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TW201034957A - Cooling tower of trichlorosilane and preparation method of trichlorosilane using the same - Google Patents

Cooling tower of trichlorosilane and preparation method of trichlorosilane using the same Download PDF

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Publication number
TW201034957A
TW201034957A TW099102350A TW99102350A TW201034957A TW 201034957 A TW201034957 A TW 201034957A TW 099102350 A TW099102350 A TW 099102350A TW 99102350 A TW99102350 A TW 99102350A TW 201034957 A TW201034957 A TW 201034957A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
cooling
trichloromethane
gas
reaction
reaction product
Prior art date
Application number
TW099102350A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasufumi Matsuo
Kouichi Takemura
Jun Nakamoto
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo Kk
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denki Kagaku Kogyo Kk filed Critical Denki Kagaku Kogyo Kk
Publication of TW201034957A publication Critical patent/TW201034957A/zh

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • C01B33/08Compounds containing halogen
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    • C01B33/1071Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28CHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/06Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour

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Description

201034957 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明關於由四氯矽烷及氫來生產三氯矽烷之際所使 用之二氯砂院冷卻塔以及使用該三氯砂院冷卻塔之三氯砂 烷製法。 【先前技術】 三氯矽烷(SiHCl3)係半導體、液晶面板、太陽電池等之 製造時所使用的特殊材料氣體。近年來,需求係順利地擴 〇 大,作爲電子領域所廣泛使用的CVD材料,今後亦期待成 長。 三氯矽垸係藉由使四氯矽烷(SiCl4)與氫(H2)接觸,達 成以下的熱平衡狀態而生成。
SiCl4 + H2〇 SiHCl3 + HC1 (1) 此反應係藉由在反應爐中將由已氣化的四氯矽烷與氫 所構成的原料氣體加熱到7〇〇〜1 400 °C而進行。 於由反應容器所排出的高溫反應生成氣體中,除了所 Ο 生成的三氯矽烷及氯化氫,亦含有大量未反應的四氯矽烷 及氫。爲了由反應生成氣體中取出三氯矽烷,使用一種利 用四氯矽烷與三氯矽烷之沸點的不同,以蒸餾塔來凝縮的 方法。具體地,於冷凝器中,分成凝縮份的氯矽烷與未凝 縮份的氯化氫、氫、未凝縮氯矽烷,再藉由深冷分離將凝 縮份冷卻到-70 °C左右爲止,以分離三氯矽烷。 於由反應生成氣體中分離出目的之三氯矽烷時,若將 由反應容器所剛導出的高溫之反應生成氣體突然地導入蒸 201034957 餾塔,則由於對蒸餾塔會有施加過度的負荷’故典型地於 將反應生成氣體導入蒸餾塔之前’必須先在急冷塔中預備 地冷卻。 然而,即使所謂的預備冷卻’若冷卻力不十分,則上 述式(1)的平衡傾向於四氯矽烷側’所生成的三氯矽烷就得 再度返回四氯矽烷。因此,爲了謀求三氯矽烷的回收效率 之提高,於平衡充分達到三氯矽烷側的時間點’必須盡可 能地瞬間將反應生成氣體冷卻到指定溫度爲止而凍結平衡 〇 。爲了瞬間凍結上述平衡狀態,典型地必須在1秒以內將 反應生成氣體急冷到600 °C左右爲止。 作爲具備使四氯矽烷與氫反應而轉化成三氯矽烷’再 將反應生成氣體冷卻之步驟的三氯矽烷製法’例如有專利 文獻1中記載者。此文獻記載的方法具有將四氯矽烷與氫 導入反應室內,使在8 00°C以上的溫度反應而生成含三氯 矽烷與氯化氫的混合氣體之步驟,及在由上述反應室導出 上述混合氣體之際,於該混合氣體中導入以氫、四氯矽烷 Ο 或氯化氫的至少一種當作主體的冷卻氣體’而將該混合氣 體冷卻之步驟。 根據此文獻,記載若以1秒以內的冷卻速度將反應生 成氣體冷卻到650°C以下的溫度爲止,則容易副生成Si2Cl6 、Si3ci8、Si2H2Cl4等的高沸點聚合物,若使用氯化氫當作 冷卻氣體,由於分解高沸點聚合物而生成三氯矽烷,故可 提高三氯矽烷的轉化率。再者,記載若使用以氯化氫當作 主體的冷卻氣體,則可抑制Si Cl2的副生成。 201034957 然而,於專利文獻1記載的方法中,由於達到800 °C 以上的混合氣體之冷卻係僅委以與冷卻氣體的熱交換’爲 了在短時間內急劇地冷卻’必須對混合氣體導入大量的冷 卻氣體,效率差’冷卻所需要的負荷高。 又,因爲由四氯矽烷及氫來生成三氯矽烷的反應係吸 熱反應,故依照勒夏特利埃(Le chat elier)原理,即使僅進 行冷卻,平衡也傾向於抵銷冷卻所致的溫度降低之方向’ 即由三氯矽烷與氯化氫來生成四氯矽烷的方向。儘管如此 〇 ,若大量地導入當作冷卻氣體的氯化氫,則反應系內的HC1 濃度上升,更將上述式(1)的平衡推回左側。因此,使用氯 化氫當作冷卻氣體時,雖然有可能避免高沸點聚合物的副 生成,但是結果三氯矽烷的回收效率有降低之虞。 因此,作爲藉由如此的氣體冷卻來更強力且有效率地 冷卻反應生成氣體之方法,有提案將反應生成氣體由高溫 的反應爐導出到冷卻塔,於該處對反應生成氣體直接噴灑 冷卻液,利用冷卻液氣化之際的蒸發潛熱由反應生成氣體 0 中奪取熱之方法。 例如專利文獻2中提案一種裝置,其具備藉由將四氯 矽烷與氫導入反應室,在600°C〜1200°C的溫度使進行轉 化反應,而得到含三氯矽烷與氯化氫的反應生成氣體後, 對由反應室所導出的反應生成氣體噴灑經冷卻到室溫的氯 矽烷混合物,在1秒以內急冷到3 0 0 °C以下爲止的冷卻手 段。 [專利文獻1]特開2008-137885號公報 201034957 [專利文獻2]特公昭57-38524號公報 【發明內容】 還有,於專利文獻2記載的裝置中,所生成的三氯矽 烷主要係在急冷室中被凝縮,而收集在急冷室的下方所設 置的受容器。因此,於受容器中,連同三氯矽烷,比其高 沸點的副產物,即S i 2 C16、S i 3 C18、S i 2 Η 2 C 14等的高沸點聚 合物亦被回收,對於由所回收的氯矽烷混合物中僅分餾目 的之三氯矽烷的作業,施加的負荷變大。 又,專利文獻2中雖然有記載將由反應所得之反應混 合物(氯矽烷混合物)冷卻到室溫,使用其當作冷卻液,但 是對於由氯矽烷混合物所成的冷卻液之噴霧條件,並沒有 具體的揭示。 本發明係鑒於上述情事而完成者,目的爲提供沒有既 存設備的大幅變更或增大冷卻所需要的負荷,而含三氯矽 烷的反應生成氣體之冷卻效率優異,且沒有高沸點聚合物 的副生成之問題,三氯矽烷的回收效率優異之三氯矽烷冷 卻塔及使用它之三氯矽烷製法。 本發明爲了解決前述問題’採用以下的構成。 即,本發明的二氯砂院冷卻塔具有: 對使含四氯矽烷與氫的原料氣體在700〜1 400°C的範 圍之溫度反應所得之含三氯矽烷的反應生成氣體’噴灑平 均液滴粒徑爲2 0 〇 〇 μ m以下的範圍之冷卻液’以急冷到7 0 〜6 0 0 °C的溫度範圍之一次冷卻手段’及設置於前述—次冷 卻手段之上方,對一次冷卻後的反應生成氣體進一步噴灑 201034957 冷卻液而冷卻到3 0〜60°C的溫度範圍之二次冷卻手段。 又,本發明的三氯矽烷製法具有: 生成使含四氯矽烷與氫的原料氣體在700〜1400 t的 範圍之溫度反應所得之含三氯矽烷的反應生成氣體之步驟 對前述反應生成氣體噴灑平均液滴粒徑爲2000μιη以 下的範圍之冷卻液,以在1秒以內急冷到70〜60 0 °C的範 圍之一次冷卻步驟,及 〇 對前述一次冷卻後的反應生成氣體進一步噴灑冷卻液 而冷卻到3 0〜60 °C的溫度範圍之二次冷卻步驟。 <冷卻效率的改善> 本發明者等進行專心致力的硏究,結果發現所噴灑的 冷卻液之平均液滴粒徑若爲比以往還遠較小的範圍,尤其 2 ΟΟΟμηι以下的範圍,則可大幅改善反應生成氣體的冷卻效 率。 茲認爲此係因爲若平均液滴粒徑爲2000μιη以下’則 〇 可確保冷卻液的液滴漂浮在急冷管或三氯矽烷冷卻塔內部 的空間之長滯留時間’可與反應生成氣體充分地接觸’而 且由於液滴小而容易蒸發’蒸發潛熱的利用效率優異。 <高沸點聚合物的去除> 又,若急冷效率變高,則一般地高沸點聚合物變容易 副生成,但是在三氯矽烷冷卻塔中將反應生成氣體二次冷 卻到3 0〜6 0 Τ:的範圍爲止’由三氯矽烷冷卻塔的塔頂部僅 取出即使二次冷卻後也還氣體狀的物質’藉由對於經冷卻 及三氯矽烷冷卻 溫度區域爲氣體 的高沸點聚合物 ’而瞬間地冷卻 ’可抑制一度生 對高沸點聚合物 ’則會有一部分 地設置冷卻手段 -600°c爲止而凍 30〜60°C的範圍 可照氣體狀著以 它之三氯矽烷製 ,可更確實地將 於可分離取出三 烷的分餾負荷。 體狀著取出更多 用,可大幅改善 201034957 所凝縮的液狀物質,從噴霧後的冷卻液以 塔的底部來回收,而可個別地取出在前述 狀的三氯矽烷、與在該溫度區域完成凝縮 。因此,可不擔心高沸點聚合物的副生成 反應生成氣體,可更確實凍結平衡。藉此 成的三氯矽烷之損失。再者,可大幅減輕 與三氯矽烷的分餾所施加的負荷。 <回收效率的提高> ^ 又,尤其若太過度冷卻反應生成氣體 的三氯矽烷達到凝縮之虞,但是藉由多段 ,於一次冷卻步驟中瞬間急冷到溫度7(L· 結平衡,於二次冷卻步驟中平穩地冷卻到 爲止,以便專門使高沸點聚合物凝縮,則 高效率回收三氯矽烷。 按照本發明的三氯矽烷冷卻塔及使用 法,由於反應生成氣體的冷卻效率極優異 〇 傾向於三氯矽烷的平衡狀態凍結。又,由 氯矽烷與高沸點聚合物,故可減低三氯砂 再者,藉由多段地設置冷卻手段,可照氣 的三氯矽烷。如此地,藉由此等的相乘作 三氯矽烷的生產性。 【實施方式】 實施發明的形態 以下使用圖面來說明本發明的實施形態。 201034957 1.三氯矽烷冷卻塔 圖1係示意地顯示本實施形態的三氯矽烷冷卻 用它之用於實施三氯矽烷製法的裝置。 本實施形態的三氯矽烷冷卻塔100具備:大略 的金屬製容器101,在該容器內所設置的容器內噴 液的一次噴嘴102及二次噴嘴103’各自連接於該 嘴102及二次噴嘴103,對彼等供應冷卻液之一次 供給管104及二次冷卻液供給管1〇5,在前述金屬 Ο 101內部與前述一次噴嘴102連接的急冷管106,以 述一次噴嘴102與二次噴嘴103之間所設置的塡充精 〇 <金屬製容器> 金屬製容器1 01只要是不與反應生成氣體反應 ,則沒有特別的限定,典型地可由不銹鋼等的金屬 。於金屬製容器101的側壁設有用於取入反應生成 反應生成氣體導入開口部108。於金屬製容器101 〇 w ,連接有用於取出經冷卻的反應生成氣體之氣體成 卻塔氣體成分抽出管109,於金屬製容器101的底 接有用於冷卻的冷卻液及用於取出冷卻所發生的凝 冷卻塔液體成分抽出管110。 <急冷管> 急冷管106只要是不與反應生成氣體反應的材 沒有特別的限定,典型地可由不銹鋼等的金屬所構 於急冷管106中,在與前述金屬製容器ιοί的 塔及使 圓筒狀 灑冷卻 一次噴 冷卻液 製容器 及在前 | 件 1 〇 7 的材質 所構成 氣體的 的上部 分之冷 部,連 縮份之 質,則 成。 反應生 201034957 成氣體導入開口部108對應的位置’設有用於取入反應生 成氣體的導入開口部111。又,急冷管106的底部係全面 開放,形成有用於排出經冷卻的反應生成氣體之排出開口 部 1 1 2。 < 一次噴嘴> 一次噴嘴102係由前述急冷管106的頂蓋部朝向急冷 管106的內部而設置,與一次冷卻液供給管104連接。藉 由一次噴嘴102向由急冷管106的導入開口部111所導入 ^ 的反應生成氣體噴灑冷卻液,而瞬間急冷到凍結上述式(1) 的平衡之70〜600°c爲止。 一次噴嘴102只要是可噴灑2000μηι以下的範圍之平 均液滴粒徑的液滴,則沒有特別的限定,可使用各種類型 的噴嘴。特別地,較佳爲在噴霧區域全體中可實現均等流 量分布的全圓錐噴嘴。平均液滴粒徑不僅被噴嘴的特性所 左右,亦被噴霧條件所左右,於本實施形態中,噴霧量爲 0.1〜0.3升/分鐘,噴霧壓力爲0.1~0.2MPa,當使用後述混 〇 合比之由四氯矽烷與三氯矽烷所成的混合液當作冷卻液時 ,使用可實現上述平均液滴粒徑者。 <平均液滴粒徑> 此處所用的平均液滴粒徑係藉由液浸法或雷射法來測 定ni [個]的粒徑Dibm],由下式的沙得(Sauter)平均粒徑所 求得之値。 平均粒徑= Sni.Di3/Eni.Di2 (ni係具有粒徑Di的冷卻液之噴霧液滴的個數) -10- 201034957 <塡充構件> 塡充構件107係設置在前述一次噴嘴1〇2的上方。塡 充構件107只要是在急冷管1〇6中經一次冷卻而由急冷管 106的排出開口部112所推出的反應生成氣體於三氯矽烷 冷卻塔100的內部上升之際,以擾亂其直進的方式形成氣 體通路者,則可採取任何形態。例如可爲不規則塡塞有管 狀或塊狀等的小塊狀構件之形態,或留間隔排列有設多數 的孔之複數板狀構件的形態。 塡充構件107只要是與反應生成氣體不反應的材質, 則沒有特別的限定,典型地可由不銹鋼等的金屬所構成。 <二次噴嘴> 二次噴嘴103係設置在前述一次噴嘴102及塡充構件 107的更上方,與二次冷卻液供給管105連接。二次噴嘴 103,係藉由朝向由急冷管106的排出開口部112所推出的 在三氯矽烷冷卻塔100之內部上升而擠過塡充構件107的 反應生成氣體,噴灑冷卻液,而一邊使高沸點聚合物凝縮 ,一邊將反應生成氣體的溫度平穩定冷卻到30〜60°c的範 圍爲止。又,由二次噴嘴1〇3所噴灑的冷卻液’亦具有降 低三氯矽烷冷卻塔100內部全體的溫度’在冷卻液與反應 生成氣體接觸之前’抑制氣化的作用。 二次噴嘴103係沒有特別的限定,可使用各種類型的 噴嘴。特別地,較佳爲在噴霧區域全體中可實現均等流量 分布的全圓錐噴嘴。由二次噴嘴103所噴灑的冷卻液之平 均液滴粒徑雖然沒有特別的限定,但較佳爲與上述一次噴 201034957 嘴102同樣地在2000μηι以下的範圍,因爲冷卻效率優異 〇 <冷卻液> 冷卻液較佳爲使用由四氯矽烷與三氯矽烷所成的混合 液,混合液中的四氯矽烷之含量較佳爲80〜100莫耳%, 更佳爲8 5〜9 5莫耳%。藉由使用該特定組成的冷卻液,可 保持上述式(1)的平衡充分地移動到右側的狀態而凍結反 應,可以高收率來回收三氯矽烷。 〇 冷卻液較佳爲經溫度調整到50°c以下。冷卻液若經溫 度調整到50°C以下,由於可在短時間內急冷反應生成氣體 的溫度,故可保持上述式(1)充分地移動到右側之狀態而凍 結平衡。 2.二氯政院製法 接著,使用圖1來說明使用上述三氯矽烷冷卻塔製造 三氯矽烷之方法。 首先,使混合有已氣化的四氯矽烷與氫之原料氣體通 〇 過原料氣體供給管200而供應給反應爐201的底部。 反應爐201係石墨製,經由在周圍所設置的最大輸出 500 KW的加熱器202來加熱,而可保持反應爐201的內部 在超過700 °C且1400 °C以下的範圍內之狀態。反應溫度若 爲700°C以上,由於上述式(1)的平衡充分傾向右側而較宜 ,若爲1 400 °C以下,由於可抑制金屬矽析出之與裝置的堵 塞有關現象而較宜。 在反應爐201內被加熱達到上述式(1)所示熱平衡狀態 -12- 201034957 之反應生成氣體,係往反應爐201的上方移動,於保持 700°C以上的溫度之狀態下,通過反應爐氣體抽出管203而 導入三氯矽烷冷卻塔100。 反應爐氣體抽出管203係貫穿三氯矽烷冷卻塔100的 側壁及急冷管106的側壁,到達急冷管106的內部。對在 急冷管106的內部所取出的反應生成氣體,由連接於一次 冷卻液供給管104的一次噴嘴102來噴灑平均液滴粒徑爲 2 000 μιη以下的範圍之冷卻液,而瞬間急冷到平衡凍結的 ^ 70〜600 °C之範圍爲止。此時,藉由在窄的急冷管1〇6內混 合反應生成氣體與微細液滴狀的冷卻液,兩者更確實地接 觸,利用冷卻液氣化之際的蒸發潛熱,由反應生成氣體中 瞬間高效率地奪取熱。藉此,凍結反應生成氣體內的物質 間平衡狀態。 其次,在急冷管106內經急冷的反應生成氣體,係由 急冷管106的排出開口部112被推出,在三氯矽烷冷卻塔 100內部上升,而擠過塡充構件107。此處’由連接於二次 Ο _ 冷卻液供給管105的二次噴嘴103來進一步噴灑冷卻液, 一邊凝縮反應生成氣體中的高沸點聚合物’ 一邊將反應生 成氣體的溫度平穩定冷卻到30〜60 °C的範圍爲止。此處’ 由於在藉由上述一次冷卻將反應生成氣體的溫度急冷到7〇 〜600°C的時間點,熱平衡狀態被大致凍結,故即使經由二 次冷卻而冷卻到其以下的溫度,與一次冷卻後的反應生成 氣體的組成也幾乎沒有變化。因此,二次冷卻未必要在短 時間內急劇冷卻,反而爲了不使三氯矽烷凝縮而僅使高沸 -13- 201034957 點聚合物凝縮,較佳爲在更平穩的條件下冷卻。 即使冷卻到30〜60°C的範圍也還爲氣體的氣體成分, 係由冷卻塔氣體成分抽出管109抽出,被冷凝器3 00所冷 卻,於此,氣體中的氯矽烷之大部分被凝縮,而被儲槽301 捕集。另一方面, 在30〜60 °C的溫度區域完成凝縮的高沸點聚合物等的 凝縮份,係與冷卻液一起流下到三氯矽烷冷卻塔1〇〇的底 部,由冷卻塔液體成分抽出管110抽出。 〇 冷卻所用的冷卻液及冷卻所凝縮的凝縮份,係經由冷 卻塔液體成分抽出管110而在儲槽40 0中被捕集。再者, 於儲槽400中,爲了固定地保持冷卻液的四氯矽烷之濃度 ,由四氯矽烷及/或三氯矽烷所成的調製液係通過調製液供 給管4 0 1來供給。 在儲槽400內所調製的冷卻液係經由泵402來抽取, 被熱交換器40 3所冷卻,通過一次冷卻液供給管104及二 次冷卻液供給管1 05而再供應給三氯矽烷冷卻塔1 00。再 ^ 者,熱交換器403係可在夾套中通冷卻水而冷卻。 尙且,本發明的技術範圍係不受上述實施形態所限定 ,在不脫離本發明的宗旨之範圍內,可加以各種的變更。 例如,於上述實施態樣中,作爲反應生成氣體的冷卻 方式,雖然使用由兩個噴霧手段所成的2階段冷卻方式, 但若藉由一次冷卻可將反應生成氣體的溫度急冷到500〜 6 00 °C,由於其後的反應生成氣體之組成係大致不變,故亦 可使用複數的噴霧手段,以更多階段來進行二次冷卻。 -14- 201034957 【實施例】 <實施例1〜3及比較例1 > 實施例1〜3及比較例1皆使用圖1所示的裝置來實驗 。反應爐201係內徑50mm、長度800mm,經由加熱器202 所加熱,以反應爐201的中心部成爲溫度1300 °C的方式來 加熱。金屬製容器101係內徑140mm、長度1300mm,在 內側設置內徑35mm、長度420mm且底部開放的急冷管1〇6 〇 〇 使由預先經加熱到600°c的四氯矽烷與氫所成的原料 氣體,以27莫耳/小時的流量,通過原料氣體供給管200 而連續地供應給反應爐201,再使反應爐201中所反應的 氣體通過反應爐氣體抽出管203而供應給在金屬製容器 101內部所設置的急冷管106。原料的四氯矽烷相對於四氯 矽烷與氫的合計而言爲33莫耳%。 另一方面,預先在儲槽400中塡充13莫耳的由三氯矽 烷與四氯矽烷的混合物(莫耳比=85: 15)所成的冷卻液,以 ^ 20 °C的冷卻水來冷卻熱交換器403,將泵402驅動’經由 一次噴嘴102及二次噴嘴1〇3分別將儲槽400的冷卻液連 續地噴灑到急冷管106內及金屬製容器101內。 此處,於實施例1〜3及比較例1的任—情況中之噴霧 條件皆爲:經由一次噴嘴1 02所供給的冷卻液係噴霧量爲 0.1升/分鐘,噴霧壓力爲〇.15MPa,經由二次噴嘴1〇3所 供給的冷卻液係噴霧量爲〇·6升/分鐘’噴霧壓力爲〇.15 MPa 201034957 又,冷卻液的溫度係藉由使通過熱交換器40 3而保持 在3 0°C。由金屬製容器1〇1的塔底所抽出的冷卻液係在儲 槽400中回收,連續地使用。按照需要,對冷卻液,通過 調製液供給管401來連續地補充四氯矽烷或三氯矽烷,固 定地保持組成。 上述各實施例及各比較例中分別使用同一類型的噴嘴 當作一次噴嘴1〇2及二次噴嘴103。即,各實施例及比較 例中,由一次噴嘴102及二次噴嘴103所噴灑的冷卻液係 Ο 爲同一的粒徑分布。 圖2中顯示各實施例及比較例所使用之由噴嘴所噴灑 的冷卻液之粒徑分布。又,以下的表1中顯示平均液滴粒 徑。 對於各實施例1〜3及比較例1,調査在急冷管106中 經一次冷卻後立即的反應生成氣體之溫度、由三氯矽烷冷 卻塔100的塔頂所抽出的氣體之溫度、氣體中所含有的高 沸點聚合物之含量、及由此氣體中經由冷凝器300所回收 〇 _ 的三氯矽烷之回收量。以下的表1中顯示結果。 【表1】 實施例1 實施例2 實施例3 比較例1 平均液滴粒徑(μιη) 100 500 2000 3000 一次冷卻後的反應生成氣體溫度(°C) 216 278 600 800 由三氯矽烷冷卻塔所抽出的 氣體成分之溫度(°c) 33 38 58 65 高沸點聚合物含量(mol/小時) 0.06 0.07 0.09 0.20 三氯矽烷回收量(mol/小時) 7.02 6.89 6.75 5.40 -16 - 201034957 <結果的考察> 根據上述實施例1〜3及比較例1的實驗結果,藉由噴 灑平均液滴粒徑爲2000μπι以下的範圍之冷卻液,可顯著 提高三氯矽烷的回收效率。又,於實施例1〜3的任一情況 ,皆顯示在由三氯矽烷冷卻塔所取出的反應生成氣體中, 幾乎不含有高沸點聚合物。 以上係以實施例爲基礎來說明本發明。此實施例終究 是例示而已,本業者理解各種的變形例係可能,而且該變 Ο 形例亦在本發明的範圍內。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明的實施形態之三氯矽烷冷卻塔及使用它 之用於實施三氯矽烷製法之裝置的說明圖》 圖2係實施例及比較例所用的冷卻液之噴霧粒子的粒 徑分布。 【主要元件符號說明】 100 三 氯 矽 院 冷 卻 塔 10 1 金 屬 製 容 器 1 02 —' 次 噴 嘴 103 二 次 噴 嘴 1 04 一 次 冷 卻 液 供 給 管 105 二 次 冷 卻 液 供 給 管 106 急 冷 管 107 塡 充 構 件 108 反 應 生 成 氣 體 導 入開口部 -17- 201034957 109 冷 卻 塔 氣 體 成 分 抽 出 管 110 冷 卻 塔 液 體 成 分 抽 出 管 111 導 入 開 P 部 112 排 出 開 口 部 200 原 料 氣 體 供 給 管 20 1 反 應 爐 202 加 熱 器 203 反 應 爐 氣 體 抽 出 管 300 冷 凝 器 3 0 1 儲 槽 400 儲 槽 40 1 壬田 m 製 液 供 給 管 402 泵 403 熱 交 換 器 ❹ -18-

Claims (1)

  1. 201034957 七、申請專利範圍: 1·一種三氯矽烷冷卻塔’其具有: 對使含四氯矽烷與氫的原料氣體在7 0 0〜1 4 0 0 °C的 範圍之溫度反應所得之含三氯矽烷的反應生成氣體,噴 灑平均液滴粒徑爲2000μιη以下的範圍之冷卻液,以急冷 到70〜600°C的溫度範圍之一次冷卻手段,及 設置於一次冷卻手段之上方,對一次冷卻後的反應 生成氣體進一步噴灑冷卻液而冷卻到30〜60°C的溫度範 〇 圍之二次冷卻手段。 2. 如申請專利範圍第1項之三氯矽烷冷卻塔,其中在內部 具有一配設有用於導入反應生成氣體的導入開口部及用 於排出該反應生成氣體的排出開口部之大略圓筒狀的急 冷管,在該急冷管中連接一次冷卻手段,在該急冷管的 內部混合由一次冷卻手段所噴灑的冷卻液與反應生成氣 體。 3. 如申請專利範圍第1項之三氯矽烷冷卻塔,其中在一次 ^ 冷卻手段與二次冷卻手段之間具有擾亂反應生成氣體的 流動之塡充構件。 4. 如申請專利範圍第1項之三氯矽烷冷卻塔,其中由二次 冷卻手段所噴灑的冷卻液之平均液滴粒徑爲2 0 0 0 μπι以 下的範圍。 5 .如申請專利範圍第1項之三氯矽烷冷卻塔,其中冷卻液 含有四氯矽烷及三氯矽烷,以該四氯矽烷及三氯矽烷的 合計質量爲100莫耳%時,含有8〇莫耳%以上的含有率 201034957 之四氯矽烷。 6.—種三氯妙院製法,其具有: 生成使含四氯矽烷與氫的原料氣體在 的範圍之溫度反應所得之含三氯矽烷的反 步驟, 對反應生成氣體噴灑平均液滴粒徑爲 的範圍之冷卻液,以在1秒以內急冷到70' 之一次冷卻步驟,及 ^ 對一次冷卻後的反應生成氣體進一步 冷卻到30〜60°C的溫度範圍之二次冷卻步 700 〜1400 〇C 應生成氣體之 2000μιη 以下 - 600 °C的範圍 噴灑冷卻液而 驟。
    -20-
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