專利名稱：氟氣生成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生氟氣的氟氣生成裝置。
背景技術(shù)：
以往，公知如下的氟氣生成裝置，該氟氣生成裝置具有電解槽，該電解槽在由含有氟化氫的熔融鹽構(gòu)成的電解液中電解氟化氫，在陽極側(cè)產(chǎn)生以氟氣作為主要成分的主產(chǎn)生氣體，在陰極側(cè)產(chǎn)生以氫氣作為主要成分的副產(chǎn)生氣體。在這種氟氣生成裝置中，在自電解槽的陽極產(chǎn)生的氟氣中混入有自熔融鹽汽化的氟化氫氣體。因此，為了從自陽極產(chǎn)生的氣體中分離氟化氫而精制氟氣，該氟氣生成裝置設(shè)有精制裝置，該精制裝置具有填充有氟化鈉(NaF)等吸附劑的處理筒。在自電解槽產(chǎn)生的氟氣、氫氣中，含有自電解槽中所含的熔融鹽汽化而成的氟化 氫、熔融鹽本身的霧化成分，這些成分成為吸附劑的劣化原因。特別是，濃度高的氟化氫有時(shí)使處理筒入口附近的吸附劑膨脹、熱粘接，有時(shí)吸附劑堵塞處理筒入口。當(dāng)發(fā)生這樣的堵塞時(shí)，氣體的流動(dòng)受到抑制而引發(fā)阻塞成為問題。作為改進(jìn)該問題的技術(shù)，在專利文獻(xiàn)I中公開了如下技術(shù)在填充有氟化鈉(NaF)等吸附劑的精制裝置中，設(shè)置在氣體導(dǎo)入口與吸附劑之間形成空間的隔離部件，在該空間內(nèi)使霧化成分的液滴擴(kuò)散、下降，使吸附劑與熔融鹽的霧化成分的液滴不易接觸，抑制吸附劑的堵塞，減少精制裝置的維護(hù)頻度。專利文獻(xiàn)I :日本特開2009 - 215588號(hào)公報(bào)但是，在使氟氣生成裝置長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下、所產(chǎn)生的氣體的流量變大的情況下，相應(yīng)地與吸附劑相接觸的氟化氫氣體、霧化成分也增加。因此，在使用專利文獻(xiàn)I所述的稠密地填充有吸附劑的精制裝置的結(jié)構(gòu)中，一旦吸附劑發(fā)生堵塞，則會(huì)有不再能確保氣體的流路，精制裝置阻塞，氟氣產(chǎn)生裝置的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)被中斷的問題。這樣，在以往的氟氣生成裝置的將在電解槽中生成的氟氣、氫氣所含有的氟化氫吸附去除的精制裝置中，采用稠密地填充有用于吸附氟化氫的吸附劑的結(jié)構(gòu)，難以完全防止精制裝置內(nèi)的阻塞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的問題而做成的，目的在于提供一種能夠防止將氟化氫吸附去除的精制裝置的阻塞，穩(wěn)定地供給高純度的氟氣的氟氣生成裝置。本發(fā)明人為了解決上述問題而進(jìn)行了潛心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在設(shè)置于將氟化氫吸附去除的精制裝置上的、供在電解槽中生成的氣體通過的筒狀構(gòu)件的內(nèi)部，設(shè)置用于保持吸附劑的吸附劑保持件，此外將該吸附劑保持件配置為在筒狀構(gòu)件的內(nèi)部空間形成用于確保在筒狀構(gòu)件的內(nèi)部通過的氣體流路的空隙，從而能夠防止精制裝置內(nèi)的阻塞，穩(wěn)定地供給高純度的氟氣，由此提出了本發(fā)明。S卩，本發(fā)明的氟氣生成裝置通過將含有氟化氫的熔融鹽中的氟化氫電解而生成氟氣，其特征在于，上述氟氣生成裝置包括電解槽，其通過在由含有氟化氫的熔融鹽構(gòu)成的電解液中電解氟化氫，在陽極側(cè)產(chǎn)生以氟氣作為主要成分的主產(chǎn)生氣體，并且在陰極側(cè)產(chǎn)生以氫氣作為主要成分的副產(chǎn)生氣體；精制裝置，其利用吸附劑將混入在上述主產(chǎn)生氣體中的氟化氫去除，上述精制裝置包括筒狀構(gòu)件，其供上述主產(chǎn)生氣體通過；溫度調(diào)節(jié)器，其調(diào)節(jié)上述筒狀構(gòu)件的溫度；吸附劑保持件，其設(shè)置在上述筒狀構(gòu)件內(nèi)，上述吸附劑保持件設(shè)置為在上述筒狀構(gòu)件內(nèi)形成用于確保上述主產(chǎn)生氣體的流路的空隙。另外，本發(fā)明的氟氣生成裝置的特征在于，上述吸附劑保持件在上述筒狀構(gòu)件內(nèi)以使上述主產(chǎn)生氣體的流路為蜿蜒狀的方式設(shè)置多個(gè)。另外，本發(fā)明的氟氣生成裝置的特征在于，上述吸附劑保持件是盤狀構(gòu)件，該盤狀構(gòu)件包括底板部，其設(shè)有供氣體流通的缺口部；外緣側(cè)壁部，其立設(shè)在上述底板部的外緣的除缺口部外緣以外的部分上；缺口側(cè)壁部，其立設(shè)在上述底板部的缺口部側(cè)；上述盤狀構(gòu)件主體的上端開口部，該氟氣生成裝置將上述外緣側(cè)壁部配置為與上述筒狀構(gòu)件的內(nèi)壁接觸。
另外，本發(fā)明的氟氣生成裝置的特征在于，在上述底板部設(shè)有通孔。另外，本發(fā)明的氟氣生成裝置的特征在于，上述盤狀構(gòu)件與同其相鄰的盤狀構(gòu)件之間的距離為上述筒狀構(gòu)件的內(nèi)徑的1/5以上且在上述筒狀構(gòu)件的內(nèi)徑以下。另外，本發(fā)明的氟氣生成裝置的特征在于，設(shè)有上述缺口部的底板部的面積是上述筒狀構(gòu)件的內(nèi)徑部的面積的50% 95%。采用本發(fā)明，能夠提供如下的氟氣生成裝置，該氟氣生成裝置在設(shè)置于精制裝置上的、供在電解槽中生成的氣體通過的筒狀構(gòu)件的內(nèi)部，形成未填充有吸附劑的空隙，始終確保氣體流路，所以即使在吸附劑的一部分發(fā)生了堵塞的情況下，也能不阻塞地穩(wěn)定地供給高純度的氟氣。


圖I是本發(fā)明的實(shí)施方式的氟氣生成裝置的系統(tǒng)圖。圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式的精制裝置的概略圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式的盤狀構(gòu)件的一例。圖5是進(jìn)行了能應(yīng)用在本發(fā)明的實(shí)施方式中的精制裝置的精制能力試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置的概略圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。參照?qǐng)D1，說明本發(fā)明的實(shí)施方式的氟氣生成裝置100。氟氣生成裝置100通過電解而生成氟氣，向外部裝置4供給所生成的氟氣。外部裝置4例如是半導(dǎo)體制造裝置，在該情況下，氟氣例如在半導(dǎo)體的制造工序中用作清洗氣體。氟氣生成裝置100包括電解槽1，其通過電解而生成氟氣；氟氣供給系統(tǒng)2，其向外部裝置4供給自電解槽I生成的氟氣；副產(chǎn)生氣體處理系統(tǒng)3，其對(duì)隨著氟氣的生成而生成的副產(chǎn)生氣體進(jìn)行處理。
首先說明電解槽I。在電解槽I中貯存有含有氟化氫(HF)的熔融鹽。在本實(shí)施方式中，作為熔融鹽，使用氟化氫與氟化鉀(KF)的混合物(KF · 2HF)。電解槽I的內(nèi)部由浸在熔融鹽中的劃分壁6劃分成陽極室11和陰極室12。陽極7浸在陽極室11的熔融鹽中，陰極8浸在陰極室12的熔融鹽中。通過自電源9向陽極7與陰極8之間供給電流，在陽極7生成以氟氣(F2)作為主要成分的主產(chǎn)生氣體，在陰極8生成以氫氣(H2)為主要成分的副產(chǎn)生氣體。陽極7使用炭電極，陰極8使用軟鐵、蒙乃爾合金(Monel)或鎳。在電解槽I內(nèi)的熔融鹽液面上方，利用劃分壁6以彼此內(nèi)的氣體不能來往的方式劃分有對(duì)在陽極7生成的氟氣進(jìn)行引導(dǎo)的第I氣室Ila和對(duì)在陰極8生成的氫氣進(jìn)行引導(dǎo)的第2氣室12a。這樣，為了防止氟氣和氫氣的由混合接觸而引發(fā)的反應(yīng)，利用劃分壁6完全分離第I氣室Ila和第2氣室12a。相對(duì)于此，陽極室11和陰極室12的熔融鹽未由劃分壁6分離開，在劃分壁6的下方相連通。
由于KF.2HF的融點(diǎn)是71.7°C，所以將熔融鹽的溫度調(diào)節(jié)為91°C 93°C。來自熔融鹽的氟化氫與汽壓相對(duì)應(yīng)地汽化而分別混入在自電解槽I的陽極7及陰極8生成的氟氣及氫氣中。這樣，在陽極7處生成且被第I氣室Ila引導(dǎo)的氟氣和在陰極8處生成且被第2氣室12a引導(dǎo)的氫氣,分別含有氟化氫氣體。接下來說明氟氣供給系統(tǒng)2。用于向外部裝置4供給氟氣的第I主通路15與第I氣室Ila相連接。在第I主通路15中設(shè)有自第I氣室Ila導(dǎo)出氟氣而輸送氟氣的第I泵17。第I泵17使用風(fēng)箱泵(Bellows Pump)、隔膜泵等容積型泵。在第I主通路15中的第I泵17的上游設(shè)有將混入在氟氣中的氟化氫捕集起來而精制氟氣的精制裝置20。精制裝置20在后面詳細(xì)說明。接下來說明副產(chǎn)生氣體處理系統(tǒng)3。用于向外部排出氫氣的第2主通路30與第2氣室12a相連接。在第2主通路30中設(shè)有自第2氣室12a導(dǎo)出氫氣而輸送氫氣的第2泵31。在第2主通路30中的第2泵31的下游設(shè)有除害部34，利用除害部34使由第2泵31輸送的氫氣無害化而排放出該氫氣。氟氣生成裝置100還具有向電解槽I的熔融鹽中供給、補(bǔ)充作為氟氣的原料的氟化氫的原料供給系統(tǒng)5。下面，說明原料供給系統(tǒng)5。電解槽I借助原料供給通路41與貯存有用于向電解槽I補(bǔ)充的氟化氫的氟化氫供給源40相連接。貯存在氟化氫供給源40中的氟化氫經(jīng)過原料供給通路41而供給到電解槽I的熔融鹽中。另外，將自載氣供給源45供給的載氣引導(dǎo)到原料供給通路41內(nèi)的載氣供給通路46與原料供給通路41相連接。載氣是用于將氟化氫引導(dǎo)到熔融鹽中的氣體，使用作為非活性氣體的氮?dú)?。氮?dú)馀c氟化氫一起被供給到陰極室12的熔融鹽中，氮?dú)庠谌廴邴}中基本不溶解而自第2氣室12a經(jīng)過第2主通路30排出。接下來說明精制裝置20。精制裝置20是使氟化鈉(NaF)等吸附劑將混入在氟氣中的氟化氫吸附，將混入在氟氣中的氟化氫去除的裝置。對(duì)在陽極7生成的氟氣進(jìn)行引導(dǎo)的入口路徑51a和用于自精制裝置20導(dǎo)出氟氣的出口路徑52a與精制裝置20相連接。另外，精制裝置20具有供氟氣通過的筒狀構(gòu)件31a，此外在筒狀構(gòu)件31a的內(nèi)部設(shè)有用于對(duì)吸附氟化氫的吸附劑進(jìn)行保持的吸附劑保持件。這里所說的筒狀構(gòu)件是指在內(nèi)部收容有吸附氟化氫的吸附劑，用于使自電解槽I產(chǎn)生的氟氣通過而將氟氣中的氟化氫吸附去除的容器，該筒狀構(gòu)件的形狀等沒有特別限制。作為筒狀構(gòu)件的材質(zhì)，優(yōu)選對(duì)氟氣及氟化氫氣體具有耐性的材質(zhì)，例如可以是不銹鋼、蒙乃爾合金、鎳等的合金和金屬等。吸附劑使用由氟化鈉(NaF)構(gòu)成的許多個(gè)多孔質(zhì)珠。由于氟化鈉的吸附能力隨著溫度的變化而變化，所以在筒狀構(gòu)件31a的周圍設(shè)有作為用于調(diào)整筒狀構(gòu)件31a內(nèi)的溫度的溫度調(diào)節(jié)器的加熱器41a。溫度調(diào)節(jié)器只要能夠調(diào)整筒狀構(gòu)件內(nèi)的溫度即可，沒有特別限定，例如可以使用加熱器、使用了蒸汽加熱、載熱體或制冷劑的加熱冷卻裝置。
作為吸附劑所用的藥劑，可以使用NaF、KF、RbF和CsF等堿金屬氟化物，其中特別優(yōu)選使用NaF。吸附劑保持件配置為在筒狀構(gòu)件31a的內(nèi)部形成用于確保氣體流路的空隙。由此，形成為如下構(gòu)造即使在吸附劑的一部分發(fā)生了堵塞的情況下，也能使氣體不阻塞地流通。這里所說的吸附劑保持件是指設(shè)置在精制裝置的筒狀構(gòu)件內(nèi)、在筒狀構(gòu)件內(nèi)的空間中收容保持規(guī)定量的吸附劑的部件。另外，吸附劑保持件也可以空開某恒定間隔地設(shè)置多個(gè)。此外，為了增大吸附劑的與在筒狀構(gòu)件內(nèi)流通的氣體相接觸的部分的表面積的比例，優(yōu)選在吸附劑保持件上設(shè)置通孔。這里所說的通孔只要是能保持吸附劑且能供氣體通過的孔的大小即可，沒有特別限制，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)。另外，考慮到吸附劑的與氣體相接觸的部分的表面積的比例，優(yōu)選將吸附劑保持件形成為多孔狀、網(wǎng)眼狀。作為吸附劑保持件的具體的形狀，只要是能確保筒狀構(gòu)件內(nèi)的氣體流路且能收容保持吸附劑的形狀即可，沒有特別限制，例如可以是在利用金屬絲網(wǎng)(網(wǎng)眼狀)制成的球狀、圓筒狀的籠型構(gòu)件中填充吸附劑的形態(tài)、在盤狀的容器等盤狀構(gòu)件中填充吸附劑的形態(tài)、在片狀的金屬(包括網(wǎng)眼狀)等中夾持吸附劑的形態(tài)等。作為將吸附劑保持件設(shè)置在精制裝置的筒狀構(gòu)件內(nèi)的方法，只要配置為在筒狀構(gòu)件內(nèi)形成用于確保氣體流路的空隙的結(jié)構(gòu)即可，沒有特別限制，例如可以采用將上述那樣形態(tài)的吸附劑保持件懸吊在筒狀構(gòu)件內(nèi)的空間內(nèi)的方法、將該吸附劑保持件固定設(shè)置在筒狀構(gòu)件的內(nèi)壁上的方法等。這樣，通過使用配置為在筒狀構(gòu)件內(nèi)形成用于確保氣體流路的空隙的吸附劑保持件，即使在吸附劑的一部分發(fā)生了堵塞的情況下，也能在筒狀構(gòu)件內(nèi)始終確保氣體流路，能夠防止阻塞，且能有效地精制氣體?？紤]到向吸附劑保持件設(shè)置通孔時(shí)的加工性、向筒狀構(gòu)件的設(shè)置及吸附劑的填充容易度等實(shí)際應(yīng)用上的處理，吸附劑保持件特別優(yōu)選是盤狀構(gòu)件。這里所說的盤狀構(gòu)件表示能收容物體的扁平的容器，盤狀構(gòu)件只要能夠收容吸附劑即可，尤其可以是大致圓狀、大致四邊形等，形狀沒有特別限定，根據(jù)筒狀構(gòu)件的形狀適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計(jì)。下面，以盤狀構(gòu)件為吸附劑保持件的優(yōu)選的一例，參照?qǐng)D2說明設(shè)有盤狀構(gòu)件的精制裝置20。另外，以下以盤狀構(gòu)件為例說明吸附劑保持件，但本發(fā)明的吸附劑保持件并不限定于盤狀構(gòu)件。另外，圖3表示精制裝置20的A - A剖視圖。另外，圖4是表示用作吸附劑保持件的盤狀構(gòu)件的構(gòu)造的一例的圖。 首先，參照?qǐng)D2和圖3說明設(shè)有盤狀構(gòu)件的精制裝置20的大概結(jié)構(gòu)。如圖2和圖3所示，盤狀構(gòu)件211的一部分固定于精制裝置20所具有的筒狀構(gòu)件31a的內(nèi)壁。另外，在盤狀構(gòu)件211的一部分形成有供氣體流通的缺口部212，通過設(shè)置該缺口部212，形成為能夠使氣體始終流通而完全不阻塞的構(gòu)造。另外，吸附劑70填充在盤狀構(gòu)件211中。將盤狀構(gòu)件211固定于筒狀構(gòu)件31a的內(nèi)壁的位置只要能夠確保氣體的流動(dòng)即可，沒有特別限制，但較好的是，使氣體與吸附劑充分接觸而提高氣體的精制效率。例如優(yōu)選的是，如圖2所示，在筒狀構(gòu)件31a內(nèi)的從氣體的入口到出口方向的流動(dòng)方向上，以缺口部212左右交替的方式將多個(gè)的盤狀構(gòu)件211交替地設(shè)置于筒狀構(gòu)件31a的內(nèi)壁。通過形成為該結(jié)構(gòu)，氣體呈蜿蜒狀流動(dòng)，能夠增大從筒狀構(gòu)件31a內(nèi)的氣體的入口到出口流路的距尚，能夠大幅提聞氣體的精制效率。另外，在間隔開地設(shè)置多個(gè)盤狀構(gòu)件的情況下，盤狀構(gòu)件211與同其相鄰的盤狀構(gòu)件之間的距離優(yōu)選為筒狀構(gòu)件31a的內(nèi)徑的1/5以上且該內(nèi)徑以下。在該距離比筒狀構(gòu)件31a的內(nèi)徑的1/5短的情況下，氣體有時(shí)不能順利地流動(dòng)，在該距離比筒狀構(gòu)件31a的內(nèi)徑長的情況下，不能使氣體充分地呈蜿蜒狀流動(dòng)，不能使氣體充分地與吸附劑相接觸。為了完全防止精制裝置的阻塞，提高氟化氫的吸附能力，優(yōu)選盤狀構(gòu)件211的數(shù)量(層數(shù))為設(shè)置多層(參照后述的實(shí)施例1)，但優(yōu)選根據(jù)所吸附的氟化氫的量、所使用的精制裝置的大小等裝置的狀況而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。另外，盤狀構(gòu)件211的大小、配置狀況只要不妨礙氣體的流動(dòng)即可，沒有特別限制，優(yōu)選根據(jù)設(shè)置盤狀構(gòu)件的筒狀構(gòu)件的大小等狀況而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。接下來，參照?qǐng)D4詳細(xì)說明本發(fā)明中的盤狀構(gòu)件的構(gòu)造的一例。如圖4所示，本發(fā)明的盤狀構(gòu)件211包括底板部211a，其設(shè)有供氣體流通的缺口部212 ;外緣側(cè)壁部211b，其立設(shè)在底板部211a的外緣的除缺口部211外緣以外的部分上；缺口側(cè)壁部211c，其立設(shè)在底板部211a的缺口部側(cè)；盤狀構(gòu)件211主體的上端開口部211d。另外，如圖3所示，較好的是，盤狀構(gòu)件211的除缺口部212以外的側(cè)壁部211b與筒狀構(gòu)件31a內(nèi)的內(nèi)壁接觸。通過形成為這種結(jié)構(gòu)，能夠增加所填充的吸附劑70的量，使氣體與吸附劑充分接觸，進(jìn)一步提高氣體的精制效率。在筒狀構(gòu)件31a內(nèi)的空間中，配置設(shè)有缺口部212的盤狀構(gòu)件211的位置只要是能夠確保氣體的流動(dòng)的形狀即可，沒有特別限制，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計(jì)，例如為了充分地收容所填充的吸附劑70的量且使氣體充分高效地流通，將設(shè)有缺口部212的底板部211a的面積設(shè)為筒狀構(gòu)件31a的內(nèi)徑部的面積的50%以上較好，更優(yōu)選為50% 95%，進(jìn)一步優(yōu)選為85% 95%。在設(shè)有缺口部212的底板部211a的面積小于筒狀構(gòu)件31a的內(nèi)徑部的面積的50%時(shí)，難以充分地收容吸附劑70的量，且難以使氣體呈蜿蜒狀流動(dòng)而與吸附劑充分地接觸。另一方面，在設(shè)有缺口部212的底板部211a的面積比筒狀構(gòu)件31a的內(nèi)徑部的面積的95%大的情況下，壓力損耗增大，氣體有時(shí)不能順利地流動(dòng)，所以不理想。
另外，在筒狀構(gòu)件31a內(nèi)的空間中配置固定盤狀構(gòu)件211的方法只要能夠確保氣體的流動(dòng)即可，可以使多個(gè)盤狀構(gòu)件211彼此相接觸、或間隔開地配置多個(gè)盤狀構(gòu)件211，沒有特別限定。例如當(dāng)在筒狀構(gòu)件31a內(nèi)使多個(gè)盤狀構(gòu)件211彼此相接觸而以缺口部212左右交替的方式堆積地配置固定多個(gè)盤狀構(gòu)件211的情況等時(shí)，可以使缺口側(cè)壁部211c的高度比外緣側(cè)壁部211b的高度低，利用由該高低差產(chǎn)生的空隙確保氣體的流路。當(dāng)形成為這種結(jié)構(gòu)時(shí)，由于只是堆積盤狀構(gòu)件211彼此，所以有能夠省去在筒狀構(gòu)件31a的內(nèi)壁上另行固定盤狀構(gòu)件211的麻煩的優(yōu)點(diǎn)。另外，為了增大吸附劑的與氣體相接觸的部分的表面積，提高吸附的效率，也可以在構(gòu)成盤狀構(gòu)件211的構(gòu)件上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置通孔。可以在構(gòu)成盤狀構(gòu)件211的所有構(gòu)件上設(shè)置通孔，但是為了增大吸附劑的與氣體相接觸的部分的表面積，特別優(yōu)選在底板部211a、缺口側(cè)壁部211c上設(shè)置通孔，例如較好的是，形成為在底板部211a或/及缺口側(cè)壁部211c上設(shè)置通孔的結(jié)構(gòu)。通過形成為該結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步使氣體與吸附劑充分地接觸，進(jìn)一步提高氣體的精制效率。在盤狀構(gòu)件211上設(shè)置通孔的方法沒有特別限制，例如可以采用沖孔加工等。另 夕卜，作為具有通孔的構(gòu)件，使用多孔狀、網(wǎng)眼狀的構(gòu)件較好。特別是，為了進(jìn)一步增大吸附劑的與氣體相接觸的部分的表面積，特別優(yōu)選將底板部211a形成為網(wǎng)眼狀(參照后述的實(shí)施例I)。另外，在將底板部211a形成為網(wǎng)眼狀的情況下，即使網(wǎng)眼的部分發(fā)生了堵塞，也能在缺口部212確保氣體流路，所以能夠完全防止阻塞。作為構(gòu)成盤狀構(gòu)件211的構(gòu)件的材質(zhì)，優(yōu)選對(duì)氟氣及氟化氫氣體具有耐性的材質(zhì)，例如可以使用不銹鋼、蒙乃爾合金、鎳等的合金、金屬等。另外，將盤狀構(gòu)件211形成為多孔狀、網(wǎng)眼狀的情況下的材質(zhì)也優(yōu)選采用與上述材質(zhì)同樣的材質(zhì)。接下來，以精制裝置20的工作為中心說明使本實(shí)施方式的氟氣生成裝置100運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的氣體的流動(dòng)情況。在電解槽I的陽極7生成的氟氣經(jīng)由第I主通路15而被引導(dǎo)到精制裝置20中，經(jīng)過打開狀態(tài)的入口閥13a自設(shè)置于精制裝置20的筒狀構(gòu)件31a的入口通路51a向筒狀構(gòu)件31a的內(nèi)部引導(dǎo)。此時(shí)，筒狀構(gòu)件31a內(nèi)部的溫度由設(shè)在筒狀構(gòu)件31a的周圍的加熱器41a調(diào)整。優(yōu)選根據(jù)期望的氟的純度(氟氣中的氟化氫濃度)而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定筒狀構(gòu)件31a內(nèi)的溫度，為了使自電解槽I引導(dǎo)的氟氣中的氟化氫濃度小于lOOOppm，優(yōu)選使筒狀構(gòu)件31a內(nèi)的溫度在70°C 100°C的范圍內(nèi)。此外，氟氣在設(shè)有吸附劑保持件的筒狀構(gòu)件31a的內(nèi)部通過，屆時(shí)，氟氣與設(shè)在筒狀構(gòu)件31a內(nèi)的吸附劑保持件所收容保持的吸附劑相接觸，并且被吸附走氟化氫。此時(shí)，氟氣在筒狀構(gòu)件內(nèi)的空隙中流通，此外，通過了筒狀構(gòu)件31a內(nèi)的氣體自出口通路52a向精制裝置20外排出，被引導(dǎo)到半導(dǎo)體制造裝置等的外部裝置4中。以上，說明了在電解槽I的陽極7生成的氟氣的生成，關(guān)于在電解槽I的陰極8生成的氫氣，也可以使用同樣結(jié)構(gòu)的精制裝置進(jìn)行同樣的操作，進(jìn)行在陰極生成的氫氣的精制。另外，在上述的實(shí)施方式中，關(guān)于經(jīng)過精制裝置20的氣體的流動(dòng)方向，在圖I和圖2中表示了在精制裝置中流動(dòng)的氣體的方向從筒狀構(gòu)件的下部向上部流動(dòng)的情況，但經(jīng)過精制裝置的氣體的流動(dòng)方向沒有特別限制，可以從筒狀構(gòu)件的下部向上部流動(dòng)或從上部向下部流動(dòng)。采用以上的實(shí)施方式，起到如下的作用效果。采用本發(fā)明的實(shí)施方式，能夠提供如下的氟氣生成裝置，該氟氣生成裝置在供設(shè)置于精制裝置的電解槽所生成的氣體通過的筒狀構(gòu)件的內(nèi)部，形成未填充有吸附劑的空隙，始終確保氣體流路，所以即使在吸附劑的一部分發(fā)生了堵塞的情況下，也能不阻塞地穩(wěn)定地供給高純度的氟氣。此外，采用本發(fā)明的實(shí)施方式，即使在吸附劑的一部分發(fā)生了堵塞的情況下，由于在筒狀構(gòu)件內(nèi)始終確保氣體流路，所以能夠?qū)⑻畛湓诰蒲b置內(nèi)的未發(fā)生堵塞的部分的吸附劑有效地充分利用，能夠有效地使用吸附劑。
本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式，明顯能夠在本發(fā)明的技術(shù)性的構(gòu)思的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。例如精制裝置也可以設(shè)置2個(gè)以上而切換地進(jìn)行使用。另外，例如精制裝置也可以設(shè)置在生成氟氣的陽極側(cè)及生成氫氣的陰極側(cè)，或只設(shè)在產(chǎn)生氫氣的陰極側(cè)。產(chǎn)業(yè)h的可利用件本發(fā)明能夠應(yīng)用在生成氟氣的裝置中，能夠減輕對(duì)吸附去除氟化氫的吸附劑進(jìn)行回收、更換的維護(hù)作業(yè)的負(fù)荷。實(shí)施例使用圖5所示那樣的裝置，進(jìn)行了能應(yīng)用在本發(fā)明的實(shí)施方式中的精制裝置的精制能力試驗(yàn)。作為精制能力試驗(yàn)，測(cè)量了反復(fù)使用的精制裝置的氣體入口 A與出口 B的壓力差，以及測(cè)量了出口氣體中的氟化氫濃度。以下，作為吸附劑保持件的一例的盤狀構(gòu)件，將使用了托盤型容器的精制裝置稱作托盤型精制裝置而進(jìn)行說明。詳細(xì)而言，反復(fù)進(jìn)行使吸附劑吸附氟化氫的吸附工序和氟化氫的解吸附工序，表I表示在每次反復(fù)進(jìn)行時(shí)測(cè)量精制裝置的氣體入口 A與氣體出口 B的壓力差、和氣體出口 B的氟化氫濃度后得到的結(jié)果。另外，將在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下使用了立式填充精制裝置的情況表示為比較例。這里所說的立式填充精制裝置是指將吸附劑直接稠密地填充在設(shè)于精制裝置內(nèi)的筒狀構(gòu)件的內(nèi)部的裝置。實(shí)施例I作為盤狀構(gòu)件，使用圖4所示的大致圓形的托盤型容器(不銹鋼制，外徑80mm)，在托盤型容器的一部分以使托盤型容器的底板部的面積為筒狀構(gòu)件的內(nèi)徑部的面積的90%的方式設(shè)置缺口部。另外，托盤型容器使用了對(duì)底板部進(jìn)行切斷加工而插入網(wǎng)眼狀的金屬片，在托盤型容器的底板部和缺口側(cè)壁部設(shè)有通孔(網(wǎng)眼狀)的容器。另外，托盤型容器的材質(zhì)使用不銹鋼，作為筒狀構(gòu)件，使用了圓筒型(內(nèi)徑80mm)、材質(zhì)為不銹鋼的筒狀構(gòu)件。如圖5所示，以使氣體呈蜿蜒狀流動(dòng)的方式，從氣體的入口到出口方向使缺口部的位置左右交替地以與筒狀構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)壁大致垂直的方式設(shè)有8層托盤型容器。托盤型容器配置為使除缺口部以外的外緣側(cè)壁部全與筒狀構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)壁接觸。將氟化鈉作為吸附劑分別在托盤型容器中填充80g (8層的總量為640g)。另外，利用設(shè)在筒狀構(gòu)件的外周的加熱器將筒狀構(gòu)件內(nèi)的溫度調(diào)整為100°C。作為樣品氣體，使利用氮?dú)庀♂屃说?%的氟化氫氣體以O(shè). 7cm/sec的流速流通15個(gè)小時(shí)，利用壓力計(jì)測(cè)量精制裝置的氣體入口 A與氣體出口 B的壓力差，利用傅里葉變換紅外分光(FT - IR)分析了共流通了 15個(gè)小時(shí)后的氣體出口 B的氟化氫濃度。接著，利用設(shè)在筒狀構(gòu)件的外周的加熱器將筒狀構(gòu)件內(nèi)的溫度調(diào)整為250°C，使氮?dú)庖?. lcm/sec的流速流通，對(duì)吸附劑(氟化鈉)所吸附的氟化氫進(jìn)行解吸附操作。此外，進(jìn)行了 15次的同樣的使吸附劑吸附氟化氫的吸附工序和氟化氫的解吸附工序，在每次進(jìn)行時(shí)測(cè)量壓力差和氟化氫濃度。如表I所示，采用托盤型精制裝置，即使在反復(fù)進(jìn)行了 15次的上述工序的情況下，在精制裝置的氣體入口 A和氣體出口 B處也未產(chǎn)生大的壓力差。另外，15次的每次的氣體出口 B的氟化氫濃度都在IOOOppm以下。根據(jù)該結(jié)果得知，通過使用托盤型精制裝置，能夠在精制裝置內(nèi)不阻塞地有效地吸附去除氟化氫。比較例I
除了精制裝置使用了在筒狀構(gòu)件的內(nèi)部未設(shè)有吸附劑保持件的立式填充精制裝置(直接稠密地填充有作為吸附劑的氟化鈉640g)以外，其他實(shí)驗(yàn)條件與實(shí)施例I同樣地進(jìn)行了精制能力試驗(yàn)。結(jié)果，采用立式填充精制裝置，在15次的每次試驗(yàn)中，氣體出口 B的氟化氫濃度均在IOOOppm以下，但在第6次的反復(fù)試驗(yàn)中，壓力差為IOOOOPa以上，完全阻塞。根據(jù)實(shí)施例I和比較例I得知，托盤型精制裝置具有與立式填充精制裝置同等的精制能力，且不易阻塞。表I
_產(chǎn)生的壓力差(Pa)(流通了 15個(gè)小時(shí)后)
使用次數(shù)1 2 3 4 5 10 15
比較例 I 立式 133 399 665 2660 4389 - -實(shí)施例I 托盤型 2 I 5 I 3 I 4 O I 5 I 4附圖標(biāo)記說明100、氟氣生成裝置；1、電解槽；2、氟氣供給系統(tǒng)；3、副產(chǎn)生氣體供給系統(tǒng)；4、外部裝置；5、原料供給系統(tǒng)；7、陽極；8、陰極；lla、第I氣室；12a、第2氣室；15、第I主通路；17、第I泵；31、第2泵；20、精制裝置；211、盤狀構(gòu)件；211a、底板部；211b、外緣側(cè)壁部；211c、缺口側(cè)壁部；211d、上端開口部；212、缺口部。
權(quán)利要求
1.一種氟氣生成裝置，該氟氣生成裝置通過將含有氟化氫的熔融鹽中的氟化氫電解而生成氟氣，其特征在于， 上述氟氣生成裝置包括 電解槽，其通過在由含有氟化氫的熔融鹽構(gòu)成的電解液中電解氟化氫，在陽極側(cè)產(chǎn)生以氟氣作為主要成分的主產(chǎn)生氣體，并且在陰極側(cè)產(chǎn)生以氫氣作為主要成分的副產(chǎn)生氣體； 精制裝置，其利用吸附劑將混入在上述主產(chǎn)生氣體中的氟化氫去除， 上述精制裝置包括 筒狀構(gòu)件，其供上述主產(chǎn)生氣體通過； 溫度調(diào)節(jié)器，其調(diào)節(jié)上述筒狀構(gòu)件的溫度； 吸附劑保持件，其設(shè)置在上述筒狀構(gòu)件內(nèi)， 上述吸附劑保持件設(shè)置為在上述筒狀構(gòu)件內(nèi)形成用于確保上述主產(chǎn)生氣體的流路的空隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氟氣生成裝置，其特征在于， 上述吸附劑保持件在上述筒狀構(gòu)件內(nèi)以使上述主產(chǎn)生氣體的流路為蜿蜒狀的方式設(shè)置多個(gè)以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的氟氣生成裝置，其特征在于， 上述吸附劑保持件是盤狀構(gòu)件，該盤狀構(gòu)件包括底板部，其設(shè)有供氣體流通的缺口部；外緣側(cè)壁部，其立設(shè)在上述底板部的外緣的除缺口部外緣以外的部分上；缺口側(cè)壁部，其立設(shè)在上述底板部的缺口部側(cè)；上述盤狀構(gòu)件主體的上端開口部，該氟氣生成裝置將上述外緣側(cè)壁部配置為與上述筒狀構(gòu)件的內(nèi)壁接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氟氣生成裝置，其特征在于， 在上述底板部設(shè)有通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的氟氣生成裝置，其特征在于， 在上述筒狀構(gòu)件內(nèi)設(shè)有多個(gè)上述吸附劑保持件，該多個(gè)吸附劑保持件彼此間具有間隔，上述盤狀構(gòu)件與同其相鄰的盤狀構(gòu)件之間的距離為上述筒狀構(gòu)件的內(nèi)徑的1/5以上且在上述筒狀構(gòu)件的內(nèi)徑以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求3 5中任意一項(xiàng)所述的氟氣生成裝置，其特征在于， 設(shè)有上述缺口部的底板部的面積是上述筒狀構(gòu)件的內(nèi)徑部的面積的50% 95%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氟氣生成裝置。能夠防止將氟化氫吸附去除的精制裝置的阻塞，穩(wěn)定地供給高純度的氟氣。氟氣生成裝置的特征在于，具有利用吸附劑將由電解槽(1)的熔融鹽汽化而混入自陽極(7)生成的氟氣中的氟化氫吸附去除的精制裝置(20)，精制裝置(20)包括筒狀構(gòu)件，其供在電解槽(1)中產(chǎn)生的含有氟氣的主產(chǎn)生氣體通過；溫度調(diào)節(jié)器，其調(diào)節(jié)上述筒狀構(gòu)件的溫度；吸附劑保持件，其設(shè)在上述筒狀構(gòu)件內(nèi)，上述吸附劑保持件設(shè)置為在上述筒狀構(gòu)件內(nèi)形成用于確保上述主產(chǎn)生氣體的流路的空隙。
文檔編號(hào)C25B9/00GK102803568SQ20118001304
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月9日
發(fā)明者宮崎達(dá)夫, 八尾章史, 北拓也 申請(qǐng)人:中央硝子株式會(huì)社