RU2504515C2 - Способ уменьшения содержания элементов типа бора в галогенсиланах и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ уменьшения содержания элементов типа бора в галогенсиланах и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504515C2 RU2504515C2 RU2010133878/05A RU2010133878A RU2504515C2 RU 2504515 C2 RU2504515 C2 RU 2504515C2 RU 2010133878/05 A RU2010133878/05 A RU 2010133878/05A RU 2010133878 A RU2010133878 A RU 2010133878A RU 2504515 C2 RU2504515 C2 RU 2504515C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- halogenosilanes
- boron
- complexes
- unit
- distillation
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- JBWKIWSBJXDJDT-UHFFFAOYSA-N triphenylmethyl chloride Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C=1C=CC=CC=1)(Cl)C1=CC=CC=C1 JBWKIWSBJXDJDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 24
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 238000010908 decantation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 20
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 18
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 13
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 claims description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 6
- KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N chlorosilane Chemical class Cl[SiH3] KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims description 5
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 claims description 4
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 3
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 17
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 16
- 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 description 12
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 11
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 10
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 4
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 4
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 4
- -1 for example Substances 0.000 description 4
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 4
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 150000001638 boron Chemical class 0.000 description 2
- SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N chlorosilicon Chemical compound Cl[Si] SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000007701 flash-distillation Methods 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 238000005647 hydrohalogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UOFGSWVZMUXXIY-UHFFFAOYSA-N 1,5-Diphenyl-3-thiocarbazone Chemical compound C=1C=CC=CC=1N=NC(=S)NNC1=CC=CC=C1 UOFGSWVZMUXXIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AZUYLZMQTIKGSC-UHFFFAOYSA-N 1-[6-[4-(5-chloro-6-methyl-1H-indazol-4-yl)-5-methyl-3-(1-methylindazol-5-yl)pyrazol-1-yl]-2-azaspiro[3.3]heptan-2-yl]prop-2-en-1-one Chemical compound ClC=1C(=C2C=NNC2=CC=1C)C=1C(=NN(C=1C)C1CC2(CN(C2)C(C=C)=O)C1)C=1C=C2C=NN(C2=CC=1)C AZUYLZMQTIKGSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001774 Perfluoroether Polymers 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229910003691 SiBr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- VQPFDLRNOCQMSN-UHFFFAOYSA-N bromosilane Chemical class Br[SiH3] VQPFDLRNOCQMSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009918 complex formation Effects 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- VEYJKODKHGEDMC-UHFFFAOYSA-N dichloro(trichlorosilyl)silicon Chemical compound Cl[Si](Cl)[Si](Cl)(Cl)Cl VEYJKODKHGEDMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 238000003682 fluorination reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- FAIAAWCVCHQXDN-UHFFFAOYSA-N phosphorus trichloride Chemical class ClP(Cl)Cl FAIAAWCVCHQXDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- AIFMYMZGQVTROK-UHFFFAOYSA-N silicon tetrabromide Chemical compound Br[Si](Br)(Br)Br AIFMYMZGQVTROK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- IBOKZQNMFSHYNQ-UHFFFAOYSA-N tribromosilane Chemical compound Br[SiH](Br)Br IBOKZQNMFSHYNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYFXMIAQVGXIIN-UHFFFAOYSA-N trichloro(chlorosilyl)silane Chemical compound Cl[SiH2][Si](Cl)(Cl)Cl VYFXMIAQVGXIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LXEXBJXDGVGRAR-UHFFFAOYSA-N trichloro(trichlorosilyl)silane Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)[Si](Cl)(Cl)Cl LXEXBJXDGVGRAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PZKOFHKJGUNVTM-UHFFFAOYSA-N trichloro-[dichloro(trichlorosilyl)silyl]silane Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)[Si](Cl)(Cl)[Si](Cl)(Cl)Cl PZKOFHKJGUNVTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MSQITEWLCPTJBF-UHFFFAOYSA-N trichloro-[dichloro-[dichloro(trichlorosilyl)silyl]silyl]silane Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)[Si](Cl)(Cl)[Si](Cl)(Cl)[Si](Cl)(Cl)Cl MSQITEWLCPTJBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 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
- C01B33/08—Compounds containing halogen
- C01B33/107—Halogenated silanes
- C01B33/10778—Purification
- C01B33/10794—Purification by forming addition compounds or complexes, the reactant being possibly contained in an adsorbent
-
- 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)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано для уменьшения содержания бора и алюминия в галогенсиланах технической чистоты. Способ уменьшения содержания бора и/или алюминия в галогенсиланах технической чистоты включает стадии примешивания галогенсиланов к трифенилметилхлориду в аппарате (2) для образования труднорастворимых комплексов, перевода комплексов в узел разделения (3), включающий узел декантирования, узел центрифугирования, узел фильтрования и узел дистилляции, в котором происходит отделение комплексов посредством механического воздействия и выделение очищенных галогенсиланов. Изобретение позволяет получить высокочистые галогенсиланы с остаточным количеством бора 16-18 мкг/кг. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 4 пр.
Description
Настоящее изобретение относится к способу уменьшения содержания элементов третьей главной группы периодической системы, предпочтительно бора и/или алюминия, в галогенсиланах технической чистоты, целью которого является получение высокочистых галогенсиланов, прежде всего высокочистых хлорсиланов. Изобретение относится также к устройству для осуществления указанного способа.
Из уровня техники известны два способа очистки галогенсиланов, которые основаны на использовании трифенилметилхлорида в комбинации с другими комплексообразователями. Одним из них является предложенный в патенте Великобритании GB 975000 многостадийный способ, на первой стадии которого с целью дистилляционного выделения фосфорсодержащих примесей в галогенсиланы для образования твердых осадков вводят тетрагалогениды олова и/или тетрагалогениды титана. На следующей стадии с целью осаждения солей олова или солей титана, а также при необходимости имеющихся других примесей, к которым относятся также бор, алюминий или другие, можно добавлять большой избыток трифенилметилхлорида. На последующей стадии осуществляют дистилляцию.
Из международной заявки WO 2006/054325 А2 известен многостадийный способ получения тетрахлорида кремния электронной чистоты (Sieg) или трихлорсилана из тетрахлорида кремния или трихлорсилана технической чистоты. На первой стадии этого способа примеси, присутствующие в тетрахлориде кремния и/или трихлорсилане технической чистоты, в частности, борсодержащие примеси (ВСl3), путем добавления дифенилтиокарбазона и трифенилхлорметана переводят в высококипящие комплексы, которые на второй стадии удаляют на дистилляционной колонне, причем на третьей стадии в качестве кубового остатка второй дистилляционной колонны выделяют хлориды фосфора (РСl3) и фосфорсодержащие примеси, а также примеси, содержащие мышьяк и алюминий, и другие металлические примеси. Согласно цитируемой заявке необходимость в использовании двух комплексообразователей для выделения всех примесей обусловлена тем, что трифенилхлорметан способен образовывать комплексы со многими металлическими примесями, кроме бора. Дихлорсилан удаляют путем дистилляции лишь на четвертой стадии.
В основу настоящего изобретение была положена задача предложить более простой, а, следовательно, более экономичный способ и устройство для получения высокочистых галогенсиланов, прежде всего хлорсиланов, пригодных для получения используемого в солнечных элементах кремния, а также прежде всего для получения полупроводникового кремния.
Указанная задача решается с помощью предлагаемого в изобретении способа и предлагаемого в изобретении устройства, отличительные признаки которых представлены в пунктах 1 и 17 формулы изобретения. Предпочтительные варианты предлагаемых в изобретении способа и устройства приведены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Предлагаемый в изобретении способ позволяет получать очищенные галогенсиланы из галогенсиланов технической чистоты путем почти количественного выделения элементов третьей главной группы периодической системы, прежде всего бора и/или алюминия. При этом прежде всего получают высокочистые галогенсиланы.
Объектом настоящего изобретения является способ уменьшения содержания элементов третьей главной группы периодической системы, прежде всего бора и/или алюминия, в галогенсиланах технической чистоты, целью которого является получение очищенных галогенсиланов, причем способ включает следующие стадии:
a) примешивание подлежащих очистке галогенсиланов к трифенилметилхлориду для образования труднорастворимых в галогенсиланах комплексов, и
b) получение очищенных галогенсиланов путем выделения образующихся труднорастворимых комплексов посредством механического воздействия, соответственно механических операций.
Перед выделением комплексов, реализуемым посредством механических операций, реакционную смесь сначала можно подвергнуть термической обработке, например, нагреванию, что, как правило, способствует коагуляции хлопьевидных комплексов, а, следовательно, их более легкому выделению. Предпочтительно получают высокочистые галогенсиланы. Для дополнительной очистки галогенсиланов после выделения выпавших в осадок комплексов можно осуществлять операцию дистилляции. Под механическим воздействием, соответственно механическими операциями, прежде всего, подразумевают фильтрование, седиментацию, декантирование, счерпывание и/или центрифугирование, причем предпочтительным является фильтрование. Подобные операции можно выполнять в периодическом или непрерывном режиме.
В одном из вариантов предлагаемый в изобретении способ можно осуществлять таким образом, что для образования комплексов стадию a) примешивание подлежащих очистке галогенсиланов к трифенилметилхлориду реализуют в предназначенном для образования комплексов аппарате (2), из которого галогенсиланы и комплексы по меньшей мере частично переводят в узел разделения (3), прежде всего в отдельный узел разделения (3), в котором реализуют стадию (b) выделения комплексов. Таким образом, в соответствии с указанным вариантом стадию а) способа реализуют независимо от стадии b), прежде всего пространственно независимо от нее. В подобном узле разделения (3) сначала предпочтительно осуществляют механическое воздействие, вслед за которым при необходимости можно выполнять дистилляцию галогенсиланов, позволяющую получать высокочистые галогенсиланы, предпочтительно высокочистый тетрахлорсилан, трихлорсилан и/или дихлорсилан. Согласно изобретению стадии a) и b) объединяют в непрерывный процесс получения высокочистых галогенсиланов, предпочтительно исходящего из превращения металлургического кремния.
Преимущество указанного выше варианта осуществления способа состоит в том, что образование комплексов не связано с их выделением, что позволяет интегрировать выделение элементов третьей главной группы периодической системы, таких как бор и/или алюминий, соответственно содержащих эти элементы соединений, в общий непрерывный процесс. Речь при этом может идти, например, о подключении узла разделения (3) по меньшей мере к одному аппарату (2) для образования комплекса, предпочтительно к нескольким параллельно соединенным аппаратам (2). Аппарат (2), соответственно аппараты (2) для образования комплексов, можно заполнять галогенсиланами или пропускать через них галогенсиланы, например, в периодическом или непрерывном режиме (то есть речь идет о периодическом или трубчатом реакторе), выполняя аналитическое определение содержания элементов третьей главной группы, таких как бор, и при необходимости других примесей. Затем подлежащие очистке галогенсиланы примешивают к трифенилметилхлориду, предпочтительно с избытком трифенилметилхлорида, составляющим (20% мол., особенно предпочтительно (10% мол., еще более предпочтительно (5% мол. или менее в пересчете на примесь элементов третьей главной группы периодической системы.
При этом для полноты образования комплекса, например, содержащих бор соединений получаемую реакционную смесь можно гомогенизировать. Гомогенизацию можно осуществлять путем перемешивания или завихрения в трубчатом реакторе. После этого галогенсиланы и при необходимости комплексы переводят в узел разделения (3). В нем сначала предпочтительно осуществляют выделение труднорастворимых комплексов механическими методами и при необходимости последующую дистилляционную переработку очищенных галогенсиланов с целью получения высокочистых галогенсиланов.
Благодаря периодическому, полунепрерывному или непрерывному образованию комплексов на стадии а) и последующему дистилляционному выделению галогенсиланов предлагаемый в изобретении способ может быть интегрирован в общий непрерывный технологический процесс получения высокочистых галогенсиланов, в основе которого лежит гидрогалогенирование металлургического кремния.
К элементам третьей главной группы периодической системы, содержание которых в галогенсиланах технической чистоты подлежит уменьшению предлагаемым в изобретении способом, прежде всего относятся бор и/или алюминий, а также соединения, присутствие которых в галогенсиланах обусловлено технологическими причинами. В общем случае трифенилметилхлорид способен образовывать комплексы с любыми типичными кислотами Льюиса. Помимо бора и алюминия кислотами Льюиса могут являться олово, титан, ванадий и/или сурьма, а также соединения, содержащие эти посторонние металлы.
Возможны самые разные целесообразные варианты осуществления предлагаемого в изобретении способа. Так, например, после примешивания галогенсиланов к трифенилметилхлориду сначала можно выполнить, например, выделение скоагулировавших, труднорастворимых комплексов посредством механических операций, например, таких как фильтрование или центрифугирование. Перед механическим выделением может оказаться благоприятной термическая обработка реакционной смеси, например, ее нагревание, позволяющее скоагулировать труднорастворимые комплексы, а, следовательно, облегчить их выделение, и/или охлаждение реакционной смеси с целью дополнительного снижения растворимости комплексов. Так, например, реакционную смесь можно охладить примерно до 0°С или до температуры от 10 до -40°С а затем выделить комплексы. После выделения комплексов посредством механических операций можно осуществлять дистилляционную очистку галогенсиланов, например, флешдистилляцию в трубчатом испарителе или перегонку в колонне при глубоком вакууме. Дистилляционную очистку галогенсиланов, например, таких как тетрахлорид кремния и/или трихлорсилан, обычно выполняют при температуре в верхней части колонны примерно от 31,8 до 56,7°С и абсолютном давлении около 1013,25 гПа или 1013,25 мбар. При более высоких или низких давлениях температура в верхней части колонны соответствующим образом изменяется. Легкокипящие соединения целесообразно перегонять при повышенном давлении.
В зависимости от сферы последующего использования полученных очищенных галогенсиланов, предпочтительно высокочистых галогенсиланов, может быть достаточным выделение труднорастворимых комплексов только посредством механических операций. Подобное выделение предпочтительно можно выполнять путем однократного или двухкратного фильтрования. Содержание бора в полученных высокочистых галогенсиланах составляет прежде всего ≤50 мкг/кг, предпочтительно ≤20 мкг/кг и особенно предпочтительно ≤5 мкг/кг.
Предлагаемый в изобретении способ, включающий стадии а) и b), может быть включен в непрерывный процесс получения высокочистых галогенсиланов, в основе которого прежде всего лежит гидрогалогенирование металлургического кремния.
Под галогенсиланами предпочтительно подразумевают хлорсиланы и/или бромсиланы, причем особенно предпочтительными являются тетрахлорид кремния, трихлорсилан и/или смеси этих силанов при необходимости с другими галогенированными силанами, такими как дихлорсилан и/или монохлорсилан. В соответствии с этим предлагаемый в изобретении способ в общем случае хорошо пригоден для уменьшения содержания элементов третьей главной группы периодической системы в галогенсиланах, если соединения этих элементов обладают температурой кипения (соответственно интервалом температур кипения), сравнимой с галогенсиланами, или способны образовывать с ними азеотроп, и/или если образуемые ими комплексы ограниченно растворимы в галогенсиланах. В связи с этим соединения, содержащие элементы третьей главной группы периодической системы, иногда лишь с большим трудом могут быть выделены из галогенсиланов путем дистилляции или вообще не могут быть выделены от них. В качестве температуры кипения, близкой к точке кипения галогенсилана, принимают температуру, отклонение которой от температуры кипения одного из галогенсиланов при нормальном давлении (примерно 1013,25 гПа или 1013,25 мбар) составляет ±20°С.
Предлагаемый в изобретении способ целесообразно использовать также для очистки тетрабромсилана, трибромсилана и/или смеси галогенсиланов. В общем случае в галогенсиланах независимо от атомов того или иного галогена могут присутствовать атомы любого другого галогена, выбранного из группы, включающей фтор, хлора, бром и йод, в связи с чем под галогенсиланами подразумевают также смешанные галогенсиланы, например, такие как SiBrCl2F или SiBr2ClF. Содержание бора может быть уменьшено не только в указанных выше, предпочтительно мономерных соединениях, но и в димерных или высокомолекулярных соединениях, таких как гексахлордисилан, декахлортетрасилан, октахлортрисилан, пентахлордисилан и тетрахлордисилан, а также в жидких смесях, содержащих мономерные, димерные, линейные, разветвленные и/или циклические олигомерные и/или полимерные галогенсиланы.
Под галогенсиланами технической чистоты подразумевают загрязненные галогенсиланы, прежде всего продукты с содержанием галогенсиланов ≥97% масс, и содержанием элементов третьей главной группы периодической системы прежде всего соответственно до 0,1% масс, например, соответственно от ≤0,1% масс, до ≥100 мкг/кг. Галогенсиланы технической чистоты предпочтительно содержат по меньшей мере 99,00% масс, например, по меньшей мере 99,9% масс, галогенсилана или целевых галогенсиланов и указанные выше количества элементов третьей главной группы. Примером является композиция, содержащая 97,5% масс, тетрахлорида кремния и 2,2% масс, трихлорсилана (HSiCl3), композиция, содержащая около 85% масс. SiCl4 и 15% масс. HSiCl3, а также композиция, содержащая до 99,0% масс, тетрахлорида кремния.
Под очищенными галогенсиланами подразумевают технические галогенсиланы с содержанием элементов третьей главной группы периодической системы, уменьшенным предлагаемым в изобретении способом.
Под высокочистыми галогенсиланами подразумевают продукты с содержанием галогенсиланов ≥99,9% масс, предпочтительно 99,99% масс, и прежде всего с максимальным содержанием примеси соответствующего элемента третьей главной группы периодической системы, прежде всего соединений бора, а также алюминия, ≤50 мкг/кг, прежде всего ≤25 мкг/кг, предпочтительно ≤20 мкг/кг, ≤15 мкг/кг или ≤10 мкг/кг, причем количество примеси элемента (согласно изобретению соответственно бора и алюминия) в галогенсилане особенно предпочтительно составляет ≤5 мкг/кг, ≤2 мкг/кг или ≤1 мкг/кг.
К содержащим бор соединениям относится, например, трихлорид бора или эфиры бора. Однако остаточное содержание полученных на стадии синтеза или уносимых с нее борсодержащих соединений в любых галогенсиланах в общем случае согласно изобретению уменьшают прежде всего до ≤20 мкг/кг, предпочтительно до ≤5 мкг/кг, до ≤2 мкг/кг, особенно предпочтительно до ≤1 мкг/кг. Содержание бора и/или борсодержащего соединения в зависимости от начальной концентрации в общем случае может быть сокращено на величину от 50 до 99,9% масс. То же относится и к алюминию или содержащим алюминий соединениям. Типичным содержащим алюминий соединением является хлорид алюминия (AlCl3).
Трифенилметилхлорид в качестве комплексообразующего соединения добавляют на стадии а) предлагаемого в изобретении способа предпочтительно в таком количестве, чтобы было превышено произведение растворимости образуемого с ним комплекса элемента третьей главной группы периодической системы, прежде всего комплекса содержащих этот элемент соединений, особенно предпочтительно соединений, содержащих бор и/или алюминий, и чтобы образовался труднорастворимый комплекс. При этом трифенилметилхлорид особенно предпочтительно добавляют в небольшом избытке по отношению к примеси, содержащей элементы третьей главной группы периодической системы, составляющем примерно ≤20% мол., прежде всего ≤10% мол., особенно предпочтительно ≤5% мол.
В связи с этим перед примешиванием к трифенилметилхлориду необходимо определять содержание примесей в галогенсиланах технической чистоты, прежде всего содержание элементов группы Ша периодической системы и при необходимости других примесей, которые образуют с трифенилметилхлоридом труднолетучие и/или труднорастворимые комплексы. Под ними прежде всего подразумевают указанные выше соединения, содержащие бор и/или алюминий. Определение их содержания можно выполнять, например, методом ICP-масс-спектрометрии. В зависимости от содержания этих элементов и/или при необходимости других примесей, реагирующих с трифенилметилхлоридом, можно определить необходимое количество трифенилметилхлорида.
Согласно уровню техники трифенилметилхлорид добавляют к галогенсиланам в большом избытке по отношению к содержащимся в них соединениям бора. Согласно предлагаемому в изобретении способу необходимое количество трифенилметилхлорида можно приводить в соответствие со степенью загрязнения галогенсиланов. Это позволяет уменьшить воздействие на окружающую среду, например, благодаря более точному соответствию добавляемого количества трифенилметилхлорида произведению растворимости труднорастворимых комплексов бора. Подобная технология более подробно поясняется в приведенных ниже примерах.
Подачу трифенилметилхлорида на стадии а) можно осуществлять путем однократного или постепенного дозирования. При этом в зависимости от типа устройства или осуществления способа трифенилметилхлорид можно дозировать в виде твердого вещества или раствора. В качестве растворителя можно использовать инертные высококипящие растворяющие средства или предпочтительно высокочистый галогенсилан, в частности, тетрахлорид кремния и/или трихлорсилан. Подобным образом можно осуществлять чрезвычайно точное дозирование трифенилметилхлорида и эффективное смешивание компонентов в течение короткого промежутка времени.
Одновременно примешиванием галогенсиланов технической чистоты к трифенилметилхлориду на стадии а) или после подобного примешивания реакционную смесь можно подвергать термической обработке. Термическую обработку можно выполнять, как указано выше, в виде нагревания, например, с целью коагуляции хлопьевидных комплексов и/или для полноты протекания реакции. В другом варианте реакционную смесь можно сначала нагреть, а затем охладить, что при необходимости позволяет увеличить полноту реакции, а затем дополнительно уменьшить растворимость комплексов. Выпавшие в осадок комплексы затем выделяют из охлажденной реакционной смеси.
Нагревание, сопровождаемое прогрессирующей коагуляцией плавающего на поверхности галогенсилана хлопьевидного осадка, предпочтительно осуществляют на бане с температурой от 30 до 100°С, предпочтительно от 50 до 85°С. После этого предпочтительно в отсутствие перемешивания осуществляют охлаждение и фильтрование, счерпывание, центрифугирование или декантирование. В другом варианте скоагулировавший осадок сначала можно декантировать, и лишь после этого выполнить фильтрование реакционной смеси. Благодаря этому можно увеличить срок службы фильтра. В другом варианте примешивание к трифенилметилхлориду можно осуществлять при перемешивании, при необходимости следующим за нагреванием реакционной смеси, выполняемым прежде всего без перемешивания, а затем можно охладить реакционную смесь прежде всего в отсутствие перемешивания. Затем посредством механических операций можно выделить комплексы.
В качестве фильтрующих сред в соответствии с предлагаемым в изобретении способом прежде всего можно использовать мембранные или абсолютные фильтры со средним диаметром пор ≤100 мкм. Предпочтительными являются фильтрующие среды со средним диаметром пор ≤10 мкм или ≤1 мкм, причем особенно предпочтительным является средний диаметр пор ≤0,2 мкм. Можно использовать также фильтрующие среды с более мелкими порами, в частности, ≤0,10 мкм или лучше ≤0,05 мкм, прежде всего ≤0,02 мкм, причем следует учитывать повышение используемого для фильтрования давления, соответственно потери давления.
Предлагаемая в изобретении обработка галогенсиланов в зависимости от осуществления способа может потребовать тщательной начальной сушки трифенилметилхлорида, целью которой является предотвращение гидролиза подлежащих очистке галогенсиланов в случае чисто механического выделения образующихся труднорастворимых комплексов, прежде всего борсодержащих комплексов. Затем галогенсиланы в атмосфере защитного газа примешивают к подвергнутому сушке трифенилметилхлориду и при необходимости перемешивают. Термическую обработку при нормальном давлении осуществляют в течение нескольких часов. Реакционную смесь обычно обрабатывают в течение промежутка времени от 5 минут до 10 часов, как правило, до одного часа. Выделение очищенных галогенсиланов или выделение с целью получения очищенных галогенсиланов, как правило, осуществляют путем фильтрования, центрифугирования и/или декантирования. Соответствующий процесс, при необходимости, можно осуществлять в периодическом или непрерывном режиме. Влажность, прежде всего незначительное количество остаточной влаги, не препятствуют последующей дистилляционной переработке галогенсиланов, поскольку предпочтительно образуются высококипящие продукты гидролиза борсодержащих соединений, которые можно выделять методом дистилляции.
Как показано в примерах 1a-1d, механическое выделение труднорастворимых комплексов с целью уменьшения содержания бора можно осуществлять непосредственно после добавления трифенилметилхлорида. Выдержка реакционной смеси в течение известного промежутка времени не приводит к дополнительному уменьшению содержания бора в очищенных галогенсиланах, прежде всего в высокочистых галогенсиланах. Кроме того, отсутствует безусловная необходимость в термической обработке реакционной смеси для достижения полноты реакции, однако нагревание приводит к предпочтительной коагуляции осадков, что облегчает их механическое выделение.
Получаемые предлагаемым в изобретении способом очищенные галогенсиланы, прежде всего высокочистые галогенсиланы, предпочтительно высокочистый тетрахлорид кремния и/или трихлорсилан, могут найти применение для изготовления эпитактильных слоев, для получения кремния, используемого в производстве моно-, мульти- или поликристаллических полупроводниковых слитков или солнечных элементов полупроводниковых пластин, для получения высокочистого кремния, используемого в производстве полупроводников, например, элементов электронных схем, или в фармацевтической промышленности для получения диоксида кремния, а также в производстве световодов или для получения других кремнийсодержащих соединений.
Кроме того, объектом настоящего изобретения является устройство (1), а также его применение для уменьшения содержания элементов третьей главной группы периодической системы, прежде всего содержания бора и/или алюминия в галогенсиланах технической чистоты, используемых для получения очищенных галогенсиланов, причем устройство (1) включает аппарат (2) для образования комплексов соединений указанных элементов, к которому прежде всего присоединено дозирующее устройство, и соединенный с аппаратом (2) узел разделения (3), который прежде всего включает устройство для выделения осажденных комплексов (осадка) посредством механического воздействия на галогенсиланы, соответственно механических операций с ними. Аппарат (2) и узел разделения могут быть непосредственно соединены друг с другом. Аппаратом (2) может являться, например, реактор, непосредственно присоединенный к узлу разделения (3), например, к фильтру. С помощью устройства (1) предпочтительно можно получать высокочистые галогенсиланы.
В другом варианте исполнения предлагаемого в изобретении устройства (1) по меньшей мере к одному аппарату (2) последовательно присоединен узел разделения (3), который прежде всего отделен от аппарата (2). Это позволяет интегрировать устройство (1) в основанное на гидрогалогенировании металлургического кремния общее устройство для получения высокочистых галогенсиланов, например, в общее устройство непрерывного действия. При этом аппарат (2) может состоять из параллельно и/или последовательно соединенных реакторов, например, периодических и/или трубчатых реакторов, предназначенных для полунепрерывного или непрерывного образования комплексов и гомогенизации реакционной смеси, к которым последовательно присоединен по меньшей мере один узел (3) отделения галогенсиланов от комплексов. Узел разделения (3) согласно изобретению включает по меньшей мере одно устройство, в котором посредством механического воздействия на галогенсиланы выделяют осадок комплекса, и при необходимости один узел дистилляции, к которому относится дистилляционный куб, колонна или трубчатый испаритель и по меньшей мере один приемный резервуар.
Предлагаемый в изобретении узел разделения (3) прежде всего включает по меньшей мере один узел фильтрования, узел декантирования, устройство для счерпывания всплывающих осадков и/или выделения седиментированных осадков, узел центрифугирования/центрифугу и при необходимости узел дистилляции. Узел разделения (3) помимо узла фильтрования, узла декантирования, устройства для счерпывания и/или центрифуги может включать также последовательно присоединенную дистилляционную колонну или трубчатый испаритель, а также прежде всего дистилляционный куб и по меньшей мере один приемный резервуар для отбора высокочистых галогенсиланов, прежде всего для их фракционированного отбора. Согласно изобретению можно параллельно или последовательно соединить несколько узлов разделения и/или использовать комбинацию последовательно и параллельно соединенных узлов разделения. В соответствии с целесообразным вариантом можно использовать также комбинацию разных узлов разделения, например, комбинацию центрифуги с последовательно присоединенным к ней фильтром.
В качестве фильтров можно использовать спеченые материалы с подходящей химической стойкостью, мембранные фильтры и фильтрующие патроны на основе полимерных и при необходимости волокнистых материалов, намотанные фильтрующие патроны, тканевые фильтры, ленточные фильтры, а также фильтры любого другого пригодного исполнения.
В узле фильтрования согласно изобретению используют фильтрующие среды со средним диаметром пор ≤100 мкм. Предпочтительными являются фильтрующие среды со средним диаметр пор ≤10 мкм или ≤1 мкм, причем особенно предпочтительными являются фильтрующие среды со средним диаметр пор ≤0,20 мкм. Можно использовать также фильтры с меньшим диаметром пор, в частности, ≤0,10 мкм или лучше ≤0,05 мкм, прежде всего ≤0,02 мкм, причем следует учитывать повышение используемого для фильтрования давления, соответственно потери напора при фильтровании.
Фильтрующие среды в общем случае должны обладать химической стойкостью по отношению к подлежащим очистке галогенсиланам и образующимся в некоторых случаях продуктам гидролиза. Пригодными фильтрующими средами прежде всего являются неорганические и/или инертные органические материалы, например, металлы, активированный уголь, цеолиты, силикаты, а также полимеры, например, такие как полимерные фторуглероды, в частности, политетрафторэтилен (PTFE) и перфторалкоксизамещенный фторированный полимер (PFA), или органические полимеры, такие как полипропилен (РР), полиэтилен (РЕ) и полиамид (РА). Особенно предпочтительным является фильтр на основе PTFE/PFA.
В случае, если узел разделения (3) включает дистилляционную колонну, речь идет как правило о ректификационной колонне, в верхней части которой получают дистилляционно очищенные фракции высокочистых галогенсиланов, таких как тетрахлорид кремния и/или трихлорсилан, тогда как растворимые и/или труднолетучие комплексы остаются в дистилляционном кубе. Устройство можно эксплуатировать в периодическом или непрерывном режиме.
При этом устройство (1) может являться составной частью более крупного устройства для получения высокочистых галогенсиланов из металлургического кремния, прежде всего общего устройства, включающего реактор для превращения металлургического кремния.
Предлагаемый в изобретении способ более подробно рассмотрен на приведенные ниже примерах его осуществления, не ограничивающих объема изобретения.
Примеры
Образцы для определения содержания бора готовили известными методами аналитической химии, выполняя гидролиз деминерализованной водой и фторирование гидролизата высокочистой фтористоводородной кислотой. Остаток вводили в деминерализованную воду и определяли содержание элементов методом ICP-масс-спектрометрии (ELAN 6000 Perkin Elmer).
Пример 1 Получение исходного раствора
199,9 г тетрахлорида кремния примешивали в стеклянной колбе с септальной насадкой к 0,010 г трифенилметилхлориду в виде суспензии концентрацией 0,005%. Часть непосредственно образовашегося осадка примерно через 10 минут оседала на дно колбы, в то время как надосадочная жидкость оставалась желтой и мутной.
Пример 1а
Приготовленную согласно примеру 1 суспензию непосредственно после добавления комплексообразователя подвергали фильтрованию через фильтрующую насадку Minisart® с диаметром пор 0,45 мкм. Поскольку осадок обладал чрезвычайно высокой дисперсностью, фильтрование выполняли дважды. Фильтрование осуществляли с помощью шприца объемом 10 мл. Полученный фильтрат был слегка желтоватым и обладал незначительной мутностью.
Пример 1b
Приготовленную согласно примеру 1 суспензию через 15 минут после добавления комплексообразователя подвергали фильтрованию через фильтрующую насадку Minisart® с диаметром пор 0,45 мкм, используя шприц объемом 10 мл. Поскольку осадок обладал чрезвычайно высокой дисперсностью, фильтрование выполняли дважды. Полученный фильтрат был слегка желтоватым и обладал незначительной мутностью.
Пример 1с
Приготовленную согласно примеру 1 суспензию через 30 минут после добавления комплексообразователя подвергали фильтрованию через фильтрующую насадку Minisart® с диаметром пор 0,45 мкм, используя шприц объемом 10 мл. Поскольку осадок обладал чрезвычайно высокой дисперсностью, фильтрование выполняли дважды. Полученный фильтрат был слегка желтоватым и обладал незначительной мутностью.
| Таблица 1. | |
| Содержание бора согласно примерам 1, 1а, 1b и 1с | |
| Содержание бора, мкг/кг | |
| Исходный раствор (1) | 214 |
| Фильтрование непосредственно после добавления комплексообразователя (трифенилметилхлорида) (1a) | 16 |
| Фильтрование через 15 минут после добавления комплексообразователя (1b) | 18 |
| Фильтрование через 30 минут после добавления комплексообразователя (1c) | 18 |
Пример 1d
Приготовленную согласно примеру 1 суспензию дважды фильтровали через фильтрующую насадку Minisart® с диаметром пор 0,2 мкм, используя шприц объемом 10 мл. Полученный фильтрат был прозрачным и бесцветным. Содержание бора в исходном растворе, составляющее 214 мкг/кг, удалось уменьшить до 17 мкг/кг.
Путем последующей флеш-дистилляции содержание бора было дополнительно уменьшено до величины менее 5 мкг/кг.
Дистилляцию осуществляли в атмосфере азота при постоянном перемешивании посредством магнитной мешалки. Для нагревания использовали масляную баню с регулируемой температурой. Температура бани во время дистилляции составляла около 80°C, температура в дистилляционном кубе к концу дистилляции составляла 60°C. Температура кипения тетрахлорида кремния при нормальном давлении составляла около 57°C.
Предлагаемое по изобретению устройство с узлом механического разделения приведено на Фиг.1.
Показанное на Фиг.1 устройство (1) для уменьшения содержания элементов третьей главной группы периодической системы в галогенсиланах выполнено из устойчивого в реакционных условиях материала, например, специального стального сплава. Устройство (1) включает аппарат (2) для образования комплексов соединений, содержащих указанные элементы, и присоединенный к аппарату (2) узел разделения (3). Аппарат (2) как правило является периодический или трубчатым реактором, к которому присоединен узел разделения (3). Как указано выше, узел разделения (3) может включать узел фильтрования и при необходимости узел дистилляции. Показанный на Фиг.1 узел разделения (3) является фильтром, последовательно присоединенным к аппарату (2) для образования комплексов. Узел фильтрования или система узлов фильтрования могут располагаться непосредственно под реактором, чтобы использовать перепад высот для соответствующего перемещения реакционной смеси.
Показанное на Фиг.1 устройство (1) снабжено трубопроводом (2.1) для подачи в аппарат (2) галогенсиланов технической чистоты и трубопроводом (2.2) для подачи в аппарат (2) трифенилметилхлорида. Образующуюся в аппарате (2) реакционную смесь можно пропускать через фильтр узла разделения (3) с целью получения очищенного галогенсилана, выводимого из узла разделения (3) по трубопроводу (3.1). Осажденные вследствие добавления трифенилметилхлорида комплексы можно выгружать из узла разделения (3) по трубопроводу (3.2).
В другом варианте узел разделения (3) дополнительно может быть снабжен узлом дистилляции, который включает дистилляционный куб, колонну (ректификационную колонну) по меньшей мере с одной ступенью разделения или трубчатый испаритель и по меньшей мере один не показанный на Фиг.1 резервуар для приема соответствующего высокочистого галогенсилана. Для точного дозирования трифенилметилхлорида к аппарату (2) может быть присоединено также не показанное на Фиг.1 дозирующее устройство.
Claims (19)
1. Способ уменьшения содержания бора и/или алюминия в галогенсиланах технической чистоты с целью получения очищенных галогенсиланов, включающий следующие стадии:
a) примешивание подлежащих очистке галогенсиланов к трифенилметилхлориду для образования труднорастворимых в галогенсиланах комплексов в аппарате (2), из которого галогенсиланы и комплексы по меньшей мере частично переводят в узел разделения (3),
b) отделение образовавшихся на стадии а) труднорастворимых комплексов с получением очищенных галогенсиланов,
отличающийся тем, что отделение осуществляют посредством центрифугирования, счерпывания, декантирования, седиментации и/или фильтрования с получением очищенных галогенсиланов.
a) примешивание подлежащих очистке галогенсиланов к трифенилметилхлориду для образования труднорастворимых в галогенсиланах комплексов в аппарате (2), из которого галогенсиланы и комплексы по меньшей мере частично переводят в узел разделения (3),
b) отделение образовавшихся на стадии а) труднорастворимых комплексов с получением очищенных галогенсиланов,
отличающийся тем, что отделение осуществляют посредством центрифугирования, счерпывания, декантирования, седиментации и/или фильтрования с получением очищенных галогенсиланов.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадии a) и b) объединены в непрерывный процесс получения высокочистых галогенсиланов.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что под галогенсиланами подразумевают хлорсиланы.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что под галогенсиланами подразумевают тетрахлорсилан и/или трихлорсилан.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в галогенсиланах технической чистоты определяют содержание бора и/или алюминия, образующих комплексы с трифенилметилхлоридом.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что трифенилметилхлорид добавляют на стадии а) в таком количестве, чтобы произведение растворимости образуемого(-ых) с ним комплекса(-ов) соединений бора и/или алюминия было превышено настолько, чтобы образовавшийся(-еся) комплекс(-ы) выпал(-и) в осадок.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что трифенилметилхлорид добавляют на стадии а) постепенно.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с примешиванием к трифенилметилхлориду или после указанного примешивания на стадии а) выполняют термическую обработку реакционной смеси.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что фильтрование осуществляют фильтрующими средами со средним диаметром пор ≤100 мкм.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что получают высокочистые галогенсиланы.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что получают высокочистые галогенсиланы с содержанием бора и/или алюминия ≤50 мкг/кг.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что после завершения стадии b) осуществляют по меньшей мере однократную дистилляцию с получением высокочистых галогенсиланов.
13. Способ по одному из пп.1-11, отличающийся тем, что после завершения стадии b) осуществляют по меньшей мере однократную дистилляцию с получением высокочистых тетрахлорсилана, трихлорсилана и/или дихлорсилана.
14. Устройство для уменьшения содержания бора и/или алюминия в галогенсиланах технической чистоты с целью получения очищенных галогенсиланов, содержащее по меньшей мере один аппарат (2) для образования комплексов соединений, содержащих бор и/или алюминий, и присоединенный к аппарату (2) узел разделения (3),
отличающееся тем, что узел разделения (3) имеет узел центрифугирования, узел декантирования и/или узел фильтрования, а также при необходимости узел дистилляции.
отличающееся тем, что узел разделения (3) имеет узел центрифугирования, узел декантирования и/или узел фильтрования, а также при необходимости узел дистилляции.
15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что узел разделения (3) последовательно присоединен по меньшей мере к одному аппарату (2).
16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что узел дистилляции включает дистилляционный куб, колонну и по меньшей мере один приемный резервуар.
17. Устройство по п.14, отличающееся тем, что к аппарату (2) присоединен дозатор.
18. Устройство по одному из пп.14-17, отличающееся тем, что оно дополнительно присоединено к общему устройству, включающему реактор для превращения металлургического кремния.
19. Применение устройства по одному из пп.14-18 для осуществления способа по одному из пп.1-13.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102008004397.4 | 2008-01-14 | ||
| DE102008004397A DE102008004397A1 (de) | 2008-01-14 | 2008-01-14 | Verfahren zur Verminderung des Gehaltes von Elementen, wie Bor, in Halogensilanen sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens |
| PCT/EP2008/065892 WO2009089950A2 (de) | 2008-01-14 | 2008-11-20 | Verfahren zur verminderung des gehaltes von elementen, wie bor, in halogensilanen sowie anlage zur durchführung des verfahrens |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010133878A RU2010133878A (ru) | 2012-02-27 |
| RU2504515C2 true RU2504515C2 (ru) | 2014-01-20 |
Family
ID=40546089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010133878/05A RU2504515C2 (ru) | 2008-01-14 | 2008-11-20 | Способ уменьшения содержания элементов типа бора в галогенсиланах и устройство для его осуществления |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100278706A1 (ru) |
| EP (1) | EP2229342B1 (ru) |
| JP (1) | JP2011509907A (ru) |
| KR (1) | KR20100112574A (ru) |
| CN (1) | CN101486463A (ru) |
| AT (1) | ATE523469T1 (ru) |
| BR (1) | BRPI0822183A2 (ru) |
| CA (1) | CA2711546A1 (ru) |
| DE (1) | DE102008004397A1 (ru) |
| ES (1) | ES2371999T3 (ru) |
| RU (1) | RU2504515C2 (ru) |
| UA (1) | UA102239C2 (ru) |
| WO (1) | WO2009089950A2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2759500C1 (ru) * | 2021-03-12 | 2021-11-15 | Лев Эдуардович Барышников | Способ очистки гексахлордисилана от примесей хлоридов металлов |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ITRM20040570A1 (it) * | 2004-11-19 | 2005-02-19 | Memc Electronic Materials | Procedimento e impianto di purificazione di triclorosilano e di tetracloruro di silicio. |
| DE102005041137A1 (de) | 2005-08-30 | 2007-03-01 | Degussa Ag | Reaktor, Anlage und großtechnisches Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von hochreinem Siliciumtetrachlorid oder hochreinem Germaniumtetrachlorid |
| DE102006003464A1 (de) * | 2006-01-25 | 2007-07-26 | Degussa Gmbh | Verfahren zur Erzeugung einer Siliciumschicht auf einer Substratoberfläche durch Gasphasenabscheidung |
| DE102007007874A1 (de) * | 2007-02-14 | 2008-08-21 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Herstellung höherer Silane |
| DE102007059170A1 (de) * | 2007-12-06 | 2009-06-10 | Evonik Degussa Gmbh | Katalysator und Verfahren zur Dismutierung von Wasserstoff enthaltenden Halogensilanen |
| DE102008002537A1 (de) * | 2008-06-19 | 2009-12-24 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Entfernung von Bor enthaltenden Verunreinigungen aus Halogensilanen sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens |
| DE102008054537A1 (de) * | 2008-12-11 | 2010-06-17 | Evonik Degussa Gmbh | Entfernung von Fremdmetallen aus Siliciumverbindungen durch Adsorption und/oder Filtration |
| DE102009027730A1 (de) | 2009-07-15 | 2011-01-27 | Evonik Degussa Gmbh | Verahren und Verwendung von aminofunktionellen Harzen zur Dismutierung von Halogensilanen und zur Entfernung von Fremdmetallen |
| JP5387267B2 (ja) * | 2009-09-17 | 2014-01-15 | 三菱マテリアル株式会社 | クロロシラン精製装置及び精製方法 |
| DE102009053804B3 (de) | 2009-11-18 | 2011-03-17 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Hydridosilanen |
| DE102010002342A1 (de) | 2010-02-25 | 2011-08-25 | Evonik Degussa GmbH, 45128 | Verwendung der spezifischen Widerstandsmessung zur indirekten Bestimmung der Reinheit von Silanen und Germanen und ein entsprechendes Verfahren |
| DE102011004058A1 (de) | 2011-02-14 | 2012-08-16 | Evonik Degussa Gmbh | Monochlorsilan, Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung |
| DE102011004750A1 (de) | 2011-02-25 | 2012-08-30 | Evonik Degussa Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Verarbeiten eines SiO2-haltigen Materials |
| DE102014203810A1 (de) * | 2014-03-03 | 2015-09-03 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Herstellung reiner Octachlortrisilane und Decachlortetrasilane |
| JP6095613B2 (ja) * | 2014-07-10 | 2017-03-15 | 信越化学工業株式会社 | クロロシランの精製方法 |
| KR102517182B1 (ko) | 2014-08-15 | 2023-04-04 | 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 | 활성 제약 성분을 포함한 화학적 생성물의 합성을 위한 시스템 및 방법 |
| US10252916B2 (en) * | 2014-09-04 | 2019-04-09 | Corner Star Limited | Methods for separating halosilanes |
| EP3452220A4 (en) | 2016-05-02 | 2020-01-01 | Massachusetts Institute of Technology | RECONFIGURABLE MULTI-STAGE CHEMICAL SYNTHESIS SYSTEM AND COMPONENTS AND RELATED METHODS |
| CN106744685B (zh) * | 2016-11-21 | 2018-10-23 | 亚洲硅业（青海）有限公司 | 电子级多晶硅生产中循环氢气的深度净化方法 |
| EP3659964A1 (en) | 2018-11-28 | 2020-06-03 | Hysilabs, SAS | Catalysed process of production of hydrogen from silylated derivatives as hydrogen carrier compounds |
| CN112010313A (zh) * | 2019-05-31 | 2020-12-01 | 新特能源股份有限公司 | 一种多晶硅副产物渣料处理工艺及系统 |
| JP7512388B2 (ja) | 2019-11-27 | 2024-07-08 | ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフト | クロロシラン混合物から不純物を除去する方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB834380A (en) * | 1957-04-25 | 1960-05-04 | Licentia Gmbh | A method of producing purified silicon halide |
| GB1241108A (en) * | 1968-09-28 | 1971-07-28 | Dynamit Nobel Ag | Method of purifying chlorosilanes |
| US4409195A (en) * | 1981-06-15 | 1983-10-11 | Motorola, Inc. | Purification of silicon source materials |
| RU1835386C (ru) * | 1991-04-17 | 1993-08-23 | Запорожский титано-магниевый комбинат | Способ очистки хлорсиланов |
| WO2006054325A2 (en) * | 2004-11-19 | 2006-05-26 | Memc Electronic Materials S.P.A. | Process and plant for the purification of trichlorosilane and silicon tetrachloride |
| RU2280010C1 (ru) * | 2004-12-10 | 2006-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" | Способ получения трихлорсилана |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2812235A (en) * | 1955-09-16 | 1957-11-05 | Bell Telephone Labor Inc | Method of purifying volatile compounds of germanium and silicon |
| NL235008A (ru) * | 1958-01-11 | |||
| FR1518553A (fr) | 1960-03-11 | 1968-03-29 | Pechiney Prod Chimiques Sa | Procédé de purification de composés volatils de germanium et de silicium |
| US4092446A (en) * | 1974-07-31 | 1978-05-30 | Texas Instruments Incorporated | Process of refining impure silicon to produce purified electronic grade silicon |
| US4526769A (en) * | 1983-07-18 | 1985-07-02 | Motorola, Inc. | Trichlorosilane production process |
| JPH0731104B2 (ja) * | 1991-10-31 | 1995-04-10 | 住友シチックス株式会社 | トリクロロシラン溶液中の超微量成分捕集方法 |
| DE102004045245B4 (de) * | 2004-09-17 | 2007-11-15 | Degussa Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Silanen |
-
2008
- 2008-01-14 DE DE102008004397A patent/DE102008004397A1/de not_active Withdrawn
- 2008-11-20 US US12/811,925 patent/US20100278706A1/en not_active Abandoned
- 2008-11-20 CA CA2711546A patent/CA2711546A1/en not_active Abandoned
- 2008-11-20 EP EP08870936A patent/EP2229342B1/de not_active Not-in-force
- 2008-11-20 RU RU2010133878/05A patent/RU2504515C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2008-11-20 JP JP2010542546A patent/JP2011509907A/ja active Pending
- 2008-11-20 AT AT08870936T patent/ATE523469T1/de active
- 2008-11-20 ES ES08870936T patent/ES2371999T3/es active Active
- 2008-11-20 UA UAA201010057A patent/UA102239C2/ru unknown
- 2008-11-20 WO PCT/EP2008/065892 patent/WO2009089950A2/de not_active Ceased
- 2008-11-20 KR KR1020107015480A patent/KR20100112574A/ko not_active Ceased
- 2008-11-20 BR BRPI0822183-9A patent/BRPI0822183A2/pt not_active IP Right Cessation
-
2009
- 2009-01-13 CN CNA2009100022349A patent/CN101486463A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB834380A (en) * | 1957-04-25 | 1960-05-04 | Licentia Gmbh | A method of producing purified silicon halide |
| GB1241108A (en) * | 1968-09-28 | 1971-07-28 | Dynamit Nobel Ag | Method of purifying chlorosilanes |
| US4409195A (en) * | 1981-06-15 | 1983-10-11 | Motorola, Inc. | Purification of silicon source materials |
| RU1835386C (ru) * | 1991-04-17 | 1993-08-23 | Запорожский титано-магниевый комбинат | Способ очистки хлорсиланов |
| WO2006054325A2 (en) * | 2004-11-19 | 2006-05-26 | Memc Electronic Materials S.P.A. | Process and plant for the purification of trichlorosilane and silicon tetrachloride |
| RU2280010C1 (ru) * | 2004-12-10 | 2006-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" | Способ получения трихлорсилана |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГРАЧЕВА И.М. и др. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и жиров: [учебник для вузов по спец. "Технология микробиол. пр-в"]. - М.: Пищ. промышленность, 1980, с.231. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2759500C1 (ru) * | 2021-03-12 | 2021-11-15 | Лев Эдуардович Барышников | Способ очистки гексахлордисилана от примесей хлоридов металлов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010133878A (ru) | 2012-02-27 |
| EP2229342A2 (de) | 2010-09-22 |
| DE102008004397A1 (de) | 2009-07-16 |
| WO2009089950A3 (de) | 2010-01-28 |
| EP2229342B1 (de) | 2011-09-07 |
| JP2011509907A (ja) | 2011-03-31 |
| ES2371999T3 (es) | 2012-01-12 |
| KR20100112574A (ko) | 2010-10-19 |
| ATE523469T1 (de) | 2011-09-15 |
| CN101486463A (zh) | 2009-07-22 |
| UA102239C2 (ru) | 2013-06-25 |
| WO2009089950A2 (de) | 2009-07-23 |
| US20100278706A1 (en) | 2010-11-04 |
| BRPI0822183A2 (pt) | 2015-06-23 |
| CA2711546A1 (en) | 2009-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2504515C2 (ru) | Способ уменьшения содержания элементов типа бора в галогенсиланах и устройство для его осуществления | |
| RU2502669C2 (ru) | Устройство и способ уменьшения содержания элементов типа бора в галогенсиланах | |
| EP2294006B1 (de) | Verfahren zur entfernung von bor enthaltenden verunreinigungen aus halogensilanen sowie anlage zur durchführung des verfahrens | |
| JP2011509907A5 (ru) | ||
| JP5311014B2 (ja) | 転換反応ガスの分離回収方法。 | |
| CN101925532B (zh) | 自氯硅烷移除铝及其它金属氯化物的方法 | |
| KR20100087106A (ko) | 무기 실란으로부터 이물 금속의 제거 | |
| JP2008520535A (ja) | トリクロロシランおよび四塩化珪素を精製するための方法およびプラント | |
| CN107074558B (zh) | 卤化硅烷齐聚物的提纯方法 | |
| JP2005067979A (ja) | クロロシラン類の精製方法 | |
| KR20140087005A (ko) | 3염화실란의 정제 | |
| CN217661586U (zh) | 一种多晶硅高沸物分离系统 | |
| JP5429464B2 (ja) | 三塩化シランの精製方法 | |
| KR102618387B1 (ko) | 할로실란 함유 조성물내 보론 화합물의 함량을 감소시키는 방법 | |
| US12162763B2 (en) | Method for producing purified chlorosilanes | |
| JP7313270B2 (ja) | 高純度トリクロロシランの精製方法 | |
| CN114008056B (zh) | 通过使至少一种部分氢化的氯乙硅烷在固体非官能化吸附剂上反应来获得六氯乙硅烷的方法 | |
| JP2020176039A (ja) | ジクロロシランの精製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20130311 |
|
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20130422 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141121 |