)200~2000mm管狀的反應容器之情況，可在500~10000 ccm(cm³ /min)之範圍適宜選擇氯氣含有氣體之流量。

經由將氯氣含有氣體所流動之方向與碳化硼4之移動方向作為相反方向之時，碳化硼4之移動速度則降低而在反應容器內的滯留時間變長之故，碳化硼4之反應率則變更高。然而，在氯氣含有氣體中，粉粒體狀的碳化硼4則如成為流動之狀態，對於氯氣含有氣體，與碳化硼4同樣地，自管狀反應容器5之上側端部加以導入亦可。對於此情況，含有所生成之三氯化硼之氯氣含有氣體係自管狀反應容器5之下側端部加以排出。

經由反應條件或管狀反應容器5之形狀，尺寸等，有著供給至管狀反應容器5之碳化硼4的全量產生反應之情況，和全量係無法產生反應而未反應之碳化硼4則殘存之情況。殘存之碳化硼4的粒子係掉落至管狀反應容器5之下側端部，回收於設置於管狀反應容器5之下方而連續於管狀反應容器5之下側端部的接收容器28。

自管狀反應容器5之上側端部所排出之三氯化硼係與氯氣含有氣體同時，經由傅立葉轉換紅外光譜裝置9之後，藉由配管20而傳送至三氯化硼製造裝置的外部，提供於精製工程等之後處理工程。在傅立葉轉換紅外光譜裝置9中，因可進行三氯化硼等之分析之故，可算出三氯化硼的純度，產量，收率等。

然而，碳化硼4係因有含有水分之情況之故，在進行乾燥之後提供於反應者為佳。碳化硼4之乾燥係例如，可經由圖2所示之乾燥設備而進行者。圖2所示之乾燥設備係具備：具有氣密性之金屬製容器41，和加熱金屬製容器41之加熱器43。充填粉粒體狀的碳化硼4於金屬製容器41，流動氮氣於金屬製容器41之同時，經由加熱器43而加熱金屬製容器41，例如升溫至200℃，例如進行4小時保溫。如乾燥結束之後冷卻至室溫，使金屬製容器41內之碳化硼4，移動至三氯化硼製造裝置的供給裝置6，提供於反應。 [實施例]

於以下顯示實施例及比較例，更具體地說明本發明。 [實施例1] 使用與圖1之三氯化硼製造裝置同樣的構成之三氯化硼製造裝置，進行與上述實施形態同樣的操作而使粉粒體狀之碳化硼與氯氣含有氣體反應，製造三氯化硼。管狀反應容器的口徑係38mm、長度係1400mm、材質係為石英。於以下，詳細說明。

作為氯氣含有氣體係使用純度99.999體積%、水蒸氣含有量0.9體積ppm之市售之高純度氯氣。作為碳化硼係使用經由雷射繞射法而測定之D50為20.88μm之粉粒體狀之碳化硼(製造公司名：Riken Corundum股份有限公司)。並且，此碳化硼係使用圖2所示之乾燥設備而進行乾燥者。乾燥條件係與上述同樣的條件，在氮氣流通下，以200℃進行4小時保溫之構成。

收容於乾燥容器32之乾燥劑31係高矽沸石AW500(製造公司名：UNION SHOWA股份有限公司)，在氮氣流通下，以200℃進行10小時燒成之構成。在開始反應之前，自氮氣容器2，以1500ccm之流量而流通氮氣至三氯化硼製造裝置之全體，進行1小時以上淨化。淨化時係以冷卻裝置23而冷卻連接用突緣11，21之同時，以加熱裝置8而將管狀反應容器5加熱為800℃(設定溫度)。

淨化結束後，停止氮氣的流通，自氯氣容器1導入氯氣至管狀反應容器5。並且，在溫度25℃、壓力0MPaG(1氣壓)之狀態，將氯氣的流量作為1800ccm (cm³ /min)，自供給裝置6，以1g/min之速度而供給碳化硼於管狀反應容器5，使氯氣與碳化硼進行2小時反應。然而，氯氣的流量1800ccm係作為莫耳換算時為4.42莫耳/h，而碳化硼之供給速度1g/min係作為莫耳換算時為1.085莫耳/h。

因過剩量供給碳化硼之故，因應氯氣之流量的量之三氯化硼則生成。假設氯氣的轉化率為100%，選擇率為100%，收率為100%時，三氯化硼的生成速度係成為2.94莫耳/h(4.42莫耳/h×4/6)。加熱裝置8之設定溫度係為800℃，但在反應中，經由溫度感測器7而測定之管狀反應容器5內的溫度係為807℃，與設定溫度的差係幾乎未有。

即，在實施例1中，因在氯氣含有氣體中，粉粒體狀的碳化硼在流動之狀態進行反應之故，不易於管狀反應容器5產生蓄熱，而管狀反應容器5內之溫度則未有上升至自設定溫度乖離之高溫者。其結果，在實施例1中，對於管狀反應容器5，未產生經由高溫的損傷。

將含有所生成之三氯化硼的氯氣，傳送至傅立葉轉換紅外光譜裝置9(製造公司名：Thermo Fisher Scientific股份有限公司)而進行分析，算出氯氣中的三氯化硼的含有率。分析條件係如以下。傅立葉轉換紅外光譜裝置9之窗板的材質係氯化銀(AgCl)、單元長度係1cm、資料間隔係0.964cm^-1 、掃描次數係16。使用於分析的波數：1908cm^-1 另一方面，氯氣濃度係以經由硫代硫酸鈉之滴定而求得。分析結果，三氯化硼之生成速度係273g/h(2.33莫耳/h)。隨之，在氯氣基準之收率係79%。

作為實施例2~13，以如表1所示之條件進行反應與分析。如實施例2~5、12所示，在580~1100℃之範圍而設定管狀反應容器的溫度，但亦未有管狀反應容器之損傷，可良好地生成三氯化硼。另外，如實施例6~8所示，在50nm~480μm之範圍而使原料之碳化硼的平均粒徑D50進行變化，但亦未有管狀反應容器之損傷，可良好地生成三氯化硼。

更且如實施例9，10，13所示，在-0.06~ 0.05MPaG之範圍而使管狀反應容器的壓力進行變化，但亦未有管狀反應容器之損傷，可良好地生成三氯化硼。更且，如實施例11所示，將氯氣含有氣體的氯氣含有量做成50體積%，但亦未有管狀反應容器之損傷，可良好地生成三氯化硼。

[比較例1] 作為原料之碳化硼而使用粒徑1~3mm之粒狀的碳化硼，在氯氣含有氣體中，碳化硼則在未流動之狀態進行反應的點，和加熱管狀反應容器105之加熱裝置108的設定溫度為850℃的點，和氯氣的流量為567ccm的點以外係與實施例1同樣作為，進行反應與分析。即，並非使碳化硼104掉落之同時進行反應，而使用圖3所示之三氯化硼製造裝置，在反應開始前，將碳化硼104充填至管狀反應容器105，碳化硼104之位置則在未移動而加以固定之狀態進行反應。

然而，圖3中之符號101係顯示氯氣容器，符號102係顯示氮氣容器，符號103係顯示乾燥裝置，符號107係顯示溫度感測器，符號109係顯示傅立葉轉換紅外光譜裝置，符號110，112，113，120係顯示配管，符號111，121係顯示連接用突緣，符號115，126係顯示壓力感測器，符號123係顯示冷卻裝置，符號124係顯示冷卻用配管，符號131係顯示乾燥劑，符號132係顯示乾燥容器，符號133係顯示加熱裝置。

其結果，碳化硼與氯氣的反應係自管狀反應容器105之下部朝向上部，以約1cm/h之速度進行。在反應中經由溫度感測器107所測定之反應點(熱點)的溫度係1210℃，對於與設定溫度之間有大的差。即，在比較例1中，認為因碳化硼的位置則在未移動而加以固定之狀態進行反應之故，容易對於管狀反應容器105產生有蓄熱，而管狀反應容器105內之溫度則上升至自設定溫度乖離之高溫。其結果，在比較例1中，對於管狀反應容器105，產生有由高溫造成的損傷。

在自反應開始約5小時，三氯化硼之生成量則成為零，而反應係結束。分析之結果，氯氣中之三氯化硼之含有率係95體積%以上，而三氯化硼之生成速度係117g/h。

1‧‧‧氯氣容器 2‧‧‧氮氣容器 4‧‧‧碳化硼 5‧‧‧管狀反應容器 6‧‧‧供給裝置 8‧‧‧加熱裝置 9‧‧‧傅立葉轉換紅外光譜裝置

圖1係說明有關本發明之一實施形態之三氯化硼之製造方法的三氯化硼製造裝置之概略圖。圖2係乾燥粉粒體狀之碳化硼之乾燥設備的概略圖。圖3係在比較例所使用之三氯化硼製造裝置的概略圖。

1‧‧‧氯氣容器

2‧‧‧氮氣容器

3‧‧‧乾燥裝置

4‧‧‧碳化硼

5‧‧‧管狀反應容器

6‧‧‧供給裝置

7‧‧‧溫度感測器

8‧‧‧加熱裝置

9‧‧‧傅立葉轉換紅外光譜裝置

10、20‧‧‧配管

11、21‧‧‧連接用突緣

12、13‧‧‧配管

15、26‧‧‧壓力感測器

23‧‧‧冷卻裝置

24‧‧‧冷卻用配管

28‧‧‧接收容器

31‧‧‧乾燥劑

32‧‧‧加熱乾燥容器

33‧‧‧加熱裝置

Claims

一種三氯化硼之製造方法，其特徵為具有在氯氣含有氣體中，粉粒體狀之碳化硼流動之狀態下，進行前述氯氣含有氣體中之氯氣與前述碳化硼之反應的工程；於前述工程中，從反應容器之上部朝向底部，落下前述碳化硼之同時，使朝向與前述碳化硼之移動方向相反方向流動，將前述氯氣含有氣體導入至前述反應容器；於前述反應容器內，連續性地供給前述氯氣含有氣體及前述碳化硼之同時，自前述反應容器連續性地排出其反應生成物之同時，且一邊以連續於前述反應容器之下側端而設置之接收容器，回收未反應之碳化硼，一邊連續性進行前述氯氣含有氣體中之氯氣與前述碳化硼之反應者。
如申請專利範圍第1項記載之三氯化硼之製造方法，其中，前述碳化硼之體積基準之平均粒徑D50為不足50μm者。
如申請專利範圍第1項記載之三氯化硼之製造方法，其中，將前述氯氣含有氣體中之氯氣與前述碳化硼之反應，以600℃以上之溫度進行者。
如申請專利範圍第1項記載之三氯化硼之製造方法，其中，將前述氯氣含有氣體中之氯氣與前述碳化硼之反應，以-0.050MPaG以上0.500MPaG以下之壓力下進行者。
如申請專利範圍第1項記載之三氯化硼之製造方法，其中，前述氯氣含有氣體係由50體積%以上100體積%以下的氯氣與殘留部之非活性氣體所成者。
如申請專利範圍第1項記載之三氯化硼之製造方法，其中，前述氯氣含有氣體之水蒸氣含有量為不足1體積%者。