DE3503262A1 - Process for working up halosilane mixtures generated in the course of producing silicon - Google Patents
Process for working up halosilane mixtures generated in the course of producing siliconInfo
- Publication number
- DE3503262A1 DE3503262A1 DE19853503262 DE3503262A DE3503262A1 DE 3503262 A1 DE3503262 A1 DE 3503262A1 DE 19853503262 DE19853503262 DE 19853503262 DE 3503262 A DE3503262 A DE 3503262A DE 3503262 A1 DE3503262 A1 DE 3503262A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- halosilane
- mixtures
- mixture
- trichlorosilane
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- -1 halogen monosilanes Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 5
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 claims description 2
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 claims description 2
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 claims description 2
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 claims 1
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 19
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 abstract description 19
- 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 abstract description 15
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 abstract description 15
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 13
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 abstract description 4
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 150000002897 organic nitrogen compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 150000002903 organophosphorus compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- LXEXBJXDGVGRAR-UHFFFAOYSA-N trichloro(trichlorosilyl)silane Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)[Si](Cl)(Cl)Cl LXEXBJXDGVGRAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- VEYJKODKHGEDMC-UHFFFAOYSA-N dichloro(trichlorosilyl)silicon Chemical compound Cl[Si](Cl)[Si](Cl)(Cl)Cl VEYJKODKHGEDMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N boron trifluoride Chemical compound FB(F)F WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N Quinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC=CC=C21 SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- BUMGIEFFCMBQDG-UHFFFAOYSA-N dichlorosilicon Chemical compound Cl[Si]Cl BUMGIEFFCMBQDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 150000003510 tertiary aliphatic amines Chemical class 0.000 description 2
- VYFXMIAQVGXIIN-UHFFFAOYSA-N trichloro(chlorosilyl)silane Chemical compound Cl[SiH2][Si](Cl)(Cl)Cl VYFXMIAQVGXIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N triphenylphosphine Chemical compound C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- JLTDJTHDQAWBAV-UHFFFAOYSA-N N,N-dimethylaniline Chemical compound CN(C)C1=CC=CC=C1 JLTDJTHDQAWBAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N Pyrimidine Chemical compound C1=CN=CN=C1 CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- PQLAYKMGZDUDLQ-UHFFFAOYSA-K aluminium bromide Chemical compound Br[Al](Br)Br PQLAYKMGZDUDLQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N anhydrous trimethylamine Natural products CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 150000002390 heteroarenes Chemical class 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N triphenylamine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010626 work up procedure Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C01B33/02—Silicon
- C01B33/021—Preparation
- C01B33/027—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
- C01B33/03—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by decomposition of silicon halides or halosilanes or reduction thereof with hydrogen as the only reducing agent
-
- 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
- C01B33/02—Silicon
- C01B33/021—Preparation
- C01B33/027—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
- C01B33/035—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds in the presence of heated filaments of silicon, carbon or a refractory metal, e.g. tantalum or tungsten, or in the presence of heated silicon rods on which the formed silicon is deposited, a silicon rod being obtained, e.g. Siemens process
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufarbeiten von bei der Siliciumherstellung anfallenden, zwischen 60 und 1600C siedenden Halogensilangemischen. The invention relates to a method for working up in the Silicon production resulting from halosilane mixtures boiling between 60 and 1600C.
Bei der Siliciumherstellung fällt bei einer Reihe von Reaktionen, wie beispielsweise der Herstellung von elementarem Silicium durch Zersetzung von Halogensilanen wie z. B. Trichlorsilan auf erhitzten Trägerkörpern, bei der Herstellung solcher Halogensilane aus Chlorwasserstoff und elementarem Silicium, oder bei der Konvertierung von Siliciumtetrachlorid zu Trichlorsilan in den Abgasen eine Fraktion von Silicium-Halogen-Wasserstoffverbindungen an, deren Siedebereich im Intervall von etwa 60 bis 1600C liegt. Diese. in der Fachsprache häufig als "Hochsieder' bezeichnete Fraktion enthält typisch hauptsächlich Penta- und Hexachlordisilan neben geringen Anteilen von Tri- und Tetrachlordisilan sowie Spuren von Siliciumtetrachlorid und Trichlorsilan. During the production of silicon, a series of reactions occurs such as the production of elemental silicon by the decomposition of Halosilanes such as B. trichlorosilane on heated substrates during manufacture such halosilanes from hydrogen chloride and elemental silicon, or in the Conversion of silicon tetrachloride to trichlorosilane in the exhaust gases is a fraction of silicon-halogen-hydrogen compounds, their boiling range in the interval is from about 60 to 1600C. These. Often referred to as "high boilers" in technical terminology Fraction typically contains mainly penta- and hexachlorodisilane in addition to minor ones Fraction of tri- and tetrachlorodisilane as well as traces of silicon tetrachloride and Trichlorosilane.
Solche Gemische sind gewöhnlich destillativ wegen der ähnlichen Siedepunkte mancher Komponenten nur unter großem Aufwand weiteraufzuarbeiten und neigen, insbesondere bei Anwesenheit von Pentachlordisilan, zur Entzündung. Dementsprechend unangenehm und gefährlich ist ihre Handhabung. Man trennt daher bisher die bei der Siliciumherstellung anfallenden Hochsiedergemische von den übrigen Reaktanten ab und arbeitet sie in der Regel durch Hydrolyse auf. Dieses Verfahren kann aber nicht befriedigen, weil dadurch wegen ihrer hohen Reinheit an sich wertvolle Stoffe für die Siliciumherstellung verlorengehen. Such mixtures are usually distillative because of similar boiling points Some components only need to be refurbished with great effort and tend, in particular in the presence of pentachlorodisilane, causing inflammation. Accordingly uncomfortable and their handling is dangerous. So far, therefore, those involved in silicon production have been separated resulting high boiler mixtures from the other reactants and works them in usually by hydrolysis. However, this process cannot be satisfactory because thus, because of their high purity, substances that are valuable in themselves for silicon production get lost.
Die Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren anzugeben. das die Aufarbeitung der Hochsiedergemische erleichtert und die dabei auftretenden Verluste und Gefahren vermindert. The object of the invention was therefore to provide a method. which facilitates the work-up of the high boiler mixtures and the resulting Losses and risks reduced.
Bisher war lediglich aus O.M. Nefedov, A. K. So far only from O.M. Nefedov, A. K.
Mal'tsev, V. A. Svyatkin, Izv. akad. nauk. SSSR, Ser.Mal'tsev, V.A. Svyatkin, Izv. akad. nauk. SSSR, Ser.
Khim., 958 (1974) bekannt, daß oberhalb etwa 650"C eine Zerfallsreaktion des Hexachlordisilans beobachtet werden kann, bei welcher unter Bildung eines polymeren Festkörpers der ungefähren Zusammensetzung (SiCI2)n Siliciumtetrachlorid abgespalten wird. Überraschend wurde nun gefunden, daß eine solche Zerfallsreaktion bereits bei Raumtemperatur erzielt werden kann, wenn man dem Reaktionsgemisch katalytische Mengen von aprotischen Organostickstoff- oder -phosphorverbindungen zusetzt. Eine analoge unter Abspaltung von Trichlorsilan ablaufende Zerfallsreaktion konnte auch bei Pentachlordisilan beobachtet werden.Khim., 958 (1974) known that above about 650 "C a decomposition reaction of the hexachlorodisilane can be observed, in which with the formation of a polymer Solid of approximate composition (SiCl2) n silicon tetrachloride is split off will. Surprisingly, it has now been found that such a disintegration reaction already occurs can be achieved at room temperature if the reaction mixture is catalytic Adds amounts of aprotic organonitrogen or phosphorus compounds. One analogous decomposition reaction proceeding with elimination of trichlorosilane could also be carried out can be observed with pentachlorodisilane.
Gelöst wird daher die Aufgabe durch ein Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß aus den im Temperaturbereich zwischen Raum- und Siedetemperatur gehaltenen Hochsiedergemischen durch Zusatz katalytischer Mengen von aprotischen Organostickstoff- oder -phosphorverbindungen, einzeln oder im Gemisch, unter Bildung eines festen Rückstandes Halogenmonosilane abgespalten und aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden. The object is therefore achieved by a method which thereby is characterized in that from the in the temperature range between room and boiling temperature Maintained high boiler mixtures by adding catalytic amounts of aprotic Organonitrogen or phosphorus compounds, individually or in admixture, with formation cleaved from a solid residue halogen monosilanes and from the reaction mixture removed.
Geeignete aprotische Organostickstoffverbindungen sind beispielsweise tertiäre aliphatische Amine, wie etwa Trimethyl- oder Triethylamin, tertiäre aliphatisch/ aromatische Amine, wie z. B. Dimethylanilin oder rein aromatische Amine, wie z. B. Triphenylamin. Gleichfalls geeignet sind Heteroaromaten, wie etwa Pyrimidin, Chinolin oder insbesondere Pyridin. Analog lassen sich auch die entsprechenden Phosphorverbindungen beispielsweise Trialkylphosphine oder Triphenylphosphin, einsetzen. Suitable aprotic organonitrogen compounds are, for example tertiary aliphatic amines, such as trimethyl or triethylamine, tertiary aliphatic / aromatic amines, such as. B. dimethylaniline or purely aromatic amines, such as. B. triphenylamine. Likewise suitable are heteroaromatics, such as pyrimidine, Quinoline or especially pyridine. The corresponding phosphorus compounds can also be analogous for example trialkylphosphines or triphenylphosphine, use.
Grundsätzlich läßt sich die Zersetzungsreaktion bereits bei Raumtemperatur, also etwa 20" C, durchführen. In principle, the decomposition reaction can be started at room temperature, so about 20 "C, perform.
Zweckmäßig wird jedoch die Temperatur bis zum Siedepunkt der jeweils vorliegenden Reaktionsmischung also in der Regel in den Bereich von etwa 60 bis 160°C gesteigert da sich dadurch die Reaktionszeit deutlich verringern läßt. Gleichzeitig kann auf diese Weise durch Entfernung der flüchtigen Reaktionsprodukte aus dem Reaktionsgemisch eine möglichst quantitative Reaktion erzielt werden.However, the temperature up to the boiling point of each is expedient present reaction mixture so usually in the range of about 60 to 160 ° C increased as this can significantly reduce the reaction time. Simultaneously can in this way by removing the volatile reaction products from the reaction mixture as quantitative a reaction as possible can be achieved.
Nach Beendigung oder vorzugsweise bereits während der Zersetzungsreaktion können die flüchtigen Abspaltungsprodukte, d. h. Trichlorsilan bzw. Siliciumtetrachlorid im Falle von Pentachlordisilan bzw. Hexachlordisilan als Ausgangsstoffe vorteilhaft durch Destillation aus der Reaktionsmischung entfernt werden. Sie lassen sich dann, oftmals ohne zusätzlichen Reinigungsschritt, wieder zur Herstellung von elementarem Silicium einsetzen, wobei zweckmäßig das Trichlorsilan in bei der Abscheidung von elementarem Silicium auf erhitzten Trägerkörpern verwendete Gasgemische aus Trichlorsilan/Wasserstoff eingespeist werden kann, während das Siliciumtetrachlorid Gasgemischen aus Siliciumtetrachlorid/Wasserstoff zugesetzt werden kann, aus welchen durch Konvertierung Trichlorsilan gewonnen wird. After completion or preferably already during the decomposition reaction the volatile cleavage products, i. H. Trichlorosilane or silicon tetrachloride advantageous in the case of pentachlorodisilane or hexachlorodisilane as starting materials removed from the reaction mixture by distillation. You then let yourself often without an additional cleaning step, again for the production of elemental Use silicon, the trichlorosilane expediently in the deposition of elemental silicon on heated support bodies used gas mixtures of trichlorosilane / hydrogen Can be fed in while the silicon tetrachloride gas mixtures of silicon tetrachloride / hydrogen can be added, from which trichlorosilane is obtained by conversion.
Neben den genannten flüchtigen Reaktionsprodukten entsteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein fester Rückstand der ungefähren Zusammensetzung (SiCl2)n, welcher als Feststoff trotz seiner Oxidationsempfindlichkeit in der Regel relativ einfach und sicher handzuhaben ist. Der Rückstand kann in den meisten Fällen beispielsweise durch Hydrolyse z. B. schonendes Eintragen in Wasser oder Alkohole, aufgearbeitet werden. In addition to the volatile reaction products mentioned, the method according to the invention a solid residue of the approximate composition (SiCl2) n, which is usually a solid despite its sensitivity to oxidation is relatively easy and safe to use. The backlog can in most cases for example by hydrolysis z. B. gentle immersion in water or alcohols, be worked up.
Die Zersetzung von Pentachlordisilan verläuft im allgemeinen erheblich schneller als die von Hexachlordisilan. Dies kann z. B. bei der Aufarbeitung von Gemische dieser beiden Substanzen enthaltenden Hochsiedern so weit führen, daß zunächst nahezu das gesamte Pentachlordisilan zersetzt wird, während erst nach Entfernung des Zersetzungsproduktes Trichlorsilan aus dem Gleichgewicht auch die Zersetzung des Hexachlordisilans einsetzt. Somit läßt sich bereits während der Zersetzungsreaktion eine gewisse Vorfraktionierung der Zersetzungsprodukte erzielen. The decomposition of pentachlorodisilane is generally considerable faster than that of hexachlorodisilane. This can e.g. B. in the processing of Mixtures of these two substances containing high boilers lead so far that initially almost all of the pentachlorodisilane is decomposed, while only after removal of Decomposition product trichlorosilane from the equilibrium also the decomposition of the Hexachlorodisilane uses. Thus, during the decomposition reaction achieve a certain pre-fractionation of the decomposition products.
Eine noch schärfere Trennung zwischen sich entwikkelndem Trichlorsilan und Siliciumtetrachlorid läßt sich erreichen, wenn gegen Ende der Pentachlordisilanzersetzung die katalysierende Substanz durch Zusatz inhibierender Stoffe desaktiviert wird. In diesem Fall kann zunächst außerordentlich reines Trichlorsilan aus der Reaktionsmischung erhalten werden, welche nötigenfalls anschließend z. B. nach erneutem Katalysatorzusatz weiter aufgearbeitet werden kann. Da das erhaltene Siliciumtetrachlorid zumeist wieder zu Trichlorsilan konvertiert wird, stören in diesem Fall Beimengungen von ggf. noch im Reaktionsgemisch vorhandenem Trichlorsilan nicht. An even sharper separation between developing trichlorosilane and silicon tetrachloride can be obtained when towards the end of the pentachlorodisilane decomposition the catalyzing substance is deactivated by adding inhibiting substances. In this case, extremely pure trichlorosilane can initially be extracted from the reaction mixture are obtained, which if necessary then z. B. after renewed addition of the catalyst can be worked up further. Since the silicon tetrachloride obtained mostly is converted back to trichlorosilane, additions of interfere in this case possibly not still present in the reaction mixture trichlorosilane.
Als inhibierende Stoffe kommen allgemein Lewis-Säuren in Frage, welche mit der jeweils zur Katalyse eingesetzten aprotischen Organostickstoff- oder -phosphorverbindung stabile Addukte ergeben. Durch den Zusatz solcher Stoffe, wie beispielsweise Bortrifluorid oder Aluminiumtrichlorid bzw. Aluminiumtribromid, kann sowohl die Zersetzung des Pentachlordisilans als auch des Hexachlordisilans an beliebiger Stelle unterbrochen werden. Lewis acids are generally suitable as inhibiting substances, which with the aprotic organonitrogen or phosphorus compound used for catalysis result in stable adducts. By adding substances such as boron trifluoride or aluminum trichloride or aluminum tribromide, both the decomposition of the Pentachlorodisilane as well as the hexachlorodisilane interrupted at any point will.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet damit die Rückgewinnung von wertvollen Stoffen aus den bei der Siliciumherstellung anfallenden Hochsiedergemischen. The method according to the invention thus allows recovery of valuable substances from the high boiler mixtures that occur during silicon production.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert. The invention is explained in more detail below with the aid of examples.
Beispiel 1 In einer Destillationsapparatur (Dreihalskolben mit Injektionsteil, Vakuumkolonne, Stickstoffspülung) wurden etwa 60 Volumenteile Hexachlordisilan bei einer Temperatur von ca. 20"C vorgelegt. Mittels Injektionsspritze wurden nun etwa 0,5 Volumenteile Pyridin zugeführt und das Gemisch unter Rühren bei ca. 80"C für 2 Stunden rückflußgekocht. Dabei bildete sich Siliciumtetrachlorid, das anschließend abdestilliert und in über 99%-iger Reinheit isoliert werden konnte. Im Kolben verblieb ein fester gelblicher Rückstand (Siliciumgehalt ca. 24 Gew.-%, Chlorgehalt etwa 71 Gew.-%), der sich durch Hydrolyse aufarbeiten ließ. Example 1 In a distillation apparatus (three-necked flask with injection part, Vacuum column, nitrogen purge) were about 60 parts by volume of hexachlorodisilane at at a temperature of about 20 ° C. The injection syringe was then used to measure about 0.5 parts by volume of pyridine are added and the mixture is stirred at about 80 "C. for Refluxed for 2 hours. Silicon tetrachloride was formed, which then could be distilled off and isolated in over 99% purity. Remained in the flask a solid yellowish residue (silicon content approx. 24% by weight, chlorine content approx 71% by weight), which could be worked up by hydrolysis.
Beispiel 2 In der in Beispiel 1 beschriebenen Apparatur wurde in der selben Weise bei einer Temperatur von ca. 20"C eine Menge von etwa 60 Volumenteilen Hexachlordisilan vorgelegt und mit etwa 0,5 Volumenteilen Pyridin versetzt. Die Mischung wurde gerührt und auf Raumtemperatur belassen. Bereits nach wenigen Minuten betrug der Anteil des Siliciumtetrachlorids etwa 7 Gew.-%, bezogen auf vorgelegtes Hexachlordisilan. Example 2 In the apparatus described in Example 1, in the same way at a temperature of about 20 "C an amount of about 60 parts by volume Submitted hexachlorodisilane and mixed with about 0.5 parts by volume of pyridine. the The mixture was stirred and left at room temperature. After just a few minutes the proportion of silicon tetrachloride was about 7% by weight, based on the initially charged Hexachlorodisilane.
Dieser Anteil steigerte sich nach 5 Stunden auf etwa 25 Gew.-% und nach 24 Stunden auf etwa 45 Gew.-%.This proportion increased to about 25% by weight and after 5 hours after 24 hours to about 45% by weight.
Ein weiterer Ansatz wurde in genau der gleichen Weise durchgeführt. Nach 5 Stunden wurde jedoch der Mischung eine der zugesetzten Pyridinmenge entsprechende Menge Bortrifluorid zugefügt. Nach 24 Stunden war der Anteil des Siliciumtetrachlorids immer noch auf dem nach 5 Stunden gemessenen Wert verblieben und betrug etwa 25 Gew.-%. Another approach was carried out in exactly the same way. After 5 hours, however, the mixture became an amount corresponding to the amount of pyridine added Amount of boron trifluoride added. After 24 hours, the proportion of silicon tetrachloride was still remained at the value measured after 5 hours and was about 25 Wt%.
Beispiel 3 In der in Beispiel 1 beschriebenen Apparatur wurden 60 Volumenteile Pentachlordisilan vorgelegt und mit etwa 0,5 Volumenteilen Pyridin versetzt. Nach zweistündigem Rückflußkochen bei etwa 60"C konnte über die Kolonne das bei der Reaktion entstandene Trichlorsilan abdestilliert und isoliert werden. Im Kolben verblieb ein fester, farbloser bis bräunlicher Rückstand, der hydrolytisch aufgearbeitet wurde. Example 3 In the apparatus described in Example 1, 60 Parts by volume of pentachlorodisilane and about 0.5 parts by volume of pyridine offset. After refluxing for two hours at about 60 "C, the column the trichlorosilane formed in the reaction is distilled off and isolated. A solid, colorless to brownish residue remained in the flask which was hydrolytic was worked up.
Beispiel 4 In der in Beispiel 1 beschriebenen Apparatur wurde ein aus gleichen Teilen Hexachlordisilan und Pentachlordisilan bestehendes Hochsiedergemisch (insgesamt ca. 60 Volumenteile, Verunreinigung durch Spuren von Tri- und Tetrachlordisilan) mit etwa 1 Volumenteil Pyridin versetzt und bei Raumtemperatur gerührt. Nach 5 Minuten betrug der Anteil des gebildeten Trichlorsilans an der Gesamtmischung 8 Gew.-% während der Anteil des Siliciumtetrachlorids noch unter 1 Gew.-% lag. Example 4 In the apparatus described in Example 1, a high boiler mixture consisting of equal parts of hexachlorodisilane and pentachlorodisilane (a total of approx. 60 parts by volume, contamination by traces of tri- and tetrachlorodisilane) about 1 part by volume of pyridine is added and the mixture is stirred at room temperature. After 5 minutes the proportion of the trichlorosilane formed in the total mixture was 8% by weight during the proportion of silicon tetrachloride was still below 1% by weight.
Nun wurde, unter weiterem Rühren und Stickstoffspülung, die Temperatur gesteigert, bis das gebildete Trichlorsilan abzudestillieren begann. Periodische Untersuchungen des Destillationsrückstandes zeigten, daß während der Bildung und Abtrennung des Trichlorsilans die Menge des Hexachlordisilans nahezu unverändert blieb. Now, with continued stirring and nitrogen purging, the temperature was set increased until the trichlorosilane formed began to distill off. Periodic Investigations of the distillation residue showed that during the formation and Separation of the trichlorosilane, the amount of hexachlorodisilane almost unchanged stayed.
Erst als annähernd das gesamte vorgelegte Pentachlordisilan abreagiert hatte, setzte auch der Zerfall des vorhandenen Hexachlordisilans ein. Das dabei entstehende Siliciumtetrachlorid konnte ebenfalls aus dem Gemisch abdestilliert werden. Das Ende der Destillation war erreicht, als jeweils etwa 85% der theoretisch zu erwartenden Menge des Trichlorsilans bzw. Siliciumtetrachlorids übergegangen waren. Only when almost all of the submitted pentachlorodisilane has reacted the existing hexachlorodisilane began to decompose. That included The silicon tetrachloride formed could also be distilled off from the mixture will. The end of the distillation was reached as each about 85% of the theoretical expected amount of trichlorosilane or silicon tetrachloride passed over was.
Der bei der Reaktion anfallende an feuchter Luft selbstentzündliche feste Rückstand konnte durch langsames Eintragen in Isopropanol beseitigt werden. The self-igniting in moist air that occurs during the reaction solid residue could be removed by slowly adding isopropanol.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853503262 DE3503262A1 (en) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | Process for working up halosilane mixtures generated in the course of producing silicon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853503262 DE3503262A1 (en) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | Process for working up halosilane mixtures generated in the course of producing silicon |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3503262A1 true DE3503262A1 (en) | 1986-08-07 |
Family
ID=6261297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19853503262 Withdrawn DE3503262A1 (en) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | Process for working up halosilane mixtures generated in the course of producing silicon |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3503262A1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007101789A1 (en) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Wacker Chemie Ag | Recycling of high-boiling compounds within an integrated chlorosilane system |
| US7803342B2 (en) | 2006-03-03 | 2010-09-28 | Wacker Chemie Ag | Process for recycling high-boiling compounds within an integrated chlorosilane system |
| WO2011110586A1 (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-15 | Wacker Chemie Ag | Process for disposal of hexachlorodisilane-containing vapors |
| DE102014018435A1 (en) | 2014-12-10 | 2016-06-16 | Silicon Products Bitterfeld GmbH&CO.KG | Process for recovering hexachlorodisilane from mixtures of chlorosilanes contained in process effluent streams |
| CN109081351A (en) * | 2018-08-31 | 2018-12-25 | 四川永祥新能源有限公司 | A kind of processing system and method for the high-boiling components that cold hydrogenation system generates |
| WO2020205356A1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | Momentive Performance Materials Inc. | Low temperature process for the safe conversion of the siemens process side-product mixture to chloromonosilanes |
| WO2021164876A1 (en) | 2020-02-20 | 2021-08-26 | Wacker Chemie Ag | Method for obtaining hexachlorodisilane by reacting at least one partially hydrogenated chlorodisilane on a solid unfunctionalized adsorber |
-
1985
- 1985-01-31 DE DE19853503262 patent/DE3503262A1/en not_active Withdrawn
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007101789A1 (en) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Wacker Chemie Ag | Recycling of high-boiling compounds within an integrated chlorosilane system |
| US7803342B2 (en) | 2006-03-03 | 2010-09-28 | Wacker Chemie Ag | Process for recycling high-boiling compounds within an integrated chlorosilane system |
| CN101378990B (en) * | 2006-03-03 | 2012-07-11 | 瓦克化学有限公司 | Recovery of High Boiling Compounds in an Integrated Chlorosilane Plant |
| US8557210B2 (en) | 2006-03-03 | 2013-10-15 | Wacker Chemie Ag | Recycling of high-boiling compounds within an integrated chlorosilane system |
| WO2011110586A1 (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-15 | Wacker Chemie Ag | Process for disposal of hexachlorodisilane-containing vapors |
| JP2013522001A (en) * | 2010-03-12 | 2013-06-13 | ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフト | Disposal of hexachlorodisilane-containing steam |
| KR101469336B1 (en) * | 2010-03-12 | 2014-12-10 | 와커 헤미 아게 | Process for disposal of hexachlorodisilane-containing vapors |
| US9504959B2 (en) | 2010-03-12 | 2016-11-29 | Wacker Chemie Ag | Process for disposal of hexachlorodisilane-containing vapors |
| WO2016091240A1 (en) | 2014-12-10 | 2016-06-16 | Silicon Products Bitterfeld Gmbh & Co. Kg | Method for recovering hexachlorodisilane from chlorosilane mixtures in process offgas streams |
| DE102014018435A1 (en) | 2014-12-10 | 2016-06-16 | Silicon Products Bitterfeld GmbH&CO.KG | Process for recovering hexachlorodisilane from mixtures of chlorosilanes contained in process effluent streams |
| CN109081351A (en) * | 2018-08-31 | 2018-12-25 | 四川永祥新能源有限公司 | A kind of processing system and method for the high-boiling components that cold hydrogenation system generates |
| WO2020205356A1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | Momentive Performance Materials Inc. | Low temperature process for the safe conversion of the siemens process side-product mixture to chloromonosilanes |
| CN113891856A (en) * | 2019-03-29 | 2022-01-04 | 迈图高新材料公司 | Low temperature process for safe conversion of Siemens process by-product mixture to chloromonosilanes |
| JP2022527291A (en) * | 2019-03-29 | 2022-06-01 | モメンティブ パフォーマンス マテリアルズ インコーポレイテッド | Low temperature method for safe conversion of Siemens by-product mixture to chloromonosilane |
| US20220169520A1 (en) * | 2019-03-29 | 2022-06-02 | Momentive Performance Materials Inc. | Low temperature process for the safe conversion of the siemens process side-product mixture to chloromonosilanes |
| JP7635140B2 (en) | 2019-03-29 | 2025-02-25 | モメンティブ パフォーマンス マテリアルズ インコーポレイテッド | A low-temperature method for the safe conversion of Siemens process by-product mixtures to chloromonosilanes. |
| WO2021164876A1 (en) | 2020-02-20 | 2021-08-26 | Wacker Chemie Ag | Method for obtaining hexachlorodisilane by reacting at least one partially hydrogenated chlorodisilane on a solid unfunctionalized adsorber |
| US12098075B2 (en) | 2020-02-20 | 2024-09-24 | Wacker Chemie Ag | Method for obtaining hexachlorodisilane by reacting at least one partially hydrogenated chlorodisilane on a solid unfunctionalized adsorber |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE960461C (en) | Process for the preparation of organohalomonosilanes from organohalopolysilanes | |
| EP0155626A2 (en) | Process for the preparation of dimethyldichlorosilane | |
| DE3503262A1 (en) | Process for working up halosilane mixtures generated in the course of producing silicon | |
| DE1768588B1 (en) | Process for the alkylation of silicon and tin derivatives | |
| DE69130433T2 (en) | Process for the preparation of cyclopentyl trichlorosilane | |
| DE1668425A1 (en) | Process for the preparation of diorganoantimony acylates | |
| DE3023622C2 (en) | Glycidyloxysilanes and processes for their preparation | |
| EP0845469A2 (en) | Process for preparing organocarbonyloxysilanes | |
| DE1945645A1 (en) | Process for the preparation of diorganochlorophosphines | |
| DE3717379A1 (en) | FUNCTIONAL DIHYDROGENS 1.3 DISILAZANE | |
| DE69400951T2 (en) | Process for the preparation of dicyclopentyldichlorosilane | |
| DE69914520T2 (en) | Production of unsaturated aldehydes from propargyl alcohol and conjugated diolefins | |
| DE1593341A1 (en) | Process for the separation of organochlorosilanes | |
| EP0132681B1 (en) | Process for the preparation of fluorocarboxylic acids | |
| DE1568944C3 (en) | Process for cleaning beta-chloroethane phosphonic acid dichloride | |
| EP0329595B1 (en) | Process for preparing alkyl esters of alkenylphosphinic acid | |
| DE2738303B2 (en) | Process for the preparation of chlorine-containing siloxanes and such compounds | |
| DE959910C (en) | Process for the preparation of alkyl-, aryl- or aralkyl-alkoxy- or -aryloxysilanes in addition to ammonium fluoride | |
| DE875047C (en) | Process for the preparation of tin tetraphenyl | |
| EP0533068A1 (en) | Removal of alkenes during the distillation of methylchlorosilanes | |
| EP0035704A1 (en) | Process for the preparation of 2,4,6-trifluorotriazine-(1,3,5) | |
| DD228549A1 (en) | PROCESS FOR PREPARING 2-CHLOROETHANOPHOSPHONIC ACID | |
| DE1094747B (en) | Process for the preparation of esters of alkyl boric acids | |
| DE1156811B (en) | Process for the preparation of cyanoalkylsilanes | |
| DE3917190A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING 1-CHLORALKANES OR -ALKEN |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8141 | Disposal/no request for examination |