JP4854323B2 - Manufacturing method of high purity sulfuric acid - Google Patents
Manufacturing method of high purity sulfuric acid Download PDFInfo
- Publication number
- JP4854323B2 JP4854323B2 JP2006042453A JP2006042453A JP4854323B2 JP 4854323 B2 JP4854323 B2 JP 4854323B2 JP 2006042453 A JP2006042453 A JP 2006042453A JP 2006042453 A JP2006042453 A JP 2006042453A JP 4854323 B2 JP4854323 B2 JP 4854323B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sulfuric acid
- gas
- crude
- purity
- liquid reservoir
- 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.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、高純度硫酸の製造方法に関し、たとえば不純物である亜硫酸ガス(SO2 二酸化イオウ)が高度に除去された高純度な硫酸を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing high-purity sulfuric acid, for example, a method for producing high-purity sulfuric acid from which sulfurous acid gas (SO 2 sulfur dioxide) which is an impurity is highly removed.
半導体工場において用いられるシリコンウエハの洗浄液として、硫酸が使用される。この用途に使用される硫酸に不純物として亜硫酸ガスが存在すると、シリコンウエハの電気的特性を低下させるという問題が生じる。そのため、このような用途に使用される硫酸は、亜硫酸ガス濃度が低いことが要求される。不純物濃度が低い高純度硫酸の製造方法として、たとえば特開平8−337406号公報(特許文献1)に開示されている方法が挙げられる。上記特許文献には、吸収工程と、輸送工程と、ストリッピング工程とを備え、不純物としての亜硫酸ガスを含有する気体状の無水硫酸と水とから高純度硫酸を製造する方法が開示されている。詳細には、吸収工程で、無水硫酸を水に吸収することで粗硫酸を得ている。そして、輸送工程で、得られる粗硫酸をストリッピング塔に輸送している。そして、ストリッピング工程で、ストリッピング塔において放散により粗硫酸を空気でストリッピングして粗硫酸中の粗硫酸ガスを硫酸から分離除去している。たとえば図5に示すように、ストリッピング塔300では、上部から粗硫酸301を供給し、下部から空気302を供給し、両者を接触させることにより亜硫酸ガス303を分離除去して高純度硫酸304を製造している。上記特許文献1に開示の高純度硫酸の製造方法によれば、粗硫酸中の亜硫酸ガス濃度を1重量ppm以下まで低減できるとされている。なお、図5は、従来のストリッピング塔を示す模式図である。
Sulfuric acid is used as a cleaning solution for silicon wafers used in semiconductor factories. When sulfurous acid gas is present as an impurity in sulfuric acid used for this purpose, there arises a problem that the electrical characteristics of the silicon wafer are deteriorated. Therefore, the sulfuric acid used for such applications is required to have a low sulfurous acid gas concentration. As a method for producing high-purity sulfuric acid having a low impurity concentration, for example, a method disclosed in JP-A-8-337406 (Patent Document 1) can be mentioned. The above-mentioned patent document discloses a method for producing high-purity sulfuric acid from gaseous sulfuric anhydride containing sulfurous acid gas as an impurity and water, which includes an absorption step, a transport step, and a stripping step. . Specifically, crude sulfuric acid is obtained by absorbing anhydrous sulfuric acid in water in the absorption step. In the transporting process, the obtained crude sulfuric acid is transported to the stripping tower. In the stripping step, the crude sulfuric acid in the crude sulfuric acid is separated and removed from the sulfuric acid by stripping the crude sulfuric acid with air by stripping in the stripping tower. For example, as shown in FIG. 5, in the
しかしながら、上記特許文献1の高純度硫酸の製造方法では、ストリッピング塔に供給される粗硫酸の液温度が開示されているのみであり、空気の使用量や気液の接触時間に関しては開示されていない。硫酸は一般的に粘度が高いので、硫酸に溶存した亜硫酸ガス成分は拡散しにくく、それが液側の物質移動速度の低下を招いてしまうという問題が残る。そのため、期待する拡散効果を得るためには、ストリッピング塔の高さを一般的な装置の高さよりも高くして気液接触面積を増加させ、かつ大量の空気を用いなければならないという問題がある。また、大量の空気を用いると、空気から高純度硫酸に不純物が混入され、高純度硫酸の品質を低下させるという問題もある。
それゆえ本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、亜硫酸ガスを除去するために必要な空気の使用量を低減し、硫酸中の亜硫酸ガスを効率的に除去して高品質の高純度硫酸を製造する、高純度硫酸の製造方法を提供することである。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the amount of air necessary for removing sulfurous acid gas and to form sulfurous acid gas in sulfuric acid. It is to provide a method for producing high-purity sulfuric acid, in which high-quality, high-purity sulfuric acid is produced by efficiently removing the catalyst.
本発明の高純度硫酸の製造方法は、下部に液溜部を備える放散塔で、亜硫酸ガスを含有する粗硫酸と硫酸に対して不活性なガスとを向流接触させて粗硫酸から亜硫酸ガスを除去して高純度硫酸を製造する方法であって、粗硫酸を放散塔の上部から供給する粗硫酸供給工程と、ガスを液溜部に供給して、粗硫酸とガスとを液溜部で向流接触させるガス供給工程とを備えている。 The method for producing high-purity sulfuric acid according to the present invention is a stripping tower having a liquid reservoir at the lower part, in which a crude sulfuric acid containing sulfurous acid gas and a gas inert to sulfuric acid are brought into countercurrent contact with each other to produce sulfur dioxide gas from the crude sulfuric acid Is a method for producing high-purity sulfuric acid by removing crude sulfuric acid, a crude sulfuric acid supply step for supplying crude sulfuric acid from the upper part of the stripping tower, a gas is supplied to the liquid reservoir, and the crude sulfuric acid and gas are supplied to the liquid reservoir. And a gas supply process for countercurrent contact.
本発明の高純度硫酸の製造方法によれば、液溜部において粗硫酸とガスとを効率的に直接接触できる。よって、亜硫酸ガスを除去するために必要な空気の使用量を低減し、硫酸中の亜硫酸ガスを効率的に除去して高品質の高純度硫酸を製造することができる。 According to the method for producing high-purity sulfuric acid of the present invention, crude sulfuric acid and gas can be efficiently and directly contacted in the liquid reservoir. Therefore, the amount of air required for removing sulfurous acid gas can be reduced, and sulfurous acid gas in sulfuric acid can be efficiently removed to produce high-quality high-purity sulfuric acid.
上記高純度硫酸の製造方法において好ましくは、粗硫酸供給工程で供給される粗硫酸(L)の流量(kg/h)とガス供給工程で供給されるガス(G)の流量(kg/h)との気液比(L/G)が10〜50kg/kgであり、液溜部における粗硫酸の滞留時間が1〜20分であり、液溜部における粗硫酸の温度が10〜130℃であることを特徴としている。 Preferably, in the method for producing high-purity sulfuric acid, the flow rate (kg / h) of crude sulfuric acid (L) supplied in the crude sulfuric acid supply step and the flow rate (kg / h) of gas (G) supplied in the gas supply step The gas-liquid ratio (L / G) is 10 to 50 kg / kg, the residence time of the crude sulfuric acid in the liquid reservoir is 1 to 20 minutes, and the temperature of the crude sulfuric acid in the liquid reservoir is 10 to 130 ° C. It is characterized by being.
気液比(L/G)、粗硫酸の滞留時間、および粗硫酸の温度を上記範囲内とすることで、液溜部に亜硫酸ガスを含有する粗硫酸を滞留させて、硫酸に対して不活性なガスを分散させると、亜硫酸ガスを効率的に除去できる。そのため、硫酸に対して不活性なガスの使用量を低減することができ、高品質の高純度硫酸を製造することができる。 By setting the gas-liquid ratio (L / G), the retention time of the crude sulfuric acid, and the temperature of the crude sulfuric acid within the above ranges, the crude sulfuric acid containing sulfurous acid gas is retained in the liquid reservoir, so that it does not react with sulfuric acid. When active gas is dispersed, sulfurous acid gas can be efficiently removed. Therefore, the amount of gas that is inert to sulfuric acid can be reduced, and high-quality high-purity sulfuric acid can be produced.
上記高純度硫酸の製造方法において好ましくは、ガス供給工程は、直径5mm以下の小孔群からなる噴出口を含むスパージャーで行なわれる。 Preferably, in the method for producing high-purity sulfuric acid, the gas supply step is performed with a sparger including a spout composed of a small hole group having a diameter of 5 mm or less.
これにより、粗硫酸とガスとの接触面積を増加させて物質移動容量係数を増加させることができる。よって、粗硫酸中の亜硫酸ガスをより効率的に除去できる。 Thereby, the contact area between the crude sulfuric acid and the gas can be increased, and the mass transfer capacity coefficient can be increased. Therefore, the sulfurous acid gas in the crude sulfuric acid can be removed more efficiently.
上記高純度硫酸の製造方法において好ましくは、スパージャーは、放散塔の塔底に向かって噴出口からガスを噴き出し、噴出口の塔底からの高さが、液溜部の塔底からの高さの30%以下となるようにスパージャーが配置されていることを特徴としている。また上記高純度硫酸の製造方法において好ましくは、スパージャーは、放散塔の塔底に向かって噴出口からガスを噴き出し、噴出口の塔底からの高さが、塔底から30mm以上となるようにスパージャーが配置されていることを特徴としている。 Preferably, in the above-described method for producing high-purity sulfuric acid, the sparger spouts gas from the outlet toward the tower bottom of the diffusion tower, and the height from the tower bottom of the outlet is higher than the tower bottom of the liquid reservoir. The sparger is arranged to be 30% or less of the length. Preferably, in the method for producing high-purity sulfuric acid, the sparger spouts gas from the outlet toward the bottom of the stripping tower, and the height from the bottom of the outlet is 30 mm or more from the bottom. The sparger is arranged in
噴出口の塔底からの高さが、液溜部の塔底からの高さの30%以下となるようにスパージャーが配置されていることにより、噴出口から噴出されるガスと、液溜部に滞留する粗硫酸とを十分に接触することができる。噴出口の塔底からの高さが、塔底から30mm以上となるようにスパージャーが配置されていることにより、気液接触に有効なガスの気泡が破壊されることを防止できる。よって、粗硫酸中の亜硫酸ガスをより効率的に除去できる。 Since the sparger is arranged so that the height of the jet outlet from the tower bottom is 30% or less of the height of the liquid reservoir from the tower bottom, the gas jetted from the jet outlet and the liquid reservoir It is possible to sufficiently contact the crude sulfuric acid retained in the part. By disposing the sparger so that the height of the jet outlet from the tower bottom is 30 mm or more from the tower bottom, it is possible to prevent destruction of gas bubbles effective for gas-liquid contact. Therefore, the sulfurous acid gas in the crude sulfuric acid can be removed more efficiently.
上記高純度硫酸の製造方法において好ましくは、液溜部は、相対的に高い位置の壁面にノズルを有し、ノズルから高純度硫酸を排出する工程をさらに備えている。 Preferably, in the method for producing high-purity sulfuric acid, the liquid reservoir has a nozzle on a wall surface at a relatively high position, and further includes a step of discharging the high-purity sulfuric acid from the nozzle.
これにより、ノズルからオーバーフロー手段により高純度硫酸を排出することができる。そのため、気泡を巻き込まないで高純度硫酸を排出できる。よって、高品質の高純度硫酸を製造できる。 Thereby, high purity sulfuric acid can be discharged from the nozzle by overflow means. Therefore, high purity sulfuric acid can be discharged without entraining bubbles. Therefore, high quality high purity sulfuric acid can be produced.
このように、本発明の高純度硫酸の製造方法によれば、気液比(L/G)、粗硫酸の滞留時間、および粗硫酸の温度を特定することにより、亜硫酸ガスを除去するために必要な空気の使用量を低減し、粗硫酸中の亜硫酸ガスを効率的に除去して高品質の高純度硫酸を製造することができる。 Thus, according to the method for producing high-purity sulfuric acid of the present invention, the sulfur-sulfur gas can be removed by specifying the gas-liquid ratio (L / G), the residence time of the crude sulfuric acid, and the temperature of the crude sulfuric acid. The required amount of air used can be reduced, and sulfurous acid gas in the crude sulfuric acid can be efficiently removed to produce high-quality high-purity sulfuric acid.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
図1は、本発明の実施の形態における高純度硫酸の製造方法を示すフローチャートである。図2は、本発明の実施の形態における高純度硫酸の製造方法について説明する図である。図1および図2を参照して、本発明の実施の形態における高純度硫酸の製造方法を説明する。 FIG. 1 is a flowchart showing a method for producing high-purity sulfuric acid in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining a method for producing high-purity sulfuric acid in the embodiment of the present invention. With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the manufacturing method of the high purity sulfuric acid in embodiment of this invention is demonstrated.
実施の形態における高純度硫酸の製造方法は、図1および図2に示すように、下部に液溜部111を備える放散塔110で、亜硫酸ガスを含有する粗硫酸203と硫酸に対して不活性なガス204とを向流接触させて粗硫酸203から亜硫酸ガス205を除去して高純度硫酸206を製造する方法であり、粗硫酸供給工程(S21)と、ガス供給工程(S22)とを備えている。粗硫酸供給工程(S21)では、粗硫酸203を放散塔110の上部から供給する。ガス供給工程(S22)では、ガス204を液溜部111に供給して、粗硫酸203とガス204とを液溜部111で向流接触させる。粗硫酸供給工程(S21)で供給される粗硫酸(L)203の流量(kg/h)とガス供給工程(S22)で供給されるガス(G)204の流量(kg/h)との気液比(L/G)は、10〜50kg/kgである。液溜部111における粗硫酸203の滞留時間は、1〜20分である。液溜部111における粗硫酸203の温度は、10〜130℃である。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the high purity sulfuric acid production method in the embodiment is inert with respect to crude
実施の形態では、図1に示すように、まず、不純物として亜硫酸ガスを含有する粗硫酸を得る吸収工程(S10)を実施する。吸収工程(S10)では、無水硫酸(SO3)に水および/または希硫酸を吸収させることにより、粗硫酸を得る。 In the embodiment, as shown in FIG. 1, first, an absorption step (S10) for obtaining crude sulfuric acid containing sulfurous acid gas as an impurity is performed. In the absorption step (S10), crude sulfuric acid is obtained by absorbing water and / or dilute sulfuric acid in anhydrous sulfuric acid (SO 3 ).
具体的には、図2に示すように、たとえば吸収塔101の下部から気体状の無水硫酸202を供給し、上部から水および/または希硫酸201を供給する。そして、吸収塔101内で両者を接触させて亜硫酸ガスを含有する粗硫酸203を得ている。
Specifically, as shown in FIG. 2, for example, gaseous
原料である無水硫酸202は、通常工場生産されているものを配管を通じてそのまま用いることができ、通常10〜100重量ppm程度の亜硫酸ガスが含有されている。そのため、吸収工程(S10)で得られる粗硫酸203には、無水硫酸202に由来する亜硫酸ガスが数ppm含有される。
As the raw material, anhydrous
また、吸収工程(S10)で供給される水201は、不純物が混入されてない観点から、たとえばいわゆる超純水を用いることが好ましい。
In addition, as the
吸収塔101としては充填塔など、通常のものを使用することができ、吸収塔101には、ラシヒリングなどの充填物が充填されているのが一般的である。
As the
なお、吸収塔101において、亜硫酸ガスを除去する目的で、下部から硫酸に対して不活性なガスを供給することもできる。
In addition, in the
次に、粗硫酸から亜硫酸ガスを除去する工程(S20)を実施する。工程(S20)では、図2に示すように、下部に液溜部111を備える放散塔110で、亜硫酸ガスを含有する粗硫酸203と硫酸に対して不活性なガス204とを向流接触させて粗硫酸203から亜硫酸ガス205を除去して高純度硫酸206を製造する。なお、硫酸に不活性なガスとは、たとえば空気および窒素やアルゴンなどの不活性ガスが挙げられ、価格が安い観点から空気が好ましく用いられる。
Next, a step (S20) of removing sulfurous acid gas from the crude sulfuric acid is performed. In the step (S20), as shown in FIG. 2, in the stripping
放散塔110には、上部に充填物が充填されていることが好ましい。充填物としては、ラシヒリング、ポールリング、およびサドルなどの既存のものが適用できる。また、充填物および放散塔110の壁面の材質としては、硫酸に対して耐腐食性の有するものであれば特に限定されず、たとえばフッ素樹脂、セラミック、およびガラスなどを適用できる。不純物の溶出を最小限にする観点からフッ素樹脂が好適に使用される。必要な充填高さは、理論段数で3〜10段程度が好ましい。
The stripping
放散塔110には下部に液溜部111を備えている。液溜部111は、相対的に高い位置の壁面にノズル114を有していることが好ましい。また、スパージャー112が配置されていないノズル114近傍に仕切板113を有している。仕切板113は、スパージャー112が存在する領域とスパージャーが存在しない領域とに区切っている。実施の形態では、仕切板113およびノズル114は、2箇所に設けられている。
The stripping
工程(S20)では、まず、粗硫酸203を放散塔110の上部から供給する粗硫酸供給工程(S21)を実施する。
In the step (S20), first, a crude sulfuric acid supply step (S21) for supplying the crude
詳細には、粗硫酸供給工程(S21)では、図2に示すように、放散塔110の上部から吸収工程(S10)で得られる粗硫酸203を供給する。この際、放散塔110の最上部から粗硫酸203を供給することが好ましい。また、粗硫酸203の供給流量は、たとえば10〜10000kg/hとすることができる。また、放散塔110に供給する粗硫酸203の温度は、60〜130℃とするのが好ましく、さらに好ましくは80〜120℃である。60℃以上とすることによって、放散の効果がより十分となり、80℃以上とすることによって、放散の効果がより一層十分となる。120℃以下とすることによって、吸収塔101で得られる粗硫酸203の温度を上昇するための手段を非常に大きな能力を必要としないため、経済性が悪くならない。
Specifically, in the crude sulfuric acid supply step (S21), as shown in FIG. 2, the crude
放散塔110の下部には液溜部111を備えている。放散塔110の上部から供給された粗硫酸203は、充填部を流下した後、液溜部111に流入し、滞留する。
A
次に、ガス204を液溜部111に供給して、粗硫酸203とガス204とを液溜部111で向流接触させるガス供給工程(S22)を実施する。ガス供給工程(S22)では、液溜部111にガス204を導入し、気液接触させ、粗硫酸203中にバブリングさせて分散させる。これにより、粗硫酸203中の亜硫酸ガス205が除去される。また、ガス204の供給流量は、たとえば0.2〜1000kg/hとすることができる。
Next, a gas supply step (S22) is performed in which the
粗硫酸供給工程(S21)で供給される粗硫酸(L)203の流量(kg/h)とガス供給工程(S22)で供給されるガス(G)204の流量(kg/h)との気液比(L/G)が10〜50kg/kgであり、好ましくは10〜40kg/kgである。気液比(L/G)が10kg/kgよりも小さいと、使用する不活性ガス量が多くて不経済であり、不純物の持込み量も多くなるためである。10kg/kg以上とすることによって、経済的に、かつ十分な純度を有する高純度硫酸を得ることができる。一方、気液比(L/G)が50kg/kgより大きいと、気液接触が十分に行なえない。50kg/kg以下とすることによって、液溜部111内のバブリングを効率的に行なうことができる。
The flow rate (kg / h) of the crude sulfuric acid (L) 203 supplied in the crude sulfuric acid supply step (S21) and the flow rate (kg / h) of the gas (G) 204 supplied in the gas supply step (S22). The liquid ratio (L / G) is 10 to 50 kg / kg, preferably 10 to 40 kg / kg. This is because if the gas-liquid ratio (L / G) is smaller than 10 kg / kg, the amount of inert gas to be used is large and uneconomical, and the amount of impurities brought in increases. By setting it to 10 kg / kg or more, high-purity sulfuric acid having sufficient purity can be obtained economically. On the other hand, when the gas-liquid ratio (L / G) is larger than 50 kg / kg, the gas-liquid contact cannot be performed sufficiently. By setting it to 50 kg / kg or less, bubbling in the
液溜部111における粗硫酸203の滞留時間は1〜20分であり、好ましくは3〜15分、さらに好ましくは5〜15分である。滞留時間を1分より短くするとすると、液溜部111に滞留する粗硫酸203から亜硫酸ガス205を十分に除去できないからである。滞留時間を3分以上とすることによって、粗硫酸203からより十分に亜硫酸ガス205を除去できる。滞留時間を5分以上とすることによって、粗硫酸203からより一層十分に亜硫酸ガス205を除去できる。一方、滞留時間を20分より長くすると、液溜部111に供給するガス204が液溜部111全体に及ばない場合が生じるとともに、液溜部111の制作費がかかり、ガス204の供給量が非常に増加してしまい、不経済となるからである。滞留時間を15分以下とすることによって、ガス204が液溜部111全体に及ぶとともに、経済的にも満足するからである。
The residence time of the crude
液溜部111における粗硫酸203の温度は10〜130℃であり、60〜120℃とすることが好ましい。10℃より低くすると、粗硫酸203から亜硫酸ガス205を十分に除去できないからである。一方、60℃より高くすると、粗硫酸203から亜硫酸ガス205を十分に除去できる。130℃より高くすると、放散塔110の材質が耐えられなくなるおそれがあるためである。110℃以下とすることによって、材質上の問題は回避できる。
The temperature of the crude
ガス204の粗硫酸203への分散方法は特に限定されず、単一ノズルを用いてガス204を供給してもよいが、気液の接触面積を増加させて物質移動容量係数を増加させる観点から、小孔群からなる噴出口112aを含むスパージャー(多孔ノズル)112で行なわれることが好ましい。なお、スパージャー112での差圧は許容範囲内で調整する。
The method for dispersing the
スパージャー112の小孔は、直径5mm以下とすることが好ましく、さらに好ましくは直径が3mm以下である。5mm以下とすることによって、ガス204の各々の気泡が小さくなり気液の接触面積はより増加し、3mm以下とすることによって、気液の接触面積はより一層増加する。
The small holes of the
スパージャー112は、放散塔110の塔底に向かって噴出口112aからガス204を噴き出すことが好ましい。この場合には、噴出口112aの塔底からの高さhが、液溜部111の塔底からの高さHの30%以下となるようにスパージャー112が配置されている。噴出口112aの高さhは、液溜部111の高さHの25%以下となるように配置されることが好ましく、さらに好ましくは20%以下となるように配置される。高さhを高さHの30%以下とすることによって、ガス204が液溜部111の粗硫酸203と十分に接触できる。高さhを高さHの25%以下とすることによって、気液接触がより十分となり、20%とすることによって、気液接触がより一層十分となる。なお、液溜部111の塔底からの高さHは、粗硫酸203が液溜部111に滞留する際の静止時の高さを意味する。実施の形態における高さHは、後述する排出工程(S30)においてオーバーフロー手段により高純度硫酸を排出するので、ノズル114の塔底からの高さに相当する。
The
また、噴出口112aの塔底からの高さhが、塔底から30mm以上となるようにスパージャー112が配置されていることが好ましい。高さhを30mm以上とすることによって、放散塔110の塔底にガス204が当たって気液接触に有効な気泡が破壊されることを防止して、亜硫酸ガス205をより多く除去できる。また、放散塔110の塔底に高純度硫酸を排出するノズルが配置されている場合には、塔底から抜き出される高純度硫酸にガス204が混入することを防止でき、高純度硫酸の品質をより高めることができる。
Moreover, it is preferable that the
スパージャー112の形状は上記に特に限定さなないが、たとえば気液の不接触部分をできるだけ排除する目的で、液溜部111の水平断面のできるだけ広い範囲にスパージャー112を配置することが好ましい。たとえば十字型、U字型、リング型、または二重リング型に形成したパイプに小孔を開けたスパージャーを好ましく適用できる。
The shape of the
次に、ノズル114から高純度硫酸206を排出する排出工程(S30)を実施する。排出工程(S30)では、粗硫酸203から亜硫酸ガス205が除去された高純度硫酸206をノズル114から排出して、タンク120に輸送する。この場合、仕切板113により区切られているスパージャ−112の存在しない領域の高純度硫酸206をノズル114からオーバーフローさせてタンク120に排出する。
Next, a discharging step (S30) for discharging the high purity
排出工程(S30)では、高純度硫酸206を放散塔110からタンク120に排出できれば特にこれに限定されない。たとえばポンプで高純度硫酸206を排出することもできるが、高純度硫酸206をノズル114からオーバーフローさせて排出させることが好ましい。オーバーフロー手段を採用することにより、不要な機器を増やさなくてすむためである。また、ノズル114からオーバーフローさせて高純度硫酸206を排出する際には、ノズル114は液溜部111の壁面に設置して、気泡が混入しないようにカバーを設置することが好ましい。
In the discharge step (S30), the high-purity
以上の工程(S10,S20,S30)を実施することにより、粗硫酸203から亜硫酸ガス205を除去して高純度硫酸を製造することができる。本発明の実施の形態における高純度硫酸の製造方法により得られる高純度硫酸は、含有する亜硫酸ガス濃度が1重量ppm以下とすることができる。そのため、半導体工場で用いられるシリコンウエハの洗浄液などとして最適に使用することができる。
By performing the above steps (S10, S20, S30), the
なお、吸収塔101から放散塔110に粗硫酸203を輸送する手段として、図3に示すように、たとえば循環ポンプ130を用いて行なってもよい。循環ポンプ130により粗硫酸203を輸送する場合には、たとえば循環ポンプ130入口の粗硫酸203の温度を0〜30℃とすることが好ましく、さらに好ましくは20〜30℃である。循環ポンプ130入口の粗硫酸203の温度を0℃以上とすることによって、粘度が上昇せずに輸送の効率を低下させない。一方、循環ポンプ130入口の粗硫酸203の温度を30℃以下とすることによって、循環ポンプ130を構成する金属成分が粗硫酸203中に溶け出すことを防止できる。このように温度制御する方法として、たとえば循環ポンプ130の入口に冷却器131を設置することもできる。なお、図3は、本発明の実施の形態における高純度硫酸の製造方法について説明する別の図である。
As a means for transporting the crude
また、粗硫酸供給工程(S21)で供給される粗硫酸203の温度を上述したような温度とするために、たとえば粗硫酸203をスチームまたは電気ヒータなどの加熱器で加熱する方法や、図4に示すように吸収塔101出口の粗硫酸203と循環ポンプ130出口の粗硫酸203とを熱交換器132で熱交換させる方法などが挙げられる。コスト低減の観点から、熱交換器132により熱交換させる方法を採用することが好ましい。なお、図4は、本発明の実施の形態における高純度硫酸の製造方法について説明するさらに別の図である。
Further, in order to set the temperature of the crude
以上説明したように、本発明の実施の形態における高純度硫酸の製造方法によれば、粗硫酸203を放散塔110の上部から供給する粗硫酸供給工程(S21)と、ガス204を液溜部111に供給して、粗硫酸203とガス204とを溜部111で向流接触させるガス供給工程(22)とを備えている。そのため、粗硫酸203から亜硫酸ガス205をより少ない量のガス204で効率的に除去できる。また、得られる高純度硫酸206は、亜硫酸ガス濃度が低く高品質のものとなる。
As described above, according to the method for producing high-purity sulfuric acid in the embodiment of the present invention, the crude
[実施例]
本実施例では、本発明の高純度硫酸の製造方法の効果を調べた。始めに、実施例1および比較例1の各々の高純度硫酸を以下の方法により製造した。
[Example]
In this example, the effect of the method for producing high-purity sulfuric acid of the present invention was examined. First, high purity sulfuric acid of each of Example 1 and Comparative Example 1 was produced by the following method.
(実施例1における高純度硫酸の製造方法)
実施例1では、基本的には実施の形態における高純度硫酸の製造方法にしたがって高純度硫酸を製造した。具体的には、吸収工程(S10)により、無水硫酸を超純水に吸収させて亜硫酸ガス8重量ppmを含有する粗硫酸を得た。粗硫酸の濃度は96重量%であった。次に、粗硫酸供給工程(S21)で、約70℃に加熱した粗硫酸を1055kg/hで放散塔の塔頂から供給した。放散塔上部は塔径が250mmであり、公称1インチのPTFE製のラシヒリングを4050mmの高さで充填した。充填層の下には、塔径500mm、高さ800mmの液溜部を設けた。スパージャーは、放散塔の塔底から120mmの位置、すなわち液溜部の高さの15%の位置に相当するように配置した。スパージャーは、内径が3mmの小孔が100個の小孔群からなる噴出口を含むものを用いた。スパージャーにガスを供給するために内径が約40mmのノズルを放散塔の塔底の略中心に1つ設置し、ここからスパージャーに供給するガスとしての空気を40Nm3/hの流量で供給した。壁面には、放散塔の塔底からの高さが500mmの位置に内径約40mmのノズルを設けた。ノズルには、空気が巻き込まれないように、カバーを設置した。このノズルよりオーバーフローさせて実施例1における高純度硫酸を得た。
(Method for producing high-purity sulfuric acid in Example 1)
In Example 1, high-purity sulfuric acid was basically manufactured according to the method for manufacturing high-purity sulfuric acid in the embodiment. Specifically, in the absorption step (S10), anhydrous sulfuric acid was absorbed into ultrapure water to obtain crude sulfuric acid containing 8 ppm by weight of sulfurous acid gas. The concentration of crude sulfuric acid was 96% by weight. Next, in the crude sulfuric acid supply step (S21), crude sulfuric acid heated to about 70 ° C. was supplied from the top of the stripping tower at 1055 kg / h. The upper part of the stripping tower has a tower diameter of 250 mm and was filled with a nominal 1 inch PTFE Raschig ring at a height of 4050 mm. Under the packed bed, a liquid reservoir having a tower diameter of 500 mm and a height of 800 mm was provided. The sparger was arranged so as to correspond to a
実施例1における高純度硫酸の製造方法では、粗硫酸供給工程(S21)で供給される粗硫酸の流量とガス供給工程(S22)で供給されるガスの流量との気液比(L/G)は21.9kg/kgであり、液溜部における粗硫酸の滞留時間は約10分であり、液溜部における粗硫酸の温度は65℃であった。 In the method for producing high-purity sulfuric acid in Example 1, the gas-liquid ratio (L / G) between the flow rate of the crude sulfuric acid supplied in the crude sulfuric acid supply step (S21) and the flow rate of the gas supplied in the gas supply step (S22). ) Was 21.9 kg / kg, the residence time of the crude sulfuric acid in the liquid reservoir was about 10 minutes, and the temperature of the crude sulfuric acid in the liquid reservoir was 65 ° C.
(比較例1における高純度硫酸の製造方法)
比較例1は基本的には実施例1と同様であるが、比較例1は、放散塔に液溜部を設けていない点においてのみ異なる。すなわち、塔径が250mmであり、ここに公称1インチのPTFE製のラヒシリングを4050mの高さで充填した充填塔を用いた。亜硫酸ガス5重量ppmを含有する96重量%の硫酸844kg/hを塔頂から供給し、下部からは乾燥空気80Nm3/hを供給した。
(Method for producing high-purity sulfuric acid in Comparative Example 1)
Comparative Example 1 is basically the same as Example 1, except that Comparative Example 1 is different only in that no liquid reservoir is provided in the stripping tower. That is, a packed tower having a tower diameter of 250 mm and packed with a nominal 1 inch PTFE-made lahiscil ring at a height of 4050 m was used. 844 kg / h of 96 wt% sulfuric acid containing 5 ppm by weight of sulfurous acid gas was supplied from the top of the column, and dry air of 80 Nm 3 / h was supplied from the bottom.
比較例1における高純度硫酸の製造方法では、粗硫酸供給工程で供給される粗硫酸の流量とガス供給工程で供給されるガスの流量との気液比(L/G)は8.9kg/kgであり、液溜部における粗硫酸の温度は72℃であった。なお、比較例1では、実施例1で使用した空気の量の2倍以上を使用した。 In the method for producing high-purity sulfuric acid in Comparative Example 1, the gas-liquid ratio (L / G) between the flow rate of the crude sulfuric acid supplied in the crude sulfuric acid supply step and the flow rate of the gas supplied in the gas supply step is 8.9 kg / kg, and the temperature of the crude sulfuric acid in the liquid reservoir was 72 ° C. In Comparative Example 1, more than twice the amount of air used in Example 1 was used.
(評価方法)
得られた高純度硫酸について、それぞれ亜硫酸ガス濃度および亜硫酸ガスの除去率を測定した。測定方法としては、過マンガン酸カリウムによる酸化還元滴定法を用いた。なお、高純度硫酸中に残存する亜硫酸ガスの濃度が1重量ppm以下を目標とした。
(Evaluation methods)
About the obtained high purity sulfuric acid, the sulfurous acid gas concentration and the removal rate of sulfurous acid gas were measured, respectively. As a measuring method, a redox titration method using potassium permanganate was used. The concentration of the sulfurous acid gas remaining in the high purity sulfuric acid was set to 1 ppm by weight or less.
(評価結果)
実施例1における高純度硫酸中の亜硫酸ガスの濃度は0.6重量ppmであり、使用するガスの量を低減しつつ目標値を大きく下回った。また、亜硫酸ガスの除去率は、92%と高かった。一方、実施例1で使用した空気の量の2倍以上の空気を使用したにも関わらず、比較例1における高純度硫酸中の亜硫酸ガスの濃度は1.3ppmとなり、目標値よりも高かった。また、亜硫酸ガスの除去率は74%と、実施例1と比較して低かった。
(Evaluation results)
The concentration of sulfurous acid gas in the high-purity sulfuric acid in Example 1 was 0.6 ppm by weight, which was significantly below the target value while reducing the amount of gas used. The removal rate of sulfurous acid gas was as high as 92%. On the other hand, the concentration of sulfurous acid gas in the high-purity sulfuric acid in Comparative Example 1 was 1.3 ppm, which was higher than the target value, despite using more than twice the amount of air used in Example 1. . Further, the removal rate of sulfurous acid gas was 74%, which was lower than that of Example 1.
以上説明したように実施例によれば、粗硫酸供給工程(S21)とガス供給工程(S22)とを備えることにより、亜硫酸ガスを除去するために必要な空気の使用量を低減し、硫酸中の亜硫酸ガスを効率的に除去して高品質の高純度硫酸を製造できることがわかった。 As described above, according to the embodiment, by providing the crude sulfuric acid supply step (S21) and the gas supply step (S22), the amount of air used for removing sulfurous acid gas can be reduced. It was found that high-quality high-purity sulfuric acid can be produced by efficiently removing the sulfurous acid gas.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
本発明の高純度硫酸の製造方法により製造された高純度硫酸は、含有する亜硫酸ガス濃度が1重量ppm以下とすることができるため、半導体工場で用いられるシリコンウエハの洗浄液などに最適に使用することができる。 The high-purity sulfuric acid produced by the method for producing high-purity sulfuric acid of the present invention can be contained in a sulfurous acid gas concentration of 1 ppm by weight or less, so that it is optimally used as a cleaning solution for silicon wafers used in semiconductor factories. be able to.
101 吸収塔、110 放散塔、111 液溜部、112 スパージャー、112a 噴出口、113 仕切板、114 ノズル、120 タンク、130 循環ポンプ、131 冷却器、132 熱交換器、201 水および/または希硫酸、202 無水硫酸、203 粗硫酸、204 ガス、205 亜硫酸ガス、206 高純度硫酸、H,h 高さ。 101 absorption tower, 110 diffusion tower, 111 liquid reservoir, 112 sparger, 112a spout, 113 partition plate, 114 nozzle, 120 tank, 130 circulation pump, 131 cooler, 132 heat exchanger, 201 water and / or dilute Sulfuric acid, 202 sulfuric anhydride, 203 crude sulfuric acid, 204 gas, 205 sulfurous acid gas, 206 high purity sulfuric acid, H, h height.
Claims (6)
前記粗硫酸を前記放散塔の上部から供給する粗硫酸供給工程と、
前記ガスを前記液溜部に供給して、前記粗硫酸と前記ガスとを前記液溜部で向流接触させるガス供給工程とを備え、
前記液溜部における前記粗硫酸の滞留時間が1〜20分である、高純度硫酸の製造方法。 In a stripping tower having a liquid reservoir at the bottom, the sulfurous acid gas concentration is reduced by removing the sulfurous acid gas from the crude sulfuric acid by bringing the crude sulfuric acid containing sulfurous acid gas into contact with a gas inert to sulfuric acid in countercurrent contact. A method for producing high-purity sulfuric acid of 1 ppm by weight or less ,
A crude sulfuric acid supply step of supplying the crude sulfuric acid from an upper portion of the stripping tower;
A gas supply step of supplying the gas to the liquid reservoir and bringing the crude sulfuric acid and the gas into countercurrent contact with each other in the liquid reservoir ;
A method for producing high-purity sulfuric acid, wherein the residence time of the crude sulfuric acid in the liquid reservoir is 1 to 20 minutes .
前記噴出口の前記塔底からの高さが、前記液溜部の前記塔底からの高さの30%以下となるように前記スパージャーが配置されていることを特徴とする、請求項3に記載の高純度硫酸の製造方法。 The sparger spouts the gas from the spout toward the bottom of the stripping tower,
The sparger is arranged such that the height of the jet outlet from the tower bottom is 30% or less of the height of the liquid reservoir from the tower bottom. A method for producing high-purity sulfuric acid as described in 1.
前記噴出口の前記塔底からの高さが、前記塔底から30mm以上となるように前記スパージャーが配置されていることを特徴とする、請求項3に記載の高純度硫酸の製造方法。 The sparger spouts the gas from the spout toward the bottom of the stripping tower,
The method for producing high-purity sulfuric acid according to claim 3, wherein the sparger is arranged such that a height of the jet outlet from the tower bottom is 30 mm or more from the tower bottom.
前記ノズルから高純度硫酸を排出する排出工程をさらに備え、
前記相対的に高い位置は、前記ノズルからオーバーフロー手段により前記高純度硫酸を排出することができる位置である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の高純度硫酸の製造方法。 The liquid reservoir has a nozzle on a relatively high wall surface;
A discharge step of discharging high-purity sulfuric acid from the nozzle ,
The method for producing high-purity sulfuric acid according to any one of claims 1 to 5, wherein the relatively high position is a position where the high-purity sulfuric acid can be discharged from the nozzle by overflow means .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006042453A JP4854323B2 (en) | 2006-02-20 | 2006-02-20 | Manufacturing method of high purity sulfuric acid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006042453A JP4854323B2 (en) | 2006-02-20 | 2006-02-20 | Manufacturing method of high purity sulfuric acid |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006169106A JP2006169106A (en) | 2006-06-29 |
JP4854323B2 true JP4854323B2 (en) | 2012-01-18 |
Family
ID=36670239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006042453A Active JP4854323B2 (en) | 2006-02-20 | 2006-02-20 | Manufacturing method of high purity sulfuric acid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4854323B2 (en) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59121101A (en) * | 1982-12-25 | 1984-07-13 | Chisso Corp | Method and apparatus for production of hydrogen chloride gas |
JPS63117902A (en) * | 1986-11-06 | 1988-05-21 | Sanki Eng Co Ltd | Method and device for removing fluorine and chlorine in spent sulfuric acid |
JPH0292812A (en) * | 1988-09-30 | 1990-04-03 | Ube Ind Ltd | Recovery of dilute sulfuric acid containing nitric acid |
JP3492730B2 (en) * | 1993-09-17 | 2004-02-03 | 富士通株式会社 | Pure water storage method |
JPH0930803A (en) * | 1995-07-24 | 1997-02-04 | Sumitomo Chem Co Ltd | Production of highly pure sulfuric acid |
JPH08337406A (en) * | 1995-06-15 | 1996-12-24 | Sumitomo Chem Co Ltd | Production of high-purity sulfuric acid |
JP3723400B2 (en) * | 1999-02-15 | 2005-12-07 | 住友化学株式会社 | Method for producing ultra-high purity sulfuric acid |
JP2001219166A (en) * | 2000-02-07 | 2001-08-14 | Japan Steel Works Ltd:The | Method and eqipment for water treatment |
-
2006
- 2006-02-20 JP JP2006042453A patent/JP4854323B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006169106A (en) | 2006-06-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4854335B2 (en) | How to remove chlorine | |
JPH04190803A (en) | Vacuum degassing method | |
KR100851493B1 (en) | Carbon dioxide absorption method from mixed gas by ammonia liquor | |
US20080307968A1 (en) | Apparatus and Method for Recovering Carbon Dioxide from Flue Gas Using Ammonia Water | |
US9260307B2 (en) | Catalytic sulfur degassing | |
TWI403461B (en) | Method and apparatus for improving yield and yield of metallurgical silicon | |
CN112441567B (en) | Production process of electronic-grade sulfuric acid and low-temperature evaporation, purification and absorption device for production | |
CN101235160A (en) | Hydrogen chloride whole reclaiming zero discharging technique and device for PVC producing process | |
JP4994226B2 (en) | Urea synthesizer | |
JP2002241120A (en) | Reaction furnace for manufacturing polycrystalline silicon, and method of manufacturing polycrystalline silicon | |
JPS6011217A (en) | Continuous manufacture of silicon tetrafluoride gas in vertical column | |
CN101952212B (en) | Apparatus and method for manufacturing float glass | |
JP4854323B2 (en) | Manufacturing method of high purity sulfuric acid | |
JP5392836B2 (en) | Method and apparatus for producing carbon monoxide gas | |
JP4548555B2 (en) | Method for producing high-purity ammonia water | |
US9242868B2 (en) | Process for separating monosilane from chlorosilanes-rich mixture | |
JPH08337406A (en) | Production of high-purity sulfuric acid | |
CN100393392C (en) | Ammonia synthesis purge gas isobaric recovery tower | |
JP5256108B2 (en) | Dissolved gas removal method | |
JP2002320959A (en) | Method for removing dissolved oxygen in water and device therefor | |
JP2004002142A (en) | Method of manufacturing hydrogen chloride gas which hardly contains hydrogen bromide and hydrogen chloride aqueous solution which hardly contains hydrogen bromide | |
KR101390808B1 (en) | Solution supplying apparatus | |
JP2010202420A (en) | Method for cleaning closed system using chlorosilanes | |
JP3992891B2 (en) | Method and equipment for removing dissolved gas in liquid | |
JP2010208890A (en) | Packed tower |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081212 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101021 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101026 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101220 |
|
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: 20111018 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111025 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141104 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4854323 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
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 |