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KR20040053678A - A Method for preparing methylchlorosilane by direct-synthetic process - Google Patents

A Method for preparing methylchlorosilane by direct-synthetic process Download PDF

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KR20040053678A
KR20040053678A KR1020020080883A KR20020080883A KR20040053678A KR 20040053678 A KR20040053678 A KR 20040053678A KR 1020020080883 A KR1020020080883 A KR 1020020080883A KR 20020080883 A KR20020080883 A KR 20020080883A KR 20040053678 A KR20040053678 A KR 20040053678A
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KR
South Korea
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copper
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zinc
tin
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KR1020020080883A
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Korean (ko)
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김현우
허원회
김약수
이욱기
Original Assignee
주식회사 금강고려화학
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Abstract

PURPOSE: A method for preparing methylchlorosilane by means of direct-synthetic process is provided, thereby improving productivity of dimethyldichlorosilane and trimethylchlorosilane which are useful components in industry, and removing a preparation process of contact mass of silica powder and copper. CONSTITUTION: The method for preparing methylchlorosilane comprises directly reacting silica powder with methane chloride using 1 to 5 parts by weight of copper per 100 parts by weight of silica powder as catalyst and 0.004 to 0.03 parts by weight of tartar, 0.014 to 0.042 parts by weight of phosphorous, and 0.05 to 0.3 parts by weight of zinc as co-catalyst, wherein the copper is a mixture of two compounds selected from CuCl, Cu2O, CuO, oxidized copper and copper metal; the tartar is copper-tartar alloy(bronze) or tartar powder; the phosphorous is copper-phosphorous alloy or Cu3P; and the zinc is selected from zinc powder, zinc chloride and zinc oxide.

Description

직접합성법에 의한 메틸클로로실란 제조방법{A Method for preparing methylchlorosilane by direct-synthetic process}A method for preparing methylchlorosilane by direct-synthetic process

본 발명은 직접합성법에 의한 메틸클로로실란 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분말규소(Si)와 염화메탄(CH3Cl)을 원료물질로 하고, 구리(Cu)를 촉매로 사용하며, 아연(Zn), 주석(Sn) 및 인(P)을 조촉매로 사용하되 그 조성성분비를 일정하게 한정함으로써, 산업상 유용하게 사용되는 성분인 디메틸디클로로실란 및 트리메틸클로로실란의 생성량을 증가시키고, 염화메탄의 분해에 의해 생성되는 메틸디클로로실란의 양을 감소시킬 수 있는 방법에 관한 것이다. 또한, 분말규소와 구리의 중간체(contact mass) 제조공정을 생략할 수 있어서 제조공정을 단축할 수 있는 재현성이 우수한 직접 합성법에 의한 메틸클로로실란 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a methylchlorosilane production method by a direct synthesis method, more specifically, powdered silicon (Si) and methane chloride (CH 3 Cl) as a raw material, copper (Cu) as a catalyst, zinc By using (Zn), tin (Sn) and phosphorus (P) as cocatalysts, by restricting the composition ratio of the composition, the amount of dimethyldichlorosilane and trimethylchlorosilane, which are useful in industrial use, is increased, A method capable of reducing the amount of methyldichlorosilanes produced by the decomposition of methane. In addition, the present invention relates to a method for producing methylchlorosilane by a direct synthesis method with excellent reproducibility that can shorten the manufacturing process of the contact mass production of powder silicon and copper.

메틸클로로실란(Methylchlorosilanes, 이하 "MCS" 라고 표기)을 합성하기 위하여 공업적으로 사용되는 방법으로 공지된 것으로서 대표적인 방법은 Rochow의 직접 합성법이 있으며, 상기 직접 합성법은 다음에 나타낸 것과 같이 구리를 촉매로 사용하고, 고체인 분말규소와 염화메탄을 직접 반응시키는 것이다[미국특허 제2,380,995호].Known as an industrially used method for synthesizing methylchlorosilanes (hereinafter referred to as "MCS"), a typical method is a direct synthesis of Rochow, the direct synthesis method using copper as a catalyst as shown below And direct reaction of solid silicon and methane chloride [US Pat. No. 2,380,995].

상기 MCS는 여러 가지 실란의 모노머들을 통칭하여 나타내는 표현으로서, 메틸트리클로로실란(methyltrichlorosilane, 이하"M1"라고 표기), 디메틸디클로로실란(dimethyldichlorosilane, 이하 "M2"라고 표기), 트리메틸클로로실란(trimethylchlorosilane, 이하 "M3"라고 표기), 메틸디클로로실란(methyldichlorosilane, 이하 "MH"라고 표기), 사염화규소(silicon tetrachloride, 이하 "STC" 라고 표기), 기타 잔사(High boiling fraction, residue) 등으로 분류할 수 있다.The MCS is a generic expression for various monomers of silane, methyltrichlorosilane (hereinafter referred to as "M1"), dimethyldichlorosilane (hereinafter referred to as "M2"), trimethylchlorosilane (trimethylchlorosilane, (Hereinafter referred to as "M3"), methyldichlorosilane (hereinafter referred to as "MH"), silicon tetrachloride (hereinafter referred to as "STC"), and other residues (high boiling fraction, residue), etc. have.

상기와 같이 분류되는 MCS 중에서 M2는 가수분해를 통해 고분자의 폴리머를 제조할 수 있는 기본 물질이기 때문에 상업적으로 가장 유용한 물질로써, 이의 생성량을 증가시키기 위한 방법들이 다양하게 연구되어져 왔으며, 공지된 기술로는 다음과 같은 것이 있다.Among the MCSs classified as above, M2 is the most commercially available material because M2 is a basic material capable of preparing a polymer of a polymer through hydrolysis, and various methods for increasing its production amount have been studied. Has the following:

먼저, Rochow[Rochow et., J. Am. Chem. Soc., 63, 798(1941)]가 M2의 선택도를 향상시킬 수 있는 물질로 아연과 주석을 사용하는 방법을 처음으로 발표하였으며, 이후 T. Margaria[T. Margaria et., WO/95/01303,(1994)]는 인을 사용함으로써 M2의 선택도를 증가시킨 결과를 발표하였다. 상기 Rochow에 의한 직접법에서 사용하는 주 촉매는 구리이며, 조촉매로는 아연, 주석 및 인 등을 사용하고 있고, 상기 조촉매 사용에 의하여 반응성 및 MCS의 선택도에 따른 결과들이 많이 보고되고 있다. 미국특허 제5,059,343호 에서는 구리, 아연, 주석 및 인을 사용한 직접 반응에서 인의 영향에 대해 조사하였으며, 이외에 미국특허 제6,258,970호와 미국특허 제6,423,860호에서 이들 촉매 및 조촉매를 사용하여 M2의 선택도를 향상시킨 결과들이 기재되어 있다.First, Rochow [Rochow et., J. Am. Chem. Soc., 63, 798 (1941)], presented for the first time the use of zinc and tin as substances capable of improving the selectivity of M2, and later T. Margaria [T. Margaria et., WO / 95/01303, (1994) published the results of increasing the selectivity of M2 by using phosphorus. The main catalyst used in the direct method by Rochow is copper, and zinc, tin, and phosphorus are used as cocatalysts, and many results have been reported due to the reactivity and selectivity of MCS. U.S. Pat.No. 5,059,343 investigated the effect of phosphorus in direct reactions with copper, zinc, tin and phosphorus, and in addition, the selectivity of M2 using these catalysts and promoters in U.S. Patent 6,258,970 and U.S. Patent 6,423,860. The results of improving the are described.

그러나, 상기와 같은 기술에서 사용되는 금속 규소내에 포함된 불순물(Impurity), 촉매와 조촉매의 사용량 및 반응기 형태 등에 따라 MCS의 선택도가 크게 달라지는 재현성의 문제가 지적되고 있다.However, there has been pointed out a problem of reproducibility in which the selectivity of MCS varies greatly depending on the impurity contained in the metal silicon used in the above technique, the amount of catalyst and promoter and the type of the reactor.

이에 본 발명의 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 노력한 결과, 분말규소와 염화메탄을 사용하고 구리를 촉매로 사용하며, 아연, 주석 및 인을 조촉매로 사용하되 그 성분비를 일정하게 한정함으로써, MCS의 선택도 특히 M2와 M3의 선택도를 향상시킬 수 있으며, 분말규소와 구리의 중간체를 형성시킬 수 있는 제조공정을 배제할 수 있었다. 또한, 본 발명에 의한 촉매 및 조촉매의 성분비를 적용하고, 특히 교반 유동층 반응기를 사용할 경우에는 연속식 반응과 회분식 반응 등으로 반응조건을 변경하여 공정을 실시하더라도 MCS의 선택도에 있어서 더욱 재현성 있는 결과가 나타남을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Therefore, the inventors of the present invention have made efforts to solve the above problems, using powdered silicon and methane chloride, using copper as a catalyst, by using zinc, tin and phosphorus as a promoter, by limiting the component ratio In particular, the selectivity of MCS can improve the selectivity of M2 and M3, and can eliminate the manufacturing process that can form an intermediate of powder silicon and copper. In addition, the component ratio of the catalyst and the cocatalyst according to the present invention is applied, and in particular, in the case of using a stirred fluidized bed reactor, even if the reaction conditions are changed by the continuous reaction and the batch reaction, the process is more reproducible in the selectivity of the MCS. Confirming the results appear to complete the present invention.

따라서, 본 발명은 촉매 및 조촉매의 성분비를 한정함으로써 MCS의 선택도와재현성이 향상된 직접합성법에 의한 메틸클로로실란 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for preparing methylchlorosilane by direct synthesis, which improves the selectivity and reproducibility of MCS by limiting the component ratio of catalyst and promoter.

본 발명은 분말규소와 염화메탄(CH3Cl)을 사용하여 직접합성법으로 메틸클로로실란을 제조하는 방법에 있어서, 분말규소 100 중량부에 대하여 촉매로 구리 1 ∼ 5 중량부와, 조촉매로서 주석 0.004 ∼ 0.03 중량부, 인 0.014 ∼ 0.042 중량부 및 아연 0.05 ∼ 0.3 중량부를 포함하는 촉매 및 조촉매를 사용하는 메틸클로로실란 제조방법을 특징으로 한다.The present invention is a method for producing methylchlorosilane by direct synthesis using powdered silicon and methane chloride (CH 3 Cl), 1 to 5 parts by weight of copper as a catalyst and 100 parts by weight of copper as a catalyst, tin as a promoter A method for producing methylchlorosilane using a catalyst and a promoter comprising 0.004 to 0.03 parts by weight, phosphorus 0.014 to 0.042 parts by weight, and 0.05 to 0.3 parts by weight of zinc.

이와 같은 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in detail as follows.

본 발명은 분말규소와 염화메탄을 원료물질로 사용하고, 구리를 촉매로 사용하며, 아연, 주석 및 인을 조촉매로 사용하되 그 조성성분비를 일정하게 한정함으로써, M2와 M3의 선택도를 향상시킬 수 있고, 분말규소와 구리의 중간체의 제조공정을 생략할 수 있어서 제조공정을 단축할 수 있으며 반응조건이 달라지더라도 재현성이 우수한 메틸클로로실란 제조방법과 이에 사용되는 촉매 및 조촉매에 관한 것이다.The present invention improves the selectivity of M2 and M3 by using powdered silicon and methane as a raw material, using copper as a catalyst, and using zinc, tin, and phosphorus as cocatalysts, and limiting the compositional ratio thereof. The present invention relates to a method for producing methylchlorosilane having excellent reproducibility even when the reaction conditions are different, and a catalyst and a cocatalyst used therein, which can reduce the manufacturing process of the intermediate of powdered silicon and copper. .

사용된 주요 원료로서 금속인 분말규소를 사용하였으며, 분말의 평균 크기가 500 ㎛ 이하인 것을 사용하는데, 평균 크기가 10 ∼ 300 ㎛ 인 것을 사용할 경우 바람직하며, 100 ∼ 200 ㎛ 인 것을 사용할 경우 보다 바람직한 효과를 얻을 수 있다. 상기 분말규소에 포함된 불순물로는 철(Fe)의 함량이 0.1 ∼ 0.5 중량%, 알루미늄(Al)의 함량이 0.1 ∼ 0.5 중량%, 칼슘(Ca)의 함량이 0.01 ∼ 0.2 중량% 정도이며, 순도는 98 % 이상이고, 비표면적이 1 ∼ 10 ㎡/g 인 것을 사용할 수 있다.Powdered silicon, which is a metal, was used as the main raw material, and an average powder size of 500 μm or less was used. It is preferable to use an average size of 10 to 300 μm, and a more preferable effect of using 100 to 200 μm. Can be obtained. As impurities contained in the powder silicon, the content of iron (Fe) is 0.1 to 0.5% by weight, the content of aluminum (Al) is 0.1 to 0.5% by weight, the content of calcium (Ca) is about 0.01 to 0.2% by weight, Purity is 98% or more, and the specific surface area of 1-10 m <2> / g can be used.

상기 촉매로 사용되는 구리는 염화구리(I)(CuCl), 산화제일구리(Cu2O), 산화제이구리(CuO), 오동(oxidized copper) 및 구리금속(copper metal) 등 중에서 선택된 2종의 혼합물을 사용하며, 염화구리(I)와 산화제이구리를 1 : 0.5 ∼ 0.8 의 중량비로, 염화구리(I)와 오동을 4 ∼ 10 : 1의 중량비로 혼합 사용할 경우 보다 바람직한 효과를 얻을 수 있다. 상기 구리는 분말규소 100 중량부에 대하여 1 ∼ 5 중량부를 사용할 수 있으며, 2.5 ∼ 3.5 중량부를 사용할 경우 보다 바람직한 효과를 얻을 수 있는데, 사용량이 1 중량부 미만이면 반응성이 감소하고, 5 중량부를 초과하면 M2의 수율이 저하되며, 반면 M1의 수율이 증가하는 문제가 있다.Copper used as the catalyst is a mixture of two selected from copper chloride (I) (CuCl), cuprous oxide (Cu 2 O), cuprous oxide (CuO), paulownia (oxidized copper) and copper metal (copper metal) When the copper chloride (I) and copper oxide are mixed in a weight ratio of 1: 0.5 to 0.8, and copper chloride (I) and paulownia are mixed in a weight ratio of 4 to 10: 1, a more preferable effect can be obtained. The copper may be used in an amount of 1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of powdered silicon, and when 2.5 to 3.5 parts by weight is used, a more preferable effect may be obtained. When the amount of use is less than 1 part by weight, the reactivity decreases and more than 5 parts by weight. When the yield of M2 is lowered, while the yield of M1 is increased.

조촉매 중 메틸화제(Methylating agent)로 알려진 아연의 사용량은 상기 분말규소 100 중량부에 대하여 0.05 ∼ 0.3 중량부이며, 상기와 같은 조건을 만족하는 아연으로서 구체적으로 아연 분말(Zn Powder), 염화아연(Zn chloride) 및 산화아연(Zn oxide) 등 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다.The amount of zinc known as a methylating agent in the cocatalyst is 0.05 to 0.3 parts by weight based on 100 parts by weight of the powder silicon, and specifically zinc powder (Zn Powder) and zinc chloride which satisfy the above conditions. (Zn chloride) and zinc oxide (Zn oxide) can be used.

주석은 구리-주석이 80 ∼ 90 : 10 ∼ 20 중량비인 브론즈(bronze), 주석분말(Tin powder) 등을 사용할 수 있으며, 상기 분말규소 100 중량부에 대하여 0.004 ∼ 0.03 중량부를 사용하는데, 0.005 ∼ 0.02 중량부를 사용할 경우 보다 바람직한효과를 얻을 수 있다. 상기와 같은 주석을 0.004 중량부 미만 사용하면 반응성 및 M2의 수율이 급격히 저하되고, 0.03 중량부를 초과하여 사용하면 잔사(Residue)가 증가하는 문제점이 있다.Tin may be bronze, tin powder, or the like having a copper-tin ratio of 80 to 90: 10 to 20, and 0.004 to 0.03 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicon powder. When the weight part is used, more preferable effect can be obtained. If the tin is less than 0.004 parts by weight, the reactivity and the yield of M2 is drastically lowered, and if it is used in excess of 0.03 parts by weight, the residue is increased.

인은 구리-인이 86 ∼ 93 : 7 ∼ 14 중량비인 합금, Cu3P 등을 사용할 수 있으며, 상기 분말규소 100 중량부에 대하여 0.014 ∼ 0.042 중량부를 사용하는데, 0.014 ∼ 0.035 중량부를 사용할 경우 보다 바람직한 효과를 얻을 수 있다. 상기와 같은 인을 0.014 중량부 미만 사용하면 M2의 수율이 급격히 저하되고, 0.042 중량부를 초과하여 사용하면 MH가 M3보다 많이 생성되는 문제점이 있다.Phosphorus may be an alloy having a copper-phosphorus ratio of 86 to 93: 7 to 14, Cu 3 P, or the like, and 0.014 to 0.042 parts by weight based on 100 parts by weight of the powder silicon, but 0.014 to 0.035 parts by weight. Desirable effects can be obtained. If the phosphorus is used less than 0.014 parts by weight, the yield of M2 is sharply lowered, and if it is used in excess of 0.042 parts by weight, MH is generated more than M3.

본 발명에서는 반응기로서 교반 유동층 반응기(Stirred fluidized-Bed reactor, 이하 "FBR" 라고 표기)를 사용하였으며, 회분식 반응(batch)과 연속식 반응을 각각 진행시키면서 반응 결과의 재현성을 관찰하였으며, 분말층의 베드(Bed)로서는 염화메탄만을 유동화시켜서 사용하였다.In the present invention, a stirred fluidized-bed reactor (hereinafter referred to as "FBR") was used as a reactor, and the reproducibility of the reaction results was observed while proceeding with a batch reaction and a continuous reaction, respectively. As the bed (Bed), only methane chloride was used by fluidizing.

상기 회분식 반응은 규소와 촉매 및 조촉매를 반응 초기에 반응기에 넣은 후, 원료의 추가적인 투입없이 8 시간 이상 반응시키는 방법이며, 연속식 반응은 규소와 촉매 및 조촉매를 반응 초기에 반응기에 넣은 후 반응이 진행됨에 따라 규소와 촉매 및 조촉매를 초기배합과 동일한 배합으로 소모되는 양만큼 추가적으로 투입하며 반응시키는 방법이다. 반응온도는 일반적으로 250 ∼ 350 ℃에서 진행되는 것으로 알려져 있으며, 반응압력은 일반적으로 1.1 ∼ 3.5 atm 에서 진행되는 것으로 알려져 있는데, 본 발명에서는 상기 반응온도와 반응압력에 따른 결과는배제하고, 촉매와 조촉매 조성물의 조성비에 따른 결과에 주목하였다.The batch reaction is a method in which silicon, a catalyst, and a promoter are added to a reactor at the beginning of the reaction, and then reacted for at least 8 hours without additional input of raw materials, and a continuous reaction is performed after the silicon, a catalyst, and a promoter are added to the reactor at the beginning of the reaction. As the reaction proceeds, the silicon, the catalyst and the cocatalyst are added and reacted as much as the amount consumed in the same formulation as the initial blending. The reaction temperature is generally known to proceed at 250-350 ° C., and the reaction pressure is generally known to proceed at 1.1-3.5 atm. In the present invention, the results according to the reaction temperature and reaction pressure are excluded, and the catalyst and Attention was paid to the results according to the composition ratio of the cocatalyst composition.

일반적으로 알려진 금속규소와 구리의 중간체(Contact mass)는 MCS 제조시에 전단계로 만들어지는 물질로서 구리와 금속규소를 혼합하고 염화메탄과 반응시켜서 제조되지만, 본 발명에서는 상기 중간체를 제조하는 공정을 배제할 수 있어서, 공정을 단축하였고, 기존에 촉매인 구리와 조촉매가 별도로 첨가되어 반응되던 것과는 달리 촉매로서 구리와 조촉매를 동시에 섞어 염화메탄과 반응시키는 특징이 있다. 또한, MCS 제조 반응이 진행되는 동안 소모된 반응기 내로 추가적으로 투입되는 분말규소, 촉매 및 조촉매도 중간체를 먼저 제조한 후 투입되지 않고 바로 혼합하여 사용한다. 즉, 본 발명에 따른 MCS 제조방법에 의하면 중간체 제조공정을 생략할 수 있어서 보다 간단한 방법으로 MCS를 제조할 수 있는 효과가 있다.In general, the contact mass of metal silicon and copper is prepared by mixing copper and metal silicon and reacting with methane chloride as a material which is made as a preliminary step in manufacturing MCS, but the present invention excludes the process of preparing the intermediate. It is possible to shorten the process, and unlike the conventional catalyst and the copper and cocatalyst was added separately, the reaction is characterized by mixing the copper and the cocatalyst as a catalyst and reacting with methane chloride. In addition, the powder silicon, catalyst and cocatalyst which are additionally added into the spent reactor during the MCS production reaction are prepared first, and then used without mixing. That is, according to the method of manufacturing MCS according to the present invention, it is possible to omit the intermediate manufacturing process, thereby producing an MCS by a simpler method.

반응이 진행되어 생성된 MCS는 가스 크로마토그래프(Gas Chromatograph, 이하 "GC"라고 표기)를 사용하여 분석하는데, 생성된 MCS와 염화메탄을 분석하여 반응성을 곧바로 계산하여 1시간 간격으로 추가 투입을 실시하였다. 반응성 뿐만 아니라 MCS의 선택도 또한 GC를 사용하여 측정하였다. 사용된 GC의 검출기는 열전도성 검출기(thermal conductivity detector)를 사용하였으며, 각각의 MCS 성분들은 시그마사 또는 알드리치사의 표준시약을 사용하여 질량 정량을 수행하여 그 양을 정확히 측정하였다. MCS를 제조할 경우 반응초기 약 30 분 안에 생성되는 물질 중에는 STC가 포함되어 있기 때문에 반응초기에 상기 중간체가 만들어지는것을 직접 확인할 수 있으며, 반응 후 약 1 시간 30 정도가 진행된 후 상기 초기에 생성된 STC가 없어지면서 정상적으로 MCS가 제조된다.MCS generated by the reaction is analyzed by using gas chromatograph (Gas Chromatograph, hereinafter referred to as "GC"). The generated MCS and methane chloride are analyzed immediately to calculate the reactivity, and then additionally added at an hourly interval. It was. Reactivity as well as selectivity of MCS were also measured using GC. The GC detector used was a thermal conductivity detector, and each MCS component was accurately measured by mass quantification using a standard reagent from Sigma or Aldrich. In the case of manufacturing MCS, since the STC is included in the material generated within the initial reaction time of about 30 minutes, it can be directly confirmed that the intermediate is formed in the initial reaction, and about 1 hour 30 after the reaction proceeds, The MCS is normally produced as the STC disappears.

회분식 반응과 연속식 반응 모두 M1과 M2의 비(이하 T/D)가 제일 낮은 곳의 값을 기준으로 하였다. M1과 M2의 비(T/D)는 선택도를 나타내기 위한 척도로 사용되며 M1의 양을 적게 생성시키기 위한 배합비를 찾는 기준으로 사용되고 있다. MH는 염화메탄이 분열(cracking) 되어 탄소(Carbon)가 규소의 표면에 쌓이면 생성되는 물질로 알려져 있으며, 이는 시간에 따라 점점 증가하며 장기 가동시에 많이 생성되는 물질이므로 안정된 반응 영역에서는 최소한 적게 생성되는 것이 유리하므로 MH/M3의 비율을 사용하여 그 결과를 해석하였다.Both batch and continuous reactions were based on values where the ratio of M1 to M2 (hereinafter T / D) was the lowest. The ratio of M1 to M2 (T / D) is used as a measure of the selectivity and is used as a basis for finding a compounding ratio for producing a small amount of M1. MH is known to be produced when methane chloride is cracked and carbon builds up on the surface of silicon, which increases with time and is produced during long-term operation. It is advantageous that the results are interpreted using the ratio of MH / M3.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by the following Examples.

실시예 1 : 아연의 함량 변화와 연속식 반응에 의한 MCS 선택도Example 1 MCS Selectivity by Changing Zinc Content and Continuous Reaction

유리재질로 3 cm의 내경과 30 cm의 길이를 갖고 있으며, 반응기 바닥에는 내부 베드(Bed)를 지탱하기 위해 유리 재질의 분산기(distributor)가 사용된 FBR을 사용하였으며, 반응성 계산에 의해 분말규소가 추가적으로 투입되는 연속식 반응에 의하여 MCS를 제조하였다.The glass material has an inner diameter of 3 cm and a length of 30 cm, and the FBR with a glass distributor was used to support the inner bed at the bottom of the reactor. MCS was prepared by a continuous reaction.

베드에 100 중량부의 분말규소를 투입하고, 촉매인 구리는 염화구리(CuCl)와 오동이 5 : 1 의 중량비로 혼합된 것을 각각 2.5 중량부, 3.5 중량부 사용하였다.사용된 분말규소의 평균 크기는 200 ㎛, 비표면적은 5 ㎡/g 이며, 주요 불순물로는 철 0.28 중량%, 알루미늄 0.18 중량%, 칼슘 0.13 중량% 이었다. 아연은 0.05 ∼ 0.3 중량부를 사용하였고, 주석은 구리-주석의 중량비가 90 : 10인 브론즈(Bronze)를 원료로 하여 주석의 함량으로서 0.008 중량부, 인은 구리-인의 중량비가 86 : 14인 합금을 원료로 하여 인의 함량으로서 0.014 중량부 사용하였다. 반응 중 염화메탄의 주입속도는 282 g/h로 유지하고, 반응온도는 330 ℃, 반응압력은 1.2 atm, 반응시간은 8 시간 이상이었다.100 parts by weight of powdered silicon was added to the bed, and the catalyst copper was mixed with copper chloride (CuCl) and paulownia in a weight ratio of 5: 1 by 2.5 parts by weight and 3.5 parts by weight, respectively. Was 200 μm, the specific surface area was 5 m 2 / g, and main impurities were 0.28 wt% iron, 0.18 wt% aluminum, and 0.13 wt% calcium. Zinc was used in an amount of 0.05 to 0.3 parts by weight, tin was used as a raw material of bronze having a copper-tin weight ratio of 90:10, and 0.008 parts by weight of tin and phosphorus was an alloy having a weight ratio of copper: phosphorus 86:14. 0.014 parts by weight of phosphorus was used as a raw material. The reaction rate of methane chloride was maintained at 282 g / h, the reaction temperature was 330 ℃, the reaction pressure was 1.2 atm, the reaction time was more than 8 hours.

미 반응된 염화메탄과 반응 생성물의 일부는 반응기를 통과하여 -18.5 ℃로 유지되고 있는 냉동기를 통과하도록 하였으며, 이때 생성된 MCS를 별도의 용기에 수집하였고, 일부는 GC를 통과시키면서 매 시간마다 MCS의 선택성 및 반응성을 측정하였으며, T/D가 최소일 때의 값을 분석 값의 기준으로 하였다. 아연의 함량에 따른 연속식 반응의 결과는 다음 표 1에 나타내었다.Part of the unreacted methane chloride and the reaction product was passed through a reactor and passed through a freezer maintained at -18.5 ° C. The resulting MCS was collected in a separate container, and part of the MCS was passed through the GC every hour. The selectivity and reactivity of were measured, and the value when T / D was minimum was used as a reference for the analysis value. The results of the continuous reaction according to the zinc content are shown in Table 1 below.

구리 함량(중량부)Copper content (parts by weight) 아연 함량(중량부)Zinc content (parts by weight) M2(%)M2 (%) T/D*) T / D *) MH/M3MH / M3 잔사(%)Residue (%) 2.52.5 0.30.3 89.48089.480 0.0340.034 0.7260.726 3.6583.658 2.52.5 0.20.2 90.04990.049 0.0330.033 0.7860.786 3.4383.438 2.52.5 0.050.05 86.19086.190 0.0490.049 0.6690.669 4.5874.587 3.53.5 0.20.2 87.89987.899 0.0230.023 0.8050.805 7.4137.413 3.53.5 0.10.1 91.69191.691 0.0200.020 0.7930.793 4.4394.439 3.53.5 0.070.07 90.29990.299 0.0360.036 0.4340.434 2.7872.787 *)T/D : 메틸트리클로로실란/디메틸디클로로실란*) T / D: Methyltrichlorosilane / Dimethyldichlorosilane

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 구리의 사용량이 2.5 중량부일 경우에는 아연의 함량이 0.2 중량부일 때 가장 높은 M2의 선택도를 나타내었으며, 구리의 사용량이 3.5 중량부일 경우에는 아연의 함량이 0.1 중량부일 때 가장 높은 M2의 선택도를 나타냄을 알 수 있다. T/D의 값은 생성되는 M1의 선택도에 따라 큰 값의 차이를 보이며 구리의 사용량이 3.5 중량부이고 아연의 함량이 0.1 중량부일 때 가장 낮은 값을 보이고 있다.As shown in Table 1, when the amount of copper used is 2.5 parts by weight, the highest selectivity of M2 is shown when the amount of zinc is 0.2 parts by weight, and when the amount of copper is 3.5 parts by weight, the content of zinc is 0.1 parts by weight. It can be seen that the negative indicates the highest selectivity of M2. The value of T / D shows a big difference depending on the selectivity of M1 to be produced. The value of T / D is lowest when the amount of copper used is 3.5 parts by weight and the content of zinc is 0.1 parts by weight.

구리의 사용량이 3.5 중량부이고 아연의 함량이 0.07 중량부인 경우 MH/M3의 비율 0.43 으로 나타나서 MH의 생성량이 최소임을 알 수 있다.When the amount of copper used is 3.5 parts by weight and the zinc content is 0.07 parts by weight, the ratio of MH / M3 is 0.43, indicating that the amount of MH produced is minimal.

실시예 2 : 아연의 함량 변화와 회분식 반응에 의한 MCS 선택도Example 2 MCS Selectivity by Variation of Zinc Content and Batch Reaction

상기 실시예 1과 동일한 반응기를 사용하며, 아연의 함량을 변화시키면서 회분식 반응을 적용하여 MCS를 제조하였다. 즉, 베드에 100 중량부의 분말규소를 투입하고 구리는 염화구리와 산화제이구리(CuO)의 중량비가 1 : 0.75 인 것을 2.5 중량부 사용하였으며, 아연은 0.05 ∼ 0.2 중량부를 사용하였고, 주석은 구리-주석의 중량비가 90 : 10인 브론즈를 원료로 하여 주석의 함량으로서 0.008 중량부, 인은 구리-인의 중량비가 86 : 14인 합금을 원료로 하여 인의 함량으로서 0.014 중량부를 사용하였다. 반응 중 염화메탄의 주입속도는 93 g/h로 유지하고, 반응온도는 330 ℃, 반응압력은 1.2 atm, 반응시간은 8 시간 이상 이었다. 구리/아연의 질량비에 따른 회분식 반응의 결과는 다음 표 2에 나타내었다.Using the same reactor as in Example 1, MCS was prepared by applying a batch reaction while changing the content of zinc. That is, 100 parts by weight of powdered silicon was added to the bed, and copper was used 2.5 parts by weight of copper chloride and cupric oxide (CuO) in a weight ratio of 1: 0.75, zinc was used in 0.05 to 0.2 parts by weight, and tin was copper-tin. 0.008 parts by weight of tin as a raw material, and phosphorus is 0.014 parts by weight of phosphorus as a raw material of an alloy having a weight ratio of copper: phosphorus of 86:14. During the reaction, the injection rate of methane chloride was maintained at 93 g / h, the reaction temperature was 330 ° C., the reaction pressure was 1.2 atm, and the reaction time was more than 8 hours. The results of the batch reaction according to the mass ratio of copper / zinc are shown in Table 2 below.

아연 함량(중량부)Zinc content (parts by weight) 반응성(gMC/gSi.h)Reactivity (gMC / gSi.h) M2(%)M2 (%) T/D*) T / D *) MH/M3MH / M3 잔사(%)Residue (%) 0.20.2 0.1610.161 94.8294.82 0.0190.019 0.9300.930 0.670.67 0.10.1 0.1590.159 94.6894.68 0.0170.017 0.7340.734 1.791.79 0.070.07 0.1610.161 92.9392.93 0.0280.028 0.9180.918 1.441.44 0.050.05 0.1530.153 91.0691.06 0.0370.037 0.6850.685 1.941.94 *)상기 표1과 동일*) Same as Table 1 above

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 아연의 함량이 0.1 ∼ 0.2 중량부일 때 가장 높은 M2의 선택도를 나타내며 T/D의 값도 같은 범위에서 최소값을 나타냄을 알 수 있다. 이는 상기 실시예 1에서 나타난 바와 같이 아연의 함량이 0.05 중량부일때 MH/M3의 비율이 가장 낮은 값인 0.685을 나타내어 연속식 반응과 회분식 반응에서 재현성 있는 결과를 보임을 알 수 있다. 반응성은 아연의 함량이 0.05 중량부일때 낮은 값을 보이지만 아연의 함량이 0.05 중량부 이상의 경우에서는 큰 차이가 없다.As shown in Table 2, when the zinc content is 0.1 to 0.2 parts by weight, it shows the highest selectivity of M2 and the value of T / D also shows the minimum value in the same range. As shown in Example 1, when the zinc content is 0.05 parts by weight, the ratio of MH / M3 is 0.685, which is the lowest value, indicating that the results are reproducible in the continuous reaction and the batch reaction. Reactivity is low when the zinc content is 0.05 parts by weight, but there is no significant difference when the zinc content is 0.05 parts by weight or more.

실시예 3 : 주석의 함량 변화와 연속식 반응에 의한 MCS 선택도Example 3 MCS Selectivity by Changing Tin Content and Continuous Reaction

상기 실시예 1과 동일한 반응기를 사용하고, 주석의 사용량을 변화시키면서 연속식 반응을 적용하여 MCS를 제조하였다. 즉, 베드에 100 중량부의 분말규소를 투입하고, 구리는 염화구리와 오동의 중량비가 10 : 1 인 것을 2.5 중량부 사용하고, 주석은 구리-주석의 중량비가 90 : 10인 합금을 분말규소 사용량 100 중량부에 대하여 각각 주석의 함량으로서 0.004, 0.008, 0.012, 0.016 중량부로 변화시켜 투입하였다. 또한, 아연은 0.1 중량부, 인은 구리-인의 중량비가 86 : 14인 합금을 원료로 하여 인의 함량으로서 0.014 중량부를 사용하였다. 반응 중 염화메탄의 주입속도는 282 g/h로 유지하고, 반응온도는 330 ℃, 반응압력은 1.2 atm, 반응시간은 8 시간 이상 이었다. 주석 사용량에 따른 연속식 반응의 결과는 다음 표 3에 나타내었다.MCS was prepared by using the same reactor as Example 1 and applying a continuous reaction while varying the amount of tin used. That is, 100 parts by weight of powdered silicon is added to the bed, and copper is 2.5 parts by weight of copper chloride and paulownia having a weight ratio of 10: 1, and tin is an alloy having a weight ratio of copper-tin of 90: 10 by using powder silicon 100 The amount of tin was changed to 0.004, 0.008, 0.012, and 0.016 parts by weight, respectively. In addition, 0.14 parts by weight of zinc and 0.014 parts by weight of phosphorus were used as a raw material using an alloy having a weight ratio of copper to phosphorus of 86:14. The reaction rate of methane chloride was maintained at 282 g / h, the reaction temperature was 330 ℃, the reaction pressure was 1.2 atm, the reaction time was more than 8 hours. The results of the continuous reaction according to the amount of tin used are shown in Table 3 below.

구리 함량(중량부)Copper content (parts by weight) 주석 함량(중량부)Tin content (parts by weight) M2(%)M2 (%) T/D*) T / D *) MH/M3MH / M3 잔사(%)Residue (%) 2.52.5 0.0040.004 88.3088.30 0.0450.045 0.8210.821 2.382.38 2.52.5 0.0080.008 90.27590.275 0.0290.029 0.8760.876 3.7523.752 2.52.5 0.0120.012 92.1792.17 0.0230.023 0.5430.543 3.223.22 2.52.5 0.0160.016 92.37992.379 0.0210.021 0.2710.271 3.7213.721 *)상기 표1과 동일*) Same as Table 1 above

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 주석의 사용량이 0.014 ∼ 0.016 중량부일 경우 전체적으로 M2에 대한 높은 선택도를 나타내며, 동시에 T/D의 값도 낮게 나타남을 알 수 있다. 그 중 주석의 사용량이 0.004 중량부인 경우 잔사의 양이 감소하며, M2의 선택도도 다소 낮고, MH 및 M1이 증가했으나 주석의 양이 0.008 ∼ 0.016 중량부인 경우 MH/M3의 비율이 매우 작아지고, T/D의 값이 작아지므로 MH 및 M1의 선택도가 현저히 감소했음을 알 수 있다.As shown in Table 3, when the amount of tin used is 0.014 to 0.016 parts by weight, it shows a high selectivity for M2 as a whole, and at the same time it can be seen that the value of T / D is also low. Among them, when the amount of tin used is 0.004 parts by weight, the amount of residue is reduced, the selectivity of M2 is somewhat lower, and MH and M1 are increased, but when the amount of tin is 0.008 to 0.016 parts by weight, the ratio of MH / M3 becomes very small. , The value of T / D decreases, indicating that the selectivity of MH and M1 is significantly reduced.

실시예 4 : 주석 함량 변화와 회분식 반응에 의한 MCS 선택도Example 4 MCS Selectivity by Changing Tin Content and Batch Reaction

상기 실시예 1과 동일한 반응기를 사용하고, 주석의 사용량을 변화시키면서 회분식 반응을 적용하여 MCS를 제조하였다. 즉, 베드에 100 중량부의 분말규소를 투입하고, 구리는 염화구리와 산화제이구리(CuO)의 중량비가 1 : 0.75 인 것을 2.5 중량부 사용하고, 주석은 구리-주석의 중량비가 90 : 10인 합금을 분말규소 사용량 100 중량부에 대하여 각각 주석 함량으로서 0.004, 0.008, 0.016, 0.03 중량부로 사용량을 변화시키면서 투입하였다. 또한, 아연은 0.1 중량부, 인은 구리-인의 중량비가 86 : 14인 합금을 원료로 하여 인의 함량으로서 0.014 중량부를 사용하였다. 반응 중 염화메탄의 주입속도는 93 g/h로 유지하고, 반응온도는 330 ℃, 반응압력은 1.2 atm, 반응시간은 8 시간 이상 이었다. 주석 사용량에 따른 회분식 반응의 결과는 다음 표 4에 나타내었다.MCS was prepared by using the same reactor as Example 1 and applying a batch reaction while varying the amount of tin used. That is, 100 parts by weight of powdered silicon is added to the bed, copper is 2.5 parts by weight of copper chloride and cuprous oxide (CuO) having a weight ratio of 1: 0.75, and tin is an alloy having a weight ratio of copper: tin of 90:10. It was added while varying the amount of use to 0.004, 0.008, 0.016 and 0.03 parts by weight of tin, based on 100 parts by weight of powder silicon. In addition, 0.14 parts by weight of zinc and 0.014 parts by weight of phosphorus were used as a raw material using an alloy having a weight ratio of copper to phosphorus of 86:14. During the reaction, the injection rate of methane chloride was maintained at 93 g / h, the reaction temperature was 330 ° C., the reaction pressure was 1.2 atm, and the reaction time was more than 8 hours. The results of the batch reaction according to the amount of tin used are shown in Table 4 below.

주석 함량(중량부)Tin content (parts by weight) 반응성(gMC/gSi.h)Reactivity (gMC / gSi.h) M2(%)M2 (%) T/D*) T / D *) MH/M3MH / M3 잔사(%)Residue (%) 0.0040.004 0.1120.112 93.6693.66 0.0270.027 0.870.87 0.460.46 0.0080.008 0.1590.159 94.6894.68 0.0170.017 0.7340.734 1.791.79 0.0160.016 0.2130.213 93.5293.52 0.0170.017 0.6020.602 3.123.12 0.030.03 0.2160.216 93.6393.63 0.0230.023 0.5510.551 2.082.08 *)상기 표1과 동일0.551*) Same as Table 1 above

상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 주석의 사용량이 0.004 ∼ 0.03 중량부인 경우 M2에 대해 높은 선택도를 보임을 알 수 있으며, 상기 실시예 3의 연속식 반응에 적용시킨 경우와 같이 주석의 사용량이 많을 경우 MH/M3의 비율이 매우 작아지므로 M3의 선택도가 증가함을 알 수 있다. T/D는 주석 사용량이 0.008 ∼ 0.016 중량부일 경우 가장 작은 값을 나타내고, 잔사의 양은 주석의 사용량이 가장 적을 경우에 가장 적은 생성량을 보이므로 이는 상기 실시예 3과 같이 연속식 반응을 적용한 경우와 유사한 결과를 나타내어 재현성 있는 결과를 나타냄을 알 수 있다.As shown in Table 4, it can be seen that when the amount of tin used is 0.004 to 0.03 parts by weight, it shows a high selectivity for M2, and when the amount of tin is used as in the continuous reaction of Example 3, In this case, since the ratio of MH / M3 becomes very small, it can be seen that the selectivity of M3 increases. T / D represents the smallest value when the amount of tin used is 0.008 to 0.016 parts by weight, and the amount of residue shows the smallest amount of production when the amount of tin is least, which is similar to the case of applying the continuous reaction as in Example 3 above. It can be seen that similar results are shown to produce reproducible results.

실시예 5 : 인의 함량 변화와 연속식 반응에 의한 MCS 선택도Example 5 MCS Selectivity by Changes in Phosphorus Content and Continuous Reaction

상기 실시예1과 동일한 반응기를 사용하고, 인의 사용량을 변화시키면서 연속식 반응법을 적용하여 MCS를 제조하였다. 즉, 베드에 100 중량부의 분말규소를 투입하고, 구리는 염화구리와 오동의 중량비가 10 : 1 인 것을 2.5 중량부 사용하고, 아연은 0.1 중량부, 주석은 구리-주석의 중량비가 90 : 10인 합금을 주석의 함량으로서 0.008 중량부, 인은 구리-인의 중량비가 86 : 14인 합금을 각각 인의함량으로서 0.014, 0.021, 0.028, 0.035 중량부로 사용량을 변화시키면서 첨가하였다. 반응 중 염화메탄의 주입속도는 282 g/h로 유지하고, 반응온도는 330 ℃, 반응압력은 1.2 atm, 반응시간은 8 시간 이상 이었다. 인 사용량에 따른 연속식 반응의 결과는 다음 표 5에 나타내었다.Using the same reactor as in Example 1, MCS was prepared by applying a continuous reaction method while varying the amount of phosphorus used. That is, 100 parts by weight of powdered silicon is added to the bed, copper is 2.5 parts by weight of copper chloride and paulownia having a weight ratio of 10: 1, 0.1 parts by weight of zinc, and 90% by weight of tin of copper-tin. An alloy containing 0.008 parts by weight of tin and phosphorus of copper-phosphorus of 86:14 was added with varying amounts of use of 0.014, 0.021, 0.028, and 0.035 parts by weight, respectively, of phosphorus. The reaction rate of methane chloride was maintained at 282 g / h, the reaction temperature was 330 ℃, the reaction pressure was 1.2 atm, the reaction time was more than 8 hours. The results of the continuous reaction according to the amount of phosphorus used are shown in Table 5 below.

구리 함량(중량부)Copper content (parts by weight) 인 함량(중량부)Phosphorus content (parts by weight) M2(%)M2 (%) T/D*) T / D *) MH/M3MH / M3 잔사(%)Residue (%) 2.52.5 0.0140.014 91.40591.405 0.0280.028 0.9150.915 3.7593.759 2.52.5 0.0210.021 89.31989.319 0.0340.034 0.7780.778 3.6433.643 2.52.5 0.0280.028 90.00090.000 0.0310.031 0.9200.920 4.5204.520 2.52.5 0.0350.035 89.82489.824 0.0380.038 0.7960.796 2.6482.648 *)상기 표1과 동일*) Same as Table 1 above

상기 표 5에 나타낸 바와 같이 인의 사용량이 0.014 중량부일 경우 T/D 값이 최소값을 나타내므로 M1의 생성량이 감소되었음을 알 수 있다. 또한 인의 사용량이 0.035 중량부인 경우 잔사의 생성량이 적음을 알 수 있고, 역시 MH 및 M3의 선택도에 대한 인의 영향은 크지 않음을 알 수 있다.As shown in Table 5, when the amount of phosphorus used is 0.014 parts by weight, the T / D value shows the minimum value, indicating that the amount of M1 produced is reduced. In addition, when the amount of phosphorus used is 0.035 parts by weight, it can be seen that the amount of residue produced is small, and the influence of phosphorus on the selectivity of MH and M3 is not large.

실시예 6 : 인의 함량 변화와 회분식 반응에 의한 MCS 선택도Example 6 MCS Selectivity by Phosphorus Content Change and Batch Reaction

상기 실시예 1과 동일한 반응기를 사용하고, 인의 사용량을 변화시키면서 회분식 반응법을 적용하여 MCS를 제조하였다. 즉, 베드에 100 중량부의 분말규소를 투입하고, 구리는 염화구리와 산화제이구리(CuO)의 중량비가 1 : 0.75 인 것을 2.5 중량부 사용하고, 아연은 0.1 중량부, 주석은 구리-주석의 중량비가 90 : 10 인 합금을 주석의 함량으로서 0.008 중량부, 인은 구리-인의 중량비가 86 : 14인 합금을 각각 인의 함량으로서 0.014, 0.021, 0.028, 0.042 중량부로 사용량을 변화시키면서 첨가하였다. 반응 중 염화메탄의 주입속도는 93 g/h로 유지하고, 반응온도는 330 ℃, 반응압력은 1.2 atm, 반응시간은 8 시간 이상 이었다. 인 사용량에 따른 회분식 반응의 결과는 다음 표 6에 나타내었다.MCS was prepared by using the same reactor as Example 1 and applying a batch reaction method while varying the amount of phosphorus used. That is, 100 parts by weight of powdered silicon is added to the bed, and copper is used in the weight ratio of copper chloride and cupric oxide (CuO) of 1: 0.75, 2.5 parts by weight, zinc is 0.1 parts by weight, tin is the copper-tin weight ratio A 90:10 phosphorus alloy was added in an amount of 0.008 parts by weight as tin, and an alloy in which the weight ratio of copper-phosphorus was 86:14 was added with varying amounts of 0.014, 0.021, 0.028, and 0.042 parts by weight, respectively. During the reaction, the injection rate of methane chloride was maintained at 93 g / h, the reaction temperature was 330 ° C., the reaction pressure was 1.2 atm, and the reaction time was more than 8 hours. The results of the batch reaction according to the amount of phosphorus used are shown in Table 6 below.

인 함량(중량부)Phosphorus content (parts by weight) 반응성(gMC/gSi.h)Reactivity (gMC / gSi.h) M2(%)M2 (%) T/D*) T / D *) MH/M3MH / M3 잔사(%)Residue (%) 0.0140.014 0.1590.159 94.6894.68 0.0170.017 0.73390.7339 1.791.79 0.020.02 0.1540.154 93.7393.73 0.0240.024 0.9320.932 1.891.89 0.0280.028 0.1540.154 93.9093.90 0.0240.024 0.9580.958 1.411.41 0.0420.042 0.1080.108 93.0593.05 0.0250.025 0.9730.973 2.132.13 *)상기 표1과 동일*) Same as Table 1 above

상기 표 6에 나타낸 바와 같이, 인의 사용량이 0.014 ∼ 0.042 중량부인 경우에서 M2에 대한 선택도가 높음을 알 수 있으며, 따라서 T/D도 감소했음을 알 수 있다. 상기 결과로부터 상기 사용량의 인은 M2의 선택도를 크게 향상시키는 반면 M1의 선택도를 크게 감소시킴을 알 수 있다.As shown in Table 6, it can be seen that when the amount of phosphorus used is 0.014 to 0.042 parts by weight, the selectivity for M2 is high, and thus T / D is also reduced. From the above results, it can be seen that the phosphorus of the amount of use greatly improves the selectivity of M1 while greatly improving the selectivity of M1.

상기 실시예 1 ∼ 6에 나타난 결과와 같이, 아연, 주석, 인 등의 조촉매를 사용량을 한정하여 사용함으로써 M2 및 M3에 대한 선택도를 향상시키고, MH, M1, 잔사 등의 생성을 억제하는 배합을 찾을 수 있었으며, 상기의 결과를 토대로 각각의 모노머에 대한 선택도를 조절할 수 있다.As shown in Examples 1 to 6 above, by using a limited amount of promoters such as zinc, tin, phosphorus, etc., the selectivity to M2 and M3 is improved, and production of MH, M1, residues, etc. is suppressed. Formulations were found and the selectivity for each monomer can be adjusted based on the above results.

상기한 바와 같이, 분말규소와 염화메탄을 주원료로 사용하고 구리를 촉매로적용한 직접합성법에 의한 메틸클로로실란의 제조방법에 있어서, 사용되는 촉매인 구리와 조촉매인 아연, 주석 및 인의 사용량 및 그 비율을 한정함으로써 목적하는 메틸클로로실란의 선택도를 향상시킬 수 있으며, 특히 상업적으로 유용한 디메틸디클로로실란(M2)의 선택도를 월등히 향상시킨 촉매 및 조촉매의 조성 및 사용량을 찾아낼 수 있었다.As described above, in the method for producing methylchlorosilane by direct synthesis using powdered silicon and methane as the main raw materials and applying copper as a catalyst, the amount of copper, a catalyst used, and zinc, tin and phosphorus as catalysts, and the amount thereof By limiting the ratio, the selectivity of the desired methylchlorosilane can be improved, and in particular, the composition and the amount of the catalyst and the cocatalyst which greatly improved the selectivity of the commercially useful dimethyldichlorosilane (M2) can be found.

또한 직접합성법에 의한 메틸클로로실란의 제조방법은 소요되는 반응 시간에 따라 염화메탄의 분해에 의해 수소를 함유한 실란, 즉 메틸디클로로실란(MH)의 함량이 증가하게 되는 데 촉매의 조건에 의해 MH의 생성량을 감소시키고 트리메틸클로로실란(M3)의 생성량을 증가시킬 수 있는 촉매 및 조촉매의 조성 및 사용량을 찾아낼 수 있었다.In addition, the method of preparing methylchlorosilane by the direct synthesis method increases the content of hydrogen-containing silane, that is, methyldichlorosilane (MH) by decomposition of methane chloride according to the reaction time required. It was found that the composition and the amount of the catalyst and the promoter which can reduce the amount of produced and increase the amount of trimethylchlorosilane (M3).

즉, 본 발명에서는 목적하는 생성물의 종류에 따라서 촉매 및 조촉매의 조성 및 사용량을 조절할 수 있는데, 예를 들면, T/D가 0.05 이하를 유지할 수 있는 촉매 및 조촉매의 조성과 사용량을 적용하여 M2의 선택도를 높일 수 있으며, MH/M3의 비율이 1 이하에서 유지될 수 있는 촉매 및 조촉매의 조성과 사용량을 적용하여 MH의 생성량을 저하시키고, M3의 생성량을 증가시킬 수 있었다.That is, in the present invention, the composition and the amount of the catalyst and the promoter can be adjusted according to the kind of the desired product. For example, by applying the composition and the amount of the catalyst and the promoter which can maintain the T / D of 0.05 or less, The selectivity of M2 can be increased, and the composition and the amount of the catalyst and the promoter which can maintain the ratio of MH / M3 at 1 or less can be applied to reduce the amount of MH produced and to increase the amount of M3 produced.

Claims (6)

분말규소와 염화메탄(CH3Cl)을 사용하여 직접합성법으로 메틸클로로실란을 제조하는 방법에 있어서,In the method for producing methylchlorosilane by direct synthesis using powdered silicon and methane chloride (CH 3 Cl), 상기 직접합성법은 촉매로서 분말규소 사용량 100 중량부에 대하여 구리 1 ∼ 5 중량부와, 조촉매로서 주석 0.004 ∼ 0.03 중량부, 인 0.014 ∼ 0.042 중량부 및 아연 0.05 ∼ 0.3 중량부를 포함하는 촉매 및 조촉매를 사용하는 것을 특징으로 하는 메틸클로로실란 제조방법.The direct synthesis method is a catalyst and a bath containing 1 to 5 parts by weight of copper, 0.004 to 0.03 parts by weight of tin, 0.014 to 0.042 parts by weight of phosphorus and 0.05 to 0.3 parts by weight of zinc, based on 100 parts by weight of powder silicon as a catalyst. Method for producing methylchlorosilane, characterized in that using a catalyst. 제 1 항에 있어서, 상기 구리는 염화구리(I)(CuCl), 산화제일구리(Cu2O), 산화제이구리(CuO), 오동(烏銅, oxidized copper) 및 구리금속(copper metal) 중에서 선택된 2 종의 혼합물인 것을 특징으로 하는 메틸클로로실란 제조방법.The method of claim 1, wherein the copper is selected from copper chloride (I) (CuCl), cuprous oxide (Cu 2 O), cuprous oxide (CuO), paulownia (oxidized copper) and copper metal (copper metal) Method for producing methylchlorosilane, characterized in that a mixture of two kinds. 제 2 항에 있어서, 상기 구리는 염화구리(I)와 산화제이구리가 1 : 0.5 ∼ 0.8 중량비를 이룬 혼합물 또는 염화구리(I)와 오동이 4 ∼ 10 : 1 중량비를 이룬 혼합물인 것을 특징으로 하는 메틸클로로실란 제조방법.The copper according to claim 2, wherein the copper is a mixture in which copper chloride (I) and copper oxide are in a weight ratio of 1: 0.5 to 0.8 or a mixture in which copper chloride (I) and paulownia is in a weight ratio of 4 to 10: 1. Methylchlorosilane Preparation Method. 제 1 항에 있어서, 상기 주석은 구리-주석 합금(Bronze) 또는 주석분말인 것임을 특징으로 하는 메틸클로로실란 제조방법.The method of claim 1, wherein the tin is a copper-tin alloy (Bronze) or tin powder. 제 1 항에 있어서, 상기 인은 구리-인 합금 또는 Cu3P인 것임을 특징으로 하는 메틸클로로실란 제조방법.The method of claim 1, wherein the phosphorus is a copper-phosphorus alloy or Cu 3 P. 제 1 항에 있어서, 상기 아연은 아연분말, 염화아연 및 산화아연 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 메틸클로로실란 제조방법.The method of claim 1, wherein the zinc is selected from zinc powder, zinc chloride, and zinc oxide.
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