KR20220093105A - How to dehumidify hydrogen chloride - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시형태에 따른 탈습 방법은, 염화수소 가스(21)와 진한 황산(13A)을 접촉시키는 제1 탈습 공정과, 상기 제1 탈습 공정을 거친 염화수소 가스(21A)를, 진한 황산(13B)과 접촉시키는 제2 탈습 공정을 포함한다. 상기 제2 탈습 공정에서 사용하는 진한 황산의 농도는, 상기 제1 탈습 공정에서 사용하는 진한 황산의 농도보다도 높다.In a dehumidification method according to an embodiment of the present invention, a first dehumidification step of contacting hydrogen chloride gas 21 with concentrated sulfuric acid 13A, and hydrogen chloride gas 21A that has undergone the first dehumidification step, concentrated sulfuric acid 13B ) and a second dehumidification process. The concentration of concentrated sulfuric acid used in the second dehumidification step is higher than the concentration of concentrated sulfuric acid used in the first dehumidification step.
Description
본 발명은 염화수소 가스를 탈습하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for dehumidifying hydrogen chloride gas.
염화수소 가스로부터의 수분 제거의 방법으로서, 종래, 흡착법, 냉각 응축법, 진한 황산법 등이 사용되고 있다. 이들 방법 중, 진한 황산법에 대하여, 탈습에 사용되는 진한 황산의 농도와 탈습 후의 염화수소 중의 수분 농도는 트레이드 오프의 관계에 있다. 즉, 수분 농도가 많은 염화수소 가스를 처리하는 경우, 또는 처리량이 많은 경우에는, 진한 황산 농도가 저하하면, 얻어지는 염화수소 가스에 포함되는 수분의 농도는 높아진다. 그 때문에, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 냉각 응축법에 의해 염화수소 가스 중의 수분을 응축시킨 후, 수분 농도가 저감된 염화수소 가스를, 진한 황산 건조탑을 사용해서 더 탈습하는 방법이 기재되어 있다.As a method of removing water from hydrogen chloride gas, conventionally, an adsorption method, a cooling condensation method, a concentrated sulfuric acid method, and the like have been used. Among these methods, with respect to the concentrated sulfuric acid method, there is a trade-off relationship between the concentration of concentrated sulfuric acid used for dehumidification and the water concentration in hydrogen chloride after dehumidification. That is, in the case of processing hydrogen chloride gas having a high water concentration or in the case of a large processing amount, when the concentration of concentrated sulfuric acid decreases, the concentration of water contained in the obtained hydrogen chloride gas increases. Therefore, for example,
진한 황산법에 의해서 탈습을 행하는 경우, 얻어지는 염화수소 가스의 탈습의 확실성을 높이기 위해서, 고농도의 진한 황산을 대량으로 사용하는 경우가 많다. 그 때문에, 진한 황산의 이용 효율의 향상은, 코스트 및 처리 효율의 관점에서 매우 중요한 과제이다. 그러나, 특허문헌 1에는, 진한 황산의 이용 효율을 높이기 위한 구성은 개시되어 있지 않다.When dehumidifying by the concentrated sulfuric acid method, in order to increase the certainty of dehumidification of the obtained hydrogen chloride gas, concentrated sulfuric acid of high concentration is used in large quantities in many cases. Therefore, improvement of the utilization efficiency of concentrated sulfuric acid is a very important subject from a viewpoint of cost and processing efficiency. However,
본 발명의 일 태양은, 탈습 공정의 전체에 있어서의 진한 황산의 이용 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.One aspect of this invention aims at improving the utilization efficiency of the concentrated sulfuric acid in the whole of a dehumidification process.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 태양에 따른 탈습 방법은, 염화수소 가스를 다단계의 공정에 의해 탈습하는 염화수소 가스의 탈습 방법으로서, 염화수소 가스와 진한 황산을 접촉시키는 제1 탈습 공정과, 상기 제1 탈습 공정을 거친 염화수소 가스를, 진한 황산과 접촉시키는 제2 탈습 공정을 포함하고, 상기 제2 탈습 공정에서 사용하는 진한 황산의 농도는, 상기 제1 탈습 공정에서 사용하는 진한 황산의 농도보다도 높은 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, a dehumidification method according to an aspect of the present invention is a dehumidification method of hydrogen chloride gas in which hydrogen chloride gas is dehumidified by a multi-step process, comprising: a first dehumidification process of contacting hydrogen chloride gas with concentrated sulfuric acid; a second dehumidification step of contacting the hydrogen chloride gas that has passed through the first dehumidification step with concentrated sulfuric acid, wherein the concentration of concentrated sulfuric acid used in the second dehumidification step is the concentration of concentrated sulfuric acid used in the first dehumidification step It is characterized by a higher
본 발명의 일 태양에 따르면, 탈습 공정의 전체에 있어서의 진한 황산의 이용 효율을 높일 수 있다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to one aspect of this invention, the utilization efficiency of the concentrated sulfuric acid in the whole dehumidification process can be improved.
도 1은, 실시형태 1에 따른 탈습 장치의 개략도.
도 2는, 실시형태 2에 따른 탈습 장치의 개략도.
도 3은, 최하류의 건조탑에 있어서의 황산 농도와 염화수소 가스의 출구 수분 농도와의 관계를 나타내는 그래프.
도 4는, 염화수소 가스의 수분 제거율, 진한 황산 농도, 및 가스 공급량의 관계식의 도출을 위해서 사용한 장치의 개략도.1 is a schematic diagram of a dehumidifying device according to a first embodiment;
Fig. 2 is a schematic diagram of a dehumidifying device according to a second embodiment.
Fig. 3 is a graph showing the relationship between the sulfuric acid concentration and the outlet water concentration of hydrogen chloride gas in the most downstream drying tower.
Fig. 4 is a schematic diagram of an apparatus used for deriving the relational expressions of the water removal rate of hydrogen chloride gas, the concentration of concentrated sulfuric acid, and the gas supply amount;
〔실시형태 1〕[Embodiment 1]
(염화수소 가스의 탈습 장치)(Hydrogen chloride gas dehumidification device)
이하, 본 발명의 일 실시형태에 대하여, 상세히 설명한다. 우선, 본 발명의 일 실시형태에 따른 염화수소 가스의 탈습 방법에 사용되는 예시적인 탈습 장치(100)에 대하여, 도 1을 사용해서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one Embodiment of this invention is described in detail. First, an
도 1은, 탈습 장치(100)의 구조를 나타내는 개략도이다. 탈습 장치(100)는, 염화수소 가스 중의 수분을 다단계의 공정에 의해 제거하는, 즉, 염화수소 가스를 탈습하는 장치이다. 보다 구체적으로는, 탈습 장치(100)는, 복수의 건조탑 내에서, 염화수소 가스를 진한 황산과 접촉시킴에 의해, 진한 황산의 탈수 작용을 이용해서 염화수소 가스의 탈습을 행하는 장치이다.1 is a schematic diagram showing the structure of a
탈습 장치(100)는, 제1 건조탑(1A)과, 제2 건조탑(1B)을 포함한다. 제1 건조탑(1A)은, 탈습 전 염화수소 가스(21)와 제1 탈습 공정용 진한 황산인 제1 진한 황산(13A)을 접촉시키는 제1 탈습 공정을 행하기 위한 탑이다. 제2 건조탑(1B)은, 제1 탈습 공정을 거친 염화수소 가스(21A)를, 제2 탈습 공정용 진한 황산인 제2 진한 황산(13B)과 접촉시키는 제2 탈습 공정을 행하기 위한 탑이다. 제1 탈습 공정을 거친 염화수소 가스(21A)는, 제1 건조탑(1A)으로부터 배관(41)을 통해 제2 건조탑(1B)에 공급된다. 후술하는 실시형태와는 달리, 탈습 장치(100)에서는, 제2 건조탑(1B)에서 사용된 진한 황산은, 제1 건조탑(1A)에서 재이용되지 않는다.The
제1 건조탑(1A)은, 진한 황산(11)을 공급하기 위한, 진한 황산 공급 탱크(31A)와, 펌프(2A)와, 제1 탈습 공정에서 사용된 진한 황산(14A)을 회수하는 진한 황산 회수 탱크(32A)를 구비한다. 회수된 진한 황산은, 회수 진한 황산(12)으로서 진한 황산 회수 탱크(32A)에 저장된다. 펌프(2A)는, 제1 건조탑(1A)에서 진한 황산을 재이용하기 위해서, 제1 건조탑(1A) 내의 진한 황산의 적어도 일부를 제1 건조탑(1A)의 저부의 배출구(도시하지 않음)로부터, 제1 건조탑(1A)의 상부에 형성된 진한 황산 공급구(6A)까지 송액(送液)한다.The
제2 건조탑(1B)도 마찬가지로, 진한 황산 공급 탱크(31B)와, 펌프(2B)와, 제2 탈습 공정에서 사용된 진한 황산(14B)을 회수하는 진한 황산 회수 탱크(32B)를 구비한다. 회수된 진한 황산은, 회수 진한 황산(12)으로서 진한 황산 회수 탱크(32B)에 저장된다. 펌프(2B)는, 진한 황산을 제2 건조탑(1B)의 진한 황산 공급구(6B)를 통해서 제2 건조탑(1B) 내까지 송액한다.The
제1 건조탑(1A)의 중단(中段)에는, 수지제의 충전물이 충전된 충전층(3A)이 마련되어 있다. 충전층(3A)이 마련되어 있음에 의해, 탈습 전 염화수소 가스(21)와 제1 진한 황산(13A)과의 접촉 면적이 늘어, 탈습 전 염화수소 가스(21)의 탈습이 효율적으로 행해진다.In the middle section of the
또한, 제1 건조탑(1A)의 저부에는, 제1 탈습 공정에서 사용된 진한 황산(14A)을 저류(貯留)하기 위한 저류부(4A)가 마련되어 있다. 제1 건조탑(1A)의 저부로부터 소정의 높이의 위치(저류부(4A)의 연직 상측)에는, 저류부(4A) 내에 저류된 진한 황산(14A)을 오버플로 배출하기 위한 오버플로관(8A)이 마련되어 있다. 오버플로관(8A)은, 진한 황산 회수 탱크(32A)와 통액 가능하게 접속되어 있다.Moreover, the
염화수소 가스 공급구(5A)는, 탈습 전 염화수소 가스(21)를 공급하기 위해서, 충전층(3A)의 하부 공간에 도통(導通)하도록 마련되어 있다. 진한 황산 공급구(6A)는, 제1 진한 황산(13A)을 공급하기 위해서, 충전층(3A)의 상부 공간에 도통하도록 마련되어 있다. 진한 황산 공급구(6A)는, 산포부(7A)와 통액 가능하게 접속되어 있다. 산포부(7A)는, 진한 황산액을 충전층(3A)의 충전물에 대해서 산포하기 위한 부재이다.In order to supply the
제1 건조탑(1A)은, 제1 탈습 공정에서 사용된 진한 황산(14A)의 농도를 감시하기 위한 감시 장치(61A)와, 제어 장치(60A)를 더 구비한다. 제어 장치(60A)는, 감시 장치(61A)로부터 진한 황산(14A)의 농도의 정보를 수신하면, 당해 농도에 따라서, 진한 황산 공급 탱크(31A)로부터 공급되는 진한 황산(11)의 공급량을 제어한다.The
제2 건조탑(1B)에 대해서도 마찬가지로, 충전층(3B), 저류부(4B), 염화수소 가스 공급구(5B), 진한 황산 공급구(6B), 산포부(7B), 오버플로관(8B)이 마련되어 있다. 감시 장치(61B) 및 제어 장치(60B)의 역할도 마찬가지이다.Similarly for the
제어 장치(60A) 및 제어 장치(60B)는, 진한 황산(11)의 공급량을 제어할 때, 제2 탈습 공정에서 사용하는 제2 진한 황산(13B)의 농도가, 제1 탈습 공정에서 사용하는 제1 진한 황산(13A)의 농도보다도 높게 되도록 진한 황산(11)의 공급량을 제어한다. 당해 공급량의 제어는, 예를 들면, 제어 장치(60A)가 제어 밸브(62A)를 제어하고, 제어 장치(60B)가, 제어 밸브(62B)를 제어함에 의해 실현된다. 제어 장치(60A)와 제어 장치(60B)는 통신 가능하게 접속되어 있어, 이와 같은 진한 황산(11)의 공급량의 제어가 가능하게 되어 있다.When the
도 1에 있어서, ST는 스팀을 의미하고 있다. LT, AT는 각각 레벨 트랜스미터, 애널라이저 트랜스미터를 의미하고 있다.In Fig. 1, ST means steam. LT and AT stand for level transmitter and analyzer transmitter, respectively.
(염화수소 가스의 흐름)(flow of hydrogen chloride gas)
탈습 전 염화수소 가스(21)는, 염화수소 가스 공급구(5A)로부터, 제1 건조탑(1A) 내부에 공급된다. 그 후, 충전층(3A) 내에 있어서, 탈습 전 염화수소 가스(21)는, 제1 진한 황산(13A)과 접촉하여, 탈습된다(제1 탈습 공정). 제1 탈습 공정을 거친 염화수소 가스(21A)는, 제1 건조탑(1A)의 정부(頂部)로부터 배출되고, 제2 건조탑(1B)의 염화수소 가스 공급구(5B)로부터, 제2 건조탑(1B) 내부에 공급된다. 그 후, 충전층(3B) 내에 있어서 염화수소 가스(21A)는, 제2 진한 황산(13B)과 접촉하여, 탈습된다(제2 탈습 공정). 제2 탈습 공정을 거친 염화수소 가스(21B)는, 제2 건조탑(1B)의 정부로부터 배출된다.The
(진한 황산의 흐름)(flow of concentrated sulfuric acid)
진한 황산 공급 탱크(31A) 내에 저장되어 있는 진한 황산(11)은, 통상 약 98wt%의 진한 황산이다. 진한 황산 공급 탱크(31A)는, 제어 밸브(62A)를 통해서 제1 건조탑(1A)과 접속되어 있다. 진한 황산(11)은, 진한 황산 공급 탱크(31A)로부터, 제1 건조탑(1A)의 진한 황산 공급구(6A)를 통해서, 제1 진한 황산(13A)의 일부로서, 제1 건조탑(1A)에 공급된다. 진한 황산 공급 탱크(31A)로부터 공급되는 진한 황산(11)의 공급량은, 상술한 바와 같이 제어 장치(60A)에 의해서 제어된다.The concentrated
제1 진한 황산(13A)은, 산포부(7A)를 통해서, 충전층(3A)을 향해서 산포된다. 충전층(3A)에 있어서 탈습 전 염화수소 가스(21)와 접촉한(제1 탈습 공정에서 사용된) 진한 황산(14A)은, 진한 황산(14A)을 저류하기 위한 저류부(4A)에 저류된다.13A of 1st concentrated sulfuric acid is spread|dispersed toward the
저류부(4A)에 저류되어 있는 진한 황산(14A)의 적어도 일부는, 제1 건조탑(1A)의 저부로부터, 펌프(2A)에 의해서 제1 건조탑(1A)의 진한 황산 공급구(6A)까지 송액된다. 진한 황산(14A)은, 제1 진한 황산(13A)의 적어도 일부로서(경우에 따라, 진한 황산(11)과 일체로 되어서) 제1 건조탑(1A)에 공급된다.At least a part of the concentrated
제2 건조탑(1B)에 대해서도 진한 황산의 흐름은 마찬가지이다. 진한 황산 공급구(6B)로부터 공급되는 제2 진한 황산(13B)은, 산포부(7B)를 통해서, 충전층(3B)을 향해서 산포된다. 충전층(3B)에 있어서, 제1 탈습 공정을 거친 염화수소 가스(21A)와 접촉한(제2 탈습 공정에서 사용된) 진한 황산(14B)은, 저류부(4B)에 저류된다.The flow of concentrated sulfuric acid is the same also about the
저류부(4B)에 저류되어 있는 진한 황산(14B)의 적어도 일부는, 제2 건조탑(1B)의 저부로부터, 펌프(2B)에 의해서 진한 황산 공급구(6B)까지 송액된다. 진한 황산(14B)은, 제2 진한 황산(13B)의 적어도 일부로서(경우에 따라, 진한 황산(11)과 일체로 되어서) 제2 건조탑(1B)에 공급된다. 진한 황산 공급 탱크(31B)로부터 공급되는 진한 황산(11)의 공급량은, 상술한 바와 같이 제어 장치(60B)에 의해서 제어된다.At least a part of the concentrated
실시형태 1에 있어서, 제2 진한 황산(13B)(제2 탈습 공정에서 사용하는 진한 황산)은, 제1 진한 황산(13A)(제1 탈습 공정에서 사용하는 진한 황산)보다도 농도가 높다. 제2 진한 황산(13B)으로서, 예를 들면, 96wt% 이상의 진한 황산이 사용된다. 제1 진한 황산(13A)은, 80wt% 이상, 95wt% 미만, 바람직하게는, 85wt% 이상, 90wt% 미만의 진한 황산이 사용된다.In
제1 진한 황산(13A)의 농도는, 98wt%보다도 충분히 낮기 때문에, 진한 황산 공급 탱크(31A) 내의 진한 황산(11)은, 98wt%의 진한 황산이 아니어도 된다.Since the concentration of the first concentrated
또한, 상기와 같이, 제1 탈습 공정에서 사용되는 진한 황산과 제2 탈습 공정에서 사용되는 진한 황산은, 농도차가 있다. 이 때문에, 제1 진한 황산(13A)으로서, 제2 탈습 공정에서 사용되고, 회수된 진한 황산(14B)을 사용하는 것도 가능하다.Further, as described above, there is a concentration difference between the concentrated sulfuric acid used in the first dehumidification step and the concentrated sulfuric acid used in the second dehumidification step. For this reason, as the 1st concentrated
상기에서는, 도 1을 참조해서 건조탑이 둘인 경우에 대하여 설명했지만, 건조탑은 둘로 한정되지 않으며, 셋 이상이어도 된다.In the above, although the case where there are two drying towers was described with reference to FIG. 1, the drying tower is not limited to two, and three or more may be sufficient.
또한, 상기에서는 제1 탈습 공정을 제1 건조탑(1A)에 있어서 행하고, 제2 탈습 공정을 제2 건조탑(1B)에 있어서 행하는 실시형태에 대하여 설명했다. 그러나, 제1 탈습 공정 및 제2 탈습 공정을 포함하는 복수의 탈습 공정이, 하나의 건조탑 내에서 행해지는 실시형태여도 된다.In addition, in the above, embodiment which performed a 1st dehumidification process in the
(실시형태 1의 효과)(Effect of Embodiment 1)
이상과 같이, 실시형태 1의 탈습 방법은, 염화수소 가스를 다단계의 공정에 의해 탈습시키는 염화수소 가스의 탈습 방법이며, 탈습 장치(100)를 사용해서 행해진다. 또한, 실시형태 1의 탈습 방법은, 염화수소 가스(탈습 전 염화수소 가스(21))와 진한 황산(제1 진한 황산(13A))을 접촉시키는 제1 탈습 공정과, 상기 제1 탈습 공정을 거친 염화수소 가스(염화수소 가스(21A))를, 진한 황산(제2 진한 황산(13B))과 접촉시키는 제2 탈습 공정을 포함한다. 상기 제2 탈습 공정에서 사용하는 진한 황산(제2 진한 황산(13B))의 농도는, 상기 제1 탈습 공정에서 사용하는 진한 황산(제1 진한 황산(13A))의 농도보다도 높다.As described above, the dehumidification method of the first embodiment is a dehumidification method of hydrogen chloride gas in which hydrogen chloride gas is dehumidified by a multi-step process, and is performed using the
이 탈습 방법에 의하면, 상기 제1 탈습 공정에 있어서 염화수소 가스의 탈습을 한 후, 상기 제2 탈습 공정에 있어서, 상기 제1 탈습 공정에서 사용한 진한 황산보다도 높은 농도의 진한 황산을 사용해서 탈습한다. 상기 제1 탈습 공정에 있어서, 낮은 농도의 진한 황산을 사용해도, 비교적 높은 탈습 효과가 얻어진다. 그 때문에, 상류의 제1 탈습 공정에 있어서 낮은 농도의 진한 황산을 유효 이용함에 의해, 복수 단계의 탈습 공정의 전체에 있어서의 진한 황산의 이용 효율을 높일 수 있다.According to this dehumidification method, after the hydrogen chloride gas is dehumidified in the first dehumidification step, in the second dehumidification step, concentrated sulfuric acid having a higher concentration than the concentrated sulfuric acid used in the first dehumidification step is used to dehumidify. In the first dehumidification step, a relatively high dehumidification effect can be obtained even when a low concentration of concentrated sulfuric acid is used. Therefore, by effectively using the concentrated sulfuric acid at a low concentration in the first upstream dehumidification step, it is possible to increase the utilization efficiency of the concentrated sulfuric acid in the entire dehumidification step of a plurality of steps.
〔실시형태 2〕[Embodiment 2]
(염화수소 가스의 탈습 장치)(Hydrogen chloride gas dehumidification device)
본 발명의 다른 실시형태에 대하여, 이하에 설명한다. 또, 설명의 편의상, 상기 실시형태에서 설명한 부재와 같은 기능을 갖는 부재에 대해서는, 같은 부호를 부기하고, 그 설명을 반복하지 않는다.Another embodiment of the present invention will be described below. In addition, for convenience of description, about the member which has the same function as the member demonstrated in the said embodiment, the same code|symbol is attached|subjected, and the description is not repeated.
도 2는, 탈습 장치(101)의 구조를 나타내는 개략도이다. 탈습 장치(101)는, 본 발명의 실시형태 2에 따른 염화수소 가스의 탈습 방법에 사용되는 장치의 일례이다. 탈습 장치(101)는, 제1 건조탑(1A)과, 제2 건조탑(1B)과, 제3 건조탑(1C)과, 미스트 세퍼레이터(50)를 포함한다. 제3 건조탑(1C)은, 제2 탈습 공정을 거친 염화수소 가스(21B)와 제3 탈습 공정용 진한 황산인 제3 진한 황산(13C)을 접촉시키는 제3 탈습 공정을 행하기 위한 탑이다. 제3 건조탑(1C)은, 진한 황산을 제3 건조탑(1C)의 진한 황산 공급구(6C)를 통해서 제3 건조탑(1C) 내까지 송액하기 위한 펌프(2C)를 구비하고 있다. 진한 황산 공급 탱크(31)는, 제어 밸브(62)를 통해서, 제3 건조탑(1C)과 통액 가능하게 접속되어 있다. 진한 황산 회수 탱크(32)는, 제1 건조탑(1A)의 오버플로관(8A)과 통액 가능하게 접속되어 있다.2 is a schematic diagram showing the structure of the
미스트 세퍼레이터(50)는, 황산 미스트를 포착하기 위한 유리 필터(51)를 구비하고 있으며, 다단계의 공정을 거친 염화수소 가스(22)로부터 황산 미스트를 제거하기 위한 장치이다.The
제1 건조탑(1A)에 있어서, 충전층(3A), 저류부(4A), 염화수소 가스 공급구(5A), 진한 황산 공급구(6A), 산포부(7A) 및 오버플로관(8A)에 대해서는, 실시형태 1과 마찬가지이다.In the
제2 건조탑(1B)에 대해서도 마찬가지로, 충전층(3B), 저류부(4B), 염화수소 가스 공급구(5B), 진한 황산 공급구(6B), 산포부(7B), 및 오버플로관(8B)이 마련되어 있다. 제3 건조탑(1C)에 대해서도 마찬가지로, 충전층(3C), 저류부(4C), 염화수소 가스 공급구(5C), 진한 황산 공급구(6C), 산포부(7C), 및 오버플로관(8C)이 마련되어 있다.Similarly for the
(염화수소 가스의 흐름)(flow of hydrogen chloride gas)
탈습 전 염화수소 가스(21)는, 염화수소 가스 공급구(5A)로부터, 제1 건조탑(1A) 내부에 공급된다. 그 후, 충전층(3A) 내에 있어서, 탈습 전 염화수소 가스(21)는, 제1 진한 황산(13A)과 접촉하여, 탈습된다(제1 탈습 공정). 제1 탈습 공정을 거친 염화수소 가스(21A)는, 제1 건조탑(1A)의 정부로부터 배출되고, 배관(41)을 통해 제2 건조탑(1B)의 염화수소 가스 공급구(5B)로부터, 제2 건조탑(1B) 내부에 공급된다. 그 후, 충전층(3B) 내에 있어서, 염화수소 가스(21A)는, 제2 진한 황산(13B)과 접촉하여, 탈습된다(제2 탈습 공정). 제2 탈습 공정을 거친 염화수소 가스(21B)는, 제2 건조탑(1B)의 정부로부터 배출되고, 배관(42)을 통해 제3 건조탑(1C)의 염화수소 가스 공급구(5C)로부터, 제3 건조탑(1C) 내부에 공급된다. 그 후, 충전층(3C) 내에 있어서 염화수소 가스(21B)는, 제3 탈습 공정용 진한 황산인 제3 진한 황산(13C)과 접촉하여, 탈습된다(제3 탈습 공정). 제3 탈습 공정을 거친 염화수소 가스(21C)는, 제3 건조탑(1C)의 정부로부터 배출되고, 배관(43)을 통해 미스트 세퍼레이터(50)에 공급된다.The
모든 탈습 공정을 거쳐 미스트 세퍼레이터(50)에 공급된 염화수소 가스(22)가, 미스트 세퍼레이터(50) 내의 유리 필터(51)를 통과함에 의해, 염화수소 가스(22)에 포함되는 황산 미스트가 포착된다. 유리 필터(51)를 통과한 염화수소 가스는, 처리 후 염화수소 가스(23)로서, 미스트 세퍼레이터(50)로부터 배출되고, 도시하지 않은 저장용 탱크 등에 공급된다.When the
미스트 세퍼레이터(50)에 의해서 회수된 진한 황산(11M)은, 건조탑에 있어서 탈습에 이용되는 진한 황산 등으로서 재이용할 수 있다.Concentrated
(진한 황산의 흐름)(flow of concentrated sulfuric acid)
진한 황산 공급 탱크(31) 내에 저장되어 있는 진한 황산(11)은, 통상 약 98wt%의 진한 황산이다. 진한 황산(11)은, 진한 황산 공급 탱크(31)로부터, 제3 건조탑(1C)의 진한 황산 공급구(6C)를 통해서, 제3 진한 황산(13C)의 적어도 일부로서, 제3 건조탑(1C)에 공급된다. 제3 진한 황산(13C)은, 산포부(7C)를 통해서, 충전층(3C)을 향해서 산포된다. 충전층(3C)에 있어서, 염화수소 가스(21C)와 접촉한(제3 탈습 공정에서 사용된) 진한 황산(14C)은, 저류부(4C)에 저류된다. 진한 황산 공급 탱크(31A)로부터 공급되는 진한 황산(11)의 공급량은, 제어 장치(60)에 의해서 제어된다. 제어 장치(60)에 의한 농도의 제어 방법의 상세에 대해서는 후술한다.The concentrated
저류부(4C)에 저류되어 있는 제3 탈습 공정에서 사용된 진한 황산(14C)의 적어도 일부는, 제3 건조탑(1C)의 저부로부터, 펌프(2C)에 의해서 제3 건조탑(1C)의 진한 황산 공급구(6C)까지 송액된다. 진한 황산(14C)은, 제3 진한 황산(13C)의 적어도 일부로서(경우에 따라, 진한 황산(11)과 일체로 되어서) 제3 건조탑(1C)에 공급된다.At least a part of the concentrated
저류부(4C)에 저류되어 있는 진한 황산(14C)이 소정량을 초과한 경우, 소정량을 초과한 분의 진한 황산(14C)은, 오버플로관(8C)을 통해서, 제3 건조탑(1C)으로부터 배출되고, 배관(44)을 통해 제2 건조탑(1B)의 저류부(4B) 내에 공급된다. 즉, 제3 탈습 공정에서 사용된 진한 황산(14C)의 적어도 일부는, 제2 탈습 공정에서 제2 진한 황산(13B)으로서 재이용된다.When the concentrated
제2 건조탑의 저류부(4B)에 저류되어 있는 진한 황산(15B)의 적어도 일부는, 제2 건조탑(1B)의 저부로부터, 펌프(2B)에 의해서 제2 건조탑(1B)의 진한 황산 공급구(6B)까지 송액된다. 진한 황산(15B)은, 제2 진한 황산(13B)으로서 제2 건조탑(1B)에 공급된다. 제2 진한 황산(13B)은, 산포부(7B)를 통해서, 충전층(3B)을 향해서 산포된다. 충전층(3B)에 있어서, 염화수소 가스(21A)와 접촉한(제2 탈습 공정에서 사용된) 진한 황산(14B)은, 저류부(4B)에 저류된다.At least a part of the concentrated
저류부(4B)에 저류되어 있는 진한 황산(15B)이 소정량을 초과한 경우, 소정량을 초과한 분의 진한 황산(15B)은, 오버플로관(8B)을 통해서, 제2 건조탑(1B)으로부터 배출되고, 배관(45)을 통해 제1 건조탑(1A)의 저류부(4A) 내에 공급된다. 즉, 제2 탈습 공정에서 사용된 진한 황산(14B)의 적어도 일부는, 제1 탈습 공정에서 제1 진한 황산(13A)으로서 재이용된다.When the concentrated
제1 건조탑(1A)의 저류부(4A) 내에 저류되어 있는 진한 황산(15A)의 적어도 일부는, 제1 건조탑(1A)의 저부로부터, 펌프(2A)에 의해서 제1 건조탑(1A)의 진한 황산 공급구(6A)까지 송액된다. 진한 황산(15A)은, 제1 진한 황산(13A)으로서 제1 건조탑(1A)에 공급된다. 제1 진한 황산(13A)은, 산포부(7A)를 통해서, 충전층(3A)을 향해서 산포된다. 충전층(3A)에 있어서, 탈습 전 염화수소 가스(21)와 접촉한(제1 탈습 공정에서 사용된) 진한 황산(14A)은, 저류부(4A)에 저류된다.At least a part of the concentrated
저류부(4A)에 저류되어 있는 진한 황산(진한 황산(15A))이 소정량을 초과한 경우, 소정량을 초과한 분의 진한 황산(15A)은, 오버플로관(8A)을 통해서, 제1 건조탑(1A)으로부터 배출되고, 진한 황산 회수 탱크(32)에서 회수된다. 회수된 진한 황산은, 회수 진한 황산(12)으로서 진한 황산 회수 탱크(32)에 저장된다.When the concentrated sulfuric acid (concentrated
상기와 같이, 하류의 탈습 공정에서 사용된 진한 황산을, 상류의 탈습 공정에서 재이용함에 의해, 다단의 탈습 공정의 전체에 있어서의 진한 황산의 이용 효율을 높여서, 진한 황산의 폐기량을 보다 저감할 수 있다.As described above, by reusing the concentrated sulfuric acid used in the downstream dehumidification step in the upstream dehumidification step, the efficiency of using concentrated sulfuric acid in the entire multi-stage dehumidification step can be increased, and the amount of concentrated sulfuric acid waste can be further reduced. have.
실시형태 2에 있어서, 최하류에서 실시되는 탈습 공정(제3 탈습 공정)에서 사용되는 진한 황산의 농도는, 다른 탈습 공정에서 사용되는 진한 황산의 농도와 비교해서 가장 고농도이다. 이 구성에 의해, 최하류의 탈습 공정에 있어서, 염화수소 가스의 탈습의 확실성을 높일 수 있다.In
실시형태 2에 따른 염화수소 가스를 다단계의 공정에 의해 탈습하는 방법에 있어서, 다단계의 공정은, 제1 탈습 공정, 상기 제1 탈습 공정 후에 행해지는 제2 탈습 공정, 및 상기 제2 탈습 공정 후에 행해지는 제3 탈습 공정으로 이루어진다. 상기 제3 탈습 공정에서 사용된 후, 상기 제2 탈습 공정에서 재이용되는 진한 황산의 농도(진한 황산(14C)의 농도)는, 96wt% 이상이다. 또한, 상기 제2 탈습 공정에서 사용된 후, 상기 제1 탈습 공정에서 재이용되는 진한 황산의 농도(진한 황산(15B)의 농도)는, 85wt% 이상, 96wt% 미만이다. 또한, 상기 제1 탈습 공정에서 사용된 후의 진한 황산의 농도(진한 황산(15A)의 농도)는, 75wt% 이상, 85wt% 미만이다.In the method for dehumidifying hydrogen chloride gas by a multi-step process according to
실시형태 2에 있어서, 건조탑이 셋인 경우를 설명했지만, 건조탑의 수는 셋으로 한정되지 않으며 둘 이상이면 된다. 건조탑이 둘인 경우, 다단계의 공정은, 상기 제1 탈습 공정 및 상기 제2 탈습 공정으로 이루어진다. 상기 제2 탈습 공정에서 사용된 후, 상기 제1 탈습 공정에서 재이용되는 진한 황산의 농도(진한 황산(15B)의 농도)는, 96wt% 이상이다. 또한, 상기 제1 탈습 공정에서 사용된 후의 진한 황산의 농도(진한 황산(15A)의 농도)는, 85wt% 이상, 90wt% 미만이다.In
(실시형태 2의 효과)(Effect of Embodiment 2)
도 3은, 수분 농도가 200ppm-mol의 염화수소 가스를, 5000N㎥/H로 공급했을 때의, 최하류의 건조탑에 있어서의 황산 농도와 염화수소 가스의 출구 수분 농도와의 관계를 나타내는 그래프이다. 여기에서, 최하류의 건조탑에 있어서의 황산 농도란, 최하류의 건조탑의 저류부에 있어서의 진한 황산 농도(wt%)이다. 염화수소 가스의 출구 수분 농도란, 다단계의 공정을 거친 염화수소 가스(22)의 수분 농도(ppm-mol)이다.3 is a graph showing the relationship between the sulfuric acid concentration and the outlet water concentration of hydrogen chloride gas in the most downstream drying tower when hydrogen chloride gas having a water concentration of 200 ppm-mol is supplied at 5000 Nm 3 /H. Here, the sulfuric acid concentration in the most downstream drying column is the concentrated sulfuric acid concentration (wt%) in the storage part of the most downstream drying column. The outlet water concentration of the hydrogen chloride gas is the water concentration (ppm-mol) of the
도 3에 있어서, 선 A는, 건조탑이 1탑(상기 제1 탈습 공정만)인 경우를 나타내고 있다. 선 B는, 실시형태 2의 방법에 의한, 2탑 운전(상기 다단계의 공정이, 상기 제1 탈습 공정 및 상기 제2 탈습 공정으로 이루어지는) 경우를 나타내고 있다. 선 C는, 실시형태 2의 방법에 의한, 3탑 운전(상기 다단계의 공정이, 상기 제1 탈습 공정, 상기 제2 탈습 공정, 및 상기 제3 탈습 공정으로 이루어지는) 경우를 나타내고 있다.In Fig. 3, the line A shows the case where the drying tower is one tower (only the first dehumidification step). Line B shows the case of two-column operation (the multi-step process comprising the first dehumidification process and the second dehumidification process) according to the method of the second embodiment. Line C shows the case of three tower operation (the multi-step process comprising the first dehumidification process, the second dehumidification process, and the third dehumidification process) according to the method of the second embodiment.
도 3에 나타내는 선 A∼C의 결과는, 각각 계산값이다. 당해 계산값의 산출 방법의 상세에 대해서는, 후술한다.The results of lines A to C shown in Fig. 3 are calculated values, respectively. The detail of the calculation method of the said calculated value is mentioned later.
도 3에 있어서, 예를 들면, 출구 수분 농도가 15ppm-mol인 경우, 1탑 운전에서는 건조탑에 있어서의 황산 농도는, 약 97wt%이다. 이것에 대하여, 2탑 운전의 경우는, 약 94wt%, 3탑 운전의 경우는 약 92.5wt%인 것을 알 수 있다. 이것은, 복수의 건조탑에 의한 탈습(실시형태 2의 방법에 의한 탈습)의 편이, 진한 황산이 유효하게 이용되고 있는 것을 의미하고 있다.In Fig. 3 , for example, when the outlet water concentration is 15 ppm-mol, the sulfuric acid concentration in the drying column is about 97 wt% in one column operation. On the other hand, it can be seen that in the case of two tower operation, about 94 wt%, and in the case of three tower operation, about 92.5 wt%. This means that concentrated sulfuric acid is effectively used for dehumidification by a plurality of drying towers (dehumidification by the method of Embodiment 2).
이상에 의해, 염화수소 가스의 수분 농도를, 특정의 수분 농도까지 저감하는 경우, 복수의 탑에 의한(다단계의 공정에 의한) 탈습에서는, 진한 황산을 보다 유효하게 이용할 수 있어, 진한 황산의 사용량을 저감할 수 있다. 이 효과는, 2탑 운전의 경우보다도, 3탑 운전의 경우의 편이 보다 현저하다.As described above, when the water concentration of the hydrogen chloride gas is reduced to a specific water concentration, concentrated sulfuric acid can be used more effectively in dehumidification by a plurality of towers (by a multi-step process), and the amount of concentrated sulfuric acid is reduced can be reduced This effect is more remarkable in the case of the three tower operation than in the case of the two tower operation.
(염화수소 가스의 수분 제거율, 진한 황산 농도, 및 가스 공급량의 관계식)(Relational expression of water removal rate of hydrogen chloride gas, concentration of concentrated sulfuric acid, and gas supply amount)
여기에서, 염화수소 가스의 수분 제거율, 진한 황산 농도, 및 가스 공급량의 관계식의 도출에 대하여 도 4를 사용해서 설명한다. 도 4는, 상기 관계식의 도출을 위해서 사용한 장치의 개략도이다. 일반적으로, 건조탑 내를 순환시키는 진한 황산의 유량을 일정하게 한 경우, 염화수소 가스의 수분 제거율은, 건조탑 내의 진한 황산 농도와, 염화수소 가스의 공급량과의 함수로 나타나는 것이 경험적으로 명백했다.Here, the derivation of the relational expressions of the water removal rate of the hydrogen chloride gas, the concentration of concentrated sulfuric acid, and the gas supply amount will be described with reference to FIG. 4 . 4 is a schematic diagram of an apparatus used for deriving the relational expression. In general, when the flow rate of concentrated sulfuric acid circulating in the drying tower is made constant, it is empirically clear that the water removal rate of hydrogen chloride gas appears as a function of the concentration of concentrated sulfuric acid in the drying tower and the supply amount of hydrogen chloride gas.
그래서, 발명자들은, 도 4에 나타내는 건조탑(1)을 사용해서, 소정의 황산 농도 C의 진한 황산을 순환시킨 건조탑(1)에, 소정의 공급량 F로 염화수소 가스를 공급한 경우의 수분 제거율 K를 측정했다. 여기에서, 황산 농도 C란, 건조탑(1) 내를 순환하는 진한 황산의 농도(wt%)이다. 염화수소 가스 공급량 F는, 건조탑(1)에 공급되는 염화수소 가스의 공급량(N㎥/h)이다. 수분 제거율 K는, 이하의 식(1)으로 표시된다.Then, the inventors used the drying
K=(α-β)/α ···(1)K = (α-β)/α ... (1)
상기 식(1)에 있어서, α 및 β는, 다음에 나타내는 수치를 의미한다.In the formula (1), α and β mean the numerical values shown below.
α=(건조탑(1)에 공급되는 염화수소 가스의 수분 농도(CHCl-in))α=(water concentration of hydrogen chloride gas supplied to drying tower 1 (C HCl-in ))
β=(건조탑(1)으로부터 배출되는 염화수소 가스의 수분 농도(CHCl-out))β = (moisture concentration of hydrogen chloride gas discharged from drying tower 1 (C HCl-out ))
표 1은, 염화수소 가스 공급량 F와, 황산 농도 C를 각각 소정의 값으로 했을 때의, 수분 제거율 K의 값의 일례를 나타내고 있다. 또, 건조탑(1)의 단위 단면적당의 순환 황산량은, 5㎥/㎡/hr로 했다.Table 1 shows an example of the value of the water removal rate K when the hydrogen chloride gas supply amount F and the sulfuric acid concentration C are respectively set to predetermined values. In addition, the amount of circulating sulfuric acid per unit cross-sectional area of the drying
[표 1] [Table 1]
상기의 표 1의 결과로부터, 수분 제거율 K와, 진한 황산 농도 C와, 염화수소 가스 공급량 F의 관계는, 이하의 식(2)으로 표시되는 것이 발견되었다.From the results of Table 1 above, it was found that the relationship between the water removal rate K, the concentration of concentrated sulfuric acid C, and the hydrogen chloride gas supply amount F was expressed by the following formula (2).
K=0.024×ln(C)×ln(F) ···(2)K=0.024×ln(C)×ln(F) ...(2)
(각 탑의 염화수소 가스 수분 농도 및 진한 황산 농도의 산출 방법)(Calculation method of hydrogen chloride gas water concentration and concentrated sulfuric acid concentration in each tower)
실시형태 2의 각 탑의 염화수소 가스 수분 농도 및 진한 황산 농도는, 상술과 같이 도출된 식(2)을 사용해서 산출할 수 있다. 상기의 수분 제거율 K와, 진한 황산 농도 C와, 염화수소 가스 공급량 F의 관계는, 각 탑에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.The hydrogen chloride gas water concentration and concentrated sulfuric acid concentration of each tower of
이 경우, 황산 농도 C란, 각 탑의 저류부(4A, 4B, 4C)에 있어서의 진한 황산의 농도(wt%)이다. 염화수소 가스 공급량 F는, 각 탑에 공급되는 염화수소 가스의 공급량(N㎥/h)이다. 각 건조탑의 수분 제거율 K는, 상기의 식(1)을 사용함으로써 산출할 수 있다.In this case, the sulfuric acid concentration C is the concentration (wt%) of concentrated sulfuric acid in the
상기의 식(1) 및 (2)은, 제어 장치(60)와 통신 가능하게 접속된 기억 장치(64)에 저장되어 있고, 측정값(또는 목표값)을 사용한, 탈습 장치(101)의 진한 황산의 농도 관리는, 제어 장치(60)에 의해서 행해진다. 제어 장치(60)에 의한 진한 황산의 공급량의 제어 방법을 이하에 나타낸다.The above formulas (1) and (2) are stored in the
(제어 장치에 의한 진한 황산의 공급량의 제어)(Control of the supply amount of concentrated sulfuric acid by the control device)
탈습 장치(101)에 있어서의 제어 장치(60)에 의한 진한 황산의 공급량의 제어 방법은, 목표값 결정 공정과 운전 제어 공정을 포함한다.The control method of the supply amount of concentrated sulfuric acid by the
<목표값 결정 공정><Target value determination process>
제어 장치(60)에 의한 제어는, 진한 황산 공급 탱크(31)로부터의 진한 황산의 공급량을 조절함에 의해, 제1∼제3 건조탑 황산 농도를 소정의 범위로 유지하여, 염화수소 가스의 목표 수분 농도를 실현하는 것을 목적으로 한다. 그 때문에, 목표값 결정 공정에서는, 진한 황산의 공급량을 조절하기 위해서 필요해지는, 제3 탈습 공정에서 사용된 진한 황산(14C)의 농도(C3)의 목표값 CA를 결정한다.Control by the
하기의 (A2)∼(A9) 공정에 의한 목표값 CA의 결정에 있어서, 운전 개시 시는, 초기값을 사용한다. 운전 개시 후는, 실측값을 사용한다. 후술하는 운전 제어 공정에 의해, 당해 실측값이 변화한 경우, 하기의 (A1)∼(A8) 공정을 반복함에 의해, 목표값 CA를 갱신한다.In the determination of the target value C A by the following steps (A2) to (A9), the initial value is used at the start of operation. After starting the operation, the measured values are used. When the measured value is changed by the operation control process described later, the target value CA is updated by repeating the following steps (A1) to (A8).
(A1) 제어 장치(60)는, 염화수소 가스 공급 경로(46)에 마련된 염화수소 가스 감시 장치(63)로부터, 제1 건조탑(1A)에 공급되는 탈습 전 염화수소 가스(21)의 수분 농도(CHCl-in(1))를 나타내는 정보 및 제1 건조탑(1A)에의 염화수소 가스 공급량(FHCl)을 나타내는 정보를 수신한다.(A1) The
(A2) 제어 장치(60)는, 운전 개시 시에는 초기값으로서, 유저에 의해서 입력 장치(65)에 입력된 폐기 진한 황산의 목표 농도(C1')를 나타내는 정보를 입력 장치(65)로부터 수신한다. 운전 개시 후는, 감시 장치(61A)로부터, 제1 건조탑(1A)의 저류부(4A) 내에 저류되어 있는 진한 황산(15A)의 농도(C1)를 나타내는 정보를 수신한다.(A2) The
(A3) 제어 장치(60)는, (i) FHCl과, (ii) A1 공정에서 수신한 CHCl-in(1)과, (iii) A2 공정에서 수신한 C1'(또는 C1)와, (iv) 식(1) 및 (2)을 사용해서, 제1 건조탑(1A)으로부터 배출되는 염화수소 가스(21A)의 수분 농도(CHCl-out(1))를 산출한다. 여기에서, CHCl-out(1)은, 제2 건조탑(1B)에 공급되는 염화수소 가스(21A)의 수분 농도(CHCl-in(2))와 동일하다.(A3)
구체적으로는, 제어 장치(60)는, 다음의 연산을 행한다.Specifically, the
CHCl-out(1)=CHCl-in(1){1-0.024×ln(C1')×ln(FHCl)}C HCl-out(1) =C HCl-in(1) {1-0.024×ln(C 1' )×ln(F HCl )}
(A4) 제어 장치(60)는, 제3 건조탑(1C)의 저류부(4C) 내에 저류되어 있는 진한 황산(14C)의 농도(C3)를 나타내는 정보의 초기값으로서, 입력 장치(65)에 입력된 진한 황산(11)의 농도(Cfeed)를 나타내는 정보를 입력 장치(65)로부터 수신한다. 농도(Cfeed)는, 통상, 98wt%이다.(A4) The
(A5) 제어 장치(60)는, 초기값으로서, 입력 장치(65)에 입력된 목표 수분 농도(CHCl-out(3)')를 나타내는 정보를, 입력 장치(65)로부터 수신한다. 운전 개시 후는, 염화수소 가스 감시 장치(66)로부터, 제3 탈습 공정을 거친 염화수소 가스(21C)의 수분 농도(CHCl-out(3))를 나타내는 정보를 수신한다.(A5) The
(A6) 제어 장치(60)는, (i) FHCl과, (ii) A4 공정에서 수신한 Cfeed 및 A5 공정에서 수신한 CHCl-out(3)'(또는 CHCl-out(3))와, (iii) 식(1) 및 (2)을 사용해서, 제3 건조탑(1C)에 공급되는 염화수소 가스(21B)의 수분 농도(CHCl-in(3))를 산출한다. 여기에서, CHCl-in(3)은, 제2 건조탑(1B)으로부터 배출되는 염화수소 가스(21A)의 수분 농도(CHCl-out(2))와 동일하다.(A6) The
구체적으로는, 제어 장치(60)는, 다음의 연산을 행한다.Specifically, the
CHCl-in(3)=CHCl-out(3)/{1-0.024×ln(Cfeed)×ln(FHCl)}C HCl-in(3) =C HCl-out(3) /{1-0.024×ln(C feed )×ln(F HCl )}
(A7) 제어 장치(60)는, (i) FHCl과, (ii) A3 공정에서 산출한 CHCl-in(2)와, (iii) A6 공정에서 산출한 CHCl-out(2)와, (iv) 식(1) 및 (2)을 사용해서, 제2 건조탑(1B)의 진한 황산(15B)의 농도(C2)를 산출한다.(A7) The
구체적으로는, 제어 장치(60)는, 다음의 연산을 행한다.Specifically, the
ln(C2)=(CHCl-in(2)-CHCl-out(2))/(CHCl-in(2)×0.024×ln(FHCl))ln(C 2 )=(C HCl-in(2) -C HCl-out(2) )/(C HCl-in(2) × 0.024×ln(F HCl ))
즉, C2=e^{(CHCl-in(2)-CHCl-out(2))/(CHCl-in(2)×0.024×ln(FHCl))}That is, C 2 =e^{(C HCl-in(2) -C HCl-out(2) )/(C HCl-in(2) ×0.024×ln(F HCl ))}
(A8) 제어 장치(60)는, (i) FHCl과, (ii) A5 공정에서 수신한 CHCl-out(3)과, (iii) A5 공정에서 산출한 CHCl-in(3)과, (iii) 식(1) 및 (2)을 사용해서, 제3 건조탑(1C)의 진한 황산(14C)의 농도의 목표값 CA를 산출한다.(A8) The
구체적으로는, 제어 장치(60)는, 다음의 연산을 행한다.Specifically, the
CA=e^{(CHCl-in(3)-CHCl-out(3))/(CHCl-in(3)×0.024×ln(FHCl))}C A =e^{(C HCl-in(3) -C HCl-out(3) )/(C HCl-in(3) ×0.024×ln(F HCl ))}
(A9) 제어 장치(60)는, A8 공정에 있어서 산출한 CA를, 목표값 CA로서 설정한다.(A9) The
<운전 제어 공정><Operation control process>
목표값 결정 공정에 이어서, 운전 제어 공정이 실행된다. 운전 제어 공정에서는, 제어 장치(60)에 의해서, 이하의 B1∼B4 공정이 실행된다.Following the target value determination process, an operation control process is executed. In the operation control process, the following processes B1 to B4 are executed by the
(B1) 제어 장치(60)는, 감시 장치(61C)로부터, 제3 탈습 공정에서 사용된 진한 황산(14C)의 농도(C3)를 나타내는 정보를 수신한다.(B1) The
(B2) 제어 장치(60)는, B1 공정에서 취득한 C3의 정보를, 목표값 CA와 비교한다.(B2) The
(B3) C3이 목표값 CA보다도 낮은 경우, 제어 장치(60)는, 제어 밸브(62)의 개도(開度)를 올림에 의해, 진한 황산 공급 탱크(31)로부터 제3 건조탑(1C)에 공급되는 진한 황산(11)의 공급량을 증가시킨다.(B3) When C 3 is lower than the target value C A , the
(B4) C3이 목표값 CA보다도 높은 경우, 제어 장치(60)는, 제어 밸브(62)의 개도를 내림에 의해, 진한 황산 공급 탱크(31)로부터 제3 건조탑(1C)에 공급되는 진한 황산(11)의 공급량을 감소시킨다.(B4) When C 3 is higher than the target value C A , the
(B5) C3이 목표값 CA와 동일한 경우, 제어 장치(60)는, 제어 밸브(62)의 개도를 유지하고, 진한 황산 공급 탱크(31)로부터 제3 건조탑(1C)에 공급되는 진한 황산(11)의 공급량을 유지한다.(B5) When C 3 is equal to the target value C A , the
(운전예)(Example of driving)
상기와 같은 농도 제어 방법에 의해 제어된 실시형태 2의 탈습 장치(101)에 의한 탈습 처리의 조건 및 결과를, 이하의 표 2에 나타낸다.Table 2 below shows the conditions and results of the dehumidification treatment by the
[표 2] [Table 2]
표 2로부터, 표 2에 나타내는 조건을 사용해서 시산된 시산값과, 실제로 제어 장치(60)에 의한 제어를 행하여, 측정된 황산 농도의 실측값은, 거의 일치했다. 이로부터, 상기의 제어 방법에 의해, 실시형태 2의 탈습 장치에 있어서의 각 탑의 황산 농도는 호적하게 제어되어, 출구에 있어서의 목표 수분 농도를 달성하는 것이 명백해졌다. 황산 농도의 제어에 대하여, 보다 구체적으로는, 이하의 점이 실증되었다. (i) 제3 건조탑 황산 농도(제3 탈습 공정에서 사용된 후, 제2 탈습 공정에서 재이용되는 진한 황산의 농도)는 96wt% 이상이다. (ii) 제2 건조탑 황산 농도(제2 탈습 공정에서 사용된 후, 제1 탈습 공정에서 재이용되는 진한 황산의 농도)는, 85wt% 이상, 96wt% 미만의 범위 내이다. (iii) 제1 건조탑 황산 농도(제1 탈습 공정에서 사용된 후의 진한 황산의 농도)는, 75wt% 이상, 85wt% 미만의 범위 내이다.From Table 2, the trial calculated value trial-calculated using the conditions shown in Table 2, and the actual value of the sulfuric acid concentration measured by actually controlling by the
(트리클로로실란 합성에 있어서의 적용)(Application in trichlorosilane synthesis)
실시형태 1 또는 실시형태 2의 탈습 방법에 의해서 수분 함량이 저감된 염화수소 가스는, 트리클로로실란의 합성에 사용할 수 있다. 즉, 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재의 탈습 방법에 의해서 수분 함량이 저감된 염화수소 가스와, 금속 규소를 반응시킴에 의해, 트리클로로실란을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.The hydrogen chloride gas whose water content was reduced by the dehumidification method of
염화수소 가스 및 금속 규소를 원료에 포함하는 트리클로로실란 합성은, 합성탑에서 행해진다. 원료의 염화수소 가스에 포함되는 수분은, 상기 합성탑 내의 분산판의 이로전(erosion)을 일으킬 수 있다. 이 때문에, 반응에 사용되는 염화수소 가스에 포함되는 수분의 농도는 보다 낮은 것이 바람직하다.The synthesis of trichlorosilane containing hydrogen chloride gas and metallic silicon as raw materials is performed in a synthesis tower. Moisture contained in the hydrogen chloride gas of the raw material may cause erosion of the dispersion plate in the synthesis tower. For this reason, it is preferable that the density|concentration of the water|moisture content contained in the hydrogen chloride gas used for reaction is lower.
실시형태 1 또는 실시형태 2의 탈습 방법에 의해서 수분 함량이 저감된 염화수소 가스를 사용함에 의해, 트리클로로실란 합성탑 내의 이로전을 저감할 수 있다. 이것에 의해, 분산판의 내용(耐用)년수를 향상시킬 수 있다.By using the hydrogen chloride gas whose water content was reduced by the dehumidification method of
본 발명은 상술한 각 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 청구항에 나타낸 범위에서 각종의 변경이 가능하고, 서로 다른 실시형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적의(適宜) 조합해서 얻어지는 실시형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.The present invention is not limited to each of the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments, respectively, are also of the present invention. included in the technical scope.
1A, 1B, 1C : 제1 건조탑, 제2 건조탑, 제3 건조탑
2A, 2B, 2C : 펌프
3A, 3B, 3C : 충전층
4A, 4B, 4C : 저류부
5A, 5B, 5C : 염화수소 가스 공급구
6A, 6B, 6C : 진한 황산 공급구
7A, 7B, 7C : 산포부
8A, 8B, 8C : 오버플로관
11, 11M : 진한 황산
14A, 14B, 14C : 제1, 2, 3 탈습 공정에서 사용된 진한 황산
13A, 13B, 13C : 제1, 2, 3 진한 황산(제1, 2, 3 탈습 공정에서 사용하는 진한 황산)
21 : 탈습 전 염화수소 가스
21A, 21B, 21C : 제1, 2, 3 탈습 공정을 거친 염화수소 가스
31, 31A, 31B : 진한 황산 공급 탱크
32, 32A, 32B : 진한 황산 회수 탱크
50 : 미스트 세퍼레이터
51 : 유리 필터
60, 60A, 60B : 제어 장치
61A, 61B, 61C : 감시 장치
62, 62A, 62B : 제어 밸브
63 : 염화수소 가스 감시 장치
64 : 기억 장치
65 : 입력 장치
100, 101 : 탈습 장치1A, 1B, 1C: 1st drying tower, 2nd drying tower, 3rd drying tower
2A, 2B, 2C: Pump
3A, 3B, 3C: Filled layer
4A, 4B, 4C: Reservoir
5A, 5B, 5C: Hydrogen chloride gas supply port
6A, 6B, 6C : Concentrated sulfuric acid inlet
7A, 7B, 7C: scattering part
8A, 8B, 8C : overflow pipe
11, 11M: concentrated sulfuric acid
14A, 14B, 14C: Concentrated sulfuric acid used in the first, second, and third dehumidification processes
13A, 13B, 13C: 1, 2, 3 concentrated sulfuric acid (concentrated sulfuric acid used in the 1, 2, 3 dehumidification process)
21: hydrogen chloride gas before dehumidification
21A, 21B, 21C: Hydrogen chloride gas that has undergone the first, second, and third dehumidification processes
31, 31A, 31B: Concentrated sulfuric acid supply tank
32, 32A, 32B : Concentrated sulfuric acid recovery tank
50: mist separator
51: glass filter
60, 60A, 60B: control unit
61A, 61B, 61C: monitoring device
62, 62A, 62B: control valve
63: hydrogen chloride gas monitoring device
64: memory
65: input device
100, 101: dehumidification device
Claims (7)
염화수소 가스와 진한 황산을 접촉시키는 제1 탈습 공정과,
상기 제1 탈습 공정을 거친 염화수소 가스를, 진한 황산과 접촉시키는 제2 탈습 공정을 포함하고,
상기 제2 탈습 공정에서 사용하는 진한 황산의 농도는, 상기 제1 탈습 공정에서 사용하는 진한 황산의 농도보다도 높은 것을 특징으로 하는 탈습 방법.A method for dehumidifying hydrogen chloride gas by dehumidifying the hydrogen chloride gas by a multi-step process, the method comprising:
A first dehumidification step of contacting hydrogen chloride gas with concentrated sulfuric acid;
a second dehumidification process of contacting the hydrogen chloride gas that has undergone the first dehumidification process with concentrated sulfuric acid;
A dehumidification method, characterized in that the concentration of concentrated sulfuric acid used in the second dehumidification step is higher than the concentration of the concentrated sulfuric acid used in the first dehumidification step.
상기 제2 탈습 공정에서 사용된 진한 황산의 적어도 일부를, 상기 제1 탈습 공정에서 재이용하는 것을 특징으로 하는 탈습 방법.The method of claim 1,
A dehumidification method, characterized in that at least a part of concentrated sulfuric acid used in the second dehumidification step is reused in the first dehumidification step.
상기 다단계의 공정 중, 최하류에서 실시되는 탈습 공정에서 사용되는 진한 황산의 농도는, 다른 탈습 공정에서 사용되는 진한 황산의 농도와 비교해서 가장 고농도인 것을 특징으로 하는 탈습 방법.3. The method of claim 1 or 2,
The dehumidification method, characterized in that the concentration of concentrated sulfuric acid used in the dehumidification process carried out at the most downstream of the multi-step process is the highest compared to the concentration of concentrated sulfuric acid used in other dehumidification processes.
상기 다단계의 공정은, 상기 제1 탈습 공정, 상기 제2 탈습 공정, 및 상기 제2 탈습 공정 후에 행해지는 제3 탈습 공정으로 이루어지고,
상기 제3 탈습 공정에서 사용된 진한 황산의 적어도 일부를, 상기 제2 탈습 공정에서 재이용하고,
상기 제3 탈습 공정에서 사용된 후, 상기 제2 탈습 공정에서 재이용되는 진한 황산의 농도는, 96wt% 이상이고,
상기 제2 탈습 공정에서 사용된 후, 상기 제1 탈습 공정에서 재이용되는 진한 황산의 농도는, 85wt% 이상, 96wt% 미만이고,
상기 제1 탈습 공정에서 사용된 후의 진한 황산의 농도는, 75wt% 이상, 85wt% 미만인 것을 특징으로 하는 탈습 방법.4. The method of claim 2 or 3,
The multi-step process consists of the first dehumidification process, the second dehumidification process, and a third dehumidification process performed after the second dehumidification process,
At least a part of concentrated sulfuric acid used in the third dehumidification process is reused in the second dehumidification process;
After being used in the third dehumidification process, the concentration of concentrated sulfuric acid reused in the second dehumidification process is 96 wt% or more,
After being used in the second dehumidification process, the concentration of concentrated sulfuric acid reused in the first dehumidification process is 85 wt% or more and less than 96 wt%,
The concentration of concentrated sulfuric acid after being used in the first dehumidification process is a dehumidification method, characterized in that 75 wt% or more and less than 85 wt%.
상기 다단계의 공정은, 상기 제1 탈습 공정 및 상기 제2 탈습 공정으로 이루어지고,
상기 제2 탈습 공정에서 사용된 후, 상기 제1 탈습 공정에서 재이용되는 진한 황산의 농도는, 96wt% 이상이고,
상기 제1 탈습 공정에서 사용된 후의 진한 황산의 농도는, 85wt% 이상, 90wt% 미만인 것을 특징으로 하는 탈습 방법.4. The method of claim 2 or 3,
The multi-step process consists of the first dehumidification process and the second dehumidification process,
After being used in the second dehumidification process, the concentration of concentrated sulfuric acid reused in the first dehumidification process is 96 wt% or more,
The concentration of concentrated sulfuric acid after being used in the first dehumidification step is 85 wt% or more and less than 90 wt%.
유리 필터를 구비하는 미스트 세퍼레이터를 사용해서, 상기 다단계의 공정을 거친 염화수소 가스로부터 황산 미스트를 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈습 방법.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The dehumidification method further comprising the step of removing sulfuric acid mist from the hydrogen chloride gas that has undergone the multi-step process by using a mist separator provided with a glass filter.
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