(57)【要約】【課題】  余剰の反応による収率低下がなく、最小限の原料によってモノシランの収率性が高く、連続的かつ安定性の高いモノシランの作製が可能なモノシランの製造装置および製造方法を提供すること。【解決手段】  水素化塩化ケイ素を原料として、第３級脂肪族炭化水素置換アミンまたは／および第３級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩を触媒として用いられ、モノシランが作製される反応塔１と、反応塔１の上段１ｃから供出された反応生成物からモノシランが抽出され、他成分からなる凝縮液と分離される分離装置２と、反応塔１の下段１ｂから供出された塔底液が加熱され、該塔底液に含まれる水素化塩化ケイ素を蒸発させて濃縮液が作製される蒸発槽３と、該濃縮液に原料の一部または／および凝縮液の一部を加えて加熱され、該濃縮液中に含まれた触媒が再活性化され、該触媒を含む再生液が作製される触媒再生槽５と、を備え、触媒再生槽５から供出された再生液が反応塔１に供給され、当該触媒に係る循環系が形成されること。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素化塩化ケイ素を原料として、第３級脂肪族炭化水素置換アミンまたは／および第３級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩を触媒として用いられ、モノシランが作製される反応塔と、該反応塔の上段から供出された反応生成物からモノシランが抽出され、他成分からなる凝縮液と分離される分離装置と、前記反応塔の下段から供出された塔底液が加熱され、該塔底液に含まれる水素化塩化ケイ素を蒸発させて濃縮液が作製される蒸発槽と、該濃縮液に前記原料の一部または／および前記凝縮液の一部を加えて加熱され、該濃縮液中に含まれた前記触媒が再活性化され、該触媒を含む再生液が作製される触媒再生槽と、を備え、
前記触媒再生槽から供出された再生液が前記反応塔に供給され、当該触媒に係る循環系が形成されることを特徴とするモノシランの製造装置。
【請求項２】
前記触媒再生槽が、前記原料の一部が供給される第１再生槽と、前記凝縮液の一部が供給される第２再生槽とからなり、前記濃縮液が、第１再生槽と第２再生槽のいずれかに供給された後、いずれかの再生槽から供出された液がさらに他の再生槽に供給され、再生液が作製されることを特徴とする請求項１記載のモノシランの製造装置。
【請求項３】
前記分離装置が、設定温度が順次低温化された複数段の分離槽からなり、前記反応生成物が、最高温度条件の最上流段の分離槽に供給され、次段以降の分離槽に順次移送されるとともに、各分離槽から供出された凝縮液の一部が、前記触媒再生槽，前記蒸発槽および前記反応塔、の少なくとも１つに供給されることを特徴とする請求項１または２に記載のモノシランの製造装置。
【請求項４】
前記蒸発槽から蒸発・供出された水素化塩化ケイ素が冷却される下部冷却器として、設定温度が順次低温化された複数段の冷却器が設けられ、最上流段の第１冷却器において凝縮した排出液が取り出されるとともに、該第１冷却器において分離された気相成分が、次段以降の冷却器に順次移送され、各冷却器の少なくとも１つにおいて凝縮した液が、前記凝縮液の一部として前記触媒再生槽に供給されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のモノシランの製造装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のモノシランの製造装置を用い、以下の工程によってモノシランが作製されることを特徴とするモノシランの製造方法。
（１）原料となる水素化塩化ケイ素が反応塔に供給され、第３級脂肪族炭化水素置換アミンまたは／および第３級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩からなる触媒の存在下で、モノシランを含む反応生成物が生成され、
（２）該反応塔の上段から供出された反応生成物が分離装置に供給され、モノシランと凝縮液に分離されて、該モノシランが取り出されるとともに、
（３）該反応塔の下段から供出された塔底液が蒸発槽に供給されて加熱され、該塔底液に含まれる水素化塩化ケイ素を蒸発させて濃縮液が作製され、
（４）該濃縮液が触媒再生槽に供給され、前記原料の一部または／および前記分離装置で分離された凝縮液の一部を加えて加熱され、該濃縮液中に含まれる前記触媒が再活性化されて再生液が作製され、
（５）該再生液が前記反応塔に供給され、当該触媒に係る循環系が形成される。
【請求項６】
起動時において、前記触媒および前記原料の一部が前記触媒再生槽に供給され、該触媒の初期活性化処理が行われるとともに、該処理が行われた触媒液および前記原料が前記反応塔に供給されることを特徴とする請求項５記載のモノシランの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノシランの製造装置および製造方法に関し、具体的には、水素化塩化ケイ素を原料とするモノシランの製造装置および製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モノシランは、高純度のシリコンエピタキシーやアモルファスシリコン等の原料として使用され、特に半導体や太陽電池等の製造プロセスを含めた各種プロセスにおいて大きな需要があり、液化ガスとして大量に製造され、供給されている。また、モノシランの製造は、水素化塩化ケイ素を原料として、いくつかの製造技術が提案され、実用化されている。
【０００３】
例えば、反応塔に、強酸性陽イオン交換樹脂とアミンとの反応によって得られる高分子スルホン酸のアミン塩触媒や３級アミン基若しくは第４級アンモニウム基を有する陰イオン交換樹脂触媒等の固体触媒を充填し、ジクロロシランを不均化反応させてモノシランガスを製造する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。また、不均斉化反応触煤として第３級脂肪族炭化水素置換アミンとその塩酸塩を用い、トリクロルシラン等の水素化塩化珪素を不均斉化反応させてモノシランのシラン化合物を連続的に製造する方法を挙げることができる（例えば特許文献２参照）。具体的には、図７に示すような製造装置において、不均斉化反応触煤を存在させた蒸留機能を有する反応塔１０１に、原料水素化塩化珪素を供給して反応塔１０１の上部より原料水素化塩化珪素より水素原子の多いシラン化合物を取得し、一方反応塔１０１の底部より副生する塩素原子の多いシラン化合物及び触媒を含む混合溶液を抜き取り、次いで、前記混合溶液中のシラン化合物と触媒とを分離し、さらに分離された触媒を反応塔１０１に循環する。ここで、１０２はリボイラー、１０３，１０６，１１１は凝縮器、１０４は原料供給導管、１０５，１０８は調節弁，１０７は捕集貯槽、１０９は蒸留槽、１１０はポンプ、１１２は貯槽、１１３は補給菅を示す。
【０００４】
また、特許文献２には、以下のことが明示されている。
（ａ）下式１〜３の不均斉化反応式に従ってジクロロシラン、モノクロロシランおよびモノシランが生成する（可逆反応）。
２ＳｉＨＣｌ３    ⇔  ＳｉＣｌ４    ＋ＳｉＨ２Ｃｌ２  ・・（式１）
２ＳｉＨ２Ｃｌ２  ⇔  ＳｉＨＣｌ３  ＋ＳｉＨ３Ｃｌ   ・・（式２）
２ＳｉＨ３Ｃｌ   ⇔  ＳｉＨ２Ｃｌ２＋ＳｉＨ４        ・・（式３）
（ｂ）また、第３級脂肪族炭化水素置換アミンとその塩酸塩との割合を、前者９９〜２０モル％、後者１〜８０モル％の割合とするのが望ましい。その理由は、後者の割合が１モル％未満では、触媒作用が小さく、また、８０％をこえると、反応中に塩酸が離脱し次式４〜７のような反応を惹起して、目的とする水素原子の多いシラン化合物を効率よく取得することができなくなるおそれがあるからである。
ＳｉＨ４      ＋ＨＣｌ  →  ＳｉＨ３Ｃｌ ＋Ｈ２      ・・（式４）
ＳｉＨ３Ｃｌ ＋ＨＣｌ  →  ＳｉＨ２Ｃｌ２＋Ｈ２      ・・（式５）
ＳｉＨ２Ｃｌ２＋ＨＣｌ  →  ＳｉＨＣｌ３  ＋Ｈ２      ・・（式６）
ＳｉＨＣｌ３  ＋ＨＣｌ  →  ＳｉＣｌ４    ＋Ｈ２      ・・（式７）
（ｃ）触媒中の第３級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩の濃度が所定濃度になっていないときは、補給管１１３から塩化水素を必要に応じて補給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許２６４８６１５号公報
【特許文献２】特公昭６４−００３８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記のようなモノシランの製造方法では、以下のような種々の課題が生じることがあった。
（ｉ）ジクロロシラン等塩化シランを原料とする反応によるモノシランへの転換反応は、平衡反応のために、平衡転換率は１０〜１８％と必ずしも高くなく、所望の生産量を得るためには、大型の装置を必要とされていた。
（ii）また、モノシラン単体の製造においても関与する上記反応（ａ）は、第３級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩の濃度を所定範囲に制御することが要件となっている。つまり、塩化水素は、上記反応（ａ）を形成するための実質的に触媒的な役割を果している。従って、上記（ｃ）のように、塩化水素の補給が不可欠であり、その取扱いが煩雑となるという問題があった。
（iii）さらに、塩化水素の過剰な供給は、上記（ｂ）の反応により余剰の水素の発生を招来する。水素の発生は、後段でのモノシランとの分離処理が必要となるとともに、モノシランの収率の低下を招く。所望の生産量を得るためには、原料であるトリクロロシラン及びジクロロシランを大量に必要とするという問題があった。また、特に水素を含有するモノシラン混合物から水素を除去することは、両者の化学的物性上非常に困難であり、水素を分離するために高圧及び液体窒素を用いた極低温の装置が必要となるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、モノシランの製造プロセスにおいて、余剰の反応による収率低下がなく、最小限の原料によってモノシランの収率性が高く、連続的かつ安定性の高いモノシランの作製が可能なモノシランの製造装置および製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、以下に示すモノシランの製造装置および製造方法によって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００９】
本発明に係るモノシランの製造装置は、水素化塩化ケイ素を原料として、第３級脂肪族炭化水素置換アミンまたは／および第３級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩を触媒として用いられ、モノシランが作製される反応塔と、該反応塔の上段から供出された反応生成物からモノシランが抽出され、他成分からなる凝縮液と分離される分離装置と、前記反応塔の下段から供出された塔底液が加熱され、該塔底液に含まれる水素化塩化ケイ素を蒸発させて濃縮液が作製される蒸発槽と、該濃縮液に前記原料の一部または／および前記凝縮液の一部を加えて加熱され、該濃縮液中に含まれた前記触媒が再活性化され、該触媒を含む再生液が作製される触媒再生槽と、を備え、
前記触媒再生槽から供出された再生液が前記反応塔に供給され、当該触媒に係る循環系が形成されることを特徴とする。
【００１０】
従前のモノシランの製造プロセスにおいては、触媒活性を維持するために塩化水素の補給が不可欠であり、過剰な塩化水素の供給は、水素の発生を伴う種々の問題の原因となっていた。本発明者は、かかる触媒の機能を検証した結果、塩化水素だけではなく、触媒濃度が高く（濃縮）、所定温度を超える条件の下では、例えばモノクロロシランやジクロロシラン等、本製造プロセスにおいて原料となる水素化塩化ケイ素に含まれる成分によっても、十分再活性化（再生）できることを見出した。つまり、使用された触媒が濃縮された濃縮液に原料の一部または／および凝縮液の一部を加えて加熱できる触媒再生槽を備え、再活性化された触媒を再度高温状態で反応塔に戻すという、触媒に係る循環系が形成されることによって、外部からの塩化水素の供給の必要もなく、種々の問題の原因となっていた水素の発生を伴うこともなく、最小限の原料によってモノシランの収率性が高く、連続的かつ安定性の高いモノシランの作製が可能となった。また、モノクロロシランやジクロロシラン等は、原料のみならず、本製造プロセスの中間段階においても発生あるいは存在するものであり、これを有効に利用することによって、より効率的に触媒反応を進めることができ、収率性の高いモノシランの作製が可能となった。さらに、触媒再生槽における再活性化反応は、原料あるいは凝縮液中のモノクロロシランやジクロロシラン等からモノシランを作製する反応であり、反応塔での反応を２次反応とすれば、触媒再生槽では、その１次反応が行われることとなり、より収率性の高いモノシランの作製が可能となる。なお、後述するように、分離装置は、精留塔や設定温度が順次低温化された複数段の凝縮器からなる構成等を用いることができる。
【００１１】
本発明は、上記モノシランの製造装置であって、前記触媒再生槽が、前記原料の一部が供給される第１再生槽と、前記凝縮液の一部が供給される第２再生槽とからなり、前記濃縮液が、第１再生槽と第２再生槽のいずれかに供給された後、いずれかの再生槽から供出された液がさらに他の再生槽に供給され、再生液が作製されることを特徴とする。
【００１２】
上記のように、触媒再生槽における触媒の再活性化は、原料，凝縮液のいずれでも可能であるとの知見を得た。しかしながら、両者の組成の相違とともに、両者に対する反応塔の直前に設けられた触媒再生槽における機能あるいは技術的効果は相違する。従って、これらを、それぞれ独立した触媒再生槽を構成するとともに、直列的に配設することによって、そうした機能をより効果的に活かすことができる。つまり、２つの再生槽からなる構成において、原料が上流側の再生槽に供給された場合、上流側において再生された触媒が、下流側において凝縮液と接触し、凝縮液中の未反応成分が再度反応によってモノシラン等に変換される。一方、凝縮液が上流側の再生槽に供給された場合、上流側において再生された触媒が、下流側で原料の新たな反応を促進する。つまり、反応塔での反応を２次反応とすれば、下流側の再生槽において１次反応が行われることとなる。また、いずれの構成もモノシランの収率が向上する機能・効果があるが、原料あるいは凝縮液の組成によって、いずれかを選択することが可能であり、より高い収率を上げることが可能となる。
【００１３】
本発明は、上記モノシランの製造装置であって、前記分離装置が、設定温度が順次低温化された複数段の分離槽からなり、前記反応生成物が、最高温度条件の最上流段の分離槽に供給され、次段以降の分離槽に順次移送されるとともに、各分離槽から供出された凝縮液の一部が、前記触媒再生槽，前記蒸発槽および前記反応塔、の少なくとも１つに供給されることを特徴とする。
【００１４】
水素化塩化ケイ素の不均斉化反応においては、モノクロロシラン＞ジクロロシラン＞トリクロロシランのように、塩素数が少ないほど反応速度が大きいことが知られている（「Low-Cost Solar Array Project Report」１７５頁，１９７９年６月発行（Union Carbide Corporation）：NASA-CR-162172等参照）。本発明者の触媒の再活性化機能に係る検証においても、同様の傾向がある推定できるとの知見を得た。また、各物質の沸点については、順にモノクロロシラン（ｂｐ約−３０℃），ジクロロシラン（ｂｐ約８℃），トリクロロシラン（ｂｐ約３２℃）と上昇する。本発明はこうした知見を基に、反応生成物からのモノシランの抽出、および残りの他成分についての凝縮液の生成において、設定温度が順次低温化された複数段の分離槽からなる分離装置を用い、反応性が高い触媒の再活性化機能の高いモノクロロシランやジクロロシラン等を多く含む凝縮液を取り出し、触媒再生槽に供給することによって、より効率よく触媒の再活性化を図ることが可能となった。また、蒸発槽においては、触媒の再活性化機能の低い水素化塩化ケイ素を含む塔底液を加熱し、高温条件下で触媒を含む濃縮液が作製される。しかしながら、本発明者は、該蒸発槽に反応性が高い触媒の再活性化機能の高いモノクロロシランやジクロロシラン等を多く含む凝縮液が存在すれば、触媒再生槽と同様に、触媒の再活性化処理を行うことが可能であるとの知見を得た。一方、設定温度が順次低温化された複数段の分離槽からなる分離装置においては、複数段の分離槽からこうした凝縮液を取り出すことができる。本発明は、分離槽から供出された凝縮液を、触媒再生槽ではなく、蒸発槽に供給することによって、蒸発槽において実質的に触媒の１次再活性化処理を行い、さらに触媒再生槽において２次再活性化処理を行うことが可能となり、反応塔において、より再活性化された触媒機能を活用することができる。また、複数段の分離槽からの凝縮液には未反応成分であるモノクロロシランやジクロロシラン等が含まれることから、これを再度反応塔に供給することによって、モノシランの収率を上げることができる。さらに、こうした凝縮液の触媒再生槽，蒸発槽および反応塔への供給は、同時並行的に行うことが可能であり、また、各分離槽の温度設定（凝縮液の組成が変動する）や分離槽からの凝縮液の組成に応じて、異なる凝縮液ごとに供給先を設定することも可能である。本発明は、こうした複数の分離槽から供出された凝縮液の使用方法を、要求仕様等に応じて種々適用することができる構成である点においても従前にない特徴を有する。
【００１５】
本発明は、上記モノシランの製造装置であって、前記蒸発槽から蒸発・供出された水素化塩化ケイ素が冷却される下部冷却器として、設定温度が順次低温化された複数段の冷却器が設けられ、最上流段の第１冷却器において凝縮した排出液が取り出されるとともに、該第１冷却器において分離された気相成分が、次段以降の冷却器に順次移送され、各冷却器の少なくとも１つにおいて凝縮した液が、前記凝縮液の一部として前記触媒再生槽に供給されることを特徴とする。
【００１６】
従前反応塔からの塔底液については、蒸発槽で濃縮された触媒を含む濃縮液は反応塔に供給され、蒸発槽で分離された気相成分は、さらに下部冷却器で冷却されてテトラクロロシランを主成分とする回収液として回収されるにとどまった。しかしながら、当該気相成分には、主成分のテトラクロロシラン以外に、トリクロロシランやジクロロシラン等も含まれる。従って、こうした気相成分中のジクロロシラン等を抽出できれば、再活性化処理に利用することが可能である。本発明は、下部冷却器として、順次低温処理される２つ以上の冷却器から構成し、最上流の第１冷却器において分離された気相成分が、さらに下流の低温の冷却器で冷却され、その凝縮した液を凝縮液の一部として触媒再生槽に供給し、さらに再度反応塔に供給することによって、モノシランの収率を上げることができる。
【００１７】
また、本発明は、上記いずれかに記載のモノシランの製造装置を用い、以下の工程によってモノシランが作製されることを特徴とするモノシランの製造方法。
（１）原料となる水素化塩化ケイ素が反応塔に供給され、第３級脂肪族炭化水素置換アミンまたは／および第３級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩からなる触媒の存在下で、モノシランを含む反応生成物が生成され、
（２）該反応塔の上段から供出された反応生成物が分離装置に供給され、モノシランと凝縮液に分離されて、該モノシランが取り出されるとともに、
（３）該反応塔の下段から供出された塔底液が蒸発槽に供給されて加熱され、該塔底液に含まれる水素化塩化ケイ素を蒸発させて濃縮液が作製され、
（４）該濃縮液が触媒再生槽に供給され、前記原料の一部または／および前記分離装置で分離された凝縮液の一部を加えて加熱され、該濃縮液中に含まれる前記触媒が再再活性化されて再生液が作製され、
（５）該再生液が前記反応塔に供給され、当該触媒に係る循環系が形成される。
【００１８】
こうした構成によって、複雑な操作を用いずに、エネルギー効率が高く、収率性が高く、連続的かつ安定性の高いモノシランの作製が可能なモノシランの製造方法を形成することが可能となった。
【００１９】
本発明は、上記モノシランの製造方法であって、起動時において、前記触媒および前記原料の一部が前記触媒再生槽に供給され、該触媒の初期活性化処理が行われるとともに、該処理が行われた触媒液および前記原料が前記反応塔に供給されることを特徴とする。
【００２０】
半導体の製造プロセス等各種プロセスにおいては、モノシランの定期的な停止とともに、迅速なモノシランの供給の立上げを要求されることがあり、こうした起動の律速要因の１つとして、触媒の初期活性化が挙げられる。本発明は、触媒および原料の一部を触媒再生槽に供給して触媒の初期活性化処理を行うことによって、従前の塩化水素の添加を必要とする方法に比べ、迅速で、かつ塩化水素の供給や水素の発生等がなく、こうした要請に対応することが可能となった。また、原料の一部による触媒の初期活性化処理に伴い作製されたモノシランを供給することにより、さらに迅速化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るモノシランの製造装置の第１構成例を示す概略図
【図２】本発明に係るモノシランの製造装置の第２構成例を示す概略図
【図３】本発明に係るモノシランの製造装置の第３構成例を示す概略図
【図４】本発明に係るモノシランの製造装置の第４構成例を示す概略図
【図５】反応温度を変化させたときの不均化反応が平衡状態になるまでの時間を例示する概略図
【図６】反応温度を変化させたときの不均化反応が平衡状態になるまでの時間を例示する概略図
【図７】従来技術に係るモノシランの製造法装置を例示する概略図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係るモノシランの製造装置（以下「本装置」という）は、少なくとも、水素化塩化ケイ素を原料として、第３級脂肪族炭化水素置換アミンまたは／および第３級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩を触媒として用いられ、モノシランが作製される反応塔と、該反応塔の上段から供出された反応生成物からモノシランが抽出され、他成分からなる凝縮液と分離される分離装置と、反応塔の下段から供出された塔底液が加熱され、該塔底液に含まれる水素化塩化ケイ素を蒸発させて濃縮液が作製される蒸発槽と、該濃縮液に原料の一部または／および凝縮液の一部を加えて加熱され、該濃縮液中に含まれた触媒が再活性化され、該触媒を含む再生液が作製される触媒再生槽と、を備え、触媒再生槽から供出された再生液が反応塔に供給され、当該触媒に係る循環系が形成されることを特徴とする。外部からの塩化水素の供給の必要もなく、種々の問題の原因となっていた水素の発生を伴うこともなく、最小限の原料によってモノシランの収率性が高く、連続的かつ安定性の高いモノシランの製造装置を提供することができる。以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
＜本装置の基本構成例＞
本装置の基本構成例の概要を、図１に示す（第１構成例）。本装置は、第３級脂肪族炭化水素置換アミンまたは／および第３級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩を触媒（以下「アミン系触媒」ということがある）とし、原料である水素化塩化ケイ素からモノシランが作製される反応塔１と、該モノシランが抽出され、凝縮液と分離される分離装置２と、反応塔１から供出された塔底液が加熱され、濃縮液が作製される蒸発槽３と、該濃縮液に原料の一部または／および凝縮液の一部を加えて加熱され、再生された触媒を含む再生液が作製される触媒再生槽５と、を備える。また、反応塔１から供出された触媒を含む塔底液が、蒸発槽３において濃縮された触媒を含む濃縮液が、給送ポンプ４によって触媒再生槽５に給送され、触媒再生槽５から供出された再生液が反応塔１に供給され、当該触媒に係る循環系が形成される。外部からの触媒再生用の塩化水素の供給の必要もなく、種々の問題の原因となっていた水素の発生を伴うこともなく、最小限の原料によってモノシランの収率性が高く、連続的かつ安定性の高いモノシランの作製ができる。ここで、本製造プロセスにおいて原料となる「水素化塩化ケイ素」とは、モノクロロシラン，ジクロロシラン，トリクロロシランおよびテトラクロロシランのいずれかあるいはこれらの組合せをいう。
【００２４】
本装置において、以下の工程によってモノシランが作製される（以下「本方法」という）。
（１）原料となる水素化塩化ケイ素が反応塔１に供給され、第３級脂肪族炭化水素置換アミンまたは／および第３級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩からなる触媒の存在下で、モノシランを含む反応生成物が生成され、
（２）反応塔１の上段１ｃから供出された反応生成物が分離装置２に供給され、モノシランと凝縮液に分離されて、該モノシランが取り出されるとともに、
（３）反応塔１の下段１ｂから供出された塔底液が蒸発槽３に供給されて加熱され、該塔底液に含まれる水素化塩化ケイ素を蒸発させて濃縮液が作製され、
（４）該濃縮液が触媒再生槽５に供給され、原料の一部または／および分離装置２で分離された凝縮液の一部を加えて加熱され、該濃縮液中に含まれる触媒が再活性化されて再生液が作製され、
（５）該再生液が反応塔１に供給され、当該触媒に係る循環系が形成される。
以下、本装置の機能および各工程を詳術する。
【００２５】
（１）反応塔１における反応生成物の生成
反応塔１に、原料となる液体状の水素化塩化ケイ素が供給される。原料は、予め加熱されることによって、反応塔１における反応速度を高めることができる。供給された原料は、加熱手段（リボイラ１ａ）によって反応温度約１００〜１５０℃に加熱された塔底部１ｂにおいて、予め供給されたアミン系触媒の存在下で反応（以下「モノシラン等生成反応」ということがある）し、モノシランおよび反応によって生成しあるいは未反応の水素化塩化ケイ素を含む反応生成物に変換される。反応塔１では、こうした反応と蒸留による分離が同時に起こり、反応生成物のうち、低沸点成分であるモノシランやモノクロロシラン等が反応塔１内を上昇し、その上段１ｃから分離装置２に供出される。このとき、反応塔１の中段および上段において、こうした上昇流を冷却することによって、比較的沸点の高い成分を液化させて塔底部１ｂに戻し、再度反応に供することが好ましい。また、反応塔１には、触媒再生槽５において再活性化され、加熱されたアミン系触媒が供給される。常に活性化された触媒の存在によって、反応生成物中のモノシランの収率を高く維持することができる。反応塔１として、例えばステンレス製の精留塔を用いることができる。また、多段の精留段には、例えばシーブトレイを用いることができる。
【００２６】
反応塔１における反応は、既述（ａ）の上式１〜３のような不均斉化反応式に基づき形成され、テトラクロロシラン，トリクロロシラン，ジクロロシラン，モノクロロシランおよびモノシランが生成する（モノシラン等生成反応）。ここで、当該反応系は可逆反応を構成することから、生成されたモノシランのみが取り出されると、モノシランの減量に伴い、上式３に基づき、可逆的にモノクロロシランからのモノシランの生成反応が進む。従って、反応生成物からモノシランが抽出された凝縮液あるいは蒸発槽３で蒸発した水素化塩化ケイ素を再度当該反応系に戻すことによって、モノシランの収率を上げることができる。
【００２７】
触媒は、アミン系触媒、具体的には、トリオクチルアミンやトリブチルアミン等の第３級脂肪族炭化水素置換アミンまたは第３級脂肪族炭化水素置換アミンの塩酸塩が好ましく、さらにこれらの混合物がより好ましい。特に塩酸基の存在によって、本反応系において高い触媒活性を維持することができる。一方、こうしたアミン系触媒は、水素化塩化ケイ素の不均斉化反応（モノシラン等生成反応）を繰り返すことによって、徐々に触媒活性が低下することから、再活性化を図り再生する必要がある。既述のように、加熱条件下において原料あるいは反応生成物中のモノクロロシランやジクロロシランと触媒を接触させることによって、こうした触媒活性との知見を得ることができた。本装置においては、従前の塩化水素の添加を行うことなく、こうした再活性化処理によって、触媒活性に不可欠な塩酸基の存在を維持することが可能となる。具体的には、反応塔１の下段からアミン系触媒を含む塔底液を供出し、蒸発槽３において水素化塩化ケイ素を蒸発させて作製された高沸点の高濃度のアミン系触媒を含む濃縮液を作製し、約１００〜１５０℃に加熱された触媒再生槽５において、濃縮液と原料の一部または／および凝縮液の一部を加えて触媒を再活性化し、再活性化された触媒を含む再生液が再度反応塔１に供給される。当該触媒に係るこうした循環系を形成することによって、反応塔１には、常に高い触媒活性を有するアミン系触媒が存在する。従って、反応生成物中のモノシランの収率を高く維持することができる。
【００２８】
（２）分離装置２におけるモノシランの抽出と凝縮液の分離
反応器１から供出された反応生成物（約５０〜１００℃）は、分離装置２においてモノシランが抽出され、他成分からなる凝縮液と分離される。分離装置２に供給された反応生成物中には、低沸点のモノシラン（ｂｐ約−１１２℃）と、これに比較して高沸点のモノクロロシラン（ｂｐ約−３０℃）やジクロロシラン（ｂｐ約８℃）等の水素化塩化ケイ素が混在する。このように分離すべきモノシランと他成分の沸点の差が大きいことから、製品レベルの高純度のモノシランとして抽出することができる。分離装置２としては、例えば精留塔や１段の低温凝縮器のように、１つの装置によってモノシランを取り出す構成や、設定温度が順次低温化された複数段の凝縮器からなる構成等を用いることができる。精留塔を用いた場合には、モノシランと他成分との沸点が大きく異なることから、多段の精留段等は必要ではなく、比較的簡単な構造によって、十分な分離機能を確保することができる。精留塔塔頂部から温度約−２０〜−３０℃，圧力約０．２〜１ＭＰａのモノシランが供出され、塔底部から温度約５０〜１００℃，圧力約０．２〜１ＭＰａの凝縮液が供出される。高い触媒活性を維持することができることから、凝縮液中のモノシラン等低沸点物が多く、従前に比べて低圧条件下で、収率よく分離することができる。また、１段の低温凝縮槽（熱交換器）を用いた場合にも同様に、液体窒素（到達可能温度約−１９６℃）あるいはエタノール／ドライアイス（到達可能温度約−７２℃）等の冷媒を用いることによって、同様の特性のモノシランおよび凝縮液を供出することができる。さらに、分離装置２として、１つの凝縮槽による構成だけではなく、多段の凝縮槽を設けた構成が可能である。順次冷却温度を下げることによって、各凝縮槽において効率よく冷却することができる。詳細は後述する。第１構成例においては、こうした構造を限定せずに、モノシランを他成分からなる凝縮液と分離する一体の分離装置２として示す。
【００２９】
分離装置２から供出された凝縮液は、モノクロロシランやジクロロシラン等の低沸点の水素化塩化ケイ素が主成分であり、再度反応塔１に戻し、モノシランの作製に資することができる（図示せず）。本装置においては、さらに、これら低沸点の水素化塩化ケイ素がアミン系触媒の再生機能を有することを利用し、触媒再生槽５に供給して触媒の再活性化処理に資することを特徴とする。また、後述するように、本装置を構成する蒸発槽３は、加熱温度および濃縮された触媒の存在等、触媒再生槽５と類似する条件を有することから、モノクロロシランやジクロロシラン等の存在があれば、再活性化処理を担うことが可能であることから、凝縮液の一部を蒸発槽３に供給することによって、ここでの触媒の再活性化処理に資することができる。このように、分離装置２から供出された凝縮液は、従前の未反応成分の再反応だけではなく、その組成を効果的に利用し、モノシランの高い収率を確保することができる。
【００３０】
（３）蒸発槽３における濃縮液の作製および水素化塩化ケイ素の分離
反応塔１の下段１ｂから供出された高沸点のアミン系触媒を含む塔底液は、調節弁７によって設定流量に調節され、蒸発槽３に供給される。蒸発槽３において、水素化塩化ケイ素を蒸発させて高濃度のアミン系触媒を含む濃縮液が作製される。塔底液は、触媒とともに、テトラクロロシラン等の高沸点の水素化塩化ケイ素が主成分である。蒸発槽３は、不均化反応で生じたテトラクロロシラン等の高沸点の水素化塩化ケイ素の沸点（約３２℃以上）より高く、触媒の沸点（約１６０〜２２０℃）よりも低い温度で操作される。触媒の加熱分解等を防止するために、低温であることが好ましく、具体的には、加熱手段（リボイラ３ａ）によって加熱され、約８０〜１２０℃で操作されることが好ましい。蒸発槽３において蒸発したテトラクロロシラン等は、下部冷却器６で凝縮された後に、貯槽６ａに貯留され回収される。下部冷却器６で分離された気相成分は、系外に排出される、あるいは後述するように再度冷却・分離処理され、再利用される。蒸発槽３に残った触媒を含む濃縮液は、給送ポンプ４により抜き取られ、触媒再生槽５に給送され、再活性化処理された後、再度不均化反応に用いられる。
【００３１】
（４）触媒再生槽５における触媒の再活性化処理
触媒再生槽５は、加熱するための加熱手段（リボイラ５ａ）および攪拌手段（図示せず）を備える。触媒再生槽５において、供給された濃縮液に、原料の一部または／および分離装置２で分離された凝縮液の一部が加えてられ、加熱条件下で攪拌されることによって、濃縮液中に含まれる触媒が再活性化される。つまり、触媒の濃度が高く、所定温度を超える条件の下では、塩化水素を用いなくても、モノクロロシランやジクロロシラン等の水素化塩化ケイ素によって、推認される触媒活性に必要な触媒と塩素イオン（ラジカル）との結合体の形成が、十分確保することができるとの知見を得た。具体的には、処理温度約１００〜１５０℃に加熱された触媒再生槽５において、濃縮されたアミン系触媒とモノクロロシランやジクロロシラン等が撹拌・混合されることによって、初期の活性化された触媒と同様の触媒構造体を形成することができる。こうした再活性化の基材となるモノクロロシランやジクロロシラン等は、本製造プロセスにおいて、かかる組成を有する、凝縮液や原料、あるいは後述する蒸発槽３で分離された排出液から取り出されたモノクロロシランやジクロロシラン等を用いることができる。再活性化処理が行われた触媒を含む再生液は、加温された状態で、反応塔１の上部に供給される。
【００３２】
このとき、使用された触媒が濃縮された濃縮液に原料の一部または／および凝縮液の一部を加えて加熱できる触媒再生槽５を備え、再活性化された触媒を再度高温状態で反応塔に戻すという、触媒に係る循環系が形成される。外部からの塩化水素の供給の必要もなく、種々の問題の原因となっていた水素の発生を伴うこともなく、最小限の原料によってモノシランの収率性が高く、連続的かつ安定性の高いモノシランの作製ができる。また、モノクロロシランやジクロロシラン等は、原料のみならず、本製造プロセスの中間段階においても発生あるいは存在するものであり、これを有効に利用することによって、より効率的に触媒反応を進めることができ、収率性の高いモノシランの作製ができる。さらに、触媒再生槽５において、モノクロロシランやジクロロシラン等の一部は、既述（ａ）の上式１〜３のようなモノシラン等生成反応によって、モノシランを含む新たな組成の水素化塩化ケイ素を形成する。つまり、モノシランの生成プロセスからみると、触媒再生槽５では、その１次反応が行われることとなり、反応塔１での２次反応を経て、より収率性の高いモノシランの作製ができる。以上のように、本装置における触媒再生槽５は、触媒の再再活性化処理を行うと同時に、モノシランの作製の１次反応としての処理を行う機能を有するものであるということができる。
【００３３】
また、触媒再生槽５は、本装置の起動時において、有用な機能を発揮することができる。つまり、本装置の初動操作として、触媒および原料の一部が触媒再生槽５に供給されることによって、上記再活性化処理と同様、該触媒の初期活性化処理を行うことができる。こうした処理が行われた触媒液および原料が反応塔１に供給されることによって、反応塔１において迅速にモノシラン等生成反応を行うことができ、迅速なモノシランの供給の立上げを行うことができる。特に、触媒再生槽５における原料の１次反応もこれに寄与するものとなる。モノシランの供給プロセスにおける起動の律速要因の１つである、触媒の初期活性化に対して、触媒再生槽５を活用して触媒の初期活性化処理を行うことによって、従前の塩化水素の添加を必要とする方法に比べ、迅速で、かつ塩化水素の供給や水素の発生等がなく、こうした要請に対応することが可能となった。
【００３４】
（５）再生液の反応塔１の供給（当該触媒に係る循環系の形成）
反応塔１から供出された塔底液は、蒸発槽３において濃縮され、触媒再生槽５において含有する触媒が再活性化され、再生液として再度反応塔１に供給される。蒸発槽３において使用された触媒が濃縮され、触媒再生槽において濃縮液にモノクロロシランやジクロロシラン等を加えて加熱・触媒の再再活性化が行われ、再活性化された触媒を再度高温状態で反応塔に戻すという、触媒に係る循環系が形成される。当該触媒に係るこうした循環系を形成することによって、反応塔１には、常に高い触媒活性を有するアミン系触媒が存在し、外部からの塩化水素の供給の必要もなく、水素の発生を伴うこともなく、最小限の原料によってモノシランの収率性が高く、連続的かつ安定性の高いモノシランの作製が可能となった。
【００３５】
＜本装置の他の構成例＞
上記のように、本装置は、触媒再生槽５という多様な機能を有する構成要素を備えることによって、システム全体として、従前にない多くの機能を有することができるとともに、さらに多くの付加機能を備えた構成例を展開することができる。
【００３６】
〔本装置の第２構成例〕
本装置の他の構成例の１つとして、触媒再生槽５が、複数の再生槽から構成された装置の概要を、図２（Ａ），（Ｂ）に例示する（第２構成例）。上記第１構成例において、触媒再生槽５が、原料の一部が供給される第１再生槽（５１または５２）と、凝縮液の一部が供給される第２再生槽（５２または５１）とから構成される。濃縮液が、第１再生槽（５１または５２）と第２再生槽（５２または５１）のいずれかに供給された後、いずれかの再生槽から供出された液をさらに他の再生槽に供給され、再生液が作製されることによって、単体の再生槽を用いた場合と異なる優れた機能を有することができる。原料と凝縮液は、ともに触媒の再活性化に有用であるが、それぞれ含有するモノクロロシランやジクロロシラン等の組成が相違することから、再活性化処理における機能あるいは技術的効果は相違する。従って、これらを、それぞれ独立した触媒再生槽を構成するとともに、直列的に配設することによって、そうした機能をより効果的に活かすことができる。また、いずれの構成もモノシランの収率が向上する機能・効果があるが、原料あるいは凝縮液の組成によって、いずれかを選択することが可能であり、より高い収率を上げることが可能となる。ここでは、図２（Ａ），（Ｂ）に例示する２つの構成について、詳述する。
【００３７】
具体的には、原料の一部が供給される第１再生槽５１が上流側に配設され、凝縮液の一部が供給される第２再生槽５２が下流側に配設された構成を、図２（Ａ）に示す。原料の一部が、流路Ｌａを介して濃縮液とともに第１再生槽５１に供給され、第１再生槽５１において両者が撹拌・混合され、原料中の水素化塩化ケイ素によって濃縮液中の触媒が再活性化される。次に再活性化された触媒が、第１再生槽５１から下流側の第２再生槽５２に移送され、第２再生槽５２において、分離装置２から流路Ｌｃを介して第２再生槽５２に供給された凝縮液と接触し、原料および凝縮液中の水素化塩化ケイ素の一部がモノシラン等生成反応によってモノシラン等に変換される。このとき、第１再生槽５１においては、原料中の未反応のモノクロロシランやジクロロシラン等の存在によって、高い触媒再活性化機能を得ることができる。また、原料中の水素化塩化ケイ素は、反応性が低下した状態の触媒存在下であり、モノシラン等に変換される割合は高くないが、第２再生槽５２においては、再活性化された触媒存在下において、その一部がモノシラン等に変換される。上流側の第１再生槽５１での触媒の再活性化機能を高め、反応塔１および下流側の第２再生槽５２でのモノシラン等生成反応の高い反応性を確保することができる。また、このとき、２つの再生槽５１、５２を異なる設定温度にすることによって、それぞれの機能を高め、より効果的に再活性化処理および第２再生槽５２での１次的反応処理を行うことができる。例えば、第１再生槽５１において再活性化処理温度約１００〜１５０℃に加熱し、第２再生槽５２においてモノシラン等生成反応温度よりも少し低めの約８０〜１２０℃に加熱することによって、高い再活性処理と１次的反応処理を確保しつつ、再生液を過熱しないように反応塔１に供給することができる。
【００３８】
一方、凝縮液の一部が供給される第１再生槽５１が上流側に配設され、原料の一部が供給される第２再生槽５２が下流側に配設された構成を、図２（Ｂ）に示す。分離装置２からの凝縮液の一部が、流路Ｌｃを介して濃縮液とともに第１再生槽５１に供給され、第１再生槽５１において両者が撹拌・混合され、原料中の水素化塩化ケイ素によって濃縮液中の触媒が再活性化される。次に再活性化された触媒が、第１再生槽５１から下流側の第２再生槽５２に移送され、第２再生槽５２において、流路Ｌａを介して第２再生槽５２に供給された原料の一部と接触し、主として原料中の水素化塩化ケイ素の一部がモノシラン等生成反応によってモノシラン等に変換される（１次反応）。このとき、第１再生槽５１においては、凝縮液中のモノクロロシランやジクロロシラン等の存在によって、触媒再活性化機能を得ることができるが、上記図２（Ａ）に示す構成の第１再生槽５１における触媒再活性化機能ほどには高くならないことがある。第２再生槽５２においては、再活性化された触媒存在下において、原料中の水素化塩化ケイ素の一部がモノシラン等に変換される。上流側の第１再生槽５１での触媒の再活性化機能により、反応塔１および下流側の第２再生槽５２での、特に原料中の水素化塩化ケイ素に対するモノシラン等生成反応の高い反応性を確保することができる。
【００３９】
〔本装置の第３構成例〕
本装置の他の構成例として、上記第１，２構成例において、分離装置２が、設定温度が順次低温化された複数段の分離槽（ここでは、２段の第１分離槽２１，第２分離槽２２とし、３段以上の場合には順次分離槽２３，２４・・とする）から構成される装置の概要を、図３に示す（第３構成例）。第１分離槽２１および第２分離槽２２からなる分離装置２において、反応生成物が、最高温度条件の最上流段の第１分離槽２１に供給され、順次第２分離槽２２に移送されるとともに、第１，第２分離槽２１，２２の少なくとも１つから供出された凝縮液の一部が、触媒再生槽５，蒸発槽３および反応塔１、の少なくとも１つに供給される。既述のように、触媒の再活性化機能においても、水素化塩化ケイ素の不均斉化反応と同様、塩素数が少ないほど反応速度が大きい（モノクロロシラン＞ジクロロシラン＞トリクロロシラン）傾向がある推定できるとの知見を得た。こうした知見を基に、設定温度が順次低温化された第１，第２分離槽２１，２２からなる分離装置２を用い、反応性が高い触媒の再活性化機能の高いモノクロロシランやジクロロシラン等を多く含む凝縮液を取り出し、触媒再生槽５，蒸発槽３および反応塔１の、少なくともそのいずれか１つに供給することによって、より効率よく触媒の再活性化を図ることができる。
【００４０】
例えば、第１分離槽２１を約１０℃の冷却水を冷媒として用いて冷却し、第２分離槽２２をエタノール／ドライアイス（到達可能温度約−７２℃）を冷媒として用いて冷却した場合を想定して、その機能を説明する。第１分離槽２１からはトリクロロシランを主成分とする凝縮液が形成され、第２分離槽２２からはモノクロロシランとジクロロシランを主成分とする凝縮液が形成されるものとする。ただし、分離槽の段数や設定温度および凝縮液の組成等、これに限定されないことはいうまでもない。
【００４１】
このとき、第２分離槽２２からの凝縮液を、触媒再生槽５または／および蒸発槽３に供給する構成によって、より効率よく触媒の再活性化を図ることができる。つまり、第２分離槽２２からの凝縮液を、既述の第１構成例と同様、流路Ｌｃを介して触媒再生槽５に供給することによって、触媒再生槽５において触媒と凝縮液が高温条件下で撹拌・混合され、触媒の再活性化処理を行うことができる。また、第２分離槽２２からの凝縮液を、流路Ｌｖを介して蒸発槽３に供給することによって、触媒を含む濃縮液と凝縮液が高温条件下で混合され、触媒の再活性化処理を行うことができる。本装置における蒸発槽３の機能について検証するに、蒸発槽３には、高温条件下で触媒を含む濃縮液が存在する。このとき、蒸発槽３にモノクロロシランやジクロロシラン等が供給されれば、触媒再生槽５と同様に、触媒の再活性化処理を行うことが可能である。従って、第２分離槽２２からの凝縮液を、蒸発槽３に供給することによって、蒸発槽３において実質的に触媒の１次再活性化処理を行い、さらに触媒再生槽５において２次再活性化処理を行うことができ、反応塔１において、より再活性化された触媒機能を活用することができる。
【００４２】
また、第１分離槽２１または／および第２分離槽２２からの凝縮液を、流路Ｌｒを介して反応塔１に供給することによって、より高いモノシランの収率を得ることができる。分離装置２において抽出されたモノシランを除く凝縮液には、未反応成分であるモノクロロシラン，ジクロロシランおよびトリクロロシラン等が含まれることから、これを再度反応塔１に供給することによって、モノシランの収率を上げることができる。
【００４３】
さらに、第１分離槽２１からの凝縮液を、蒸発槽３に供給することによって、効率的なモノシランの作製を図ることができる。つまり、第１分離槽２１からの凝縮液を、触媒の循環系あるいは反応塔１に還流することによって、モノシランの収率は高くなるが、反応速度の遅いトリクロロシランを主成分とする凝縮液の存在は、モノシラン等生成反応における反応効率は低下する可能性がある。従って、こうした凝縮液を蒸発槽３に供給し、下部冷却器６で分離し、気相成分として排出、あるいは凝縮された後に貯槽６ａに貯留して回収し、系外に供出することによって、モノシラン等生成反応における反応の負荷を軽減し、反応効率を向上させることができる。
【００４４】
〔本装置の第４構成例〕
本装置の他の構成例として、蒸発槽３から蒸発・供出された水素化塩化ケイ素を分離する下部冷却部６として、設定温度が順次低温化された複数の冷却器（第１冷却器６１，第２冷却器６２）を有する装置の概要を、図４に示す（第４構成例）。上記第１構成例において、蒸発槽３から蒸発・供出された水素化塩化ケイ素が、最上流段の第１冷却器６１に供給され、第１冷却器６１において凝縮した排出液が貯槽６１ａに貯留された後取り出されるとともに、第１冷却器６１において分離された気相成分が、次段以降の、さらに低温で冷却される第２冷却器６２に移送され、第２冷却器６２において凝縮した液が凝縮液の一部として、触媒再生槽５に供給される。第２冷却器６２において凝縮した排出液は、貯槽６２ａに貯留された後取り出される。つまり、蒸発槽３において分離された気相成分には、トリクロロシランに加え、ジクロロシラン等も一部含まれることから、再活性化処理に利用することが可能であり、これを再度反応塔１に供給することによって、モノシランの収率を上げることができる。
【００４５】
＜本装置および本方法の検証＞
以上の各構成例を含む本装置および本方法の機能および技術的意義について、従来方法と比較・検証を行った。以下、その詳細について説明する。
【００４６】
〔検証実験１〕
（１）検証実験１の実験条件
原料としてトリクロロシラン、アミン触媒としてｎ−トリオクチルアミン、反応器（反応塔に相当する）として攪拌器およびヒータを備えた５００ｃｃのオートクレーブを用い、原料およびアミン触媒を反応器に導入し、密閉した状態で、反応圧力２〜３ｂａｒ、以下の温度条件で、不均化反応を行った。触媒の使用量は、原料トリクロロシランに対してｍｏｌ比１０％で統一した。反応器のガス相中のトリクロロシラン量は、トリクロロシランの転化率に対応するため、不均化反応が平衡状態になると、トリクロロシラン量が所定の値となることから、反応温度を５０〜１００℃に変化させたときの、不均化反応が平衡状態になるまでの時間について検証した。反応器のガス相中のクロロシラン類の含有量は、ＦＴ−ＩＲにより定量的に測定した。
【００４７】
（２）比較実験１の実験条件
比較実験１において、検証実験１と同様の原料，アミン触媒および反応器を用い、触媒に塩化水素（ＨＣｌ）を添加する操作を加え、検証実験１と同様の条件で不均化反応を行い、反応温度を５０〜１００℃に変化させたときの不均化反応が平衡状態になるまでの時間について検証した。ＨＣｌを添加する反応については、アミン触媒を反応器に導入した後に、ＨＣｌを反応器に導入し、余剰のＨＣｌを排出した後、原料を反応器に導入することによって行った。ＨＣｌの添加量は、アミン触媒に対してｍｏｌ比２０％とした。
【００４８】
（３）検証実験１の結果
反応温度を５０〜１００℃に変化させたときの不均化反応が平衡状態になるまでの時間について、検証実験１および比較実験１の結果を、図５に示す。不均化反応が平衡状態になるまでの時間は、反応温度が８０℃に達すると、検証実験１及び比較実験１でほぼ同程度となる。つまり、反応温度が８０℃以上であれば、ＨＣｌの添加による触媒再活性化を行うことなく、ＨＣｌを添加する場合と同等の触媒活性を得ることができ、同程度の反応速度を達成できることが判った。従って、反応温度を８０℃以上とすることで、本発明の解決すべき課題の１つである、定期的なＨＣｌの供給の必要性は、解消されるとの検証結果を得た。
【００４９】
〔検証実験２〕
（１）検証実験２の実験条件
原料として、トリクロロシランとジクロロシランの混合物およびジクロロシランのみを用いた場合について検証した。トリクロロシランとジクロロシランの混合比率は、ｍｏｌ比１：３である。その他の実験条件は、検証実験１と同様とした。
【００５０】
（２）検証実験２の結果
反応温度を５０〜１００℃に変化させたときの不均化反応が平衡状態になるまでの時間について、検証実験２の結果を、検証実験１と対比し、図６に示す。検証実験１と比較して、検証実験２では、平衡状態に達するまでの時間が短縮されるとの結果を得た。また、原料をジクロロシランのみで行った結果は、トリクロロシランとジクロロシランの混合物の結果とほぼ等しいものであった。既述のように、トリクロロシランの反応速度が、ジクロロシランやモノクロロシランと比較して遅いことから、ジクロロシラン共存化では、アミン触媒が活性となり、トリクロロシランの反応速度が大幅に向上したものと考察される。従って、加熱条件下におけるアミン触媒の再活性化において、反応速度の速いジクロロシランやモノクロロシランが有効であるとの知見を得た。
【００５１】
〔検証実験３〕
検証実験１と同様の条件で、本装置を用いた場合とＨＣｌを添加する従来技術を用いた場合における、モノシラン１ｋｇを製造するために必要な原料，添加する塩化水素，冷却用液体窒素および触媒再生のための加熱に要する運転動力を比較・検証した。検証結果を、表１に示す。従来技術と比較して、原料であるトリクロロシラン（ＴＣＳ）、ＨＣｌおよび液体窒素を大幅に削減することができた。若干運転の動力は増加するが、その動力の増加を補うに十分な技術的効果が得られた。また、高価なトリクロロシランを原料とする場合には、その供給量を低減することができるという技術的効果に加え、経済的効果も大きい。
【００５２】
【表１】
2014227322.tif 000003
【符号の説明】
【００５３】
１    反応塔
１ａ，３ａ，５ａ，  加熱手段（リボイラ）
１ｂ  下段（塔底部）
１ｃ  上段（塔頂部）
２    分離装置
３    蒸発槽
４    給送ポンプ
５    触媒再生槽
６    下部冷却器
６ａ  貯槽
７    調節弁
【図１】
2014227322.tif 000004
【図２】
2014227322.tif 000005
【図３】
2014227322.tif 000006
【図４】
2014227322.tif 000007
【図５】
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【図６】
2014227322.tif 000009
【図７】
2014227322.tif 000010