氯化氫的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氯化氫的制造方法。本發(fā)明的目的在于提供通過更為簡單的步驟抑制了反應(yīng)體系的溫度上升的氯化氫的制造方法。本發(fā)明的制造方法中，在氯化氫氣體的存在下對(duì)氫氣及氯氣照射光，使氫氣及氯氣反應(yīng)，從而生成氯化氫氣體。
【專利說明】氯化氫的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使氫氣與氯氣反應(yīng)來制造氯化氫的氯化氫的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氯化氫被用于硅半導(dǎo)體的干式刻蝕用刻蝕氣體、硅晶片的成長爐的清潔用途中。而且，近年來也被用于碳化硅用途中，特別是在半導(dǎo)體領(lǐng)域中的利用有所拓寬。在半導(dǎo)體領(lǐng)域中，由于雜質(zhì)的混入會(huì)大大降低合格率，因此在各工藝中最需要避免雜質(zhì)的混入，對(duì)工藝中使用的全部化合物都要求很高的純度。進(jìn)而，還要求能夠廉價(jià)地進(jìn)行制造。
[0003]作為使氫和氯反應(yīng)來獲得氯化氫的方法，有如下述式所示在氫中燃燒氯而直接生成氯化氫的方法。
[0004]H2 + Cl2 — 2HC1 + 184.7kJ
[0005]由于僅是單單混合氫和氯是不會(huì)進(jìn)行反應(yīng)的，因此為了促進(jìn)該反應(yīng)，需要利用燃燒器等進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度成為約2500°C的高溫。另外，在這種高溫下，在化學(xué)平衡上反應(yīng)不會(huì)結(jié)束，在以等摩爾使氫和氯反應(yīng)時(shí)，所添加的氯的約2%以未反應(yīng)的狀態(tài)殘留。
[0006]日本特開平5-105408號(hào)公報(bào)記載的鹽酸的合成裝置具備在反應(yīng)前對(duì)氫氣和氯氣中的至少一方進(jìn)行冷卻的冷卻部。另外，日本特開平5-105408號(hào)公報(bào)記載的合成方法中，使氫氣的供給量為理論上所需的供給量的1.2~1.5倍。
[0007]在利用冷凝器對(duì)高溫的反應(yīng)產(chǎn)物氣體進(jìn)行冷卻時(shí)，需要提高構(gòu)成冷凝器的材質(zhì)的耐熱性或改良冷凝器的構(gòu)成 。
[0008]包括材質(zhì)改良在內(nèi)的冷凝器的改良由于很困難，因此采用用水直接吸收高溫的反應(yīng)產(chǎn)物氣體、暫時(shí)以鹽酸的形式進(jìn)行回收的方法。為了將氯化氫從該鹽酸中分離，例如如日本特開2001-192202號(hào)公報(bào)記載的那樣，使具有鹽析效果的鹽存在來進(jìn)行蒸餾。
[0009]通過蒸餾將氯化氫從鹽酸中分離時(shí)，由于氯化氫和水會(huì)發(fā)生共沸，因此需要使用氯化鈣、氯化鎂或硫酸等脫水劑從通過蒸餾獲得的共沸混合物中進(jìn)行脫水。因此，在現(xiàn)有的制造方法中，僅實(shí)用化了在將反應(yīng)產(chǎn)物的氯化氫氣體以鹽酸的形式回收后由鹽酸進(jìn)行蒸餾、脫水、從而獲得氯化氫氣體的這種能量效率差的制造方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供利用更簡單的步驟抑制了反應(yīng)體系的溫度上升的氯化氫的制造方法。
[0011]本發(fā)明為一種氯化氫的制造方法，其特征在于，在氯化氫氣體的存在下對(duì)氫氣及氯氣照射光，使氫氣及氯氣反應(yīng)，從而生成氯化氫氣體。
[0012]另外，本發(fā)明為一種氯化氫的制造方法，其特征在于，具有下述工序:混合氫氣、氯氣和氯化氫氣體而獲得混合氣體的混合工序；和對(duì)混合氣體照射光以使混合氣體中所含的氫氣及氯氣反應(yīng)而生成氯化氫氣體的光照射工序。
[0013]另外，本發(fā)明為一種氯化氫的制造方法，其特征在于，具有下述工序:將氫氣、氯氣和氯化氫氣體分別連續(xù)地供給至反應(yīng)器的供給工序；和在氯化氫氣體的存在下對(duì)供給至反應(yīng)器的氫氣及氯氣照射光以使氫氣及氯氣反應(yīng)而生成氯化氫氣體的光照射工序。
[0014]如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由氫氣和氯氣的反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱被氯化氫氣體吸收，溫度上升得以抑制。氯化氫氣體由于是反應(yīng)產(chǎn)物，因此在反應(yīng)后不需要進(jìn)行分離。
[0015]通過這樣使氯化氫氣體共存，可以通過更為簡單的步驟來抑制反應(yīng)體系的溫度上升。
[0016]另外，本發(fā)明優(yōu)選使開始光照射的時(shí)間點(diǎn)的氯化氫氣體的摩爾數(shù)為氫氣摩爾數(shù)和氯氣摩爾數(shù)中較少者的摩爾數(shù)的5倍以上。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，通過使開始光照射的時(shí)間點(diǎn)的氯化氫氣體的摩爾數(shù)為氫氣摩爾數(shù)和氯氣摩爾數(shù)中較少者的摩爾數(shù)的5倍以上，可以將反應(yīng)熱所帶來的反應(yīng)體系內(nèi)的溫度抑制在800°C以下。
[0018]另外，本發(fā)明優(yōu)選使開始光照射的時(shí)間點(diǎn)的氫氣的摩爾數(shù)少于氯氣的摩爾數(shù)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，可在反應(yīng)后獲得在作為反應(yīng)產(chǎn)物的氯化氫氣體和作為原料供給的氯化氫氣體中進(jìn)一步含有未反應(yīng)的氫氣的混合物，在使氯化氫液化時(shí)，可以容易地將氫氣作為氣相除去，進(jìn)而可以將已除去的氫氣作為原料氣體進(jìn)行再利用。
[0020]另外,本發(fā)明優(yōu)選對(duì)氫氣及氯氣照射的光的波長為250~450nm。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，通過對(duì)氫氣及氯氣照射波長為250~450nm的光，可以高效地由氯分子生成氯自由基。
【專利附圖】

【附圖說明】
·[0022]本發(fā)明的目的、特色及優(yōu)點(diǎn)可由下述的詳細(xì)說明和附圖變得更為明確。
[0023]圖1A及圖1B為表示氯化氫氣體的制造方法的例子的工序圖。
[0024]圖2為表示用于實(shí)施本發(fā)明的氯化氫制造裝置的構(gòu)成的概略圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0026]氫氣和氯氣的混合氣體在暗處于室溫下是穩(wěn)定的，但通過加熱或紫外線等的光照射，反應(yīng)爆發(fā)性地進(jìn)行。如果利用這種反應(yīng)，通過使用高純度的氫氣和高純度的氯氣作為原料，可以一次性大量地獲得高純度的氯化氫氣體。
[0027]引發(fā)反應(yīng)
[0028]Cl2+光能一2C1 (自由基)
[0029]鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
[0030]H2 + Cl (自由基)一HCl + H (自由基)
[0031]Cl2 + H (自由基)一HCl + Cl (自由基)
[0032]在引發(fā)反應(yīng)中，氯分子接受光能，開裂成氯自由基。氯自由基與氫分子反應(yīng)生成氯化氫，同時(shí)生成氫自由基。該氫自由基與氯分子反應(yīng)生成氯化氫，同時(shí)將氯自由基再生。這樣，由最初生成的氯自由基開始，反應(yīng)變得鏈?zhǔn)竭M(jìn)行。
[0033]在上述由氫氣和氯氣直接生成氯化氫的反應(yīng)中，由于反應(yīng)溫度為2500°C的高溫，因此需要冷卻。因此，以往一直采用使作為反應(yīng)產(chǎn)物的氯化氫氣體溶解、暫時(shí)以鹽酸的形式進(jìn)行回收的制造方法。只要最終目標(biāo)物為鹽酸則是沒有問題的，但為了回收氯化氫氣體，需要從鹽酸中分離氯化氫氣體，能量效率極差。
[0034]無論如何，為了抑制反應(yīng)體系的溫度上升，除了水以外，必須將吸收反應(yīng)熱的物質(zhì)添加于反應(yīng)體系內(nèi)。但是,添加至反應(yīng)體系內(nèi)的物質(zhì)在反應(yīng)結(jié)束后變成雜質(zhì)，因此反應(yīng)產(chǎn)物與氯化氫的分離操作變?yōu)楸匦琛?br> [0035]鑒于這種狀況，本申請(qǐng)發(fā)明人們進(jìn)行深入研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，作為通過添加至反應(yīng)體系內(nèi)可結(jié)束氯化氫的生成反應(yīng)、且可抑制反應(yīng)溫度上升的添加物質(zhì)，作為反應(yīng)產(chǎn)物的氯化氫氣體是優(yōu)選的。
[0036]當(dāng)在氯化氫氣體的存在下使氫氣與氯氣反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)熱被氯化氫氣體吸收，可以將反應(yīng)體系的溫度抑制在例如800°C以下的溫度。由于氯化氫氣體是反應(yīng)產(chǎn)物，因此即便添加至反應(yīng)體系內(nèi)也不會(huì)變?yōu)殡s質(zhì)，且不需要對(duì)通過反應(yīng)生成的氯化氫氣體和作為添加物的氯化氫氣體進(jìn)行分離。
[0037]本發(fā)明的特征在于，在氯化氫氣體的存在下對(duì)原料的氫氣及氯氣照射光，使氫氣及氯氣反應(yīng)，從而生成氯化氫氣體。
[0038]通過光的照射引發(fā)氫氣和氯氣的反應(yīng)時(shí)，由于反應(yīng)溫度會(huì)立即上升，因此在預(yù)先存在氯化氫氣體的狀態(tài)下對(duì)氫氣和氯氣照射光來引發(fā)反應(yīng)。因此，本發(fā)明的制造方法中，只要是在氯化氫氣體的存在下進(jìn)行光照射，則可以是任何的順序。例如，可以是預(yù)先混合氫氣、氯氣和氯化氫氣體生成混合氣體，對(duì)所生成的混合氣體照射光；也可以是在對(duì)氯化氫氣體照射光的狀態(tài)下供給氫氣和氯氣；還可以是一邊將氫氣、氯氣和氯化氫氣體連續(xù)地供給至反應(yīng)器一邊照射光。
[0039]可以使氫氣、氯氣及氯化氫氣體的混合比率適當(dāng)?shù)刈兓?。為了在反?yīng)結(jié)束時(shí)將反應(yīng)溫度抑制在800°C以下、優(yōu)選500°C以下，優(yōu)選按照在開始光照射的時(shí)間點(diǎn)、氯化氫氣體的摩爾數(shù)相對(duì)于氫氣和氯氣中較少者的摩爾數(shù)為5倍以上、優(yōu)選8倍以上的方式來混合氯化氫氣體。
[0040]當(dāng)氯化氫氣體的摩爾數(shù)小于5倍時(shí)，抑制反應(yīng)溫度的效果降低。另外，當(dāng)使氯化氫氣體的摩爾數(shù)為數(shù)十倍以上而大大地過剩時(shí)，由于單位反應(yīng)體積及單位反應(yīng)時(shí)間所生成的氯化氫減少，因此不優(yōu)選。
[0041]對(duì)于原料氣體中的氫氣與氯氣的混合比率，氫氣的摩爾數(shù)與氯氣的摩爾數(shù)之比(氫氣的摩爾數(shù)/氯氣的摩爾數(shù))可以為1，也可以氫氣的摩爾數(shù)/氯氣的摩爾數(shù)小于I或大于I。
[0042]當(dāng)氫氣的摩爾數(shù)/氯氣的摩爾數(shù)小于I時(shí)，在光的照射后獲得作為反應(yīng)產(chǎn)物的氯化氫氣體與未反應(yīng)的氯氣的混合物。而當(dāng)氫氣的摩爾數(shù)/氯氣的摩爾數(shù)大于I時(shí)，在光照射后獲得作為反應(yīng)產(chǎn)物的氯化氫氣體與未反應(yīng)的氫氣的混合物。在任何情況下，只要將所得混合物液化、進(jìn)行蒸餾，則可獲得高純度的氯化氫氣體。
[0043]當(dāng)氫氣的摩爾數(shù)/氯氣的摩爾數(shù)大于I時(shí)，通過在反應(yīng)后對(duì)所得混合物進(jìn)行壓縮，氯化氫發(fā)生液化，但由于氫不會(huì)液化而作為氫氣殘留，因此可以將它們分離。該經(jīng)分離的氫氣含有微量的氯化氫，可作為原料氣體進(jìn)行再利用。通過對(duì)這種原料氣體的再利用，可以由原料的氫氣及氯氣、以實(shí)質(zhì)上100%的收率獲得氯化氫氣體。
[0044]此外，如果氫氣的摩爾數(shù)/氯氣的摩爾數(shù)大于I時(shí)優(yōu)選為5以下(5倍摩爾以下)、更優(yōu)選為3以下(3倍摩爾以下)，則可以在反應(yīng)后從所得混合物中將氯化氫液化而有效地取出。
[0045]如上所述，本發(fā)明由于只要是能夠在氯化氫氣體的存在下使氫氣及氯氣反應(yīng)即可，因此處理方式可以是分批方式，也可以是連續(xù)方式。圖1是表示氯化氫氣體的制造方法的例子的工序圖。
[0046]如圖1A所示，在為分批方式時(shí)，在對(duì)于用于引發(fā)反應(yīng)而照射的光為至少部分透明的反應(yīng)容器內(nèi)，封入預(yù)先混合有成為原料的氫氣和氯氣和氯化氫氣體的混合氣體(步驟Al混合工序)。之后，由設(shè)置于反應(yīng)容器外的光源向反應(yīng)容器內(nèi)照射光，使反應(yīng)容器內(nèi)的原料氣體反應(yīng)(步驟A2光照射工序)。反應(yīng)結(jié)束后，將作為反應(yīng)產(chǎn)物的氯化氫氣體和原料的混合氣體中所含的氯化氫氣體以及未反應(yīng)原料殘留時(shí)的未反應(yīng)原料的混合物從反應(yīng)容器中取出，獲得氯化氫氣體。在為分批方式時(shí)，在反應(yīng)開始的同時(shí)，反應(yīng)容器內(nèi)的溫度上升，所封入的氣體的壓力上升，因此反應(yīng)容器優(yōu)選使用耐壓容器。
[0047]如圖1B所示，在為連續(xù)方式時(shí)，將氫氣、氯氣和氯化氫氣體從供給配管連續(xù)地供給至反應(yīng)容器(步驟BI供給工序)。通過光照射，在反應(yīng)容器內(nèi)，在氯化氫氣體存在下使氫氣與氯氣反應(yīng)(步驟B2光照射工序)，將作為反應(yīng)產(chǎn)物的氯化氫氣體和所供給的氯化氫氣體以及在有未反應(yīng)的原料時(shí)的未反應(yīng)原料的混合物從反應(yīng)容器中連續(xù)地取出。
[0048]優(yōu)選適當(dāng)調(diào)整向反應(yīng)容器內(nèi)供給的各氣體的供給口的位置、供給至反應(yīng)容器內(nèi)的各氣體的流入方向等，按照在反應(yīng)容器內(nèi)各氣體不會(huì)不均勻地存在而成為同樣的混合狀態(tài)的方式來供給各氣體。例如，優(yōu)選按照在反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)不會(huì)成為亂流狀態(tài)的方式對(duì)所供給的各氣體進(jìn)行供給，優(yōu)選將各氣體的流入方向設(shè)成在反應(yīng)容器內(nèi)發(fā)生渦流的方向。
[0049]圖2為表示用于實(shí)施本發(fā)明的氯化氫制造裝置I的構(gòu)成的概略圖。氯化氫制造裝置I具有光反應(yīng)器2、冷卻器3、壓縮機(jī)4及泵5。將成為原料的氫氣、氯氣及氯化氫氣體供給至光反應(yīng)器2,在光反應(yīng)器2內(nèi)在氯化氫氣體的存在下照射光,氫氣與氯氣發(fā)生反應(yīng)，將作為反應(yīng)產(chǎn)物的氯化氫氣體和所供給的氯化氫氣體以及在有未反應(yīng)原料時(shí)的未反應(yīng)原料的混合物導(dǎo)入至冷卻器3中。利用冷卻器3將混合物冷卻至100~200°C左右后，將一部分再次用于原料氣體中，剩余部分用壓縮機(jī)4壓縮，獲得液化氯化氫。作為原料的組成，當(dāng)氫氣的摩爾數(shù)/氯氣的摩爾數(shù)大于I時(shí)，在利用壓縮機(jī)4進(jìn)行壓縮時(shí)，通過將氯化氫液化、使混合物中所含的氫保持氣體的原樣，可獲得不含氫的氯化氫。
[0050]在光反應(yīng)器2的反應(yīng)中，由于不會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)副產(chǎn)物等，因此在反應(yīng)后獲得的混合物中不含有成為原料組成以外的雜質(zhì)的物質(zhì)。因此，再次利用混合物的一部分作為原料氣體時(shí)，不需要用于除去雜質(zhì)的分離操作，僅使用泵5將由冷卻器3導(dǎo)出的混合物的一部分返回至原料的供給源即可。
[0051]此外，利用冷卻器3對(duì)從光反應(yīng)器2導(dǎo)出的混合物進(jìn)行冷卻直至發(fā)生液化，也可獲得液化氯化氫。此時(shí)不需要壓縮機(jī)4。另外，還可將暫時(shí)液化的氯化氫作為原料進(jìn)行再利用。
[0052]如上所述，本發(fā)明中的氯化氫的生成反應(yīng)由于利用光的照射進(jìn)行的氯自由基的生成反應(yīng)是決定反應(yīng)速度的階段，因此生成反應(yīng)整體的反應(yīng)速度不會(huì)受到壓力的大的左右。因而，提高光反應(yīng)器2內(nèi)的壓力的必要性少，作為壓力，雖然也取決于原料氯的供給溫度，但優(yōu)選為IMPa以下。此外， 當(dāng)光反應(yīng)器2內(nèi)的壓力為0.67MPa以上時(shí)，由于在20°C下氯會(huì)發(fā)生液化，因此供給至光反應(yīng)器2的氯在光反應(yīng)器2內(nèi)進(jìn)行到發(fā)生氣化是需要時(shí)間的，從而需要延長光反應(yīng)器2內(nèi)的滯留時(shí)間。當(dāng)利用液化氯時(shí)，通過預(yù)先加熱液化氯、作為氯氣供給至光反應(yīng)器2，則不需要延長滯留時(shí)間，因此光反應(yīng)器2內(nèi)的壓力可根據(jù)光反應(yīng)器2的規(guī)格等適當(dāng)選擇。
[0053]當(dāng)光反應(yīng)器2內(nèi)的壓力低于0.03MPa時(shí)，光反應(yīng)器2內(nèi)的氫氣和氯氣的分壓降低，各分子與自由基的沖撞頻率降低，反應(yīng)速度降低，因此單位光反應(yīng)器2容積、單位反應(yīng)時(shí)間的生產(chǎn)率降低。
[0054]用于引發(fā)氫氣與氯氣的反應(yīng)而照射的光的波長只要是所照射的光可被氯分子吸收、具有能剪切斷氯原子-氯原子之間的鍵的能量的波長即可，優(yōu)選250~450nm的波長區(qū)域。該波長區(qū)域的光由于也包含在太陽光中，因此通過將太陽光照射于原料氣體，也可引發(fā)反應(yīng)。
[0055]作為用于照射該波長區(qū)域的光的光源，多使用高壓汞燈。作為其他的光源，例如還可使用XeF (氟化氙)準(zhǔn)分子激光器(照射光的波長為351nm)、XeCl (氯化氙)準(zhǔn)分子激光器(照射光的波長為308nm)等激光光源。
[0056]隨著反應(yīng)的進(jìn)行，光反應(yīng)器2內(nèi)的氫氣和氯氣的濃度降低，但只要由光源照射的光的能量以其光量子(光子)數(shù)計(jì)相對(duì)于光反應(yīng)器2內(nèi)的氯氣摩爾數(shù)大致為100萬分之I~I萬分之I以上，則可以充分地生成氯自由基。
[0057]光源可配置在光反應(yīng)器2內(nèi)，也可配置在光反應(yīng)器2外。配置于光反應(yīng)器2外時(shí)，采用將相對(duì)于上述波長區(qū)域的光為透明的窗構(gòu)件設(shè)置在光反應(yīng)器2的壁部上、將光由該窗構(gòu)件攝入到光反應(yīng)器2內(nèi)的構(gòu)成；或者使用光纖等光的導(dǎo)管將光導(dǎo)入至光反應(yīng)器2內(nèi)的構(gòu)成。如果是將光源配置 在光反應(yīng)器2內(nèi)，則不用使用這種用于光照射的構(gòu)成，因此是優(yōu)選的。另外，如果是將光源配置在光反應(yīng)器2內(nèi)，則不需要使用窗構(gòu)件等，因此可以使用耐壓性優(yōu)異的材料來構(gòu)成光反應(yīng)器2。
[0058]本發(fā)明中的氯化氫的反應(yīng)速度由于較高，因此可以減小光反應(yīng)器2的容積。優(yōu)選設(shè)成作為所供給的原料氣體在光反應(yīng)器2內(nèi)的滯留時(shí)間達(dá)到數(shù)秒~數(shù)十秒這樣的容積。當(dāng)滯留時(shí)間短于該范圍時(shí)，有氫或氯的一部分以未反應(yīng)的狀態(tài)從光反應(yīng)器2流出的可能性。當(dāng)滯留時(shí)間長于該范圍時(shí)，由于在光反應(yīng)器2內(nèi)生成反應(yīng)實(shí)質(zhì)上結(jié)束，因此不需要延長滯留時(shí)間。
[0059]作為構(gòu)成光反應(yīng)器2的材質(zhì)，作為對(duì)直至500°C左右的溫度具有耐受性的材質(zhì)，可以使用一般的金屬材質(zhì)，可優(yōu)選使用鑄鐵、SUS304、SUS310、SUS316、SUS316L、鎳、鈦、鉭、高耐熱耐腐蝕特殊合金等。另外，還可優(yōu)選使用玻璃、耐熱玻璃、石英玻璃等玻璃材質(zhì)，還可利用將這些材質(zhì)涂覆于金屬表面上的材料，例如搪瓷材料。進(jìn)而，作為對(duì)直至250°C左右的溫度具有耐受性的材質(zhì)，還可使用涂覆有氟化乙烯系樹脂、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等聚氟化烴的材質(zhì)。
[0060]冷卻器3只要是能夠降低由光反應(yīng)器2導(dǎo)出的含有反應(yīng)產(chǎn)物的氯化氫氣體的混合物的溫度即可，優(yōu)選能夠?qū)⒒旌衔锢鋮s至優(yōu)選200°C以下、更優(yōu)選100°C以下?；旌衔锏臏囟雀哂?00°C時(shí),會(huì)對(duì)用于將氯化氫再利用于原料的泵5施加熱負(fù)荷,從而不優(yōu)選。另外，在為了降低施加于冷卻器3的負(fù)荷而要預(yù)先降低混合物的溫度時(shí)，需要增大原料中的氯化氫氣體的比率并減少氫氣和氯氣的含量。這樣，光反應(yīng)器2的每單位體積、每單位時(shí)間的生產(chǎn)量變少，因此不優(yōu)選。
[0061]作為冷卻器3，可以使用盤管式換熱器、雙管式換熱器、搪瓷制換熱器、盤管式搪瓷制換熱器、沉浸式蛇管換熱器、螺旋型換熱器、散熱片式換熱器、噴淋蛇管式換熱器、不滲透性石墨制換熱器等。
[0062]作為構(gòu)成冷卻器3的材質(zhì)，可優(yōu)選使用鑄鐵、SUS304、SUS310、SUS316、SUS316L、鎳、鈦、鉭、高耐熱耐腐蝕特殊合金等。另外，還可優(yōu)選使用玻璃、耐熱玻璃、石英玻璃等玻璃材質(zhì)，也可利用將這些材質(zhì)涂覆于金屬表面上的材料，例如搪瓷材料。另外，還可利用氟樹脂含浸不滲透性石墨。
[0063]作為壓縮機(jī)4，可使用往復(fù)式壓縮機(jī)、螺旋式壓縮機(jī)、隔膜式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)等。另外，還可代替壓縮機(jī)而使用送風(fēng)機(jī)。作為送風(fēng)機(jī)，可以利用往復(fù)式泵、旋轉(zhuǎn)式泵、渦輪鼓風(fēng)機(jī)、容積式鼓風(fēng)機(jī)、離心式風(fēng)扇、斜流式風(fēng)扇、軸流式風(fēng)扇等。
[0064][實(shí)施例]
[0065](實(shí)施例1)
[0066]將在上部設(shè)有2處原料氣體的導(dǎo)入口、下部設(shè)有I處反應(yīng)產(chǎn)物的出口的直徑為20cm、高為50cm的耐熱玻璃制圓筒燒瓶作為光反應(yīng)器2使用。按照由原料氣體導(dǎo)入口導(dǎo)入的原料氣體在光反應(yīng)器2的上部在圓周方向上起漩渦的方式將原料氣體吹入至光反應(yīng)器2中。原料氣體分別以以下的供給量從儲(chǔ)氣瓶連續(xù)地供給。以6NL/分鐘的流量將原料氫氣從I個(gè)導(dǎo)入口供給。將氯氣和氯化氫氣體的混合氣體以氯氣為5NL/分鐘、氯化氫氣體為120NL/分鐘的流量從另I個(gè)導(dǎo)入口供給。單位“NL/分鐘”是用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的氣體每I分鐘流過的體積(升)表示的流量單位。
[0067]在該光反應(yīng)器2的中央，配置100W的高壓汞燈(Ushio電機(jī)制M-102)作為光源，進(jìn)行光照射。原料氣體的溫度·為30°C，在反應(yīng)后由光反應(yīng)器2導(dǎo)出的含有氯化氫氣體的混合物的溫度為198°C。由光反應(yīng)器2導(dǎo)出的混合物的組成是氫為0.8vol%、氯化氫為99.2vol%、未見氯。
[0068](實(shí)施例2)
[0069]代替將作為光源的高壓汞燈配置在光反應(yīng)器2內(nèi)，而是將其配置在光反應(yīng)器2外，由外部進(jìn)行光照射，除此之外與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行。將100W高壓汞燈(Ushio電機(jī)株式會(huì)社制、M-102)配置在距離光反應(yīng)器2的中心為Im的距離。原料氣體的溫度為30°C，在反應(yīng)后由光反應(yīng)器2導(dǎo)出的含有氯化氫氣體的混合物的溫度為190°C。由光反應(yīng)器2導(dǎo)出的混合物的組成是氫為0.7vol%、氯化氫為99.3vol%、氯為50ppm。
[0070](實(shí)施例3)
[0071]除了使導(dǎo)入的氫氣的流量為16.5NL/分鐘、氯氣的流量為15NL/分鐘、氯化氫氣體的流量為120NL/分鐘之外，與實(shí)施例2同樣地進(jìn)行。原料氣體的溫度為30°C，在反應(yīng)后由光反應(yīng)器2導(dǎo)出的含有氯化氫氣體的混合物的溫度為480°C。由光反應(yīng)器2導(dǎo)出的混合物的組成是氫為1.0vol%、氯化氫為99.0vol%、未見氯。
[0072](實(shí)施例4)
[0073]以冰水作為冷媒，使用SUS316L制、傳熱面積為0.3m2的冷凝器作為冷卻器3，對(duì)實(shí)施例I的由光反應(yīng)器2導(dǎo)出的含有氯化氫氣體的混合物進(jìn)行冷卻。通過冷卻器3將混合物的溫度冷卻至30°C。利用泵5以120NL/分鐘將該混合物與原料的氯氣合流，將混合物作為原料氣體進(jìn)行再利用。原料氣體的溫度為30°C，在反應(yīng)后由光反應(yīng)器2導(dǎo)出的含有氯化氫氣體的混合物的溫度為190°C。由光反應(yīng)器2導(dǎo)出的混合物的組成是氫為0.6vol%、氯化氫為99.4vol%、未見氯。
[0074](實(shí)施例5)
[0075]使用壓縮機(jī)4將實(shí)施例4的由冷卻器3導(dǎo)出的混合物壓縮至0.9MPaG，通過利用干冰-丙酮制冷劑(_78°C)對(duì)帶有套管的容器(容積為2L)進(jìn)行冷卻，使氯化氫液化。此時(shí)，一邊由另外的管路對(duì)氣相進(jìn)行清洗，一邊繼續(xù)反應(yīng)I小時(shí)。所得的液化氯化氫為958kg，收率為98%。作為液化氯化氫中所含雜質(zhì)的氫為Ippm以下。
[0076](實(shí)施例6)
[0077]除了使導(dǎo)入的氫氣的流量為4NL/分鐘、氯氣的流量為5NL/分鐘、氯化氫氣體的流量為120NL/分鐘之外，與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行。原料氣體的溫度為30°C，在反應(yīng)后由光反應(yīng)器2導(dǎo)出的含有氯化氫氣體的混合物的溫度為160°C。由光反應(yīng)器2導(dǎo)出的混合物的組成是氫為0.8vol%、氯化氫為99.2vol%、未見氯。
[0078](實(shí)施例7)
[0079]除了使導(dǎo)入的氫氣的流量為6NL/分鐘、氯氣的流量為5NL/分鐘、氯化氫氣體的流量為120NL/分鐘、并制成將它們預(yù)先混合而成的混合氣體導(dǎo)入至光反應(yīng)器2內(nèi)之外，與實(shí)施例I同樣地進(jìn)行。原料氣體的溫度為30°C，在反應(yīng)后由光反應(yīng)器2導(dǎo)出的含有氯化氫氣體的混合物的溫度為198°C。由光反應(yīng)器2導(dǎo)出的混合物的組成是氫為0.8vol%、氯化氫為99.2vol%、未見氯。
[0080]本發(fā)明可以在不脫離其精神或主要特征的情況下以其他各種形態(tài)進(jìn)行實(shí)施。因此，前述的實(shí)施方式在所有方面不過是單純的示例，本發(fā)明的范圍示于權(quán)利要求書中，并不受說明書本文的任何約束。進(jìn)而，屬于權(quán)利要求書的變形或變更全部在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種氯化氫的制造方法，其特征在于，在氯化氫氣體的存在下對(duì)氫氣及氯氣照射光，使氫氣及氯氣反應(yīng)，從而生成氯化氫氣體。
2.一種氯化氫的制造方法，其特征在于，具有下述工序: 混合氫氣、氯氣和氯化氫氣體以獲得混合氣體的混合工序；和 對(duì)混合氣體照射光以使混合氣體中所含的氫氣及氯氣反應(yīng)而生成氯化氫氣體的光照射工序。
3.一種氯化氫的制造方法，其特征在于，具有下述工序: 將氫氣、氯氣和氯化氫氣體分別連續(xù)地供給至反應(yīng)器的供給工序；和 在氯化氫氣體的存在下對(duì)供給至反應(yīng)器的氫氣及氯氣照射光以使氫氣及氯氣反應(yīng)而生成氯化氫氣體的光照射工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的氯化氫的制造方法，其特征在于，使開始光照射的時(shí)間點(diǎn)的氯化氫氣體的摩爾數(shù)為氫氣摩爾數(shù)和氯氣摩爾數(shù)中較少者的摩爾數(shù)的5倍以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的氯化氫的制造方法，其特征在于，使開始光照射的時(shí)間點(diǎn)的氫氣的摩爾數(shù)多于氯氣的摩爾數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的氯化氫的制造方法，其特征在于，對(duì)氫氣及氯氣照射的光的波長為250~450n m。
【文檔編號(hào)】C01B7/01GK103708420SQ201310452021
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月1日
【發(fā)明者】桑名晃裕, 畑啟之, 坂本純一, 小林晃德 申請(qǐng)人:住友精化株式會(huì)社