KR101025074B1 - Method for producing high purity liquid chlorine - Google Patents

Method for producing high purity liquid chlorine Download PDF

Info

Publication number
KR101025074B1
KR101025074B1 KR1020067010817A KR20067010817A KR101025074B1 KR 101025074 B1 KR101025074 B1 KR 101025074B1 KR 1020067010817 A KR1020067010817 A KR 1020067010817A KR 20067010817 A KR20067010817 A KR 20067010817A KR 101025074 B1 KR101025074 B1 KR 101025074B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid chlorine
ppm
chlorine
high purity
water
Prior art date
Application number
KR1020067010817A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20060111551A (en
Inventor
요시노리 키마타
히로유키 칸오우
신조우 나리마티수
Original Assignee
도아고세이가부시키가이샤
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
Application filed by 도아고세이가부시키가이샤 filed Critical 도아고세이가부시키가이샤
Publication of KR20060111551A publication Critical patent/KR20060111551A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101025074B1 publication Critical patent/KR101025074B1/en

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
    • C01B7/07Purification ; Separation
    • C01B7/075Purification ; Separation of liquid chlorine

Abstract

본 발명의 과제는 염화수소, 물 및 이산화탄소가 거의 포함되지 않은 고순도의 액체 염소를, 우수한 생산효율로 대량생산하는 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a method for mass production of high purity liquid chlorine containing almost no hydrogen chloride, water and carbon dioxide with excellent production efficiency.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 액체 염소를 가압하에서 증류하여, 유출되는 가스를 냉각기에서 액화성분과 가스형상 물질로 분리하고, 상기 액화성분의 일부 또는 전부를 액체 염소로서 제품 수용조로 이송하는 것으로 이루어진 고순도 액체 염소의 제조방법으로서, 상기 냉각기의 액출구와 액체 염소 탱크를 연결하는 배관의 중도에 바이패스를 설치하고, 상기 바이패스내에 설치한 적외선 흡광도 측정 플로우 셀에 상기 액화성분의 일부를 채취하여, 상기 액화성분중의 불순물 농도를 측정하고, 불순물 농도가 목표치에 달한 액화성분을 제품 수용조로 이송하는 것을 특징으로 하는 고순도 액체 염소의 제조방법을 제공한다. 이에 따르면, 물 2ppm이하, 염화수소 5ppm이하 및 이산화탄소 2ppm이하인 고순도의 액체 염소를 용이하게 얻을 수 있으며, 이러한 고순도의 액체 염소는 반도체 제조 프로세스용으로 매우 적합하다.In order to solve the above problems, the present invention is to distill the liquid chlorine under pressure, to separate the outflow gas into a liquefied component and a gaseous substance in the cooler, and to transfer some or all of the liquefied component as a liquid chlorine to the product receiving tank. A method of producing high-purity liquid chlorine comprising: providing a bypass in the middle of a pipe connecting a liquid outlet port of the cooler and a liquid chlorine tank, and placing a part of the liquefied component in an infrared absorbance measurement flow cell installed in the bypass. By collecting and measuring the impurity concentration in the liquefied component, it provides a method for producing high purity liquid chlorine characterized in that the liquefied component whose impurity concentration reaches the target value is transferred to the product storage tank. According to this, high purity liquid chlorine of 2 ppm or less of water, 5 ppm or less of hydrogen chloride and 2 ppm or less of carbon dioxide can be easily obtained, and such high purity liquid chlorine is very suitable for the semiconductor manufacturing process.

Description

고순도 액체 염소의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING HIGH PURITY LIQUID CHLORINE}Manufacturing Method of High Purity Liquid Chlorine {METHOD FOR PRODUCING HIGH PURITY LIQUID CHLORINE}

본 발명은, 예를 들면 단결정 실리콘 막 등의 에칭을 비롯한 반도체 제조 프로세스, 광섬유 재료의 제조에서 히드록시기 제거용으로 사용되는 불순물의 함유량이 매우 적은 고순도 액체 염소 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 고순도 액체 염소 중에는, 분자상 산소나 분자상 수소는 물론, 염화수소, 물 및 이산화탄소 등의 불순물은 매우 미미한 양 밖에 포함되어 있지 않다. 또한, 본 발명의 제조방법은, 증류수단을 채용하는 것이다.The present invention relates to a high purity liquid chlorine having a very low content of impurities used for removing hydroxy groups in the manufacture of semiconductors, for example, etching of single crystal silicon films and the like, and the manufacture of optical fiber materials, and a method for producing the same. In the high purity liquid chlorine of the present invention, only very small amounts of impurities such as hydrogen chloride, water and carbon dioxide, as well as molecular oxygen and molecular hydrogen, are contained. Moreover, the manufacturing method of this invention employ | adopts distillation means.

또한, 이하의 설명에서, 분자상 산소 및 분자상 수소 등은, 산소 가스 및 수소 가스 등으로 지칭되는 경우가 있으며, 분자상 염소는 간단히 염소로 지칭되는 경우가 있다.In addition, in the following description, molecular oxygen, molecular hydrogen, etc. may be called oxygen gas, hydrogen gas, etc., and molecular chlorine may be called simply chlorine.

염소 가스는, 식염수의 전기분해에 의해, 카세인 소다와 함께 제조되며, 여기서는 수분, 산소 가스 및 수소 가스 등을 비교적 많이 포함하는 미정제 염소 가스가 얻어진다. 이러한 미정제 염소 가스는, 예컨대 농황산과 접촉시키는 등의 방법에 의해 수분을 제거한 후, 여러 가지 방법에 의해 순도 99% 정도의 염소 가스 또는 액체 염소로 정제된다. 수분을 제거한 후의 미정제 염소 가스에는, 통상 2 내지 수%의 산소 가스, 0.1 내지 0.2%의 수소 가스 및 0.4 내지 0.6%의 이산화탄소 가스가 포함되어 있으며, 이것들을 제거하는 방법으로는, 염소 가스를 일단 액체 염소로 하고, 그 후 기화시키는 공정에서 이를 제거하는 방법이 일반적이다(예로서, 특허문헌 1 참조).Chlorine gas is produced together with casein soda by electrolysis of saline solution, whereby crude chlorine gas containing relatively large amounts of water, oxygen gas and hydrogen gas is obtained. Such crude chlorine gas is removed from water by, for example, contact with concentrated sulfuric acid, and then purified by chlorine gas or liquid chlorine having a purity of about 99% by various methods. The crude chlorine gas after the removal of water usually contains 2 to several% of oxygen gas, 0.1 to 0.2% of hydrogen gas, and 0.4 to 0.6% of carbon dioxide gas. The method of removing it in the process of making it into liquid chlorine once and then vaporizing is common (for example, refer patent document 1).

미정제 염소 가스에 관한 기타의 정제방법으로는, 미정제 염소 가스 중의 염소를 저온의 물에 용해시켜, 염소수화물 결정을 생성시킴으로써 염소 이외의 가스와 분리시킨 후에, 상기 결정을 가온하여 고순도의 염소 가스를 얻는 방법도 알려져 있다(특허문헌 2 참조).As another purification method for crude chlorine gas, chlorine in crude chlorine gas is dissolved in low temperature water to form a chlorine hydrate crystal and separated from gas other than chlorine, and then the crystal is warmed to obtain high purity chlorine. The method of obtaining a gas is also known (refer patent document 2).

또한, 특허문헌 3에는, 미정제 액체 염소를 증류탑에 공급하고, 이 증류탑내에서 가열에 의해 산소 가스 등을 몰아내는 내용이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 4에도, 미정제 염소 가스를 압력변동흡착법에 의해, 제올라이트 또는 활성탄 등의 흡착제에 흡착시키고, 염소와 염소 이외의 불순물을 이들의 흡착성 차이에 의해 분리시킨 다음, 증류에 의해 비점이 낮은 가스를 제거하는 정제방법이 개시되어 있다.In addition, Patent Literature 3 discloses the content of supplying crude liquid chlorine to a distillation column and driving off oxygen gas and the like by heating in the distillation column. Further, in Patent Document 4, crude chlorine gas is adsorbed to an adsorbent such as zeolite or activated carbon by a pressure swing adsorption method, and impurities other than chlorine and chlorine are separated by their adsorptive difference, and then the boiling point is distilled. A purification method for removing low gas is disclosed.

한편, 반도체 제조 프로세스에 있어서의 드라이 에칭제로서 이용되는 염소 가스는, 불순물이 매우 적은 것이다. 특히, 염화수소, 물, 산소 가스, 이산화탄소는 단결정 실리콘 막에 악영향을 미치므로, 이러한 용도로 사용하는 염소 가스의 경우에는, ppm 수준의 이러한 불순물의 함유량이 문제가 되고 있다.On the other hand, the chlorine gas used as a dry etching agent in a semiconductor manufacturing process is very few impurities. In particular, since hydrogen chloride, water, oxygen gas, and carbon dioxide adversely affect the single crystal silicon film, in the case of chlorine gas used for this purpose, the content of such impurities at the ppm level becomes a problem.

예를 들면, 산소 가스, 염화수소 및 물은, 반도체 웨이퍼 표면을 산화시킨다는 문제가 있으며, 또한 가스배관이나 에칭 장치의 부식의 원인이 되기도 한다. 혹은, 이산화탄소도 웨이퍼 표면을 생성하는 고체 탄소에 의해 오염된다는 문제가 있었다. 따라서, 반도체 제조 프로세스용 염소 가스는, 전술한 정제방법에 의해 얻어진 염소 가스 또는 액체 염소를 추가로 정제한 것이어야 하며, 이를 위한 정제방법으로서는, 아래와 같은 방법이 채용되었다.For example, oxygen gas, hydrogen chloride, and water have a problem of oxidizing a semiconductor wafer surface, and may also cause corrosion of gas piping and etching apparatus. Or, there was a problem that carbon dioxide is also contaminated by solid carbon that forms the wafer surface. Therefore, the chlorine gas for a semiconductor manufacturing process should be what refine | purified the chlorine gas or liquid chlorine obtained by the above-mentioned refinement | purification method further, As the purification method for this, the following method was employ | adopted.

즉, 특허문헌 5에는, 산처리를 한 제올라이트를 충전시킨 정제장치에 염소 가스를 통과시킴으로써, 가스 중의 불순물을 제거하고, 이를 통해 얻어지는 염소 가스를 반도체 제조 프로세스에 있어서의 에칭용으로 이용하는 것이 제안되어 있다.That is, Patent Document 5 proposes to pass chlorine gas through a purification apparatus filled with an acid-treated zeolite to remove impurities in the gas, and to use the chlorine gas obtained through this for etching in a semiconductor manufacturing process. have.

또한, 특허문헌 6에는, 산화철을 주성분으로 하는 성형체에 염소 가스를 접촉시킴으로써, 염소 가스 중의 염화수소나 수분을 제거하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기와 같은 흡착법의 경우는, 흡착제의 기능 저하가 불가피하여, 예컨대 증류법 등과 비교할 때, 흡착법은 대량의 염소의 정제수단으로서는 비용적으로 바람직하다고 할 수 없다.In addition, Patent Document 6 discloses a method of removing hydrogen chloride and water in chlorine gas by bringing chlorine gas into contact with a molded body containing iron oxide as a main component. However, in the case of the adsorption method described above, deterioration of the function of the adsorbent is inevitable, and as compared with, for example, distillation method, the adsorption method is not cost-effective as a means for purifying a large amount of chlorine.

[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 S50-128696호(특허청구의 범위)[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-open No. S50-128696 (claims)

[특허문헌 2] 일본 특허공개공보 S53-31593호(특허청구의 범위 및 제 2페이지의 우측 하단 섹션)[Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. S53-31593 (claims and bottom right section of page 2)

[특허문헌 3] 일본 특허공개공보 제 2002-316804호(특허청구의 범위 및 제 2페이지의 [0003]~[0008] 단락)[Patent Document 3] Japanese Patent Laid-Open No. 2002-316804 (claims and paragraphs [0003] to [0008] of the second page)

[특허문헌 4] 일본 특허공개공보 H9-132401호(제 6페이지의 [0043] 단락 및 제 12페이지의 도 10)[Patent Document 4] Japanese Patent Laid-Open No. H9-132401 (paragraph 6 on page 6 and FIG. 10 on page 12)

[특허문헌 5] 일본 특허공개공보 S52-65194호(특허청구의 범위)[Patent Document 5] Japanese Patent Application Laid-open No. S52-65194 (claims)

[특허문헌 6] 일본 특허공개공보 H8-119604호(특허청구의 범위)[Patent Document 6] Japanese Patent Application Laid-open No. H8-119604 (claims)

본 발명에서는, 예컨대 반도체 제조 프로세스에서도 사용될 수 있는 불순물, 특히 염화수소, 물 및 이산화탄소가 거의 포함되지 않은 고순도 액체 염소를, 우수한 생산효율로 대량 생산하는 방법의 제공을 과제로 하고 있다.The present invention aims to provide a method for mass-producing high purity liquid chlorine containing almost no impurities, particularly hydrogen chloride, water and carbon dioxide, which can be used, for example, in a semiconductor manufacturing process.

본 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 종래 염소의 정제에서 채용되지 않았던 기술수단, 즉, 액체 염소를 증류하여 가스화한 염소를 콘덴서에서 다시 액화하고, 이때 비점이 낮은 가스를 시스템 외부로 제거하는 바와 같은 수단에 의하면, 고순도의 액체 염소를 효율적으로 대량 제조할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly examining in order to solve the said subject, the technical means which was not employ | adopted in the refinement | purification of the conventional chlorine, ie, chlorine distilled liquid chlorine and gasified again in the condenser, and at this time, By means of removal to the outside of the system, the inventors have found that high-purity liquid chlorine can be efficiently produced in large quantities, and have completed the present invention.

즉, 본 발명은, 액체 염소를 가압하에서 증류하여, 유출되는 가스를 냉각기에서 액화성분과 가스형상 물질로 분리하고, 상기 액화성분의 일부 또는 전부를 액체 염소로서 제품 수용조로 이송하는 것으로 이루어지는 고순도 액체 염소의 제조방법으로서, 상기 냉각기의 액출구와 액체 염소 탱크를 연결하는 배관의 중도에 바이패스를 설치하고, 상기 바이패스내에 설치한 적외선 흡광도 측정 플로우 셀에 상기 액화성분의 일부를 채취하여, 상기 액화성분 중의 불순물 농도를 측정하고, 불순물 농도가 목표치에 도달한 액화성분을 제품 수용조로 이송하는 것을 특징으로 하는 고순도 액체 염소의 제조방법이다.That is, the present invention is a high-purity liquid consisting of distilling liquid chlorine under pressure, separating outflow gas into a liquefied component and a gaseous substance in a cooler, and transferring some or all of the liquefied component as liquid chlorine to a product receiving tank. As a method for producing chlorine, a bypass is provided in the middle of a pipe connecting the liquid outlet port of the cooler and a part of the liquefied component is collected in an infrared absorbance measurement flow cell installed in the bypass. It is a manufacturing method of high purity liquid chlorine characterized by measuring the impurity density | concentration in a liquefied component, and conveying the liquefied component whose impurity concentration reached the target value to the product storage tank.

(발명의 효과)(Effects of the Invention)

본 발명에 의하면, 예컨대 물 2ppm이하, 염화수소 5ppm이하, 이산화탄소 2ppm이하의 고순도 액체 염소를 용이하게 제조할 수 있으며, 본 발명에서의 증류조건을 적당히 선택함으로써, 제조할 액체 염소에 포함되는 물, 염화수소 또는 이산화탄소 등의 함유량을 목적에 따라 변화시킬 수도 있다.According to the present invention, high purity liquid chlorine of 2 ppm or less of water, 5 ppm or less of hydrogen chloride, and 2 ppm or less of carbon dioxide can be easily produced, and water and hydrogen chloride contained in the liquid chlorine to be produced are appropriately selected by distillation conditions in the present invention. Or content of carbon dioxide etc. can also be changed according to the objective.

도 1은 본 발명에 있어서의 증류장치 및 이에 내장되는 적외선 흡광도 측정 플로우 셀의 하나의 실시형태에 대한 모식도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram of one Embodiment of the distillation apparatus in this invention, and the infrared absorbance measurement flow cell built in it.

도 2는 본 발명에서 얻어진 고순도 액체 염소에 대해, 적외선 흡광도를 측정한 흡수 스펙트럼의 일례이다.2 is an example of an absorption spectrum in which infrared absorbance is measured for high purity liquid chlorine obtained in the present invention.

[도면부호의 간단한 설명]BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 : 정류탑1: rectification tower

2 : 콘덴서2: condenser

3 : 비응축 가스 배출관3: non-condensing gas discharge pipe

4 : 적외선 흡광도 측정 플로우 셀4: infrared absorbance measurement flow cell

5 : 제품 수용조5: product tank

6 : 유량계6: flow meter

7 : 초기유분 배출관7: initial oil discharge pipe

8 : 액체 염소공급관8: liquid chlorine supply pipe

9 : 온수공급관9: hot water supply pipe

10 : 온수 배출관10: hot water discharge pipe

11 : 냉수 공급관11: cold water supply pipe

12 : 냉수 배출관12: cold water discharge pipe

이하에서는, 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다. 본 발명에서의 액체 염소의 정제는, 기본적으로 증류에 의해 이루어지며, 본 발명에서는, 상기 증류를 위한 설비로서, 증류탑, 콘덴서, 제품 수용조가 필요하며, 주(主)유분 즉 액체 염소중의 불순물 농도를 측정하기 위해, 적외선 분광 광도계 및 적외선 흡광도 측정 플로우 셀이 증류 시스템 내에 내장되어 있을 필요가 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. Purification of the liquid chlorine in the present invention is basically performed by distillation. In the present invention, a distillation column, a condenser, and a product holding tank are required as the equipment for the distillation. In order to measure the concentration, an infrared spectrophotometer and an infrared absorbance measuring flow cell need to be embedded in the distillation system.

증류방법에 관해서는 특별한 제한은 없고, 배치식 증류 또는 연속식 증류의 어느 방법을 이용해도 좋으며, 단증류(單蒸溜) 또는 정류(精溜)의 어느 쪽이어도 좋다. 이것들은, 생산량의 많고 적음의 정도 또는 목적으로 하는 액체 염소의 순도에 따라 적당히 선택하면 된다.There is no restriction | limiting in particular about a distillation method, Any method of batch distillation or continuous distillation may be used, and either distillation or rectification may be sufficient. What is necessary is just to select these suitably according to the high and low degree of production amount, or the purity of the liquid chlorine made into the objective.

이하에서는, 본 발명의 하나의 실시형태를 나타낸 도 1을 이용하여, 본 발명을 설명한다. 도 1에서는, 증류탑으로서 정류탑(1; 精溜塔)을 사용하고 있다. 정류탑으로서는, 염소중에 금속 불순물의 혼입이 쉽게 일어나지 않는다는 점에서 유리제 충전제를 채운 충전식이 바람직하나, 일반적인 선반식도 사용이 가능하다. 정류탑의 바람직한 이론 단수(段數)는 2단 이상이다. 정류탑의 하부에 공급된 액체 염소의 가열은, 도시가 생략된 온수탱크로부터 공급되는 35 내지 40℃정도의 온수에 의해 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 탑 내부의 압력은 1.1 내지 2.0MPa가 바람직하다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, this invention is demonstrated using FIG. 1 which shows one Embodiment of this invention. In Fig. 1, a rectifying column 1 is used as the distillation column. As the rectifying column, a filling type filled with a glass filler is preferable in that metal impurities are not easily mixed in chlorine, but a general lathe type can be used. The theoretical theoretical stage of a rectification tower is two or more stages. It is preferable that the heating of the liquid chlorine supplied to the bottom of the rectification column is performed by hot water at about 35 to 40 ° C supplied from a hot water tank (not shown). In addition, the pressure inside the column is preferably 1.1 to 2.0 MPa.

정류탑에서 기화된 성분은, 콘덴서(2)를 통과한다. 콘덴서로서는, 원통형상의 용기내에 다수의 관을 가지고 있으며, 예를 들면 냉매를 그 관 내부로 흘려보내고, 피냉각 가스를 원통형상 용기로 흘려보내어 열교환시키는 형식의 다관식 콘덴서가 바람직하다. 본 발명에서는, 콘덴서(2)에서 비응축성 가스를 제외시키기 위한 배출구(3; 비응축 가스 배출관)이 부착되어 있으며, 콘덴서(2)에서 응축되지 않은 가스를 이곳을 통해 시스템 밖으로 제거한다. 상기의 비응축성 가스에 포함되는 주요 성분은, 산소 가스, 이산화 탄소 및 질소 가스 등이다. 또한, 불순물로서 액체 염소 중에 포함되는 수분의 대부분은, 정류탑내에서 정류중에 염소와 반응하여 염화수소로 변환된다.The vaporized component passes through the condenser (2). As the condenser, a multi-tube condenser having a plurality of tubes in a cylindrical container, for example, a refrigerant is allowed to flow into the tube, a cooled gas is flowed into the cylindrical container, and heat exchanged is preferable. In the present invention, a discharge port 3 (non-condensing gas discharge pipe) for removing the non-condensable gas from the condenser 2 is attached, and the gas which is not condensed in the condenser 2 is removed from the system through this. The main components contained in the non-condensable gas are oxygen gas, carbon dioxide, nitrogen gas, and the like. In addition, most of the moisture contained in liquid chlorine as an impurity is converted into hydrogen chloride by reaction with chlorine during rectification in a rectifying column.

다관식 콘덴서에 있어서의 내부관의 개수는, 특별히 한정되지 않으나, 통상 수개 내지 20개 정도면 충분하다. 냉매로서는, 10℃이하의 냉수가 바람직하다.The number of inner tubes in the multi-tube condenser is not particularly limited, but usually about 20 to 20 are sufficient. As a refrigerant | coolant, cold water of 10 degrees C or less is preferable.

콘덴서(2)에서 액화된 유분은, 콘덴서(2)의 바로 뒤에 설치된 적외선 흡광도 측정 플로우 셀(4)과 도시가 생략된 적외선 분광 광도계에 의해, 불순물이 모니터된다. 적외선 흡광도 측정 플로우 셀(4)은 상기 유분을 외기와 일체 접촉시키지 않고 플로우 셀내로 거두어들일 수 있도록, 증류 시스템을 구성하는 배관으로부터 분기된 배관, 즉 바이패스와 배치, 연결되어 있다. 플로우 셀내에 밀봉된 유분은, 적외선 분광 광도계에 의해 스펙트럼이 측정되며, 상기 스펙트럼에 있어서의 특정 파수(波數)에서의 흡광도로부터 상기 파수에 고유의 적외선 흡수가 있는 불순물 농도를 측정한다. 적외선 분광 광도계로서는, 범용으로 사용되는 것을 이용할 수 있으나, 단시간에 고감도의 측정이 가능하다는 점에서 푸리에 변환방식의 측정기가 바람직하다. 예를 들면, 4000 내지 2000cm-1 파수역의 S/N비가 1:10000 이상이며 흡광도가 0.0001까지 계측가능한 니콜레사(社)에서 제조한 MAGNA750형 적외선 분광 광도계 등을 들 수 있다.The oil fraction liquefied in the condenser 2 is monitored by an infrared absorbance measurement flow cell 4 provided immediately after the condenser 2 and an infrared spectrophotometer (not shown). The infrared absorbance measurement flow cell 4 is arranged and connected with a pipe branched from a pipe constituting the distillation system, that is, a bypass, so that the oil can be collected into the flow cell without being in contact with the outside air. The oil content sealed in the flow cell is measured by an infrared spectrophotometer, and the concentration of impurities inherent in the infrared absorption is measured from the absorbance at a specific wave number in the spectrum. As an infrared spectrophotometer, although the thing used for general use can be used, the measuring device of a Fourier transform system is preferable at the point which can measure a high sensitivity in a short time. For example, the MAGNA750 type infrared spectrophotometer manufactured by Nikolesa Co., Ltd. which can measure the absorbance to 0.0001 with an S / N ratio of 4000-2000 cm <-1> wavenumber is 1: 10000 or more.

플로우 셀로서는, 염소에 대해 쉽게 부식되지 않는 재질이면서 어느 정도의 내압성이 있는 것이 바람직하다. 플로우 셀의 내압은, 1.5 내지 2.0MPa의 압력에 견디는 것이 바람직하다. 또한, 적외선 투과 창문판으로서는 염소에 침투되지 않으면서, 경도가 높고 내압성이 우수한 플루오르화 칼슘, 사파이어 또는 석영이 바람직하다. 셀 몸체의 재질은, 특별히 한정되지는 않으나, 스테인레스 또는 하스텔로이 등의 내식성이 우수한 것이 바람직하다. 셀의 광로 길이는 5 내지 40mm가 바람직하며, 적외선 분광 광도계의 성능 및 필요로 하는 정량 하한에 따라 적당히 선택하면 된다.As a flow cell, it is preferable that it is a material which does not corrode easily with respect to chlorine, and has some pressure resistance. It is preferable that the internal pressure of a flow cell withstands the pressure of 1.5-2.0 MPa. Moreover, as an infrared transmission window board, calcium fluoride, sapphire, or quartz which is high in hardness and excellent in pressure resistance, without penetrating into chlorine is preferable. Although the material of a cell body is not specifically limited, It is preferable that it is excellent in corrosion resistance, such as stainless or Hastelloy. The length of the optical path of the cell is preferably 5 to 40 mm, and may be appropriately selected according to the performance of the infrared spectrophotometer and the lower limit of quantification required.

상기 콘덴서(2)로부터 나오는 유분은, 그에 포함되는 불순물의 많고 적음에 따라, 행방이 선택된다. 즉, 통상 그 일부는 환류로서 증류탑으로 되돌려지고, 나머지는 전량 정제된 액체 염소로서 제품 수용조(5)로 보내진다. 배치식 정류를 할 때에는, 정류의 개시부터 종료시기에 이르는 동안, 개시시에는 전환류시켜, 액체 염소 중의 수분을 염소와 반응시켜 물을 염화수소로 변환시키고, 그 동안 콘덴서(2)로부터의 유분을 적외선 분광 광도계로 모니터한다. 유분중의 불순물 농도가 안정되었음을 확인한 후부터 얼마의 기간동안 더, 유분의 일부를 증류탑으로 환류시키고, 그 이외의 유분을 초기유분 배출관(7)을 통해 시스템 밖으로 배출한다. 초기유분을 유출시키면서 불순물 농도를 계속 모니터하여, 목표치의 순도에 이르렀음을 확인한 후에 고순도화된 액체 염소 유분을 제품 수용조로 보낸다.The oil content coming out of the said capacitor | condenser 2 is selected as the whereabouts are few with few impurities contained in it. That is, part of it is usually returned to the distillation column as reflux, and the remainder is sent to the product storage tank 5 as liquid chlorine which has been purified entirely. In the case of batch rectification, during the period from the start of the rectification to the end time, the flow is converted at the start, and the water in the liquid chlorine is reacted with chlorine to convert the water into hydrogen chloride, while the oil from the condenser 2 Monitor with infrared spectrophotometer. After confirming that the impurity concentration in the oil is stabilized, a portion of the oil is further refluxed to the distillation column, and the other oil is discharged out of the system through the initial oil discharge pipe (7). The impurity concentration is continuously monitored while the initial oil flows out, and after confirming that the target purity is reached, the highly purified liquid chlorine oil is sent to the product reservoir.

본 발명에서 단증류를 채용할 경우, 환류는 불필요하며, 콘덴서로부터의 유분을 적외선 분광 광도계로 모니터하여, 초기유분과 고비점 유분의 컷트만 하면 된다. 또한, 단증류나 정류의 어느 경우에도, 콘덴서(2)로부터 나오는 유분의 순도가 낮을 때에는 필요에 따라, 초기유분 배출관(7)을 통해 상기 유분을 시스템 밖으로 배출시킬 수도 있다.When the single distillation is employed in the present invention, reflux is unnecessary, and the oil from the condenser is monitored by an infrared spectrophotometer, and only the cut between the initial oil and the high boiling oil is required. In any case of short distillation or rectification, when the purity of the oil from the condenser 2 is low, the oil may be discharged out of the system through the initial oil discharge pipe 7 as necessary.

연속하여 증류를 할 경우에는, 증류 개시후 한참 동안, 장치 내부에 대한 세정운전을 실시하며, 이 때 콘덴서로부터 나오는 유분은 초기유분 배출관(7)을 통해 제거하는 것이 바람직하다. 이후에는, 비응축성 가스를 연속적으로 시스템 밖으로 제거하면서, 목적으로 하는 순도의 액체 염소가 얻어지도록, 증류조건을 선택하여 연속 증류를 할 수 있다.In the case of continuous distillation, a long time after the start of distillation, a washing operation to the inside of the apparatus is performed, and at this time, it is preferable to remove the oil from the condenser through the initial oil discharge pipe (7). Thereafter, while distilling the non-condensable gas out of the system continuously, distillation conditions can be selected so as to obtain the desired purity of liquid chlorine, thereby allowing continuous distillation.

적외선 분광 광도계로 모니터하는 불순물로서는, 물, 염화수소 또는 이산화탄소가 바람직하다. 물, 염화수소 또는 이산화탄소의 농도 측정을 위해서는, 물 3710cm-1 염화수소 2830cm-1 이산화탄소 2340cm-1의 파수의 적외선 흡수를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 방법에 의해 제조된 고순도 액체 염소에 대해 측정된 적외선 흡수 스펙트럼의 일례는, 도 2에 나타낸 바와 같다. 각 불순물에 대응하는 파수에 있어서의 적외선 흡수로부터, 통상의 방법에 의해 불순물 농도가 구해진다.As an impurity monitored by an infrared spectrophotometer, water, hydrogen chloride, or carbon dioxide is preferable. For the measurement of the concentration of water, hydrogen chloride or carbon dioxide, it is preferable to use infrared absorption of the wave number of water 3710 cm -1 hydrogen chloride 2830 cm -1 carbon dioxide 2340 cm -1 . In addition, an example of the infrared absorption spectrum measured with respect to the high purity liquid chlorine manufactured by the method of this invention is as showing in FIG. Impurity concentration is calculated | required by a conventional method from the infrared absorption in the wave number corresponding to each impurity.

불순물의 측정을 위해 측정한 흡광도를 농도로 변환하기 위해 필요한 각 불순물 성분의 몰 흡광계수는, 흡광 광도법에서 일반적으로 이용되는 방법으로 구할 수 있다. 즉, 액체 염소와 유사한 용매특성을 갖는 물질, 예컨대 사염화탄소 등에 상기 불순물을 일정량 용해시킨 표준 샘플을 이용하여, 단위 광로 길이나, 단위 몰 농도당 흡광도를 구하면 된다.The molar extinction coefficient of each impurity component necessary for converting the absorbance measured for the impurity measurement into the concentration can be obtained by a method generally used in the absorbance photometric method. That is, the unit optical path length or the absorbance per unit molar concentration may be obtained by using a standard sample in which a certain amount of the impurities are dissolved in a substance having a solvent characteristic similar to liquid chlorine, such as carbon tetrachloride.

본 발명에 의해 얻어지는 고순도 액체 염소중의 산소 가스나 질소 가스의 농도는, 가스 크로마토그래피 등에 의해 측정할 수 있는데, 통상은 모두 검출 하한 이하로까지 감소되어 있다. 본 발명에서는, 반도체 제조용으로 매우 적합하게 사용할 수 있는 액체 염소, 즉 물 2ppm 이하, 염화수소 5ppm 이하, 이산화탄소 2ppm이하의 고순도 액체 염소가 얻어질 수 있도록, 증류조건을 선택하는 것이 바람직하다. 그리고, 물 0.4ppm 이하, 염화수소 1ppm 이하, 이산화탄소 1ppm이하의 고순도 액체 염소이면 더욱 바람직하다.The concentration of oxygen gas or nitrogen gas in the high purity liquid chlorine obtained by the present invention can be measured by gas chromatography or the like, but usually all are reduced to below the detection lower limit. In the present invention, it is preferable to select distillation conditions so that high purity liquid chlorine of 2 ppm or less of water, 5 ppm or less of hydrogen chloride, or 2 ppm or less of carbon dioxide can be obtained which can be used very suitably for semiconductor production. Furthermore, it is more preferable if it is high purity liquid chlorine of 0.4 ppm or less of water, 1 ppm or less of hydrogen chloride, and 1 ppm or less of carbon dioxide.

이하에서는, 실시예를 참조하면서 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

식염의 전해조에서 생성하여 건조시킨 염소를 1MPa까지 공기가압하여 액화시킨 염소(이하, '원료액체 염소'라 한다)를 도 1에 나타낸 바와 같은 증류장치에서의 충전탑 방식의 배치식 정류탑(1)에 300kg 공급하였다. 이 원료액체 염소는 별도로 행한 적외선 흡수 스펙트럼 분석에 의하면, 물 2.1ppm, 염화수소 1.9ppm의 불순물을 포함하고 있었다.Chlorine (hereinafter, referred to as `` raw material chlorine '') in which chlorine (liquefied chlorine) is liquefied by air pressurization of chlorine produced and dried in an electrolytic cell of salt (1) is a packed column type rectification tower in a distillation apparatus as shown in FIG. 300 kg). According to a separate infrared absorption spectrum analysis, the raw material liquid chlorine contained impurities of 2.1 ppm of water and 1.9 ppm of hydrogen chloride.

증류기를 40℃까지 가온하여 정류운전을 개시하고, 전환류시키면서 플로우 셀에 도입된 유분의 적외선 흡수 스펙트럼 측정을 실시하였다. 전환류를 개시한지 3시간 후에는, 물이 0.8ppm으로 감소하였고, 염화수소는 8.9ppm으로 증가되어 있었다. 그 사이에 액체 염소중의 수분이, 염소와 반응하여 염화수소로 변화된 것으로 추측된다.The distillation machine was heated to 40 degreeC, commutation operation was started, and the infrared absorption spectrum measurement of the oil introduced into the flow cell was carried out, carrying out switching flow. Three hours after commencement of the conversion, the water was reduced to 0.8 ppm and the hydrogen chloride was increased to 8.9 ppm. In the meantime, it is assumed that water in liquid chlorine reacted with chlorine and changed to hydrogen chloride.

이어서, 환류비 2로 배출관(7)에 초기유분을 30kg 제거한 후에 유출액 중의 불순물량을 측정한 바, 물 0.4ppm, 염화수소 1.3ppm까지 감소되어 있었다. 그 이후의 유출액 전량을 주 유분으로서 제품 수용조(5)로 유도하였다. 정제액체 염소의 회수량은 260kg, 수율은 87%였다. 얻어진 고순도 액체 염소에 대해 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 행한 결과, 물, 염화수소 및 이산화탄소 함유량은 각각 0.33ppm, 0.95ppm, 0.51ppm였다.Subsequently, after removing 30 kg of the initial oils in the discharge pipe 7 at the reflux ratio 2, the amount of impurities in the effluent was measured, and the water content was reduced to 0.4 ppm of water and 1.3 ppm of hydrogen chloride. Subsequently, the total amount of the effluent was introduced into the product container 5 as the main oil. The recovered liquid chlorine had a yield of 260 kg and a yield of 87%. As a result of measuring the infrared absorption spectrum with respect to the obtained high purity liquid chlorine, water, hydrogen chloride, and carbon dioxide content were 0.33 ppm, 0.95 ppm, and 0.51 ppm, respectively.

또한, 상기의 예에서 액체 염소중의 불순물 농도 측정에 이용한 적외선 흡수 스펙트럼 측정조건은, 다음과 같다.In addition, the infrared absorption spectrum measurement conditions used for the measurement of the impurity concentration in liquid chlorine in the above example are as follows.

○ 측정조건○ Measurement condition

장치 : 니콜레사에서 제조한 MAGNA750형 푸리에 변환 적외선 분광 광도계   Apparatus: MAGNA750 type Fourier transform infrared spectrophotometer manufactured by Nikolesa

측정파수역 : 4000 내지 2100cm-1 Wave range of measurement: 4000 to 2100 cm -1

분해능 : 4cm-1 Resolution: 4cm -1

적산회수 : 128회   Total number of times: 128 times

정량계산에 이용한 파라미터 : 몰 흡광계수 물 35M-1cm-1(3710cm-1)Parameters used for quantitative calculations: molar extinction coefficient water 35M -1 cm -1 (3710cm -1 )

몰 흡광계수 : 염화수소 12M-1cm-1(2830cm-1)Molar extinction coefficient: Hydrogen chloride 12M -1 cm -1 (2830cm -1 )

몰 흡광계수 : 이산화탄소 120M-1cm-1(2340cm-1)Molar extinction coefficient: CO2 120M -1 cm -1 (2340cm -1 )

액체 염소의 비중 : 1.44   Specific gravity of liquid chlorine: 1.44

○ 플로우 셀○ flow cell

셀 몸체의 재질 : 하스텔로이   Material of cell body: Hastelloy

적외선 투과창의 재질 : 사파이어(유효수광면 : 직경 15mm)   Material of infrared transmission window: Sapphire (Effective light receiving surface: Diameter 15mm)

셀의 내부 용적 : 1ml   Inner volume of cell: 1ml

광로 길이 : 1cm   Light path length: 1cm

본 발명에 의해 얻어지는 고순도 액체 염소는, 수분 및 염화수소의 농도가 매우 낮아, 반도체 웨이퍼의 드라이 에칭제나 광섬유 재료의 제조용으로 매우 적합하다.The high purity liquid chlorine obtained by the present invention has a very low concentration of moisture and hydrogen chloride, and is very suitable for the manufacture of a dry etchant for a semiconductor wafer or an optical fiber material.

Claims (4)

액체 염소를 가압하에서 증류하여, 유출(溜出)되는 가스를 냉각기에서 액화성분과 가스형상 물질로 분리하고, 상기 액화성분의 일부 또는 전부를 액체 염소로서 제품 수용조로 이송하는 것으로 이루어지는 고순도 액체 염소의 제조방법으로서, 상기 냉각기의 액출구와 액체 염소 탱크를 연결하는 배관의 중도에 바이패스를 설치하고, 상기 바이패스내에 설치한 적외선 흡광도 측정 플로우 셀에 상기 액화성분의 일부를 채취하여, 상기 액화성분 중의 불순물 농도를 측정하고, 불순물 농도가 목표치에 도달한 액화성분을 제품 수용조로 이송하는 것을 특징으로 하는, 고순도 액체 염소의 제조방법.The liquid chlorine is distilled under pressurization, the outflowing gas is separated into a liquefied component and a gaseous substance in a cooler, and a part or all of the liquefied component is transferred to the product receiving tank as liquid chlorine. In the manufacturing method, a bypass is provided in the middle of the pipe connecting the liquid outlet port of the cooler and the liquid chlorine tank, and a part of the liquefied component is collected in an infrared absorbance measurement flow cell installed in the bypass. The method for producing high purity liquid chlorine, wherein the impurity concentration in the liquid is measured and the liquefied component whose impurity concentration reaches the target value is transferred to the product storage tank. 제 1항에 있어서, 상기 액화성분의 불순물로부터 물, 염화수소 또는 이산화탄소 중 1종류 또는 2종류 이상을 선택하여, 그 농도를 측정함을 특징으로 하는 고순도 액체 염소의 제조방법.The method for producing high purity liquid chlorine according to claim 1, wherein one or two or more kinds of water, hydrogen chloride or carbon dioxide are selected from the impurities of the liquefied component and the concentration thereof is measured. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 방법에 의해 물, 염화수소 및 이산화탄소의 농도를 측정함으로써, 물 2ppm이하, 염화수소 5ppm이하, 및 이산화탄소 2ppm이하로 하는 고순도 액체염소의 제조방법.A method for producing high purity liquid chlorine, wherein the concentrations of water, hydrogen chloride and carbon dioxide are measured by the method according to claim 1 or 2, wherein the concentration of water, hydrogen chloride and carbon dioxide is 2 ppm or less, 5 ppm or less, and 2 ppm or less, of carbon dioxide. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 방법에 의해 물, 염화수소 및 이산화탄소의 농도를 측정함으로써, 물 0.4ppm이하, 염화수소 1ppm이하, 및 이산화탄소 1ppm이하로 하는 고순도 액체 염소의 제조방법.A method for producing high purity liquid chlorine, wherein the concentrations of water, hydrogen chloride and carbon dioxide are measured by the method according to claim 1 or 2 to make 0.4 ppm or less of water, 1 ppm or less of hydrogen chloride, and 1 ppm or less of carbon dioxide.
KR1020067010817A 2003-11-05 2004-10-28 Method for producing high purity liquid chlorine KR101025074B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003375769 2003-11-05
JPJP-P-2003-00375769 2003-11-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060111551A KR20060111551A (en) 2006-10-27
KR101025074B1 true KR101025074B1 (en) 2011-03-25

Family

ID=34567089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067010817A KR101025074B1 (en) 2003-11-05 2004-10-28 Method for producing high purity liquid chlorine

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP4458044B2 (en)
KR (1) KR101025074B1 (en)
WO (1) WO2005044725A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5544696B2 (en) * 2008-09-24 2014-07-09 東亞合成株式会社 Method for producing liquefied chlorine
KR101136033B1 (en) * 2009-10-13 2012-04-18 코아텍주식회사 A Manufacturing Method and an Apparatus of High Degree Purity Cl2
CN102612485B (en) * 2010-03-06 2014-08-27 诺拉姆国际公司 Method of processing liquid chlorine containing nitrogen trichloride
US10377629B2 (en) * 2010-03-06 2019-08-13 Noram International Limited Method and apparatus for vaporizing liquid chlorine containing nitrogen trichloride
CN103466549B (en) * 2013-08-20 2015-04-01 山东新龙科技股份有限公司 High-purity chlorine gas rectifying technology and equipment thereof
CN113546439B (en) * 2021-08-16 2023-02-21 聊城鲁西氯甲烷化工有限公司 Liquid chlorine flash evaporation deoxidization system and process

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002316804A (en) 2001-04-19 2002-10-31 Sumitomo Chem Co Ltd Method for refining chlorine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2726774B2 (en) * 1991-06-11 1998-03-11 三井東圧化学株式会社 Industrial separation and recovery method of chlorine
JP3246705B2 (en) * 1995-03-09 2002-01-15 株式会社トクヤマ How to supply chlorine gas

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002316804A (en) 2001-04-19 2002-10-31 Sumitomo Chem Co Ltd Method for refining chlorine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005044725A1 (en) 2005-05-19
JPWO2005044725A1 (en) 2007-11-29
JP4458044B2 (en) 2010-04-28
KR20060111551A (en) 2006-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7516627B2 (en) Method for separating a krypton-xenon concentrate and a device for carrying out said method
RU2462461C2 (en) Methods of producing ethylene oxide and ethylene glycol
US6238636B1 (en) Process and systems for purification of boron trichloride
BRPI0416756B1 (en) PROCESSES TO PRODUCE DICLOROPROPANOL
CN104973629B (en) A kind of method of purification of tungsten hexafluoride
US6508915B1 (en) Apparatus and method for distilling waste liquids
JPH11506431A (en) Dehydration and purification of isopropyl alcohol
CN103097325A (en) Method for dehydrating hydrofluorocarbon or hydrochlorofluorocarbon, and method for producing 1,3,3,3-tetrafluoropropane using said dehydrating method
AU645409B2 (en) Method of treating gas based on electrolytic fluorine, which may contain uranium compounds
KR101025074B1 (en) Method for producing high purity liquid chlorine
US3753335A (en) Condensation of halohydrocarbons
JP2003511329A (en) Production of high purity hydrochloric acid
JP2003183021A (en) Method and apparatus for continuously purifying ammonia gas
CN113321184B (en) High-purity electronic-grade chlorine purification production device and technology thereof
US2199797A (en) Purification of chlorine
KR101309118B1 (en) The high purity ammonia recovery apparatus and it uses high purity ammonia recovery system
RU2162444C1 (en) Method of purifying industrial sewage from sulfide sulfur and ammonium nitrogen
CN115057413A (en) Preparation method of high-purity hydrogen bromide and application of high-purity hydrogen bromide in processing of groove structure of silicon carbide device
US4373942A (en) Chlorocarbon and halogen recovery from vent gas stream
JP4454223B2 (en) Method for producing HCl gas containing almost no HBr and aqueous HCl solution containing almost no HBr
US3308606A (en) Method of drying moisture bearing chlorine gas
CN1644487A (en) Apparatus and method for preparing high-purity hydrochloric acid by low-temperature evaporation
CN1488570A (en) Apparatus and method for industrialize production for superclear high-pure chlorhydric acid
US2077310A (en) Process of purifying chlorine
RU2348581C2 (en) Method of silicon tetrafluoride extraction from gas mix and aggregate for implementation of method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140220

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150224

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160218

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170220

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180219

Year of fee payment: 8