JP4625235B2 - 腐蝕性ガスの精製方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体工業において水溶液としても用いられる、アンモニアガス、弗化水素及び塩化水素などの、粒子総数が極めて少ない高純度の化学物質の新規な製造方法に関する。

高度集積電子回路（マイクロチップ）の製造には、特に極めて高純度のガスと化学物質水溶液が必要とされる。重要な溶液は；アンモニアガスからのアンモニア溶液、弗化水素からの弗化水素酸溶液及び塩化水素からの塩酸溶液である。

純粋溶液は一般にテクニカルグレードの化学物質から静電濾過（static filtration）によって微粒子不純物を除き、次いで超高純度水によって希望濃度を有する溶液をつくることによって製造される。この方法を使用する塩酸精製方法が、例えば、米国特許ＵＳ５８４６３８７に記載されている。

現在まで限外濾過がガスから極めて微小の粒子を除去できる唯一かつ最も効果的な方法である。しかしながら、文献に開示されたデータによれば、限外濾過は高分子量有機化合物の粒子しか除去せず、したがって＞１０ダルトンのサイズを有する粒子のみがこの方法で除去できる。対照的に、金属イオン、のみならず塩含有粒子も、＜１〜５ダルトンの粒子サイズを有する。このサイズの粒子は限外濾過では除去できない。従来は１０ダルトン未満の直径を有する粒子のみが超濾過（hyper-filtration）又は逆滲透圧法によって除去可能であった。逆滲透圧法は工程中に警戒措置が必要のためガスや高度に刺激的な化学物質の精製には不適である。各種の逆滲透圧プラントでの実験により、もしもｐＨが中性から著しく外れると、膜が膨れて不滲透、すなわち閉塞状態になることがわかった。加えて、逆滲透プラントによる実際の粒子除去には半滲透分離膜において種々の濃度の溶液を必要とした。

通常使用される吸収塔もこのタイプの精製に適していない。一方、塔内で壁面流の場合にはガスの破過のリスクがある。別の問題は、界面層の表面積を増加させるために使用される充填材が塔内において不均一な層をなすことにある。塔の実際的設計もまた、これが主として直観的に行われるので大きな問題を呈示する。特に精製しようとするアグレッシブガスが、充填材、使用する溶媒や塔の材料と相互に作用するので、ｐｐｔ範囲の精製効果が予測できる当該充填塔の設計のための計算方法がない。

精製され、加圧液化されたガスはさらに蒸発器を通過することができ、次いでガスは１つ以上のスクラバーによる金属不純物の吸収によって精製できることは知られている。ここで使用される洗浄液は超高純度水に飽和されている同じ化学物質の溶液である。

ヨーロッパ特許ＥＰ８５６７１５Ａ２は、ガス相の生成後、腐蝕性ガスをレシーバー中に通過させることによる腐蝕性ガスから金属不純物を除去する方法を記載している。この方法は、ガス相の移動が機械的ポンプ作用なしに圧力差により自動的に起るので、金属イオン濃度及び粒子総数の減少の両方を達成する。

高純度、低粒子溶液製造のための既知のプロセス又はプロセス配置のすべてにも非常に似た問題がある。

精製されたガスが超高純度水を含んでいるレシーバー中に直接供給されると、入口ノズルでガスの非常な高速が生じ、これがノズル内部とノズルに磨耗を生じさせてその結果微粒子及びカチオン（金属イオン）による溶液の再汚染が起る。

精製されたガスの水中への溶解は発熱反応であるので、熱の良好な発散のための措置がとられなければならない。

レシーバーでの不十分な熱放散は、かなりの温度変化とそれによるかなりの圧力変化を伴う。これは次に溶液の濃度偏倚をもたらす。それ故ガスを溶液中に直接導入し、同時にバイパスゾーンを通して溶液を送液することによって溶液を均質化することが一般に試みられている。しかしながら、単純なポンプ送液は静的操作であってこれが貯蔵タンク内に溶液の層を形成させるので不完全にしか成功しない。この方法は溶液の完全に均質な混合をもたらさない。

アンモニア、弗化水素酸及び塩酸などの化学物質を電子工業や半導体製造に使用できるためには、可能な限り低金属イオン含量のグレードのものが利用可能でなければならない。

当該不純物は充填塔での吸収によってガスから洗浄分離されることが多い。この操作では、洗浄液とガスの間の交換面積を増加させるためと塔中のガスの滞留時間を延ばすために充填材が使用される。充填塔では未精製ガスの破過（ブレークスルー）（ガスの壁流）の危険性と、塔頂に設置したデミスターの効率が限られていることによってエーロゾルが汚染されていない回路中に運ばれる危険性がある。

塔での精製度合は、特にｐｐｔ範囲の物質移動の場合には、通常直感的に足し算によってしか定めることができない。個々の流れ筋の可能な限りの理想的な状態、すなわち同じ長さ、等しい流量及び液とガス間の一定不変の混合比はどんな塔ででも完全には達成されない。最適化のためには、したがって高純度範囲内で一定の精製を確実にすることができるように、しばしば複数の塔が直列に連結される。

高純度化学物質の製造のための既知の精製方法では、加圧液化されたテクニカルグレードのアンモニアガス中に必ず存在する例えば油などの有機不純物の除去はできない。テクニカルグレードのアンモニアガス中の通常の油含量は１０〜５０重量ｐｐｍである。したがって油の除去なくしては精製された溶液中の有機不純物（“ＴＯＣ”、全有機炭素）の大きな減少にはならない。

本発明の目的は、したがって、簡単なプラントで実施できて、一定の、高純度、粒子数の少ない製品を与え、しかも上述の欠点のない、腐蝕性ガスの精製とこれらガスの精製された溶液の製造のために簡単な方法で実施できる、簡単でコストの高くない方法に使用できる手段を提供することである。本発明の別の目的は、加圧液化ガス例えばアンモニア、弗化水素酸又は塩酸などの精製に使用できる該当方法を提供することである。

この目的は、腐蝕性ガスから微粒子，金属の、無機イオンの、有機イオンの、のみならず非イオンの有機の不純物，及び微量存在する塩又は油の除去のための連続方法によって達成される。この連続方法では、ガスと容易に混合し、ガス中に存在する不純物が容易に溶解する吸収剤によってガスが１つ以上の工程で富化され、ガスは次いで膜濾過にかけられ、精製されたガス流がこの膜を通して流れ、不純物で富化された吸収剤が連続的に取り出される。

本発明にしたがう精製方法は本質的に次の工程を有する：
ａ） 液体状態の化学物質が蒸発器内でガス状態に転換され、
ｂ） 得られたガス相から粗微粒子不純物及び一部エーロゾル状態の不純物がプレフィルター（前濾過器）により除去され、後者の不純物が集合タンク（７）に供給されており、
ｃ） 圧力を２〜８バール、好ましくは３〜８バール範囲内の値に設定し、同時に温度を２０〜５０℃範囲内の値に低下させることにより、ガス流中に存在する有機不純物がさらに堆積し、
ｄ） この方法で予備精製されたガス流が、細孔サイズが順次減少する直列に連結された２つ以上の限外濾過器に通され、ガス相中に存在する超微細粒子が膜手段によって除去されて、
ｅ） 依然として存在する有機不純物は有機物セパレータによって分離されて集合タンク（７）に供給され、
ｆ） 精製しようとするガスと容易に混合し、＞５０ダインの表面張力を有する吸収剤が飽和タンクによってガス流に供給され、
ｇ） ガス流が膜濾過にかけられ、ここで吸収剤が除去され、続いて音速測定によってその濃度がモニター及び制御され、混合器中で絶えず循環している溶液中に供給される。

この方法は本発明にしたがい、アンモニア、弗化水素酸、及び液体状態の塩酸からなる群から選ばれる化学物質を使用することにより実施される。

本方法は減圧器及び熱交換器によって圧力及び吸収剤によるガスの飽和を設定することにより実施される。

有機物セパレータでは、低沸点不純物がガス又は蒸気混合物の状態であり、高沸点不純物が凝縮油又はエーロゾル状態であるように圧力と温度を設定することによって得られた多相混合物から低沸及び高沸有機不純物が分離され、凝縮油又はエーロゾルは続いて適当な膜手段によって分離される。

本発明によれば、圧力を１〜６バールの範囲内の値に設定する別の減圧器が有機物セパレータの下流に設置される。

本発明はしたがって、超微細微粒子；金属の、無機イオンの、有機イオンの、さらにはまた非イオンの有機の不純物；及び微量に存在する塩又は油を除去するため、ｇ）を特徴とする工程に該当する疎水性の担体物質を含む膜が使用される方法に関する。

本方法の望ましい実施態様では、使用される吸収剤は超高純度水である。

本方法の特別な実施態様では、故障の場合に緩衝容積として役立つデミスターを伴う、充填塔の形のガススクラバーが工程ｇ）の膜濾過の下流に設置できる。

ガス流は工程ｇ）で複数の入口管を有する混合器中に供給でき、混合器では溶液が循環しており、溶解の際に生成する発熱がループ又は１つ以上の熱交換器で放散させられる。

本方法を実施するため、溶解した精製ガスの濃度は溶液温度の正確な測定とともに音速の測定によってモニター及び制御される。

特に、本発明の目的は、腐蝕性ガスから、溶解した不純物及び微粒子状の不純物の両者を除去するための液体フィルムを有する膜の使用によって達成される。

本発明の精製方法は、直列に連結された各種工程で連続的に実施され、各工程は一緒になって微粒子；金属の、無機イオンの、有機イオンの、のみならず有機非イオンの不純物；及び微少量存在する塩又は油の最適除去が結果としてもたらされるように選ばれている。個々の工程は、当業者によく知られている工程か、あるいは互いに組合わされて従来達成できなかった腐蝕性ガスの精製をもたらす新規な精製工程のいずれかである。本方法は、不純物がもはや検出できない程度または濃度が＜１０ｐｐｔになるまで除去可能にする。

本発明にしたがう方法は、簡単な表現で、以下の諸分離方法が統合されているプロセスとして説明することができる：
１．特別なセパレータを使用して原ガス中の有機不純物の除去。
２．好適な界面層をつくり上げるため特定の吸収剤によるガス流のシーディング。
３．液体フィルムによる揮発性酸、例えば塩化物や硝酸塩などのアニオン性不純物、金属イオン又は低揮発性塩などの微量不純物、又はガス状の他の不純物の除去。
４．精製が実施された後、疎水性の膜による汚染液の除去。
５．高純度のｐｐｔ以下の溶液を製造するためのプラントの調節。
６．他のプロセスパラメータ（圧力、温度及び流量）の組合せコントロールとともに、特殊な管状プローブ中の音波転換器（sonic converter）による濃度測定。

本発明による精製は本末加圧液化化学物質を蒸発器（１）内でガス状態に転化させることにより行われる。ＨＦの場合、これは温度が＞１９℃で常圧で行われる。この粗ガスから粗い微粒子不純物を除くのにプレ・フィルター（２）が使用され、その不純物がフィルター表面に沈着する。同時に、ガス中に存在するエーロゾルの幾らかはプレフィルター（２）によって既に分離される。このようにして分離されたエーロゾルは集合タンク（７）に集められる。

ガス中又は加圧液化ガス中、高沸点有機不純物（好ましくは製造工程からの油と水）はバルク状又はエーロゾル状であり、低沸点不純物はガス又は蒸気混合物の形である。このタイプの有機不純物は、多成分混合物中の個々の物質の異なる蒸気圧値を利用して除去される。このため、減圧器（３）と熱交換器（４）によってガス相に一定の前−圧力と一定の温度が設定される。ここでの圧力が３〜８バールの範囲内にあり、温度が２０〜５０℃範囲内の値に設定されると、ガス相から有機不純物の良好な分離が達成されることがわかった。

有機不純物の最初の分離は、パイプ付着物又は汚物粒子の形の微粒子不純物が第１段階で分離された後に行われる。この微粒子不純物は、ガス流の方向に細孔サイズが減少する直列に連結された２つ以上の限外濾過器（５）にガスを通過させることによって分離される。

ガス流が限外濾過器又は濾過膜を通過後、このガス流は有機物セパレータ（６）に入る。エーロゾルの形で存在する不純物の分離のため、ガス流は、個々のガスの製造方法によって選ばれる各種タイプの膜を通過させられる。エーロゾルは、エーロゾルの流れが一緒になるとき液滴が生成するように個々の膜中に振り向けられる。適当な細孔構造を有する好適な膜材料の選択により、液滴の飛沫同伴が防止される。保留された液滴は、重力により、凝縮液排出方向に落下して集合タンク（７）に集められる。

有機物セパレータ通過後のガス流中の高沸不純物、すなわちいわゆる残渣油の含有量は、検出限界以下、すなわち＜１ｐｐｂであることがわかった。例えば、本発明方法によって精製されたアンモニアガス中には、今日慣用の分析方法によっては油はもはや検出され得ない。

ガス状のオイル蒸気又は結合した揮発酸の形の有機不純物、及び塩化物や硝酸塩などのアニオン性不純物、微量に存在する金属イオン及び低揮発性塩、のみならずさらに極めて微量に存在する各種化学物質型の超微細微粒子不純物は、後続の精製段階で除去できる。これらの不純物は改良膜濾過工程（１０）で除去される。この改良膜濾過を実施するため、ガス流の圧力は別に追加の減圧器（８）で、好ましくは１〜６バール範囲内の値に減圧される。

さらに、ガス流が飽和タンク（９）を通過することにより吸収剤がガス流に加えられる。続いて規定の圧力降下と適当な温度制御とを組合せて、適当に選ばれた膜（１０）の表面上に凝縮相（吸収剤）をつくることができる。ガス流の圧力設定と温度制御の他に、膜表面にトップからボトムに圧力勾配を実現させるためには、ガスの流動方向がここでは特別な役割を演ずる。これは均一な液体フィルムの生成にとって重要なことであり、ひいては不純物の除去に重要な影響を及ぼす。

適当な条件下では、飽和した液体フィルムが膜表面上に凝縮相として形成し、その飽和濃度はガス温度及び相界面と膜の圧力間の差圧にしたがって定められるようになる。

膜表面上のこの凝縮相は逆浸透プラントの半浸透性分離膜と同様な作用をする。

膜表面の液体フィルム中でトップからボトムへの移動運動が起る。吸収剤が添加された未精製ガスが連続的に流入する結果、不純物の除去は液体フィルム中での液滴生成による凝縮液排出方向に向って連続的に起る。この方法が連続的に行われる場合は、流入するガスは膜表面の液体層を平衡状態で通過し、吸収剤による物質移動が界面層で起る。湿分（水分）又は吸収剤が、次に、疎水性の膜を通して流れる飽和ガスから除去される。

金属性粒子を含む各種の超微細微粒子の他に、無機及び有機イオンの両方の不純物、のみならず微量に存在する塩又はオイルもこの改良膜濾過によって分離できる。

このプロセスステップは市場入手可能な膜フィルムを使用して行うことができる。これらは異なる材料からなっていてもよく、精製しようとする化学物質によって選択される。精製しようとする腐蝕性ガス、そのガス中に存在する不純物及び使用する吸収剤に適合させて、非常に多種多様な膜が当業者にとって選択可能である。親水性でも疎水性でもよいミクロ細孔を有する薄い分離層を有する膜フィルターを使用することが可能である。ガス中に依然として存在する不純物の効果的な除去は、膜フィルターの材料が不純物の溶解できる吸収剤に対して不浸透性であるが、精製しようとするガスがこの膜フィルターを容易に通過できる場合にのみ行うことができるので、膜フィルターの選択は特に使用する吸収剤によって変る。この場合、吸収剤は膜フィルター前で不純物と一緒にガス流から除去できる。

親水性の吸収剤が、極性でイオン性不純物の除去に特に好適であることがわかった。不純物とガスで飽和している親水性の吸収剤は、疎水性の材料からなる膜フィルターを使用するとガス流から特にうまく除去できる。好適な膜は、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレン−プロピレン及び適当な細孔幅と構造を有するポリエチレンからなる群から選ばれる材料でつくられるものである。特に好適なのは、細孔サイズが３．５μｍ未満、好ましくは２．５〜１μｍ範囲の細孔サイズの該当材料である。該当する膜フィルターは各種のデザインのものが市場入手可能であり、したがって必要に応じて好適な膜を選定することは当業者には容易にできることである。適当なフィルターを選択する際、細孔サイズと細孔幅が膜の分子構造や構成構造と同じように重要である。材料の疎水性の性質と組合わされて、これらのパラメータが分離ならびに精製作用に特別な貢献をする。

使用できる親水性の吸収剤は親水性の有機及び無機溶媒の両方である。吸収剤の選択はガス流中に存在する不純物によって変る。存在する不純物が許容するなら、安価で容易に製造される吸収剤として超高純度水を使用するのが好ましい。しかしながら、表面張力が＞５０ダイン／ｃｍであり、精製しようとするガスといかなる濃度ででも非常に容易に混合でき、存在する不純物に対して十分な吸収能力を有する他の液体なら何でも、疎水性の膜フィルターと組合せで使用することも可能である。したがって、例えば、低分子量アルコールなどの、水と混合できる親水性の有機溶媒を使用することも可能である。これらのものは、例えばｉ−プロパノール又はｎ−プロパノールであってもよい。

表面張力が５０ダイン／ｃｍ未満の液体は疎水性の膜フィルターとの組合せが不適当である。この液は疎水性の担体物質を濡らして液体に対して浸透性にする。膜の望ましい分離作用が失われる。

望ましい分離効果のために親水性の材料性質を有する膜フィルターを使用するのがすすめられるならば、膜フィルターを通過せず、しかし同時にガス流中に存在する不純物に対して十分な溶解度を有し、ガスと容易に混合できる好適な吸収剤を選択することは当業者には容易にできることである。

膜の前に液体フィルムを形成する吸収剤がこの連続方法から絶えず除去され、不飽和の吸収剤が流入する未精製のガス流に絶えず新らしく供給されるので液体フィルムの相界面で一定の物質移動が起り、上述の不純物がガス相から極めて効果的に除去されることが可能となる。

ガスは液体フィルムを通過後、吸収剤を放出して膜を通過する。ガスが膜を通過後、このようにして前精製されたガス中の有機不純物はもはや検出不能であり、すなわちｐｐｔ以下の範囲にまで除去され、＜１０ｐｐｔの濃度で存在する。

膜をトップからボトムに通るガス処理量を考えると、処理量は液体の蓄積とこれに伴う流動抵抗の増加の結果ゼロまで落ちることに気付かされる。膜のこの領域では静穏化ゾーン（calmed zone）が形成し、このゾーンで吸収剤が凝縮物排出液に供給され、工程から排出される。

この方法が最適方法で行われるためにはプロセスパラメータの温度、ガス流量、吸収剤の供給、ガス圧力及び膜表面と相界面間の圧力差が互いに適合する必要があり、これらの値が精製しようとする化学物質の性質にマッチする必要があることを考慮しなければならない。この化学物質のｐｐｔ以下の範囲の連続精製を実施可能にするためにはこれらパラメータの連続的な保全も適当な測定及び制御装置によって保証されねばならない。

工業プラントではガス流速が１００〜５００ｋｇ／時範囲内に設定されると良好な結果が達成できることがわかった。精製に必要な温度と圧力の値は、慣用のコンピュータープログラムを用いて非常にうまく前決定でき、本発明にしたがう膜濾過に適応させることができる。一般に精製しようとするガスの前歴から、存在する不純物についての結論が引出せるので、適当な吸収剤もまた当業者により文献から決定できる。

膜濾過の後、ガスは、何らかの故障の際にバッファーとしての役目をするガススクラバー（１２）に供給される。膜濾過工程が標準的な方法で行われる場合は、ガスはガススクラバーでさらに精製される必要がない。特に膜破損の場合には、この段階は汚染された未精製ガスによる汚染に対して下流のプラント部分を保護するのに役立つ。

本発明の方法は、ガススクラバーによる通常の方法で行われる精製によっては達成できないｐｐｔ以下の品質までガスを精製できることがわかった。

下流のガススクラバーは充填物とデミスターを有する一段階塔として設計される。使用する洗浄液は超高純度水と精製したガスから製造された飽和溶液である。この洗浄液は別のタンク（１３）に貯蔵され、循環される。

ガスの精製後にはガスの加圧液化と圧力瓶への移転かあるいはガスの飽和溶液の製造のどちらでも続いて行うことができる。後者はいわゆる混合ゾーンで行われる。

これはループ反応器として設計できるが、異なる設計であることもできる。本質的な特徴は、精製されたガスが、制御された温度及び制御された圧力条件下に可能な限り最大表面積を有する溶媒との接触に持ち込まれることである。これはガスのそれぞれの溶解力に適合する特殊な混合器（１４）中で絶えず循環している溶液にガスを供給することによって行われる。

混合地点での濃度変化が約１〜３％であると良好な結果が得られることがわかった。これは循環溶液量とガス流量の間に対応する比を設定することによって達成される。この場合使用する溶媒は通常超高純度水である。

飽和溶液の製造のため各種デザインの混合器が当業者にとって選択利用できる。好適な混合器は通常、この特別なガスに対して数、形や長さが設計条件にマッチした複数の入口管を有する。ガス流は入口管に振り分けられ、同じ圧力及び処理量で絶えず循環している低濃度溶液中に導入され、混合器中の各地点で溶解する。この発熱溶解工程は熱を発生し、この熱は１つ以上の熱交換器により放散されねばならない。混合器がループ反応器として設計される場合は、これらの熱交換器は簡単な方法で統合できる。

連続的に行われるこの方法では、すべてのプロセスパラメータを補正してプロセスでの失敗を取り除くか回避するため、規則的な濃度測定が必要である。

本発明にしたがう精製方法にとって、濃度制御はガス流量による通常の方法では行われず、その代り溶媒、一般には超高純度水によって行われる。濃度設定の制御がガスの流量によって行われる場合は、圧力、処理量などの工程パラメータに変化が起り、したがって精製工程の膜（１０）のところでプロセス変化が起る。測定による制御された濃度設定及び圧力と容積流量の制御は、容易に確実には実施され得ない。

簡単、迅速、直接的な濃度の決定方法は溶液中の音速測定とそのオンライン評価に基づく。音速は、溶液の密度と断熱圧縮性（率）によって変化する。溶液中で＜０．５％の必要な濃度偏倚の維持には溶液温度の正確な測定と音速のバックカプリング（back-coupling）に必要な精密な管状プローブの両方を必要とする。

この問題は本発明によって、必要な温度測定を管状プローブそれ自体の中ではなくて静穏ゾーン（calming zone）中で行うことによって解決される。静穏ゾーンは熱放散が劣るプラスチックでパイプとして設計される。高い蒸気圧を有する溶液中のプラスチックの飽和作用が、圧力や温度が変化する間変動すると云う事実が管状プローブの音速バックカップリングでの微分測定作用をもたらす。プラスチックのこの作用は、常に同じプロセス条件下のループで本方法を行うことによって考慮されている。

プラントのスタートアップ時の制御システムの慣性に対抗するため、ループ反応器内に緩衝タンク（１５）が設置される。ループ中に存在する溶液は常に同じプロセス条件に曝されるので、濃度制御は、プラントのスタート・アップ時に通常システム中に起る濃度変動なしに、既に設定された溶液によってそれ自身適応させることができる。緩衝タンクは全体的により良好な制御作用をもたらす。溶媒フィードの僅かな変動も例外でない。

溶液は一定の量制御の下に貯蔵タンク（１７）に連続的に排出される。

プラントの個々の装置の製造には、精製されるガス流による腐蝕アタックに対して不活性な材料を選ぶ必要があり、のみならず各段階における純度要求にも応えなければならない。高品質のステンレス鋼，ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＦＡおよびＰＥなどのプラスチック，が使用できる。特に清浄領域での最初の精製段階後はプラントは高品質のプラスチックで造られる。

さらに良き理解のためと本発明の説明のため、本発明の保護範囲内に入るプラントの可能な配置のフローチャートが以下に例として再現される。しかしながら、上述の本発明原理には普遍的な妥当性があるため、これは本発明出願をこの例のみに限定するのは適当でない。何となれば、精製しようとするガスによってプラントの構成を変化させることやプラントの個々の部分を同じ作用を有する装置で代替することは当業者にとっては容易に可能であるからである。

本発明にしたがうプラントの構成を示すフローチャートである。

符号の説明

（１） 蒸発器
（２） プレフィルター
（３） 圧力制御
（４） 熱交換器
（５） 限外濾過器
（６） 有機物セパレータ
（７） 集合タンク
（８） 圧力タンク
（９） 飽和タンク
（１０） 膜（濾過工程）
（１１） コンデンセートタンク
（１２） ガススクラバー
（１３） タンク
（１４） 混合器
（１５） 緩衡タンク
（１６） 熱交換器
（１７） 貯蔵タンク

Claims (11)

1. 腐蝕性ガスから、微細微粒子の、金属の、無機イオンの、有機イオンの、さらにまた有機非イオンの不純物、及び微量に存在する塩又は油を分離するための連続方法であって、
   該ガスが、１つ以上のプロセス工程において、該ガスと容易に混合でき、該ガス中に存在する不純物が容易に溶解する吸収剤で富化させられ、該吸収剤で富化されたガスが続いて膜を用いた濾過にかけられ、その際、該濾過されるべきガス中の吸収剤は、該膜の表面上で該吸収剤の液体フィルムを形成し、該液体フィルムは該濾過されるべきガスから分離された不純物を含み、該濾過されるべきガスは該液体フィルム及び該膜を通過して精製されたガス流となって流れ、更に該膜上の該不純物で富化された吸収剤が連続的に取出されることを特徴とする、前記の連続方法。
2. 以下の工程ａ）〜ｈ）を特徴とする、腐蝕性ガスから微細微粒子、金属の、無機イオンの、有機イオンの、さらにまた有機非イオンの不純物、及び微量存在する塩又は油を分離するための請求項１記載の連続方法：
   ａ）液体状態の化学物質が蒸発器中でガス状態に転化され、
   ｂ）得られたガス相から濾過手段により粗微粒子不純物および部分的にエーロゾル状態にある不純物とが除去され、該部分的にエーロゾル状態にある不純物は集合タンクに供給され、
   ｃ）前記不純物が除去されたガス相の圧力を２〜８バールの範囲の値に設定し、同時に温度を２０〜５０℃範囲の値に下げることにより、さらにガス流中に存在する有機不純物が沈積し、
   ｄ）このようにして予備精製されたガス流が、順次減少する細孔サイズを有する直列に連結された２つ以上の限外濾過器に通され、ガス相中に存在する超微細粒子が膜手段によって除去され、
   ｅ）前記ガス相になお残留している有機不純物が有機物セパレーターによって分離されて集合タンクに供給され、
   ｆ）界面張力が５０ダインを超える吸収剤が、前記有機物セパレーターによる有機不純物の分離後のガスの流れに飽和タンクを通して供給されて該吸収剤で富化されたガス流が形成され、その際、該吸収剤は精製しようとする該ガスと容易に混合でき、該ガス中に存在する不純物が容易に溶解するものであり、
   ｇ）こうして前記吸収剤で富化された少なくとも１つのガス流が、少なくとも１つの膜による濾過にかけられ、その際、該濾過されるべきガス中の吸収剤は、該膜の表面上で該吸収剤の液体フィルムを形成し、該液体フィルムは該濾過されるべきガスから分離された不純物を含み、該濾過されるべきガスは該液体フィルム及び該膜を通過して精製されたガス流となって流れ、更に該膜上の該不純物で富化された吸収剤が連続的に取出され、
   ｈ）続いて、こうして得られた精製されたガス流が、音速測定手段によりその濃度がモニター及び制御され混合器中で絶えず循環している溶液中に供給されて混合され、該ガスが飽和した溶液が調製される。
3. 前記圧力を３〜８バール範囲の値に設定する請求項２に記載の連続方法。
4. 前記液体状態にある化学物質が、アンモニア、弗化水素及び塩酸からなる群から選ばれる化学物質であることを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
5. 有機物セパレーターにおいて、低沸点不純物がガス状又は蒸気混合物の状態となり、高沸点不純物が凝縮油又はエーロゾルの状態となるように圧力と温度を設定することにより低沸点及び高沸点有機不純物が多相混合物から分離され、続いて適当な膜手段によって分離されることを特徴とする、請求項２または３記載の方法。
6. 圧力を１〜６バール範囲の値に設定するための減圧器が有機物セパレーターの下流に設置されることを特徴とする、請求項２または３記載の方法。
7. 超微細微粒子、金属の、無機イオンの、有機イオンの、さらにまた有機非イオンの不純物，及び微量に存在する塩又は油を除去するための工程ｇ）において、疎水性の担体物質を含む膜が使用されることを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
8. 使用される吸収剤が超高純度水であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
9. ガススクラバーが工程ｇ）の膜濾過の下流に設置されることを特徴とする、請求項２または３記載の方法。
10. 前記工程ｇ）のガス流が複数の入口管を有する混合器中に供給され、混合器内で溶液が循環され、溶解時に生成した発熱がループ又は１つ以上の熱交換器で発散されることを特徴とする、請求項２または３記載の方法。
11. 前記工程ｈ）において混合器中で絶えず循環している溶液に溶解した精製ガスの濃度が、該溶液の温度の正確な測定とともに音速測定によってモニターされ制御されることを特徴とする、請求項２または３記載の方法。

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