JP2615265B2 - 半透膜によるガス分離 - Google Patents
半透膜によるガス分離Info
- Publication number
- JP2615265B2 JP2615265B2 JP2514036A JP51403690A JP2615265B2 JP 2615265 B2 JP2615265 B2 JP 2615265B2 JP 2514036 A JP2514036 A JP 2514036A JP 51403690 A JP51403690 A JP 51403690A JP 2615265 B2 JP2615265 B2 JP 2615265B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- gas
- membrane
- silane
- concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims description 179
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title description 62
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 107
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 104
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 91
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 88
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 83
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 67
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 56
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 50
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 claims description 49
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 29
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 claims description 27
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 20
- KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N chlorosilane Chemical compound Cl[SiH3] KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 14
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 claims description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 8
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 6
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 80
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 77
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 50
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 25
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 description 21
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 20
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 18
- -1 silicon metals Chemical class 0.000 description 16
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 14
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 11
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 10
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 9
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 9
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 229920013655 poly(bisphenol-A sulfone) Polymers 0.000 description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 8
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 8
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 8
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 7
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical class C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 7
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 7
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 7
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 7
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 7
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 7
- 229920001709 polysilazane Polymers 0.000 description 7
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 7
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 7
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 6
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 229920000110 poly(aryl ether sulfone) Polymers 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 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 4
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 4
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 229920001643 poly(ether ketone) Polymers 0.000 description 4
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 4
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 4
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 4
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 3
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QPFMBZIOSGYJDE-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,2-tetrachloroethane Chemical compound ClC(Cl)C(Cl)Cl QPFMBZIOSGYJDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 2
- 238000007602 hot air drying Methods 0.000 description 2
- 229910000042 hydrogen bromide Inorganic materials 0.000 description 2
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 229920000090 poly(aryl ether) Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KEQGZUUPPQEDPF-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichloro-5,5-dimethylimidazolidine-2,4-dione Chemical compound CC1(C)N(Cl)C(=O)N(Cl)C1=O KEQGZUUPPQEDPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LIFLRQVHKGGNSG-UHFFFAOYSA-N 2,3-dichlorobuta-1,3-diene Chemical compound ClC(=C)C(Cl)=C LIFLRQVHKGGNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000002879 Lewis base Substances 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 229920001756 Polyvinyl chloride acetate Polymers 0.000 description 1
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920004695 VICTREX™ PEEK Polymers 0.000 description 1
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001420 alkaline earth metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000732 arylene group Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- INLLPKCGLOXCIV-UHFFFAOYSA-N bromoethene Chemical compound BrC=C INLLPKCGLOXCIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N chlorosilicon Chemical compound Cl[Si] SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTHPWXDJESJLNJ-UHFFFAOYSA-N chlorosulfonic acid Substances OS(Cl)(=O)=O XTHPWXDJESJLNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920001038 ethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000043 hydrogen iodide Inorganic materials 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007527 lewis bases Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N nitromethane Chemical compound C[N+]([O-])=O LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006156 poly(arylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000306 polymethylpentene Polymers 0.000 description 1
- 239000011116 polymethylpentene Substances 0.000 description 1
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 description 1
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 description 1
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 1
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000001612 separation test Methods 0.000 description 1
- 229920005573 silicon-containing polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 125000000020 sulfo group Chemical group O=S(=O)([*])O[H] 0.000 description 1
- 125000001273 sulfonato group Chemical group [O-]S(*)(=O)=O 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 description 1
- HIFJUMGIHIZEPX-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid;sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O.OS(O)(=O)=O HIFJUMGIHIZEPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000008096 xylene 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
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
- B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/1213—Laminated layers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
- C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
- C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
- C01B3/503—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion characterised by the membrane
-
- 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
- C01B33/02—Silicon
- C01B33/021—Preparation
- C01B33/027—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
- C01B33/029—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by decomposition of monosilane
-
- 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
- C01B33/02—Silicon
- C01B33/021—Preparation
- C01B33/027—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
- C01B33/03—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by decomposition of silicon halides or halosilanes or reduction thereof with hydrogen as the only reducing agent
-
- 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
- C01B33/02—Silicon
- C01B33/021—Preparation
- C01B33/027—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
- C01B33/035—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds in the presence of heated filaments of silicon, carbon or a refractory metal, e.g. tantalum or tungsten, or in the presence of heated silicon rods on which the formed silicon is deposited, a silicon rod being obtained, e.g. Siemens process
-
- 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
- C01B33/04—Hydrides of silicon
- C01B33/043—Monosilane
-
- 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
-
- 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
- C01B33/10742—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by hydrochlorination of silicon or of a silicon-containing material
- C01B33/10757—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by hydrochlorination of silicon or of a silicon-containing material with the preferential formation of trichlorosilane
- C01B33/10763—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by hydrochlorination of silicon or of a silicon-containing material with the preferential formation of trichlorosilane from silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B7/00—Halogens; Halogen acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0405—Purification by membrane separation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0465—Composition of the impurity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
分離の分野に関する。更に詳しくは、本発明は多結晶質
及び/又はエピタキシャル(結晶軸整合)シリコン(si
licon)金属の製造及び/又は反応中に見られる種々の
ガス流混合物にしばしば存在するガス成分の分離に関す
る。
シリコン金属は、主としてシリコンテトラクロライド,
トリクロロシラン,ジクロロシラン及び/又はシランの
還元及び分解によって製造される。これらのシリコン含
有ガス成分は主として高濃度の水素ガスと混合されそし
て還元及び分解を起こさせるのに十分な活性化温度で反
応させられて所望の基材上にシリコン金属が蒸着され
る。
と云われている多結晶質シリコンの製造に於ては、トリ
クロロシランを水素と反応させてガラス鐘反応器の中に
置かれた加熱された長いスターター棒の表面に多結晶質
シリコンが形成されることが米国特許第3,979,490に記
載されている。別の方法では、米国特許第4,150,168に
記載されている様に、シランが水素の存在下でガラス鐘
型反応器の中で熱分解されて長いスターター棒の表面に
多結晶質シリコンが形成される。
子に多結晶質シリコンが形成されることが米国特許第3,
012,861及び3,012,862に記載されている。
用されるシランは米国特許第3,968,199に開示されてい
る如く不均化反応又は米国特許第4,676,967に開示され
ている如く冶金シリコンの還元によって製造され得る。
通常、トリクロロシラン及び水素から成る中間生成物流
に塩化水素化され、その中間物流から最終シリコン化合
物が製造される。
の如き水素酸の混合物中に在るハロゲン化ハロシラン等
の様な1種以上のガス状シリコン化合物のガス混合物を
含むガス流が製造される。この様なガス混合物は中間工
程流,廃棄物流,副生成物流或は生成物流中にさえ存在
し得る。
酸と分離してこれら種々の化合物を精製及び/又は回収
することがしばしば望まれる。現在、この様な分離に利
用出来る方法は、一般に、経済的に望ましくないか或は
希望する分離を達成するのに効率が良くない。実際、熱
分解によって多結晶質シリコンを形成させる多くの例に
於てシラン及び水素を含む排出ガスはシランと水素を分
離するよりもむしろ単に燃焼されている。
率良く分離する技術が必要とされている。
素酸を経済的且つ効果的方法によって分離出来る新規な
方法が発見された。
当な半透膜と接触させることによって分離され得る。こ
の様な半透膜は膜の全ガス分離特性を決定する薄い分離
層を有する比対称膜を包含し得る。又は、半透膜は、ガ
ス状成分に関して実質的に分離特性を持たない多孔質支
持層及び該支持層の上に位置されていて且つ全複合膜の
選択透過特性を実質的に決定する実質的に非多孔質の分
離層から成る複合膜をも包含し得る。
及びそれらの混合物から成る群から選択される少くとも
第1のガスを前記ガス混合物に含まれているSiXaHb及び
それらの混合物、 ここでX=ハロゲンイオン、 a=0乃至4, b=0乃至4, a+b=4 から成る群から選択される少くとも第2のガスから分離
する方法であって、ガス混合物を、少くとも第1のガス
の選択透過が少くとも第2のガスの選択透過以上である
半透膜の1つの表面と接触させ、そして少くとも第1の
ガスのガス混合物中の濃度より高い濃度の少くとも第1
のガスを有する透過物を半透膜の反対側の表面の付近か
ら取出すことから成る方法に関する。
ために複合膜が使用される。
状シリコン成分及び水素酸に対する抵抗性を有する特に
好ましい複合膜はスルホン化−ポリスルホンから成る分
離層及びポリスルフォンから成る支持層である。
膜セパレータを使用するポリシリコンの製造を示す略図
である。
シラン及び水素の混合物を含有する中間流が本発明に従
って膜セパレーターを使用して処理されトリクロロシラ
ンが回収される工程を示す略図である。
される装置の略図である。
るスルホン化ポリスルホン複合半透膜を透過するトリク
ロロシランの透過度を示すグラフである。
ロシランにさらされる前と後に図3の装置によって測定
された時間を関数とする該膜を透過するチッ素及びヘリ
ウムの透過度を示すグラフである。
に接触される前と後の該膜を透過する塩化水素及びチッ
素及びヘリウム各々の透過度を示すグラフである。
供給原料の設定された供給条件でのスルホン化ポリスル
ホン複合半透膜を透過するステージカットを関数とする
水素の回収を示すグラフである。
定の為に使用されるスルホン化ポリスルホン複合半透膜
を透過するステージカットを関数としたチッ素及びトリ
クロロシランの濃度を示すグラフである。
測定の為に使用されるスルホン化ポリスルホン複合半透
膜を透過するステージカットを関数とした水素の濃度を
示すグラフである。
定の為に使用されているスルホン化ポリスルホン複合半
透膜の所定のステージカットに要求される膜表面積の大
きさを示すグラフである。
ン製造及び/又はシリコン反応の分野に関するが、本発
明はこの技術分野にのみに限定されないことは理解され
るべきである。むしろ、本発明は、主としてシリコン製
造/反応技術に見出されるが他の製造環境にも存在し得
るガス成分の分離に関する。
合物は、通常、シリコンテトラクロライド(SiCl4);
トリクロロシラン(CiCl3H);ジクロロシラン(SiCl2H
2);及びモノクロロシラン(SiClH3)の様な塩素化シ
ランである。還元及び/又は不均化反応の目的の為に主
として水素が使用される限りは、ガス流中に存在する水
素の他に塩化水素(HCl)も存在し得る。
状シリコン化合物と水素或は塩化水素を分離するのに効
率良く使用され得ることがわかった。膜技術の当業者に
は周知の様に、ガス混合物中に含まれる多くのガス成分
に言及する時は、ガス混合物中に含まれる他の成分より
大きな比率で半透膜を容易に透過する多くの成分が有り
得る。実際に、比較的早い速度で透過する成分は、より
遅い速度で透過するか或は全々透過しない“遅い”ガス
に比較して特定のガス混合物を“早い”ガスと云われて
いる。ガス状シリコン化合物及び水素或は塩化水素の混
合物に関して、我々はシリコン化合物は、“早い”ガス
である水素及び塩化水素に比較すると“遅い”ガスであ
ることを学んだ。ガス状シリコン化合物と水素又は塩化
水素との間で透過率が違うということを認識した結果、
半透膜分離が可能であることがわかった。然しながら、
そして重要な事は、すぐれた分離及び透過特性を有する
だけでなく、更に腐食性を有するガス状シリコン化合物
に対する化学抵抗性がある膜、特に複合膜があることを
発見した事である。
シラン或は塩素化シラン先駆物質を使用するが、本発明
はこれらの化合物の塩素化形の分離のみに限定されな
い。
ダイド及びフルオライドを含むガス状シリコン化合物が
水素及び/又はHCl,HBr,HI或はHFから分離され得る。従
って、本発明はSiXaHbから成る群から選択される1種以
上の遅いガス成分を、H2或はHXから成る群から選択され
る1種以上のガス成分と効率よく分離することが出来
る;ここでXはCl,Br,I及びF, aは0乃至4 bは0乃至4,及び a+bは4である。
に含まれる1つ以上の成分の透過が少くとも1つの他の
成分の透過に対するよりも一層小さい抵抗を示さねばな
らない。かくて、選択的分離は、混合物中の1つ以上の
望ましい成分を、少くとも1つの他の成分に関して優先
して濃縮したり或は減少させたりすることが出来、そし
てその結果、少くとも1つの他の成分に対する1つ以上
の望ましい成分の比率が、混合物中の比率とは異なる生
成物が生成される。
う方法で膜分離する為には、膜は分離操作中の条件に耐
えられるばかりでなく且つ1つ以上の望ましい成分を十
分選択分離しなければならない。即ち高分離ファクター
及び十分な流動率、即ち高透過速度を持たなければなら
ない;そうすればかかる分離方法は経済的に魅力的に実
施され得る。
構造の変化が、特にポリマー基体の膜を使用する場合に
起こる。かかる変化は、長時間の膜性能を劣化させない
限り差し支えない。本発明によって、好ましい態様とし
て複合膜、特にポリスルホンにスルホン化ポリスルホン
を複合させた膜が上述したガス成分に対して望ましい高
分離ファクター及び高透過速度並びに優れた化学安定性
を持つことがわかった。
域の存在を特徴とする単一の透過膜材料から実質的に構
成される。1つの領域は流動混合物中の1つの成分を選
択的に透過させることが出来る、薄くて緻密な半透層か
ら成る。他の領域は、膜の薄い層領域が加圧下でつぶれ
るのを防ぐそれ程緻密でない多孔質の非−選択性支持領
域から成る。
な、本質的に非−多孔質の膜材料の薄層又はコーチング
から成る。このコーチング層は本発明では分離層とも云
い複合構成体の分離特性を決定し、そして、上述した望
ましい高透過度を得る為には非常に、薄いことが有利で
ある。基材或は支持層は、その上に載置されている膜層
を支持するだけであって、分離或は濃縮されるガス、混
合物に対する分離特性は実質的に有していない。
(1)フィルタープレスに似ているプレート及びフレー
ム構造に支持されるフラットシート;(2)膜及びコロ
イド状膜の一方の側の供給原料を反対側へ通過させるら
旋状チャンネルを持つシールされたアッセンブリーの間
に挿入されたスペーサーと一緒にら旋状に巻かれたフラ
ットシート;(3)内表面が補強されたブレードでライ
ニングされているチューブ状、但しそのブレード自体が
より大きいチューブの要素でもある;或は(4)組織さ
れ且つヘッダ−プレートにシールされた開口中空繊維の
形状で、膜を横切ってガス状供給混合物を通過させるこ
とによって、中空繊維の外表面の流れを中空繊維の孔の
中の流れと分離させる開口中空繊維の形状。かかる中空
繊維構造は本発明の方法で好ましい。
る。然しながら、本発明の範囲は中空繊維の形状での複
合構成体としての膜の使用に限定されないことは理解さ
れるべきである。
のための外表面及び内表面にわたる連続チャンネルを有
している。しばしば、細孔の平均横断直径は約20,000A
以下であり中には約1,000或は5,000A以下の場合もあ
る。有利な事に、中空繊維の壁はハンドリングのために
特別な装置を必要としない程十分厚い。しばしば、中空
繊維は約20乃至1,000ミクロン,通常約50乃至1,000ミク
ロンの外径を有し、そして少くとも約5ミクロン、通常
約50乃至約1,000ミクロンの壁の厚さを有する。中空繊
維の中には壁の厚さが約200或は300ミクロン迄のものが
ある。コーチングの厚さは約0.01乃至約10、好ましくは
約0.05乃至約2ミクロンの範囲である。
空繊維を使用して望ましい流動率を得る為には、中空繊
維は実質的な気孔率を有さねばならない。気孔は中空繊
維の材料が欠けた中空繊維の壁の中にある部分である。
それ故、気孔がある場合は中空繊維の密度は中空繊維の
嵩材料の密度以下である。又、気孔が望まれる場合は中
空繊維の気孔率は、表面容積、即ち中空繊維の総寸法の
中に含まれる容積基準で約90迄、通常、約10乃至80、時
には約20或は30乃至70%である。中空繊維の密度は実質
的にその厚さ全体で同じ、即ち等方性であり得るか或は
中空繊維は、中空繊維の壁を通る流動流に関してバリヤ
ーとなる少くとも1つの比較的密な部分をその厚さの中
に有することを特徴とし得る、即ち、中空繊維は異方性
である。一般に、異方性中空繊維の比較的密な部分は、
本質的に、中空繊維の外側又は内側にありそして好まし
くはコーチングはこの比較的密な部分と接する。
である。中空繊維用の材料の選択は中空繊維の耐熱性及
び/又は機械的強度並びに本発明の分離法で規定される
他のファクター及び操作条件に基づく。最も重要な事で
あるが、使用される材料は、多孔質の支持層か或は実質
的に非−多孔質のコーチング層であっても、上述したガ
ス状シリコン化合物及び水素酸の各々に対して化学的抵
抗性がなければならない。中空繊維はフレキシブルか又
は実質的に硬質であり得る。
ク,焼結金属等で構成され得る。ポリマーの場合、多孔
質中空繊維を製造する適当な方法で製造される付加及び
縮合ポリマーが包含される。通常、無機物質(例えばフ
ィラー)と混合された有機ポリマー或は有機ポリマーが
中空繊維を製造する為に使用される。代表的なポリマー
は置換又は非置換ポリマーで、ビスフェノールAポリス
ルホン(ユニオン・カーバイド・コーポレーションによ
り“Udel"という商標で販売されている)或はポリエー
テルスルホン(インペリアル・ケミカル・インダストリ
ーズより“Victrex"という商標で販売されている)の様
なポリスルホン;ポリアクリロニトリル;ポリエーテ
ル;ポリ(フェニレンオキシド)の様なポリ(アリーレ
ンオキシド);ポリエーテルケトン;ポリスルフィド;
ポリ(エチレン),ポリ(プロピレン),ポリ(ブテン
−1),ポリ(4−メチル−1−ペンテン),ポリビニ
ル、例えばポリ(ビニルクロライド),ポリ(ビニルフ
ルオライド),ポリ(ビニリデンクロライド),ポリ
(ビニリデンフルオライド)等の様に上記以外のα−オ
レフィン系不飽和を有するモノマー由来のポリマーから
選択される。
ポリスルホン或は他の中空繊維基材は当業界で周知の従
来技術によって製造される。中空繊維は、通常、望まし
い繊維ポリマーのドープ組成物から紡糸され、急冷さ
れ、 洗浄されて乾燥される。1979年版ジャーナルオブアプ
ライドポリマーサイエンス第23巻PP.1509−1525(Journ
al of Applied Polymer Science,Volume 23,1509−1525
(1979)の“複合中空繊維膜”の項及び米国通商刊行省
国立技術情報部(National Technical Information Ser
vice,U.S.Department of Commerce Publication)によ
って1985年7月に配布された(PB248,666)湾南研究所
(Gulf south Research Institute)の著になる“逆浸
透による海水の脱塩法の為のNS−1及び関連ポリスルフ
ォン中空繊維の研究開発”(Research and Development
of NS−1 and Related Polysulfone Hollow Fibers an
d Reverse Osmosis Desalination of Seawater)に記載
されている様に、ポリスルホン中空繊維はポリスルホ
ン,ポリ(ビニルピロリドン)及びジメチルアセトアミ
ドから成る溶液で溶液中の全ポリマー濃度が好ましくは
40乃至50wt%でポリスルホン/ポリ(ビニルピロリド
ン)比が1.5:2.0である三成分系溶液から紡糸される。
周知のチューブインチューブジェット法は約21℃の水に
よる繊維の外部急冷法であるので紡糸法として好ましい
旨記載されている。繊維の中心の急冷手段は好ましくは
空気である。急冷の後に主として繊維の洗浄、例えば約
50乃至60℃の温水による洗浄が行なわれる。かかる洗浄
に続いて中空繊維は分離フィルム層でコーチングされて
望ました複合膜に形成される前に乾燥される。この目的
の為に、ポリスルホン中空繊維は主として熱風乾燥ドラ
ムを適当な時間通過させられて乾燥される。
孔度の程度は半透膜分野の当業者には周知の乾燥/湿
潤,湿潤,乾燥或は溶融引抜法によって制御される。中
空繊維の多孔度は溶媒アニーリング又は高温アニーリン
グ法によって更に改質される。
多孔質支持層と接触している実質的に非−多孔質膜の形
状である。
くはポリマーである。合成物質には付加及び縮合ポリマ
ーの両者が含まれる。コーチングを構成し得る材料の代
表例は置換或は非置換され且つガス分離条件下で固体或
は液体であるポリマーで合成ゴム;天然ゴム;比較的高
分子量及び/又は高沸点の液体;有機ポリマー;ポリ
(シロキサン)(エーシリコーンポリマー);ポリシラ
ザン;アクリロニトリル−含有コポリマー;ポリエステ
ル(ポリアクリレートを含む);セルロースポリマー;
ポリスルホン,特に改質ポリスルホン;ポリ(エチレン
グリコール),ポリ(プロピレングリコール)等の如き
ポリ(アクキレングリコール);ポリ(オレフィン)の
様なα−オレフィン系不飽和を有するモノマー由来ポリ
マー、例えばポリ(エチレン),ポリ(ブタジェン),
ポリ(2,3−ジクロロブタジェン),ポリ(イソプレ
ン),ポリ(クロロプレン),ポリスチレンコポリマー
(ポリスチレンを含む)、例えばスチレン−ブタジェン
コポリマー,ポリ(ビニルハライド)(例えば、ポリ
(ビニルプロマイド)),ポリ(ビニリデンハライ
ド),フッ素化エチレンコポリマー,ポリ(アリーレン
オキシド),例えばポリ(キシレンオキシド);ポリカ
ーボネート;及び上述した中からの繰返し単位を有する
ブロックインターポリマー及び前述のどれかを含むグラ
フト及びブレンドを包含するインターポリマーが例示さ
れる。これらのポリマーは多孔質支持層に適用後は重合
されるか或は重合されない。
ト,シリコーンゴム及びエチルセルロースから成る。よ
り好ましくは、スルホン化ポリスルホンが複合膜のコー
チング材料として有用である。かかるスルホン化ポリス
ルホンは、総て引用文献として開示した、例えば米国特
許第3,709,841、米国特許第4,054,707、米国特許第4,20
7,182、ヨーロッパ特許出願0,202,849、ヨーロッパ特許
出願第0,165,077及びヨーロッパ特許出願0,202,841で検
討されている。スルホン化−ポリスルホンも1976年刊行
のジャーナルオブアプライドポリマーサイエンス第20巻
PP.1885−1903(Journal of Applied Polymer Science,
Volume 20,PP.1885−1903(1976))のノシェイ等(Nos
hay et al)による“スルホン化ポリスルホン”という
タイトルの章で論述されている。尚、これらの内容も本
発明で引用されている。
るポリアリールエーテルスルホンは本発明で応用出来る
より普通のスルホン化ポリスルホンの1つである。かか
るポリアリールエーテルスルホンは通常下記の式を有し
ている; スルホン化ビスフェノールAポリスルホンは複合膜の
分離層のコーチングとして特に好ましい。
化された−−SO3H基を意味し、例えば、 (ここで、MはNH4 +イオン,アルカリ金属イオン,アル
カリ土類金属イオン或は(原子価nの)遷移金属イオン
である)である。
709,841に記載されている方法で実施される。適当なス
ルホン化剤は好ましいスルホン化剤であるクロロスルホ
ン酸(ClSO3H)を含む。然しながら、例えば、三酸化イ
オウ及びそれと電子供与原子として酸素を含むルイス塩
基との付加生成物を使用することも出来る;硫酸及び発
煙硫酸も使用される。スルホン化反応はスルホン化反応
に関しては不活性であるポリアリールエーテルスルホン
溶媒溶液中で−50゜乃至+80℃、好ましくは−10゜乃至
+35℃で通常実施される。ハロゲン化炭化水素、特にメ
チレンクロライド、1,2−ジクロロ−エタン及び1,1,2,2
−テトラクロロ−エタンが適当な溶媒である。
のイオウの原子数対非−スルホン化ポリアリール−エー
テル−スルホンのイオンの原子の数の比が約0.3乃至約
6、好ましくは約1.2乃至4である様な量である。非−
スルホン化ポリアリール−エーテルに固定されるスルホ
基の正確な数は、勿論、スルホン化条件、特に温度、反
応時間及び試薬の濃度を調節することによって変化され
得る。製造されるスルホン化ポリアリール−エーテル−
スルホンは、例えば、米国特許第3,709,841或は3,875,0
96に記載されている方法に従って単離される。
で原則として知られている他の方法も同じ様に採用され
てスルホン化ポリスルホンが製造される。
れ、メトキシエタノール,ニトロメタン及びアルコール
/水混合物の様な溶媒に溶解するスルホン化ポリアリー
ルエーテルスルホンが、ガス状シリコン化合物を水素或
は水素酸から効率良く分離することが出来る複合膜を製
造するのに特に有利である。
スルホンのコーチング溶液でコーチングされ次いで乾燥
される。かかるコーチング及び乾燥シーケンスは、本発
明で引用されるコプラン等(Coplan et al.)の米国特
許第4,467,001で用いられている方法から成る。即ち、
乾燥中空繊維はコーチング槽の中に収容されているコー
チング溶液中を通過させられ、次いで乾燥オーブン及び
硬化オーブンを通過させられ乾燥空気又は他の適当なガ
ス及びより高温の硬化空気又は他のガスと接触させられ
その後ワインダーに巻き取られるか或は望ましい分離操
作に使用されるのにふさわしい膜モジュールに組み込む
為に処理されるか貯蔵される。本発明の好ましい態様
で、ポリスルホン中空繊維をスルホン化ポリスルホンで
コーチングするには約20℃乃至約100℃の温度の乾燥温
度を通常好ましい。当業者は、上述した硬化工程を採用
せずに支持層上の分離層を乾燥することが出来ると理解
するでろう。
ング工程に付される。基材は分離層と接触される前にア
ニールするのが好ましいが、アニーリング工程コーチン
グされた基材に対しても実施され得る。この様にしてア
ニールされた基材から成形された複合膜は分離及び透過
特性の両方を可成り高める。
を熱風乾燥カラムを通過させ115℃で乾燥させ、次いで
ビスフェノールAポリスルホンの場合、そのガラス転移
温度、即ち約182゜乃至186℃に近い約182℃で熱風オー
ブンを通過させることによりアニールされる。オーブン
中での滞留時間は、通常、約5秒乃至4分、好ましくは
約10乃至30秒である。
して組立てられる。膜装置は少くとも1つの成分を流動
混合物から選択的に分離するよう設定される。代表的な
膜装置はエンクロージャーとその中に配置された膜アッ
センブリーから構成されている。膜アッセンブリーは、
ら旋に巻かれたカートリッジの形,中空繊維束,ひだ付
きフラットシート膜アッセンブリー、及び膜産業界で普
通のアッセンブリーの形で構成される。膜アッセンブリ
ーは供給−表面側及び反対の透過流出側を有する様に構
成される。エンクロージャーは供給流混合物が膜供給−
表面側と接触するように構成される。膜を透過しない供
給流の一部を除去する為及び膜を通過して来た透過成分
を分離取出す為導管が設置される。
側は、少くとも1つの透過成分、即ちH2或はHXの為に供
給側の熱力学的ポテンシャルより低く維持される。膜を
通過する望ましい透過の為の推進力は膜を横断する熱力
学的ポテンシャルの差であて、例えば、分圧の差として
与えられる。透過性成分は膜を通過しそして膜の流出側
付近から取出されて望ましい透過推進力が維持される。
膜の機能は供給物の流れの芳香或はガス状供給混合物と
最初に接触する膜の表面に依存しない。
る。
とも2000psig、通常約50乃至約3000psig、好ましくは約
100乃至約200psigの範囲である。
常約40゜乃至約80℃、好ましくは約50゜乃至約70℃の範
囲である。
ガス混合物中に存在し得る。それ故、水素及び/又は水
素酸の濃度は1wt%程度の低さから99wt%程度、通常約
1乃至50wt%の範囲である。
及び/又は水素酸及び同じくガス状混合物中に存在する
少くとも1つのガス状シリコン化合物に加えて他の速い
ガスおよび遅いガスも存在することがあることは理解さ
れよう。従って、複合膜を使用する分離工程中これらの
無関係な速いガスも水素及び/又は水素酸ガスと一緒に
透過膜を透過する。
ファクターは、分離されるガス混合物中のより透過性の
悪い成分(遅いガス)の透過速度に対するより透過性の
良い成分(速いガス)の透過速度の比率で表わされ、透
過度はft3・(STP)/ft2・日・psiで表わされる。
過速度は約0.1乃至約10.0ft3・(STP)/ft2・日・psi、
より代表的には約0.5乃至約4.0ft3・(STP)/ft2・日・
psi.の範囲である。勿論、この透過速度は処理条件に依
存してそしてより重要には、使用される特定の半透膜に
依存する。
の透過速度は約0.1乃至約10.0ft3・(STP)/ft2・日・p
si、より代表的には約0.2乃至約5.0ft3・(STP)/ft2・
日・psi.の範囲であって同じく処理条件及び使用される
特定の複合膜に依存する。
とガス状シリコン化合物の間の分離ファクターは、代表
的には約20乃至約2,000、そしてより代表的には約50乃
至約500(25℃)の範囲であって同様に特定の処理条件
及び使用される特定の複合膜に依存する。
製造するのに本発明が効率良く使用される方法を示して
いる。特に、シランは、未反応シラン及び副−生成物を
含有するリサイクルライン12と連結しているライン10経
由して熱分解反応器100に導入されライン14を経由して
反応器に入る。
反応器で構成されるか或はシリコンスターター棒を有す
るガラス鐘型反応器で構成される。いずれのタイプの反
応器でもシランは熱分解されてシリコン種粒子か或はシ
リコンスターター棒の表面に金属シリコンが析出され
る。シランが分解する結果水素が副−生成物として生成
される。シランのシリコン金属への転換は完全ではない
ので、水素副−生成物を含む未反応シランがライン12に
よって反応器にリサイクルされる。生成されたシリコン
金属はライン16を経て反応器から除去される。
減らすには、通常パージストリーム18を設けなければな
らない。従来技術ではかかるパージストリームは一般に
フレアでありそしてその中のシランは容易に失われる。
然しながら、本発明では、シラン及び水素の両者を含む
パージストリームを半透膜セパレーター120に送り込む
ことによってかかるシランの損失が避けられる。
ースアセテート複合膜が設けられている。膜を通過する
物質である透過物は、膜を通過しない物質であって高濃
度のシラン及びこの供給系での遅いガスを含有する残留
物に比較して、速いガスである水素を高濃度含有してい
る。実質的に水素を含む透過物はライン20を経てセパレ
ーターを通り抜ける。実質的にシランを含む残留物はラ
イン22を経てセパレーターを通過する。ライン22で回収
されたシランは(図示されていない)反応器100にリサ
イクルされるか希望する方法で使用される。
く且つ経済的に分離する為にシリコン化合物の製造工程
からの中間ストリームを処理するのに本発明を使用する
方法を示している。
通常、塩化水素化処理されてトリクロロシラン及び水素
から成る中間生成物ストリームになりそしてその中間ス
トリームから最終シリコン化合物が製造される。トリク
ロロシランはこのストリームから分離され更に処理され
て望ましいシリコン生成物が製造される。一般に、かか
る分離は冷却によって実施されてきた。かかる冷却技術
は非−凝縮性の水素ガスを冷却するのに大量のエネルギ
ーが浪費されるので非経済的である。更に、気相から凝
縮相への熱転換は非常に不十分である。その結果、従来
技術は、必要な熱転換を達成するのに大きな冷却ユニッ
トを備え付けねばならない。
リクロロシランと水素の主要な分離を達成しそれによ
り、後続工程として冷却工程だけに付されるトリクロロ
シランが濃縮されたストリームが製造される。明らか
に、本発明の方法では冷却ユニットは従来技術で必要と
したよりも実質的に小さい。
ームが先ずライン30を経てフラッシュタンクコンデンサ
ー300に供給されトリクロロシランの一部が凝縮されラ
イン32を経てコンデンサーから排出される。量が減少し
たトリクロロシラン/水素ストリームがライン34を経て
コンデンサーから排出されヒーター310を通過し次いで
ライン36を経て膜セパレーター320に導入される。スト
リームはヒーター310で加熱されて膜セパレーターでト
リクロロシランの凝縮が防止される。残留物中のトリク
ロロシランの分圧がトリクロロシランの蒸気圧に等しい
場合は凝縮が起きる。膜セパレーター320はスルホン化
ポリスルホン複合膜を備えている。
してライン38を経て透過物として排出される。ついで、
濃縮された量のトリクロロシランと水素を含む残留物が
ライン40を経て予冷器330に導入されついでライン42を
経て冷却ユニット340に導入される。冷却ユニット340の
中ではトリクロロシランが凝縮によって残存している水
素と分離される。実質的に純粋トリクロロシランがライ
ン44を経て冷却ユニットから排出されそして実質的に純
粋な水素がライン46を経て該ユニットから排出される。
次いで、トリクロロシランが通常の方法によって加圧さ
れて望ましいシリコン組成物が形成される。
するトリクロロシランの製造に焦点を当てているが、ジ
ーメンス(Simens)方法による様に多結晶質シリコン或
はエピタキシャルシリコンの形成の為にガス状シリコン
化合物を使用する方法に於て、トリクロロシランを、た
とい存在するとしても少量のジクロロシラン,シラン及
び/又はシリコンテトラクロライドと共しに水素から分
離するのにも同じ方法が使用されることが理解されるべ
きである。
ながら、かかる実施例が本発明の請求の範囲を制限する
と考えられるべきではない。
化合物の存在に対する化学安定性をテストする為に幾つ
かの膜材料をエストセル中で一定時間シランにさらし次
いで下記の方法により未処理の例と比較した; フーリエ変換赤外 走査型電子顕微鏡 エネルギー分散X−線分光分析 X−線光電子分光分析 テストした材料はポリスルホン,ポリオレフィン,ポ
リビニルクロライド及びセルロースアセテートを含んで
いた。これらの材料が室温下30psigで14日間迄さらされ
る。
所、これらの材料のシランの存在下での化学的安定性は
十分に満足すべきものであることがわかった。
する動的法により測定した。
過アッセンブリー及び線200で示した供給アッセンブリ
ーから構成されている。ボンベ210は液体トリクロロシ
ランを収納している。透過アッセンブリーはポリスルホ
ン基材複合膜にコーチングされたスルホン化ポリスルホ
ンから成る膜セパレーター220,コイル230及び圧力トラ
ンスジューサー240を備えている。バルブ260は膜セパレ
ーターへの材料の流れを制御する。バルブ280はボンベ2
10から出るトリクロロシランの流れを制御してそしてバ
ルブ300はライン12から入る材料の流れを制御する。
中に置かれた。透過アッセンブリーを加熱テープでくる
んでその温度T2をオーブンの温度T1以上に維持して膜セ
パレーターの中での凝縮を防止した。圧力トランスジュ
ーサーにより凝縮をチェックした。即ち、若し、例え
ば、T2が55℃に維持されそしてT1が50℃に設定され、
又、若し圧力トランスジューサーが50℃に於けるトリク
ロロシランの蒸気圧を示すならばその時は膜セパレータ
ーの中で凝縮が起こっていない事がわかる。
してラフィネートがライン16を経て各々除去されその組
成が分析される。
の測定を実施し図4に記載する。図4は時間の関数とし
ての圧力比のグラフである;ここで“Y"座標は(P−
P0)/(P1−P0)であって; P0=膜の透過側の圧力 P1=時間O、即ち実験の開始時の膜の供給側の圧力 P=所定の時間の圧力 実験の開始時では(P−P0)/(P1−P0)比は1に等
しい。実験を続けるにつれて、若しこの比が1以下にな
るとテストされている材料が膜から透過されるというこ
とを示している。透過性が極めて悪い材料の場合(P−
P0)/(P1−P0)の比は実質的に1に近い。
の結果は膜圧が時間と共に減衰しない限り不透過性であ
るということを示している。逆に、膜圧が時間と共にわ
ずかに高くなりそして平らになる。このわずかな圧力の
増加は膜の透過側からチッ素が透過することに起因す
る。透過側でのチッ素は膜セパレーターから湿分をパー
ジするのに使用される。
れた測定により膜セパレーターがトリクロロシランにさ
らされる前と後での透過度をヘリウム及びチッ素に関し
て測定した。これらの測定の結果を図4と同じ座標を使
用して図5に示す。
及び“II"及びチッ素(N2)に関して記載されている
“I"、“II"及び“III"は各々これらの材料で膜を通過
させた分離試験である。試験“I"はパージ試験であると
考えられた。
ヘリウムの透過度は全く変わらないが、一方チッ素の透
過度は増加している。然しながら、膜セパレーターをチ
ッ素でくり返しパージした後ではチッ素の透過度は時間
と共に減少しそして膜をトリクロロシランにさらす前に
測定した本来の透過度に徐々に近付いた。
らす前と後に於けるヘリウム及びチッ素の透過度を測定
した。塩化水素の透過度も測定した。
は図4と同じ座標を使用している。
すること及びヘリウムに対する塩化水素の分離ファクタ
ーは1.2であることがわかる。第2に、これらの結果
は、膜が塩化水素にさらされた後でさえ、ヘリウム及び
チッ素の透過度が一定である限り塩化水素の存在下で膜
セパレーターは安定であるということも示している。
から成る5ft2の複合膜からの水素及びシランの透過度も
テストした。結果を下の表Iに示す。
ター 温度(℃) ……32 (P/δ)H2 * ……0.2843 (P/δ)SiH4 * ……2.43×10-3 α(H2/SiH4) ……117 *単位,ft3(STP)/ft2psi日 表にみる様に、シランに対する水素の分離ファクター
の値は117である。シランの透過度は、膜セパレーター
を216時間にわたってシランにさらした後でも一定であ
る。このことはシランと複合膜の要素との間に化学相互
作用が無く且つ化学的に安定であることを示している。
%のシランそして他は7.0モル%のシランを含有してい
るものを使用して膜セパレーターをテストした。これら
2つのテストの実験条件を下の表IIに示す。
後、膜セパレーターの大きさが測定されて分離特性が予
測される。
ルホンでコーチングされた複合膜を使用する膜セパレー
ターの走査条件を下の表Vに示す。
かっているので、トリクロロシランに対する水素の分離
ファクターは約2,000と仮定される。すでに簡単に述べ
た事であるが分離特性及びセパレーターの大きさを図7
から10に示す。
する透過物流量の比と定義される。透過物側の水素の分
圧ガラフィネート側の水素の分圧と等しくなるとステー
ジカットにピンチポイントが発生する。これが発生した
場合、正味水素はラフィネート側から透過物側に移動し
なくなる。従って、セパレーターをピンチポイント以下
のステージカットを持つ様に設計するのが望ましい。そ
れ故、この設計に於けるステージカットの値は図7に示
す様に0.58或はそれ以下でなければならない。
チポイントで、供給物が取り出されることを示してい
る。トリクロロシラン,チッ素(図8)及びピンチポイ
ント(図9)に於ける透過物中の水素の濃度は各々0.25
%,0.95%及び98.8%である。従って表Vに示した供給
条件でのピンチポイントに於ける膜に必要な表面積は約
7,000ft2である。
から成る群から選択される少くとも第1のガスを、前記
ガス混合物に含まれているHiXaHb及びそれらの混合物、 ここでX=ハロゲンイオン, a=0乃至4, b=0乃至4, a+b=4 からなる群から選択される少くとも第2のガスから分離
する方法であって、ガス混合物を、少くとも第1のガス
の選択透過が少くとも第2のガスの選択透過以上である
半−透膜の1つの表面と接触させ、そしてガス状混合物
中における少くとも第1のガスの濃度よりも高い濃度の
少くとも第1ガスの濃度を有する透過物を半−透膜の反
対側の表面の付近から取出すことから成る方法。
法。
さない多孔質支持層及び前記支持層の上に位置していて
複合膜の選択透過特性を実質的に決定する実質的に非−
多孔質の分離層から構成されている。要点2記載の方
法。
レンスルフィド及びポリエーテルケトンの少くとも1つ
である要点3記載の方法。
マー,セルロースアセテート,合成及び天然ゴム,ポリ
シロキサン,ポリシラザン,ポリエステル,ポリカーボ
ネート,及びそれらの混合物の少くとも1つである要点
3記載の方法。
方法。
Aポリスルホンである要点7記載の方法。
る要点3記載の方法。
る要点3記載の方法。
層がポリスルホンから成る要点3記載の方法。
がポリスルホンから成る要点3記載の方法。
記載の方法。
リマー,セルロースアセテート,合成及び天然ゴム,ポ
リシロキサン,ポリシラザン,ポリエステル,ポリカー
ボネート,及びそれらの混合物の少くとも1つである要
点2記載の方法。
記載の方法。
Aポリスルホンである要点16記載の方法。
少くとも第2のガスがシランから成る要点1記載の方
法。
記少くとも第2のガスがトリクロロシラン及び/又はジ
クロロシランである要点1記載の方法。
はそれらの混合物である要点1記載の方法。
ラン,ジクロロシラン,モノクロロシラン,シラン或は
それらの混合物である要点1記載の方法。
する選択透過以上を示す半−透膜の1つの表面と接触さ
せ、ガス供給混合物中の水素濃度より高い水素濃度を有
する透過物を半透膜の反対側の表面付近から取出すこと
から成るガス混合物中に含まれるシランから水素を分離
する方法。
方法。
有さない多孔質支持層及び前記支持層の上に位置してい
て複合膜の選択透過特性を実質的に決定する実質的に非
−多孔質の分離層から成る要点23記載の方法。
持層がポリスルホンである要点24記載の方法。
リスルホンである。要点24記載の方法。
シランに対する選択透過以上を示す半透膜の1つの表面
と接触させそしてガス供給混合物中の水素濃度より高い
水素濃度を有する透過物を半−透膜の反対側の表面付近
から取出すことから成るガス混合物中に含まれるトリク
ロロシランから水素を分離する方法。
方法。
有さない多孔質支持層及び前記支持層の上に位置してい
て複合膜の選択透過特性を実質的に決定する実質的に非
−多孔質の分離層から成る要点28記載の方法。
持層がポリスルホンである要点29記載の方法。
がポリスルホンである要点29記載の方法。
合物から成る群から選択されるクロロシランから半導体
シリコン金属を製造する方法であって; (a) 前記クロロシランを還元及び分解して析出表面
へのシリコン金属にするのに十分な温度を有する反応領
域中へ水素ガスとの混合物としてクロロシランを供給す
ること;そして次いで (b) 反応領域から排出され少くとも未反応のクロロ
シラン,水素及び副−生成物の塩化水素から成る排出ガ
スを、水素及び塩化水素の選択透過がクロロシランのそ
れ以上を示す半−透膜セパレーターと接触させ、排出ガ
ス中の水素及び塩化水素の濃度よりも高い水素及び塩化
水素の濃度を有する透過物と排出ガス中のクロロシラン
の濃度より高いクロロシランの濃度を有するラフィネー
トとを製造することから成る方法。
点32記載の方法。
トリクロロシランの一部が凝縮され取出される様な温度
に迄冷却される要点32記載の方法。
金属である要点32記載の方法。
ン金属である要点32記載の方法。
方法。
有さない多孔質支持層及び前記支持層の上に位置してい
て複合膜の選択透過特性を実質的に決定する実質的に非
−多孔質の分離層から成る要点37記載の方法。
ニレンスルフィド及びポリエーテルケトンの少くとも1
つである要点38記載の方法。
リマー,セルロースアセテート,合成及び天然ゴム,ポ
リシロキサン,ポリシラザン,ポリエステル,ポリカー
ボネート及びそれらの混合物の少くとも1つである要点
38記載の方法。
の方法。
ールAポリスルホンである要点42記載の方法。
している要点38記載の方法。
ている要点38記載の方法。
持層がポリスルホンから成る要点38記載の方法。
層がポリスルホンから成る要点38記載の方法。
記載の方法。
リマー,セルロースアセテート,合成及び天然ゴム,ポ
リシロキサン,ポリシラザン,ポリエステル,ポリカー
ボネート,及びそれらの混合物の少くとも1つから成る
要点37記載の方法。
載の方法。
ルAポリスルホンである要点51記載の方法。
静止した伸長棒である要点32記載の方法。
動種粒子である要点32記載の方法。
って; (a) 前記シランを還元及び分解して析出表面へのシ
リコン金属にするのに十分な温度を有する反応領域中へ
水素ガスとの混合物としてシランを供給すること;そし
て次いで (b) 反応領域から排出され少くとも未反応のシラン
及び水素から成る排出ガスを、水素の選択透過がシラン
のそれ以上を示す半−透膜セパレーターと接触させ、排
出ガス中の水素濃度よりも高い水素濃度を有する透過物
と排出ガス中の前記シランの濃度よりも高いシランの濃
度を有するラフィネートとを製造することから成る方
法。
方法。
方法。
ない多孔質支持層及び前記支持層の上に位置していて複
合膜の選択透過特性を実質的に決定する実質的に非−多
孔質の分離層から成る要点57記載の方法。
ニレンスルフィド及びポリエーテルケトンの少くとも1
つである要点58記載の方法。
方法。
マー,セルロースアセテート,合成及び天然ゴム,ポリ
シロキサン,ポリシラザン,ポリエステル,ポリカーボ
ネート,及びそれらの混合物の少くとも1つである要点
58記載の方法。
の方法。
ルAポリスルホンである要点62記載の方法。
している要点58記載の方法。
ている要点58記載の方法。
持層がポリスルホンから成る要点58記載の方法。
層がポリスルホンから成る要点58記載の方法。
記載の方法。
リマー,セルロースアセテート,合成及び天然ゴム,ポ
リシロキサン,ポリシラザン,ポリエステル,ポリカー
ボネート,及びそれらの混合物の少くとも1つから成る
要点57記載の方法。
載の方法。
ルAポリスルホンである要点71記載の方法。
した伸長棒である要点55記載の方法。
動種粒子である要点55記載の方法。
Claims (5)
- 【請求項1】反応器の内側のガス状混合物中に含有され
るH2、HX及びそれらの混合物より成る群から選択される
少なくとも1種の第一のガスを、該ガス状混合物中に含
有される SiXaHb (式中、X=ハロゲンイオン a=0ないし4 b=0ないし4 a+b=4) 及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくと
も1種の第二のガスから分離する方法において; 該ガス状混合物を、反応器から再循環管路を経由して、
該少なくとも第一のガスについて該少なくとも第二のガ
スについての選択的透過以上の選択的透過を示す複合半
透膜を有する分離器に通し; 該ガス状混合物を該半透膜の一方の表面に接触させるこ
とにより該少なくとも第一のガスを該少なくとも第二の
ガスから分離し;次いで 該半透膜の反対側表面の付近から、該ガス状混合物中に
おける該少くとも第一のガスの濃度よりも大きい該少な
くとも第一のガスの濃度を有する透過物質を取り出す ことを包含して成る前記方法。 - 【請求項2】少なくとも第一のガスが水素であり、少な
くとも第二のガスがシランである特許請求の範囲第1項
記載の方法。 - 【請求項3】少なくとも第一のガスが水素であり、少な
くとも第二のガスがトリクロロシランである特許請求の
範囲第1項記載の方法。 - 【請求項4】トリクロロシラン、ジクロロシラン及びそ
れらの混合物より成る群から選択されるクロロシランか
ら半導体シリコン金属を製造する方法において; 水素ガスとの混合物としてのクロロシランを、該クロロ
シランを還元及び分解して析出表面上のシリコン金属と
するのに十分な温度における反応帯域中に供給し; 少なくとも未反応のクロロシラン、水素及び副生成物の
塩化水素を包含する排ガスを反応帯域から、再循環管路
を経由して、クロロシランについての選択的透過以上の
水素及び塩化水素についての選択的透過を示す、複合半
透膜を有する分離器に通し;次いで 該排ガスを該半透膜の一方の表面に接触させて該排ガス
中における水素及び塩化水素の濃度よりも大きい水素及
び塩化水素の濃度を有する透過物と、該排ガス中におけ
るクロロシランの濃度よりも大きいクロロシランの濃度
を有する残留物とを生成させることにより、水素及び塩
化水素の少なくとも一部をクロロシランから分離する ことを包含して成る前記方法。 - 【請求項5】シランから半導体シリコン金属を製造する
方法において; 水素ガスとの混合物としてシランを、前記シランを還元
及び分解して析出表面上のシリコン金属とするのに十分
な温度における反応帯域に供給し; 少なくとも未反応のシラン及び水素を包含する排ガスを
反応帯域から再循環管路を経由して、シランについての
選択的透過以上の水素についての選択的透過を示す複合
半透膜を有する分離器に通し;次いで 該排ガスを該半透膜の一方の表面に接触させて該排ガス
中における水素の濃度よりも大きい水素の濃度を有する
透過物と、該排ガス中におけるシランの濃度よりも大き
いシランの濃度を有する残留物とを生成させることによ
り水素の少なくとも一部をシランから分離する ことを包含して成る前記方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US409,059 | 1989-09-19 | ||
US07409059 US4941893B1 (en) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | Gas separation by semi-permeable membranes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04505280A JPH04505280A (ja) | 1992-09-17 |
JP2615265B2 true JP2615265B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=23618886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2514036A Expired - Fee Related JP2615265B2 (ja) | 1989-09-19 | 1990-09-19 | 半透膜によるガス分離 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4941893B1 (ja) |
EP (1) | EP0444190B1 (ja) |
JP (1) | JP2615265B2 (ja) |
KR (1) | KR0148232B1 (ja) |
CA (1) | CA2025612C (ja) |
DE (1) | DE69014593T2 (ja) |
WO (1) | WO1991004223A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009048114A1 (ja) | 2007-10-12 | 2009-04-16 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | ガス精製方法 |
Families Citing this family (41)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5069686A (en) * | 1990-08-07 | 1991-12-03 | Membrane Technology & Research, Inc. | Process for reducing emissions from industrial sterilizers |
US5131927A (en) * | 1991-04-22 | 1992-07-21 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Reactive treatment of composite gas separation membranes |
FR2695568B1 (fr) * | 1992-09-14 | 1994-10-21 | Air Liquide | Procédé et installation de séparation de gaz par perméation. |
FR2710044B1 (fr) * | 1993-09-17 | 1995-10-13 | Air Liquide | Procédé de séparation d'un hydrure gazeux ou d'un mélange d'hydrures gazeux à l'aide d'une membrane. |
US5785741A (en) | 1995-07-17 | 1998-07-28 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges, Claude | Process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases |
US5858065A (en) * | 1995-07-17 | 1999-01-12 | American Air Liquide | Process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases |
US5858066A (en) * | 1995-09-22 | 1999-01-12 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for separating and recovering fluorocarbons and HCI from gaseous mixtures thereof |
JPH09122463A (ja) * | 1995-10-31 | 1997-05-13 | Nitto Denko Corp | ポリスルホン系半透膜及びその製造方法 |
IE80909B1 (en) | 1996-06-14 | 1999-06-16 | Air Liquide | An improved process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases |
US5919364A (en) * | 1996-06-24 | 1999-07-06 | Regents Of The University Of California | Microfabricated filter and shell constructed with a permeable membrane |
US6174349B1 (en) | 1999-04-06 | 2001-01-16 | Seh America, Inc. | Continuous effluent gas scrubber system and method |
WO2001027552A1 (en) * | 1999-10-08 | 2001-04-19 | Carrier Corporation | A plate-type heat exchanger |
US6365108B1 (en) * | 1999-10-12 | 2002-04-02 | Caterpillar Inc. | Siloxane filter for O2 sensor for bio-gas engine |
JP2004500971A (ja) * | 2000-05-02 | 2004-01-15 | ベルント・シンドラー | スルホン化アリールスルホネートマトリックスおよびその製造方法 |
US6605140B2 (en) * | 2000-08-09 | 2003-08-12 | National Research Council Of Canada | Composite gas separation membranes |
US6596112B1 (en) | 2000-10-20 | 2003-07-22 | Pall Corporation | Laminates of asymmetric membranes |
US7282148B2 (en) * | 2003-10-30 | 2007-10-16 | International Business Machines Corporation | Porous silicon composite structure as large filtration array |
JP5580507B2 (ja) * | 2003-11-20 | 2014-08-27 | シグマ−アルドリッチ・カンパニー、エルエルシー | 吸着構造体 |
SI1694599T1 (sl) * | 2003-11-21 | 2009-02-28 | Statoilhydro Asa | Postopek za pretvorbo ogljikovodikov |
US7790129B2 (en) * | 2005-07-29 | 2010-09-07 | Lord Ltd., Lp | Set of processes for removing impurities from a silcon production facility |
US7365220B2 (en) * | 2005-09-29 | 2008-04-29 | Momentive Performance Materials Inc. | Process for the recovery of alkoxysilanes obtained from the direct reaction of silicon with alkanols |
US7641055B2 (en) * | 2005-11-10 | 2010-01-05 | Donaldson Company, Inc. | Polysulfone and poly(N-vinyl lactam) polymer alloy and fiber and filter materials made of the alloy |
GB0618016D0 (en) * | 2006-09-13 | 2006-10-18 | Boc Group Plc | Method of recycling hydrogen |
DE102007043156A1 (de) * | 2007-09-11 | 2009-03-12 | Näbauer, Anton, Dr. | Verringerung des Verbrauchs von Prozessgasen bei der chemischen Gasphasenabscheidung von siliziumhaltigen Schichten bei der als Reaktionsprodukt neben der abzuscheidenden Schicht Wasserstoff entsteht |
US20090166173A1 (en) * | 2007-12-31 | 2009-07-02 | Sarang Gadre | Effluent gas recovery process for silicon production |
US20090165646A1 (en) * | 2007-12-31 | 2009-07-02 | Sarang Gadre | Effluent gas recovery process for silicon production |
US20090165647A1 (en) * | 2007-12-31 | 2009-07-02 | Sarang Gadre | Effluent gas recovery process for silicon production |
DE102008043422B3 (de) * | 2008-11-03 | 2010-01-07 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Aufreinigung niedermolekularer Hydridosilane |
US20100237013A1 (en) * | 2009-02-13 | 2010-09-23 | Millipore Corporation | Autonomous filter element |
EP2233195A1 (en) * | 2009-03-27 | 2010-09-29 | Meridionale Impianti S.p.A. | System and method for recovering hydrogen from exhausted gas of epitaxial processes and other industrial processes |
US8187361B2 (en) | 2009-07-02 | 2012-05-29 | America Air Liquide, Inc. | Effluent gas recovery system in polysilicon and silane plants |
US8298490B2 (en) * | 2009-11-06 | 2012-10-30 | Gtat Corporation | Systems and methods of producing trichlorosilane |
JP2011189230A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 排ガス処理システム |
JP2011189228A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 排ガス処理システム |
EP2545978A4 (en) * | 2010-03-12 | 2014-07-02 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | EXHAUST TREATMENT SYSTEM |
JP2011189229A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 排ガス処理システム |
NO334627B1 (no) * | 2010-03-30 | 2014-04-28 | Polysilane As | Prosess for produksjon av disilan |
CN103052435A (zh) * | 2010-07-30 | 2013-04-17 | 吉坤日矿日石能源株式会社 | 排气处理*** |
DE102013207443A1 (de) * | 2013-04-24 | 2014-10-30 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Polysilanen |
DE102015213252A1 (de) | 2015-07-15 | 2017-01-19 | Wacker Chemie Ag | Kontinuierliches Verfahren zur Reinigung von bei der Produktion von Siliconen anfallender Prozessabluft |
JP2021159784A (ja) * | 2020-03-30 | 2021-10-11 | 東洋紡株式会社 | ポリフェニレン系半透膜およびその製造方法 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1667444C2 (de) * | 1967-01-18 | 1975-03-13 | Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Abtrennung von SiCI tief 4 und SiHCI tief 3 aus einem Gasgemisch dieser Halogensilane mit Wasserstoff |
US4230463A (en) * | 1977-09-13 | 1980-10-28 | Monsanto Company | Multicomponent membranes for gas separations |
US4214020A (en) * | 1977-11-17 | 1980-07-22 | Monsanto Company | Processes for coating bundles of hollow fiber membranes |
US4676967A (en) * | 1978-08-23 | 1987-06-30 | Union Carbide Corporation | High purity silane and silicon production |
DE2918066A1 (de) * | 1979-05-04 | 1980-11-13 | Siemens Ag | Verfahren zur siliciumherstellung durch gasphasenabscheidung unter wiederverwendung der restgase |
US4243701A (en) * | 1979-11-08 | 1981-01-06 | Uop Inc. | Preparation of gas separation membranes |
US4519999A (en) * | 1980-03-31 | 1985-05-28 | Union Carbide Corporation | Waste treatment in silicon production operations |
US4313013A (en) * | 1980-08-01 | 1982-01-26 | Phillips Petroleum Company | Palladium or a palladium alloy hydrogen diffusion membrane treated with a volatile compound of silicon is used to separate hydrogen from a mixture of it with a hydrocarbon |
JPS57175719A (en) * | 1981-04-21 | 1982-10-28 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | Apparatus for forming silicon film |
JPS57200216A (en) * | 1981-06-03 | 1982-12-08 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | Method for depositing amorphous silicon layer |
EP0075431A1 (en) * | 1981-09-17 | 1983-03-30 | Monsanto Company | Method of separating one gas from a mixture of gases |
DE3203743A1 (de) * | 1982-02-04 | 1983-08-04 | Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen | Verfahren zur aufbereitung von bei der siliciumherstellung anfallenden abgasen |
US4398926A (en) * | 1982-04-23 | 1983-08-16 | Union Carbide Corporation | Enhanced hydrogen recovery from low purity gas streams |
US4484935A (en) * | 1983-06-30 | 1984-11-27 | Monsanto Company | Permeation modified membrane |
US4654047A (en) * | 1985-08-23 | 1987-03-31 | Air Products And Chemicals, Inc. | Hybrid membrane/cryogenic process for hydrogen purification |
US4772296A (en) * | 1987-05-12 | 1988-09-20 | Eagle-Picher Industries, Inc. | Method of purifying and depositing group IIIa and group Va compounds to produce epitaxial films |
US4826599A (en) * | 1987-07-10 | 1989-05-02 | Union Carbide Corporation | Composite membranes and their manufacture and use |
US4881954A (en) * | 1987-07-31 | 1989-11-21 | Union Carbide Corporation | Permeable membranes for enhanced gas separation |
DE3731385A1 (de) * | 1987-09-18 | 1989-04-06 | Kernforschungsz Karlsruhe | Verfahren zur dekontamination des abgases eines fusionsreaktors |
-
1989
- 1989-09-19 US US07409059 patent/US4941893B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-09-18 CA CA002025612A patent/CA2025612C/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-19 JP JP2514036A patent/JP2615265B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-19 WO PCT/US1990/005221 patent/WO1991004223A1/en active IP Right Grant
- 1990-09-19 DE DE69014593T patent/DE69014593T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-19 KR KR1019910700501A patent/KR0148232B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1990-09-19 EP EP90915048A patent/EP0444190B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009048114A1 (ja) | 2007-10-12 | 2009-04-16 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | ガス精製方法 |
US8357228B2 (en) | 2007-10-12 | 2013-01-22 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | Gas purification method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0444190B1 (en) | 1994-11-30 |
US4941893B1 (en) | 1996-07-30 |
KR0148232B1 (ko) | 1998-08-17 |
WO1991004223A1 (en) | 1991-04-04 |
DE69014593D1 (de) | 1995-01-12 |
KR920701040A (ko) | 1992-08-11 |
DE69014593T2 (de) | 1995-04-13 |
US4941893A (en) | 1990-07-17 |
JPH04505280A (ja) | 1992-09-17 |
CA2025612C (en) | 1995-12-19 |
CA2025612A1 (en) | 1991-03-20 |
EP0444190A1 (en) | 1991-09-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2615265B2 (ja) | 半透膜によるガス分離 | |
JP3431973B2 (ja) | 液体混合物分離膜の製造方法 | |
KR102130876B1 (ko) | 개선된 투과성을 갖는 비대칭 개질된 탄소 분자체 중공사막 | |
Masuda et al. | Methanol to olefins using ZSM-5 zeolite catalyst membrane reactor | |
Kazemimoghadam et al. | Synthesis of MFI zeolite membranes for water desalination | |
CN105983345B (zh) | 干凝胶法制备的sapo-34分子筛膜渗透汽化与汽相渗透分离气液/液体混合物的方法 | |
BRPI0616610A2 (pt) | processo para a recuperação de alcoxissilanos usando uma membrana de separação | |
EP2668995B1 (en) | Method for preparing hydrophobic fluorinated mixed matrix membranes, said membranes, and separation methods using said membranes | |
Hwang et al. | Separation of hydrogen from a H2 H2 O HI gaseous mixture using a silica membrane | |
AU639870B2 (en) | Treatment of impurity-containing liquid streams in ethylene oxide/glycol processes with semi-permeable membranes | |
JPS60202713A (ja) | 結晶性担体化合物を含有する有機重合体からの膜及びその製造法 | |
US6316684B1 (en) | Filled superglassy membrane | |
He et al. | Hydrophobic mesoporous organosilica membranes: Preparation and application in the separation of volatile organic compounds from water | |
Jiang et al. | Temporary carbon barriers in the preparation of H2-permselective silica membranes | |
US5503873A (en) | Method for forming improved H2 -permselective oxide membranes using temporary carbon barriers | |
Hirota et al. | Evaluation of permeation mechanisms of silylated ionic liquid-derived organosilica membranes for toluene/methane separation | |
JP3840506B2 (ja) | 混合物分離膜の製造方法 | |
WO2017038284A1 (ja) | ガス分離複合膜、ガス分離モジュール、ガス分離装置、ガス分離方法、及びガス分離複合膜の製造方法 | |
CN115385717B (zh) | 一种具有亚纳米孔径的碳化硅膜的制备方法及应用 | |
JPH0753763A (ja) | フッ素含有多孔質ポリオレフィン膜 | |
JP5414015B2 (ja) | 多孔質炭素膜およびその製造方法 | |
Sengupta | Ultrathin, Rigid Graphene Oxide-Based Membranes for Molecular Separation | |
Sushanti et al. | Permeation properties and hydrothermal stability of allylhydridopolycarbosilane (AHPCS)-derived silicon carbide (SiC) membranes | |
Duan | Zeolite MFI Membranes Towards Industrial Applications | |
CN116997407A (zh) | 分离膜复合体及分离膜复合体的制造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080311 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090311 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100311 Year of fee payment: 13 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |