Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2020117815A - 塩化水素の製造方法 - Google Patents

塩化水素の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2020117815A
JP2020117815A JP2020075401A JP2020075401A JP2020117815A JP 2020117815 A JP2020117815 A JP 2020117815A JP 2020075401 A JP2020075401 A JP 2020075401A JP 2020075401 A JP2020075401 A JP 2020075401A JP 2020117815 A JP2020117815 A JP 2020117815A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen chloride
hydrogen
chlorine
chloride
crude
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.)
Granted
Application number
JP2020075401A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6876849B2 (ja
Inventor
陽祐 谷本
Yosuke Tanimoto
陽祐 谷本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=57984298&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2020117815(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Publication of JP2020117815A publication Critical patent/JP2020117815A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6876849B2 publication Critical patent/JP6876849B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B7/00Halogens; Halogen acids
    • C01B7/01Chlorine; Hydrogen chloride
    • C01B7/012Preparation of hydrogen chloride from the elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B7/00Halogens; Halogen acids
    • C01B7/01Chlorine; Hydrogen chloride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B7/00Halogens; Halogen acids
    • C01B7/01Chlorine; Hydrogen chloride
    • C01B7/03Preparation from chlorides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B7/00Halogens; Halogen acids
    • C01B7/01Chlorine; Hydrogen chloride
    • C01B7/07Purification ; Separation
    • C01B7/0706Purification ; Separation of hydrogen chloride
    • C01B7/0712Purification ; Separation of hydrogen chloride by distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/24Halogens or compounds thereof
    • C25B1/26Chlorine; Compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00Operating or servicing cells
    • C25B15/08Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • C25B15/081Supplying products to non-electrochemical reactors that are combined with the electrochemical cell, e.g. Sabatier reactor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

【課題】簡便な設備で効率良く塩化水素を製造することができる塩化水素の製造方法を提供する。【解決手段】pHが3.1以上4.5以下の無機塩化物水溶液を電気分解して塩素と水素を得る電気分解工程と、電気分解工程で得られた塩素と水素を、塩素に対して水素をモル比で過剰量用いて1000℃以上1500℃以下で反応させて、粗塩化水素を得る反応工程と、反応工程で得られた粗塩化水素を脱水する脱水工程と、脱水工程で得られた、脱水された粗塩化水素を圧縮して液化し、その液状の粗塩化水素を蒸留により精製する蒸留工程と、を備える方法により、塩化水素を製造する。【選択図】図1

Description

本発明は塩化水素の製造方法に関する。
半導体等の製造時にエッチングガス、クリーニングガス、又は成膜ガスとして使用される高純度の塩化水素(HCl)は、例えば合成塩酸を原料として用いて得た塩化水素を液化し、蒸留することにより不純物を除去して製造される。この製造方法においては、不純物の除去は蒸留によるところが大きいが、不純物のうち臭化水素(HBr)と二酸化炭素(CO)は塩化水素と沸点が近いため、蒸留での除去は容易ではなかった。
特許文献1には、塩素(Cl)と水素(H)をそれぞれ予め精製した後に反応させて高純度塩化水素を製造する技術が開示されている。塩素は、蒸留で二酸化炭素を除去することにより精製している。しかしながら、特許文献1に開示の技術では、塩素と水素を予め精製するために蒸留塔や吸着塔を設置する必要があるため、高純度塩化水素の製造設備が複雑化し、高い効率で高純度塩化水素を製造することが難しいという問題があった。
特表2013−545704号公報
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、簡便な設備で効率良く塩化水素を製造することができる方法を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明の一態様は以下の[1]〜[3]の通りである。
[1] pHが3.1以上4.5以下の無機塩化物水溶液を電気分解して塩素と水素を得る電気分解工程と、
前記電気分解工程で得られた塩素と水素を、塩素に対して水素をモル比で過剰量用いて1000℃以上1500℃以下で反応させて、粗塩化水素を得る反応工程と、
前記反応工程で得られた粗塩化水素を脱水する脱水工程と、
前記脱水工程で得られた、脱水された粗塩化水素を圧縮して液化し、その液状の粗塩化水素を蒸留により精製する蒸留工程と、
を備える塩化水素の製造方法。
[2] 前記反応工程で反応させる塩素と水素のモル比が1:1.25〜1:1.6である[1]に記載の塩化水素の製造方法。
[3] 前記脱水工程は、前記反応工程で得られた粗塩化水素を水に吸収させて塩酸とし、その塩酸から放散させた塩化水素を脱水する工程である[1]又は[2]に記載の塩化水素の製造方法。
本発明によれば、簡便な設備で効率良く塩化水素を製造することができる。
塩化水素の製造設備の概略図である。
前記課題を解決するため本発明者らが鋭意検討した結果、無機塩化物水溶液を電気分解して塩素と水素を得る際の無機塩化物水溶液のpH値と、塩素及び水素を反応させる際の温度及びモル比を調整することにより、不純物(例えば、塩化水素と沸点が近く蒸留による除去が困難な臭化水素、二酸化炭素)の含有量が低い塩化水素を、簡便な設備で効率良く製造可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、本発明の一実施形態について詳細に説明する。
本実施形態の塩化水素の製造方法は、pHが3.1以上4.5以下の無機塩化物水溶液(例えば塩化ナトリウム水溶液)を電気分解して塩素と水素を得る電気分解工程と、電気分解工程で得られた塩素と水素を、塩素に対して水素をモル比で過剰量用いて1000℃以上1500℃以下で反応させて、粗塩化水素を得る反応工程と、反応工程で得られた粗塩化水素を脱水する脱水工程と、脱水工程で得られた、脱水された粗塩化水素を圧縮して液化し、その液状の粗塩化水素を蒸留により精製する蒸留工程と、を備える。
本実施形態においては、塩化水素中の不純物として臭化水素と二酸化炭素に特に着目しているが、これらの混入原因は原料の塩化ナトリウム水溶液にある。臭化水素は、塩化ナトリウム水溶液の原料である塩化ナトリウムに臭化ナトリウムとして一定量含まれている。また、二酸化炭素については、塩化ナトリウムから持ち込まれた不純物であり、特にマグネシウムイオン(Mg2+)、カルシウムイオン(Ca2+)、硫酸イオン(SO 2−)などを沈殿し除去するために、塩化ナトリウム水溶液に対して添加されることにより混入する。これらの不純物は、電気分解工程において陽極から発生する塩素(Cl)中に臭素(Br)、二酸化炭素として混入する。
本実施形態の塩化水素の製造方法の電気分解工程においては、pHが3.1以上4.5以下の塩化ナトリウム水溶液を電気分解して塩素と水素を得る。塩化ナトリウム水溶液のpHが3.1以上4.5以下であれば、電気分解時に臭素及び二酸化炭素が発生しにくいので、生成した塩素中の臭素及び二酸化炭素の濃度が低くなる。塩化ナトリウム水溶液のpHが3.1未満又は4.5超過である場合には、例えば酸又は塩基を添加し塩化ナトリウム水溶液のpHを3.1以上4.5以下に調整して電気分解に供するとよい。
pHの調整によって塩素中の臭素濃度、二酸化炭素濃度を低減できるのは、下記式に示す平衡反応のためである。すなわち、pHを上げると下記2式の平衡が右側に傾き、臭素及び二酸化炭素がそれぞれイオン化する方向へ進む。
Figure 2020117815
臭素は塩化ナトリウム水溶液への溶解度が比較的高く塩化ナトリウム水溶液中に臭素分子として溶存していられるが、電気分解によって塩素が発生すると、気体の塩素中に溶けこんで気相に臭素として取り込まれる。そのため、電気分解前の塩化ナトリウム水溶液のpHを高く保つほうが、臭素を臭化物イオン(Br)として水中に留めておくことができるため、塩素中の臭素濃度を低く保つことができる。
これに対して二酸化炭素は、塩化ナトリウム水溶液中への溶解度が低く、塩化ナトリウム水溶液中に二酸化炭素として溶存していられず、すぐに塩化ナトリウム水溶液中から気体として脱離してしまう。そのため、電気分解前のpHを低く保つ方が、電気分解前に二酸化炭素が脱離する量が多くなるため、塩素中の二酸化炭素濃度を低く保つことができる。なお、電気分解前の塩化ナトリウム水溶液を窒素等の不活性ガスでバブリングすることにより、塩化ナトリウム水溶液から二酸化炭素が脱離する効率を上げてもよい。
このように、塩素中の臭素濃度と二酸化炭素濃度は、塩化ナトリウム水溶液のpH値に対して相反する傾向を示す。そのため塩素中の臭素濃度と二酸化炭素濃度をともに低く保つためには、塩化ナトリウム水溶液のpH値を3.1以上4.5以下に、好ましくは3.4以上4.0以下に、管理する必要がある。
なお、無機塩化物水溶液の溶質である無機塩化物の種類は、塩化ナトリウムに限定されるものではなく、水溶液の電気分解により塩素と水素を得ることができるならば、他種の無機塩化物を用いてもよい。例えば、塩化リチウム、塩化カリウム、塩化ルビジウム、塩化ベリリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化バリウム等の金属塩化物を用いることができる。また、塩化アンモニウム、第四級アンモニウム塩酸塩、アミン塩酸塩等を用いることもできる。
また、本実施形態の塩化水素の製造方法の反応工程においては、電気分解工程で得られた塩素と水素を、塩素に対して水素をモル比で過剰量用いて1000℃以上1500℃以下で反応させて、粗塩化水素を得る。反応温度は1200℃以上1300℃以下が好ましい。また、塩素と水素のモル比(塩素:水素)は、1:1.25〜1:1.6が好ましく、1:1.25〜1:1.5がより好ましく、1:1.3〜1:1.4がさらに好ましい。
反応温度が1000℃以上であれば、下記式の平衡が右側に傾くため、生成した塩化水素中の二酸化炭素濃度が低くなる。一方、反応温度が1500℃以下であれば、熱量のロスが少なく低コストである。
Figure 2020117815
また、塩素に対する水素のモル比が1.25以上であれば、上記式の平衡が右側に傾くため、生成した塩化水素中の二酸化炭素濃度が低くなる。一方、塩素に対する水素のモル比が1.6以下であれば、過剰量の水素のロスが少なく低コストである。
なお、本実施形態の塩化水素の製造方法の反応工程は、大気圧で実施することができるが、圧力は特に限定されるものではなく、−0.05MPaG以上0.15MPaG以下で実施することができる。
次に、本実施形態の塩化水素の製造方法の脱水工程においては、反応工程で得られた粗塩化水素を脱水するが、脱水方法は特に限定されない。例えば、活性アルミナ、ゼオライト等の担体を充填した吸収器において担体と粗塩化水素を接触させて、担体の吸着作用によって粗塩化水素から水分を取り除く方法や、粗塩化水素を冷却して水分を凝縮させる方法があげられる。あるいは、上記の担体を用いた方法と水分を凝縮させる方法とを組み合わせてもよい。
なお、本実施形態の塩化水素の製造方法の脱水工程は、上記のように、反応工程で得られた粗塩化水素をそのまま脱水する工程としてもよいが、これに限らず、反応工程で得られた粗塩化水素を一旦水に吸収させて塩酸とし、その塩酸から放散させた塩化水素を脱水する工程としてもよい。これにより、水に吸収させることにより粗塩化水素から臭化水素を除去することができるので、後述する蒸留工程において、臭化水素の除去に係る蒸留塔の負担を軽減することができる。
粗塩化水素を水に吸収させる方法は、特に限定されない。例えば、塩化水素を吸収させる際の温度は20℃以上80℃以下とすることができ、その際の圧力は大気圧近傍とすることができる。塩化水素を吸収させる際に使用する装置も特に限定されるものではなく、一般的な吸収塔を使用することができる。充填塔やキャップトレー等の棚段塔形式の吸収部を有し、冷却器を通して液相を循環させる多段の吸収塔や、濡れ壁形式の吸収塔等があげられる。
粗塩化水素を水に吸収させる工程によって得られる塩酸中の塩化水素濃度は、可及的に高い方が好ましいが、吸収効率等を考慮すれば、20質量%以上40質量%以下であることが好ましい。
得られた塩酸は例えば放散塔に送られ、該放散塔の塔頂より塩化水素をガス状で回収する(以下「放散工程」と記すこともある)。放散塔の形式は特に限定されるものではないが、例えば、底部にリボイラーを有した充填塔形式や棚段形式等の放散塔を使用することができる。放散工程における塩化水素の放散条件は特に限定されるものではないが、例えば、温度は90℃以上150℃以下、圧力は50kPaG以上500kPaG以下とすることができる。また、放散塔にキャリアーガスを供給しながら放散を行うことも可能である。
次に、本実施形態の塩化水素の製造方法の蒸留工程においては、脱水工程で脱水された粗塩化水素を圧縮して液化し、その液状の粗塩化水素を蒸留により精製して塩化水素を得る。蒸留工程に使用できる蒸留装置は、通常の蒸留に必要な機能を備えていればよいが、棚段塔、充填塔などの精留装置を使用することが好ましい。ただし、構造が簡単なことから充填塔がより好ましい。充填塔に充填する充填物としては、例えばラシヒリング、ポールリング、テラレット(登録商標)など、既存のものを用いることができる。また、蒸留は、連続式で行なうこともできるし(連続蒸留)、回分式で行なうこともできる(バッチ蒸留)。
蒸留の操作条件は、ユーティリティ及び要求される塩化水素の品質などにより種々の態様が可能であり、特に限定されるものではない。ただし、蒸留塔の塔頂温度が低くなり過ぎないことを考慮すれば、操作圧力は0.1MPa以上10MPa以下とすることができ、0.5MPa以上5MPa以下であることが好ましい。このような操作条件の場合には、塔頂温度は約−80℃以上60℃以下の範囲内となる。
このような本実施形態の塩化水素の製造方法により、純度99.999質量%以上の高純度塩化水素を、簡便な設備で効率良く製造することができる。製造された高純度塩化水素は、半導体や薄膜トランジスタの製造時にエッチングガス、クリーニングガスとして使用することができる。特に、Si−Ge(半導体)、GaN(発光ダイオード等)、SiC(パワー半導体)のエピタキシャル成長プロセスでは、クリーニングガスとしての使用のみならず成膜ガスとしても使用されるが、成膜ガス中に不純物があると膜中に不純物が残留するため、本実施形態の塩化水素の製造方法により得られる高純度塩化水素は極めて有用である。さらに、高純度塩化水素は、医薬品、染料中間体等の各種化学薬品の製造にも使用することができる。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。また、本実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。
以下に実施例を示して、本発明をより詳細に説明する。
〔実施例1〕
濃度30g/Lの塩化ナトリウム水溶液を、濃度48質量%の水酸化ナトリウム水溶液と濃度35質量%の塩酸とでpH=3.5に調整した。そして、この塩化ナトリウム水溶液を、陽イオン交換膜を有する電解槽を用いて電気分解した。電気分解の方法について、図1を参照しながら説明する。
電解槽10は、陽イオン交換膜11(例えばデュポン社製のナフィオン膜(登録商標))によって仕切られた2つの部屋を有しており、一方の部屋(陽極室12)に陽極13が、他方の部屋(陰極室14)に陰極15が配されている。陽極室12には塩化ナトリウム水溶液供給管16を介して塩化ナトリウム水溶液を供給し、また陰極室14には給水管17を介して純水を供給した。そして、両極13、15間に直流電流を印加して塩化ナトリウム水溶液の電気分解を行い、陽極13から塩素(Cl)を、陰極15から水素(H)をそれぞれ発生させた。両極13、15間に印加した直流電流の電圧は3.1Vであり、電流密度は3kA/mである。
電気分解を進めると、陽極室12内の塩化ナトリウム水溶液は、塩化ナトリウムの濃度が低下して低濃度の塩化ナトリウム水溶液となり、陰極室14内の純水は水酸化ナトリウム水溶液となる。そこで、低濃度の塩化ナトリウム水溶液と水酸化ナトリウム水溶液は電解槽10から逐次排出し、濃度30g/Lの塩化ナトリウム水溶液と純水を電解槽10に供給しつつ電気分解を行う。
すなわち、陽極室12内の低濃度の塩化ナトリウム水溶液は、電気分解中に塩化ナトリウム水溶液排出管18を介して逐次排出し、塩化ナトリウム水溶液供給管16を介して供給される塩化ナトリウム水溶液と入れ替えた。また、陰極室14内の水酸化ナトリウム水溶液は電気分解中に水酸化ナトリウム水溶液排出管19を介して逐次排出し、給水管17を介して供給される純水と入れ替えた。このようにして行った電気分解により発生した塩素中の臭素(Br)濃度は25体積ppmで、二酸化炭素濃度は9000体積ppmであった。
電気分解により発生した水素は水素用配管21を介して水素用水洗塔20に送り、塩素は塩素用配管31を介して塩素用水洗塔30に送った。水素用水洗塔20では、純水との向流接触により水素を洗浄した。また、塩素用水洗塔30では、純水との向流接触により塩素を洗浄した。洗浄した塩素は塩素用配管41を介して塩素用水洗塔30から脱水塔40に送り、濃硫酸と向流接触させることにより脱水した。
脱水した塩素を塩素用配管51を介して脱水塔40から合成塔50に送るとともに、洗浄した水素を水素用配管52を介して水素用水洗塔20から合成塔50に送って、塩素と水素を反応させ、粗塩化水素を得た。合成塔50では、水素の流量を240m/h、塩素の流量を160m/h(塩素と水素のモル比は1:1.5)とし、大気圧、温度1200℃の条件下で反応させた。得られた粗塩化水素の組成は、塩化水素80体積%、水素20体積%、臭化水素20体積ppm、二酸化炭素70体積ppm、一酸化炭素3500体積ppm、水1000体積ppmであった。
得られた粗塩化水素を塩化水素用配管61を介して合成塔50から凝縮器60に送り、−10℃に冷却して粗塩化水素中の水分を凝縮させ、粗塩化水素中の水分の一部を除去した。
さらに、粗塩化水素を塩化水素用配管71を介して凝縮器60から水分吸着塔70に送り、水分吸着塔70内に充填された吸着剤(例えばユニオン昭和株式会社製のモレキュラーシーブ3A)に流通させて脱水した。粗塩化水素の流通速度は、線速度LV(Linear Velocity)が10m/min、空間速度SV(Space Velocity)が1000/hである。水分吸着塔70の出口の粗塩化水素の水分濃度は0.5体積ppmであった。
脱水された粗塩化水素を塩化水素用配管81を介して水分吸着塔70からコンプレッサー80に送り、コンプレッサー80で圧縮して凝縮(液化)した。液化された粗塩化水素を塩化水素用配管91を介してコンプレッサー80から蒸留塔90に送り、蒸留により低沸成分及び高沸成分をそれぞれ除去して高純度塩化水素を得た。高純度塩化水素を蒸留塔90の中段から抜き出し、その組成を測定したところ、純度は99.999質量%以上であった。また、不純物濃度は、臭化水素が0.2体積ppm、二酸化炭素が0.4体積ppmであった。
〔実施例2〕
合成塔50で得られた粗塩化水素を直ちに凝縮器60に送らず合成塔50と凝縮器60との間で下記の工程を行うことを除いては、実施例1と同様にして高純度塩化水素を製造した。
合成塔50で得られた粗塩化水素を図示しない吸収塔に供給し、吸収塔内に純水を散布して純水に粗塩化水素を吸収させ、濃度35質量%の塩酸を得た。この塩酸を図示しない放散塔に送り、塩酸から塩化水素を放散させた。放散条件は、塔底温度110℃、大気圧下とした。放散塔としては、充填物を充填した充填層を有するものを用いた。放散塔の塔頂から得られた塩化水素の組成は、塩化水素が96体積%、臭化水素が1体積ppm、二酸化炭素が10体積ppm、水が4体積%であった。
これ以降の工程は実施例1と同様にして、高純度塩化水素を得た。高純度塩化水素を蒸留塔90の中段から抜き出し、その組成を測定したところ、純度は99.999質量%以上であった。また、不純物濃度は、臭化水素が0.1体積ppm、二酸化炭素が0.4体積ppmであった。
〔実施例3〕
合成塔50における水素の流量を180m/h、塩素の流量を160m/h(塩素と水素のモル比は1:1.13)とした以外は実施例1と同様にして、高純度塩化水素を得た。合成塔50で得られた粗塩化水素の組成は、塩化水素80体積%、水素6体積%、臭化水素25体積ppm、二酸化炭素1000体積ppm、一酸化炭素3500体積ppm、水600体積ppmであった。そして、蒸留塔90の中段から抜き出した高純度塩化水素の純度は99.999質量%以上であった。また、不純物濃度は、臭化水素が0.2体積ppm、二酸化炭素が4体積ppmであった。
〔実施例4〕
合成塔50における水素の流量を200m/h、塩素の流量を160m/h(塩素と水素のモル比は1:1.25)とした以外は実施例1と同様にして、高純度塩化水素を得た。合成塔50で得られた粗塩化水素の組成は、塩化水素80体積%、水素11体積%、臭化水素25体積ppm、二酸化炭素500体積ppm、一酸化炭素3500体積ppm、水600体積ppmであった。そして、蒸留塔90の中段から抜き出した高純度塩化水素の純度は99.999質量%以上であった。また、不純物濃度は、臭化水素が0.2体積ppm、二酸化炭素が2体積ppmであった。
〔比較例1〕
電気分解に供する塩化ナトリウム水溶液のpHを2とした以外は実施例1と同様にして、塩化水素を得た。電気分解により発生した塩素中の臭素濃度は80体積ppmで、二酸化炭素濃度は6000体積ppmであった。また、合成塔50で得られた粗塩化水素の組成は、塩化水素80体積%、水素20体積%、臭化水素70体積ppm、二酸化炭素50体積ppm、一酸化炭素2400体積ppm、水1000体積ppmであった。そして、蒸留塔90の中段から抜き出した塩化水素の純度は99.999質量%以上であった。また、不純物濃度は、臭化水素が1.0体積ppm、二酸化炭素が0.4体積ppmであった。
〔比較例2〕
合成塔50における水素の流量を160m/h、塩素の流量を160m/h(塩素と水素のモル比は1:1)とした以外は実施例1と同様にして、塩化水素を得た。合成塔50で得られた粗塩化水素の組成は、塩化水素80体積%、水素100体積ppm、臭化水素25体積ppm、二酸化炭素4500体積ppm、一酸化炭素10体積ppm、水600体積ppmであった。そして、蒸留塔90の中段から抜き出した塩化水素の純度は99.997質量%であった。また、不純物濃度は、臭化水素が0.2体積ppm、二酸化炭素が18体積ppmであった。
10 電解槽
50 合成塔
60 凝縮器
70 水分吸着塔
80 コンプレッサー
90 蒸留塔

Claims (3)

  1. pHが3.1以上4.5以下の無機塩化物水溶液を電気分解して塩素と水素を得る電気分解工程と、
    前記電気分解工程で得られた塩素と水素を、塩素に対して水素をモル比で過剰量用いて1000℃以上1500℃以下で反応させて、粗塩化水素を得る反応工程と、
    前記反応工程で得られた粗塩化水素を脱水する脱水工程と、
    前記脱水工程で得られた、脱水された粗塩化水素を圧縮して液化し、その液状の粗塩化水素を蒸留により精製する蒸留工程と、
    を備える塩化水素の製造方法。
  2. 前記反応工程で反応させる塩素と水素のモル比が1:1.25〜1:1.6である請求項1に記載の塩化水素の製造方法。
  3. 前記脱水工程は、前記反応工程で得られた粗塩化水素を水に吸収させて塩酸とし、その塩酸から放散させた塩化水素を脱水する工程である請求項1又は請求項2に記載の塩化水素の製造方法。
JP2020075401A 2015-08-10 2020-04-21 塩化水素の製造方法 Active JP6876849B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015158341 2015-08-10
JP2015158341 2015-08-10

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017534162A Division JP6760942B2 (ja) 2015-08-10 2016-07-25 塩化水素の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020117815A true JP2020117815A (ja) 2020-08-06
JP6876849B2 JP6876849B2 (ja) 2021-05-26

Family

ID=57984298

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017534162A Active JP6760942B2 (ja) 2015-08-10 2016-07-25 塩化水素の製造方法
JP2020075401A Active JP6876849B2 (ja) 2015-08-10 2020-04-21 塩化水素の製造方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017534162A Active JP6760942B2 (ja) 2015-08-10 2016-07-25 塩化水素の製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20180354789A1 (ja)
EP (1) EP3336056B1 (ja)
JP (2) JP6760942B2 (ja)
KR (1) KR102019703B1 (ja)
CN (1) CN107848798B (ja)
TW (1) TWI615356B (ja)
WO (1) WO2017026259A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109252168B (zh) * 2018-11-29 2024-01-12 珠海市智宝化工有限公司 一种高效活化酸性蚀刻液的装置及其方法
CN109956452B (zh) * 2019-04-13 2022-07-29 华融化学股份有限公司 一种试剂盐酸的制备方法及其装置
EP4185552A1 (en) 2020-07-22 2023-05-31 SGL Carbon SE High pressure desorption of hydrogen chloride gas
CN115198108B (zh) * 2021-04-13 2024-03-29 浙江新化化工股份有限公司 锂的萃取方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3920529A (en) * 1974-05-28 1975-11-18 Olin Corp Control of alkali metal chlorates in mercury cell brine
DE2726370C2 (de) 1977-06-10 1981-09-24 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Meßverfahren und Meßeinrichtung zur Bestimmung der Homogenität von Magnetdispersionen
JPS5929521B2 (ja) * 1980-02-20 1984-07-21 チッソ株式会社 精製塩酸の製造法
JPS589804A (ja) * 1981-07-03 1983-01-20 Asahi Chem Ind Co Ltd 塩化水素の精製法
JPH086191B2 (ja) * 1987-02-17 1996-01-24 三井東圧化学株式会社 イオン交換膜式電解法による臭素の濃縮製造方法
FR2691479B1 (fr) * 1992-05-20 1994-08-19 Atochem Elf Sa Procédé de fabrication de chlorate de métal alcalin et dispositif pour sa mise en Óoeuvre.
JPH06345410A (ja) * 1993-06-01 1994-12-20 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 高純度塩酸の製造方法
JP3606051B2 (ja) * 1997-06-03 2005-01-05 住友化学株式会社 塩素の製造方法
US6103092A (en) * 1998-10-23 2000-08-15 General Electric Company Method for reducing metal ion concentration in brine solution
JP2006063410A (ja) * 2004-08-27 2006-03-09 Toagosei Co Ltd 臭素低含有塩素の製造方法
JP5041769B2 (ja) * 2006-09-06 2012-10-03 住友化学株式会社 スタートアップ方法
CN101600648A (zh) * 2007-02-16 2009-12-09 雅宝公司 共同生成溴和氯化钙的方法
JP4828474B2 (ja) * 2007-06-13 2011-11-30 鶴見曹達株式会社 塩水精製装置
WO2009073860A1 (en) * 2007-12-05 2009-06-11 Ch2M Hill Engineers, Inc. Systems and methods for supplying chlorine to and recovering chlorine from a polysilicon plant
JP5315578B2 (ja) * 2008-12-22 2013-10-16 住友化学株式会社 塩素の製造方法
US20120186989A1 (en) * 2011-01-26 2012-07-26 Yuri Alexeevich Omelchenko Process for producing chlorine with low bromine content
MY156181A (en) * 2011-10-11 2016-01-15 Hong In Chemical Co Ltd Method and system for producing high-purity hydrogen chloride
EP2730905B1 (en) * 2012-11-12 2019-01-02 Sensata Technologies, Inc. A pressure-measuring plug for a combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP6760942B2 (ja) 2020-09-23
CN107848798B (zh) 2020-12-22
EP3336056B1 (en) 2022-05-11
KR20180008729A (ko) 2018-01-24
TW201718397A (zh) 2017-06-01
WO2017026259A1 (ja) 2017-02-16
TWI615356B (zh) 2018-02-21
CN107848798A (zh) 2018-03-27
EP3336056A1 (en) 2018-06-20
US20180354789A1 (en) 2018-12-13
JP6876849B2 (ja) 2021-05-26
KR102019703B1 (ko) 2019-09-09
EP3336056A4 (en) 2018-10-31
JPWO2017026259A1 (ja) 2018-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6876849B2 (ja) 塩化水素の製造方法
US20210331919A1 (en) Method and system for producing high-purity hydrogen chloride
US20100036180A1 (en) Method of obtaining 1,2-dichloroethane by direct chlorination with a step of separation from the catalyst by direct evaporation, and facility for the implementation thereof
US20050163695A1 (en) Process for the purification of NF3
TWI603917B (zh) Hydrogen chloride production methods
US3079444A (en) Method of preparing halogen-substituted aliphatic hydrocarbons
KR101203490B1 (ko) 고순도 염화수소 제조방법 및 제조 시스템
JPH0360761B2 (ja)
JP4308810B2 (ja) 塩素ガス、次亜塩素酸ナトリウム水溶液および液体塩素の製造方法
TW201816205A (zh) 多結晶矽之製造方法
JP3115426B2 (ja) ペルフルオロ有機化合物の製造方法
JP5495642B2 (ja) 二フッ化カルボニルの精製方法
KR101462751B1 (ko) 삼불화질소 제조 방법
CN102666451A (zh) 生产烯丙基氯和二氯丙醇的方法
TW202413269A (zh) 高純度鹽酸之製造方法
JP2020070224A (ja) 塩化水素の製造方法
JP2007084370A (ja) 三フッ化窒素の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200421

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210224

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210408

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210420

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210426

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6876849

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE

Ref document number: 6876849

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350