KR101812081B1 - Method of producing hydrogen chloride - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 보다 간단한 순서로 반응계의 온도 상승을 억제한 염화수소의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 제조 방법은 염화수소 가스의 존재 하에서 수소 가스 및 염소 가스에 광을 조사하여 수소 가스 및 염소 가스를 반응시켜서 염화수소 가스를 생성한다. It is an object of the present invention to provide a method for producing hydrogen chloride suppressing the temperature rise of the reaction system in a simpler sequence. The production method of the present invention generates hydrogen chloride gas by reacting hydrogen gas and chlorine gas by irradiating light to hydrogen gas and chlorine gas in the presence of hydrogen chloride gas.

Description

염화수소의 제조 방법{METHOD OF PRODUCING HYDROGEN CHLORIDE}[0001] METHOD OF PRODUCING HYDROGEN CHLORIDE [0002]

본 발명은 수소 가스와 염소 가스를 반응시켜서 염화수소를 제조하는 염화수소의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing hydrogen chloride by reacting hydrogen gas with chlorine gas to produce hydrogen chloride.

염화수소는 실리콘 반도체의 드라이에칭용 에칭 가스, 실리콘 웨이퍼의 성장로의 클리닝 용도에 사용되고 있다. 또한 최근에는 실리콘 카바이드 용도에도 사용되고 있고, 특히 반도체 분야에서의 이용이 확대되고 있다. 반도체 분야에서는 불순물의 혼입은 수율을 크게 저하시켜 버리기 때문에 각 프로세스에 있어서 불순물의 혼입을 무엇보다 회피해야만 하여 프로세스에서 사용되는 모든 화합물에 대하여 높은 순도가 요구된다. 또한, 저렴하게 제조할 수 있는 것도 요구된다. Hydrogen chloride is used for cleaning etching of silicon wafers by etching gas for dry etching of silicon semiconductors. In recent years, it has also been used for silicon carbide applications, and particularly in the semiconductor field. In the field of semiconductors, the incorporation of impurities greatly reduces the yield, so that the incorporation of impurities in each process must be avoided, and high purity is required for all the compounds used in the process. In addition, it is also demanded that it can be produced at low cost.

수소와 염소를 반응시켜서 염화수소를 얻는 방법으로서는 하기 식으로 나타내는 바와 같이 수소 중에서 염소를 연소시켜서 직접 염화수소를 생성시키는 방법이 있다. As a method of reacting hydrogen with chlorine to obtain hydrogen chloride, there is a method in which hydrogen chloride is directly produced by burning chlorine in hydrogen as shown in the following formula.

H2+Cl2→2HCl+184.7kJ H 2 + Cl 2 - > 2HCl + 184.7 kJ

수소와 염소를 단순히 혼합한 것만으로는 반응이 진행되지 않으므로, 이 반응을 진행시키기 위해서는 연소 버너 등에 의해 가열할 필요가 있고, 반응 온도는 약 2500℃로 고온이 된다. 또한, 이러한 고온에 있어서는 화학 평형상 반응은 완결되지 않고, 수소와 염소를 등몰로 반응시켰을 경우에는 첨가한 염소의 약 2%가 미반응인 채로 남게 된다. Since the reaction does not proceed simply by mixing hydrogen and chlorine, it is necessary to heat the reaction by a combustion burner or the like, and the reaction temperature becomes high at about 2500 ° C. At such a high temperature, the chemical equilibrium reaction is not completed, and when hydrogen and chlorine are equimolarly reacted, about 2% of the added chlorine remains unreacted.

일본 특허공개 평 5-105408호 공보에 기재된 염산의 합성 장치는 반응 전에 수소 가스와 염소 가스의 적어도 한쪽을 냉각하는 냉각부를 구비한다. 또한 일본 특허공개 평 5-105408호 공보에 기재된 합성 방법은 수소 가스의 공급량을 이론상 필요한 공급량의 1.2∼1.5배로 한다. The apparatus for synthesizing hydrochloric acid described in JP-A-5-105408 has a cooling unit for cooling at least one of hydrogen gas and chlorine gas before the reaction. Further, in the synthesis method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-105408, the supply amount of the hydrogen gas is set to 1.2 to 1.5 times the supply amount theoretically required.

고온의 반응 생성물 가스를 콘덴서에 의해 냉각하기 위해서는 콘덴서를 구성하는 재질의 내열성을 향상시키거나, 콘덴서의 구성을 개량할 필요가 있다.In order to cool the high-temperature reaction product gas by the condenser, it is necessary to improve the heat resistance of the material constituting the condenser or to improve the configuration of the condenser.

재질의 개량을 포함한 콘덴서의 개량은 곤란하므로, 고온의 반응 생성물 가스를 직접 물에 흡수시키고, 일단 염산으로서 회수하는 방법이 사용된다. 이 염산으로부터 염화수소를 분리하기 위해서는, 예를 들면 일본 특허공개 2001-192202호 공보 기재와 같이 염석 효과를 갖는 염을 존재시켜서 증류한다. Since it is difficult to improve the condenser including the improvement of the material, a method of directly absorbing the reaction product gas at a high temperature into water and collecting it once as hydrochloric acid is used. In order to separate hydrogen chloride from the hydrochloric acid, a salt having a salting-out effect is present, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-192202.

증류에 의해 염산으로부터 염화수소를 분리할 경우, 염화수소와 물은 공비하므로 증류에 의해 얻어진 공비 혼합물로부터 염화칼슘, 염화마그네슘 또는 황산 등의 탈수제를 이용하여 탈수하는 것이 필요하게 된다. 따라서, 종래의 제조 방법에서는 반응 생성물의 염화수소 가스를 염산으로서 회수한 후에 염산으로부터 증류, 탈수해서 염화수소 가스로서 얻는다는 에너지 효율이 나쁜 제조 방법밖에 실용화되어 있지 않다. In the case of separating hydrogen chloride from hydrochloric acid by distillation, it is necessary to dehydrate from the azeotropic mixture obtained by distillation using a dehydrating agent such as calcium chloride, magnesium chloride, or sulfuric acid. Therefore, in the conventional production method, only a production method which is poor in energy efficiency, in which hydrogen chloride gas of the reaction product is recovered as hydrochloric acid, then distilled from hydrochloric acid and dehydrated and obtained as hydrogen chloride gas, has not been practically used.

본 발명의 목적은 보다 간단한 순서로 반응계의 온도 상승을 억제한 염화수소의 제조 방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a method for producing hydrogen chloride suppressing the temperature rise of the reaction system in a simpler sequence.

본 발명은 염화수소 가스의 존재 하에서 수소 가스 및 염소 가스에 광을 조사하여 수소 가스 및 염소 가스를 반응시켜서 염화수소 가스를 생성하는 것을 특징으로 하는 염화수소의 제조 방법이다.The present invention is a method for producing hydrogen chloride, characterized in that hydrogen gas and chlorine gas are irradiated with light in the presence of hydrogen chloride gas to react hydrogen gas and chlorine gas to produce hydrogen chloride gas.

또한 본 발명은 수소 가스와 염소 가스와 염화수소 가스를 혼합해서 혼합 가스를 얻는 혼합 공정과, The present invention also relates to a method for producing hydrogen gas, comprising a mixing step of mixing hydrogen gas, chlorine gas and hydrogen chloride gas to obtain a mixed gas,

혼합 가스에 광을 조사하여 혼합 가스에 포함된 수소 가스 및 염소 가스를 반응시켜서 염화수소 가스를 생성하는 광조사 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 염화수소의 제조 방법이다. And a light irradiation step of irradiating light to the mixed gas to react hydrogen gas and chlorine gas contained in the mixed gas to generate hydrogen chloride gas.

또한 본 발명은 반응기에 수소 가스와 염소 가스와 염화수소 가스를 각각 연속적으로 공급하는 공급 공정과, The present invention also provides a process for producing hydrogen gas comprising a supply step of continuously supplying hydrogen gas, chlorine gas and hydrogen chloride gas to the reactor,

반응기에 공급된 수소 가스 및 염소 가스에 염화수소 가스의 존재 하에서 광을 조사하여 수소 가스 및 염소 가스를 반응시켜서 염화수소 가스를 생성하는 광조사 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 염화수소의 제조 방법이다. And a light irradiation step in which hydrogen gas and chlorine gas supplied to the reactor are irradiated with light in the presence of hydrogen chloride gas to react hydrogen gas and chlorine gas to generate hydrogen chloride gas.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 수소 가스와 염소 가스의 반응에 의해 발생하는 반응열이 염화수소 가스에 흡수되어 온도 상승이 억제된다. 염화수소 가스는 반응 생성물이므로 반응 후에 분리할 필요가 없다. As described above, according to the present invention, the reaction heat generated by the reaction of the hydrogen gas and the chlorine gas is absorbed by the hydrogen chloride gas, and the temperature rise is suppressed. Since the hydrogen chloride gas is a reaction product, it is not necessary to separate it after the reaction.

이렇게 염화수소 가스를 공존시킴으로써 보다 간단한 순서로 반응계의 온도 상승을 억제할 수 있다. By coexisting the hydrogen chloride gas in this way, the temperature rise of the reaction system can be suppressed in a simpler sequence.

또한 본 발명은 광조사를 개시하는 시점에 있어서의 염화수소 가스의 몰수를, 수소 가스의 몰수와 염소 가스의 몰수 중 적은 쪽의 몰수의 5배 이상으로 하는 것이 바람직하다. Further, in the present invention, it is preferable that the number of moles of the hydrogen chloride gas at the time of starting the light irradiation is 5 times or more the number of moles of the smaller number of moles of hydrogen gas and moles of chlorine gas.

본 발명에 의하면, 광조사를 개시하는 시점에 있어서의 염화수소 가스의 몰수를, 수소 가스의 몰수와 염소 가스의 몰수 중 적은 쪽의 몰수의 5배 이상으로 함으로써 반응열에 의한 반응계 내의 온도를 800℃ 이하로 억제할 수 있다. According to the present invention, by setting the number of moles of the hydrogen chloride gas at the start of light irradiation to five times or more the number of moles of the hydrogen gas and the molar amount of the chlorine gas, .

또한 본 발명은 광조사를 개시하는 시점에 있어서의 수소 가스의 몰수를 염소 가스의 몰수보다 많게 하는 것이 바람직하다. Further, in the present invention, it is preferable that the number of moles of the hydrogen gas at the time of starting the light irradiation is larger than the number of moles of the chlorine gas.

본 발명에 의하면, 반응 후에는 반응 생성물인 염화수소 가스와 원료로서 공급된 염화수소 가스에 미반응의 수소 가스를 더 포함하는 혼합물이 얻어지지만, 염화수소를 액화했을 때에 수소 가스를 기상으로서 용이하게 제거할 수 있고, 또한 제거한 수소 가스를 원료 가스로서 재이용할 수 있다. According to the present invention, after the reaction, a mixture containing hydrogen chloride gas as the reaction product and hydrogen chloride gas not reacting with the hydrogen chloride gas supplied as the raw material is obtained. However, when hydrogen chloride is liquefied, the hydrogen gas can be easily removed And the removed hydrogen gas can be reused as a raw material gas.

또한 본 발명은, 수소 가스 및 염소 가스에 조사하는 광의 파장이 250∼450㎚인 것이 바람직하다. Further, in the present invention, it is preferable that the wavelength of the light to be irradiated to the hydrogen gas and the chlorine gas is 250 to 450 nm.

본 발명에 의하면, 수소 가스 및 염소 가스에 파장이 250∼450㎚인 광을 조사함으로써 효율적으로 염소 분자로부터 염소 라디칼을 생성할 수 있다. According to the present invention, chlorine radicals can be efficiently generated from chlorine molecules by irradiating hydrogen gas and chlorine gas with light having a wavelength of 250 to 450 nm.

본 발명의 목적, 특색, 및 이점은 하기의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 염화수소 가스의 제조 방법의 예를 나타내는 공정도이다.
도 2는 본 발명을 실시하기 위한 염화수소의 제조 장치의 구성을 나타내는 개략도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description and drawings.
1A and 1B are process drawings showing an example of a method for producing hydrogen chloride gas.
2 is a schematic view showing a configuration of an apparatus for producing hydrogen chloride for carrying out the present invention.

이하 도면을 참고로 해서 본 발명의 적합한 실시형태를 상세하게 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

수소 가스와 염소 가스의 혼합 기체는 어두운 곳에서는 실온에서 안정적이지만, 가열 또는 자외선 등의 광조사에 의해 폭발적으로 반응이 진행된다. 이러한 반응을 이용하면 원료로서 고순도의 수소 가스와, 고순도의 염소 가스를 사용함으로써 고순도의 염화수소 가스를 한번에 대량으로 얻을 수 있다.The mixed gas of hydrogen gas and chlorine gas is stable at room temperature in a dark place, but the reaction proceeds explosively by irradiation with light such as heating or ultraviolet rays. By using such a reaction, a high purity hydrogen chloride gas and a high purity chlorine gas are used as a raw material, whereby a high purity hydrogen chloride gas can be obtained in a large amount at a time.

개시 반응 Initiation reaction

Cl2+광 에너지→2Cl(라디칼)Cl 2 + light energy → 2Cl (radical)

연쇄 반응 Chain reaction

H2+Cl(라디칼)→HCl+H(라디칼)H 2 + Cl (radical) → HCl + H (radical)

Cl2+H(라디칼)→HCl+Cl(라디칼)Cl 2 + H (radical) → HCl + Cl (radical)

개시 반응에서는 염소 분자가 광 에너지를 받아서 염소 라디칼로 개열한다. 염소 라디칼이 수소 분자와 반응해서 염화수소를 발생시킴과 아울러 수소 라디칼을 만들어 낸다. 이 수소 라디칼은 염소 분자와 반응해서 염화수소를 발생시킴과 아울러 염소 라디칼을 재생한다. 이렇게 하여 최초에 생긴 염소 라디칼로부터 반응이 연쇄되게 된다. In the initiation reaction, the chlorine molecule receives light energy and cleaves as a chlorine radical. The chlorine radical reacts with the hydrogen molecule to generate hydrogen chloride and hydrogen radicals. This hydrogen radical reacts with the chlorine molecule to generate hydrogen chloride and regenerate the chlorine radical. In this way, the reaction is chained from the original chlorine radical.

상기와 같은 수소 가스와 염소 가스로부터 직접 염화수소를 생성하는 반응에서는 반응 온도가 2500℃로 고온이기 때문에 냉각이 필요하다. 따라서, 종래는 반응 생성물인 염화수소 가스를 용해시켜서 일단 염산으로서 회수하는 제조 방법이 사용되고 있다. 최종 목적물이 염산이면 문제없지만, 염화수소 가스를 회수하기 위해서는 염산으로부터 염화수소 가스를 분리할 필요가 있어, 에너지 효율이 매우 나쁘다. In the reaction for producing hydrogen chloride directly from hydrogen gas and chlorine gas as described above, cooling is required because the reaction temperature is as high as 2500 ° C. Therefore, conventionally, a production method in which a hydrogen chloride gas as a reaction product is dissolved and recovered as hydrochloric acid is once used. If the final object is hydrochloric acid, there is no problem, but in order to recover the hydrogen chloride gas, it is necessary to separate the hydrogen chloride gas from the hydrochloric acid, and the energy efficiency is very poor.

어쨌든 반응계의 온도 상승을 억제하기 위해서는 물 이외에 반응열을 흡수하는 물질을 반응계 내에 첨가해야만 한다. 그러나, 반응계 내에 첨가한 물질은 반응 종료 후에 불순물로 되므로 반응 생성물과 염화수소의 분리 조작이 필수가 된다.However, in order to suppress the temperature rise of the reaction system, a substance which absorbs heat of reaction other than water must be added to the reaction system. However, since the substance added to the reaction system becomes an impurity after completion of the reaction, it is essential to separate the reaction product from hydrogen chloride.

이러한 상황을 감안하여 본원 발명자들은 예의 검토한 결과, 반응계 내에 첨가함으로써 염화수소의 생성 반응을 완결하고, 또한 반응 온도의 상승을 억제할 수 있는 첨가 물질로서 반응 생성물인 염화수소 가스가 적합한 것을 찾아냈다. In view of this situation, the present inventors have intensively studied and found that hydrogen chloride gas, which is a reaction product, is suitable as an additive material that can complete the reaction of producing hydrogen chloride by addition into the reaction system and suppress the rise of the reaction temperature.

염화수소 가스의 존재 하에서 수소 가스와 염소 가스를 반응시키면 반응열은 염화수소 가스에 흡수되고, 반응계의 온도를 예를 들면 800℃ 이하의 온도로 억제할 수 있다. 염화수소 가스는 반응 생성물이므로 반응계 내에 첨가해도 불순물로는 되지 않고, 반응에 의해 생성된 염화수소 가스와, 첨가물인 염화수소 가스를 분리할 필요가 없다. When the hydrogen gas and the chlorine gas are reacted in the presence of the hydrogen chloride gas, the reaction heat is absorbed by the hydrogen chloride gas, and the temperature of the reaction system can be suppressed to, for example, 800 ° C or less. Since the hydrogen chloride gas is a reaction product, it does not become an impurity even if it is added to the reaction system, and it is not necessary to separate the hydrogen chloride gas produced by the reaction and the hydrogen chloride gas as the additive.

본 발명은 염화수소 가스의 존재 하에서 원료의 수소 가스 및 염소 가스에 광을 조사하여 수소 가스 및 염소 가스를 반응시켜서 염화수소 가스를 생성시키는 것을 특징으로 하는 것이다. The present invention is characterized in that hydrogen gas and chlorine gas of raw material are irradiated with light in the presence of hydrogen chloride gas to react hydrogen gas and chlorine gas to generate hydrogen chloride gas.

광의 조사에 의해 수소 가스와 염소 가스의 반응이 개시되면 바로 반응 온도가 상승해버리므로, 미리 염화수소 가스가 존재하는 상태에서 수소 가스와 염소 가스에 광을 조사해서 반응을 개시시킨다. 따라서, 본 발명의 제조 방법에서는 염화수소 가스의 존재 하에서 광조사하는 것이라면 어떤 순서라도 된다. 예를 들면, 미리 수소 가스와 염소 가스와 염화수소 가스를 혼합해서 혼합 가스를 생성하고 생성된 혼합 가스에 광을 조사해도 되고, 염화수소 가스에 광을 조사한 상태에서 수소 가스와 염소 가스를 공급해도 되고, 반응기에 수소 가스와 염소 가스와 염화수소 가스를 연속적으로 공급하면서 광을 조사해도 된다. As the reaction temperature is raised as soon as the reaction of hydrogen gas and chlorine gas is initiated by irradiation of light, hydrogen gas and chlorine gas are irradiated with light in advance in the presence of hydrogen chloride gas to initiate the reaction. Therefore, in the production method of the present invention, any step may be used as long as it is light irradiation in the presence of hydrogen chloride gas. For example, hydrogen gas, chlorine gas, and hydrogen chloride gas may be mixed in advance to generate a mixed gas, light may be irradiated to the generated mixed gas, hydrogen gas and chlorine gas may be supplied while hydrogen chloride gas is irradiated with light, Light may be irradiated while hydrogen gas, chlorine gas and hydrogen chloride gas are continuously supplied to the reactor.

수소 가스, 염소 가스 및 염화수소 가스의 혼합 비율은 적당하게 변화시킬 수 있다. 반응이 완결됐을 때에 반응 온도를 800℃ 이하, 바람직하게는 500℃ 이하로 억제하기 위해서는 광의 조사를 개시하는 시점에 있어서, 수소 가스와 염소 가스 중 적은 쪽의 몰수에 대하여 염화수소 가스의 몰수가 5배 이상, 바람직하게는 8배 이상이 되도록 염화수소 가스를 혼합시키는 것이 바람직하다.The mixing ratio of the hydrogen gas, the chlorine gas and the hydrogen chloride gas can be suitably changed. In order to suppress the reaction temperature to 800 占 폚 or less, preferably 500 占 폚 or less when the reaction is completed, the number of moles of the hydrogen chloride gas is preferably 5 times the mole number of the hydrogen gas and the chlorine gas Or more, preferably 8 times or more.

염화수소 가스의 몰수가 5배보다 작으면 반응 온도를 억제하는 효과가 낮아져 버린다. 또한, 염화수소 가스의 몰수를 수십배 이상으로 대과잉으로 해 버리면 반응 체적 및 반응 시간당 생성되는 염화수소가 적어지기 때문에 바람직하지 않다.If the mole number of the hydrogen chloride gas is less than 5 times, the effect of suppressing the reaction temperature is lowered. In addition, if the mole number of the hydrogen chloride gas is excessively increased to several tens of times or more, the amount of hydrogen chloride produced per reaction volume and reaction time is undesirably reduced.

원료 가스 중의 수소 가스와 염소 가스의 혼합 비율에 대해서는 수소 가스의 몰수와 염소 가스의 몰수의 비(수소 가스의 몰수/염소 가스의 몰수)가 1이어도 되고, 수소 가스의 몰수/염소 가스의 몰수가 1 미만 또는 1보다 커도 된다.The mixing ratio of the hydrogen gas and the chlorine gas in the raw material gas may be 1 (mole number of the hydrogen gas / mole number of the chlorine gas) of the mole number of the hydrogen gas and the mole number of the chlorine gas, 1 or greater than one.

수소 가스의 몰수/염소 가스의 몰수가 1 미만인 경우, 광의 조사 후에는 반응 생성물인 염화수소 가스와 미반응의 염소 가스의 혼합물이 얻어진다. 한편, 수소 가스의 몰수/염소 가스의 몰수가 1보다 클 경우 광의 조사 후에는 반응 생성물인 염화수소 가스와 미반응의 수소 가스의 혼합물이 얻어진다. 어느 경우라도 얻어진 혼합물을 액화해서 증류를 행하면 고순도의 염화수소 가스를 얻을 수 있다.When the number of moles of hydrogen gas / mole of chlorine gas is less than 1, a mixture of hydrogen chloride gas as a reaction product and chlorine gas which is not reacted is obtained after light irradiation. On the other hand, when the number of moles of hydrogen gas / mol number of chlorine gas is greater than 1, a mixture of hydrogen chloride gas as a reaction product and unreacted hydrogen gas is obtained after light irradiation. In any case, when the obtained mixture is liquefied and distilled, high purity hydrogen chloride gas can be obtained.

수소 가스의 몰수/염소 가스의 몰수가 1보다 큰 경우에는 반응 후에 얻어지는 혼합물을 압축함으로써 염화수소는 액화하지만, 수소는 액화되지 않고 수소 가스로서 남으므로, 이것들을 분리할 수 있다. 이 분리된 수소 가스는 미량의 염화수소를 포함하고, 원료 가스로서 재이용할 수 있다. 이러한 원료 가스에의 재이용을 행함으로써 원료의 수소 가스 및 염소 가스로부터 실질적으로 100%의 수율로 염화수소 가스가 얻어지게 된다. When the number of moles of hydrogen gas / mole number of chlorine gas is greater than 1, the hydrogen chloride is liquefied by compressing the mixture obtained after the reaction, but the hydrogen remains as hydrogen gas without being liquefied. The separated hydrogen gas contains a trace amount of hydrogen chloride and can be reused as a raw material gas. By reutilizing this raw material gas, hydrogen chloride gas can be obtained at a yield of substantially 100% from hydrogen gas and chlorine gas of raw materials.

또한, 수소 가스의 몰수/염소 가스의 몰수가 1보다 클 경우 바람직하게는 5 이하(5배 몰 이하), 보다 바람직하게는 3 이하(3배 몰 이하)로 하면, 반응 후에 얻어지는 혼합물로부터 염화수소를 액화해서 효율적으로 인출할 수 있다. When the number of moles of hydrogen gas / mole of chlorine gas is greater than 1, preferably 5 or less (5-fold molar or less), and more preferably 3 or less (3-fold molar or less), hydrogen chloride It can be liquefied and drawn efficiently.

상기와 같이, 본 발명은 염화수소 가스의 존재 하에서 수소 가스 및 염소 가스를 반응시킬 수 있으면 되므로, 처리 방식은 배치 방식이어도 연속 방식이어도 된다. 도 1은 염화수소 가스의 제조 방법의 예를 나타내는 공정도이다. As described above, since the present invention needs only to react hydrogen gas and chlorine gas in the presence of hydrogen chloride gas, the treatment method may be a batch method or a continuous method. 1 is a process diagram showing an example of a method for producing hydrogen chloride gas.

도 1a에 나타내는 바와 같이, 배치 방식의 경우에는 반응 개시를 위하여 조사하는 광에 대하여 적어도 일부가 투명한 반응 용기 내에 원료가 되는 수소 가스와 염소 가스와 염화수소 가스를 미리 혼합한 혼합 가스를 봉입한다(스텝 A1 혼합 공정). 그 후, 반응 용기 외부에 설치된 광원으로부터 반응 용기 내로 광을 조사해서 반응 용기 내의 원료 가스를 반응시킨다(스텝 A2 광조사 공정). 반응 종료 후에는 반응 생성물인 염화수소 가스 및 원료의 혼합 가스에 포함되어 있었던 염화수소 가스와, 미반응의 원료가 잔류하고 있는 경우에는 미반응의 원료의 혼합물을 반응 용기로부터 인출하고, 염화수소 가스를 얻는다. 배치 방식의 경우, 반응 개시와 함께 반응 용기 내의 온도가 상승하고, 봉입된 가스의 압력이 상승하므로 반응 용기에 내압 용기를 사용하는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 1A, in the case of the batch method, a mixed gas in which hydrogen gas serving as a raw material, chlorine gas, and hydrogen chloride gas are mixed in advance is sealed in a reaction vessel at least partially transparent to light to be irradiated for initiating the reaction A1 mixing process). Thereafter, light is irradiated from the light source provided outside the reaction vessel into the reaction vessel to react the raw material gas in the reaction vessel (Step A2 irradiation step). After completion of the reaction, a mixture of the hydrogen chloride gas contained in the reaction product, hydrogen chloride gas, and the raw material mixture gas, and the unreacted raw material in the case where unreacted raw materials remain, is withdrawn from the reaction vessel to obtain hydrogen chloride gas. In the case of the batch method, it is preferable to use the pressure vessel in the reaction vessel because the temperature in the reaction vessel rises with the start of the reaction and the pressure of the sealed gas rises.

도 1b에 나타내는 바와 같이, 연속 방식의 경우에는 수소 가스와 염소 가스와 염화수소 가스를 공급 배관으로부터 연속적으로 반응 용기에 공급한다(스텝 B1 공급 공정). 광조사에 의해 반응 용기 내에서 염화수소 가스 존재 하에서 수소 가스와 염소 가스를 반응시키고(스텝 B2 광조사 공정), 반응 생성물인 염화수소 가스 및 공급된 염화수소 가스와, 미반응의 원료가 있는 경우에는 미반응의 원료의 혼합물을 반응 용기로부터 연속적으로 인출한다. As shown in Fig. 1B, in the case of the continuous system, hydrogen gas, chlorine gas and hydrogen chloride gas are continuously supplied from the supply pipe to the reaction vessel (step B1 supply step). Hydrogen gas and chlorine gas are reacted in the reaction vessel in the presence of hydrogen chloride gas by light irradiation (step B2 light irradiation step), and hydrogen chloride gas as a reaction product and hydrogen chloride gas supplied and unreacted raw materials as raw materials Is continuously withdrawn from the reaction vessel.

반응 용기 내로의 각 가스의 공급구의 위치, 반응 용기 내에 공급되는 각 가스의 유입 방향 등을 적당하게 조정하여 반응 용기 내에서 각 가스가 편재되지 않도록 일양적인 혼합 상태로 되도록 각 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 공급된 각 가스가 반응기 내에서 흐름이 난류 상태로 되도록 공급하는 것이 바람직하고, 각 가스의 유입 방향을 반응 용기 내에서 와류가 발생하는 방향으로 하는 것이 바람직하다. It is preferable to suitably adjust the positions of the supply ports of the respective gases into the reaction container and the direction of the introduction of the respective gases supplied into the reaction container so as to supply the respective gases so as to be uniformly mixed so that the respective gases do not ooze in the reaction container Do. For example, it is preferable to supply each gas supplied so that the flow is in a turbulent state in the reactor, and it is preferable that the direction in which each gas is introduced is a direction in which vortexes occur in the reaction vessel.

도 2는 본 발명을 실시하기 위한 염화수소 제조 장치(1)의 구성을 나타내는 개략도이다. 염화수소 제조 장치(1)는 광반응기(2), 냉각기(3), 압축기(4) 및 펌프(5)를 갖는다. 원료가 되는 수소 가스, 염소 가스 및 염화수소 가스가 광반응기(2)에 공급되고, 광반응기(2) 내에서는 염화수소 가스의 존재 하에서 광이 조사되어서 수소 가스와 염소 가스가 반응하고, 반응 생성물인 염화수소 가스 및 공급된 염화수소 가스와, 미반응의 원료가 있는 경우에는 미반응의 원료의 혼합물이 냉각기(3)에 도입된다. 혼합물은 냉각기(3)에서 100∼200℃ 정도로까지 냉각되어서 일부가 원료 가스로 재이용되고, 잔부가 압축기(4)에서 압축되어서 액화 염화수소로서 얻어진다. 원료의 조성으로서 수소 가스의 몰수/염소 가스의 몰수가 1보다 큰 경우에는 압축기(4)로 압축했을 때에 염화수소를 액화하고, 혼합물에 포함되는 수소를 기체인 채로 함으로써 수소를 포함하지 않는 염화수소를 얻을 수 있다.2 is a schematic view showing a configuration of an apparatus 1 for producing hydrogen chloride for carrying out the present invention. The hydrogen chloride producing apparatus 1 has a photoreactor 2, a cooler 3, a compressor 4 and a pump 5. Hydrogen gas, chlorine gas and hydrogen chloride gas as raw materials are supplied to the photoreactor 2, light is irradiated in the presence of hydrogen chloride gas in the photoreactor 2, hydrogen gas and chlorine gas are reacted, and hydrogen chloride A mixture of gas and supplied hydrogen chloride gas and unreacted raw material in the case of unreacted raw material is introduced into the cooler 3. The mixture is cooled in the cooler 3 to about 100 to 200 DEG C, a part is reused as the raw material gas, and the remainder is compressed in the compressor 4 and obtained as liquefied hydrogen chloride. When the number of moles of hydrogen gas / mol number of chlorine gas as the composition of the raw material is greater than 1, hydrogen chloride is liquefied when compressed by the compressor (4), and hydrogen contained in the mixture is kept as gas to obtain hydrogen chloride .

광반응기(2)의 반응에서는 반응 부생성물 등이 생기는 일이 없으므로, 반응 후에 얻어지는 혼합물에는 원료 조성 이외의 불순물로 되는 물질이 포함되지 않는다. 따라서, 원료 가스로서 혼합물의 일부를 재이용할 경우에 불순물을 제거하기 위한 분리 조작이 불필요하여, 냉각기(3)로부터 도출된 혼합물의 일부를 펌프(5)를 사용해서 원료의 공급원으로 리턴시키기만 하면 된다. In the reaction of the photoreactor 2, reaction by-products and the like are not generated. Therefore, the mixture obtained after the reaction contains no impurities other than the raw material composition. Therefore, in the case of reusing a part of the mixture as the raw material gas, a separation operation for removing impurities is not necessary, and only a part of the mixture derived from the cooler 3 is returned to the source of the raw material by using the pump 5 do.

또한, 광반응기(2)로부터 도출되는 혼합물을 냉각기(3)에서 액화될 때까지 냉각하여 액화 염화수소로서 얻을 수도 있다. 이 경우, 압축기(4)는 불필요하다. 또한, 일단 액화한 염화수소를 원료로서 재이용할 수도 있다. Further, the mixture derived from the photoreactor 2 may be cooled down to a liquefied state in the cooler 3 to be obtained as liquefied hydrogen chloride. In this case, the compressor 4 is unnecessary. In addition, once liquefied hydrogen chloride can be reused as a raw material.

상기와 같이, 본 발명에 있어서의 염화수소의 생성 반응은 광의 조사에 의한 염소 라디칼의 생성 반응이 율속이므로, 생성 반응 전체의 반응 속도는 압력에 크게 좌우되지 않는다. 따라서, 광반응기(2) 내의 압력을 높게 할 필요성은 적고, 압력으로서는 원료 염소의 공급 온도에도 의하지만, 1㎫ 이하가 바람직하다. 또한, 광반응기(2) 내의 압력이 0.67㎫ 이상에서는 20℃에 있어서 염소가 액화하므로, 광반응기(2)에 공급한 염소가 광반응기(2) 내에서 가스화할 때까지 시간을 필요로 하고, 광반응기(2) 내에서의 체류 시간을 길게 할 필요가 생긴다. 액화 염소를 이용할 경우에는, 미리 액화 염소를 가열해 염소 가스로 해서 광반응기(2)에 공급함으로써 체류 시간을 길게 할 필요가 없어지므로, 광반응기(2) 내의 압력은 광반응기(2)의 사양 등에 따라 적당하게 선택할 수 있다. As described above, in the reaction of producing hydrogen chloride in the present invention, the reaction rate of chlorine radical generation by light irradiation is rate-controlled, and thus the reaction rate of the entire reaction is not greatly dependent on the pressure. Therefore, there is little need to increase the pressure in the photoreactor 2, and the pressure is preferably 1 MPa or less, depending on the supply temperature of the raw chlorine. When the pressure in the photoreactor 2 is 0.67 MPa or more, chlorine is liquefied at 20 占 폚, so that it takes time until the chlorine supplied to the photoreactor 2 is gasified in the photoreactor 2, It is necessary to lengthen the residence time in the photoreactor 2. It is not necessary to increase the residence time by supplying chlorine gas to the photoreactor 2 by heating the liquefied chlorine in advance so that the pressure in the photoreactor 2 is lowered to the specification of the photoreactor 2 And the like.

광반응기(2) 내의 압력이 0.03㎫보다 낮으면 광반응기(2) 내에서의 수소 가스와 염소 가스의 분압이 낮아지고, 각 분자와 라디칼의 충돌 빈도가 저하하고, 반응 속도가 저하하므로 광반응기(2) 용적당, 반응 시간당 생산성이 저하하게 된다.If the pressure in the photoreactor 2 is lower than 0.03 MPa, the partial pressure of hydrogen gas and chlorine gas in the photoreactor 2 is lowered, the collision frequency between each molecule and the radical is lowered, and the reaction rate is lowered. (2) the productivity per reaction time is lowered.

수소 가스와 염소 가스의 반응을 개시시키기 위해서 조사하는 광의 파장은 조사한 광이 염소 분자에 흡수되어 염소 원자-염소 원자간의 결합을 절단할 수 있는 만큼의 에너지를 갖는 파장이면 되고, 250∼450㎚의 파장대역이 바람직하다. 이 파장대역의 광은 태양광에도 포함되므로, 태양광을 원료 가스에 조사함으로써 반응을 개시시킬 수도 있다.The wavelength of the light to be irradiated for initiating the reaction between the hydrogen gas and the chlorine gas may be any wavelength that has the energy enough for the irradiated light to be absorbed by the chlorine molecule and break the bond between the chlorine atom and the chlorine atom, The wavelength band is preferable. Since the light in this wavelength band is also included in the sunlight, the reaction can be started by irradiating sunlight to the raw material gas.

이 파장대역의 광을 조사하기 위한 광원으로서는 고압수은등이 사용되는 경우가 많다. 그 이외의 광원으로서, 예를 들면 XeF(불화크세논) 엑시머 레이저(조사광의 파장이 351㎚), XeCl(염화크세논) 엑시머 레이저(조사광의 파장이 308㎚) 등의 레이저 광원을 사용할 수도 있다.A high-pressure mercury lamp is often used as a light source for irradiating light in this wavelength band. As other light sources, for example, a laser light source such as an XeF (xenon fluoride) excimer laser (wavelength of irradiation light: 351 nm) or XeCl (xenon chloride) excimer laser (wavelength of irradiation light: 308 nm) may be used.

반응의 진행과 함께 광반응기(2) 내의 수소 가스와 염소 가스의 농도는 저하하지만, 광원으로부터 조사되는 광의 에너지가 그 광량자(포톤) 수로서 광반응기(2) 내의 염소 가스의 몰수에 대하여 개략 100만분의 1∼1만분의 1 이상이면 충분히 염소 라디칼을 생성할 수 있다. The concentration of the hydrogen gas and the chlorine gas in the photoreactor 2 decreases with the progress of the reaction but the energy of the light emitted from the light source is approximately 100 (ppm) to the number of moles of chlorine gas in the photoreactor 2 If it is more than 1 / 10,000 to 1 / 10,000, it can sufficiently generate chlorine radicals.

광원은 광반응기(2) 내에 배치해도 좋고, 광반응기(2) 외부에 배치해도 좋다. 광반응기(2) 외부에 배치하는 경우에는 상기 파장대역의 광에 대하여 투명한 창 부재를 광반응기(2)의 벽부에 설치하고, 이 창 부재로부터 광반응기(2) 내에 광을 받아들이는 구성, 또는 광파이버 등 광의 도관을 이용하여 광반응기(2) 내에 광을 유도하는 구성을 채용한다. 광원을 광반응기(2) 내에 배치하는 것이라면 이러한 광조사를 위한 구성을 사용하지 않아도 좋으므로 바람직하다. 또한, 광원을 광반응기(2) 내에 배치하면 창 부재 등을 사용할 필요가 없으므로, 내압성이 우수한 재료를 이용하여 광반응기(2)를 구성할 수 있다.The light source may be disposed in the photoreactor 2 or outside the photoreactor 2. [ A configuration in which a window member transparent to the light in the wavelength band is provided in the wall portion of the photoreactor 2 and the light is received in the photoreactor 2 from the window member, A configuration is employed in which light is guided into the photoreactor 2 by using a conduit of light such as an optical fiber. If a light source is disposed in the photoreactor 2, such a structure for light irradiation need not be used, which is preferable. Further, since the light source is disposed in the photoreactor 2, it is not necessary to use a window member or the like, so that the photoreactor 2 can be constituted using a material excellent in pressure resistance.

본 발명에 있어서의 염화수소의 반응 속도는 비교적 높으므로 광반응기(2)의 용적을 작게 할 수 있다. 공급되는 원료 가스의 광반응기(2) 내에서의 체류 시간으로서 수초간∼수십초간이 되는 용적으로 하는 것이 바람직하다. 이 범위보다 체류 시간이 짧을 경우에는 수소 또는 염소의 일부가 미반응인 채 광반응기(2)로부터 유출될 가능성이 있다. 이 범위보다 체류 시간이 길 경우에는 광반응기(2) 내에서 생성 반응이 실질적으로 완결되어 있으므로 체류 시간을 길게 할 필요가 없다. Since the reaction rate of hydrogen chloride in the present invention is relatively high, the volume of the photoreactor 2 can be reduced. It is preferable that the retention time in the photoreactor 2 of the source gas to be supplied is within a range of several seconds to several tens of seconds. If the residence time is shorter than this range, there is a possibility that hydrogen or a part of chlorine may leak from the photoreactor 2 while being unreacted. When the residence time is longer than this range, the residence reaction is substantially completed in the photoreactor 2, so that it is not necessary to increase the residence time.

광반응기(2)를 구성하는 재질로서는 500℃ 정도까지의 온도에 대하여 내성을 갖는 것으로서 일반적인 금속 재질이 사용 가능하고, 주철, SUS304, SUS310, SUS316, SUS316L, 니켈, 티타늄, 탄탈, 고내열 내식 특수 합금 등을 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 유리, 내열 유리, 석영 유리 등의 유리 재질도 적합하게 사용할 수 있고, 이들 재질을 금속 표면에 코팅한 재료, 예를 들면 글래스 라이닝재도 이용 가능하다. 또한, 250℃ 정도까지의 온도에 대하여 내성을 갖는 것으로서는 불화 에틸렌계 수지, 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 폴리불화탄화수소를 코팅한 재질도 사용 가능하다.As the material constituting the photocatalytic reactor 2, a general metal material can be used as a material having resistance to a temperature up to about 500 캜, and a cast iron, SUS304, SUS310, SUS316, SUS316L, nickel, titanium, tantalum, Alloys and the like can be suitably used. Glass materials such as glass, heat-resistant glass and quartz glass can also be suitably used, and materials coated with these materials, such as glass lining materials, can be used. In addition, a material coated with a polyfluorinated hydrocarbon such as an ethylene fluoride resin, polyvinylidene fluoride, or polytetrafluoroethylene may be used as the material having resistance to temperatures up to about 250 ° C.

냉각기(3)는 광반응기(2)로부터 도출된 반응 생성물인 염화수소 가스를 포함하는 혼합물의 온도를 저하시킬 수 있는 것이면 되고, 혼합물을 바람직하게는 200℃ 이하, 보다 바람직하게는 100℃ 이하까지 냉각할 수 있는 것이 바람직하다. 혼합물의 온도가 200℃보다 높으면 염화수소를 원료에 재이용하기 위한 펌프(5)에 열적인 부하가 가해져 바람직하지 않다. 또한, 냉각기(3)에 가해지는 부하를 낮추기 위해서 미리 혼합물의 온도를 낮게 하려고 하면 원료 중의 염화수소 가스의 비율을 크게 하고, 수소 가스와 염소 가스의 함유량을 적게 할 필요가 생긴다. 이렇게 하면, 광반응기(2)의 단위체적당, 단위시간당 생산량이 감소하게 되므로 바람직하지 않다. The cooler 3 is not limited as long as it can lower the temperature of the mixture containing the hydrogen chloride gas, which is the reaction product derived from the photoreactor 2, and the mixture is preferably cooled to 200 ° C or lower, more preferably to 100 ° C or lower . If the temperature of the mixture is higher than 200 DEG C, a thermal load is applied to the pump 5 for reusing hydrogen chloride to the raw material, which is not preferable. If the temperature of the mixture is lowered in advance in order to lower the load applied to the cooler 3, it is necessary to increase the proportion of the hydrogen chloride gas in the raw material and reduce the content of hydrogen gas and chlorine gas. In this case, the production amount per unit time of the photoreactor 2 is decreased, which is not preferable.

냉각기(3)로서는 다관식 열교환기, 2중 관식 열교환기, 글래스 라이닝제 열교환기, 다관식 글래스 라이닝제 열교환기, 코일식 열교환기, 나선형 열교환기, 플레이트식 열교환기, 트롬본형 열교환기, 불침투 흑연제 열교환기 등을 사용할 수 있다.Examples of the cooler 3 include a multi-tube heat exchanger, a double tube heat exchanger, a glass lining heat exchanger, a multi-tube type glass lining heat exchanger, a coil type heat exchanger, a spiral heat exchanger, a plate type heat exchanger, a trombone type heat exchanger, A permeable graphite heat exchanger, or the like.

냉각기(3)를 구성하는 재질로서는 주철, SUS304, SUS310, SUS316, SUS316L, 니켈, 티타늄, 탄탈, 고내열 내식 특수 합금 등을 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 유리, 내열 유리, 석영 유리 등의 유리 재질도 적합하게 사용할 수 있고, 이들 재질을 금속 표면에 코팅한 재료, 예를 들면 글래스 라이닝재도 이용 가능하다. 또한, 불소 수지 함침 불침투성 흑연도 이용 가능하다.As the material constituting the cooler 3, cast iron, SUS304, SUS310, SUS316, SUS316L, nickel, titanium, tantalum, high heat resistant corrosion-resistant special alloys and the like can be suitably used. Glass materials such as glass, heat-resistant glass and quartz glass can also be suitably used, and materials coated with these materials, such as glass lining materials, can be used. Fluorine resin impregnated impermeable graphite can also be used.

압축기(4)로서는 레시프로케이팅 압축기(왕복 압축기), 스크루 압축기, 다이어프램 압축기, 원심식 압축기 등이 사용 가능하다. 또한 압축기 대신에 송풍기를 사용할 수 있다. 송풍기로서는 왕복식 펌프, 회전식 펌프, 터보 블로워, 용적 블로워, 원심 팬, 사류 팬, 축류 팬 등이 이용 가능하다.As the compressor 4, a reciprocating compressor (reciprocating compressor), a screw compressor, a diaphragm compressor, a centrifugal compressor, or the like can be used. It is also possible to use a blower instead of a compressor. As the blower, a reciprocating pump, a rotary pump, a turbo blower, a volume blower, a centrifugal fan, a current fan, an axial flow fan, and the like can be used.

[실시예][Example]

(실시예 1) (Example 1)

상부에 원료 가스의 도입구를 2개소, 하부에 반응 생성물의 출구를 1개소 형성한 직경 20㎝, 높이 50㎝의 내열 유리제의 원통 플라스크를 광반응기(2)로서 사용했다. 원료 가스의 도입구로부터 도입된 원료 가스가 광반응기(2)의 상부에서 둘레방향으로 소용돌이치도록 원료 가스를 광반응기(2)에 불어넣었다. 원료 가스는 봄베로부터 각각 다음의 공급량으로 연속적으로 공급했다. 1개의 도입구로부터 원료수소 가스를 6NL/분의 유량으로 공급했다. 다른 하나의 도입구로부터 염소 가스와 염화수소 가스의 혼합 가스를 염소 가스가 5NL/분, 염화수소 가스가 120NL/분의 유량으로 공급했다. 단위 「NL/분」은 표준 상태의 기체가 1분당 흐르는 체적(리터)으로 나타내어지는 유량 단위이다.A cylindrical flask made of heat-resistant glass having a diameter of 20 cm and a height of 50 cm, in which two inlet ports of the raw material gas were formed in the upper portion and one outlet of the reaction product was formed in the lower portion, was used as the photoreactor 2. The raw material gas was blown into the photoreactor 2 such that the raw material gas introduced from the introduction port of the raw material gas swirled in the circumferential direction at the upper part of the photoreactor 2. The raw gas was continuously supplied from the bomb to each of the following feed rates. Raw hydrogen gas was supplied at a flow rate of 6 NL / min from one inlet. A mixed gas of chlorine gas and hydrogen chloride gas was supplied from the other inlet at a flow rate of 5 NL / min of chlorine gas and 120 NL / min of hydrogen chloride gas. The unit "NL / minute" is a flow rate unit expressed in terms of volume (liter) flowing in a standard state gas per minute.

이 광반응기(2)의 중앙에 광원으로서 100W의 고압수은등(우시오덴키제 M-102)을 배치하고, 광조사했다. 원료 가스의 온도는 30℃이고, 반응 후에 광반응기(2)로부터 도출된 염화수소 가스를 포함하는 혼합물의 온도는 198℃이었다. 광반응기(2)로부터 도출된 혼합물의 조성은 수소 0.8vol%, 염화수소 99.2vol%이고, 염소는 확인되지 않았다.A high-pressure mercury lamp (M-102, manufactured by Ushio Corporation) as a light source was disposed at the center of the photoreactor 2 and irradiated with light. The temperature of the raw material gas was 30 占 폚, and the temperature of the mixture containing the hydrogen chloride gas derived from the photoreactor 2 after the reaction was 198 占 폚. The composition of the mixture derived from the photoreactor 2 was 0.8 vol% hydrogen, 99.2 vol% hydrogen chloride, and no chlorine was confirmed.

(실시예 2) (Example 2)

광원인 고압수은등을 광반응기(2) 내에 배치하는 대신에, 광반응기(2) 외부에 배치하고, 외부로부터 광조사한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 했다. 100W 고압수은등(우시오덴키가부시키가이샤제, M-102)을 광반응기(2)의 중심으로부터 1m의 거리에 배치했다. 원료 가스의 온도는 30℃이고, 반응 후에 광반응기(2)로부터 도출된 염화수소 가스를 포함하는 혼합물의 온도는 190℃이었다. 광반응기(2)로부터 도출된 혼합물의 조성은 수소 0.7vol%, 염화수소 99.3vol%이고, 염소는 50ppm이었다. A high-pressure mercury lamp, which is a light source, was disposed outside the photoreactor 2, instead of being disposed in the photoreactor 2, and was irradiated with light from the outside. A 100 W high-pressure mercury lamp (M-102 made by Ushio Denshiku Kikai) was disposed at a distance of 1 m from the center of the photoreactor 2. The temperature of the raw material gas was 30 占 폚, and the temperature of the mixture containing hydrogen chloride gas derived from the photoreactor 2 after the reaction was 190 占 폚. The composition of the mixture derived from the photoreactor 2 was 0.7 vol% hydrogen, 99.3 vol% hydrogen chloride, and chlorine 50 ppm.

(실시예 3) (Example 3)

도입하는 수소 가스의 유량을 16.5NL/분으로 하고, 염소 가스의 유량을 15NL/분으로 하고, 염화수소 가스의 유량을 120NL/분으로 한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 했다. 원료 가스의 온도는 30℃이고, 반응 후에 광반응기(2)로부터 도출된 염화수소 가스를 포함하는 혼합물의 온도는 480℃이었다. 광반응기(2)로부터 도출된 혼합물의 조성은 수소 1.0vol%, 염화수소 99.0vol%이고, 염소는 확인되지 않았다. The same procedure as in Example 2 was carried out except that the flow rate of the introduced hydrogen gas was 16.5 NL / min, the flow rate of the chlorine gas was 15 NL / min, and the flow rate of the hydrogen chloride gas was 120 NL / min. The temperature of the raw material gas was 30 占 폚, and the temperature of the mixture containing the hydrogen chloride gas derived from the photoreactor 2 after the reaction was 480 占 폚. The composition of the mixture derived from the photoreactor 2 was 1.0 vol% hydrogen, 99.0 vol% hydrogen chloride, and no chlorine was detected.

(실시예 4)(Example 4)

실시예 1의 광반응기(2)로부터 도출된 염화수소 가스를 포함하는 혼합물을 빙수를 냉매로 하고, SUS316L제, 전열 면적 0.3㎡의 콘덴서를 냉각기(3)로서 사용해서 냉각했다. 냉각기(3)에 의해 혼합물의 온도는 30℃로까지 냉각되었다. 이 혼합물을 펌프(5)에 의해 120NL/분으로 원료의 염소 가스와 합류시켜 혼합물을 원료 가스로서 재이용했다. 원료 가스의 온도는 30℃이고, 반응 후에 광반응기(2)로부터 도출된 염화수소 가스를 포함하는 혼합물의 온도는 190℃이었다. 광반응기(2)로부터 도출된 혼합물의 조성은 수소 0.6vol%, 염화수소 99.4vol%이고, 염소는 확인되지 않았다.A mixture containing hydrogen chloride gas derived from the photoreactor 2 of Example 1 was cooled using ice water as a refrigerant and a condenser of SUS316L and a heat transfer area of 0.3 m 2 as a cooler 3. The temperature of the mixture was cooled to 30 DEG C by the cooler (3). This mixture was mixed with the chlorine gas of the raw material at 120 NL / min by the pump 5 to reuse the mixture as the raw material gas. The temperature of the raw material gas was 30 占 폚, and the temperature of the mixture containing hydrogen chloride gas derived from the photoreactor 2 after the reaction was 190 占 폚. The composition of the mixture derived from the photoreactor 2 was 0.6 vol% hydrogen, 99.4 vol% hydrogen chloride, and no chlorine was confirmed.

(실시예 5)(Example 5)

실시예 4의 냉각기(3)로부터 도출된 혼합물을 압축기(4)를 사용해서 0.9㎫G까지 압축하고, 재킷이 있는 용기(용적 2L)를 드라이아이스-아세톤 한제(-78℃)로 냉각함으로써 염화수소를 액화시켰다. 이때 기상을 제외 라인으로부터 퍼지하면서 1시간 반응을 계속했다. 얻어진 액화 염화수소는 958kg이고 수율은 98%이었다. 액화 염화수소에 포함되는 불순물로서의 수소는 1ppm 이하이었다. The mixture derived from the cooler 3 of Example 4 was compressed to 0.9 MPaG using the compressor 4 and the jacketed container (volume 2 L) was cooled with dry ice-acetone cryogen (-78 캜) Was liquefied. At this time, the reaction was continued for one hour while purging the meteorological line. The obtained liquefied hydrogen chloride was 958 kg and the yield was 98%. Hydrogen as an impurity contained in liquefied hydrogen chloride was 1 ppm or less.

(실시예 6)(Example 6)

도입하는 수소 가스의 유량을 4NL/분으로 하고, 염소 가스의 유량을 5NL/분으로 하고, 염화수소 가스의 유량을 120NL/분으로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 했다. 원료 가스의 온도는 30℃이고, 반응 후에 광반응기(2)로부터 도출된 염화수소 가스를 포함하는 혼합물의 온도는 160℃이었다. 광반응기(2)로부터 도출된 혼합물의 조성은 수소 0.8vol%, 염화수소 99.2vol%이고, 염소는 확인되지 않았다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that the flow rate of the introduced hydrogen gas was 4 NL / min, the flow rate of the chlorine gas was 5 NL / min, and the flow rate of the hydrogen chloride gas was 120 NL / min. The temperature of the raw material gas was 30 占 폚, and the temperature of the mixture containing the hydrogen chloride gas derived from the photoreactor 2 after the reaction was 160 占 폚. The composition of the mixture derived from the photoreactor 2 was 0.8 vol% hydrogen, 99.2 vol% hydrogen chloride, and no chlorine was confirmed.

(실시예 7)(Example 7)

도입하는 수소 가스의 유량을 6NL/분으로 하고, 염소 가스의 유량을 5NL/분으로 하고, 염화수소 가스의 유량을 120NL/분으로 하고, 이것들을 미리 혼합한 혼합 가스로 해서 광반응기(2)에 도입한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 했다. 원료 가스의 온도는 30℃이고, 반응 후에 광반응기(2)로부터 도출된 염화수소 가스를 포함하는 혼합물의 온도는 198℃이었다. 광반응기(2)로부터 도출된 혼합물의 조성은 수소 0.8vol%, 염화수소 99.2vol%이고, 염소는 확인되지 않았다. The flow rate of the introduced hydrogen gas was 6 NL / min, the flow rate of the chlorine gas was 5 NL / min, and the flow rate of the hydrogen chloride gas was 120 NL / min. The same procedure as in Example 1 was carried out except for the introduction. The temperature of the raw material gas was 30 占 폚, and the temperature of the mixture containing the hydrogen chloride gas derived from the photoreactor 2 after the reaction was 198 占 폚. The composition of the mixture derived from the photoreactor 2 was 0.8 vol% hydrogen, 99.2 vol% hydrogen chloride, and no chlorine was confirmed.

본 발명은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하지 않고 다른 여러 가지의 형태로 실시할 수 있다. 따라서, 상술한 실시형태는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않고, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 나타내는 것이며, 명세서 본문에는 전혀 구속되지 않는다. 또한, 특허청구범위에 속하는 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.
The present invention may be embodied in many other forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the above-described embodiments are merely illustrative in all respects, and the scope of the present invention is not limited to the description of the claims. Further, all modifications and variations falling within the scope of the claims are within the scope of the present invention.

Claims (6)

염화수소 가스의 존재 하에서 수소 가스 및 염소 가스에 광을 조사하여 수소 가스 및 염소 가스를 반응시켜서 염화수소 가스를 생성하는 염화수소의 제조 방법으로서,
광조사를 개시하는 시점에 있어서의 수소 가스의 몰수를 염소 가스의 몰수보다 많게 하는 것을 특징으로 하는 염화수소의 제조 방법. A process for producing hydrogen chloride which generates hydrogen chloride gas by reacting hydrogen gas and chlorine gas with hydrogen gas and chlorine gas in the presence of hydrogen chloride gas,
Wherein the number of moles of the hydrogen gas at the time of starting the light irradiation is made larger than the number of moles of the chlorine gas. 수소 가스와 염소 가스와 염화수소 가스를 혼합해서 혼합 가스를 얻는 혼합 공정과,
혼합 가스에 광을 조사하여 혼합 가스에 포함되는 수소 가스 및 염소 가스를 반응시켜서 염화수소 가스를 생성하는 광조사 공정을 갖는 염화수소의 제조 방법으로서,
광조사를 개시하는 시점에 있어서의 수소 가스의 몰수를 염소 가스의 몰수보다 많게 하는 것을 특징으로 하는 염화수소의 제조 방법. A mixing step of mixing hydrogen gas, chlorine gas and hydrogen chloride gas to obtain a mixed gas,
A process for producing hydrogen chloride having a light irradiation step of irradiating light to a mixed gas to react hydrogen gas and chlorine gas contained in a mixed gas to generate hydrogen chloride gas,
Wherein the number of moles of the hydrogen gas at the time of starting the light irradiation is made larger than the number of moles of the chlorine gas. 반응기에 수소 가스와 염소 가스와 염화수소 가스를 각각 연속적으로 공급하는 공급 공정과,
반응기에 공급된 수소 가스 및 염소 가스에 염화수소 가스의 존재 하에서 광을 조사하여 수소 가스 및 염소 가스를 반응시켜서 염화수소 가스를 생성하는 광조사 공정을 갖는 염화수소의 제조 방법으로서,
광조사를 개시하는 시점에 있어서의 수소 가스의 몰수를 염소 가스의 몰수보다 많게 하는 것을 특징으로 하는 염화수소의 제조 방법. A supply step of continuously supplying hydrogen gas, chlorine gas and hydrogen chloride gas to the reactor,
A method for producing hydrogen chloride having a light irradiation step in which hydrogen gas and chlorine gas supplied to a reactor are irradiated with light in the presence of hydrogen chloride gas to react hydrogen gas and chlorine gas to produce hydrogen chloride gas,
Wherein the number of moles of the hydrogen gas at the time of starting the light irradiation is made larger than the number of moles of the chlorine gas. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
광조사를 개시하는 시점에 있어서의 염화수소 가스의 몰수를, 수소 가스의 몰수와 염소 가스의 몰수 중 적은 쪽의 몰수의 5배 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 염화수소의 제조 방법. 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the number of moles of the hydrogen chloride gas at the time of starting the light irradiation is 5 times or more the number of moles of the smaller one of the number of moles of the hydrogen gas and the number of moles of the chlorine gas. 삭제delete 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
수소 가스 및 염소 가스에 조사하는 광의 파장은 250∼450㎚인 것을 특징으로 하는 염화수소의 제조 방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the wavelength of the light to be irradiated to the hydrogen gas and the chlorine gas is 250 to 450 nm.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10611636B2 (en) * 2015-08-10 2020-04-07 Showa Denko K.K. Method for producing hydrogen chloride
CN107311184A (en) * 2016-04-26 2017-11-03 内蒙古盾安光伏科技有限公司 A kind of production technology for improving producing trichlorosilane by coldly hydrogenating conversion ratio
CN108079747A (en) * 2017-12-14 2018-05-29 邱苏英 A kind of chemical industry experiment hydrochloric acid device for making

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007223862A (en) 2006-02-24 2007-09-06 Osaka Industrial Promotion Organization Method for producing dry hydrogen halide

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5120092A (en) * 1974-08-12 1976-02-17 Asahi Denka Kogyo Kk GASUNOSEISEIHO
JPS5120094A (en) * 1974-08-12 1976-02-17 Asahi Denka Kogyo Kk ENKASUISOGASUNOSEIHO
JPS5121596A (en) * 1974-08-19 1976-02-20 Showa Denko Kk Ensogasuno seiseiho
FR2560067B1 (en) * 1984-02-24 1989-04-07 Vicarb Sa METHOD AND DEVICE FOR UNIFYING, OR MAINTAINING, A CHEMICAL REACTION BY PHOTON EXCITATION
JPS61276325A (en) * 1985-05-31 1986-12-06 Fujitsu Ltd Etching method for silicon substrate
JP2775364B2 (en) * 1991-10-17 1998-07-16 鶴見曹達株式会社 Hydrochloric acid synthesis equipment
KR101093466B1 (en) * 2003-12-11 2011-12-13 아사히 가라스 가부시키가이샤 Method and apparatus for producing carbonyl fluoride
JP4828180B2 (en) * 2005-08-26 2011-11-30 昭和電工株式会社 Method for producing nitrogen trifluoride
WO2010138947A2 (en) * 2009-05-29 2010-12-02 Deeya Energy, Inc. Methods of producing hydrochloric acid from hydrogen gas and chlorine gas

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007223862A (en) 2006-02-24 2007-09-06 Osaka Industrial Promotion Organization Method for producing dry hydrogen halide

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