WO2007097408A1

WO2007097408A1 - 塩化水素酸化反応装置および塩化水素酸化反応方法

Info

Publication number: WO2007097408A1
Application number: PCT/JP2007/053340
Authority: WO
Inventors: Kazuya Koshino; Yasuhiko Mori; Norihito Omoto
Original assignee: Sumitomo Chemical Company, Limited
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2007-08-30
Also published as: KR101377777B1; ES2459017T3; US20090068087A1; EP1997775A4; CN101389567A; KR20080094734A; JP2006188430A; BRPI0708094A2; JP4263195B2; EP1997775A1; BRPI0708094B1; CN101389567B; EP1997775B1

Abstract

　塩化水素および酸素を主原料とし、触媒の存在下、接触気相反応により塩化水素を酸化して塩素を製造するための塩化水素酸化反応装置において、該原料ガスが混合される混合部と、該混合部から接触気相反応のための反応器へと至る混合された原料ガスの移送配管部を備え、該混合部の接ガス面および／または該移送配管の一部の接ガス面をタンタルまたはタンタル−タングステン合金で構成した、あるいは被覆したことを特徴とする塩化水素酸化反応装置およびこれを用いた塩化水素酸化反応方法。

Description

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塩化水素酸化反応装置および塩化水素酸化反応方法技術分野

本発明は、触媒の存在下、接触気相反応により塩化水素を酸化して塩素を製造するための塩化水素酸化反応装置およびこれを用いた塩化水素酸化反応方法に関明

する。 ' '

細背景技術

触媒の存在下、接触気相反応により塩化水素を酸化して塩素を製造するプロセスは、塩素を製造するための一般的な方法である。塩化水素酸化プロセスにおける主な反応原料は、塩化水素ガス、酸素ガスであるが、塩化水素酸化反応後に回収される未反応の塩化水素および酸素などはリ^ クルされ、原料である塩化水素ガス、酸素ガスに混入させることにより反応剤の一部として用いるのが一般的である。

塩化水素酸化反応は通常約 3 0 0から 4 0 0 °Cの反応温度で行なわれるため、原料である塩化水素ガス、酸素ガスおよびリサイクル塩化水素、リサイクル酸素なと、のようなリサイクルガスをあらかじめ 2 5 0〜3 0 0 まで加熱しておく必要がある。このような予熱は、それぞれのガス単独で、またはこれらのガスの一部または全部を混合した後に行なわれる。

しかし、これらの原料ガスおょぴリサイクルガスの一部には水分が含まれていることがあるため、塩化水素酸化反応装置の材質、特に原料ガスおよびリサイクルガスを塩化水素酸化反応のための反応器へ供給するための移送配管の材質は、この水分を考慮して適切に選定されなければならない。すなわち、圧力やガス組成によって異なるが、約 1 0 0〜2 0 0で付近にある塩酸の露点を十分に上回る温度においては、配管の材質としてステンレス鋼、ニッケル、ニッケル合金が適用できるが、塩酸の露点以下および露点付近では、これらの金属材料は腐食.してしまうため、適用可能な材質の選定には困難を伴う。

日本材料学会腐食防食部門委員会資料 v o l . 3 0、 N o . 1 6 2、 1 1一 1 8頁（1 9 9 1 ) には、塩化水素酸化プロセスにおける反応器の材質選定について記載されているが、原料ガスやリサイクルガスを反応器に移送するための移送配管の材質に関する記載はない。発明の開示

-本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、塩化水素および酸素を主原料とし、触媒の存在下、接触気相反応により塩化水素を酸化して塩素を製造するプロセスにおいて、原料ガスの混合,部の接ガス面、リサイクルガスの混入部の接ガス面および原料ガスやリサイクルガスを塩化水素酸化反応のための反応器へ移送するための移送配管部の接ガス面に腐食を生じさせることなく、原料ガスの混合および Zまたはリサイクルガスの混入ならびに混合ガスの予熱を行なうことができる塩化水素酸化反応装置および塩化水素酸化反応方法を提供することである。

本発明は、塩化水素および酸素を主原料とし、触媒の存在下、接触気相反応により塩化水素を酸化して塩素を製造するための塩化水素酸化反応装置において、該原料ガスが混合される混合部と、該混合部から塩化水素酸化反応のための反応器へと至る混合された原料ガスの移送配管部を備え、該混合部の接ガス面および /または該移送配管部の一部の接ガス面をタンタルまたはタンタル—タンダステン合金で構成した、あるいはタンタルまたはタンタル一タンダステン合金で被覆したことを特徴とする塩化水素酸化反応装置に関する。

また本発明は、上記混合された原料ガスに塩化水素酸化反応後に回収されるリサイクルガスが混入される混入部をさらに備え、該混入部の接ガス面をタンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成した、あるいはタンタルまたはタンタルータンダステン合金で被覆したことを特徴とする、上記塩化水素酸化反応装置に関する。

ここにおいて、上記塩化水素酸化反応装置は、タンタルまたはタンタル一タンダステン合金で構成する、あるいは被覆する部分における混合ガス中の水分濃度が 0 . 5 m o 1 %以上となるように、タンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成する、あるいは被覆する部分の少なくとも一部に水蒸気を供給するための設備をさらに備えていることが好ましい。 P2007/053340

3 また本発明は、上記塩化水素酸化反応装置を用いた塩化水素酸化反応方法に関する。

さらに本発明は、接ガス面の一部をタンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成した、あるいはタンタルまたはタンタル一タングステン合金で被覆した、塩化水素ガスを含むガスを移送するための配管の使用方法であって、タンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成する、あるいは被覆する部分における該塩化水素ガスを含むガス中の水分濃度を 0. 5mo 1 %以上にすることを特徵とする、配管の使用方法に関する。， · 本発明によれば、塩化水素および酸素を主原料とし、触媒の存在下、接触気相反応により塩化水素を酸化して塩素を製造するプロセスにおいて、原料ガスの混合部の接ガス面、リサイクルガスの混入部の接ガス面および原料ガスやリサイクルガスを塩化水素酸化反応のための反応器へ移送するための移送配管部の接ガス面に腐食を生じさせることなく、原料ガスの混合および Zまたはリサイクルガスの混入ならびに混合ガスの予熱を行なうことができる。また、本発明の配管の使用方法によれば、塩化水素酸化反応に限らず、塩化水素を含むガスを扱う各種反応においても当該ガスを移送するための配管に腐食を生じさせなくすることが可能となる。

これにより、腐食部の修繕あるいは交換などの付加的な作業やコストを削減するヒとができる。さらには原料ガスの移送配管や反応器などが金属塩化物などにより汚染されるのを防ぐことができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1 ~ 3の実施形態の塩化水素酸化反応装置を示す概念図である。

図 2は、本発明の第 4の実施形態の塩化水素酸化反応装置を示す概念図である符号の説明

1 1， 201 混合部、 1 2, 202 混入部、 1 3， 203 反応器、 1， 2， 3, 4, 5 移送配管、 T 14， Τ 1 5 , Τ 1 6 , Τ 1 7 , Τ 204, Τ 2 05, Τ206, T2 1 0 移送管、 207， 208, 209 熱交換器。 4

発明を実施するための最良の形態

本発明の塩化水素酸化反応装置は、塩化水素および酸素を主原料とし、触媒の存在下、接触気相反応により塩化水素を酸化して塩素を製造するための塩化水素酸化反応装置において、該原料ガスが混合される混合部と、該混合部から塩化水素酸化反応のための反応器へと至る混合された原料ガスの移送配管部を備え、該混合部の接ガス面およびまたは該移送配管部の一部の接ガス面をタンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成した、あるいはタンタルまたはタンタ'ルータンダステン合金で被覆したことを特徴とする。このような特徴を有することにより、該混合部の接ガス面および/または該移送配管部に腐食を生じさせることなく、原料ガスの混合および混合された原料ガスの予熱を行なうことができる。ここで、本明細書において「混合部」とは、塩化水素酸化反応装置の一部分であって、原料である塩化水素ガスと酸素ガスが混合される部分である。「混合部」の形状は特に制限されないが、たとえば図 1で概略的に示しているように、格別特別な形状を有する独立した部分を構成する必要はなく、単に塩化水素ガスの移送管と酸素ガスの移送管との連結部であつてもよい。

本明細書において「混入部」とは、塩化水素酸化反応装置の一部分であって、混合された原料ガスに塩化水素酸化反応後に回収されたリサイクルガスが混入される部分である。

「混入部」の形状は特に制限されないが、たとえば図 1で概略的に示しているように、格別特別な形状を有する独立した部分を構成する必要はなく、単に混合された原料ガスの移送管とリサイクルガスが供給される移送管との連結部であつてもよい。「リサイクルガス」とは、塩化水素酸化反応後に回収され、塩化水素酸化反応の原料の一部として再利用されるガスであり、具体的には塩化水素ガス、酸素ガスであるが、これらのリサイクルガスは反応生成物である塩素ガスおよび Zまたは水を含む場合がある。塩化水素ガス、酸素ガスはそれぞれ別々に回収されてもよく、または一緒に回収されてもよい。また、これらのリサイクルガスは、混合された原料ガスに別々に混入されてもよく、一緒に混入されてもよい。また、本明細書において「接ガス面」とは、移送されるガスに接触する内壁面を指す。 0

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<第 1の実施形態 >

ここで、塩化水素酸化反応装置の第 1の実施形態を、図 1を参照して説明する。図 1は、本発明の塩化水素酸化反応装置の一つの実施形態を示す概念図であり、反応原料である塩化水素ガス CG 1、酸素ガス OG 1の各供給部から塩化水素酸化反応のための反応器 1 3へと至る原料ガスの移送管の経路を概略的に図示したものである。ここで、本実施形態の説明においては、図 1に記載されているリサイクルガス RG 1および水蒸気 VG 1ならびにこれらを供給するための移送管 (T 1 6、 T 1 7 ) はないものとする。， · 図 1において、まず反応原料である塩化水素ガス CG 1および酸素ガス〇G 1 は各供給部より供給され、別々の移送管（T 14または T 1 5) を通って混合部 1 1へと至り混合される。混合された原料ガスは、熱交換器を有する（図示せず ) 移送配管 1、移送配管 2、移送配管 3を順次通過するとともに予熱され、最終的には 2 50 °C程度となって反応器 1 3へと供給される。ここで、移送配管 1において、混合された原料ガスは常温付近から 1 00〜1 60°C程度まで加熱される。移送配管 2において、混合された原料ガスは約 200 °Cまで加熱される。移送配管 3において、混合された原料ガスは約 2 50°Cまで加熱される。

本実施形態においては、原料である塩化水素ガス C G 1および酸素ガス OG 1 は常温付近の温度で供給される。原料ガスの圧力は、常圧であっても加圧されていてもよいが、加圧される場合、 0. 1から 1. OMP aであることが特に好ましい。塩化水素ガス供給部から混合部 1 1へと至る移送管 T 14および混合部 1 1の材質としては、この温度で塩化水素ガスにより腐食されないものであればどのような材質でも用いることができるが、たとえば炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケル合金などの金属やフッ素樹脂などが挙げられる。

これらの部分に、接ガス面がタンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成された、あるいは被覆された配管を使用することも可能であるが、コスト面を考慮すると、前記の材料でできた配管を用いるのが好ましい。また、酸素供給部から混合部 1 1に至るまでの移送管 T 1 5の材質としては、酸素自身、金属腐食性を有しないことから、比較的広範囲の材質を選択することができ、例えば SU S 3 04や SUS 3 1 6 Lなどのステンレス鋼、炭素鋼、ニッケル、ニッケル合金などの不燃性材料を用いることができる。勿論、同様に接ガス面がタンタルまたはタンタルータングステン合金で構成された、あるいは被覆された配管を使用することも可能である。

ここで、構成材料または被覆材料として使用されるタンタルとしては、特に限定されないが、好ましくは 9 9 . 8 0 %以上の純度のものが用いられる。構成材料または被覆材料として使用されるタンタル一タングステン合金としては、特に限定されないが、例えばタンタル— 2 . 5 %タングステン、タンタル一 1 0 %タングステンなどを用いることができる。中でもタンタル一 2 . 5 %タングステンはタンタルと同等の耐食性を有するため、特に好ましい。また、当該接ガス'面をタンタルまたはタンタル一タングステン合金で被覆する方法としては、従来公知の方法を用いることができ、たとえばコーティングやライニングによる方法が挙げられる。

移送配管 1の材質には好ましくはフッ素樹脂が用いられる。移送配管 1に、接ガス面タンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成された、あるいは被覆された配管を使用することも可能であるが、コスト面を考慮すると、フッ素樹脂でできた配管あるいはフッ素樹脂により内面をコーティングもしくはライニングした配管を用いるのが好ましい。

移送配管 2において原料ガスは、 2 0 0 °C程度にまでさらに加熱される。移送配管 2の接ガス面は、タンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成され、あるいは被覆されている。このように、移送配管 2の接ガス面をタンタルまたはタンタル—タングステン合金で構成する、あるいは被覆することによって、仮に原料ガスに水分が含まれている場合であっても、移送配管 2の接ガス面に腐食を生じさせることなく、 2 0 0で程度まで混合された原料ガスを予熱することが可能となる。ここで、移送配管 2にフッ素樹脂などでできた配管を用いることはできない。なぜなら、 1 6 0〜2 0 0 °Cの温度では軟化してしまうからである。また、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル合金などの金属材料からなる配管を使用することもできない。なぜなら、原料ガスに水分が含まれている場合、移送配管 2が曝される温度領域では、これらの金属は腐食されてしまうからである。移送配管 3の材質としては、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル合金などを用いることが好ましい。 2 0 0〜2 5 0 °Cの高温領域では、塩酸の露点より十分に高いため、これらの材質は腐食されないからである。移送配管 3に、接ガス面が 40

7 タンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成された、あるいは被覆された配管を使用することも可能であるが、コスト面を考慮すると、ステンレス鋼、二ッケル、ニッケル合金などでできた配管を用いるのが好ましい。

以上のように、少なくとも移送配管 2の接ガス面をタンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成する、あるいは被覆することにより、腐食を生じさせることなく、原料ガスを所定の温度まで予熱することができる。

<第 2の実施形態 >

本発明の塩化水素酸化反応装置の第 2の実施形態は、第 1の実施形態に,さらに、混合された原料ガスにリサイクルガス R G 1を混入させる混入部 1 2を設けた塩化水素酸化反応装置であって、当該混入部 1 2の接ガス面をタンタルまたは夕ンタルータングステン合金で構成した、あるいは被覆したことを特徵とする。このような特徴を有することにより、さらに混入部 1 2にも腐食を生じさせることなく、リサイクルガス R G 1の混入ならびに混合された原料ガスおよびリサイクルガス混入後の原料ガスの予熱を行なうことができる。

本実施形態も図 1を参照して説明する。ここで、本実施形態の説明においては、図 1に記載されている水蒸気 V G 1およびこれを供給するための移送管 T 1 7 はないものとする。

ここでは、第 1の実施形態と重複する部分については説明を省略し、本実施形態に特徴的な部分のみ説明することとする。本実施形態に特徴的な部分とは、リサイクルガス R G 1が原料ガスに混入される混入部 1 2である。本実施形態において、混入部 1 2は移送配管 2に設けられている。リサイクルガス R G 1は、この混入部 1 2より移送配管 2内に入り、塩化水素ガス C G 1および酸素ガス O G 1からなる原料ガスに混入される。リサイクルガス R G 1が混入された原料ガスは移送配管 2において最終的に約 2 0 0 °Cまで加熱される。混入されるリサイクルガス R G 1の温度は、特に制限されるものではないが、本実施形態では約 1 2 0 °Cである。

リサイクルガス R G 1が混入される混入部 1 2および移送配管 2の接ガス面は、タンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成され、あるいは被覆されている。このように、混入部 1 2および移送配管 2の接ガス面をタンタルまたは夕ンタルータングステン合金で構成あるいは被覆することによって、塩化水素ガス T JP2007/053340

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C G 1および酸素ガス O G 1からなる原料ガスとリサイクルガス R G 1を、混入部 1 2の接ガス面および移送配管 2の接ガス面に腐食を生じさせることなく混合することができ、さらには 2 0 0 程度まで原料ガスを予熱することが可能となる。ここで、移送配管 2にフッ素樹脂などの材料を用いることはできない。なぜなら、 1 6 0〜2 0 0 °Cの温度では軟化してしまうからである。また、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル合金などの金属材料を使用することもできない。なぜなら、原料ガスまたはリサイクルガスに水分が含まれている場合、混入部 1 2および移送配管 2が曝される温度領域では、これらの金属は腐食されてしま,うからである。

なお、混入部 1 2の移送配管 2における位置は特に制限されるものではない。また、たとえば塩化水素酸化反応後に塩化水素と酸素がそれぞれ別々に回収されるような場合には、それぞれのリサイクルガスを別々に原料ガスに混入させることができるよう、混入部を複数設けてもよい。

以上のように、少なくとも混入部 1 2および移送配管 2の接ガス面をタンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成する、あるいは被覆することにより、腐食を生じさせることなく、原料ガスを所定の温度まで予熱することができる。

<第 3の実施形態 >

本発明の塩化水素酸化反応装置の第 3の実施形態は、第 1の実施形態または第 2の実施形態にさらに、タンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成する、あるいは被覆する部分における混合ガス中の水分濃度が 0 . 5 m o l %以上となるように、タンタルまたはタンタル—タングステン合金で構成する、あるいは被覆する部分の少なくとも一部に水蒸気 V G 1を供給するための設備を備えることを特徴とする。ここで、「混合ガス」とは、原料である塩化水素ガス C G 1および酸素ガス O G 1が混合された原料ガスまたは当該混合された原料ガスにリサイクルガス R G 1が混入された原料ガスのいずれかを指す。このような特徴を有することにより、特に約 1 5 0で以上の高温領域において、タンタルまたはタンタルータングステン合金で構成され、あるいは被覆された部分の腐食をより確実に防ぐことができる。

本実施形態も図 1を参照して説明する。ここでは、第 1または第 2の実施形態と重複する部分については説明を省略し、本実施形態に特徴的な部分のみ説明することとする。本実施形態に特徴的な部分とは、タンタルまたはタンタル一タンダステン合金で構成する、あるいは被覆する部分の少なくとも一部に水蒸気 V G 1を供給するための設備である。

本実施形態においては、移送配管 2に水蒸気 V G 1を供給するための設備が付設されている。水蒸気を供給するための設備は、水蒸気を供給できるものであれば特に限定されず、図 1のように、単に水蒸気を供給するための移送管を移送配管 2に連結する構造であってもよい。水蒸気を供給するための設備は、 1つの塩化水素酸化反応装置につき、 1つであってもよく、複数であってもよい。水蒸気の供給により、タンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成する、あるいは被覆する部分における混合ガス中の水分濃度を 0 . 5 m o 1 %以上とすることにより、特に約 1 5 0 °C以上の高温領域において、タンタルまたはタンタル一夕ンダステン合金で構成され、あるいは被覆された部分の腐食をより確実に防ぐことができる。

水蒸気が供給される位置は、リサイクルガス R G 1が混入される混入部 1 2より手前であることが好ましい。なぜなら、水蒸気供給位置が穉入部より後にある場合、混入部手前では混合ガス中の水分濃度が 0 . 5 m o 1 %より低くなることがあるからである。また、水蒸気が供給される位置は、移送配管 2の前半部が好ましく、より好ましくは、移送配管 1と移送配管 2の境界付近である。水蒸気供給位置を移送配管 2の前半部に設けることにより、混合ガス中の水分濃度が 0 . 5 m o 1 %未満になる移送配管部を極力少なくすることができ、また、水蒸気供給位置を移送配管 1と移送配管 2の境界付近に設けることにより混合ガス中の水分濃度が 0 . 5 m o 1 %未満となる移送配管部をなくすことができる。

水蒸気を供給するための設備により供給される水蒸気の量は、タンタルまたはタンタル—タングステン合金で構成あるいは被覆された部分における混合ガス中の水分濃度が 0 . 5 m o 1 %以上となるような量であれば、特に制限されるものではないが、水分濃度が過剰に過ぎると塩化水素酸化反応の反応速度に影響を与える可能性があるため 1 O m o 1 %以下であることが好ましい。

<第 4の実施形態 >

図 2は、本発明の第 4の実施形態の塩化水素酸化反応装置を示す概念図であり、反応原料である塩化水素ガス C G 2、酸素ガス O G 2および塩化水素酸化反応後に回収されたリサイクルガス RG 2の各供給部から塩化水素酸化反応のための反応器 2 03へと至る原料ガス移送管の経路を概略的に図示したものである。図 2において、まず反応原料である塩化水素ガス CG 2および酸素ガス OG 2 は各供給部より供給され、それぞれ熱交換器 207、 208により約 200 °Cまで予熱された後、混合部 20 1へと至り混合される。混合部 20 1には同様に、熱交換器 209により約 200 °Cに予熱された水蒸気 VG 2が供給される。混合された塩化水素ガス、酸素ガスおよび水蒸気からなる原料ガスは、熱交換器を有する（図示せず）移送配管 4、移送配管 5を順次通過するとともに予熱され、最終的には 2 50で程度となって反応器 203へと供給される。移送配管 4には、塩化水素酸化反応後に回収されたリサイクルガス RG 2を混入させるための移送管 T 2 1 0が、混入部 202を介して連結されており、リサイクルガス RG 2は、この混入部 202より移送配管 4内に入り、塩化水素ガス CG 2、酸素ガス〇 G 2および水蒸気 VG 2からなる原料ガスに混入される。移送配管 4において、リサイクルガス R G 2が混入された原料ガスは、比較的温度が低いリサイクルガス RG2により一旦温度が下がるが、最終的に移送配管 5において、リサイクルガス RG 2が混入された混合ガスは、約 2 5 0°Cまで加熱される。

なお、本実施形態においては、塩化水素ガス CG 2、酸素ガス〇G 2および水蒸気 VG 2は約 200°Cに予熱されているが、この温度に限られるものではない。原料ガスの圧力は、常圧であっても加圧されていてもよいが、加圧される場合、 0. 1から 1. OMP aであることが好ましい。水蒸気の圧力は、常圧であつても加圧されていてもよいが、加圧される場合、 0. 1から 1. OMP aであることが好ましい。塩化水素ガス供給部から混合部 20 1へと至る移送管 T 204 の材質としては、腐食を防ぐため、たとえば炭素鋼やステンレス鋼などが用いられる。酸素供給部から混合部 20 1に至るまでの移送管 T 205の材質としては、酸素自身、金属腐食性を有しないことから、比較的広範囲の材質を選択することができ、例えば SUS 304や SUS 3 1 6 Lなどのステンレス鋼、炭素鋼、ニッケル、ニッケル合金などを用いることができる。また、水蒸気供給部から酸素移送管との連結部に至るまでの移送管 T 206の材質としては、たとえば SU S 304や S U S 3 16 Lなどのステンレス鋼、炭素鋼、ニッケル、ニッケル合金などが用いられる。なお、本実施形態においては水蒸気を供給するための移送 JP2007/053340

1 1 管 T 2 0 6は、混合部 2 0 1に至る前に酸素を供給するための移送管 Τ 2 0 5に連結されているが、水蒸気を供給するための移送管 Τ 2 0 6が直接混合部 2 0 1 に連結される構造としてもよい。

供給される水蒸気の量は、タンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成あるいは被覆された部分における混合ガス中の水分濃度が、 0 . 5 m o l %以上となるような量であれば、特に制限されるものではないが、水分濃度が過剰に過ぎると塩化水素酸化反応の反応速度に影響を与える可能性があるため 1 O m o 1 %以下であることが好ましい。水蒸気を供給するための設備は、 1つの塩; ί匕水素酸化反応装置につき、 1つであってもよく、複数であってもよい。

原料である塩化水素ガス C G 2、酸素ガス O G 2および水蒸気 V G 2が混合される混合部 2 0 1の接ガス面は、タンタルまたはタンタル—タングステン合金で構成され、あるいは被覆されている。このように混合部 2 0 1の接ガス面をタンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成あるいは被覆することで、混合部 2 0 1の腐食を回避することが可能となり、さらには混合部 2 0 1に水蒸気 V G 2を供給することにより、混合部 2 0 1の腐食をより確実に防ぐことができる。なお、混合部 2 0 1周辺の移送管にも、タンタルまたはタンタル一タングステンで構成された、あるいは被覆された配管を使用してもよい。

リサイクルガス R G 2が混入される混入部 2 0 2および移送配管 4の接ガス面もまた、タンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成され、あるいは被覆されている。このように、混入部 2 0 2および移送配管 4の接ガス面をタンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成あるいは被覆することによって、塩化水素ガス C G 2および酸素ガス〇G 2からなる原料ガスにリサイクルガス R G 2 を、混入部 2 0 2の接ガス面および移送配管 4の接ガス面に腐食生じさせることなく混入させることができ、さらには 2 0 0 °C程度まで混合ガスを予熱することが可能となる。また、混合部 2 0 1において水蒸気 V G 2を供給された原料ガスは同じガス組成のまま移送配管 4に入ってくることから、基本的には移送配管 4 および混入部 2 0 2においても混合ガス中の水分濃度は 0 . 5 m o 1 %以上に維持されている。これにより、移送配管 4および混入部 2 0 2の腐食を確実に防ぐことができる。「基本的には」となっているのは、混入されるリサイクルガス R G 2の水分濃度によっては、リサイクルガス R G 2の混入後の混合ガスの水分濃 07 053340

1 2 度が 0 . 5 m o 1 %以上にならない場合があるためである。このような場合に備え、あらかじめ混合部 2 0 1に供給される水蒸気の量を増やすか、または移送配管 4における混入部 2 0 2の手前にもう一つの水蒸気供給設備を設けてもよい。ここで、約 2 0 0 °Cで移送配管 4に入った原料ガスを再度約 2 0 0でまで加熱する必要があるのは、本実施形態においては、リサイクルガスが約 1 2 O tの温度で移送配管 4に導入されるからである。ただし、リサイクルガスの温度は、特に制限されるものではない。なお、たとえば塩化水素酸化反応後に塩化水素と酸素がそれぞれ別々に回収されるような場合には、それぞれのリサイクルガスを別々に原料ガスに混入させることができるよう、混入部を複数設けてもよい。

移送配管 5の材質としては、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル合金などを用いることが好ましい。 2 0 0〜 2 5 0 °Cの温度領域では、塩酸の露点より十分に高いため、これらの材質は腐食されない。移送配管 5に、接ガス面がタンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成あるいは被覆された配管を使用することも可能である。なお、構成材料あるいは被覆材料として用いられるタンタルおよびタンタル一タングステン合金の純度および被覆方法は第 1の実施形態と同様である。 ' 以上のように、少なくとも原料である塩化水素ガス C G 2および酸素ガス O G 2が混合される混合部 2 0 1、リサイクルガス R G 2が混入される混入部 2 0 2 および移送配管 4の接ガス面をタンタルまたはタンタル—タングステン合金で構成する、あるいは被覆することにより、腐食を生じさせることなく、原料ガスを混合、さらには原料ガスにリサイクルガス R G 2を混入させることができ、かつ混合ガスを所定の温度まで予熱することができる。さらには、水蒸気 V G 2を供給し、タンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成する、あるいは被覆する部分における混合ガスの水分濃度を 0 . 5 m o 1 %以上とすることにより、夕ンタルまたはタンタル一タングステン合金で被覆した部分の腐食を確実に防ぐことができる。

<塩化水素酸化反応方法 >

また、本発明の塩化水素酸化反応装置を用いた塩化水素酸化反応方法によれば、塩化水素および酸素を主原料とし、触媒の存在下、接触気相反応により塩化水素を酸化して塩素を製造するプロセスにおいて、原料ガスの混合部の接ガス面、 3 リサイクルガスの混入部の接ガス面および原料ガスゃリサイクルガスを塩化水素酸化反応のための反応器へ移送するための移送配管の接ガス面に腐食を生じさせることなく、原料ガスの混合および/またはリサイクルガスの混入ならびに混合ガスの予熱を行なうことができる。さらには、水蒸気を供給し、タンタルまたはタンタル—タングステン合金で構成する、あるいは被覆する部分における混合ガスの水分濃度を 0 . 5 m o i %以上とするステップを設けることにより、タンタルまたはタンタル一タンダステン合金で構成した、あるいは被覆した部分の腐食を確実に防ぐことができる。 .， · また本発明は、接ガス面の一部をタンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成した、あるいはタンタルまたはタンタル一タングステン合金で被覆した、塩化水素ガスを含むガスを移送するための配管の使用方法であって、タンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成する、あるいは被覆する部分における該塩化水素ガスを含むガス中の水分濃度を 0 . 5 m o 1 %以上にすることを特徴とする、配管の使用方法に関する。本発明の配管の使用方法によれば、塩化水素酸化反応に限らず、塩化水素を含むガスを扱う各種反応においても当該ガスを移送するための配管に腐食を生じきせなくすることが可能となる。実施例

タンタル、 S U S 3 1 6 Lおよびニッケルの混合ガスに対する耐食性を測定した結果を以下に示す。

07 053340

1 5

[試験方法]

表 1は、タンタル、 S U S 3 1 6 Lおよびニッケルそれぞれの試験片を種々の温度において、種々の混合ガス組成を有するガスに暴露させた場合の腐食速度およびタンタル試験片に関する脆化の有無をまとめたものである。ここで、表 1のガス組成比は、塩化水素酸化プロセスにおける原料である塩化水素ガス、酸素ガス、混合された原料ガス、およびこれら原料ガスにさらにリサイクルガスが混入された混合ガスの組成比を想定したものである。一部の試験において、混合ガス中に塩素が含まれているのは、塩化水素酸化反応後に未反応の塩化水素、，酸素を回収する際、これらリサイクルガス中に生成物である塩素が一部混入する場合があるためである。

<腐食速度 >

腐食速度（mm/年）は、腐食の程度を示す 1つのパラメ一ターであり、ある物質について耐食性を有するかどうかの 1つの指針となるものである。表 1では、各材料が腐食により減肉する速度を、 1年あたりの材料が減肉する厚さで表している。この表の腐食速度は、試験前後の試験片の重量 ¾化を試験片の厚さに換算して求めたものである。なお試験時間は、試験 N o . 1〜8については、 1 6 8時間であり、試験 N o . 9については 7 2 0時間である。なお、タンタルは、純度が 9 9 . 8 %のものを用いた。

概して、腐食速度がおよそ 0 . 0 0 2 mmZ年以内であれば腐食は殆どないと判断されるため、塩化水素や酸素を含む混合ガスを移送する配管の材質として使用することが可能である。また、およそ 0 . 0 2 mm/年以上である場合には、腐食の程度が大きいと判断されるため、移送配管の材質としては不適であるといえる。

<脆化 >

脆化の有無もまた、ある物質について耐食性を有するかどうかの 1つの指針となるものである。すなわち、脆化が確認される場合には、その環境では、装置材料としての信頼性が低いと判断される。脆化試験は、具体的には、上記腐食速度試験を実施した試験片について、三点曲げ試験法で 1 8 0 ° 曲げ試験（曲げ半径は試験片板厚の 2倍）を行なった。

その曲げた試験片表面の浸透探傷試験と試験片断面の光学顕微鏡観察（5 0 0 P2007/053340

16 倍）によって、割れの有無を評価した。

[試験結果]

表 1に示すように、タンタルは塩化水素、酸素を含む混合ガスに対して、耐食性が高いことがわかる。すなわち、 1 56~ 300°Cという広範囲の温度領域において、腐食速度は、 0. 000〜0. 00 SmmZ年であって、 SUS 3 1 6 L、ニッケルと同程度またはそれ以下の値を示す（試験 No. 1~8) 。また、 1 56 ~ 2 50°Cにおいて、脆化は確認されなかった（試験 No. 1、 2、 4〜 7) 。このようなタンタルの特性により、タンタルは塩化水素酸化反応装,置において、接ガス面を構成する、あるいは被覆するための材料として極めて有効となる。

一方、 SUS 3 1 6 Lおよびニッケルの場合、 200°C以上の高温においては減肉の程度は小さいものの（試験 No. 4— 8、腐食速度 0. 002 - 0. 0 1 OmmZ年）、 1 56°Cまたは 1 7 7°Cでは、減肉の程度が大きく（試験 No. 1— 3、腐食速度 0. 022〜1 3. 98mm_/年）、特に 1 56°Cにおいて減肉は著しい。

さらに、 SUS 3 1 6 Lやニッケルでは減肉が著しい 1 56〜約 200°Cにおいても、混合ガス中の水分濃度が 0. 5mo 1 %以上の場合にはタンタルの混合ガスに対する耐食性は極めて優秀である（試験 No. ：!〜 3) 。すなわち、 1 5 6で〜約 250°Cの温度領域においてもタンタルは、減肉および脆化を生じない。このような特性によりタンタルは、触媒の存在下、接触気相反応により塩化水素を酸化して塩素を製造するプロセスにおいて、 1 56〜約 2 00での温度領域においても、混合ガスが所定濃度の水分を含む場合には、混合部の接ガス面、リサイクルガスの混入部の接ガス面および原料ガスやリサイクルガスを塩化水素酸化反応のための反応器へ移送するための移送配管の接ガス面を構成する、あるいは被覆するために好適に使用され得る。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。産業上の利用可能性

本発明によれば、塩化水素および酸素を主原料とし、触媒の存在下、接触気相反応により塩化水素を酸化して塩素を製造するプロセスにおいて、原料ガスの混合部の接ガス面、リサイクルガスの混入部の接ガス面および原料ガスやリサイクルガスを塩化水素酸化反応のための反応器へ移送するための移送配管部の接ガス面に腐食を生じさせることなく、原料ガスの混合および Zまたはリサイクルガスの混入ならびに混合ガスの予熱を行なうことができる。また、本発明の配管の使用方法によれば、塩化水素酸化反応に限らず、塩化水素を含むガスを扱う,各種反応においても当該ガスを移送するための配管に腐食を生じさせなくすることが可能となる。 '

これにより、腐食部の修繕あるいは交換などの付加的な作業やコストを削減することができる。さらには原料ガスの移送配管や反応器などが金属塩化物などにより汚染されるのを防ぐことができる。

Claims

請求の範囲

塩化水素および酸素を主原料とし、触媒の存在下、接触気相反応により塩化水素を酸化して塩素を製造するための塩化水素酸化反応装置において、該原料ガスが混合される混合部と、該混合部から塩化水素酸化反応のための反応器へと至る混合された原料ガスの移送配管部を備え、該混合部の接ガス面および/または該移送配管部の一部の接ガス面をタンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成した、あるいはタンタルまたはタンタル一タングステン合金で被覆したことを特徴とする塩化水素酸化反応装置。

2 .

前記混合された原料ガスに塩化水素酸化反応後に回収されるリサイクルガスが混入される混入部をさらに備え、該混入部の接ガス面をタンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成した、あるいはタンタルまたはタンタル一タンダステン合金で被覆したことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の塩化水素酸化反応装置。

3 .

タンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成する、あるいは被覆する部分における混合ガス中の水分濃度が 0 . 5 m o 1 %以上となるように、タンタルまたはタンタル—タングステン合金で構成する、あるいは被覆する部分の少なくとも一部に水蒸気を供給するための設備をさらに備える請求の範囲第 1項または第 2項に記載の塩化水素酸化反応装置。

4 .

請求の範囲第 1〜 3項のいずれかに記載の塩化水素酸化反応装置を用いた塩化水素酸化反応方法。

5 .

接ガス面の一部をタンタルまたはタンタル—タングステン合金で構成した、あるいはタンタルまたはタンタル一タングステン合金で被覆した、塩化水素ガスを含むガスを移送するための配管の使用方法であって、タンタルまたはタンタル一タングステン合金で構成する、あるいは被覆する部分における該塩化水素ガスを含むガス中の水分濃度を 0 . 5 m o 1 %以上にすることを特徴とする、配管の使用方法。