KR20180064511A - 염화수소 혼합물과 그 제조 방법 및 충전 용기 - Google Patents

염화수소 혼합물과 그 제조 방법 및 충전 용기 Download PDF

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Abstract

금속을 부식시키기 어려운 염화수소 혼합물을 제공한다. 염화수소 혼합물은 염화수소와 물을 함유한다. 그리고, 염화수소 혼합물은 적어도 일부가 액체가 되도록 충전 용기 내에 충전되어 있고, 기상의 수분 농도가 0.001몰ppm 이상 4.5몰ppm 미만이다.

Description

염화수소 혼합물과 그 제조 방법 및 충전 용기
본 발명은 염화수소 혼합물과 그 제조 방법 및 충전 용기에 관한 것이다.
염화수소(HCl)는 반도체 등의 제조 시에 에칭 가스, 클리닝 가스 또는 막형성 가스로서 사용된다. 막형성 가스로서 사용되는 경우에는 불순물을 함유하고 있으면 막 중에 불순물이 잔류하기 때문에 고순도의 염화수소가 필요로 되고, 그 품질 향상의 요구가 강해지고 있다.
그러나, 충전 용기에 충전된 염화수소 가스는 이하와 같은 문제점을 갖고 있었다. 즉, 염화수소에는 제조 공정에서는 제거하는 것이 곤란한 미량의 수분이 포함되어 있지만, 수분 농도가 충분하게 낮은 고순도의 염화수소가 충전 용기에 충전된 경우이어도 충전 용기 내에서 수분이 농축되기 때문에 수분 농도가 낮음이 불충분한 염화수소 가스가 충전 용기로부터 방출될 우려가 있었다. 이 문제점에 대해서 이하에 상세하게 설명한다.
충전 용기로부터 염화수소 가스를 방출하면, 충전 용기 내에서는 기액 평형을 유지하기 위해서 액상인 액화 염화수소가 증발한다. 그 때는 기액 평형 정수가 약 0.1정도의 수분은 염화수소에 비하면 증발량이 적으므로 액상측에 남기 쉽고, 염화수소 가스의 방출에 따라 충전 용기 내에서 수분이 농축되어 간다. 그 때문에 방출 개시 초기에 있어서는 염화수소 가스에 동반하는 수분량은 미량이고 염화수소 가스의 수분 농도는 충분하게 낮지만, 증발에 의한 액상의 감소가 진행됨에 따라, 점차로 염화수소 가스에 동반하는 수분량이 상승해서 염화수소 가스의 수분 농도가 높아져간다.
예를 들면, 일반적으로 고순도품이라고 불리는 염화수소는 충전 용기로의 충전 완료 시의 액상의 수분 농도는 약 8몰ppm이지만, 충전 용기로부터의 염화수소 가스의 방출에 따라 수분이 액상측에 농축되고, 최종적으로 액화 염화 수소의 전량이 가스화한 상태에서는 기상의 수분 농도는 40몰ppm으로 상승한다. 보다 수분 농도가 낮은 제품도 시장에는 유통되고 있지만, 그것에서도 충전 용기로의 충전 완료시의 액상의 수분 농도는 약 2몰ppm이고, 최종적으로 액화 염화수소의 전량이 가스화한 상태에서의 기상의 수분 농도는 10몰ppm이다.
염화수소 가스의 수분 농도가 높으면 염화수소 가스가 흐르는 배관의 내벽면에 수분이 부착되기 쉽다. 이 수분에 염화수소가 흡수되어 염산이 되므로, 배관이 부식되어서 열화하여 보수 비용이 증가할 우려가 있다. 또한, 배관의 열화가 진행되어 인체에 유해한 염화수소 가스가 누설되면, 재해 사고로 이어질 우려가 있다. 또한, 배관은 스테인레스 강으로 구성되어 있는 경우가 많지만, 부식에 의해 배관으로부터 용출된 니켈, 크롬, 철 등의 중금속이 염화수소 가스에 동반되면, 예를 들면 반도체 웨이퍼의 에칭 가스로서 염화수소 가스를 사용한 경우에는 이 중금속이 웨이퍼 표면에 부착되어서 웨이퍼를 오염시킬 우려가 있다.
이 문제를 해결하기 위해서, 예를 들면 특허문헌 1에는 액화 염화수소를 충전한 봄베로부터 방출한 염화수소 가스를 냉각하고, 동반하는 수분 중 잉여의 수분을 응축시켜서 분리함으로써, 드라이한 염화수소 가스를 얻는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1에 개시된 기술에서는 염화수소 가스와 냉매 사이에서 열교환이 가능한 전열면에서 구획된 냉각 장치와, 응축된 수분을 염산으로서 회수하는 회수 용기가 필요로 되기 때문에, 설비가 복잡하다고 하는 문제가 있었다.
또한, 특허문헌 1에는 상기의 탈수 방법을 염화수소의 정제 공정에 적용 가능한 취지가 기재되어 있다. 따라서, 이것을 응용하면, 탈수 후에 압축 액화시켜 충전 용기에 충전함으로써, 드라이한 액화 염화수소를 얻는 것이 가능하다고 생각된다. 특허문헌 1에 의하면, 냉각 온도를 -70℃로 저하시킴으로써 수분 농도를 0.05몰ppm까지 저하시키는 것이 가능하다고 생각된다.
그러나, 실제로 염화수소를 -70℃에서 냉각해서 압축 액화해서 충전 용기에 충전해도, 수분 농도가 1.0몰ppm 미만의 액화 염화수소는 얻어지지 않았다. 그리고, 충전 용기로의 충전 완료 시의 액상의 수분 농도가 1.0몰ppm인 상기 액화 염화수소는 충전 용기로부터의 염화수소 가스의 방출에 따라 수분이 농축하기 때문에, 최종적으로 액화 염화수소의 전량이 가스화한 상태에서의 기상의 수분 농도는 5.0몰ppm까지 상승했다. 그 때문에 배관 등을 구성하는 스테인레스 강을 염화수소(염산)가 부식시켜버린다고 하는 문제가 발생했다.
일본국특허공개 공보 2003년 제119003호
그래서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하고, 금속을 부식시키기 어려운 염화수소 혼합물 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명은 금속을 부식시키기 어려운 염화수소 혼합물이 충전된 충전 용기를 제공하는 것을 아울러 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일형태는 이하의 [1]∼[11]과 같다.
[1] 염화수소와 물을 함유하는 염화수소 혼합물로서, 적어도 일부가 액체가 되도록 충전 용기 내에 충전되어 있고, 기상의 수분 농도가 0.001몰ppm 이상 4.5몰ppm 미만인 염화수소 혼합물.
[2] 염화수소와 물을 함유하는 염화수소 혼합물로서, 적어도 일부가 액체가 되도록 충전 용기 내에 충전되어 있고, 액상의 수분 농도가 0.01몰ppm 이상 1몰ppm 미만인 염화수소 혼합물.
[3] 상기 충전 용기로의 초기 충전량 G0(단위:kg)에 대한 상기 충전 용기의 내용적 V(단위:L)의 비 V/G0가 1.67 이상 2.40 이하인 [1] 또는 [2]에 기재된 염화수소 혼합물.
[4] 염화수소와 물을 함유하는 염화수소 혼합물을 제조하는 방법으로서,
수분 농도가 1몰ppm 이상인 염화수소 혼합물을 냉각하고, 상기 염화수소 혼합물 중의 수분을 응축시켜서 분리하는 제 1 탈수 공정과,
상기 제 1 탈수 공정에서 얻어진 염화수소 혼합물을 수분 흡착제에 접촉시키고, 수분 농도를 0.5몰ppm 미만으로 하는 제 2 탈수 공정과,
상기 제 2 탈수 공정에서 얻어진 염화수소 혼합물을, 그 적어도 일부가 액체가 되고 또한 충전 완료 시의 액상의 수분 농도가 0.01몰ppm 이상 1몰ppm 미만이 되도록 충전 용기에 충전하는 충전 공정을 구비하는 염화수소 혼합물의 제조 방법.
[5] 상기 충전 용기의 적어도 일부분이 스테인레스 강으로 구성되어 있는 [4]에 기재된 염화수소 혼합물의 제조 방법.
[6] 상기 충전 공정에 있어서의 상기 염화수소 혼합물의 상기 충전 용기로의 충전량 G1(단위:kg))에 대한 상기 충전 용기의 내용적 V(단위:L)의 비 V/G1가 1.67 이상 11.8 이하인 [4] 또는 [5]에 기재된 염화수소 혼합물의 제조 방법.
[7] 염화수소와 물을 함유하는 염화수소 혼합물이 충전된 충전 용기로서, 상기 염화수소 혼합물의 적어도 일부가 액체가 되도록 충전되어 있고, 기상의 수분 농도가 0.001몰ppm 이상 4.5몰ppm 미만인 충전 용기.
[8] 염화수소와 물을 함유하는 염화수소 혼합물이 충전된 충전 용기로서, 상기 염화수소 혼합물의 적어도 일부가 액체가 되도록 충전되어 있고, 액상의 수분 농도가 0.01몰ppm 이상 1몰ppm 미만인 충전 용기.
[9] 상기 염화수소 혼합물의 초기 충전량 G0(단위:kg)에 대한 내용적 V(단위:L)의 비 V/G0가 1.67 이상 2.40 이하인 [7] 또는 [8]에 기재된 충전 용기.
[10] 용량이 1L 이상 2000L 이하인 [7]∼[9] 중 어느 하나에 기재된 충전 용기.
[11] 적어도 일부분이 스테인레스 강으로 구성되어 있는 [7]∼[10] 중 어느 하나에 기재된 충전 용기.
본 발명에 의하면, 금속을 부식시키기 어려운 염화수소 혼합물을 제공할 수 있다.
본 발명은 염화수소에 의한 금속의 부식을 억제하기 위해서, 염화수소 중의 수분 농도를 규정한 것이다. 염화수소에 의한 금속의 부식에 대해서는 수분 농도의 영향을 강하게 받는 것은 일반적으로 알려져 있지만, ppm 레벨의 수분 농도의 영향에 대해서는 명확하게 되어 있지 않았다.
그래서, 본 발명자들은 염화수소 중의 미량의 수분에 의한 금속의 부식에 대해서 예의 검토한 결과, 놀랍게도, 수분 농도가 ppm 레벨로 충분하게 낮은 경우에는 금속의 부식이 현저하게 억제되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하는데 이르렀다. 이하, 본 발명의 일실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.
본 실시형태의 염화수소 혼합물은 염화수소와 물을 함유한다. 그리고, 염화수소 혼합물은 그 적어도 일부가 액체가 되도록 충전 용기 내에 충전되어 있고, 기상의 수분 농도는 0.001몰ppm 이상 4.5몰ppm 미만이다. 또한, 액상의 수분 농도는 0.01몰ppm 이상 1몰ppm 미만이다.
또한, 본 실시형태의 충전 용기는 염화수소와 물을 함유하는 염화수소 혼합물이 충전된 충전 용기이다. 이 충전 용기에는 그 적어도 일부가 액체가 되도록 염화수소 혼합물이 충전되어 있고, 기상의 수분 농도는 0.001몰ppm 이상 4.5몰ppm 미만이다. 또한, 액상의 수분 농도는 0.01몰ppm 이상 1몰ppm 미만이다.
상기의 기상 및 액상의 수분 농도는 염화수소 혼합물을 충전 용기에 충전 완료했을 때부터 충전 용기 내의 염화수소 혼합물의 거의 전량을 방출하는 시점까지의 사이에 있어서의 기상 및 액상의 수분 농도이다.
또한, 기상과 액상이 공존하고 있는 염화수소 혼합물의 기상의 수분 농도가 0.01몰ppm 미만인 경우에 있어서는 수분 농도를 직접 측정하는 것은 곤란하기 때문, 액상의 수분 농도의 1/10을 기상의 수분 농도로 간주한다. 이것은 기상과 액상이 공존하고 있는 염화수소 중의 수분 농도는 기상의 수분 농도:액상의 수분 농도=1:10인 것이 경험적으로 알려져 있는 것에 기초한다.
이러한 염화수소 혼합물은 충전 용기로의 충전 완료 시의 액상의 수분 농도가 매우 낮기 때문에, 충전 용기로부터의 염화수소 혼합물 가스의 방출에 따라 수분이 액상측으로 농축되어 갔다고 하여도, 충전 용기 내의 액화 염화수소 혼합물의 전량이 가스화할 때까지 액상의 수분 농도가 충분하게 낮은 상태로 유지된다. 따라서, 충전 용기로부터 방출되는 염화수소 혼합물 가스의 수분 농도는 방출 초기부터 방출 종기(충전 용기 내의 액화 염화수소 혼합물의 전량이 가스화하는 시기)까지 충분하게 낮다. 그 때문에 충전 용기로부터 방출된 염화수소 혼합물 가스에 의한 금속의 부식을 방출 종기까지 현저하게 억제할 수 있다.
액상의 수분 농도는 0.01몰ppm 이상 1몰ppm 미만이지만, 바람직하게는 0.01몰ppm 이상 0.95몰ppm 이하이고, 보다 바람직하게는 0.01몰ppm 이상 0.45몰ppm 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.01몰ppm 이상 0.05몰ppm 이하이다.
액상의 수분 농도가 1몰ppm 미만이면, 충전 용기로부터의 염화수소 혼합물 가스의 방출에 따라 수분이 액상측으로 농축되어 갔다고 하여도, 충전 용기로부터 방출되는 염화수소 혼합물 가스의 수분 농도가 방출 종기까지 금속의 부식이 억제되는 레벨(예를 들면, 4.5몰ppm 미만)로 유지된다. 또한, 0.01몰ppm 보다 낮은 수분 농도에 대해서는 확인이 곤란하다.
충전 용기 내의 염화수소 혼합물 및 충전 용기로부터 방출된 염화수소 혼합물 가스는 상기한 바와 같이 수분 농도가 낮아 금속을 부식시키기 어렵다. 따라서, 충전 용기 내의 염화수소 혼합물 및 충전 용기로부터 방출된 염화수소 혼합물 가스가 접촉하는 부분에는 스테인레스 강 등의 금속을 사용할 수 있다. 예를 들면, 염화수소 혼합물의 충전 용기, 배관, 제조 장치, 공급 장치, 반송 장치, 반응 장치 등에 있어서의 염화수소 혼합물과 접촉하는 부분은 스테인레스 강 등의 금속으로 구성할 수 있다. 사용 가능한 스테인레스 강의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, SUS316, SUS316L, SUS304, SUS304L 등이 열거된다.
또한, 염화수소 혼합물의 충전 용기로의 초기 충전량 G0(단위:kg)은 특별히 한정되는 것은 아니지만 고압 가스 보안법 제 48 조 제 4 항에서 정한 충전 용기의 내용적 V를 따라 계산한 질량의 상한값의 70% 이상 100% 이하로 해도 된다. 환언하면, 염화수소 혼합물의 충전 용기로의 초기 충전량 G0(단위:kg)에 대한 충전 용기의 내용적 V(단위:L)의 비 V/G0에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1.67 이상 2.40 이하로 해도 된다.
비 V/G0가 1.67 이상이면(즉, 염화수소 혼합물의 충전 용기로의 초기 충전량 G0이 충전 용기의 내용적 V에 따라 계산한 질량의 상한치의 100% 이하이면), 충전 용기로의 염화수소 혼합물의 충전이 과충전으로는 되지 않으므로 안전하다. 한편, 비 V/G0가 2.40 이하이면(즉, 염화수소 혼합물의 충전 용기로의 초기 충전량 G0이, 충전 용기의 내용적 V를 따라 계산한 질량의 상한값의 70% 이상이면), 충전 용기의 내용적 V에 대한 염화수소 혼합물의 초기 충전량 G0이 충분한 양이므로, 충전 용기에 의한 염화수소 혼합물의 운반 효율이 높다.
또한, 염화수소 혼합물의 충전 용기로의 초기 충전량 G0(단위:kg)에 대한 충전 용기의 내용적 V(단위:L)의 비 V/G0는 1.70 이상 2.13 이하가 보다 바람직하고, 1.74 이상 1.88 이하가 더욱 바람직하다.
다음에 상기와 같은 염화수소 혼합물의 제조 방법의 일실시형태에 관하여 설명한다. 우선, 수분 농도가 1몰ppm 이상인 염화수소 혼합물 가스로부터 2단계의 탈수 공정에서 수분을 제거하고, 수분 농도가 0.5몰ppm 미만인 염화수소 혼합물 가스를 얻는다. 제 1 탈수 공정에서는 수분 농도가 1몰ppm 이상인 염화수소 혼합물 가스를 냉각하고, 상기 염화수소 혼합물 가스 중의 수분을 응축시켜서 분리한다. 수분 농도가 1몰ppm 이상인 염화수소 혼합물 가스를 예를 들면, -69℃까지 냉각하면, 수분 농도가 0.5몰ppm 이상 1몰ppm 미만인 염화수소 혼합물 가스가 얻어진다.
이어서, 제 2 탈수 공정에서는 제 1 탈수 공정에서 탈수한 염화수소 혼합물 가스를 수분 흡착제에 접촉시켜서 더욱 탈수하고, 수분 농도를 0.5몰ppm 미만으로 한다. 염화수소 혼합물 가스의 수분 농도를 0.5몰ppm 미만으로 할 수 있으면, 수분흡착제의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만 예를 들면, 제올라이트, 활성탄, 실리카겔, 5산화 2인이 열거된다. 또한, 제올라이트의 종류는 특별하게 한정되는 것은 아니고, 제올라이트에 함유되는 실리카와 알루미나의 비나 세공의 구멍 지름도 특별하게 한정되지 않지만, 염화수소에 대한 내성을 갖는 것이 바람직하고, 예를 들면 몰레큘러 시브 3A, 하이실리카제올라이트가 열거된다.
제 1 탈수 공정 및 제 2 탈수 공정에 의해 수분 농도가 0.5몰ppm 미만으로 된 염화수소 혼합물 가스를, 충전 공정에 있어서 압축하고, 예를 들면 용량 1L 이상 2000L 이하의 충전 용기에 충전한다. 그 때에는 염화수소 혼합물 가스의 적어도 일부가 액체가 되고 또한 충전 완료 시의 액상의 수분 농도가 0.01몰ppm 이상 1몰ppm 미만이 되도록 염화수소 혼합물 가스를 압축해서 충전한다.
염화수소 혼합물 가스를 압축해서 충전 용기에 충전하는 방법은 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 염화수소 혼합물 가스를 컴프레서로 승압해서 액화하고, 증류탑을 이용하여 저비점 성분 및 고비점 성분을 제거한 후에, 제품 탱크에 저류하고, 제품 탱크로부터 충전 용기로 옮겨서 충전하는 방법이 열거된다.
충전 용기의 용량은 1L 이상 2000L 이하로 할 수 있지만, 바람직하게는 2L 이상 1800L 이하이고, 보다 바람직하게는 3L 이상 1500L 이하이다. 충전 용기의 용량이 1L 이상이면, 사용 가능한 염화수소 혼합물의 양이 많으므로 효율이 뛰어나고 있다. 한편, 충전 용기의 용량이 2000L 이하이면, 충전 용기의 제작이나 수송이 용이하다.
또한, 염화수소 혼합물을 충전 용기에 충전하는 것에 있어서는 충전 용기의 온도는 특별하게 한정되지 않지만, 충전 용기를 -90℃ 이상 0℃ 이하로 미리 냉각하고 있어도 된다. 또한, 충전 용기 내에 수분이 잔존하고 있으면, 충전한 염화수소 혼합물의 수분 농도가 상승해버리므로, 충전 용기 내의 잔존 수분량이 0.1몰ppm이하가 되도록 미리 가열 감압 처리를 실시하고 있어도 된다.
또한, 충전 공정에 있어서의 염화수소 혼합물의 충전 용기로의 충전량 G1(단위:kg)에 대한 충전 용기의 내용적 V(단위:L)의 비 V/G1은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1.67 이상 11.8 이하이어도 된다. 비 V/G1이 1.67 이상이면, 충전 용기로의 염화수소 혼합물의 충전이 과충전으로는 되지 않으므로 안전하다. 한편, 비 V/G1이 11.8 이하이면, 염화수소 혼합물이 액화한다.
또한, 충전 공정에 있어서의 염화수소 혼합물의 충전 용기로의 충전량 G1(단위:kg)에 대한 충전 용기의 내용적 V(단위:L)의 비 V/G1은 1.67 이상 3.13 이하가 보다 바람직하고, 1.67 이상 2.40 이하가 더욱 바람직하다.
또한, 본 실시형태의 염화수소 혼합물의 제조 방법의 각 공정(제 1 탈수 공정, 제 2 탈수 공정, 충전 공정)에 있어서 염화수소 혼합물의 수분 농도를 측정하는 방법은 0.01몰ppm 정도까지 정확하게 측정 가능한 방법이면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 경면 냉각식 노점계, 푸리에 변환 적외 분광 광도계(FT-IR: Fourier transform infrared spectrometer), 5산화 인식 수분계 등을 사용하는 방법이나, 캐비티 링다운 분광법(CRDS: cavity ring-down spectroscopy)이 열거된다.
또한, 본 발명에 있어서의 수분 농도는 기상의 경우에는 충전 용기의 기상 부분으로부터 샘플을 인출하고, 캐비팅 링다운 분광법으로 측정한 것이다. 한편, 액상의 경우에는 충전 용기의 액상 부분으로부터 샘플을 인출한 후에 가스화하고, 기상의 경우와 같이, 캐비티 링다운 분광법으로 측정한 것이다.
이러한 본 실시형태의 염화수소 혼합물의 제조 방법에 의하면, 수분 농도가 매우 낮고 스테인레스 강 등의 금속의 부식이 일어나기 어려운 염화수소 혼합물을, 간편한 설비로 제조할 수 있다. 본 실시형태의 염화수소 혼합물의 제조 방법에 의해 제조된 염화수소 혼합물은 반도체나 박막 트랜지스터의 제조 시에 에칭 가스, 클리닝 가스로서 사용할 수 있다.
특히, Si-Ge(반도체), GaN(발광다이오드 등), SiC(파워 반도체)의 에피택셜성장 프로세스에서는 클리닝 가스로서의 사용뿐만 아니라 막형성 가스로서도 사용되지만, 막형성 가스 중에 불순물이 있으면 막 중에 불순물이 잔류하기 때문에, 본 실시형태의 염화수소 혼합물의 제조 방법에 의해 얻어지는 염화수소 혼합물은 매우 유용하다. 또한, 본 실시형태의 염화수소 혼합물의 제조 방법에 의해 얻어지는 염화수소 혼합물은 의약품, 염료 중간체 등의 각종 화학 약품의 제조에도 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태는 본 발명의 일예를 나타낸 것이고, 본 발명은 본 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시형태에는 각종 변경 또는 개량을 더하는 것이 가능하고, 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명에 포함될 수 있다.
실시예
이하에 실시예 및 비교예를 나타내고, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
염화수소와 물을 함유하는 염화수소 혼합물 25kg을, 용량 47L의 충전 용기 내에 일부가 액체가 되도록 충전했다. 충전 용기 내의 염화수소 혼합물은 기상과 액상으로 나누어져 있고, 충전 완료 시의 액상의 수분 농도는 0.80몰ppm이었다.
이 충전 용기로부터, 충전 용기 내의 염화수소 혼합물의 잔량이 3kg이 될 때 까지, 방출 속도 2L/min으로 기상을 방출했다. 이 상태에서, 충전 용기 내의 액상은 소실하고, 염화수소 혼합물의 전량이 가스화하고 있고, 그 수분 농도는 4.0몰ppm이었다.
장방 형상(폭 10mm, 길이 50mm, 두께 1mm)의 SUS316L 제작 테스트 피스를 준비하고, 질량을 측정한 후, 테프론(등록상표)제의 끈을 이용하여 내압 용기 내에 매달았다. 이 내압 용기 내에 상기의 수분 농도 4.0몰ppm의 염화수소 혼합물 가스를 도입하고, 내압을 0.5MPaG로 했다.
이 내압 용기를 100℃로 가열한 상태에서 5일간 방치한 후, N2로 충분하게 퍼지를 행해서 염화수소 농도가 0.1몰ppm 미만인 것을 확인 후에 내압 용기를 개방하고, 테스트 피스를 인출했다. 인출한 테스트 피스를 초순수와 10질량% 질산 수용액으로 각각 10분간씩 초음파 세정한 후, 질량을 측정하고, 그 질량 변화로부터 부식 속도를 산출했다. 그 결과, 부식 속도는 1.0㎛/y이었다.
[실시예 2]
충전 용기로의 충전 완료 시의 액상의 수분 농도가 0.40몰ppm인 점 이외는 실시예 1과 동일한 조작을 행하고, 수분 농도 2.0몰ppm의 염화수소 혼합물 가스를 얻었다. 이 염화수소 혼합물 가스를 사용한 점 이외는 실시예 1과 같은 조작을 행하여 테스트 피스의 부식 속도를 측정한 바, 0.81㎛/y이었다.
[실시예 3]
충전 용기로의 충전 완료 시의 액상의 수분 농도가 0.050몰ppm인 점 이외는 실시예 1과 동일한 조작을 행하고, 수분 농도 0.25몰ppm의 염화수소 혼합물 가스를 얻었다. 이 염화수소 혼합물 가스를 사용한 점 이외는 실시예 1과 동일한 조작을 행하여 테스트 피스의 부식 속도를 측정한 바, 0.52㎛/y이었다.
[실시예 4]
충전 용기로의 충전 완료 시의 액상의 수분 농도가 0.010몰ppm인 점 이외는 실시예 1과 동일한 조작을 행하여 수분 농도 0.050몰ppm의 염화수소 혼합물 가스를 얻었다. 이 염화수소 혼합물 가스를 사용한 점 이외는 실시예 1과 동일한 조작을 행하여 테스트 피스의 부식 속도를 측정한 바, 0.44㎛/y이었다.
[비교예 1]
충전 용기로의 충전 완료 시의 액상의 수분 농도가 1.0몰ppm인 점 이외는 실시예 1과 동일한 조작을 행하여 수분 농도 5.0몰ppm의 염화수소 혼합물 가스를 얻었다. 이 염화수소 혼합물 가스를 사용한 점 이외는 실시예 1과 같은 조작을 행하여 테스트 피스의 부식 속도를 측정한 바, 7.4㎛/y이었다.
[비교예 2]
충전 용기로의 충전 완료 시의 액상의 수분 농도가 2.0몰ppm인 점 이외는 실시예 1과 동일한 조작을 행하여 수분 농도 10몰ppm의 염화수소 혼합물 가스를 얻었다. 이 염화수소 혼합물 가스를 사용한 점 이외는 실시예 1과 같은 조작을 행하여 테스트 피스의 부식 속도를 측정한 바, 54㎛/y이었다.
이들의 결과(표 1을 참조)로부터, 충전 용기로의 충전 완료 시의 액상의 수분 농도가 1몰ppm 미만이면, 충전 용기로부터 방출되는 염화수소 혼합물 가스의 수분 농도는 방출 종기(충전 용기 내의 액화 염화수소 혼합물의 전량이 가스화하는 시기)까지 충분하게 낮으므로, 금속의 부식이 현저하게 억제되는 것이 확인된다.
Figure pct00001
[실시예 5]
다음에 수분 농도가 1몰ppm 미만인 염화수소 혼합물의 제조 방법의 실시예를 나타낸다. 수분 농도가 1000몰ppm인 조(粗) 염화수소 혼합물 가스를, 320m3/h의 유량으로 냉각 응축기에 이송하고, -10℃로 냉각해서 조 염화수소 혼합물 가스 중의 수분을 응축시켜 조 염화수소 혼합물 가스 중의 수분의 일부를 제거했다.
또한, 수분의 일부가 제거된 조 염화수소 혼합물 가스를 수분 흡착탑에 이송하고, 수분 흡착탑 내에 충전된 수분 흡착제(UNION SHOWA K.K. 제품의 몰레큘러 시브 3A)에 접촉시켜서 탈수했다. 조 염화수소 혼합물 가스의 유통 속도는 선속도 LV(Lineaｒ Velocity)가 10m/min, 공간 속도 SV(Space Velocity)가 1000/h이다. 수분 흡착탑의 출구의 염화수소 혼합물 가스의 수분 농도는 0.34몰ppm이었다.
이 수분 농도 0.34몰ppm의 염화수소 혼합물 가스 25kg을 펌프로 승압하면서 용량 47L의 충전 용기에 충전했다. 충전 용기 내의 액화 염화수소 혼합물(액상)의 수분 농도는 0.41몰ppm이었다.
[비교예 3]
수분 농도가 1000몰ppm인 조 염화수소 혼합물 가스를 320m3/h의 유량으로 냉각 응축기로 이송하고, -69℃로 냉각해서 조 염화수소 혼합물 가스 중의 수분을 응축시켜서 조 염화수소 혼합물 가스 중의 수분의 일부를 제거했다. 얻어진 염화수소 혼합물 가스의 수분 농도는 0.51몰ppm이었다.
이 수분 농도 0.51몰ppm의 염화수소 혼합물 가스 25kg을 펌프로 승압하면서 용량 47L의 충전 용기에 충전했다. 충전 용기 내의 액화 염화수소 혼합물(액상)의 수분 농도는 1.0몰ppm이었다.
이들의 결과로부터, 냉각해서 수분을 응축시키는 공정과 수분 흡착제에 접촉시키는 공정의 2단계의 탈수 공정을 설치함으로써, 수분 농도 1몰ppm 미만의 염화수소 혼합물이 얻어지는 것이 확인된다.

Claims (11)

  1. 염화수소와 물을 함유하는 염화수소 혼합물로서, 적어도 일부가 액체가 되도록 충전 용기 내에 충전되어 있고, 기상의 수분 농도가 0.001몰ppm 이상 4.5몰ppm 미만인 염화수소 혼합물.
  2. 염화수소와 물을 함유하는 염화수소 혼합물로서, 적어도 일부가 액체가 되도록 충전 용기 내에 충전되어 있고, 액상의 수분 농도가 0.01몰ppm 이상 1몰ppm 미만인 염화수소 혼합물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 충전 용기로의 초기 충전량 G0(단위:kg)에 대한 상기 충전 용기의 내용적 V(단위:L)의 비 V/G0가 1.67 이상 2.40 이하인 염화수소 혼합물.
  4. 염화수소와 물을 함유하는 염화수소 혼합물을 제조하는 방법으로서,
    수분 농도가 1몰ppm 이상인 염화수소 혼합물을 냉각하고, 상기 염화수소 혼합물 중의 수분을 응축시켜서 분리하는 제 1 탈수 공정과,
    상기 제 1 탈수 공정에서 얻어진 염화수소 혼합물을 수분 흡착제에 접촉시켜 수분 농도를 0.5몰ppm 미만으로 하는 제 2 탈수 공정과,
    상기 제 2 탈수 공정에서 얻어진 염화수소 혼합물을, 그 적어도 일부가 액체가 되고 또한 충전 완료 시의 액상의 수분 농도가 0.01몰ppm 이상 1몰ppm 미만이 되도록 충전 용기에 충전하는 충전 공정을 구비하는 염화수소 혼합물의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 충전 용기의 적어도 일부분이 스테인레스 강으로 구성되어 있는 염화수소 혼합물의 제조 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 충전 공정에 있어서의 상기 염화수소 혼합물의 상기 충전 용기로의 충전량 G1(단위:kg)에 대한 상기 충전 용기의 내용적 V(단위:L)의 비 V/G1이 1.67 이상 11.8 이하인 염화수소 혼합물의 제조 방법.
  7. 염화수소와 물을 함유하는 염화수소 혼합물이 충전된 충전 용기로서, 상기 염화수소 혼합물의 적어도 일부가 액체가 되도록 충전되어 있고, 기상의 수분 농도가 0.001몰ppm 이상 4.5몰ppm 미만인 충전 용기.
  8. 염화수소와 물을 함유하는 염화수소 혼합물이 충전된 충전 용기로서, 상기 염화수소 혼합물의 적어도 일부가 액체가 되도록 충전되어 있고, 액상의 수분 농도가 0.01몰ppm 이상 1몰ppm 미만인 충전 용기.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 염화수소 혼합물의 초기 충전량 G0(단위:kg)에 대한 내용적 V(단위:L)의 비 V/G0가 1.67 이상 2.40 이하인 충전 용기.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    용량이 1L 이상 2000L 이하인 충전 용기.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 일부분이 스테인레스 강으로 구성되어 있는 충전 용기.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113874300B (zh) * 2020-03-09 2023-02-28 昭和电工株式会社 二氧化硫混合物及其制造方法以及填充容器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH119003A (ja) 1997-06-23 1999-01-19 Kobashi Kogyo Co Ltd ロータリ作業機の土付着防止板固定方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US119003A (en) 1871-09-19 Improvement in water-meters
US4853148A (en) * 1987-03-24 1989-08-01 Advanced Technology Materials, Inc. Process and composition for drying of gaseous hydrogen halides
US20020174893A1 (en) * 2001-03-23 2002-11-28 Chowdhury Naser Mahmud Apparatus for detecting liquid dry conditions for liquefied compressed gases
DE19948206A1 (de) * 1999-10-07 2001-04-12 Merck Patent Gmbh Verfahren zur Herstellung hochreiner Salzsäure
JP3920544B2 (ja) * 2000-08-09 2007-05-30 鶴見曹達株式会社 高圧ガス容器への液化塩化水素の充填方法
JP2003028392A (ja) * 2001-05-10 2003-01-29 Mitsui Chemicals Inc 半導体製造用高純度塩化水素
JP2003119003A (ja) 2001-10-09 2003-04-23 Tsurumi Soda Co Ltd 塩化水素精製方法および精製装置
JP5544696B2 (ja) * 2008-09-24 2014-07-09 東亞合成株式会社 液化塩素の製造方法
CN102153051A (zh) * 2011-05-19 2011-08-17 河北邢矿硅业科技有限公司 一种脱除氯化氢气体中水分的方法
CN102838087B (zh) * 2011-06-21 2014-04-02 北京华宇同方化工科技开发有限公司 一种制备含水量低于10×10-6的氯化氢气体的方法和系统
KR20130039249A (ko) * 2011-10-11 2013-04-19 홍인화학 주식회사 고순도 염화수소 제조방법 및 제조 시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH119003A (ja) 1997-06-23 1999-01-19 Kobashi Kogyo Co Ltd ロータリ作業機の土付着防止板固定方法

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