Способ получения трихлорсилана и тет-рахлорсилана

 

Союз Советсник

Социалистическик

Республик

О П И С А Н И Е „,)833494

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

Ф

Ф сф (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.07.79 (21) 2794636/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

С 01 В 33/08

Гееударственный койнтет

Опубликовано 30.05.81. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 10.06.81 (53) УДК 661.68 (088.8) по делам нэобретеннй н юткрытий

В. Ф. Попенко, Е. А. Ефремов, В. А. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИХЛОРСИЛАНА

И ТЕТРАХЛОРС ИЛАНА

Изобретение относится к получению кремнийсодержащих материалов и может быть использовано в технологии производства хлорсиланов, широко используемых в качестве источника кремния.

Известен способ получения тетрахлорсилана, предусматривающий взаимодействие хлористого водорода с порошком кремния-сырца, содержащей 2 вес. % алюминия и железа в качестве примесей. Реакцию проводят в условиях псевдоожиженного слоя при 260 †12 С, в результате получают преимущественно трихлорсилан и в небольшом количестве тетрахлорсилан (1).

Недостатками этого способа являются необходимость проведения дополнительной очистки продукта, так как вследствие контакта с выходящими реакционными газами, получаемый тетрахлорсилан содержит примеси алюмйния и железа; кроме того, выход тетрахлорсилана мал и составляет 5%в конденсате; производительность процесса невелика — 203 SiC1 ñ 1 кг кремния.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения трихлорсилана и

2 тетрахлорсилана, включающий взаимодействие-порошка кремния или кремния с добавками 22,9% меди с хлористым водородом в условиях псевдоожиженного слоя при 690

700 С. В результате реакции

2Si + 7 НС1 SiHC1 з + 3SiC1g+ ЗН g

5 образуется 200 г конденсата, содержащего

28/. тетрахлорсилана и 70% трихлорсилана (2) .

Однако в этом способе выход тетрахлорсилана мал (28% в конденсате), а производительность процесса — 0,1137 кг тетрахлорсилана с 1 кг кремния.

Цель изобретения — увеличение выхода тетрахлорсилана и повышение производительности процесса.

15 Поставленная цель достигается тем, что в способе получения трихлорсилана и тетрахлорсилана путем взаимодействия газообразного хлористого водорода с кремнемедной массой в псевдожиженном слое при нагревании хлористый водород подают в виде

20 импульсов с частотои 2 — 3 импульса в секунду.

Способ осуществляют следующим образом.

833494

Формула изобретения

Составитель Л. Аидруцкая

Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор С. Шевченко

Заказ 3880/16

Порошкообразную кремнемедную массу, приготовленную сплавлением моносиланового кремния с 5 мас. о/о меди загружают в вертикальный кварцевый реактор малого диаметра (30 мм) и большой высоты (1500 мм) .

В нижней части реактора находится шарик на конусообразной притертой поверхности, который используется в качестве газораспределителя. Псевдоожижение кремнемедного порошка осуществляют подачей с частотой 2 — 3 импульса в секунду предварительно осушенного хлористого водорода со скоростью 30 — 60 л/ч при высокой температуре (550 — 700 С) В результате реакции

2Si + 7HCl — SiHClз + ЗЫС1„+ ЗН г образуется преимущественно тетрахлорсилан, так как применение пульсирующей подачи хЛористого водорода ведет к увелияению степени превращения газообразного

1 реагента и, соответственно, повышению

1 степени хлорирования рабочей поверхности кремния.

1 Применение более низких или более высоких частот импульсов реакционного газа приводит к менее интенсивному перемешиванию частиц кремнемедного порошка, что существенно понижает выход тетрахлорсилана и производительность процесса.

Получаемый продукт в виде конденсата собирают в отборники. Конденсат представляет собой смесь тетрахлорсилана и трихлорсилана. После разделения этой смеси параллельно с тетрахлорсиланом получают трихлорсилан высокой чистоты, который также используется в качестве источника кремния в микроэлектронике.

Пример 1. В кварцевый реактор загружают порошкообразную кремнемедную массу (Si + 5%Си, размер частиц 40 — 70 мкм)

Пульсирующей подачей осушенного хлористого водорода с частотой 2 импульса в секунду, и со скоростью 30 л/ч осуществ4 ляют псевдоожижение кремнемедной массы.

В результате реакции в течение часа образуется конденсат в количестве 25 г, с содержащий 74о/о тетрахлорсилана. Производительность процесса 1,85 кг тетрахлорсилана с 1 кг кремния.

Пример 2. В кварцевый реактор загружают порошкообразную кремнемедную массу (Si + 5%Cu, размер частиц 40 — 70 мкм).

Пульсирующей подачей осушенного хлористого водорода с частотой 3 импульса

10 в секунду со скоростью 50 л/ч осуществляют псевдоожижение кремнемедной массы. В результате реакции

2Si + 7НС! — SiHCl ç+ 3SiC14+ ЗН а

15 в течение часа образуется конденсат в количестве 45 г, в котором содержится 86 /ртетрахлорсилана. Производительность процесса 2,53 кг тетрахлорсилана с 1 кг кремния.

Использование предлагаемого способа

20 позволяет увеличить выход тетрахлорсилана с 28 /0 до 85 /й в конденсате и повысить производительность процесса в 2 — 3 раза.

Способ получения трихлорсилана и тетрахлорсилана путем взаимодействия газообразного хлористого водорода с кремнемед-ной массой в псевдоожиженном слое при нагревании, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода тетрахлорсилана и повышения производительности процесса, хлористый водород подают в виде импульсов с частотой 2 — 3 импульса в секунду.

Источники информации, 35 принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 2623230, кл. С 01 В 33/04, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 120510, кл. С 01 В 33/04, 1958 (прототип) .