特許 5654490 高沸点廃棄物の再生プロセス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5654490

(24)【登録日】2014年11月28日

(45)【発行日】2015年1月14日

(54)【発明の名称】高沸点廃棄物の再生プロセス

(51)【国際特許分類】

   C01B 33/107 20060101AFI20141218BHJP

   C07F 7/12 20060101ALI20141218BHJP

【ＦＩ】

   C01B33/107 Z

   C07F7/12 F

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2011-547912(P2011-547912)

(86)(22)【出願日】2009年6月30日

(65)【公表番号】特表2012-515704(P2012-515704A)

(43)【公表日】2012年7月12日

(86)【国際出願番号】US2009049190

(87)【国際公開番号】WO2010085274

(87)【国際公開日】20100729

【審査請求日】2012年2月15日

(31)【優先権主張番号】200910126726.9

(32)【優先日】2009年1月22日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】590001418

【氏名又は名称】ダウ コーニング コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＤＯＷ ＣＯＲＮＩＮＧ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100119530

【弁理士】

【氏名又は名称】冨田 和幸

(74)【代理人】

【識別番号】100165951

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 憲悟

(72)【発明者】

【氏名】ジョナサン アシュリー ブリンソン

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアム パトリック ブレイディ

【審査官】 森坂 英昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−００９６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１６９０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０２９３１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０１Ｂ ３３／００ − ３３／１９３

Ｃ０７Ｆ ７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ａ）高沸点残渣の重量に対して０．０１〜２０％の触媒を有し、メチルクロロモノシラン（ＭＣＳ）プロセス残渣又はアルキルハロモノシランプロセス残渣から選択され、２つ以上のケイ素原子を有する化合物を含む第１プロセス残渣、及び、前記触媒を有しない、シリコンプロセス残渣又はＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣から選択され、２つ以上のケイ素原子を有する化合物を含む第２プロセス残渣を混合するステップと、
ｂ）ステップａ）の生成物を水素ガスと接触させ、これによりモノシランを含む生成物を生成するステップとを含むプロセス。

【請求項2】

ステップａ）の前に前記第２プロセス残渣を前処理するステップをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。

【請求項3】

前記生成物から１つ以上のモノシランを回収するステップｃ）をさらに含み、該モノシランはＨＳｉＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４、（ＣＨ_３）_２ＳｉＣｌ_２、ＣＨ_３ＨＳｉＣｌ_２、及び（ＣＨ_３）_２ＨＳｉＣｌからなる群から選択される、請求項１又は２に記載のプロセス。

【請求項4】

塩素を多く含む種、ＳｉＨ官能性種、アルキル基を多く含む種、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される反応物質を供給するステップをさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロセス。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

高沸点シリコン化合物、例えば分子中にＳｉ−Ｓｉ結合、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合、又はＳｉ−Ｃ_ａ−Ｓｉ結合（下付き文字ａは１以上）を有する化合物などは、化学中間産物であるモノシランを生成する産業プロセスの望ましくない副生成物として形成される。本出願の目的のため、「モノシラン」の語は４個の置換基が結合した１個のケイ素原子を有するシラン種を指す。モノシランとしては、トリクロロシラン（ＨＳｉＣｌ_３）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）、ジメチルジクロロシラン（（ＣＨ_３）_２ＳｉＣｌ_２）、ジメチル水素クロロシラン（（ＣＨ_３）_２ＨＳｉＣｌ）、メチル水素ジクロロシラン（ＣＨ_３ＨＳｉＣｌ_２）、及びメチルトリクロロシラン（ＣＨ_３ＳｉＣｌ_３）が挙げられるが、これらに限定されない。「高沸点ポリマー」の語は２個以上のケイ素原子を有する化合物を指し、それらの例としては上述の高沸点シリコン化合物がある。高沸点ポリマーはクロロモノシランの沸点より高い、例えば７０℃以上、あるいは８０℃以上の沸点を有する。高沸点ポリマーは、クロロモノシラン及びメチルクロロモノシランを製造する産業プロセス（例えば、直接プロセス）から廃棄物として生成される残渣中に存在する。高沸点ポリマーは、シリコンを製造する産業プロセス（例えば、ソーラーグレードシリコン及び／又は半導体グレード多結晶シリコンの製造プロセス）において生成される残渣中にも存在する。「残渣」の語は高沸点ポリマーを含有するいずれかの廃棄物を指す。

【0002】

クロロモノシランを製造する産業プロセスでは、無触媒反応システムにおいて塩化水素（ＨＣｌ）を金属グレードシリコン（Ｓｉ）と反応させ、トリクロロシラン（ＨＳｉＣｌ_３）を生成する。別のプロセスは、銅化合物により触媒反応させ、亜鉛、錫及びリンのような多数の各種金属添加物により反応を促進するシステムにおいて、塩化メチルを金属グレードＳｉと反応させ、メチルクロロモノシラン（ＭＣＳ）を形成する。初期反応及び下流プロセスにおけるシリコン及び塩化物（ＨＳｉＣｌ_３プロセスからのＨＣｌ又はＭＣＳプロセスからのＣＨ_３Ｃｌ形態）の一部は、副生成物である高沸点ポリマーの形成において失われる。

【0003】

ＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣は、下付き文字ｂが０〜６、あるいは０〜４の範囲の値を有する式Ｈ_ｂＳｉ_２Ｃｌ_{（６−ｂ）}のジシラン、及び下付き文字ｃが０〜６の範囲の値を有する式Ｈ_ｃＳｉ_２ＯＣｌ_{（６−ｃ）}のジシロキサンを含むことができる。ＨＳｉＣｌ_３プロセスにおいて、これらの高沸点ポリマーとしては、テトラクロロジシロキサン（ＨＣｌ_２ＳｉＯＳｉＣｌ_２Ｈ、Ｈ_２Ｓｉ_２ＯＣｌ_４）、ペンタクロロジシロキサン（ＨＣｌ_２ＳｉＯＳｉＣｌ_３、ＨＳｉ_２ＯＣｌ_５）、ヘキサクロロジシロキサン（Ｃｌ_３ＳｉＯＳｉＣｌ_３、Ｓｉ_２ＯＣｌ_６）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６）、ペンタクロロジシラン（ＨＳｉ_２Ｃｌ_５）、テトラクロロジシラン（Ｈ_２Ｓｉ_２Ｃｌ_４）、及びトリクロロジシラン（Ｈ_３Ｓｉ_２Ｃｌ_３）が挙げられる。

【0004】

ＭＣＳプロセス残渣は、下付き文字ｄが０〜６の範囲の値を有する式Ｍｅ_ｄＳｉ_２Ｃｌ_{（６−ｄ）}のジシランならびに下付き文字ｅが０〜６の範囲の値を有し、Ｘが酸素原子もしくは二価炭化水素基である式Ｍｅ_ｅＳｉ_２ＸＣｌ_{（６−ｅ）}のジシロキサン及び／又はシルアルカンジイル化合物を含むことができる。ＭＣＳプロセスにおいて、これらの高沸点ポリマーとしては、Ｓｉ_２Ｃｌ_６、テトラメチルジクロロジシラン（Ｍｅ_４Ｓｉ_２Ｃｌ_２）、トリメチルトリクロロジシラン（Ｍｅ_３Ｓｉ_２Ｃｌ_３）、テトラメチルテトラクロロトリシラン（Ｍｅ_４Ｓｉ_３Ｃｌ_４）、テトラメチルジクロロジシルメチレン（Ｍｅ_２ＣｌＳｉＣＨ_２ＳｉＭｅＣｌ）、トリメチルトリクロロジシルメチレン（Ｍｅ_２ＣｌＳｉＣＨ_２ＳｉＭｅＣｌ_２）、トリメチルトリクロロジシルエチレン（Ｍｅ_２ＣｌＳｉ（ＣＨ_２）_２ＳｉＭｅＣｌ_２）、トリメチルトリクロロジシルプロピレン（Ｍｅ_２ＣｌＳｉ（ＣＨ_２）_３ＳｉＭｅＣｌ_２）、Ｍｅ_２ＣｌＳｉＣＨ_２Ｓｉ（Ｍｅ）（Ｃｌ）ＳｉＭｅＣｌ_２、Ｍｅ_２ＣｌＳｉＣＨ_２Ｓｉ（Ｍｅ）（Ｃｌ）ＣＨ_２ＳｉＭｅＣｌ_２、及びトリメチルトリクロロジシロキサン（Ｍｅ_３Ｓｉ_２ＯＣｌ_３）が挙げられ、式中、Ｍｅはメチル基を表す。

【0005】

ＨＳｉＣｌ_３及びＭＣＳプロセスからのジシランのような高沸点ポリマーを再生し、水素化、塩素化又は塩化水素化によって有用なモノシランに変換することができるが、反応を経済的に行うには触媒が必要となる。ＭＣＳシステムでは、最も経済的に好ましいシステムとして、高沸点ポリマーを含有するプロセス残渣におけるｉｎ−ｓｉｔｕ触媒を用いるメチルクロロジシランの水素化がある。ＭＣＳプロセス残渣は下流処理のため水素化に有用なｉｎ−ｓｉｔｕ触媒を多く含むように調製される。ＨＳｉＣｌ_３プロセスでは、高沸点ポリマーを含有するＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣は一般的に急冷及び／又は焼却により処理される。

【発明の概要】

【0006】

プロセスは、１）ｉｎ−ｓｉｔｕ触媒の触媒量を有する第１プロセス残渣及びｉｎ−ｓｉｔｕ触媒の触媒量を有しない第２プロセス残渣を混合するステップ、ならびに２）ステップ１）の生成物において高沸点ポリマーを反応させるステップを含む。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本出願の目的のため、本プロセスを、ｉｎ−ｓｉｔｕ触媒の触媒量を有するＭＣＳプロセス残渣及びｉｎ−ｓｉｔｕ触媒の触媒量を有しないＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣について説明する。しかしながら、本開示は例示的であり、特許請求の範囲に記載する本発明の範囲を限定するものではない。当業者であれば、これに限定されないが、ｉｎ−ｓｉｔｕ触媒の触媒量を有する第１プロセス残渣及び／又はｉｎ−ｓｉｔｕ触媒の触媒量を有しない第２プロセス残渣に異なる残渣を用いることを含む、本プロセスの変形を実施することができることを認識するであろう。例えば、（例えば、ソーラーグレードシリコン又は半導体グレード多結晶シリコン製造のための化学蒸着プロセスからの）シリコンプロセス残渣がｉｎ−ｓｉｔｕ触媒の触媒量を有しない場合、シリコンプロセス残渣をＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣の代わりに第２プロセス残渣として用いることができる。あるいは、アルキルハロモノシランプロセスを用いてｉｎ−ｓｉｔｕ触媒の触媒量を有する第１プロセス残渣を生成することができるが、アルキル基はメチル以外の基、例えばエチルもしくはプロピルであってもよく、及び／又はハロゲン原子は塩素以外、例えば臭素、フッ素、もしくはヨウ素であってもよい。

【0008】

上述の高沸点ポリマーを有用なモノシランに変換するプロセスは、
ａ）ＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣及びＭＣＳプロセス残渣を混合して高沸点残渣を形成するステップと、
ｂ）高沸点残渣を水素ガスと接触させるステップとを含む。ステップｂ）は、反応器において高沸点残渣、水素ガス、及びいずれかの追加の反応物質（添加する場合）を３４５ｋＰａ〜６８，９００ｋＰａの範囲の圧力で１秒〜５時間の滞留時間、１５０℃〜１０００℃の範囲の温度まで加熱することにより行うことができ、これによりモノシランを含む生成物を生成する。

【0009】

本プロセスは、触媒がＭＣＳプロセス残渣及びＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣の両方からモノシランを得るのに有用である場合、触媒がＭＣＳプロセス残渣中にｉｎ−ｓｉｔｕで存在するという利点を提供することができる。理論に縛られることを望むことなしに、触媒はＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣よりもＭＣＳプロセス残渣に溶けやすくあり得、従ってＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣及びＭＣＳプロセス残渣を混合するとＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣についてのより良い触媒作用を得ることができると考えられる。触媒は高沸点残渣における高沸点ポリマーからのモノシランの形成を促進する。触媒はケイ素原子間のアルキル及びハロゲンの再分配（ならびに／又はケイ素原子間の水素及びハロゲンの再分配）を促進することができる。触媒は、水素化、ケイ素−ケイ素結合の切断、ケイ素−炭素結合の切断、及び／又はケイ素−酸素結合の切断を促進することができる。これらの反応を達成するため、上述の作用をもたらす１つ以上の触媒種を触媒に用いることができる。

【0010】

ルイス酸又はその同等物を用い、触媒に再分配作用をもたらすことができる。再分配をもたらすのに有用な触媒種の例としては、三塩化アルミニウム、五塩化アンチモン、四塩化ジルコニウム、四塩化アルミニウムカリウム、ハロゲン化第四級ホスホニウム、ハロゲン化第四級アンモニウム、ハロゲン化アンモニウム、塩化第一銅、ホウ酸、及びハロゲン化ホウ素が挙げられる。適切な再分配触媒は当技術分野において知られ、例えば米国特許第４，３９３，２２９号及び第５，１７５，３２９号に開示されている。

【0011】

水素化に適した触媒種としては、三塩化アルミニウム；五塩化アンチモン；塩化第一銅、銅（Ｃｕ）金属、Ｃｕ塩、及びＣｕ塩の有機配位子との錯体のような銅種；ニッケル（Ｎｉ）金属、担持Ｎｉ、有機金属Ｎｉ化合物、Ｎｉ錯塩、及び無機Ｎｉ化合物のようなニッケル種；パラジウム（Ｐｄ）金属、担持Ｐｄ、有機金属Ｐｄ化合物、Ｐｄ錯塩、及び無機Ｐｄ化合物のようなパラジウム種；白金（Ｐｔ）金属、担持Ｐｔ、有機金属Ｐｔ化合物、Ｐｔ錯塩、及び無機Ｐｔ化合物のような白金種；ならびにこれらの組み合わせが挙げられる。担持Ｎｉ、担持Ｐｄ、担持Ｐｔは、アルミナ、炭素、シリカ、又はゼオライト上に担持することができる。例えば、炭素上のＰｄ及びアルミナ上のＰｔは担持触媒の例である。水素化触媒は当技術分野において知られ、例えば、米国特許第５，１７５，３２９号、第５，２９２，９０９号、第５，２９２，９１２号、第５，３２１，１４７号、第５，３２６，８９６号、及び第５，６２７，２９８号に開示されている。理論に縛られることを望むことなしに、ＭＣＳプロセス残渣中にｉｎ−ｓｉｔｕで存在する触媒種（例えば、銅種）を用い、ＨＣｌとＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣からの高沸点ポリマー、及びＭＣＳプロセス残渣からの高沸点ポリマーとの塩化水素化反応を触媒することができると考えられる。

【0012】

上述の触媒種は、ケイ素−ケイ素結合、任意でケイ素−炭素結合、及び任意でケイ素−酸素結合の切断を促進することもできる。従って、高沸点シリコン化合物からのモノシランの形成を促進するのに追加の触媒種を触媒に添加することは不要であり得る。触媒の量は、上述の水素化、再分配、及び切断反応の少なくとも１つを触媒するのに十分である。正確な量は、触媒する理由、高沸点残渣の組成、及び所望のモノシラン生成物を含むさまざまな要因によって決まる。触媒種は、例えばＭＣＳプロセスにおいて、ｉｎ−ｓｉｔｕで形成してもよく、触媒種は高沸点残渣に添加してもよく、又は両方でもよい。触媒の量は（ｉｎ−ｓｉｔｕ、添加、又はこれらの組み合わせいずれも）高沸点残渣の重量に対して０．０１〜２０％、あるいは０．５〜５％の範囲とすることができる。本出願中のすべての量、比、及び割合は、とくに指示のない限り、重量による。当業者であれば、三塩化アルミニウムを高沸点残渣に添加してもよく、又は三塩化アルミニウムを形成する物質によりｉｎ−ｓｉｔｕで形成してもよいことを認識するであろう。三塩化アルミニウムの全部又は一部をＨＳｉＣｌ_３プロセス及びＭＣＳプロセス、ならびにそれらからのモノシラン画分の分離中にｉｎ−ｓｉｔｕで形成し、高沸点残渣を形成することができる。三塩化アルミニウムは、水素化、再分配、及び切断反応を触媒するのに有用である。

【0013】

ＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣はＨＣｌ及びＳｉ半金属の反応生成物の揮散又は蒸留から生じ得る。ＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣はそのままＭＣＳプロセス残渣と混合してもよい。あるいは、ステップａ）の前にＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣に前処理をしてもよい。前処理はステップａ）の前に揮散又は蒸留させ、ＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣からのＨＳｉＣｌ_３及び／もしくはＳｉＣｌ_４の全部又は一部を除去する追加ステップ、ろ過して固体を除去するステップ、又は両方を含むことができる。ＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣は、下付き文字ｂが０〜６、あるいは０〜４の範囲の値を有する式Ｈ_ｂＳｉ_２Ｃｌ_{（６−ｂ）}のジシラン、及び下付き文字ｃが０〜６の範囲の値を有する式Ｈ_ｃＳｉ_２ＯＣｌ_{（６−ｃ）}のジシロキサンを含むことができる。ジシランの例としては、Ｓｉ_２Ｃｌ_６、ＨＳｉ_２Ｃｌ_５、Ｈ_２Ｓｉ_２Ｃｌ_４、及びＨ_３Ｓｉ_２Ｃｌ_３がある。ジシロキサンの例としては、Ｈ_２Ｓｉ_２ＯＣｌ_４、ＨＳｉ_２ＯＣｌ_５、及びＳｉ_２ＯＣｌ_６がある。ＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣は、ＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣中のジシラン及びジシロキサンの総合重量に対して、０〜１５％のＨ_２Ｓｉ_２ＯＣｌ_４、５％〜３５％のＨＳｉ_２ＯＣｌ_５、１５％〜２５％のＳｉ_２ＯＣｌ_６、及び３５％〜７５％のＳｉ_２Ｃｌ_６を含むことができる。ＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣は、上述の高沸点ポリマーに溶けない固体をさらに含むことができる。例えば、固体は４個以上のケイ素原子を有するポリクロロシロキサン及び高次ポリクロロシランであってもよい。固体はケイ素粒子をさらに含むことができる。あるいは、前処理後、ＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣は６８％のジシラン、３１％のジシロキサン、０．５％の他の高沸点シリコン化合物、及び０．５％のケイ素を含有する固体粒子を含むことができる。前処理前、ＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣は最大７５％のＨＳｉＣｌ_３及びＳｉＣｌ_４のようなクロロモノシランならびに最大３０％のケイ素を含有する固体粒子を含むことができ、残部は上述の高沸点ポリマー及び他の高沸点シリコン化合物である。本明細書に記載するプロセスに用いることができるＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣の例は、例えば、米国特許第６，０１３，２３５号及び米国仮特許出願第６１／１１９，３９１号に開示されている。

【0014】

ＭＣＳプロセス残渣は、下付き文字ｄが０〜６の範囲の値を有する式Ｍｅ_ｄＳｉ_２Ｃｌ_{（６−ｄ）}のジシランならびに下付き文字ｅが０〜６の範囲の値を有し、Ｘが酸素原子又は二価炭化水素基である式Ｍｅ_ｅＳｉ_２ＸＣｌ_{（６−ｅ）}のジシロキサン及び／又はシルアルカンジイルを含むことができる。ＭＣＳプロセス残渣は、Ｓｉ_２Ｃｌ_６、Ｍｅ_４Ｓｉ_２Ｃｌ_２、Ｍｅ_３Ｓｉ_２Ｃｌ_３、Ｍｅ_４Ｓｉ_３Ｃｌ_４、Ｍｅ_２ＣｌＳｉＣＨ_２ＳｉＭｅ_２Ｃｌ、Ｍｅ_２ＣｌＳｉＣＨ_２ＳｉＭｅＣｌ_２、Ｍｅ_２ＣｌＳｉ（ＣＨ_２）_２ＳｉＭｅＣｌ_２、Ｍｅ_２ＣｌＳｉ（ＣＨ_２）_３ＳｉＭｅＣｌ_２、Ｍｅ_２ＣｌＳｉＣＨ_２Ｓｉ（Ｍｅ）（Ｃｌ）ＳｉＭｅＣｌ_２、Ｍｅ_２ＣｌＳｉＣＨ_２Ｓｉ（Ｍｅ）（Ｃｌ）ＣＨ_２ＳｉＭｅＣｌ_２、及びＭｅ_３Ｓｉ_２ＯＣｌ_３を含むことができる。ＭＣＳプロセス残渣中に存在する各種の正確な量はＭＣＳプロセス条件によって変わり得るが、ＭＣＳプロセス残渣は５０％〜６０％のジシラン及び１５％〜２５％のシルアルキレンのほか、ｉｎ−ｓｉｔｕ触媒、ケイ素を含有する固体、及び他の金属を含むことができる。ＭＣＳプロセス残渣の一例は、０〜４％のＭｅ_３ＳｉＣｌ、０〜２％のＭｅＨＳｉＣｌ_２、０〜５％のＥｔＭｅＳｉＣｌ_２、０〜５％のＰｒＭｅＳｉＣｌ_２、０〜９％のＭｅ_４Ｓｉ_２Ｃｌ_２、５〜４０％のＭｅ_３Ｓｉ_２Ｃｌ_３、１５〜５４％のＭｅＣｌ_２Ｓｉ_２ＭｅＣｌ_２、０〜９％Ｍｅ_２ＣｌＳｉＣＨ_２ＳｉＣｌＭｅ_２、０〜１５％のＭｅ_２ＣｌＳｉＣＨ_２ＳｉＣｌ_２Ｍｅ、０〜２０％のＭｅＣｌ_２ＳｉＣＨ_２ＳｉＣｌ_２Ｍｅ、０〜５％のＭｅＣｌ_２ＳｉＯＳｉＣｌ_２Ｍｅ、９〜２６％の他の高沸点種及び０〜４０％の固体を含むことができるが、ただし合計１００％であり、式中、Ｅｔはエチル基を表し、Ｐｒはプロピル基を表す。本明細書に記載するプロセスに用いることができるＭＣＳプロセス残渣の例は、例えば、米国特許第５，１７５，３２９号、第５，４３０，１６８号、第５，６０６，０９０号、第５，６２７，２９８号，第５，６２９，４３８号、第５，９０７，０５０号、第５，９２２，８９４号、及び第６，０１３，８２４号に開示されている。

【0015】

ＭＣＳプロセス残渣と混合して上述のプロセスに用いる高沸点残渣を生成するＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣の量は０より大きく、正確な量は両プロセス残渣の組成、残渣を前処理するかどうか、ＭＣＳプロセス残渣中に存在するｉｎ−ｓｉｔｕ触媒、及びいずれかの追加の触媒を添加するかどうかを含むさまざまな要因によって決まるであろう。しかしながら、ＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣の量は、ＭＣＳプロセス残渣１００重量部当たり０より大きく１００重量部まで、あるいはＭＣＳプロセス残渣１００重量部当たり５重量部〜５０重量部、及びあるいは５重量部〜１０重量部の範囲とすることができる。本プロセスに用いる高沸点残渣は７０℃以上、あるいは８０℃以上の沸点を有することができる。

【0016】

本プロセスはクロロシランとの接触に適した従来の加圧可能な反応器において行うことができる。本プロセスはバッチプロセスとして又は連続プロセスとして行うことができる。本プロセスは、例えば、連続撹拌槽型反応器、気泡塔反応器、トリクルベッド反応器、又は栓流反応器において行うことができる。

【0017】

プロセス条件は、高沸点残渣の組成及び生成を所望するモノシランを含むさまざまな要因によって決まるであろう。しかしながら、反応器内の圧力は３４５ｋＰａ〜６８，９００ｋＰａ、あるいは６８９〜３４，４７５ｋＰａ、あるいは１，０００ｋＰａ〜１５，０００ｋＰａ、あるいは２，０００ｋＰａ〜１０，５００ｋＰａ、及びあるいは４，０００〜８，０００ｋＰａの範囲とすることができる。反応器内の温度は１５０℃〜１０００℃、あるいは１５０℃〜４００℃、あるいは２００℃〜５００℃、あるいは２００℃〜２５０℃、あるいは２１５℃〜２８０℃、あるいは２３５℃〜２４５℃、あるいは２７５℃〜５００℃、及びあるいは３００℃〜３５０℃の範囲とすることができる。理論に縛られることを望むことなしに、圧力及び温度を変え、形成されるモノシランに影響を及ぼすことができると考えられる。例えば、下限が２５０ｐｓｉｇ（１７２５ｋＰａ）より大きい圧力ならびに１５０℃〜５００℃ あるいは２５０℃〜４００℃、及びあるいは３２０℃〜３８０℃の温度を用いる場合、反応はメチルトリクロロシランではなくジメチルジクロロシランに有利に働き得る。これらの温度及び圧力での滞留時間は、選択する反応器の種類、その中の正確な温度及び圧力、ならびに存在する触媒種の量及び種類を含むさまざまな要因によって決まるが、滞留時間は１秒〜５時間の範囲とすることができる。

【0018】

反応器に添加する水素ガスの量は重要ではなく、所望のレベルの水素化をもたらすのに十分ないずれかの量とすることができる。しかしながら、水素ガスの量は、高沸点残渣の重量に対して０．０５〜１０％、あるいは１〜５％の範囲とすることができる。任意で、反応器に追加の反応物質を供給することができる。追加の反応物質は、塩素を多く含む種、例えばＨＣｌ、ＨＳｉＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４、ＣＨ_３ＳｉＣｌ_３、ＣＨ_３Ｃｌ、もしくはこれらの組み合わせ（あるいは、ＨＳｉＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４、Ｓｉ_２Ｃｌ_６、もしくはこれらの組み合わせ）；ＨＳｉＣｌ_３もしくはＣＨ_３ＨＳｉＣｌ_２のようなＳｉＨ官能性種；テトラメチルシラン（ＳｉＭｅ_４）、トリメチルクロロシラン（Ｍｅ_３ＳｉＣｌ）、ジメチルジクロロシラン（Ｍｅ_２ＳｉＣｌ_２）、もしくはこれらの組み合わせのようなアルキルを多く含む種；又は異なる塩素を多く含む種、ＳｉＨ官能性種、及び／もしくはアルキルを多く含む種の組み合わせであってもよい。選択する追加の反応性物質は、もしあれば、例えば切断及び／又は再分配及び／又は水素化反応の後、生成を所望するモノシランを含むさまざまな要因によって決まるであろう。理論に縛られることを望むことなしに、塩素を多く含む種を供給することで、より多くのＣｌをジシラン及びポリシラン上に再分配し、生成物におけるモノシランの切断及び／又は分配の制御をより容易にし、商業的により有用な種を有利に生成することができると考えられる。当業者であれば、例えば、米国特許第５，１７５，３２９号、第５，２９２，９１２号、第５，３２１，１４７号、第５，６０６，０９０号、及び第５，９０７，０５０号に記載される適当な反応物質及びプロセス条件を選択ならびに／又は記載のプロセスを用いてモノシランの分配を制御することができるであろう。あるいは、アルキルを多く含む種を供給することで、例えば、米国特許第４，９６２，２１９号及び第６，０１３，８２４号に記載される反応物質及びプロセス条件を用い、メチルのようなアルキル基を多く含むモノシランを生成することができる。当業者であれば、必要以上の実験なしに、適当な温度及び圧力条件ならびにいずれかの追加の反応物質を選択し、生成物において所望のモノシラン種を得ることができるであろう。

【0019】

当業者であれば、塩素を多く含む種、ＳｉＨ官能性種、及びアルキルを多く含む種の材料を選択する際、例えば、塩素原子、水素原子、及びケイ素原子に結合したアルキル基の２つ以上を有するモノシランを用いる場合、それらは重複し得ることを認識するであろう。当業者であれば、生成を所望するモノシランを含むさまざまな要因に基づき、反応物質を補うのに適当な種を識別及び選択することができるであろう。

【0020】

上述のプロセスは、ステップｂ）の生成物から１つ以上のモノシラン種を回収するステップｃ）をさらに含むことができる。ステップｃ）は、従来の液体混合物の分離法を用いる分離、例えば蒸留により行うことができる。モノシラン種としては、ＨＳｉＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４、（ＣＨ_３）_２ＳｉＣｌ_２、ＣＨ_３ＨＳｉＣｌ_２、及び（ＣＨ_３）_２ＨＳｉＣｌを挙げることができる。

【実施例】

【0021】

以下の実施例は本発明を示すために含める。しかしながら、当業者であれば、本開示を踏まえて、特許請求の範囲に記載する本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、開示する具体的な実施形態において多くの変更を行うことができ、さらに同様又は類似の結果を得ることができることを理解すべきである。

【0022】

ＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣の廃棄物は、３０体積％の固体とともに１３．６％のＨＳｉＣｌ_３、７３．９％のＳｉＣｌ_４、０．３％のＨＣｌ_２ＳｉＯＳｉＣｌ_２Ｈ、６．９％のＨＣｌ_２ＳｉＯＳｉＣｌ_３、３．６％のＣｌ_３ＳｉＯＳｉＣｌ_３、１．５％のＳｉ_２Ｃｌ_６、及び０．２％の他の未同定高沸点種で構成される液体である残部を含有していた。

【0023】

合計５重量部のＨＳｉＣｌ_３プロセス残渣を６０重量部のＭＣＳプロセス残渣と混合し、高沸点残渣を形成した。残渣を混合し、ろ過して固体含量を５％以下まで低減し、１５日の期間をかけて１時間当たり０．４重量部の供給速度で水素化反応器に供給した。反応器温度は２００℃〜２５０℃の範囲とし、反応器圧力は５６〜５８ｂａｒｇ（５，６００〜５，８００ｋＰａ）の範囲とした。高沸点残渣の反応器における滞留時間は２〜５時間だった。

【産業上の利用可能性】

【0024】

本明細書に記載するプロセスは、ＨＳｉＣｌ_３プロセス及びＭＣＳプロセスからの廃棄物を単一の一段階法で混合する。本プロセスは、２つの別々のＨＳｉＣｌ_３及びＭＣＳ再生プロセスに必要な資本コストを低減するという利点を提供することができ、ＭＣＳシステムのｉｎ−ｓｉｔｕ触媒（例えば上述の銅種など）を用いてＨＳｉＣｌ_３からの高沸点ポリマーの反応を触媒し、有用なＨＳｉＣｌ_３及び／又はＳｉＣｌ_４、ならびに有用なメチルクロロモノシランを生成するという利点を有する。