高纯度盐酸的制造装置及制造方法 本发明是关于适宜工业制造的杂质浓度极低的高纯度盐酸的盐酸制造装置，及使用此装置制造盐酸的方法。
过去，工业上制造高纯度的盐酸，是如图4所示，在氯化氢气体生成装置61中，通过合成盐酸法和副产盐酸法生成氯化氢气体，再通过气体供给管62送入吸收容器63，在该容器63内以超纯水吸收而制造。上述气体供给管62，到接近吸收容器63的上流侧。例如由氯乙烯树脂构成，这种材质不怕不含水分的氯化氢，但惧怕含水的盐酸，并由于溶解出铁、铜、锌、镍、钠、钙、钾等杂物，所以吸收容器63的内壁、插入该容器内气体供给管部分及吸收容器下流侧制品取出管的材质，必须由耐酸材料构成，例如氟树脂。这样，可将杂物溶出控制到某种程度，但这样的结构制造高纯度盐酸也并不理想。
因此，近年来，从提高使用盐酸制品合格率角度考虑，其倾向于要求高纯度盐酸的杂质浓度在1ppb以下，按过去的方法制得盐酸，杂质浓度只不过大致在5ppb以下，难以去除到1ppb以下。而且，要工业制杂质浓度低于1ppb的盐酸，仅就这样的质量，是可以获得的，但存在的问题是，由于增加生成盐酸的检测频率而使操作复杂化，难以稳定地大量获得高纯度盐酸。
因此，本发明的课题是提供一种盐酸制造装置及其制造方法，能以简单的结构大量有效地获得杂质浓度极低的高纯度盐酸。
为解决这样的课题，本发明者们经过大量地研究，弄明白了，过去的盐酸制造工序中，装置停止运行时等，由于合成的盐酸，在配管内向与氯化氢流向相反的方向移动，或者，吸收容器内的超纯水和合成盐酸的蒸气在供给管内飞散，而在供给管内生成盐酸，所以不可能抑制住气体供给管内部杂质的溶出，其结果生成的盐酸，杂质浓度很高。
本发明者们基于过去盐酸制造过程中合成盐酸的逆流和盐酸蒸气及超纯水飞散现象(以下有时称作「逆向移动」)，杂质从气体供给管内壁溶出，这一新的发现，继续研究，结果完成了制造高纯度盐酸的技术。
即，本发明的特征是来自氯化氢气体发生装置的氯化氢气体通过气体供给管，供入吸收容器内，在吸收容器内由水吸收制造盐酸的装置中，将在上述气体供给管内的，至少合成盐酸，该盐酸的蒸气或吸收容器内水的逆流或飞散处为止，其内壁使用盐酸不能溶出杂质的材料。
如果需要，本发明不仅吸收容器和它下流侧制品取出管内壁，而气体供给管中，将一定范围的内壁由盐酸不溶出杂质的材料所构成，以解决上述问题并能制得高纯度盐酸。
其中气体供给管无论设计成什么形态，都要设计成从吸收容器开始在一定高度垂直延伸部分，这样防止逆向移动最为理想。根据这种办法，吸收容器内的盐酸等，即使逆流，但与重力相反，进入气体供给管内，逆流难以进行。总之，至少是气体供给管的内壁到产生逆向移动的附近，是由氟树脂等盐酸不溶出杂质的材料所构成。
另外，上述材料，无论什么样的盐酸不溶出杂质的材料都可以，例如有，氟树脂一类的耐酸材料。
本发明的最佳形式中，在气体供给管的任何一个位置，为防止合成盐酸，盐酸蒸气或吸收容器中水的逆流和飞散，在其上设置具有阻止向上流侧逆向移动功能的切缘。这样的设置除了阻止逆向移动，也能过滤来自气体供给管上流的氯化氢气体，进行精制，去除杂质。
设计这种切缘时，只将由切缘至吸收容器内的供给管内壁，用盐酸不溶出杂质的材料作成是经济的。这样做是因为可以缩短盐酸不溶出杂质的氟树脂等高价材料的使用距离。
该切缘可设置在供给管的任何位置，但设置在吸收容器上流侧附近，可将高价氟树脂用量限制在最低限度，更为经济。
上述切缘最好是由盐酸不溶出杂质的材料制成过滤器。这样，过滤器本身就能防止杂质溶出。该过滤器最好是疏水性的。据此，含有由逆向通过过滤器的水蒸气和盐酸蒸气溶出杂质的液状盐酸，难以通过过滤器。作为这样的材料有氟树脂。
根据上述结构，可抑制与上述逆向移动相关的杂质溶出，而过滤器起到一种逆止阀的作用，可防止盐酸等向气体供给管上流侧流动，从而利用这种简便手段实现了高纯度盐酸的制造。
以下对本发明的实施形态进行说明，无需多说，本发明并不仅限于此。图1是本发明高纯度盐酸制造装置的一实施形态的结构示意图。图中1是为存留液化氯化氢的液化氯化氢的贮槽。在该液化氯化氢贮槽1的下流侧，例如可设置通过氯乙烯树脂制气本供给管20的过滤器2。
上述过滤器2，最好是由盐酸浸蚀而不溶出杂质的材料构成，例如，聚四氟乙烯(teflon)等氟树脂。利用聚四氟乙烯制的褶裥结构的膜进行加工制成。在该过滤器2的下流侧，例如，设置由氟树脂制的密闭容器形成的吸收容器3。
将气体供给管21的最前端设置成，延伸到吸收容器3的底部附近。吸收容器3，通过供给管41与超纯水贮槽4连接，例如，该贮槽内贮有比阻抗在17.7×106Ωcm以上的超纯水。图中32、42是阀门。
以下对使用这种盐酸制造装置实施盐酸制造工序进行说明。首先，使用液化装置，例如通过加压压缩将原料氯化氢气进行液化，接着，将液化的氯化氢贮存在液化氯化氢贮槽1中。在液化氯化氢贮槽1内，液化氯化氢产生气化，当气化氯化氢气量增多而使容器内压力增高时，氯化氢气体通过气体供给管20进行通气。
当氯化氢气体通过过滤器2时，氯化氢气体中以粒状存在的杂质由过滤器2除掉，从而降低了杂质浓度。
吸收容器3中，由超纯水贮槽4供人予定量的超纯水，此外，通过气体供给管21供入氯化氢气体时，该气体被超纯水吸收，而制成盐酸其中，上述超纯水最好是比阻抗在17.7×106Ωcm以上的纯水，18×106Ωcm特别好。由上述过滤器2过滤进行精制，通过氟树脂制的气体供给管21供入的氯化氢气体，被以上所说纯度极高的超纯水所吸收，在吸收容器3中得到的盐酸纯度非常高，杂质浓度低于1ppb。
直到气体供给管20上流侧规定的位置，由于其内壁是由氟树脂构成，所以，即使吸收容器3中合成的盐酸产生逆流，或吸收容器中的超纯水和合成的盐酸蒸气进行飞散，气体供给管20也不会被盐酸浸蚀。因此，由气体供给管20溶出杂质。随后，通过气体供给管20进入吸收容器3中的氯化氢气中杂质浓度不会很高。
通过在供给管上设置过滤器，即使吸收容器3内的超纯水和合成的盐酸逆流到过滤器2的上流侧，或超纯水等蒸气产生飞散、过滤器2上流侧的气体供给管20被盐酸浸蚀，气体供给管20有杂质溶出，由于所产生的杂质被过滤器2所去除掉，所以进入吸收容器3中氯化氢气体的杂质浓度不会很高。
由于本发明可以用这种简单的结构制造高纯度盐酸，所以高纯度盐酸适于工业规模制造，而且能大量稳定地制造高纯度盐酸
以上所述本发明，作为原料气体，可以使用通过合成盐酸法和副产盐酸法制得的氯化氢气，或将氯和氢燃烧得到的氯化氢气。而本发明中，原料气一旦被液化，也可直接通过过滤器进入吸收容器。
为了确认本发明的效果，使用图2所示本发明装置(装置A)与使用图3所示过去的装置(装置B)进行如下比较实验。
实验中所用装置
作为装置A，内径15mm、长30m的供给管50(斜线部分)由氯乙烯树脂制成，使用过滤器51、气体供给管52、吸收容器53、剩余气体排出用配管54和剩余气体吸收容器55全部由聚四氟乙烯制得的装置。作为过滤器51，是由其尺寸为130mm×80mmφ、聚四氟乙烯制的褶裥结构膜形成的结构。
另外，本实验，从图2或图3可知，以分批方式进行，将导入到吸收容器53内的氯化氢剩余气体排出，所以设置剩余气体排出用配管54和吸收剩余气体的吸收容器55。
而，作为装置B，气体供给管50(斜线部分)到与吸收容器53接触部分是氯乙烯制成，而且，除不存在过滤器51外，和使用的装置A相同。
实施例1
对于装置A、装置B，为了使和来自吸收容器产生逆流的超纯水处于相同的状态，分别予先吹5分钟水蒸气，随后，将含有下述杂质的氯化氢气通入，使吸收容器54内的盐酸浓度达到39％。接着，分别测定盐酸中的杂质。
铁1ppb以下、铜0.1ppb以下、锌0.1ppb以下、镍0.1ppb以下、钠0.1ppb以下、钙0.5ppb以下、铝0.1ppb以下，钾0.1ppb以下。
实验例2
对于装置A、装置B，都不吹入水蒸气，将含有下述杂质的氯化氢气通入，使吸收容器54内的盐酸浓度达到39％，接着分别测定各盐酸中的杂质浓度。
铁1ppb以下、铜1ppb以下、锌1ppb以下，镍1ppb以下、钠2ppb以下，钙2ppb以下、铝1ppb以下、钾2ppb以下。
实验结果
实验例1和实验例2的结果分别示于表1和表2。
由实验例1的结果可知，由于存在聚四氟乙烯制的过滤器和/或过滤器下流侧的聚四氟乙烯配管，从而防止了逆向移动引起纯度的降低，并明显地提高了合成盐酸的纯度。从实验例2的结果可知，不管有没有逆向移动，聚四氟乙烯制的过滤器都能有效地提高合成盐酸的纯度。
[表1] 杂质 装置A(ppb) 装置B(ppb) 铁 0.03 0.06 铜 0.0009 0.002 锌 0.002 0.007 镍 0.0086 0.024 铝 0.005 0.036 钠 0.005 0.017 钙 0.0094 0.03 钾 0.005 0.01
[表2] 杂质 装置A(ppb) 装置B(ppb) 铁 ＜0.03 ＜0.7 铜 ＜0.03 ＜0.4 锌 ＜0.03 ＜0.4 镍 ＜0.03 ＜0.7 铝 ＜0.03 ＜0.3 钠 ＜0.03 ＞0.3 钙 ＜0.05 ＜0.4 钾 ＜0.03 ＜0.4
根据本发明，以简易的结构就能大量地制得杂质浓度极低的高纯度盐酸。
图1是本发明高纯度盐酸制造装置的一实施形态模拟图。
图2是为确认本发明效果，在实施例中所用的本发明装置(装置A)模拟图。
图3是为确认本发明效果，在实施例中使用的老装置(装置B)模拟图。
图4是老式盐酸制造装置的部分模拟图。
1、流化氯化氢贮槽
2、51过滤器
3、53、63吸收容器
4、超纯水贮槽
20、21、50、52、62气体供给管
31、64收取盐酸用配管
32、42、65阀门
41、超纯水供给管
54、剩余气排出用配管
55、剩余气吸收容器
61、氯化氢气发生装置