KR20220065864A - Fluorine gas manufacturing method and fluorine gas manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
미스트에 의한 배관이나 밸브의 폐색을 억제할 수 있는 불소 가스의 제조 방법을 제공한다. 전해조 내에서 전해액의 전기 분해를 행하는 전해 공정과, 전기 분해에 있어서의 불소 가스 생성의 전류 효율을 측정하는 전류 효율 측정 공정과, 전해액의 전기 분해시에 전해조의 내부에서 발생한 유체를 전해조의 내부로부터 외부로 유로를 통해 보내는 송기 공정을 구비하는 방법에 의해 불소 가스를 제조한다. 송기 공정에 있어서는 전류 효율 측정 공정에서 측정된 전류 효율에 따라 유체를 흘려보내는 유로를 스위칭하고, 전류 효율 측정 공정에서 측정된 전류 효율이 미리 설정된 기준값 이상인 경우에는 전해조의 내부로부터 제 1 외부로 유체를 보내는 제 1 유로에 유체를 보내고, 미리 설정된 기준값보다 작은 경우에는 전해조의 내부로부터 제 2 외부로 유체를 보내는 제 2 유로에 유체를 보내도록 되어 있다. 미리 설정된 기준값은 50% 이상의 범위 내의 수치이다.A method for producing fluorine gas capable of suppressing clogging of piping or valves by mist is provided. An electrolysis step of performing electrolysis of the electrolytic solution in the electrolysis cell, a current efficiency measuring step of measuring the current efficiency of fluorine gas generation in the electrolysis, and a fluid generated inside the electrolyzer during the electrolysis of the electrolytic solution from the inside of the electrolyzer Fluorine gas is produced by a method including a gas sending step to the outside through a flow path. In the air sending process, the flow path through which the fluid flows is switched according to the current efficiency measured in the current efficiency measuring process, and when the current efficiency measured in the current efficiency measuring process is greater than or equal to a preset reference value, the fluid is transferred from the inside of the electrolytic cell to the first outside The fluid is sent to the first flow path to be sent, and when it is smaller than a preset reference value, the fluid is sent to the second flow path that sends the fluid from the inside of the electrolytic cell to the second outside. The preset reference value is a numerical value within a range of 50% or more.
Description
본 발명은 불소 가스의 제조 방법 및 불소 가스 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a fluorine gas and an apparatus for producing a fluorine gas.
불소 가스는 불화 수소 및 금속 불화물을 함유하는 전해액을 전기 분해함으로써 합성(전해 합성)할 수 있다. 전해액의 전기 분해에 의해 불소 가스와 함께 미스트(예를 들면 전해액의 미스트)도 발생하므로, 전해조로부터 송출된 불소 가스에는 미스트가 동반한다. 불소 가스에 동반한 미스트는 분체로 되어 불소 가스의 송기에 사용되는 배관이나 밸브를 폐색시킬 우려가 있다. 그 때문에 불소 가스를 제조하는 운전을 중단 또는 정지하지 않을 수 없는 경우가 있고, 전해법에 의한 불소 가스의 제조에 있어서의 연속 운전의 지장이 되어 있었다.Fluorine gas can be synthesized (electrolytic synthesis) by electrolyzing an electrolyte solution containing hydrogen fluoride and metal fluoride. Since mist (for example, mist of electrolyte solution) is also generated along with the fluorine gas by electrolysis of the electrolytic solution, the mist accompanies the fluorine gas sent out from the electrolytic cell. The mist accompanying the fluorine gas becomes powdery and there is a possibility of clogging a pipe or a valve used for supplying the fluorine gas. Therefore, there are cases in which it is necessary to stop or stop the operation for producing the fluorine gas, which is a hindrance to the continuous operation in the production of the fluorine gas by the electrolytic method.
미스트에 의한 배관이나 밸브의 폐색을 억제하기 위해서, 특허문헌 1에는 미스트를 동반하는 불소 가스 또는 상기 가스가 통과하는 배관을 전해액의 융점 이상으로 가열하는 기술이 개시되어 있다. 또한 특허문헌 2에는 미스트를 러핑하는 공간인 가스 확산부와, 미스트를 흡착시키기 위한 충전재를 수용하는 충전재 수용부를 갖는 가스 생성 장치가 개시되어 있다.In order to suppress the clogging of piping or a valve by mist, the technique of heating the fluorine gas accompanying mist, or the piping through which the said gas passes is disclosed by
그러나, 미스트에 의한 배관이나 밸브의 폐색을 보다 효과적으로 억제할 수 있는 기술이 요구되고 있었다. However, the technique which can suppress more effectively the blockage of piping or a valve by mist was calculated|required.
본 발명은 미스트에 의한 배관이나 밸브의 폐색을 억제할 수 있는 불소 가스의 제조 방법 및 불소 가스 제조 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.An object of the present invention is to provide a fluorine gas manufacturing method and a fluorine gas manufacturing apparatus capable of suppressing clogging of piping or valves by mist.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일양태는 이하의 [1]∼[5]와 같다.In order to solve the above problems, one aspect of the present invention is as follows [1] to [5].
[1]불화 수소 및 금속 불화물을 함유하는 전해액을 전기 분해해서 불소 가스를 제조하는 불소 가스의 제조 방법으로서,[1] A method for producing fluorine gas by electrolyzing an electrolyte solution containing hydrogen fluoride and metal fluoride to produce fluorine gas, the method comprising:
전해조 내에서 상기 전기 분해를 행하는 전해 공정과,an electrolysis step of performing the electrolysis in an electrolyzer;
상기 전기 분해에 있어서의 불소 가스 생성의 전류 효율을 측정하는 전류 효율 측정 공정과,a current efficiency measuring step of measuring the current efficiency of fluorine gas generation in the electrolysis;
상기 전해액의 전기 분해시에 상기 전해조의 내부에서 발생한 유체를 상기 전해조의 내부로부터 외부로 유로를 통해 보내는 송기 공정을 구비하고,and a sending process of sending the fluid generated inside the electrolyzer from the inside of the electrolytic cell to the outside through a flow path during the electrolysis of the electrolyte;
상기 송기 공정에 있어서는 상기 전류 효율 측정 공정에서 측정된 상기 전류 효율에 따라 상기 유체를 흘려보내는 유로를 스위칭하고, 상기 전류 효율 측정 공정에서 측정된 상기 전류 효율이 미리 설정된 기준값 이상인 경우에는 상기 전해조의 내부로부터 제 1 외부로 상기 유체를 보내는 제 1 유로에 상기 유체를 보내고, 상기 미리 설정된 기준값보다 작은 경우에는 상기 전해조의 내부로부터 제 2 외부로 상기 유체를 보내는 제 2 유로에 상기 유체를 보내도록 되어 있고,In the sending process, the flow path through which the fluid flows is switched according to the current efficiency measured in the current efficiency measuring process, and when the current efficiency measured in the current efficiency measuring process is equal to or greater than a preset reference value, the inside of the electrolytic cell to send the fluid to a first flow path for sending the fluid to the first outside, and to send the fluid to a second flow path for sending the fluid from the inside of the electrolytic cell to the second outside when it is smaller than the preset reference value, ,
상기 미리 설정된 기준값은 50% 이상의 범위 내의 수치인 불소 가스의 제조 방법.The preset reference value is a method for producing a fluorine gas that is a numerical value within a range of 50% or more.
[2]상기 금속 불화물은 칼륨, 세슘, 루비듐, 및 리튬으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속의 불화물인 [1]에 기재된 불소 가스의 제조 방법.[2] The method for producing a fluorine gas according to [1], wherein the metal fluoride is a fluoride of at least one metal selected from potassium, cesium, rubidium, and lithium.
[3]상기 전기 분해에 있어서 사용하는 양극이 다이아몬드, 다이아몬드 라이크 카본, 어모포스 카본, 그래파이트, 및 글래시 카본으로부터 선택되는 적어도 1종의 탄소재료로 형성된 탄소질 전극인 [1] 또는 [2]에 기재된 불소 가스의 제조 방법.[3] [1] or [2] wherein the anode used in the electrolysis is a carbonaceous electrode formed of at least one carbon material selected from diamond, diamond-like carbon, amorphous carbon, graphite, and glassy carbon The method for producing fluorine gas as described in.
[4]상기 전해조는 상기 전기 분해에 있어서 사용하는 양극 또는 음극에서 발생한 기포가 상기 전해액 내를 연직 방향으로 상승하고, 상기 전해액의 액면에 도달 가능한 구조를 갖는 [1]∼[3] 중 어느 한 항에 기재된 불소 가스의 제조 방법.[4] Any one of [1] to [3] in which the electrolytic cell has a structure in which bubbles generated in the anode or cathode used in the electrolysis rise in the vertical direction in the electrolytic solution and reach the liquid level of the electrolytic solution. The method for producing a fluorine gas according to claim.
[5]불화 수소 및 금속 불화물을 함유하는 전해액을 전기 분해해서 불소 가스를 제조하는 불소 가스 제조 장치로서,[5] A fluorine gas production apparatus for producing fluorine gas by electrolyzing an electrolyte solution containing hydrogen fluoride and metal fluoride, comprising:
상기 전해액을 수용하여 상기 전기 분해가 행해지는 전해조와,an electrolyzer in which the electrolysis is performed by receiving the electrolyte;
상기 전기 분해에 있어서의 불소 가스 생성의 전류 효율을 측정하는 전류 효율 측정부와,a current efficiency measuring unit for measuring the current efficiency of fluorine gas generation in the electrolysis;
상기 전해액의 전기 분해시에 상기 전해조의 내부에서 발생한 유체를 상기 전해조의 내부로부터 외부로 보내는 유로를 구비하고,and a flow path for sending a fluid generated inside the electrolyzer from the inside of the electrolytic cell to the outside during the electrolysis of the electrolyte;
상기 유로는 상기 전해조의 내부로부터 제 1 외부로 상기 유체를 보내는 제 1 유로와, 상기 전해조의 내부로부터 제 2 외부로 상기 유체를 보내는 제 2 유로를 가짐과 아울러, 상기 전류 효율 측정부에 의해 측정된 상기 전류 효율에 따라 상기 유체를 흘려보내는 유로를 상기 제 1 유로 또는 상기 제 2 유로로 스위칭하는 유로 스위칭부를 갖고 있고,The flow path has a first flow path for sending the fluid from the inside of the electrolytic cell to the first outside, and a second flow path for sending the fluid from the inside of the electrolytic cell to the second outside, and is measured by the current efficiency measuring unit and a flow path switching unit for switching the flow path through which the fluid flows to the first flow path or the second flow path according to the current efficiency,
상기 유로 스위칭부는 상기 전류 효율 측정부에 의해 측정된 상기 전류 효율이 미리 설정된 기준값 이상인 경우에는 상기 전해조의 내부로부터 상기 제 1 유로에 상기 유체를 보내고, 상기 미리 설정된 기준값보다 작은 경우에는 상기 전해조의 내부로부터 상기 제 2 유로에 상기 유체를 보내도록 되어 있고,The flow path switching unit sends the fluid from the inside of the electrolyzer to the first flow path when the current efficiency measured by the current efficiency measuring unit is equal to or greater than a preset reference value, and when the current efficiency measured by the current efficiency measuring unit is less than the preset reference value, the inside of the electrolyzer to send the fluid to the second flow path from
상기 미리 설정된 기준값은 50% 이상의 범위 내의 수치인 불소 가스 제조 장치.The preset reference value is a fluorine gas manufacturing apparatus that is a numerical value within a range of 50% or more.
본 발명에 의하면, 불화 수소 및 금속 불화물을 함유하는 전해액을 전기 분해해서 불소 가스를 제조할 때에 미스트에 의한 배관이나 밸브의 폐색을 억제할 수 있다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when electrolyzing the electrolyte solution containing hydrogen fluoride and a metal fluoride and manufacturing a fluorine gas, the clogging of piping and a valve by mist can be suppressed.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 불소 가스 제조 장치에 있어서 평균 입자지름 측정부로서 사용되는 광산란 검출기의 일례를 설명하는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 불소 가스 제조 장치의 일례를 설명하는 개략도이다.
도 3은 도 2의 불소 가스 제조 장치에 있어서 미스트 제거부로서 사용되는 미스트 제거 장치의 일례를 설명하는 모식도이다.
도 4는 도 2의 불소 가스 제조 장치의 제 1 변형예를 설명하는 개략도이다.
도 5는 도 2의 불소 가스 제조 장치의 제 2 변형예를 설명하는 개략도이다.
도 6은 도 2의 불소 가스 제조 장치의 제 3 변형예를 설명하는 개략도이다.
도 7은 도 2의 불소 가스 제조 장치의 제 4 변형예를 설명하는 개략도이다.
도 8은 도 2의 불소 가스 제조 장치의 제 5 변형예를 설명하는 개략도이다.
도 9는 도 2의 불소 가스 제조 장치의 제 6 변형예를 설명하는 개략도이다.
도 10은 도 2의 불소 가스 제조 장치의 제 7 변형예를 설명하는 개략도이다.
도 11은 도 2의 불소 가스 제조 장치의 제 8 변형예를 설명하는 개략도이다.
도 12는 도 2의 불소 가스 제조 장치의 제 9 변형예를 설명하는 개략도이다.
도 13은 도 2의 불소 가스 제조 장치의 제 10 변형예를 설명하는 개략도이다.
도 14는 참고예 1에 있어서, 양극에서 발생한 유체에 포함되는 미스트의 입자지름 분포를 나타내는 그래프이다.
도 15는 참고예 1에 있어서, 미스트의 평균 입자지름과 양극에서 발생한 미스트의 양의 상관성을 나타내는 그래프이다.
도 16은 참고예 1에 있어서, 미스트의 평균 입자지름과 전류 효율의 관계를 나타내는 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram explaining an example of the light scattering detector used as an average particle diameter measuring part in the fluorine gas manufacturing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.
2 is a schematic diagram illustrating an example of a fluorine gas production apparatus according to an embodiment of the present invention.
It is a schematic diagram explaining an example of the mist removal apparatus used as a mist removal part in the fluorine gas manufacturing apparatus of FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a first modified example of the fluorine gas production apparatus of FIG. 2 .
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a second modified example of the fluorine gas production apparatus of FIG. 2 .
6 is a schematic diagram for explaining a third modified example of the fluorine gas production apparatus of FIG. 2 .
7 is a schematic diagram for explaining a fourth modified example of the fluorine gas production apparatus of FIG. 2 .
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a fifth modified example of the fluorine gas production apparatus of FIG. 2 .
9 is a schematic diagram for explaining a sixth modified example of the fluorine gas production apparatus of FIG. 2 .
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a seventh modification of the fluorine gas production apparatus of FIG. 2 .
11 is a schematic diagram for explaining an eighth modification of the fluorine gas production apparatus of FIG. 2 .
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a ninth modification of the fluorine gas production apparatus of FIG. 2 .
13 is a schematic diagram for explaining a tenth modification of the fluorine gas production apparatus of FIG. 2 .
14 is a graph showing the particle size distribution of mist contained in the fluid generated at the anode in Reference Example 1;
15 is a graph showing the correlation between the average particle diameter of mist and the amount of mist generated at the anode in Reference Example 1. FIG.
It is a graph which shows the relationship between the average particle diameter of mist, and a current efficiency in Reference Example 1.
본 발명의 일실시형태에 대해서 이하에 설명한다. 또, 본 실시형태는 본 발명의 일례를 나타낸 것으로서, 본 발명은 본 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 실시형태에는 여러가지 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능하며, 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명에 포함될 수 있다.An embodiment of the present invention will be described below. In addition, this embodiment shows an example of this invention, and this invention is not limited to this embodiment. In addition, it is possible to add various changes or improvements to this embodiment, and the form to which such a change or improvement was added can also be included in this invention.
본 발명자들은 불소 가스의 전해 합성에 있어서 배관이나 밸브의 폐색을 야기하는 미스트에 대해서 예의 검토를 행했다. 본 발명에 있어서의 「미스트」란 전해액의 전기 분해에 의해 전해조에서 불소 가스와 함께 발생하는 액체의 미립자나 고체의 미립자인 것이다. 구체적으로는 전해액의 미립자, 전해액의 미립자가 상변화한 고체의 미립자, 및, 전해조를 구성하는 부재(전해조를 형성하는 금속, 전해조용의 패킹, 탄소전극 등)와 불소 가스가 반응해서 생긴 고체의 미립자인 것이다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors earnestly examined about the mist which causes clogging of piping or a valve in the electrolytic synthesis of fluorine gas. "Mist" in the present invention is liquid microparticles or solid microparticles generated together with fluorine gas in an electrolytic cell by electrolysis of an electrolytic solution. Specifically, fine particles of an electrolyte solution, fine particles of a solid in which the fine particles of an electrolyte solution are phase-changed, and solids formed by the reaction of fluorine gas with a member constituting the electrolytic cell (metal forming the electrolytic cell, packing for the electrolytic cell, carbon electrode, etc.) it is particulate.
본 발명자들은 전해액의 전기 분해시에 전해조의 내부에서 발생한 유체에 포함되는 미스트의 평균 입자지름을 측정하고, 미스트의 평균 입자지름이 경시적으로 변화되어 있는 것을 확인했다. 또한 예의 검토한 결과, 미스트의 평균 입자지름과 전기 분해에 있어서의 불소 가스 생성의 전류 효율에 상관성이 있는 것을 찾아내고, 또한, 미스트의 평균 입자지름과 유체를 보내는 배관이나 밸브의 폐색의 일어나기 쉬움의 사이에 상관성이 있는 것을 찾아냈다. 그리고, 전기 분해에 있어서의 불소 가스 생성의 전류 효율에 따라, 전해조의 내부에서 발생한 유체를 보내기 위한 유로를 연구함으로써, 배관이나 밸브의 폐색을 억제할 수 있고, 불소 가스를 제조하는 운전의 중단이나 정지의 빈도를 저감할 수 있는 것을 찾아내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 본 발명의 일실시형태에 대해서, 이하에 설명한다.The present inventors measured the average particle diameter of mist contained in the fluid generated inside the electrolyzer at the time of electrolysis of electrolyte solution, and confirmed that the average particle diameter of mist changed with time. Further, as a result of intensive examination, it was found that there is a correlation between the average particle diameter of the mist and the current efficiency of fluorine gas generation in electrolysis, and the average particle diameter of the mist and the pipe or valve that sends the fluid are prone to clogging found a correlation between And, according to the current efficiency of the fluorine gas generation in the electrolysis, by studying the flow path for sending the fluid generated inside the electrolytic cell, it is possible to suppress the clogging of the pipe or valve, and to stop the operation of producing fluorine gas or It came to complete this invention by discovering what can reduce the frequency of a stoppage. EMBODIMENT OF THE INVENTION One Embodiment of this invention is described below.
본 실시형태의 불소 가스의 제조 방법은 불화 수소 및 금속 불화물을 함유하는 전해액을 전기 분해해서 불소 가스를 제조하는 불소 가스의 제조 방법으로서, 전해조 내에서 전기 분해를 행하는 전해 공정과, 전기 분해에 있어서의 불소 가스 생성의 전류 효율을 측정하는 전류 효율 측정 공정과, 전해액의 전기 분해시에 전해조의 내부에서 발생한 유체를 전해조의 내부로부터 외부로 유로를 통해 보내는 송기 공정을 구비한다.The method for producing fluorine gas of the present embodiment is a method for producing fluorine gas by electrolyzing an electrolyte solution containing hydrogen fluoride and metal fluoride to produce fluorine gas, an electrolysis step of performing electrolysis in an electrolyzer; a current efficiency measuring step of measuring the current efficiency of generating fluorine gas of
송기 공정에 있어서는 전류 효율 측정 공정에서 측정된 전류 효율에 따라, 유체를 흘려보내는 유로를 스위칭하도록 되어 있다. 즉, 전류 효율 측정 공정에서 측정된 전류 효율이 미리 설정된 기준값 이상인 경우에는 전해조의 내부로부터 제 1 외부로 유체를 보내는 제 1 유로에 유체를 보내고, 미리 설정된 기준값보다 작은 경우에는 전해조의 내부로부터 제 2 외부로 유체를 보내는 제 2 유로에 유체를 보내도록 되어 있다. 그리고, 미리 설정된 기준값은 50% 이상의 범위 내의 수치로 되어 있다.In the air sending step, the flow path through which the fluid flows is switched according to the current efficiency measured in the current efficiency measuring step. That is, when the current efficiency measured in the current efficiency measurement process is equal to or greater than a preset reference value, the fluid is sent from the inside of the electrolytic cell to the first flow path for sending the fluid to the first outside, and when it is smaller than the preset reference value, the second flow is transmitted from the inside of the electrolyzer. The fluid is sent to the second flow path for sending the fluid to the outside. In addition, the preset reference value is a numerical value within a range of 50% or more.
또한 본 실시형태의 불소 가스 제조 장치는 불화 수소 및 금속 불화물을 함유하는 전해액을 전기 분해해서 불소 가스를 제조하는 불소 가스 제조 장치로서, 전해액을 수용하여 전기 분해가 행해지는 전해조와, 전기 분해에 있어서의 불소 가스 생성의 전류 효율을 측정하는 전류 효율 측정부와, 전해액의 전기 분해시에 전해조의 내부에서 발생한 유체를 전해조의 내부로부터 외부로 보내는 유로를 구비하고 있다.In addition, the fluorine gas production apparatus of the present embodiment is a fluorine gas production apparatus for producing fluorine gas by electrolyzing an electrolyte solution containing hydrogen fluoride and metal fluoride, and an electrolyzer containing an electrolyte solution and performing electrolysis; and a current efficiency measuring unit for measuring the current efficiency of generating fluorine gas of
상기 유로는 전해조의 내부로부터 제 1 외부로 유체를 보내는 제 1 유로와, 전해조의 내부로부터 제 2 외부로 유체를 보내는 제 2 유로를 갖고 있다. 또한 이 유로는 전류 효율 측정부에 의해 측정된 전류 효율에 따라, 유체를 흘려보내는 유로를 제 1 유로 또는 제 2 유로로 스위칭하는 유로 스위칭부를 갖고 있다.The flow path has a first flow path for sending the fluid from the inside of the electrolytic cell to the first outside, and a second flow path for sending the fluid from the inside of the electrolytic cell to the second outside. In addition, this flow path has a flow path switching unit that switches the flow path through which the fluid flows to the first flow path or the second flow path according to the current efficiency measured by the current efficiency measuring unit.
유로 스위칭부는 전류 효율 측정부에 의해 측정된 전류 효율이 미리 설정된 기준값 이상인 경우에는 전해조의 내부로부터 제 1 유로에 유체를 보내고, 미리 설정된 기준값보다 작은 경우에는 전해조의 내부로부터 제 2 유로에 유체를 보내도록 되어 있다. 그리고, 미리 설정된 기준값은 50% 이상의 범위 내의 수치로 되어 있다.The flow path switching unit sends the fluid from the inside of the electrolyzer to the first flow path when the current efficiency measured by the current efficiency measuring unit is equal to or greater than a preset reference value, and sends the fluid from the inside of the electrolytic cell to the second flow path when it is smaller than the preset reference value. it is written In addition, the preset reference value is a numerical value within a range of 50% or more.
본 실시형태의 불소 가스의 제조 방법 및 불소 가스 제조 장치에 있어서는 전기 분해에 있어서의 불소 가스 생성의 전류 효율에 따라, 유체를 흘려보내는 유로를 제 1 유로 또는 제 2 유로로 스위칭하므로, 결과적으로, 미스트의 평균 입자지름에 따라 유로를 제 1 유로 또는 제 2 유로로 스위칭하고 있는 것으로 되어 미스트에 의한 유로의 폐색이 생기기 어렵다. 그 때문에 본 실시형태의 불소 가스의 제조 방법 및 불소 가스 제조 장치는 불화 수소 및 금속 불화물을 함유하는 전해액을 전기 분해해서 불소 가스를 제조할 때에 미스트에 의한 배관이나 밸브의 폐색을 억제할 수 있다. 따라서, 불소 가스를 제조하는 운전의 중단이나 정지의 빈도를 저감할 수 있고, 연속 운전을 행하는 것이 용이하다. 그 때문에 불소 가스를 경제적으로 제조할 수 있다.In the fluorine gas manufacturing method and fluorine gas manufacturing apparatus of the present embodiment, the flow path through which the fluid flows is switched to the first flow path or the second flow path depending on the current efficiency of the fluorine gas generation in the electrolysis. As a result, The flow path is switched to the 1st flow path or the 2nd flow path according to the average particle diameter of mist, and it is hard to produce clogging of the flow path by mist. Therefore, when the fluorine gas manufacturing method and fluorine gas manufacturing apparatus of this embodiment electrolyze the electrolyte solution containing hydrogen fluoride and a metal fluoride and manufacture fluorine gas, the blockage of piping and a valve by mist can be suppressed. Therefore, it is possible to reduce the frequency of interruption or stop of the operation for producing the fluorine gas, and it is easy to perform continuous operation. Therefore, fluorine gas can be manufactured economically.
또, 본 실시형태의 불소 가스의 제조 방법 및 불소 가스 제조 장치에 있어서는 전류 효율의 측정은 전기 분해 중에 상시 행해도 좋고, 일정한 간격을 두고 정기적으로 행해도 좋고, 부정기적으로 수시 행해도 좋다. 또한, 제 1 유로와 제 2 유로는 별도의 유로이지만, 제 1 외부와 제 2 외부는 다른 개소이어도 좋고, 동일한 개소이어도 좋다.In addition, in the fluorine gas manufacturing method and fluorine gas manufacturing apparatus of this embodiment, the measurement of current efficiency may be performed constantly during electrolysis, may be performed regularly at regular intervals, or may be performed irregularly at any time. In addition, although the 1st flow path and the 2nd flow path are separate flow paths, the 1st exterior and the 2nd exterior may be a different location, and the same location may be sufficient as them.
여기에서, 본 실시형태의 불소 가스의 제조 방법 및 불소 가스 제조 장치의 일례를 나타낸다. 제 1 유로는 전해조의 내부로부터, 유체로부터 미스트를 제거하는 미스트 제거부를 경유하고, 유체로부터 불소 가스를 선별해서 취출하는 불소 가스 선별부로 유체를 보내는 유로이다. 제 2 유로는 미스트 제거부를 경유하지 않고 전해조의 내부로부터 불소 가스 선별부로 유체를 보내는 유로이다. 즉, 전류 효율이 미리 설정된 기준값 이상인 경우에는 제 1 유로에 구비된 미스트 제거부에 유체가 보내어지고, 미리 설정된 기준값보다 작은 경우에는 유체는 미스트 제거부로 보내어지지 않도록 되어 있다. 본 예에 있어서는 불소 가스 선별부가 제 1 외부 및 제 2 외부에 상당하고, 제 1 외부와 제 2 외부가 동일한 개소로 되어 있지만, 제 1 외부와 제 2 외부는 다른 개소이어도 좋다.Here, an example of the manufacturing method and fluorine gas manufacturing apparatus of the fluorine gas of this embodiment is shown. The first flow passage is a flow passage that sends the fluid from the inside of the electrolytic cell to the fluorine gas separator for sorting and taking out the fluorine gas from the fluid via the mist removing part for removing mist from the fluid. The second flow path is a flow path for sending the fluid from the inside of the electrolytic cell to the fluorine gas sorting unit without passing through the mist removing unit. That is, when the current efficiency is equal to or greater than the preset reference value, the fluid is sent to the mist removal unit provided in the first flow path, and when it is smaller than the preset reference value, the fluid is not sent to the mist removal unit. In this example, the fluorine gas separation unit corresponds to the first exterior and the second exterior, and the first exterior and the second exterior are the same location, but the first exterior and the second exterior may be different locations.
그리고, 제 2 유로는 미스트에 의한 제 2 유로의 폐색을 억제하는 폐색 억제 기구를 갖고 있다. 폐색 억제 기구는 미스트에 의한 제 2 유로의 폐색을 억제할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 하기와 같은 것을 들 수 있다. 즉, 대경인 배관, 경사진 배관, 회전 스크류, 기류 발생 장치를 예시할 수 있고, 이들은 조합해서 사용해도 좋다.And the 2nd flow path has a blockage suppression mechanism which suppresses blockage of the 2nd flow path by mist. Although the blockage suppression mechanism will not be specifically limited if blockage of the 2nd flow path by mist can be suppressed, For example, the following are mentioned. That is, large diameter piping, inclined piping, a rotating screw, and an airflow generator can be illustrated, and these may be used in combination.
상세하게 설명하면, 제 2 유로의 적어도 일부를 제 1 유로보다 대경인 배관으로 구성함으로써, 미스트에 의한 제 2 유로의 폐색을 억제할 수 있다. 또한 제 2 유로의 적어도 일부를 수평 방향에 대해서 경사지고, 또한, 상류측에서 하류측을 향해서 하강하는 방향으로 연장되는 배관으로 구성함으로써, 미스트에 의한 제 2 유로의 폐색을 억제할 수 있다. More specifically, by configuring at least a part of the second flow path with a pipe having a diameter larger than that of the first flow path, it is possible to suppress clogging of the second flow path by mist. In addition, by configuring at least a part of the second flow path with a pipe that is inclined with respect to the horizontal direction and extends in a downward direction from the upstream side to the downstream side, it is possible to suppress clogging of the second flow path by the mist.
또한, 제 2 유로의 내부에 퇴적한 미스트를 상류측 또는 하류측으로 보내는 회전 스크류를 제 2 유로의 내부에 설치함으로써, 미스트에 의한 제 2 유로의 폐색을 억제할 수 있다. 또한, 제 2 유로 내를 흐르는 유체의 유속을 상승시키기 위한 기류를 흘려보내는 기류 발생 장치를 제 2 유로에 설치함으로써, 미스트에 의한 제 2 유로의 폐색을 억제할 수 있다. 또, 제 1 유로에 구비된 미스트 제거부와는 별도의 미스트 제거부를 폐색 억제 기구로서 제 2 유로에 설치해도 좋다.Moreover, by providing the inside of the 2nd flow path with the rotation screw which sends the mist accumulated in the inside of the 2nd flow path to an upstream or downstream, clogging of the 2nd flow path by mist can be suppressed. Moreover, by providing in the 2nd flow path the airflow generating apparatus which flows the airflow for raising the flow velocity of the fluid which flows through the 2nd flow path, blockage of the 2nd flow path by mist can be suppressed. Moreover, you may provide in the 2nd flow path as a blockage suppression mechanism another mist removal part from the mist removal part with which the 1st flow path was equipped.
제 1 유로는 미스트 제거부에 의해 유체로부터 미스트가 제거되므로 미스트에 의한 폐색이 생기기 어렵고, 제 2 유로는 폐색 억제 기구가 설치되어 있기 때문에 미스트에 의한 폐색이 생기기 어렵다. 그 때문에 본 실시형태의 불소 가스의 제조 방법 및 불소 가스 제조 장치는 불화 수소 및 금속 불화물을 함유하는 전해액을 전기 분해해서 불소 가스를 제조할 때에 미스트에 의한 배관이나 밸브의 폐색을 억제할 수 있다. 또, 미스트 제거부나 폐색 억제 기구가 구비되어 있지 않아도, 유체를 흘려보내는 유로를 별도의 유로(제 1 유로 또는 제 2 유로)로 스위칭하는 것만에 의해, 미스트에 의한 배관이나 밸브의 폐색을 억제하는 효과는 발휘되지만, 미스트 제거부나 폐색 억제 기구가 구비되어 있는 쪽이 상기 효과가 우수하다.Since mist is removed from the fluid by the mist removal part, the 1st flow path is difficult to produce clogging by mist, and since the blockage suppression mechanism is provided in the 2nd flow path, it is hard to produce clogging by mist. Therefore, when the fluorine gas manufacturing method and fluorine gas manufacturing apparatus of this embodiment electrolyze the electrolyte solution containing hydrogen fluoride and a metal fluoride and manufacture fluorine gas, the blockage of piping and a valve by mist can be suppressed. In addition, even if the mist removal unit or blockage suppression mechanism is not provided, the blockage of piping or valves caused by mist is suppressed by simply switching the flow path through which the fluid flows to a separate flow path (first flow path or second flow path). Although the effect is exhibited, the said effect is excellent in the one provided with a mist removal part and a blockage suppression mechanism.
이하에 본 실시형태의 불소 가스의 제조 방법 및 불소 가스 제조 장치에 대해서, 더욱 상세하게 설명한다. The fluorine gas manufacturing method and fluorine gas manufacturing apparatus of this embodiment are demonstrated in more detail below.
〔전해조〕[Electrolyzer]
전해조의 양태에 특별히 제한은 없고, 불화 수소 및 금속 불화물을 함유하는 전해액을 전기 분해해서 불소 가스를 발생시킬 수 있으면, 어떤 전해조라도 사용 가능하다.There is no particular limitation on the aspect of the electrolytic cell, and any electrolytic cell can be used as long as it can generate fluorine gas by electrolyzing an electrolytic solution containing hydrogen fluoride and metal fluoride.
통상, 전해조의 내부는 격벽 등의 구획 부재에 의해, 양극이 배치된 양극실과 음극이 배치된 음극실로 구획되어 있고, 양극에서 발생하는 불소 가스와 음극에서 발생하는 수소 가스가 혼합하지 않도록 되어 있다.Usually, the interior of the electrolytic cell is divided by a partition member such as a partition wall into an anode chamber in which an anode is disposed and a cathode chamber in which a cathode is disposed, so that fluorine gas generated from the anode and hydrogen gas generated from the cathode do not mix.
양극으로서는 예를 들면 다이아몬드, 다이아몬드 라이크 카본, 어모포스 카본, 그래파이트, 글래시 카본, 부정형 탄소 등의 탄소재료로 형성된 탄소질 전극을 사용할 수 있다. 또한 양극으로서는 상기 탄소재료 이외에 예를 들면 니켈, 모넬(상표) 등의 금속으로 형성된 금속전극도 사용할 수 있다. 음극으로서는 예를 들면 철, 구리, 니켈, 모넬(상표) 등의 금속으로 형성된 금속전극을 사용할 수 있다.As the anode, for example, a carbonaceous electrode formed of a carbon material such as diamond, diamond-like carbon, amorphous carbon, graphite, glassy carbon, or amorphous carbon can be used. Further, as the anode, a metal electrode made of a metal such as nickel or Monel (trademark) in addition to the above-mentioned carbon material can also be used. As the cathode, for example, a metal electrode made of a metal such as iron, copper, nickel or Monel (trademark) can be used.
전해액은 불화 수소 및 금속 불화물을 함유하고, 이 금속 불화물의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 칼륨, 세슘, 루비듐, 및 리튬으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속의 불화물인 것이 바람직하다. 전해액에 세슘 또는 루비듐이 함유되어 있으면, 전해액의 비중이 커지므로, 전기 분해시의 미스트의 발생량이 억제된다.The electrolyte contains hydrogen fluoride and a metal fluoride, and the type of the metal fluoride is not particularly limited, but is preferably a fluoride of at least one metal selected from potassium, cesium, rubidium, and lithium. When cesium or rubidium is contained in the electrolytic solution, the specific gravity of the electrolytic solution increases, so that the amount of mist generated during electrolysis is suppressed.
전해액으로서는 예를 들면 불화 수소(HF)와 불화 칼륨(KF)의 혼합 용융염을 사용할 수 있다. 불화 수소와 불화 칼륨의 혼합 용융염 중의 불화 수소와 불화 칼륨의 몰비는 예를 들면 불화 수소:불화 칼륨=1.5∼2.5:1로 할 수 있다. 불화 수소:불화 칼륨=2:1의 경우의 KF·2HF가 대표적인 전해액이며, 이 혼합 용융염의 융점은 약 72℃이다. 이 전해액은 부식성을 가지므로 전해조의 내면 등 전해액이 접하는 부위는 철, 니켈, 모넬(상표) 등의 금속으로 형성하는 것이 바람직하다.As the electrolytic solution, for example, a mixed molten salt of hydrogen fluoride (HF) and potassium fluoride (KF) can be used. The molar ratio of hydrogen fluoride and potassium fluoride in the mixed molten salt of hydrogen fluoride and potassium fluoride can be, for example, hydrogen fluoride:potassium fluoride = 1.5 to 2.5:1. In the case of hydrogen fluoride:potassium fluoride = 2:1, KF·2HF is a typical electrolyte solution, and the melting point of this mixed molten salt is about 72°C. Since this electrolyte is corrosive, it is preferable to form the part in contact with the electrolyte such as the inner surface of the electrolytic cell with a metal such as iron, nickel, or Monel (trademark).
전해액의 전기 분해시에는 양극과 음극에 직류전류가 인가되어 불소 가스를 함유하는 기체가 양극에서 발생하고, 수소 가스를 함유하는 기체가 음극에서 발생한다. 또한 전해액의 불화 수소에 증기압이 있으므로 양극 및 음극에서 발생하는 기체에는 각각 불화 수소가 동반된다. 또한, 전해액의 전기 분해에 의한 불소 가스의 제조에 있어서는 전기 분해에 의해 발생하는 기체에는 전해액의 미스트가 함유된다. 따라서, 전해조의 기상부분은 전기 분해에 의해 발생하는 기체와 불화 수소와 전해액의 미스트로 이루어진다. 따라서, 전해조의 내부로부터 외부로 송출되는 것은 전기 분해에 의해 발생하는 기체와 불화 수소와 전해액의 미스트로 이루어지고, 본 발명에 있어서는 이것을 「유체」라고 칭한다.During the electrolysis of the electrolyte, a direct current is applied to the anode and the cathode, so that a gas containing fluorine gas is generated at the anode, and a gas containing hydrogen gas is generated at the cathode. In addition, since hydrogen fluoride in the electrolyte has vapor pressure, hydrogen fluoride is accompanied by gases generated from the anode and cathode, respectively. Moreover, in manufacture of the fluorine gas by electrolysis of electrolyte solution, the mist of electrolyte solution contains in the gas which generate|occur|produces by electrolysis. Accordingly, the gas phase portion of the electrolyzer consists of a gas generated by electrolysis, hydrogen fluoride, and a mist of an electrolyte solution. Therefore, what is sent out from the inside of an electrolytic cell consists of the gas generated by electrolysis, hydrogen fluoride, and the mist of electrolyte solution, and this is called "fluid" in the present invention.
또, 전해의 진행에 의해 전해액 중의 불화 수소가 소비되므로, 불화 수소를 연속적 또는 단속적으로 전해조에 공급해서 보급하기 위한 배관을 전해조에 접속해도 좋다. 불화 수소의 공급은 전해조의 음극실측에 공급해도 좋고, 양극실측에 공급해도 좋다.In addition, since hydrogen fluoride in the electrolytic solution is consumed by the progress of electrolysis, a pipe for continuously or intermittently supplying hydrogen fluoride to the electrolytic cell for replenishment may be connected to the electrolytic cell. Hydrogen fluoride may be supplied to the cathode chamber side of the electrolytic cell or may be supplied to the anode chamber side.
전해액의 전기 분해시에 미스트가 발생하는 주된 이유는 이하와 같다. 전기 분해시의 전해액의 온도는 예를 들면 80∼100℃로 조정되어 있다. KF·2HF의 융점은 71.7℃이기 때문에 상기 온도로 조정되어 있는 경우에는 전해액은 액체상태이다. 전해조의 양 전극에서 발생하는 기체의 기포는 전해액 내를 상승하고, 전해액의 액면에서 터진다. 이 때, 전해액의 일부가 기상 중에 방출된다.The main reasons that mist is generated at the time of electrolysis of the electrolyte are as follows. The temperature of the electrolyte solution at the time of electrolysis is adjusted to 80-100 degreeC, for example. Since the melting point of KF·2HF is 71.7°C, when the temperature is adjusted to the above, the electrolyte is in a liquid state. Gas bubbles generated from both electrodes of the electrolytic cell rise in the electrolyte and burst at the liquid level of the electrolyte. At this time, a part of the electrolytic solution is released in the gas phase.
기상의 온도는 전해액의 융점보다 낮기 때문에 이 방출된 전해액은 극미소한 분체와 같은 상태로 상변화한다. 이 분체는 불화 칼륨과 불화 수소의 혼합물 KF·nHF라고 생각된다. 이 분체는 그 외에 발생한 기체의 흐름을 타서 미스트가 되고, 전해조에서 발생하는 유체를 형성한다. 이러한 미스트는 점착성을 갖는 등의 이유에 의해, 필터의 설치 등의 통상의 대책으로는 효과적으로 제거하는 것이 어렵다.Since the temperature of the gas phase is lower than the melting point of the electrolyte, the released electrolyte changes phase to a very fine powder-like state. This powder is considered to be a mixture KF·nHF of potassium fluoride and hydrogen fluoride. This powder becomes mist by riding the flow of other generated gas, and forms the fluid generated in the electrolyzer. It is difficult to effectively remove such mist by ordinary countermeasures, such as installation of a filter, for reasons such as having adhesiveness.
또한 발생량으로서는 소량이지만, 양극인 탄소질 전극과 전기 분해에 의해 발생한 불소 가스의 반응에 의해, 유기 화합물의 미분말이 미스트로서 발생하는 경우도 있다. 상세하게 설명하면, 탄소질 전극에의 전류의 급전 부분은 접촉저항이 발생하는 경우가 많고, 줄열에 의해 전해액의 온도보다 높은 온도가 되는 경우가 있다. 그 때문에 탄소질 전극을 형성하는 탄소와 불소 가스가 반응함으로써, 그을음상의 유기 화합물 CFx가 미스트로서 발생하는 경우가 있다.In addition, although the amount is small, the fine powder of the organic compound may be generated as a mist by the reaction between the carbonaceous electrode as the anode and the fluorine gas generated by electrolysis. To be more specific, contact resistance is often generated in the portion where the electric current is fed to the carbonaceous electrode, and the temperature may be higher than the temperature of the electrolyte due to Joule heat. Therefore, when carbon which forms a carbonaceous electrode and fluorine gas react, soot-like organic compound CFx may generate|occur|produce as mist.
또, 전해조는 전기 분해에 있어서 사용하는 양극 또는 음극에서 발생한 기포가 전해액 내를 연직 방향으로 상승하고, 전해액의 액면에 도달 가능한 구조를 갖는 것이 바람직하다. 기포가 전해액 내를 연직 방향으로 상승하기 어렵고, 연직 방향에 대해서 경사진 방향으로 상승하는 구조를 갖고 있으면, 복수의 기포가 집합해서 큰 기포가 생성되기 쉬워진다. 그 결과, 큰 기포가 전해액의 액면에 도달해서 터지게 되므로, 미스트의 발생량이 많아지기 쉽다. 기포가 전해액 내를 연직 방향으로 상승하면 전해액의 액면에 도달 가능한 구조를 갖고 있으면, 작은 기포가 전해액의 액면에 도달해서 터지게 되므로, 미스트의 발생량이 적어지기 쉽다.In addition, it is preferable that the electrolytic cell has a structure in which the bubbles generated in the anode or the cathode used in the electrolysis rise in the vertical direction in the electrolytic solution and reach the liquid level of the electrolytic solution. If the bubble hardly rises in the vertical direction in the electrolyte solution and has a structure in which it rises in a direction inclined with respect to the vertical direction, a plurality of bubbles will aggregate and large bubbles are likely to be generated. As a result, since large bubbles reach the liquid level of the electrolytic solution and burst, the amount of mist generated tends to increase. If the bubble has a structure that can reach the liquid level of the electrolyte when it rises in the vertical direction in the electrolyte, small bubbles will reach the liquid level of the electrolyte and burst, so the amount of mist generated tends to decrease.
〔평균 입자지름 측정부〕[Average particle diameter measurement unit]
본 실시형태의 불소 가스 제조 장치는 유체에 포함되는 미스트의 평균 입자지름을 측정하는 평균 입자지름 측정부를 구비하고 있어도 좋지만, 이 평균 입자지름 측정부는 광산란 방식으로 평균 입자지름을 측정하는 광산란 검출기로 구성되어 있어도 좋다. 광산란 검출기는 불소 가스 제조 장치를 연속 운전하면서, 유로를 흐르는 유체 중의 미스트의 평균 입자지름을 측정할 수 있으므로 평균 입자지름 측정부로서 바람직하다.The fluorine gas production apparatus of the present embodiment may be provided with an average particle diameter measurement unit for measuring the average particle diameter of the mist contained in the fluid, but this average particle diameter measurement unit is composed of a light scattering detector that measures the average particle diameter by a light scattering method it may be good Since the light scattering detector can measure the average particle diameter of the mist in the fluid which flows through a flow path while continuously operating a fluorine gas manufacturing apparatus, it is preferable as an average particle diameter measuring part.
광산란 검출기의 일례를 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1의 광산란 검출기는 본 실시형태의 불소 가스 제조 장치(예를 들면 후술하는 도 2 및 도 4∼13의 불소 가스 제조 장치)에 있어서 평균 입자지름 측정부로서 사용 가능한 광산란 검출기이다. 즉, 불화 수소 및 금속 불화물을 함유하는 전해액을 불소 가스 제조 장치의 전해조의 내부에서 전기 분해해서 불소 가스를 제조할 때에 전해조의 내부에서 발생한 유체에 포함되는 미스트의 평균 입자지름을 측정하는 광산란 검출기이다.An example of a light scattering detector is demonstrated, referring FIG. The light scattering detector of FIG. 1 is a light scattering detector usable as an average particle diameter measuring unit in the fluorine gas production apparatus (for example, the fluorine gas production apparatus of FIGS. 2 and 4 to 13 described later) of the present embodiment. That is, when an electrolyte solution containing hydrogen fluoride and metal fluoride is electrolyzed inside the electrolyzer of a fluorine gas manufacturing apparatus to produce fluorine gas, it is a light scattering detector that measures the average particle diameter of the mist contained in the fluid generated inside the electrolytic cell. .
광산란 검출기를 불소 가스 제조 장치에 접속하고, 유체를 전해조의 내부로부터 광산란 검출기에 보내서 미스트의 평균 입자지름을 측정해도 좋고, 광산란 검출기와 불소 가스 제조 장치를 접속하지 않고, 전해조의 내부로부터 유체를 취출해서 광산란 검출기에 도입해서 미스트의 평균 입자지름을 측정해도 좋다.The light scattering detector may be connected to the fluorine gas production device, the fluid may be sent from the inside of the electrolyzer to the light scattering detector to measure the average particle diameter of the mist, and the fluid may be taken out from the inside of the electrolytic cell without connecting the light scattering detector and the fluorine gas production device Then, it may introduce|transduce into a light scattering detector, and you may measure the average particle diameter of mist.
도 1의 광산란 검출기는 유체(F)를 수용하는 시료실(1)과, 광산란 측정용 광(L)을 시료실(1) 중의 유체(F)에 조사하는 광원(2)과, 광산란 측정용 광(L)이 유체(F) 중의 미스트(M)에 의해 산란해서 생긴 산란광(S)을 검지하는 산란광 검지부(3)와, 시료실(1)에 설치되어서 유체(F)와 접촉해서 광산란 측정용 광(L)이 투과하는 투명창(4A)과, 시료실(1)에 설치되어서 유체(F)와 접촉해서 산란광(S)이 투과하는 투명창(4B)을 구비하고 있다. 투명창(4A,4B)은 다이아몬드, 불화 칼슘(CaF2), 불화 칼륨(KF), 불화 은(AgF), 불화 바륨(BaF2), 및 브롬화 칼륨(KBr)으로부터 선택되는 적어도 1종으로 형성되어 있다.The light scattering detector of FIG. 1 includes a
광원(2)으로부터 발생한 광산란 측정용 광(L)(예를 들면 레이저광)은 수속 렌즈(6) 및 시료실(1)의 투명창(4A)을 투과해서 시료실(1) 내에 들어가고, 시료실(1)에 수용된 유체(F)에 조사된다. 이 때, 유체(F) 중에 미스트(M)와 같은 광을 반사하는 물질이 존재하면, 광산란 측정용 광(L)이 반사해서 산란한다. 광산란 측정용 광(L)이 미스트(M)에 의해 산란해서 생긴 산란광(S)의 일부는 시료실(1)의 투명창(4B)을 투과해서 시료실(1)로부터 외부로 취출되고, 집광 렌즈(7) 및 조리개(8)를 통해 산란광 검지부(3)에 들어간다. 이 때, 산란광으로부터 얻어지는 정보에 의해, 미스트(M)의 평균 입자지름을 알 수 있다. 또, 여기에서 얻어지는 평균 입자지름은 개수 평균 입자지름이다. 산란광 검지부(3)로서는 예를 들면 PALAS사제의 에어로졸 스펙트로 미터 welas(등록상표) digital 2000을 사용할 수 있다.Light L for light scattering measurement (for example, laser light) generated from the
투명창(4A,4B)은 유체(F)에 접촉하지만, 유체(F)에는 반응성이 높은 불소 가스가 함유되어 있으므로, 불소 가스에 부식되기 어려운 재질로 투명창(4A,4B)을 형성할 필요가 있다. 투명창(4A,4B)을 형성하는 재질로서는 다이아몬드, 불화 칼슘, 불화 칼륨, 불화 은, 불화 바륨, 및 브롬화 칼륨으로부터 선택되는 적어도 1종을 들 수 있다. 투명창(4A,4B)이 상기의 재질로 형성되어 있으면, 유체(F)와 접촉하는 것에 의한 열화를 억제할 수 있다.The
또한 상기의 재질로 이루어지는 피막을 석영 등의 유리의 표면에 코팅한 것을 투명창(4A,4B)으로서 사용할 수도 있다. 유체(F)와 접촉하는 부분이 상기의 재질로 이루어지는 피막으로 코팅되어 있으므로, 유체(F)와 접촉하는 것에 의한 열화를 코스트를 누르면서 억제할 수 있다. 투명창(4A,4B)은 유체(F)와 접촉하는 면을 상기의 재질로 형성하고, 그 이외의 부분을 석영 등의 통상의 유리로 형성한 적층체라도 좋다.In addition, a film made of the above material coated on the surface of glass such as quartz may be used as the
광산란 검출기 중 투명창(4A,4B) 이외의 부분의 재질은 불소 가스에 대해서 내식성을 갖는 재질이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 구리-니켈 합금인 모넬(상표), 하스테로이(상표), 스테인레스강 등의 금속재료를 사용하는 것이 바람직하다.The material of parts other than the
〔미스트의 평균 입자지름과 전기 분해에 있어서의 불소 가스 생성의 전류 효율〕[Average particle diameter of mist and current efficiency of fluorine gas generation in electrolysis]
본 발명자들은 전해액의 전해에 의한 불소 가스의 제조시에 발생하는 미스트의 평균 입자지름을 광산란 검출기를 이용하여 측정했다. 그 결과의 일례를 설명한다. 불소 가스 제조 장치의 양극을 새로운 양극으로 교환하거나, 전해조 내에 새로운 전해액을 충전하거나 한 후에 전해를 개시하고, 전해 개시 직후부터 일정 기간에 양극에서 발생하는 유체 중의 미스트의 평균 입자지름을 측정했다. 그 결과, 미스트의 평균 입자지름은 0.5∼2.0㎛였다. 그 후에 전해를 계속해서 충분한 시간이 경과하면 전해가 안정되기 시작하지만, 이 안정 전해시의 유체 중의 미스트의 평균 입자지름은 약 0.2㎛였다. The present inventors measured the average particle diameter of the mist which generate|occur|produces at the time of manufacture of the fluorine gas by electrolysis of electrolyte solution using the light scattering detector. An example of the result will be described. After the anode of the fluorine gas production apparatus was replaced with a new anode or the electrolytic cell was filled with a new electrolyte, electrolysis was started, and the average particle diameter of the mist in the fluid generated from the anode for a certain period immediately after the start of electrolysis was measured. As a result, the average particle diameter of the mist was 0.5-2.0 micrometers. After that, when a sufficient time elapses after continuing the electrolysis, the electrolysis starts to become stable, but the average particle size of the mist in the fluid at the time of this stable electrolysis was about 0.2 µm.
이렇게, 전해 개시 직후부터 안정 전해시에 이를 때까지의 동안에 비교적 큰 입자지름의 미스트가 발생한다. 전해 개시 직후의 큰 미스트를 함유하는 유체가 배관이나 밸브 내를 흐르는 경우에 미스트가 배관이나 밸브의 내면에 흡착해서 배관이나 밸브의 폐색이 일어나기 쉬워진다.In this way, a mist having a relatively large particle size is generated from immediately after the start of electrolysis to the time of stable electrolysis. When a fluid containing large mist immediately after the start of electrolysis flows through a pipe or a valve, the mist adsorbs to the inner surface of the pipe or valve, and clogging of the pipe or valve tends to occur.
이에 대해서 안정 전해시에는 발생하는 미스트의 입자지름은 비교적 작다. 이러한 작은 미스트는 유체 중에서 침강이나 퇴적 등을 일으키기 어려우므로, 배관이나 밸브를 안정적으로 흘러 갈 수 있다. 이 때문에 안정 전해시에는 미스트와 전극에서 발생한 가스로 이루어지는 유체는 배관이나 밸브의 폐색을 야기할 가능성이 비교적 낮다. 또, 전해 개시 직후부터 안정 전해시에 이르기까지의 시간은 통상은 25시간 이상 200시간 이하이다. 또한 전해 개시 직후부터 안정 전해시에 이르기까지에 전해액 1000L당 대략 40kAh 이상의 통전이 필요하다.On the other hand, the particle size of the mist generated during stable electrolysis is relatively small. This small mist hardly causes sedimentation or deposition in the fluid, so it can flow through the pipe or valve stably. For this reason, during stable electrolysis, a fluid composed of mist and gas generated from the electrode is less likely to cause clogging of piping or valves. Moreover, the time from immediately after the start of electrolysis to the time of stable electrolysis is usually 25 hours or more and 200 hours or less. In addition, from immediately after the start of electrolysis to the time of stable electrolysis, approximately 40 kAh or more of electricity per 1000 L of electrolyte is required.
또한 본 발명자들은 미스트의 평균 입자지름과 전류 효율의 사이에는 밀접한 관계가 있는 것을 찾아냈다. 통상, 전류 효율은 전해 개시시에 작고, 60%보다 작은 값을 나타낸다. 이 때의 미스트의 평균 입자지름은 0.4㎛보다 크다. 그 후에 전해를 계속함에 따라서 전류 효율은 상승하고, 60% 이상이 되면, 미스트의 평균 입자지름은 0.4㎛ 이하가 된다.Moreover, the present inventors discovered that there existed a close relationship between the average particle diameter of mist, and electric current efficiency. Usually, the current efficiency is small at the start of electrolysis, and exhibits a value smaller than 60%. The average particle diameter of the mist at this time is larger than 0.4 micrometer. After that, as the electrolysis is continued, the current efficiency increases, and when it becomes 60% or more, the average particle diameter of the mist becomes 0.4 µm or less.
이렇게, 미스트의 평균 입자지름과 전류 효율에는 상관성이 있으므로, 전기 분해시에 미스트의 평균 입자지름 대신에 전류 효율을 측정하고, 그 측정 결과를 유로의 스위칭에 이용할 수 있다. 즉, 전기 분해 중의 소정의 타이밍에서 전류 효율을 측정하면, 그 측정 결과에 따라, 상기 소정의 타이밍에서 전기 분해에 의해 생긴 유체를 흘려보내는 유로를 적절하게 스위칭할 수 있다.In this way, since there is a correlation between the average particle diameter of mist and current efficiency, current efficiency is measured instead of the average particle diameter of mist during electrolysis, and the measurement result can be used for switching the flow path. That is, if the current efficiency is measured at a predetermined timing during electrolysis, the flow path through which the fluid generated by the electrolysis flows at the predetermined timing can be appropriately switched according to the measurement result.
전류 효율이란 전기 분해의 전기화학반응에 있어서, 통전한 전기량 중 어느만큼의 비율의 전기량이 목적으로 하는 반응에 이용되었는지를 나타내는 것이며, 통전한 전기량으로부터 패러데이의 법칙을 이용하여 계산되는 목적물의 이론생성량에 대한 목적물의 실생성량의 비(백분률)로 산출된다.Current efficiency refers to the percentage of electricity used in the target reaction in the electrochemical reaction of electrolysis. It is calculated as the ratio (percentage) of the actual production amount of the target product.
본 실시형태에 있어서는 전기 분해의 전기화학반응에 있어서의 목적물은 불소 가스이므로, 통전량(전류(A)×시간(s)=쿨롱)으로부터 계산되는 불소 가스의 이론생성량으로, 실제로 생성한 불소 가스의 양을 나누면, 전기 분해에 있어서의 불소 가스 생성의 전류 효율을 산출할 수 있다.In the present embodiment, since the target object in the electrochemical reaction of the electrolysis is fluorine gas, the theoretical production amount of fluorine gas calculated from the amount of current (current (A) × time (s) = coulomb), actually produced fluorine gas By dividing the amount of , the current efficiency of fluorine gas generation in the electrolysis can be calculated.
실제로 생성한 불소 가스의 양의 측정 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 이하의 적정 방법에 의해 측정할 수 있다. 즉, 양극에서 발생한 가스를 요오드화 칼륨 수용액 중에 일정 시간 통과시키고, 양극 가스 중의 불소 가스를 요오드화 칼륨 수용액에 흡수시킨다. 그러면, 요오드화 칼륨 수용액으로부터 요오드가 유리되므로, 이 유리된 요오드를 적정함으로써, 실제로 생성한 불소 가스의 양(mol/min)을 측정할 수 있다. Although the measuring method in particular of the quantity of the fluorine gas produced|generated is not specifically limited, For example, it can measure by the following titration method. That is, the gas generated at the anode is passed through the aqueous potassium iodide solution for a certain period of time, and the fluorine gas in the anode gas is absorbed into the potassium iodide aqueous solution. Then, since iodine is liberated from the potassium iodide aqueous solution, the amount (mol/min) of the actually produced|generated fluorine gas can be measured by titrating this liberated iodine.
그리고, 실제로 생성한 불소 가스의 양 및 통전한 전류값을 하기 식에 대입함으로써, 전류 효율을 산출할 수 있다.Then, the current efficiency can be calculated by substituting the amount of the actually generated fluorine gas and the current value to the following equation.
전류 효율={실제로 생성한 불소 가스의 양(mol/min)}/{전류값(A)×60(sec/min)/96500(A·sec)/2}×100Current efficiency = {Amount of fluorine gas actually produced (mol/min)}/{Current value (A) × 60 (sec/min)/96500 (A sec)/2} × 100
실제로 생성한 불소 가스의 양을 측정할 때는 양극에서 발생하는 불소 가스의 전량을 요오드화 칼륨 수용액에 흡수시켜도 좋지만, 일부를 분취해서 흡수시켜도 좋다. 일부를 분취하는 경우에는 질소 가스를 기지의 유량으로 전해조에 공급하고, 전해조로부터 배출된 불소 가스와 질소 가스의 혼합 가스의 혼합비율을 측정한다. 이 혼합비율은 혼합 가스를 요오드화 칼륨 수용액에 통과시키고, 혼합 가스 중의 불소 가스를 요오드화 칼륨 수용액에 흡수시킴으로써 불소 가스의 양을 정량하고, 요오드화 칼륨 수용액에 흡수되지 않은 질소 가스의 양을 가스 미터 등으로 정량함으로써 구할 수 있다.When measuring the amount of fluorine gas actually produced, the entire amount of fluorine gas generated at the anode may be absorbed in the potassium iodide aqueous solution, or a portion may be aliquoted and absorbed. In the case of fractional fractionation, nitrogen gas is supplied to the electrolyzer at a known flow rate, and the mixing ratio of the mixed gas of fluorine gas and nitrogen gas discharged from the electrolyzer is measured. This mixing ratio is determined by passing the mixed gas through an aqueous solution of potassium iodide, quantifying the amount of fluorine gas by absorbing the fluorine gas in the mixed gas into an aqueous solution of potassium iodide, and measuring the amount of nitrogen gas not absorbed into the aqueous solution of potassium iodide with a gas meter or the like. It can be obtained by quantification.
본 발명자들은 이러한 지견에 의거하여 전류 효율에 따라 유체를 흘려보내는 유로를 스위칭할 수 있는 구조를 갖는 상기 불소 가스의 제조 방법 및 불소 가스 제조 장치를 발명했다. 본 실시형태의 불소 가스 제조 장치는 제 1 유로와 제 2 유로를 갖고 있고, 유로 스위칭부(예를 들면 스위칭 밸브)를 이용하여, 2개의 유로 중에서 유체의 반송에 사용하는 유로를 선택하도록 되어 있어도 좋다.The present inventors have invented the fluorine gas manufacturing method and the fluorine gas manufacturing apparatus which have a structure which can switch the flow path through which a fluid flows according to electric current efficiency based on this knowledge. The fluorine gas manufacturing apparatus of this embodiment has a first flow path and a second flow path, and a flow path used for conveying the fluid is selected from the two flow paths using a flow path switching unit (for example, a switching valve). good.
또는 본 실시형태의 불소 가스 제조 장치는 2개의 유로와, 전해조의 이동 및 교체를 행하는 이동 교체 기구를 갖고 있고, 2개의 유로 중에서 유체의 반송에 사용하는 유로를 선택하고, 그 유로의 근방에 전해조를 이동시켜서 접속함으로써, 유로를 스위칭하도록 되어 있어도 좋다. Alternatively, the fluorine gas production apparatus of the present embodiment has two flow paths and a movement replacement mechanism for moving and replacing the electrolytic cell, selecting a flow path used for conveying the fluid from among the two flow paths, and placing the electrolytic cell in the vicinity of the flow path By moving and connecting, the flow path may be switched.
상기와 같이 제 1 유로와 제 2 유로를 갖고 있으므로, 한쪽의 유로를 차단해서 클리닝하고 있는 동안에도, 다른쪽의 유로를 개방해서 불소 가스 제조 장치를 계속해서 운전할 수 있다.As described above, since the first flow passage and the second flow passage are provided, the fluorine gas production apparatus can be continuously operated by opening the other flow passage even while one of the flow passages is blocked and cleaned.
본 발명자들의 검토에서는 전해 개시 직후부터 안정 전해시에 이를 때까지의 동안에는 평균 입자지름이 비교적 큰 미스트가 발생하므로, 이 때에는 폐색 억제 기구를 갖는 제 2 유로에 유체를 보내도 좋다. 시간이 경과해서 안정 전해시에 이르면, 평균 입자지름이 비교적 작은 미스트가 발생하므로, 이 때에는 미스트 제거부를 갖는 제 1 유로에 유체를 보내도록 유로를 스위칭해도 좋다.According to the studies conducted by the present inventors, mist having a relatively large average particle size is generated from immediately after the start of electrolysis to the time of stable electrolysis. When time elapses and stable electrolysis is reached, mist with a relatively small average particle diameter is generated.
이러한 유로의 스위칭은 측정된 전류 효율에 따라 행하지만, 미리 설정된 기준값에 의거하여 유로의 스위칭을 행한다. 양극에서 발생하는 미스트의 평균 입자지름에 대한 적절한 기준값은 장치마다 다르지만, 예를 들면 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 이하, 바람직하게는 0.2㎛ 이상 0.8㎛ 이하, 더 바람직하게는 0.4㎛이다.The flow path is switched according to the measured current efficiency, but the flow path is switched based on a preset reference value. An appropriate reference value for the average particle diameter of the mist generated at the anode varies from device to device, but is, for example, 0.1 μm or more and 1.0 μm or less, preferably 0.2 μm or more and 0.8 μm or less, and more preferably 0.4 μm.
따라서, 미스트의 평균 입자지름과 전류 효율의 상관성으로부터, 전류 효율에 대한 적절한 기준값의 하한은 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상이다. 또, 상기 기준값의 상한은 바람직하게는 99% 이하, 더 바람직하게는 90% 이하이다. 전류 효율의 가장 적절한 기준값은 60%이다. 전류 효율이 기준값보다 작은 경우에는 제 2 유로에 유체를 보내고, 기준값 이상일 경우에는 제 1 유로에 유체를 보낼 수 있다.Therefore, from the correlation between the average particle diameter of the mist and the current efficiency, the lower limit of an appropriate reference value for the current efficiency is 50% or more, preferably 60% or more. Further, the upper limit of the reference value is preferably 99% or less, more preferably 90% or less. The most appropriate reference value for current efficiency is 60%. When the current efficiency is less than the reference value, the fluid can be sent to the second flow path, and when the current efficiency is greater than the reference value, the fluid can be sent to the first flow path.
또, 음극에서 발생하는 유체(주성분은 수소 가스) 중에는 예를 들면 단위체적(1리터)당 20∼50μg(미스트의 비중은 1.0g/mL인 것으로 가정해서 산출했다)의 분체가 포함되어 있고, 이 분체의 평균 입자지름은 약 0.1㎛이며, ±0.05㎛의 분포를 갖고 있다.In addition, the fluid (the main component is hydrogen gas) generated at the cathode contains, for example, 20 to 50 µg of powder per unit volume (1 liter) (calculated assuming that the specific gravity of the mist is 1.0 g/mL), The average particle diameter of this powder is about 0.1 μm, and has a distribution of ±0.05 μm.
음극에서 발생하는 유체에 있어서는 발생하는 분체의 입자지름 분포에 전류 효율에 의한 큰 차는 확인되지 않았다. 음극에서 발생하는 유체에 함유되는 미스트는 양극에서 발생하는 유체에 함유되는 미스트보다 평균 입자지름이 작으므로, 양극에서 발생하는 유체에 함유되는 미스트에 비교하면, 배관이나 밸브의 폐색을 발생시키기 어렵다. 따라서, 음극에서 발생하는 유체에 함유되는 미스트는 적당한 제거 방법을 이용하여 유체로부터 제거하면 좋다.In the case of the fluid generated at the cathode, a large difference due to the current efficiency was not observed in the particle size distribution of the generated powder. Since the mist contained in the fluid generated from the cathode has an average particle diameter smaller than that of the mist contained in the fluid generated from the anode, compared to the mist contained in the fluid generated from the anode, it is difficult to cause clogging of pipes or valves. Therefore, the mist contained in the fluid generated at the cathode may be removed from the fluid using an appropriate removal method.
본 실시형태의 불소 가스 제조 장치의 일례를 도 2를 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 2의 불소 가스 제조 장치는 전해조를 2기 구비하고 있는 예이지만, 전해조는 1기이어도 좋고, 3기 이상이어도 좋고, 예를 들면 10∼15기이어도 좋다.An example of the fluorine gas manufacturing apparatus of this embodiment is demonstrated in detail, referring FIG. Although the fluorine gas manufacturing apparatus of FIG. 2 is an example provided with two electrolyzers, 1 group may be sufficient as it, 3 or more groups may be sufficient as it, for example, 10-15 groups may be sufficient as it.
도 2에 나타내는 불소 가스 제조 장치는 내부에 전해액(10)을 수용하여 전기 분해가 행해지는 전해조(11,11)와, 전해조(11)의 내부에 배치되어서 전해액(10)에 침지되는 양극(13)과, 전해조(11)의 내부에 배치되어서 전해액(10)에 침지됨과 아울러, 양극(13)에 대향해서 배치된 음극(15)을 구비하고 있다.The fluorine gas production apparatus shown in FIG. 2 includes
전해조(11)의 내부는 전해조(11)의 내부의 천장면으로부터 연직 방향 하방으로 연장되고 또한 그 하단이 전해액(10)에 침지되어 있는 격벽(17)에 의해, 양극실(22)과 음극실(24)로 구획되어 있다. 그리고, 양극실(22) 내에 양극(13)이 배치되고, 음극실(24) 내에 음극(15)이 배치되어 있다. 단, 전해액(10)의 액면 상의 공간은 격벽(17)에 의해 양극실(22) 내의 공간과 음극실(24) 내의 공간으로 분리되어 있고, 전해액(10) 중 격벽(17)의 하단보다 상방측의 부분에 대해서는 격벽(17)에 의해 분리되어 있지만, 전해액(10) 중 격벽(17)의 하단보다 하방측의 부분에 대해서는 격벽(17)에 의해 직접적으로는 분리되어 있지 않고 연속되어 있다.The inside of the
또한 도 2에 나타내는 불소 가스 제조 장치는 전기 분해에 있어서의 불소 가스 생성의 전류 효율을 측정하는 전류 효율 측정부(38)와, 전해액(10)의 전기 분해시에 전해조(11)의 내부에서 발생한 유체에 포함되는 미스트의 평균 입자지름을 측정하는 제 1 평균 입자지름 측정부(31)와, 유체로부터 미스트를 제거하는 제 1 미스트 제거부(32)와, 유체로부터 불소 가스를 선별해서 취출하는 불소 가스 선별부(도면에는 나타내지 않는다)와, 유체를 전해조(11)의 내부로부터 불소 가스 선별부로 보내는 유로를 구비하고 있다.In addition, the fluorine gas production apparatus shown in FIG. 2 includes a current
또한, 이 유로는 제 1 미스트 제거부(32)를 경유해서 전해조(11)의 내부로부터 불소 가스 선별부로 유체를 보내는 제 1 유로와, 제 1 미스트 제거부(32)를 경유하지 않고 전해조(11)의 내부로부터 불소 가스 선별부로 유체를 보내는 제 2 유로를 갖고 있다. 또한 이 유로는 전류 효율 측정부(38)에 의해 측정된 전류 효율에 따라, 유체를 흘려보내는 유로를 제 1 유로 또는 제 2 유로로 스위칭하는 유로 스위칭부를 갖고 있다. 즉, 전해조(11)로부터 연장되는 유로의 도중에 유로 스위칭부가 설치되어 있고, 유로 스위칭부에 의해 유체를 흘려보내는 유로를 변경할 수 있도록 되어 있다.In addition, this flow path includes a first flow path for sending a fluid from the inside of the
이 유로 스위칭부는 전류 효율 측정부(38)에 의해 측정된 전류 효율이 미리 설정된 기준값 이상인 경우에는 전해조(11)의 내부로부터 제 1 유로에 유체를 보내고, 미리 설정된 기준값보다 작은 경우에는 전해조(11)의 내부로부터 제 2 유로에 유체를 보내도록 되어 있다. 그리고, 제 2 유로는 제 2 유로의 미스트에 의한 폐색을 억제하는 폐색 억제 기구를 갖고 있다.The flow path switching unit sends the fluid from the inside of the
즉, 전류 효율이 기준값 이상인 경우에는 전해조(11)와 불소 가스 선별부를 연결하고 또한 제 1 미스트 제거부(32)가 설치된 제 1 유로에 유체가 보내어지고, 전류 효율이 기준값보다 작은 경우에는 전해조(11)와 불소 가스 선별부를 연결하고 또한 폐색 억제 기구가 설치된 제 2 유로에 유체가 보내지도록 되어 있다. That is, when the current efficiency is greater than or equal to the reference value, the fluid is sent to the first flow path in which the
전류 효율 측정부(38)의 구성은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 전류 효율 측정부(38)는 예를 들면 상술의 적정 방법에 의해 전류 효율을 구하는 것이 가능한 구성을 갖고 있다. 즉, 전류 효율 측정부(38)는 전해조(11)의 양극실(22)에 질소 가스 등의 불활성 가스를 소정의 유량으로 공급하는 불활성 가스 공급부(도면에는 나타내지 않는다)와, 전해조(11)의 양극실(22)에서부터 배출된 불소 가스와 불활성 가스를 함유하는 혼합 가스를 분취해서 요오드화 칼륨 수용액 중에 일정 시간 통과시켜서 혼합 가스 중의 불소 가스를 요오드화 칼륨 수용액에 흡수시켜서 요오드화 칼륨 수용액으로부터 유리된 요오드를 적정하는 적정부(도면에는 나타내지 않는다)와, 불활성 가스 공급부에 있어서의 불활성 가스의 유량, 적정부에 의한 적정 결과(실제로 생성한 불소 가스의 양), 및, 전기 분해에 있어서의 전류값에 의거하여 전기 분해에 있어서의 불소 가스 생성의 전류 효율을 계산하는 계산부(도면에는 나타내지 않는다)를 갖고 있어도 좋다.Although the structure of the current
제 1 미스트 제거부(32)로서는 예를 들면 평균 입자지름 0.4㎛ 이하의 미스트를 유체로부터 제거할 수 있는 미스트 제거 장치를 사용한다. 미스트 제거 장치의 종류, 즉, 미스트를 제거하는 방식에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 미스트의 평균 입자지름이 작으므로, 예를 들면 전기 집진 장치, 벤투리 스크러버, 필터를 미스트 제거 장치로서 사용할 수 있다.As the 1st
상기의 미스트 제거 장치 중에서도, 도 3에 나타내는 미스트 제거 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 도 3에 나타내는 미스트 제거 장치는 액체의 불화 수소를 순환액으로서 사용하는 스크러버식의 미스트 제거 장치이다. 도 3에 나타내는 미스트 제거 장치는 평균 입자지름 0.4㎛ 이하의 미스트를 유체로부터 효율적으로 제거할 수 있다. 또한 액체의 불화 수소를 순환액으로서 사용하지만, 불소 가스 중의 불화 수소의 농도를 낮추기 위해서 순환액을 냉각하는 것이 바람직하므로, 냉각 온도의 제어에 의해 불소 가스 중의 불화 수소의 농도를 조정할 수 있다.It is preferable to use the mist removal apparatus shown in FIG. 3 among said mist removal apparatus. The mist removal apparatus shown in FIG. 3 is a scrubber type mist removal apparatus which uses liquid hydrogen fluoride as a circulating liquid. The mist removal apparatus shown in FIG. 3 can remove the mist with an average particle diameter of 0.4 micrometer or less from a fluid efficiently. In addition, although liquid hydrogen fluoride is used as the circulating fluid, it is preferable to cool the circulating fluid in order to lower the concentration of hydrogen fluoride in the fluorine gas, so that the concentration of hydrogen fluoride in the fluorine gas can be adjusted by controlling the cooling temperature.
도 2에 나타내는 불소 가스 제조 장치에 대해서, 더욱 상세하게 설명한다. 전해조(11)의 양극실(22)에서 발생하는 유체(이하, 「양극 가스」라고 기재하는 일도 있다)를 외부로 보내는 제 1 배관(41)이 전해조(11)와 제 4 배관(44)을 연통하고 있고, 2개의 전해조(11,11)로부터 송출된 양극 가스가 제 1 배관(41)에 의해 제 4 배관(44)에 보내어져서 혼합되도록 되어 있다. 또, 양극 가스의 주성분은 불소 가스이며, 부성분은 미스트, 불화 수소, 4불화 탄소, 산소 가스, 물이다.The fluorine gas manufacturing apparatus shown in FIG. 2 is demonstrated in more detail. A
제 4 배관(44)은 제 1 미스트 제거부(32)에 접속되어 있고, 양극 가스가 제 4 배관(44)에 의해 제 1 미스트 제거부(32)에 보내지므로, 양극 가스 중의 미스트 및 불화 수소가 제 1 미스트 제거부(32)에 의해 양극 가스로부터 제거되도록 되어 있다. 미스트 및 불화 수소가 제거된 양극 가스는 제 1 미스트 제거부(32)에 접속된 제 6 배관(46)에 의해, 제 1 미스트 제거부(32)로부터 도면에 나타내지 않은 불소 가스 선별부로 송출되도록 되어 있다. 그리고, 불소 가스 선별부에 의해, 양극 가스로부터 불소 가스가 선별되어서 취출되도록 되어 있다.The
또, 제 1 미스트 제거부(32)에는 제 8 배관(48)이 접속되어 있고, 순환액인 액체의 불화 수소가 제 8 배관(48)에 의해 제 1 미스트 제거부(32)에 공급되도록 되어 있다. 또한, 제 1 미스트 제거부(32)에는 제 9 배관(49)이 접속되어 있다. 제 9 배관(49)은 제 3 배관(43)을 통해 전해조(11,11)에 접속되어 있고, 제 1 미스트 제거부(32)에서 미스트의 제거에 사용되어서 미스트를 함유하는 순환액(액체의 불화 수소)이 제 1 미스트 제거부(32)로부터 전해조(11,11)로 되돌려지도록 되어 있다.Moreover, the
전해조(11)의 음극실(24)에 대해서도 양극실(22)과 동일하다. 즉, 전해조(11)의 음극실(24)에서 발생하는 유체(이하, 「음극 가스」라고 기재하는 일도 있다)를 외부로 보내는 제 2 배관(42)이 전해조(11)와 제 5 배관(45)을 연통하고 있고, 2개의 전해조(11,11)로부터 송출된 음극 가스가 제 2 배관(42)에 의해 제 5 배관(45)에 보내어져서 혼합되도록 되어 있다. 또, 음극 가스의 주성분은 수소 가스이며, 부성분은 미스트, 불화 수소, 물이다.The
음극 가스는 미세한 미스트와 5∼10체적%의 불화 수소를 함유하므로, 그대로 대기로 배출하는 것은 바람직하지 못하다. 그 때문에 제 5 배관(45)은 제 2 미스트 제거부(33)에 접속되어 있고, 음극 가스가 제 5 배관(45)에 의해 제 2 미스트 제거부(33)에 보내어지고, 음극 가스 중의 미스트 및 불화 수소가 제 2 미스트 제거부(33)에 의해 음극 가스로부터 제거되도록 되어 있다. 미스트 및 불화 수소가 제거된 음극 가스는 제 2 미스트 제거부(33)에 접속된 제 7 배관(47)에 의해, 제 2 미스트 제거부(33)로부터 대기로 배출되도록 되어 있다. 제 2 미스트 제거부(33)의 종류, 즉, 미스트를 제거하는 방식에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 알칼리 수용액을 순환액으로서 사용하는 스크러버식의 미스트 제거 장치를 사용할 수 있다.Since the cathode gas contains fine mist and 5 to 10 vol% of hydrogen fluoride, it is not preferable to discharge it to the atmosphere as it is. Therefore, the
제 1 배관(41), 제 2 배관(42), 제 4 배관(44), 제 5 배관(45)의 관경이나 설치 방향(배관이 연장되는 방향을 의미하고, 예를 들면 연직 방향, 수평 방향이다)은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 제 1 배관(41) 및 제 2 배관(42)은 전해조(11)로부터 연직 방향으로 따라 연장되도록 설치하고, 제 1 배관(41) 및 제 2 배관(42)을 흐르는 유체의 유속이 표준상태에서 30cm/sec 이하가 되는 관경으로 하는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 유체에 함유되는 미스트가 자체 중량으로 낙하한 경우에도, 미스트가 전해조(11) 내에 침강하므로, 분체에 의한 제 1 배관(41) 및 제 2 배관(42)의 내부의 폐색이 생기기 어렵다.The
또한 제 4 배관(44) 및 제 5 배관(45)은 수평 방향을 따라 연장되도록 설치하고, 제 4 배관(44) 및 제 5 배관(45)을 흐르는 유체의 유속이 제 1 배관(41) 및 제 2 배관(42)의 경우의 1배∼10배 정도 빨라지는 관경으로 하는 것이 바람직하다.In addition, the
또한, 양극 가스를 전해조(11)의 외부로 보내기 위한 제 2 바이패스 배관(52)이 제 1 배관(41)과는 별도로 설치되어 있다. 즉, 제 2 바이패스 배관(52)이 전해조(11)와 제 1 바이패스 배관(51)을 연통하고 있고, 2개의 전해조(11,11)로부터 송출된 양극 가스가 제 2 바이패스 배관(52)에 의해 제 1 바이패스 배관(51)에 보내어져서 혼합되도록 되어 있다. 또한, 제 1 바이패스 배관(51)에 의해, 양극 가스가 도면에 나타내지 않은 불소 가스 선별부로 송출되도록 되어 있다. 그리고, 불소 가스 선별부에 의해, 양극 가스로부터 불소 가스가 선별되어서 취출되도록 되어 있다. 또, 제 1 바이패스 배관(51)에 접속된 불소 가스 선별부와, 제 6 배관(46)에 접속된 불소 가스 선별부는 동일한 것이어도 좋고, 다른 것이어도 좋다. In addition, a
제 2 바이패스 배관(52)의 관경이나 설치 방향은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 제 2 바이패스 배관(52)은 전해조(11)로부터 연직 방향으로 따라 연장되도록 설치하고, 제 2 바이패스 배관(52)을 흐르는 유체의 유속이 표준상태에서 30cm/sec 이하가 되는 관경으로 하는 것이 바람직하다.The pipe diameter or installation direction of the
또한 제 1 바이패스 배관(51)은 수평 방향을 따라 연장되도록 설치한다. 그리고, 제 1 바이패스 배관(51)은 제 4 배관(44)보다 대경인 관경의 배관으로 되어 있고, 제 1 바이패스 배관(51)의 관경은 분체의 퇴적에 의한 제 1 바이패스 배관(51)의 폐색이 발생하기 어려운 크기로 되어 있다. 제 1 바이패스 배관(51)이 제 4 배관(44)보다 대경인 관경의 배관인 것에 의해, 폐색 억제 기구가 구성되어 있다.In addition, the
제 1 바이패스 배관(51)의 관경은 제 4 배관(44)의 1.0배 초과 3.2배 이하가 바람직하고, 1.05배 이상 1.5배 이하가 더욱 바람직하다. 즉, 제 1 바이패스 배관(51)의 유로 단면적은 제 4 배관(44)의 10배 이하가 바람직하다.The diameter of the
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이 제 1 배관(41) 및 제 4 배관(44)에 의해 상기의 제 1 유로가 구성되고, 제 1 바이패스 배관(51) 및 제 2 바이패스 배관(52)에 의해 상기의 제 2 유로가 구성된다. 그리고, 제 2 유로를 구성하는 제 1 바이패스 배관(51)에 폐색 억제 기구가 설치되어 있다.As can be seen from the above description, the first flow path is constituted by the
다음에 유로 스위칭부에 대해서 설명한다. 제 1 배관(41)에는 각각 제 1 배관 밸브(61)가 설치되어 있다. 그리고, 제 1 배관 밸브(61)를 개방상태 또는 폐쇄상태로 스위칭함으로써, 전해조(11)로부터 제 1 미스트 제거부(32)로의 양극 가스의 송기의 가부를 제어할 수 있도록 되어 있다. 또한 제 2 바이패스 배관(52)에는 각각 바이패스 밸브(62)가 설치되어 있다. 그리고, 바이패스 밸브(62)를 개방상태 또는 폐쇄상태로 스위칭함으로써, 전해조(11)로부터 제 1 바이패스 배관(51)으로의 양극 가스의 송기의 가부를 제어할 수 있도록 되어 있다.Next, the flow path switching unit will be described. The
또한, 불소 가스 제조 장치가 갖는 전류 효율 측정부(38) 중 양극 가스를 분취해서 요오드화 칼륨 수용액에 통과시켜 유리된 요오드를 적정하는 상기 적정부는 제 4 배관(44)의 중간부이며 또한 제 1 배관(41)과의 연결부보다 하류측에 설치되어 있다. 또, 상기 불활성 가스 공급부는 전해조(11)의 근방에 설치하는 것이 바람직하고, 상기 계산부의 설치 개소는 특별히 한정되지 않는다.In addition, the titration part for titrating the liberated iodine by fractionating the anode gas among the current
또한, 전해조(11)와 제 1 미스트 제거부(32) 사이, 상세하게 설명하면, 제 4 배관(44)의 중간부이며 또한 제 1 배관(41)과의 연결부보다 하류측에 제 1 평균 입자지름 측정부(31)가 설치되어 있다. 그리고, 제 1 평균 입자지름 측정부(31)에 의해, 제 4 배관(44)을 흐르는 양극 가스에 함유되는 미스트의 평균 입자지름이 측정되도록 되어 있다. 또한 미스트의 평균 입자지름을 측정한 후의 양극 가스에 함유되는 불소 가스와 질소 가스를 분석함으로써, 불소 가스의 제조에 있어서의 전류 효율을 측정할 수 있다.Moreover, between the
또, 제 1 바이패스 배관(51)의 중간부이며 또한 제 2 바이패스 배관(52)과의 연결부보다 하류측에도, 같은 제 2 평균 입자지름 측정부(34)가 설치되어 있고, 제 2 평균 입자지름 측정부(34)에 의해, 제 1 바이패스 배관(51)을 흐르는 양극 가스에 함유되는 미스트의 평균 입자지름이 측정되도록 되어 있다. 단, 도 2에 나타내는 불소 가스 제조 장치는 제 1 평균 입자지름 측정부(31) 및 제 2 평균 입자지름 측정부(34)를 구비하고 있지 않아도 좋다.Moreover, the same 2nd average particle
전류 효율 측정부(38)에 의해, 전기 분해에 있어서의 불소 가스 생성의 전류 효율을 측정하고, 그 측정 결과가 미리 설정된 기준값보다 작은 경우에는 바이패스 밸브(62)를 개방상태로 해서 양극 가스를 전해조(11)로부터 제 1 바이패스 배관(51)으로 보냄과 아울러, 제 1 배관 밸브(61)를 폐쇄상태로 해서 양극 가스가 제 4 배관(44) 및 제 1 미스트 제거부(32)로 보내어지지 않도록 한다. 즉, 양극 가스를 제 2 유로에 보낸다.The current
한편, 측정 결과가 미리 설정된 기준값 이상인 경우에는 제 1 배관 밸브(61)를 개방상태로 해서 양극 가스를 제 4 배관(44) 및 제 1 미스트 제거부(32)로 보냄과 아울러, 바이패스 밸브(62)를 폐쇄상태로 해서 전해조(11)로부터 제 1 바이패스 배관(51)으로 양극 가스가 보내어지지 않도록 한다. 즉, 양극 가스를 제 1 유로에 보낸다.On the other hand, when the measurement result is equal to or greater than the preset reference value, the
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이 제 1 배관 밸브(61) 및 바이패스 밸브(62)에 의해 상기의 유로 스위칭부가 구성된다. As can be seen from the above description, the flow path switching unit is constituted by the
상기와 같이 해서 전기 분해에 있어서의 불소 가스 생성의 전류 효율에 따라 유로를 스위칭하면서 불소 가스 제조 장치의 운전을 행함으로써, 미스트에 의한 배관이나 밸브의 폐색을 억제하면서 원활하게 연속 운전을 행할 수 있다. 따라서, 도 2에 나타내는 불소 가스 제조 장치에 의하면, 불소 가스를 경제적으로 제조할 수 있다.By operating the fluorine gas production apparatus while switching the flow path according to the current efficiency of fluorine gas generation in the electrolysis as described above, smooth continuous operation can be performed while suppressing clogging of piping and valves by mist. . Therefore, according to the fluorine gas manufacturing apparatus shown in FIG. 2, fluorine gas can be manufactured economically.
예를 들면 미스트 제거부로서 필터를 설치한 배관을 복수 준비하고, 적당하게 스위칭하면서, 필터를 교환하면서 전해를 실시해도 상관없다. For example, you may perform electrolysis, replacing a filter, preparing two or more piping which provided the filter as a mist removal part, and switching suitably.
또한, 필터의 교환을 빈번히 행해야 할 기간과, 필터의 교환을 빈번히 행할 필요가 없는 기간을 전류 효율의 측정에 의거하여 판단하면 좋다. 그리고, 상기 판단에 의거하여 유체를 흘려보내는 배관의 스위칭 빈도를 적절하게 조정하면, 불소 가스 제조 장치의 운전을 효율 좋게 계속해서 행할 수 있다.In addition, it is sufficient to judge the period in which the filter replacement is frequently performed and the period in which the filter replacement is not required frequently based on the measurement of the current efficiency. And if the switching frequency of the piping through which a fluid flows is adjusted appropriately based on the said determination, the operation|movement of a fluorine gas manufacturing apparatus can be continuously performed efficiently.
다음에 도 2에 나타내는 불소 가스 제조 장치의 변형예에 대해서 설명한다.Next, a modified example of the fluorine gas production apparatus shown in FIG. 2 will be described.
〔제 1 변형예〕[First Modification]
제 1 변형예에 대해서, 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 2에 나타내는 불소 가스 제조 장치에 있어서는 제 2 바이패스 배관(52)은 전해조(11)와 제 1 바이패스 배관(51)을 연결하고 있는 것에 대해서, 도 4에 나타내는 제 1 변형예의 불소 가스 제조 장치에 있어서는 제 2 바이패스 배관(52)은 제 1 배관(41)과 제 1 바이패스 배관(51)을 연결하고 있다. 제 1 변형예의 불소 가스 제조 장치의 구성은 상기의 점 이외는 도 2의 불소 가스 제조 장치와 거의 같으므로, 같은 부분의 설명은 생략한다.The first modification will be described with reference to FIG. 4 . In the fluorine gas production apparatus shown in FIG. 2 , the
〔제 2 변형예〕[Second Modification]
제 2 변형예에 대해서, 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 5에 나타내는 제 2 변형예의 불소 가스 제조 장치는 전해조(11)를 1기 구비하고 있는 예이다. 제 1 평균 입자지름 측정부(31)는 제 4 배관(44)이 아닌 제 1 배관(41)에 설치되어 있고, 또한, 제 1 배관 밸브(61)의 상류측에 설치되어 있다. 또한 제 2 바이패스 배관(52)은 갖고 있지 않고, 제 1 바이패스 배관(51)은 제 2 바이패스 배관(52)을 통하지 않고 전해조(11)에 직접적으로 접속되어 있다.A second modification will be described with reference to FIG. 5 . The fluorine gas production apparatus of the second modification shown in FIG. 5 is an example in which one
그리고, 제 1 바이패스 배관(51)은 제 4 배관(44)에 비해서 대경이므로, 폐색 억제 기구로서 기능한다. 또한, 예를 들면 제 1 바이패스 배관(51)의 하류측 말단에 미스트 고임용의 공간을 설치함으로써, 폐색 억제의 효과를 더욱 증대시킬 수 있다. 이 미스트 고임용의 공간으로서는 예를 들면 제 1 바이패스 배관(51)의 하류측 말단부분을 설치 방향 중앙부분보다 큰 관경(설치 방향 중앙부분의 예를 들면 4배 이상의 관경)으로 형성해서 이루어지는 공간이나, 제 1 바이패스 배관(51)의 하류측 말단부분을 용기와 같은 형상으로 형성해서 이루어지는 공간을 들 수 있고, 미스트 고임용의 공간에 의해 제 1 바이패스 배관(51)의 폐색을 억제할 수 있다. 이것은 유로 단면적이 큰 것에 의한 폐색 방지의 효과와, 가스 유동의 선속도의 저하에 의한 미스트의 중력낙하를 이용한 폐색 방지의 효과를 노린 것이다.And since the
또한, 바이패스 밸브(62)는 제 1 바이패스 배관(51)과 도면에 나타내지 않은 불소 가스 선별부를 접속하는 제 3 바이패스 배관(53)에 설치되어 있다. 제 2 변형예의 불소 가스 제조 장치의 구성은 상기의 점 이외는 도 2의 불소 가스 제조 장치와 거의 같으므로, 같은 부분의 설명은 생략한다.In addition, the
〔제 3 변형예〕[Third modification example]
제 3 변형예에 대해서, 도 6을 참조하면서 설명한다. 제 3 변형예의 불소 가스 제조 장치에 있어서는 제 1 평균 입자지름 측정부(31)가 전해조(11)에 설치되어 있고, 전해조(11)의 내부의 양극 가스가 제 1 평균 입자지름 측정부(31)에 직접적으로 도입되어서, 미스트의 평균 입자지름의 측정이 행해지도록 되어 있다. 제 3 변형예의 불소 가스 제조 장치는 제 2 평균 입자지름 측정부(34)는 갖고 있지 않다. 제 3 변형예의 불소 가스 제조 장치의 구성은 상기의 점 이외는 제 2 변형예의 불소 가스 제조 장치와 거의 같으므로, 같은 부분의 설명은 생략한다.A third modified example will be described with reference to FIG. 6 . In the fluorine gas production apparatus of the third modified example, the first average particle
〔제 4 변형예〕[Fourth modification]
제 4 변형예에 대해서, 도 7을 참조하면서 설명한다. 제 4 변형예의 불소 가스 제조 장치는 도 5에 나타내는 제 2 변형예에 대해서 폐색 억제 기구가 다른 예이다. 제 2 변형예의 불소 가스 제조 장치에 있어서는 제 1 바이패스 배관(51)은 수평 방향을 따라 연장되도록 설치되어 있었지만, 제 4 변형예의 불소 가스 제조 장치에 있어서는 제 1 바이패스 배관(51)은 수평 방향에 대해서 경사지고, 또한, 상류측에서 하류측을 향해서 하강하는 방향으로 연장되어 있다. 이 경사에 의해, 분체가 제 1 바이패스 배관(51)의 내부에 퇴적하는 것이 억제된다. 이 경사가 클수록, 분체의 퇴적을 억제하는 작용이 크다.A fourth modification will be described with reference to FIG. 7 . The fluorine gas production apparatus of the fourth modification is an example in which the blockage suppression mechanism is different from that of the second modification shown in FIG. 5 . In the fluorine gas production apparatus of the second modification, the
제 1 바이패스 배관(51)의 경사각도는 수평면으로부터의 부각이 90도보다 작은 범위에서 30도 이상이 바람직하고, 40도 이상 60도 이하가 보다 바람직하다. 만약 제 1 바이패스 배관(51)의 폐색이 일어날 것 같을 때에는 경사진 제 1 바이패스 배관(51)을 해머링하면, 제 1 바이패스 배관(51)의 내부의 퇴적물이 이동하기 쉬워지므로, 폐색을 회피할 수 있다. The angle of inclination of the
제 4 변형예의 불소 가스 제조 장치의 구성은 상기의 점 이외는 제 2 변형예의 불소 가스 제조 장치와 거의 같으므로, 같은 부분의 설명은 생략한다.The configuration of the fluorine gas production apparatus of the fourth modification is substantially the same as that of the fluorine gas production apparatus of the second modification except for the above points, and thus descriptions of the same parts are omitted.
〔제 5 변형예〕[Fifth modification]
제 5 변형예에 대해서, 도 8을 참조하면서 설명한다. 제 5 변형예의 불소 가스 제조 장치는 도 6에 나타내는 제 3 변형예에 대해서 폐색 억제 기구가 다른 예이다. 제 3 변형예의 불소 가스 제조 장치에 있어서는 제 1 바이패스 배관(51)은 수평 방향을 따라 연장되도록 설치되어 있었지만, 제 5 변형예의 불소 가스 제조 장치에 있어서는 제 1 바이패스 배관(51)은 수평 방향에 대해서 경사지고, 또한, 상류측에서 하류측을 향해서 하강하는 방향으로 연장되어 있다. 이 경사에 의해, 분체가 제 1 바이패스 배관(51)의 내부에 퇴적하는 것이 억제된다. 제 1 바이패스 배관(51)의 바람직한 경사각도는 상기 제 4 변형예의 경우와 같다. 제 5 변형예의 불소 가스 제조 장치의 구성은 상기의 점 이외는 제 3 변형예의 불소 가스 제조 장치와 거의 같으므로, 같은 부분의 설명은 생략한다.A fifth modification will be described with reference to FIG. 8 . The fluorine gas production apparatus of the fifth modification is an example in which the blockage suppression mechanism is different from that of the third modification shown in FIG. 6 . In the fluorine gas production apparatus of the third modified example, the
〔제 6 변형예〕[Sixth Modification]
제 6 변형예에 대해서, 도 9를 참조하면서 설명한다. 제 6 변형예의 불소 가스 제조 장치는 도 5에 나타내는 제 2 변형예에 대해서 전해조(11)의 구조가 다른 예이다. 전해조(11)는 1개의 양극(13)과 2개의 음극(15,15)을 갖고 있고, 또한, 1개의 양극(13)을 둘러싸는 통형상의 격벽(17)에 의해 1개의 양극실(22)과 1개의 음극실(24)로 구획되어 있다. 양극실(22)은 전해조(11)의 상면보다 상방까지 연장되어서 형성되어 있고, 제 1 바이패스 배관(51)은 전해조(11)의 양극실(22)의 상단부분에 접속되어 있다. 제 6 변형예의 불소 가스 제조 장치의 구성은 상기의 점 이외는 제 2 변형예의 불소 가스 제조 장치와 거의 같으므로, 같은 부분의 설명은 생략한다.A sixth modification will be described with reference to FIG. 9 . The fluorine gas production apparatus of the sixth modification is an example in which the structure of the
〔제 7 변형예〕[Seventh Modification]
제 7 변형예에 대해서, 도 10을 참조하면서 설명한다. 제 7 변형예의 불소 가스 제조 장치는 도 9에 나타내는 제 6 변형예에 대해서 제 1 바이패스 배관(51)의 구조가 다른 예이다. 즉, 제 7 변형예의 불소 가스 제조 장치에 있어서는 제 1 바이패스 배관(51)은 제 4 변형예 및 제 5 변형예와 마찬가지로, 수평 방향에 대해서 경사지고, 또한, 상류측에서 하류측을 향해서 하강하는 방향으로 연장되어 있다. 제 1 바이패스 배관(51)의 바람직한 경사각도는 상기 제 4 변형예의 경우와 같다. 제 7 변형예의 불소 가스 제조 장치의 구성은 상기의 점 이외는 제 6 변형예의 불소 가스 제조 장치와 거의 같으므로, 같은 부분의 설명은 생략한다.A seventh modification will be described with reference to FIG. 10 . The fluorine gas production apparatus of the seventh modification is an example in which the structure of the
〔제 8 변형예〕[8th modification]
제 8 변형예에 대해서, 도 11을 참조하면서 설명한다. 제 8 변형예의 불소 가스 제조 장치는 도 5에 나타내는 제 2 변형예에 대해서 폐색 억제 기구가 다른 예이다. 제 8 변형예의 불소 가스 제조 장치에 있어서는 폐색 억제 기구를 구성하는 회전 스크류(71)가 제 1 바이패스 배관(51)의 내부에 설치되어 있다. 이 회전 스크류(71)는 그 회전축을 제 1 바이패스 배관(51)의 길이 방향에 대해서 평행하게해서 설치되어 있다.An eighth modification will be described with reference to FIG. 11 . The fluorine gas production apparatus of the eighth modification is an example in which the blockage suppression mechanism is different from that of the second modification shown in FIG. 5 . In the fluorine gas production apparatus according to the eighth modification, the
그리고, 모터(72)에 의해 회전 스크류(71)를 회전시킴으로써, 제 1 바이패스 배관(51)의 내부에 퇴적한 미스트를 상류측 또는 하류측으로 보낼 수 있도록 되어 있다. 이것에 의해, 분체가 제 1 바이패스 배관(51)의 내부에 퇴적하는 것이 억제된다. 제 8 변형예의 불소 가스 제조 장치의 구성은 상기의 점 이외는 제 2 변형예의 불소 가스 제조 장치와 거의 같으므로, 같은 부분의 설명은 생략한다.And by rotating the
〔제 9 변형예〕[Ninth Modification]
제 9 변형예에 대해서, 도 12를 참조하면서 설명한다. 제 9 변형예의 불소 가스 제조 장치는 도 5에 나타내는 제 2 변형예에 대해서 폐색 억제 기구가 다른 예이다. 제 9 변형예의 불소 가스 제조 장치에 있어서는 폐색 억제 기구를 구성하는 기류 발생 장치(73)가 제 1 바이패스 배관(51)에 설치되어 있다. 기류 발생 장치(73)가 제 1 바이패스 배관(51)의 상류측에서 하류측을 향해서 기류(예를 들면 질소 가스의 기류)를 보내주고, 제 1 바이패스 배관(51) 내를 흐르는 양극 가스의 유속을 상승시킨다. 이것에 의해, 분체가 제 1 바이패스 배관(51)의 내부에 퇴적하는 것이 억제된다.A ninth modification will be described with reference to FIG. 12 . The fluorine gas production apparatus of the ninth modification is an example in which the blockage suppression mechanism is different from that of the second modification shown in FIG. 5 . In the fluorine gas production apparatus according to the ninth modification, an
이 때의 제 1 바이패스 배관(51) 내를 흐르는 양극 가스의 바람직한 유속은 1m/sec 이상 10m/sec 이하이다. 유속을 10m/sec보다 크게 하는 것도 가능하지만, 그 경우는 제 1 바이패스 배관(51) 내에서의 배관 저항에 의한 압력손실이 커지고, 전해조(11)의 양극실(22) 내의 압력이 높아진다. 양극실(22) 내의 압력과 음극실(24) 내의 압력은 거의 같은 정도인 것이 바람직하지만, 양극실(22) 내의 압력과 음극실(24) 내의 압력의 차가 지나치게 커지면, 양극 가스가 격벽(17)을 넘어서 음극실(24)로 흘러 들어 오고, 불소 가스와 수소 가스의 반응이 일어나서 불소 가스의 발생에 지장을 초래할 경우가 있다.A preferable flow velocity of the anode gas flowing in the
제 9 변형예의 불소 가스 제조 장치의 구성은 상기의 점 이외는 제 2 변형예의 불소 가스 제조 장치와 거의 같으므로, 같은 부분의 설명은 생략한다. The configuration of the fluorine gas production apparatus of the ninth modification is substantially the same as that of the fluorine gas production apparatus of the second modification except for the above points, and therefore the description of the same parts is omitted.
〔제 10 변형예〕[10th modification]
제 10 변형예에 대해서, 도 13을 참조하면서 설명한다. 제 10 변형예의 불소 가스 제조 장치에 있어서는 제 1 평균 입자지름 측정부(31)가 전해조(11)에 설치되어 있고, 전해조(11)의 내부의 양극 가스가 제 1 평균 입자지름 측정부(31)에 직접적으로 도입되어서, 미스트의 평균 입자지름의 측정이 행해지도록 되어 있다. 제 10 변형예의 불소 가스 제조 장치는 제 2 평균 입자지름 측정부(34)는 갖고 있지 않다. 제 10 변형예의 불소 가스 제조 장치의 구성은 상기의 점 이외는 도 12에 나타내는 제 9 변형예의 불소 가스 제조 장치와 거의 같으므로, 같은 부분의 설명은 생략한다.A tenth modification will be described with reference to FIG. 13 . In the fluorine gas production apparatus according to the tenth modification, the first average particle
실시예Example
이하에 실시예 및 비교예를 나타내고, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.An Example and a comparative example are shown below, and this invention is demonstrated more concretely.
〔참고예 1〕[Reference Example 1]
전해액을 전기 분해해서 불소 가스를 제조했다. 전해액으로서는 불화 수소 434kg과 불화 칼륨 630kg의 혼합 용융염(560L)을 사용했다. 양극으로서 SGL 카본사제의 어모포스 카본 전극(가로 30cm, 세로 45cm, 두께 7cm)을 사용하고, 16매의 양극을 전해조에 설치했다. 또한 음극으로서 모넬(상표)제의 펀칭 플레이트를 사용하고, 전해조에 설치했다. 1매의 양극에 2매의 음극이 대향하고 있고, 1매의 양극 중 음극에 대향하고 있는 부분의 합계의 면적은 1736㎠이다.The electrolytic solution was electrolyzed to prepare fluorine gas. As the electrolytic solution, a mixed molten salt (560L) of 434 kg of hydrogen fluoride and 630 kg of potassium fluoride was used. An amorphous carbon electrode (30 cm wide, 45 cm long, and 7 cm thick) manufactured by SGL Carbon Corporation was used as the anode, and 16 anodes were installed in the electrolytic cell. Further, a punching plate made by Monel (trademark) was used as the cathode, and it was installed in the electrolytic cell. Two negative poles oppose one positive electrode, and the total area of the part opposing the negative electrode among one positive electrode is 1736 cm<2>.
전해 온도는 85∼95℃로 제어했다. 우선, 전해액 온도를 85℃로 하고, 전류밀도 0.036A/㎠로 1000A의 직류전류를 인가하고, 전해를 개시했다. 이 때의 전해액 중의 수분농도는 1.0질량%였다. 또, 수분농도는 칼피셔 분석법에 의해 측정한 것이다. Electrolysis temperature was controlled to 85-95 degreeC. First, the temperature of the electrolyte solution was set to 85 DEG C, a direct current of 1000 A was applied at a current density of 0.036 A/cm<2>, and electrolysis was started. The water concentration in the electrolytic solution at this time was 1.0 mass %. In addition, the water concentration is measured by the Karl Fischer analysis method.
상기의 조건에서의 전해를 개시하고, 전해 개시 직후부터 적산의 통전량이 10kAh가 될 때가지의 동안에는 양극실 내의 양극의 근방에 있어서 작은 파열음이 관측되었다. 이 파열음은 발생한 불소 가스와 전해액 중의 수분이 반응했기 때문에 발생한 것이라고 생각된다.When the electrolysis under the above conditions was started, a small bursting sound was observed in the vicinity of the anode in the anode chamber from immediately after the start of the electrolysis until the total energization amount reached 10 kAh. It is thought that this bursting sound was generated because the generated fluorine gas and the moisture in the electrolyte reacted.
이 상태에 있어서 양극에서 발생한 유체를 전해조의 양극실로부터 외부로 송출되었을 때 채취해서 유체에 함유되는 미스트를 분석했다. 그 결과, 양극에서 발생한 유체 1L당 5.0∼9.0mg(미스트의 비중은 1.0g/mL인 것으로 가정해서 산출했다. 이하도 같다.)의 분체가 함유되어 있고, 이 분체의 평균 입자지름은 1.0∼2.0㎛였다. 이 분체를 광학현미경으로 관찰한 결과, 구의 내부를 도려 낸 것과 같은 형상을 한 분체가 주로 관찰되었다. 또한 이 때의 불소 가스 생성의 전류 효율은 0∼15%였다.In this state, when the fluid generated at the anode was sent out from the anode chamber of the electrolyzer, it was collected and the mist contained in the fluid was analyzed. As a result, a powder of 5.0 to 9.0 mg per 1 L of the fluid generated from the anode (the specific gravity of the mist was calculated assuming that it was 1.0 g/mL. The same applies below) was contained, and the average particle diameter of this powder was 1.0 to It was 2.0 micrometers. As a result of observing this powder with an optical microscope, a powder having a shape similar to that in which the inside of a sphere was cut out was mainly observed. In addition, the current efficiency of fluorine gas generation at this time was 0 to 15%.
또한, 적산의 통전량으로 30kAh가 될 때까지 전기 분해를 계속하면, 양극실의 내부에서 파열음이 발생하는 빈도가 저감해 왔다. 이 때의 전해액 중의 수분농도는 0.7질량%였다. 또한 이 상태에 있어서 양극에서 발생한 유체를 전해조의 양극실로부터 외부로 송출되었을 때 채취해서 유체에 함유되는 미스트를 분석했다. 그 결과, 양극에서 발생한 유체 1L당 0.4∼1.0mg의 미스트가 함유되어 있고, 이 미스트의 평균 입자지름은 0.5∼0.7㎛였다. 또한, 이 때의 불소 가스 생성의 전류 효율은 15∼55%였다. 전해 개시부터 여기까지의 전해의 단계를 「단계(1)」로 한다.In addition, when the electrolysis is continued until 30 kAh is reached by the accumulated energization amount, the frequency at which a bursting sound is generated inside the anode chamber has been reduced. The water concentration in the electrolytic solution at this time was 0.7 mass %. Further, in this state, when the fluid generated at the anode was sent out from the anode chamber of the electrolyzer, it was sampled and the mist contained in the fluid was analyzed. As a result, 0.4 to 1.0 mg of mist was contained per 1 L of the fluid generated from the anode, and the average particle diameter of this mist was 0.5 to 0.7 µm. In addition, the current efficiency of fluorine gas generation at this time was 15 to 55%. Let the stage of electrolysis from the start of electrolysis to here be "step (1)".
또한, 단계(1)에 계속해서 전해액의 전해를 계속했다. 그러면, 불화 수소가 소비되어서 전해액의 레벨이 저하되므로, 불화 수소 탱크로부터 전해조에 불화 수소를 적당하게 보급했다. 보급되는 불화 수소 중의 수분농도는 500질량ppm 이하이다. Further, the electrolysis of the electrolytic solution was continued following the step (1). Then, hydrogen fluoride was consumed and the level of the electrolytic solution was lowered. Therefore, hydrogen fluoride was appropriately supplied from the hydrogen fluoride tank to the electrolytic cell. The water concentration in hydrogen fluoride to be supplied is 500 mass ppm or less.
또한, 전해를 계속해서 적산의 통전량이 60kAh를 초과하면, 양극에서 발생한 유체에 함유되는 미스트의 평균 입자지름이 0.36㎛(즉 0.4㎛ 이하)로 되었다. 이 시점에서는 양극실의 내부에서 파열음이 전혀 발생하지 않게 되었다. 또한 이 때의 전해액 중의 수분농도는 0.2질량%(즉 0.3질량% 이하)였다. 또한, 이 때의 불소 가스 생성의 전류 효율은 65%였다. 단계(1)의 종료 시점부터 여기까지의 전해의 단계를 「단계(2)」로 한다.Further, when the electrolysis was continued and the energization amount of the integration exceeded 60 kAh, the average particle diameter of the mist contained in the fluid generated at the anode was 0.36 µm (that is, 0.4 µm or less). At this point, there was no rupture sound at all inside the anode chamber. In addition, the water concentration in the electrolyte solution at this time was 0.2 mass % (that is, 0.3 mass % or less). In addition, the current efficiency of fluorine gas generation at this time was 65%. Let the stage of electrolysis from the end point of step (1) to here be "step (2)".
또한, 전류를 3500A로 증가시키고 전류밀도를 0.126A/㎠로 증가시키고, 단계(2)에 계속해서 전해액의 전해를 계속했다. 이 상태에 있어서 양극에서 발생한 유체를 전해조의 양극실로부터 외부로 송출되었을 때 채취해서 유체에 함유되는 미스트를 분석했다. 그 결과, 양극에서 발생한 유체 1L당 0.03∼0.06mg의 분체가 함유되어 있고, 이 분체의 평균 입자지름은 약 0.2㎛(0.15∼0.25㎛)이며, 입자지름은 약 0.1∼0.5㎛의 분포를 갖고 있었다. 도 14에 이 분체의 입자지름 분포의 측정 결과를 나타낸다. 또한, 이 때의 불소 가스 생성의 전류 효율은 94%였다. 단계(2)의 종료 시점부터 여기까지의 전해의 단계를 「안정 단계」로 한다.Further, the current was increased to 3500 A and the current density was increased to 0.126 A/
상기와 같이 해서 행한 참고예 1의 전기 분해의 내용을 표 1에 정리해서 나타낸다. 표 1에는 전류, 전해 경과 시간, 통전량, 전해액 중의 수분농도, 양극에서 발생한 유체(표 1에서는 「양극 가스」라고 기재되어 있다) 1L 중에 함유되는 미스트의 질량, 미스트의 평균 입자지름, 전류 효율과 함께, 양극에서 발생한 유체(불소 가스, 산소 가스, 미스트를 함유한다)의 양, 양극에서 발생한 미스트의 양, 파열엄의 강도, 및, 음극에서 생성한 유체 중의 수분농도(표 1에서는 「음극 가스 중의 수분농도」라고 기재되어 있다)도 나타내어져 있다.Table 1 summarizes the contents of the electrolysis of Reference Example 1 performed as described above. Table 1 shows current, electrolysis elapsed time, energization amount, moisture concentration in the electrolyte, the mass of mist contained in 1L of fluid generated at the anode (indicated as “anode gas” in Table 1), average particle size of mist, current efficiency together with the amount of fluid (including fluorine gas, oxygen gas, and mist) generated at the anode, the amount of mist generated at the anode, the strength of the rupture, and the moisture concentration in the fluid generated at the cathode (in Table 1, “cathode Moisture concentration in gas”) is also shown.
또한 미스트의 평균 입자지름과 양극에서 발생한 미스트의 양의 관계를 나타내는 그래프를 도 15에 나타낸다. 도 15의 그래프로부터, 미스트의 평균 입자지름과 양극에서 발생하는 미스트의 양의 사이에는 상관성이 있는 것을 알 수 있다. 미스트의 발생량이 많을수록 배관이나 밸브의 폐색이 일어나기 쉽고, 또한 평균 입자지름이 0.4㎛보다 큰 미스트가 발생하는 경우에는 미스트의 발생량이 증가하고, 또한, 중력의 작용에 의해 침착되므로, 도 15의 그래프에 나타내는 관계가 미스트의 평균 입자지름과 배관이나 밸브의 폐색의 일어나기 쉬움의 상관성을 나타내고 있다고 할 수 있다. Moreover, the graph which shows the relationship between the average particle diameter of mist and the quantity of the mist which generate|occur|produced in the positive electrode is shown in FIG. From the graph of FIG. 15, it turns out that there exists a correlation between the average particle diameter of mist, and the quantity of the mist which generate|occur|produces from an anode. The larger the amount of mist generated, the more likely the clogging of piping or valves occurs, and when mist with an average particle diameter larger than 0.4 μm is generated, the amount of mist generated increases and is deposited by the action of gravity, so the graph of FIG. It can be said that the relationship shown in has shown the correlation between the average particle diameter of mist, and the possibility of clogging of piping or a valve.
또한, 미스트의 평균 입자지름과 전류 효율의 관계를 나타내는 그래프를 도 16에 나타낸다. 미스트의 평균 입자지름이 클수록 배관이나 밸브의 폐색이 일어나기 쉬우므로, 도 16의 그래프에 나타내는 관계가 전류 효율과 배관이나 밸브의 폐색의 일어나기 쉬움의 상관성을 나타내고 있다고 할 수 있다.Moreover, the graph which shows the relationship between the average particle diameter of mist, and electric current efficiency is shown in FIG. Since the larger the average particle diameter of the mist is, the more likely the clogging of the pipe or the valve occurs, it can be said that the relationship shown in the graph of Fig. 16 represents the correlation between the current efficiency and the clogging of the pipe or the valve.
〔실시예 1〕[Example 1]
참고예 1과 동일한 전해를 도 2에 나타내는 불소 가스 제조 장치를 사용해 행했다. 단계(1)의 전해에 있어서는 양극에서 발생한 유체를 제 2 바이패스 배관, 바이패스 밸브, 제 1 바이패스 배관을 경유시켜서 유통시켰다. 단계(1)의 전해가 종료한 후에 일단 전해를 정지해서 불소 가스 제조 장치의 내부의 점검을 행했다. 그 결과, 제 1 바이패스 배관 내에는 미스트가 퇴적되어 있었지만, 배관의 지름이 굵게 되어 있으므로 배관의 폐색은 일어나지 않았다.The same electrolysis as in Reference Example 1 was performed using the fluorine gas production apparatus shown in FIG. 2 . In the electrolysis of step (1), the fluid generated at the anode was circulated through the second bypass pipe, the bypass valve, and the first bypass pipe. After the electrolysis in step (1) was completed, the electrolysis was temporarily stopped and the inside of the fluorine gas production apparatus was inspected. As a result, although mist was accumulated in the 1st bypass piping, since the diameter of the piping became large, the blockage of the piping did not occur.
미스트의 평균 입자지름이 0.4㎛ 이하(전류 효율은 기준값의 60% 이상인 65%)인 단계(2)의 전해로 되었기 때문에 양극에서 발생한 유체를 제 1 배관, 제 1 배관 밸브, 제 4 배관, 제 1 미스트 제거부를 경유시켜서 유통시켰다. 제 1 배관, 제 1 배관 밸브, 제 4 배관에 미스트의 퇴적이나 폐색은 일어나지 않고, 양극에서 발생한 유체는 제 1 미스트 제거부에 공급되었기 때문에 제 1 미스트 제거부에 있어서 미스트는 제거되었다. 제 1 미스트 제거부는 액체의 불화 수소를 분무해서 미스트 등의 미립자를 제거하는 스크러버식의 제거부이며, 미스트의 제거율은 98% 이상이었다.Since the electrolysis in step (2) was performed in which the average particle diameter of the mist was 0.4 µm or less (current efficiency is 65% or more than 60% of the reference value), the fluid generated at the anode is removed from the first pipe, the first pipe valve, the fourth pipe, and the second pipe. 1 It was made to flow through a mist removal unit. The first pipe, the first pipe valve, and the fourth pipe did not accumulate or clogged the mist, and since the fluid generated at the anode was supplied to the first mist removing section, the mist was removed in the first mist removing section. The 1st mist removal part is a scrubber type removal part which sprays liquid hydrogen fluoride and removes microparticles|fine-particles, such as mist, The removal rate of mist was 98 % or more.
〔비교예 1〕[Comparative Example 1]
단계(1)의 전해에 있어서, 양극에서 발생한 유체를 제 1 배관, 제 1 배관 밸브, 제 4 배관, 제 1 미스트 제거부를 경유시켜서 유통시킨 점 이외는 실시예 1과 마찬가지로 전해를 행했다.Electrolysis of step (1) WHEREIN: Electrolysis was performed similarly to Example 1 except that the fluid generated at the anode was made to flow through the 1st piping, 1st piping valve, 4th piping, and 1st mist removal part.
단계(1)의 전해 중, 전해조의 양극측 및 음극측에 부착한 압력계 중 양극측의 압력계의 계측값이 서서히 높아지고, 음극측의 압력과의 차압이 90mmH2O가 되었기 때문에 전해를 정지했다. 정지의 이유는 이하와 같다. 전해조 내의 격벽 중 전해액에 침지한 부분의 연직 방향 길이(침지 깊이)가 5cm이었기 때문에 양극측의 압력이 음극측의 압력보다 약 100mmH2O 높아지면, 양극측의 전해액의 액면이 격벽의 하단보다 낮아진다. 그 결과, 불소 가스가 격벽을 타넘어서 음극측의 수소 가스와 혼합하고, 불소 가스와 수소 가스의 급격한 반응을 일으키게 되므로, 매우 위험하다.During the electrolysis in step (1), the measured value of the pressure gauge on the anode side among the pressure gauges attached to the anode side and the cathode side of the electrolyzer gradually increased, and the pressure difference from the pressure on the cathode side became 90 mmH 2 O, so the electrolysis was stopped. The reasons for the suspension are as follows. Since the vertical length (immersion depth) of the part immersed in the electrolyte among the partition walls in the electrolytic cell was 5 cm, when the pressure on the anode side is about 100 mmH 2 O higher than the pressure on the cathode side, the liquid level of the electrolyte on the anode side is lower than the lower end of the partition wall . As a result, the fluorine gas crosses the barrier and mixes with the hydrogen gas on the cathode side, causing a rapid reaction between the fluorine gas and the hydrogen gas, which is very dangerous.
계내를 질소 가스 등으로 퍼지한 후에 제 1 배관, 제 1 배관 밸브, 제 4 배관의 내부를 점검한 결과, 제 1 배관은 연직 방향으로 연장되는 배관이므로 폐색은 없었다. 제 1 배관 밸브에 소량의 가루의 부착이 있고, 제 1 배관 밸브의 하류측의 배관, 즉 제 4 배관에의 입구부분이 가루로 폐색되어 있었다. 제 4 배관에도 가루의 퇴적은 있었지만, 배관을 폐색시킬 정도의 양은 아니었다.After purging the inside of the system with nitrogen gas or the like, the inside of the first pipe, the first pipe valve, and the fourth pipe were checked. As a result, the first pipe was a pipe extending in the vertical direction, so there was no blockage. A small amount of powder had adhered to the first piping valve, and the pipe on the downstream side of the first piping valve, ie, the inlet portion to the fourth pipe, was blocked with the powder. There was also powder accumulation in the 4th pipe, but it was not enough to block the pipe.
1···시료실
2···광원
3···산란광 검지부
4A, 4B···투명창
10···전해액
11···전해조
13···양극
15···음극
22···양극실
24···음극실
31··· 제 1 평균 입자지름 측정부
32··· 제 1 미스트 제거부
33··· 제 2 미스트 제거부
34··· 제 2 평균 입자지름 측정부
38···전류 효율 측정부
41··· 제 1 배관
42··· 제 2 배관
43··· 제 3 배관
44··· 제 4 배관
45··· 제 5 배관
46··· 제 6 배관
47··· 제 7 배관
48··· 제 8 배관
49··· 제 9 배관
51··· 제 1 바이패스 배관
52··· 제 2 바이패스 배관
61··· 제 1 배관 밸브
62···바이패스 밸브
F···유체
L···광산란 측정용 광
M···미스트
S···산란광1... Sample room
2... light source
3... Scattered light detection unit
4A, 4B...Transparent window
10... Electrolyte
11... Electrolyzer
13...anode
15... Cathode
22... anode chamber
24...Cathode Room
31... 1st average particle diameter measurement part
32... 1st mist removal part
33... 2nd mist removal part
34... 2nd average particle diameter measurement part
38 ... Current Efficiency Measuring Unit
41... the first pipe
42... 2nd pipe
43... the third pipe
44... 4th pipe
45... 5th pipe
46... the 6th pipe
47... the 7th pipe
48... the 8th pipe
49... the 9th pipe
51... 1st bypass piping
52... 2nd bypass piping
61... 1st piping valve
62...bypass valve
F...fluid
L...light for light scattering measurement
M... mist
S...Scattered light
Claims (5)
전해조 내에서 상기 전기 분해를 행하는 전해 공정과,
상기 전기 분해에 있어서의 불소 가스 생성의 전류 효율을 측정하는 전류 효율 측정 공정과,
상기 전해액의 전기 분해시에 상기 전해조의 내부에서 발생한 유체를 상기 전해조의 내부로부터 외부로 유로를 통해 보내는 송기 공정을 구비하고,
상기 송기 공정에 있어서는 상기 전류 효율 측정 공정에서 측정된 상기 전류 효율에 따라 상기 유체를 흘려보내는 유로를 스위칭하고, 상기 전류 효율 측정 공정에서 측정된 상기 전류 효율이 미리 설정된 기준값 이상인 경우에는 상기 전해조의 내부로부터 제 1 외부로 상기 유체를 보내는 제 1 유로에 상기 유체를 보내고, 상기 미리 설정된 기준값보다 작은 경우에는 상기 전해조의 내부로부터 제 2 외부로 상기 유체를 보내는 제 2 유로에 상기 유체를 보내도록 되어 있고,
상기 미리 설정된 기준값은 50% 이상의 범위 내의 수치인 불소 가스의 제조 방법.A method for producing fluorine gas by electrolyzing an electrolyte solution containing hydrogen fluoride and metal fluoride to produce fluorine gas, the method comprising:
an electrolysis step of performing the electrolysis in an electrolyzer;
a current efficiency measuring step of measuring the current efficiency of fluorine gas generation in the electrolysis;
and a sending process of sending the fluid generated inside the electrolyzer from the inside of the electrolytic cell to the outside through a flow path during the electrolysis of the electrolyte;
In the sending process, the flow path through which the fluid flows is switched according to the current efficiency measured in the current efficiency measuring process, and when the current efficiency measured in the current efficiency measuring process is equal to or greater than a preset reference value, the inside of the electrolytic cell to send the fluid to a first flow path for sending the fluid to the first outside from ,
The preset reference value is a method for producing a fluorine gas that is a numerical value within a range of 50% or more.
상기 금속 불화물은 칼륨, 세슘, 루비듐, 및 리튬으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속의 불화물인 불소 가스의 제조 방법.The method of claim 1,
The method for producing a fluorine gas, wherein the metal fluoride is a fluoride of at least one metal selected from potassium, cesium, rubidium, and lithium.
상기 전기 분해에 있어서 사용하는 양극이 다이아몬드, 다이아몬드 라이크 카본, 어모포스 카본, 그래파이트, 및 글래시 카본으로부터 선택되는 적어도 1종의 탄소재료로 형성된 탄소질 전극인 불소 가스의 제조 방법.3. The method of claim 1 or 2,
A method for producing fluorine gas, wherein the anode used in the electrolysis is a carbonaceous electrode formed of at least one carbon material selected from diamond, diamond-like carbon, amorphous carbon, graphite, and glassy carbon.
상기 전해조는 상기 전기 분해에 있어서 사용하는 양극 또는 음극에서 발생한 기포가 상기 전해액 내를 연직 방향으로 상승하고, 상기 전해액의 액면에 도달 가능한 구조를 갖는 불소 가스의 제조 방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The electrolytic cell is a method for producing a fluorine gas having a structure in which bubbles generated in the anode or cathode used in the electrolysis rise in a vertical direction in the electrolyte solution and reach the liquid level of the electrolyte solution.
상기 전해액을 수용하여 상기 전기 분해가 행해지는 전해조와,
상기 전기 분해에 있어서의 불소 가스 생성의 전류 효율을 측정하는 전류 효율 측정부와,
상기 전해액의 전기 분해시에 상기 전해조의 내부에서 발생한 유체를 상기 전해조의 내부로부터 외부로 보내는 유로를 구비하고,
상기 유로는 상기 전해조의 내부로부터 제 1 외부로 상기 유체를 보내는 제 1 유로와, 상기 전해조의 내부로부터 제 2 외부로 상기 유체를 보내는 제 2 유로를 가짐과 아울러, 상기 전류 효율 측정부에 의해 측정된 상기 전류 효율에 따라 상기 유체를 흘려보내는 유로를 상기 제 1 유로 또는 상기 제 2 유로로 스위칭하는 유로 스위칭부를 갖고 있고,
상기 유로 스위칭부는 상기 전류 효율 측정부에 의해 측정된 상기 전류 효율이 미리 설정된 기준값 이상인 경우에는 상기 전해조의 내부로부터 상기 제 1 유로에 상기 유체를 보내고, 상기 미리 설정된 기준값보다 작은 경우에는 상기 전해조의 내부로부터 상기 제 2 유로에 상기 유체를 보내도록 되어 있고,
상기 미리 설정된 기준값은 50% 이상의 범위 내의 수치인 불소 가스 제조 장치.A fluorine gas production apparatus for producing fluorine gas by electrolyzing an electrolyte solution containing hydrogen fluoride and metal fluoride, comprising:
an electrolyzer in which the electrolysis is performed by receiving the electrolyte;
a current efficiency measuring unit for measuring the current efficiency of fluorine gas generation in the electrolysis;
and a flow path for sending a fluid generated inside the electrolyzer from the inside of the electrolytic cell to the outside during the electrolysis of the electrolyte;
The flow path has a first flow path for sending the fluid from the inside of the electrolytic cell to the first outside, and a second flow path for sending the fluid from the inside of the electrolytic cell to the second outside, and is measured by the current efficiency measuring unit and a flow path switching unit for switching the flow path through which the fluid flows to the first flow path or the second flow path according to the current efficiency,
The flow path switching unit sends the fluid from the inside of the electrolyzer to the first flow path when the current efficiency measured by the current efficiency measuring unit is equal to or greater than a preset reference value, and when the current efficiency measured by the current efficiency measuring unit is less than the preset reference value, the inside of the electrolyzer to send the fluid to the second flow path from
The preset reference value is a fluorine gas manufacturing apparatus that is a numerical value within a range of 50% or more.
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