CN102803565A - 氟气生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使对用于吸附氟化氢的吸附剂进行回收、更换的维护变得容易且能够稳定地供给氟气的氟气生成装置(100)。该氟气生成装置包括精制线(20)，该精制线包含精制装置，该精制装置利用吸附剂除去由电解槽(1)的熔融盐气化而混入到从阳极(103a)生成的氟气中的氟化氢气体，精制线(20)包括并联配置有至少两台精制装置的第1精制部(21)和并联配置有至少两台精制装置的、配置在第1精制部(21)的下游的第2精制部(22)，通过了第1精制部(21)的任一精制装置的氟气被导入到第2精制部(22)的任一精制装置。

Description

氟气生成装置

技术领域

本发明涉及一种极其容易进行对用于吸附氟化氢的吸附剂进行回收、更换的维护的氟气生成装置。

背景技术

以往，公知一种氟气生成装置，其包括用于在由包含氟化氢的熔融盐构成的电解液中电解氟化氢的电解槽，在阳极侧产生以氟气作为主成分的主生成气体，并且在阴极侧产生以氢气作为主成分的副生成气体。

在这种氟气生成装置中，在从电解槽的阳极产生的氟气中混入了由熔融盐气化产生的氟化氢气体。因此，需要从产生于阳极的氟气中分离除去氟化氢而对氟气进行精制。

在专利文献1中，公示下述技术，即，为了从产生于阳极的氟气中除去氟化氢，使用填充有氟化钠(NaF)等填充剂的氟化氢吸附塔，为了更换填充剂而并联配置两台以上氟化氢吸附装置，利用切换阀将这些吸附装置切换为其中的任意一个吸附装置，从而容易进行填充剂的维护、更换作业。

专利文献1：日本特开2004-107761号公报

在使用氟化钠(NaF)作为用于吸附氟化氢的吸附剂的情况下，虽然在室温左右的温度范围内可以提高氟化氢的收集效率，但是由于增大了氟化氢的吸附，使吸附剂容易凝固而缩短吸附剂的寿命。另一方面，在100℃左右的温度范围内，与室温的情况相比较，虽然延长了吸附剂的寿命，但是降低了氟化氢的收集效率。

在记载于专利文献1的氟化氢生成装置中在使用NaF作为吸附剂的情况下，产生下述问题，即，当使氟化氢在吸附塔中的温度为室温左右时，虽然提高了氟化氢的收集效率，但是缩短了吸附剂的寿命，从而增加吸附剂的更换作业。另一方面，当氟化氢吸附塔的温度升高时，虽然延长了吸附剂的寿命，但是降低了氟化氢的收集效率。

如上所述，若使用并联配置两台以上氟化氢吸附装置的方法，则难以高效地进行氟化氢的吸附、回收，且难以减少吸附剂的老化。

发明内容

本发明鉴于上述的问题点，目的在于提供一种容易进行对用于吸附氟化氢的吸附剂进行回收、更换的维护，并且能够稳定地供给氟气的氟气生成装置。

本发明人们为了解决上述课题，经过专心研讨，其结果发现通过将至少两台具有用于吸附氟化氢的吸附剂的精制装置串行连接，控制各精制装置的氟化氢的吸附量，从而降低由吸附氟化氢导致的填充剂的老化，并且能够高效地回收氟化氢，以至完成本发明。

此外，本发明人们获得下述见解，即，能够通过回收吸附在各精制装置中的氟化氢，将其供给到电解槽的原料源，且进行再利用，从而高效地进行氟气的生成。

即，本发明是通过电解包含氟化氢的熔融盐中的氟化氢而生成氟气的氟气生成装置，其特征在于，其包括：电解槽，其通过在由包含氟化氢的熔融盐构成的电解液中电解氟化氢，从而在阳极侧产生以氟气作为主成分的主生成气体，并且在阴极侧产生以氢气作为主成分的副生成气体；精制线，其具有精制装置，该精制装置利用吸附剂除去由上述电解槽的熔融盐气化而混入到从上述阳极生成的氟气中的氟化氢气体，上述精制线包括并联配置有至少两台精制装置的第1精制部和并联配置有至少两台精制装置且配置在第1精制部的下游的第2精制部，经过上述第1精制部的任一精制装置的氟气被引导到上述第2精制部的任一精制装置。

此外，本发明的上述氟气生成装置，其特征在于，上述精制装置包括：吸附剂收纳部件，其内置吸附剂，该吸附剂用于吸附产生在上述电解槽中的氟气中的氟化氢，该吸附剂的吸附能力根据温度而变化；温度调节器，其用于调节上述吸附剂收纳部件内的温度；浓度检测器，其用于检测通过了上述吸附剂收纳部件内的上述氟气中的氟化氢浓度，基于上述浓度检测器的检测结果，在上述第1精制部或者上述第2精制部中进行运转切换，从而向待机状态的精制装置导入氟气，从由于上述运转切换而停止的精制装置的上述吸附剂收纳部件内排出氟化氢，利用上述温度调节器调整上述精制装置内的温度，使停止过程中的精制装置变为待机状态。

这里所说的吸附剂收纳部件是指能够将吸附剂收纳在一定空间内的装置，例如，具体来说可以举出筒状构件。此外，筒状构件是指在内部收纳用于吸附氟化氢的吸附剂的、供从电解槽产生的氟气通过且吸附氟气中的氟化氢气体所用的容器，并不对其形状等进行特别限制。

此外，本发明的上述氟气生成装置，在上述第1精制部及上述第2精制部的基础上，其特征在于，将导入氟气的精制装置内的温度设定在0℃～120℃的范围内，并且使上述第1精制部中的该精制装置内的温度高于上述第2精制部中的该精制装置内的温度。

特别地，优选在第1精制部中将导入氟气的吸附剂收纳部件内的温度设定为70℃～100℃，在第2精制部中将导入氟气的吸附剂收纳部件内的温度设定为0℃～50℃。

此外，本发明优选在上述吸附剂收纳部件内设有以具有用于确保气体流路的空隙的方式配置的吸附剂保持件。

此外，本发明优选在上述吸附剂保持件上设有贯穿孔。

此外，本发明优选上述吸附剂保持件为盆状构件。

此外，本发明优选以使上述吸附剂收纳部件内的气体的流动为蜿蜒曲折状的方式设有上述吸附剂保持件。

此外，本发明优选在上述第1精制部中的精制装置及上述第2精制部中的精制装置中，包含用于排出被吸附的氟化氢的导出路径，回收被该精制装置吸附的氟化氢，在上述电解槽中对氟化氢进行再利用。

此外，本发明优选上述吸附剂是氟化钠。

采用本发明，能够提供一种容易进行对用于吸附氟化氢的吸附剂进行回收、更换的维护，并且通过将被吸附的氟化氢供给到电解槽的原料源且进行再利用从而能够高效地稳定地供给氟气的氟气生成装置。

附图说明

图1是本发明的实施方式的氟气生成装置的系统图。

图2是本发明的实施方式的精制线的详细图。

图3是本发明的第2实施方式的精制装置的概略图。

图4是图3的A-A剖视图。

图5是本发明的第2实施方式的盆状构件的一例。

图6是本发明的第2实施方式的优选方式的一例。

图7是用于进行能够应用于本发明的第2实施方式的精制装置的精制能力试验的实验装置的概略图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

参照图1，对本发明的实施方式的氟气生成装置100进行说明。

氟气生成装置100是利用电解生成氟气且将生成的氟气供给到外部装置4的装置。作为外部装置4，例如为半导体制造装置，在该情况下，例如在半导体的制造工序中使用氟气作为清洁气体。

氟气生成装置100包括利用电解生成氟气的电解槽1、将生成在电解槽1中的氟气供给到外部装置4的氟气供给系统2和用于处理伴随着氟气的生成而生成的副生成气体的副生成气体处理系统3。

首先，对电解槽1进行说明。

在电解槽1中贮存包含氟化氢(HF)的熔融盐。在本实施方式中，作为熔融盐，使用氟化氢和氟化钾(KF)的混合物(KF·2HF)。

电解槽1内被沉浸于熔融盐的区划壁102区划为阳极室101a和阴极室101b。分别在阳极室101a和阴极室101b中沉浸阳极103a和阴极103b，通过从电源(未图示)向阳极103a和阴极103b之间供给直流电压，从而在阳极103a处生成氟气(F₂)，在阴极103b处生成作为副生成气体的氢气(H₂)。在阳极103a处使用石墨电极，在阴极103b处使用软铁、蒙乃尔合金(monel)或者镍。

KF·2HF的熔点为71.7℃，因此将熔融盐的温度调节到90℃～100℃。氟化氢与蒸汽压相应地自熔融盐气化，从而分别混入到从电解槽1的阳极103a生成的氟气及从阴极103b生成的氢气中。如上所述，分别在生成于阳极103a的、被引导到阳极室101a的氟气及生成于阴极103b的、被引导到阴极室101b的氢气中含有氟化氢气体。

在电解槽1中，分别在阳极室101a和阴极室101b设有压力计(未图示)。

接下来，对氟气供给系统2进行说明。

在阳极室101a中连接用于向外部装置供给氟气的第1主通路15，在第1主通路15中设有用于从阳极室101a导出氟气而输送该氟气的第1泵17。

在第1主通路15中的第1泵17的上游，设有用于除去混入在氟气中的氟化氢气体而精制氟气的精制线20。精制线20是利用氟化钠吸附氟化氢而从氟气中分离除掉氟化氢的装置。

精制线20包括用于粗去除从阳极103a处产生的氟气中的氟化氢的第1精制部21和用于除去在第1精制部21没有被完全回收的氟化氢的第2精制部22，第2精制部22配置在第1精制部21的下游。

在第1主通路15中的第1泵17的下游设有用于贮存被第1泵17输送过来的氟气的第1缓冲罐50。将贮存在第1缓冲罐50中的氟气供给到外部装置4。在第1缓冲罐50中设有光学性分析氟气中的氟化氢的浓度的氟化氢浓度检测器62。作为所采用的检测器，虽然是只要能够分析氟化氢浓度即可，并不对其进行特别限定，但是，例如可以举出傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)等。

接下来，对副生成气体处理系统3进行说明。

在阴极室101b中连接用于向外部排出氢气的第2主通路16，在排出路径过程中，根据需要而配置泵、压力和流量调整阀、压力计、精制装置等，对氢气进行无害化处理后放出该氢气。

此外，氟气生成装置100也包括用于向电解槽1的熔融盐中供给作为氟气的原料的氟化氢的原料供给系统5。

接下来，对原料供给系统5进行说明。

在电解槽1中连接用于将从氟化氢供给源60供给的氟化氢引导到电解槽1的熔融盐中的原料供给通路81。在原料供给通路81中设有用于控制氟化氢的供给流量的流量控制阀、载气供给源、用于将载气引导到原料供给通路的供给通路、用于切换载气的供给和阻断的断流阀等(未图示)，控制氟化氢的供给量以补给在熔融盐中被电解的氟化氢。

接下来，参照图1及图2对精制线20进行说明。

用于从产生于阳极103a的氟气中除去氟化氢气体的精制线20由第1精制部21和配置在第1精制部21的下游的第2精制部22构成。以下，依次对第1精制部21和第2精制部22进行说明。

第1精制部21和第2精制部22中所用的各个精制装置结构相同，因此，以下，以第1精制部中的精制装置21a为中心进行说明，对于其它精制装置的相同部分，对与精制装置21a相同的结构，标注相同的附图标记而省略说明。此外，对第1精制部21和第2精制部22中的各精制装置标注“a”和“b”而进行区分。

首先，对第1精制部21进行说明。

第1精制部由并联设置的精制装置21a和精制装置21b这两个系统构成，以使氟气只经过任意一个系统的方式进行切换。也就是说，在精制装置21a及精制装置21b中的一个精制装置处于运转状态的情况下，另一个精制装置处于停止状态或者待机状态。

精制装置21a包括用于处理在阳极103a处生成的氟气的系统、用于对被吸附在精制装置21a内的氟化氢进行排气回收的系统、用于进行精制装置21a内的氟气的排气的系统、用于进行待机状态的精制装置21a内的压力调整的系统、用于检测通过了精制装置21a内的筒状构件31a(吸附剂收纳部件)的氟气中的氟化氢的浓度的检测系统。

精制装置21a包括供氟气通过的筒状构件31a，在筒状构件31a中收纳用于吸附氟化氢的吸附剂。

这里所说的筒状构件是指在内部收纳用于吸附氟化氢的吸附剂的、供产生于电解槽1的氟气通过且吸附氟气中的氟化氢气体所用的容器，并不对其形状进行特别限制。作为筒状构件的材质，优选对氟气及氟化氢气体具有耐性的材质，例如，可以举出不锈钢、蒙乃尔合金、镍等的合金、金属等。

在吸附剂中使用由氟化钠(NaF)构成的许多多孔质微珠。由于氟化钠的吸附能力根据温度变化，所以在筒状构件31a的周围设有作为用于调整筒状构件31a内的温度的温度调节器的加热器41a。

温度调节器只要能够调整筒状构件内的温度即可，并不对其进行特别限定，例如可以使用加热器、蒸汽加热、利用载热体或者制冷剂的加热冷却装置。

作为用于吸附剂的药剂，也能够使用NaF、KF、RbF、CsF等碱金属氟化物，其中，特别优选NaF。

在精制装置21a中连接用于引导生成于阳极103a的氟气的入口通路51a。入口通路51a是第1主通路15分支成两部分而形成的两个通路中的一个通路，另一个入口通路51b与精制装置21b相连接。在入口通路51a中设有用于容许或者阻断氟气朝向精制装置21a流入的入口阀11a。

在精制装置21a的下游连接用于从精制装置21a排出氟气的出口通路52a。在出口通路52a中设有用于容许或者阻断从精制装置21a流出氟气的出口阀12a。

在精制装置21a的出口通路52a中设有用于光学性分析通过了筒状构件31a的氟气中的氟化氢浓度的检测器61a。虽然作为所用的检测器，只要能够分析氟化氢浓度即可并不对其进行特别限定，但是例如可以举出傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)等。

在精制装置21a处于运转状态的情况下，打开入口阀11a及出口阀12a，在精制装置21a处于停止状态或者待机状态的情况下，入口阀11a及出口阀12a处于闭状态。

在精制装置21a中设有用于排出被吸附在筒状构件31a内的氟化氢的出口通路71a，出口通路71a与用于排出氟化氢的通路80相连接。

在排出通路80的下游设有用于吸引在精制装置中被吸附了的氟化氢的第2泵18，该第2泵18与氟化氢供给源60相连接。能够通过将被回收的氟化氢供给到氟化氢供给源60，从而补充原料。此外，在排出路径80中设有用于贮存氟化氢的缓冲罐，也可以根据需要将贮存在缓冲罐中的氟化氢供给到氟化氢供给源60。

如上所述，被回收的氟化氢可以暂时贮存在缓冲罐、氟化氢供给源60中之后，供给到电解槽1，也可以不经由缓冲罐、氟化氢供给源60，直接供给到电解槽1，从而补充原料。

在精制装置21a中连接有用于排出用于对精制装置21a进行更新的氟气的通路701a，在通路701a中设有用于排出氟气的排出阀10a。此外，在通路701a中设有排出泵90a。

为了进行精制装置21a的更新而使其处于待机状态，在精制装置21a上连接用于调整精制装置21a中的筒状构件31a内的压力的通路73a，通路73a进一步与通路82相连接。在通路82处设有压力调整阀16a。此外，通路82与用于贮存生成的氟气的第1缓冲罐50相连接。

接下来，对第2精制部22进行说明。

第2精制部与第1精制部相同地由并联设置的精制装置22a和精制装置22b这两个系统构成，进行切换以使氟气只通过任意一个系统。

在第1精制部的精制装置21a的下游连接用于从精制装置21a排出氟气的出口通路52a，出口通路52a在下游分支成两部分，并设有分支通路53。优选在分支通路53中设有根据需要容许或者阻断氟气流入的阀14。也就是说，优选下述结构，即，能够通过开闭断流阀14，从而将通过了精制装置21a的氟气引导到第2精制部的精制装置22a或者精制装置22b的任一个。

在第2精制部中的精制装置22a的下游连接用于排出氟气的出口通路53a，在第2精制部中的精制装置22b的下游连接用于排出氟气的出口通路53b，出口通路53a与出口通路53b汇合而与第1泵17相连接。

以上，虽然是以精制装置21a为中心进行说明的，但是在作为其它的精制装置的精制装置21b、精制装置22a、精制装置22b中也同样地包括用于处理生成在阳极103a处的氟气的系统、用于对吸附在精制装置内的氟化氢进行排气回收的系统、用于进行精制装置内的氟气的排气的系统、用于进行处于待机状态的精制装置内的压力调整的系统、用于检测通过了精制装置内的筒状构件的氟气中的氟化氢的浓度的检测系统。

虽然，以上对精制线20中的第1精制部21和第2精制部22的结构进行说明，但是在本发明中并不对在各精制装置的筒状构件中填充吸附剂的方法进行特别限制，能够应用于各种形态的精制装置。

例如，关于精制装置的形态，可以采用在竖立配置的筒状构件中填充吸附剂且使气体在筒状构件的上下方向上流动的方法，此外，也可以在横卧配置的筒状构件中填充吸附剂且使气体在筒状构件的左右方向上流动。

此外，关于通过精制装置的气体的流动方向，虽然在图1、图2中示出了在各精制装置中流动的气体的方向是从筒状构件的上部朝向下部流动的情况，在图3中为了进行说明而示出了在各精制装置中流动的气体的方向是从筒状构件的下部朝向上部流动的情况，但是并不对通过各精制装置的气体的流动方向进行特别限制，可以使气体从筒状构件的下部向上部流动或者从上部向下部流动。

如上所述，即使使用将用于吸附氟化氢的吸附剂直接填充到精制装置的筒状构件内的方法也能够实施本发明，但是在直接填充吸附剂的方法中，特别是在精制装置的气体入口附近，来自电解槽的熔融盐的雾化物、由熔融盐气化得到的氟化氢被吸附剂吸收，有时由于吸附剂的膨胀、熔化而引起堵塞，导致在精制装置的气体入口附近产生闭塞。

因此，也可以在精制装置的筒状构件内以具有用于确保气体流路的空隙的方式配置吸附剂保持件，防止精制装置的闭塞。

这里所说的吸附剂保持件是指设在精制装置的筒状构件内的、在筒状构件内的空间处保持规定量的吸附剂的器具，可以隔着一定的间隔地设有多个吸附剂保持件。吸附剂保持件是指以具有用于确保气体流路的空隙的方式配置在筒状构件内的空间，在没有填充吸附剂的空隙处确保气体流路，防止精制装置的闭塞的器具。

此外，为了增大吸附剂的与在筒状构件内流通的气体相接触的表面积的比例，优选在吸附剂保持件中设有能够供气体通过的贯穿孔。这里所说的贯穿孔只要是能够保持吸附剂且能够供气体通过的孔的大小即可，并不对其进行特别限制，可以适当设计上述贯穿孔。此外，当考虑与气体相接触的吸附剂的表面积的比例时，优选吸附剂保持件为多孔状、网状。

作为吸附剂保持件的具体的形状，只要可以确保筒状构件内的气体流路且能够保持吸附剂即可，并不对其进行特别限制，例如可以举出在以金属丝网(网状)制作的球状、圆筒状的笼型容器中填充吸附剂的形态、在盆状的容器(称为盆状构件)中填充吸附剂的形态、在薄板状的金属(包括网状)等中夹入吸附剂的形态等。

虽然对于将吸附剂保持件设在精制装置的筒状构件内的方法，只要以使筒状构件内具有用于确保气体流路的空隙的方式进行配置即可，并不进行特别限制，但是，例如可以举出将上述说明的那样形态的吸附剂保持件吊在筒状构件内的空间内的方法、将上述吸附剂保持件固定设在筒状构件的侧面上的方法等。

如上所述，通过使用以具有用于确保气体流路的空隙的方式配置在筒状构件内的吸附剂保持件，从而即使在吸附剂引起堵塞的情况下，也能够在筒状构件内始终确保气体流路，能够防止闭塞且高效地进行气体的精制。

当考虑在吸附剂保持件上设置贯穿孔时的加工性、在筒状构件中设置吸附剂保持件、吸附剂的填充难易度等实际的处理时，特别优选吸附剂保持件为盆状构件。

此外，这里所说的盆状构件是指能够收纳物体的平坦的容器，只要能够收纳吸附剂即可，并不特别限于圆形、四边形等形状，可以根据筒状构件的形状适当地设计该盆状构件。

以下，作为适用于吸附剂保持件的一例，举出盆状构件，作为本发明中的第2实施方式，对设有盆状构件的精制装置(以下，称为第2实施方式的精制装置)进行说明。此外，虽然以下以盆状构件为例说明吸附剂保持件，但是本发明中的吸附剂保持件并不限定为盆状构件。

参照图3、图4及图5，对本发明的第2实施方式的设有盆状构件的精制装置210进行详细说明。此外，图4是表示精制装置210的A-A剖视图。此外，图5是表示作为吸附剂保持件使用的盆状构件的结构的一例的图。

首先，参照图3，基于应用于第1精制部的精制装置21a的例子，对设有盆状构件的精制装置210的概略进行说明。

如图3、图4所示，盆状构件211设在第1精制部的精制装置21a所具有的筒状构件31a的侧面上。具体来说，为了增加要填充的吸附剂的量，也可以以将盆状构件211内接设在筒状构件31a内的侧面。此外，本实施方式为将吸附剂70填充到盆状构件211的结构。

此外，本实施方式的特征在于，通过在盆状构件211的端部设有缺口部212，从而在筒状构件31a的内部设有空隙，使气体在缺口部212处流通，形成不完全闭塞的结构。这里所说的缺口部，只要是在筒状构件31a的空间能够确保气体的流动的形状即可，并不对其进行特别限制，可以适当地设计该缺口部。

虽然只要能够确保气体的流动即可，并不对在盆状构件211中设有缺口部的位置进行特别限制，但是为了使气体和吸附剂容易充分接触，特别优选如图3所示，为了使气体的流动为蜿蜒曲折状，以使缺口部从气体的入口朝向出口方向左右交替的方式在筒状构件的侧面上设置盆状构件211。

虽然为了完全防止精制装置的闭塞且提高氟化氢的吸附能力，优选设有多个(多层)盆状构件211(参照后述的实施例1-1)，但是优选根据要吸附的氟化氢的量、使用的精制装置的大小等装置的状况，适当设定盆状构件211的个数(层数)。

此外，只要盆状构件211的大小、配置状况不妨碍气体的流动即可，并不对其进行特别限制，优选根据设置盆状构件的筒状构件的大小等状况适当地设定盆状构件的大小、配置状况。

接下来，参照图5，对本发明中的盆状构件的结构的一例进行说明。

本发明的盆状构件211包括底板部211a、侧壁部211b、切口侧壁部211c、上端开口部211d，如图5所示，盆状构件211的端部形成缺口部212。本实施方式的特征在于，通过设有缺口部212，形成使气体流通而不完全闭塞的结构。

此外，为了增大吸附剂的与气体相接触的表面积，提高吸附的效率，也可以在构成盆状构件211的构件上设有贯穿孔。

虽然可以在构成盆状构件211的构件的所有部位设有贯穿孔，但是为了增大与气体相接触的吸附剂的表面积，特别优选在底板部211a上设有贯穿孔。虽然并不对在盆状构件211上设有贯穿孔的方法进行特别限制，但是例如可以举出冲孔加工等。

此外，为了进一步增大气体和吸附剂接触的表面积，在构成盆状构件211的构件上，特别优选使底板部211a为网状(参照实施例1-1)。当然，也可以使盆状构件211的所有部位都为网状。

此外，在底板部211a为网状的情况下，即使在网的部分上产生堵塞，也在缺口部处确保气体流路，因此能够防止精制装置完全闭塞。

作为盆状构件211的材质，优选对氟气及氟化氢气体具有耐性的材质，例如可以举出不锈钢、蒙乃尔合金、镍等的合金、金属等。此外，优选在底板部211a为网状的情况下的网的材质也与上述材质相同。

虽然在上述内容中，对设有吸附剂保持件的第2实施方式的精制装置进行说明，但是设有吸附剂保持构件的精制装置也可以应用于本发明中的全部的精制装置，特别地，如图6所示，特别优选该设有吸附剂保持构件的精制装置应用于第1精制部的精制装置。其理由如下，即，第1精制部用于除去氟气中的大部分的氟化氢的粗去除工序，在第1精制部中给吸附剂带来负担，容易产生闭塞。

此外，图6是表示精制线的概略图，其只记载主要部分的附图、附图标记等，省略其它详细的部分。

接下来，对以上述方式构成的精制线20的工作进行说明。

以下，以精制装置21a处于运转状态、精制装置21b处于待机状态、精制装置22a处于运转状态、精制装置22b处于待机状态的情况为例进行说明。

在精制装置21a中，入口阀11a及出口阀12a处于开状态，筒状构件31a内处于从电解槽1连续地导入氟气的状态。与此相对，在精制装置21b中，入口阀11b及出口阀12b处于闭状态。如上所述，在电解槽1生成的氟气只供给到精制装置21a。

在精制装置21a处，精制出的氟气从设于精制装置21a的出口路径52a流出，被供给到精制装置22a。与精制装置21a相同地，在精制装置22a中入口阀13a及出口阀15a处于开状态，筒状构件32a内处于从电解槽1经由精制装置21a连续地导入了氟气的状态。与此相对，在精制装置22b中入口阀13b及出口阀15b处于闭状态。此外，在精制装置21a的出口路径52a的下游处分支出的分支通路53、即断流阀14也处于闭状态。

以下，对处于运转状态的第1精制部21的精制装置21a及第2精制部22的精制装置22a进行说明。

精制装置21a包括供氟气通过的筒状构件31a，在其周围设有加热器41a，控制筒状构件31a内的温度。在室温左右的温度范围内，氟化钠吸附的氟化氢的量增加，氟化钠变得容易老化。因此，优选将第1精制部的精制装置21a中的筒状构件31a的温度设定为可以吸附大部分的氟化氢且不对吸附剂产生负担的程度。也就是说，第1精制部21是用于进行除去氟气中的大部分的氟化氢的粗去除工序。

考虑所要求的氟气中的氟化氢浓度及吸附剂的负担，优选使筒状构件31a内的温度条件处于70℃～120℃的温度范围内。为了减少填充在筒状构件31a内的氟化钠老化且使从电解槽1导入的氟气中的氟化氢浓度小于1000ppm，特别优选使筒状构件31a的温度处于70℃～100℃的范围内。

与精制装置21a相同地，精制装置22a包括供氟气通过的筒状构件32a，在其周围设有加热器42a，控制筒状构件32a内的温度。通过精制装置22a的氟气在精制装置21a中被除去大部分的氟化氢。因此，优选在精制装置22a中通过使筒状构件32b的温度处于室温附近左右，从而提高氟化钠的吸附能力，使其吸附没有在被精制装置21a中被完全除去的氟化氢。

为了使经由精制装置21a导入的氟气中的氟化氢浓度小于100ppm，优选筒状构件32a内的温度处于0℃～50℃的范围。该情况下，由于在精制装置21a中除去了大部分的氟化氢，因此对筒状构件32a内的吸附剂的负担变得非常小。

如上所述，优选将第1精制部中的导入氟气的精制装置内的温度设定为高于第2精制部中的导入氟气的精制装置内的温度，在第1精制部中不对精制装置内的吸附剂带来较大负担地除去大部分的氟化氢，在第2精制部中除去未能被第1精制部吸附的氟化氢，可以根据期望的氟气的纯度(氟化氢浓度)的状况，适当设定温度条件。

也就是说，能够通过控制各精制装置中的氟化氢的吸附量，从而不使填充在各个精制装置中的吸附剂老化，并且除去、回收氟气中的氟化氢。

在吸附在精制装置21a中的筒状构件31a内的氟化氢的累积量增加且利用设在出口通路52a处的氟化氢浓度检测器61a检测出的氟化氢浓度达到了规定值的情况下，使精制装置21a停止运转并且使待机状态的精制装置21b起动，进行精制装置的运转切换。在精制装置21a中，在运转停止后进行更新工序。

此外，同样地，在利用设在精制装置22a的出口通路53a处的氟化氢浓度检测器(未图示)检测出的氟化氢浓度达到了规定值的情况下，也能够从精制装置22a切换到精制装置22b。

在第1精制部21及第2精制部22中各精制装置的运转切换和精制装置的更新工序相同，因此，以下，以从精制装置21a向精制装置21b的运转切换和在精制装置21a处的更新工序为例进行说明。

首先，对精制装置的运转切换进行说明。

当吸附于精制装置21a中的筒状构件31a内的氟化氢的累积量增加时，由设于出口通路52a的氟化氢浓度检测器61a检测出的氟化氢浓度升高。当检测出的氟化氢浓度达到规定流量时，进行从精制装置21a向精制装置21b的运转切换。

具体来说，在精制装置21b的入口阀11b、出口阀12b及断流阀14打开后，精制装置21a的入口阀11a及出口阀12a闭阀。由此，起动精制装置21b并且使精制装置21a停止，将来自电解槽1的氟气引导到精制装置21b。

此外，也可以利用设在用于贮存氟气的第1缓冲罐50内的、用于检测氟化氢浓度的检测器62测定氟化氢浓度，基于该检测结果进行从精制装置21a向精制装置21b的运转切换。

接下来，对精制装置的更新工序进行说明。

在停止的精制装置21a中，从设于筒状构件31a的、用于排出氟气的通路701a进行氟气的排出。具体来说，通过使设于通路701a的排出阀10a全开而利用排出泵90a吸引氟气，从而排出氟气。

在排出精制装置21a中的筒状构件31a内的氟气后，将设在筒状构件31a的周围的加热器41a的温度设定在150℃～300℃的范围内。由此，使被筒状构件31a内的氟化钠吸附的氟化氢脱离。此外，使设于排出通路71a的排出阀17a全开，脱离的氟化氢被第2泵18吸引而被输送到氟化氢供给源60。在完成筒状构件31a内的氟化氢的排出后，使设于排出通路71a的排出阀17a全闭。如上所述，完成筒状构件31a的氟化氢的排出。

在完成筒状构件31a的氟化氢的排出后，为了使精制装置21a处于待机状态，将设在筒状构件31a的周围的加热器41a的温度设定在70℃～100℃的温度范围内。此外，利用设在用于调整精制装置21a内的压力的通路中的压力调整阀16a，将筒状构件31a的压力调整为与电解槽1的压力相等。通过从贮存氟气的第1缓冲罐50向筒状构件31a内供给氟气，从而使筒状构件31a的内部压力上升，在该压力上升到与电解槽1的压力相等的时刻停止氟气的供给。通过上述操作，结束精制装置21a的更新工序，使精制装置21a处于待机状态。

如上所述，停止中的精制装置21a处于将筒状构件31a内的温度设定在规定温度(70℃～100℃)的范围内，并且向筒状构件31a内填充氟气而将压力调整为与电解槽相等的压力的的待机状态。从而，能够在运转中的精制装置21b中的筒状构件31b的氟化氢累积量达到了规定值的情况下，使精制装置21b停止运转并且使精制装置21a迅速起动，进行精制装置的运转切换。

以上的精制线20的工作可以如下述这样控制，即，通过在用于检测各精制装置的下游、第1缓冲罐50中的氟化氢浓度的浓度检测器中设有控制器，基于检测结果控制各阀及各泵的动作。

若采用以上的实施方式，可以实现下述的作用效果。

精制线20包括用于粗去除氟气中的氟化氢的第1精制部21和用于除去没有被第1精制部完全回收的氟化氢的第2精制部22。能够通过调整第1精制部21和第2精制部中的精制装置的温度，从而控制氟化氢的吸附量，减少用于精制装置的吸附剂的老化。因此，使进行吸附剂的回收、更换的维护变得容易。

此外，能够通过将在被精制线20中的各精制装置中所吸附的氟化氢供给到电解槽的原料源，进行再利用，从而高效地生成氟气。

此外，对于在使用设有吸附剂保持件的精制装置(第2实施方式的精制装置)的情况下的精制线20的吸附工序、脱附工序(更新工序)，能够以与上述说明的操作同样的操作进行作业，因此省略说明。

本发明并不限定于上述的实施方式，显然可以在其技术思想的范围内进行各种变更。

例如，在精制线20中的各精制部中，也可以设有三个以上精制装置。

产业上的可利用性

本发明能够应用于生成氟气的装置。

能力试验例

使用图7所示的装置概略图，进行能够应用于本发明的第2实施方式的精制装置的精制能力试验。作为精制能力试验，测定反复进行使用过程中的精制装置气体入口A和出口B处的压力差和出口气体中的氟化氢浓度。以下，作为吸附剂保持件的盆状构件的一例，将使用盘型容器的精制装置称作盘型精制装置而进行说明。

具体来说，反复进行使氟化氢吸附到吸附剂的吸附工序和氟化氢的脱附工序，将每次反复进行时测定的精制装置气体入口A与气体出口B的压力差和气体出口B的氟化氢浓度的结果表示在表1中。此外，在同样的实验条件下，将使用竖立型填充精制装置的情况表示为参考例。这里所说的纵型填充精制装置是指竖立配置筒状构件且将吸附剂直接填充到筒状构件的内部的装置。

实施例1-1

使用盘型容器作为盆状构件，盘型容器使用在端部设有缺口部且对底板部进行打孔加工而插入有网状的金属薄片而成的容器。此外，使用不锈钢制的材料作为盘型容器的材质。

如图7所示，为了使气体的流动为蜿蜒曲折状，从气体的入口朝向出口方向，以左右交替的方式在精制装置的筒状构件内的侧面上设有8层缺口部。分别将80g作为吸附剂的氟化钠填充到盘型容器(8层总量640g)中。此外，利用设在筒状构件外周处的加热器将筒状构件内的温度调整到100℃。

作为样品气体，以0.7cm/sec的流速使被氮气稀释而得到的9％的氟化氢气体流通15小时，利用压力计测定精制装置的气体入口A和气体出口B的压力差，相应地，利用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)分析流通15小时后的气体出口B的氟化氢浓度。

接下来，利用设在筒状构件外周的加热器将筒状构件内的温度调整到250℃，使氮气以2.1cm/sec的流速流通，进行吸附在吸附剂(氟化钠)上的氟化氢的脱附操作。

此外，进行15次同样的使吸附剂吸附氟化氢的吸附工序和氟化氢的脱附工序，分别在各次工序中进行压力差测定和氟化氢浓度的测定。如表1所示，即使在反复进行了15次测定的情况下，在盘型精制装置中，也没有在精制装置的气体入口A和气体出口B处产生较大的压力差。此外，全部15次测定中的气体出口B的氟化氢浓度为1000pp m以下。

由上述结果可知，能够通过使用盘型精制装置，从而不在精制装置产生闭塞而高效地吸附氟化氢。

参考例1-1

作为精制装置，除了使用未在筒状构件内部设有吸附剂保持件的竖立型填充精制装置(直接填充640g作为吸附剂的氟化钠)之外，在与实施例1-1相同的实验条件下进行了精制能力试验。

其结果，虽然在竖立型填充精制装置中，在全部15次测定中气体出口B的氟化氢浓度为1000ppm以下，但是在第六次进行反复进行时压力差为10000Pa以上，该竖立型填充精制装置已经完全闭塞。

由【实施例1-1】及【参考例1-1】可知，盘型精制装置具有与纵型填充精制装置同等的精制能力，并且不易闭塞。

表1

附图标记说明

100    氟气生成装置

1      电解槽

2      氟气供给系统

3      副生成气体供给系统

4      外部装置

5      原料供给系统

103a    阳极

103b    阴极

101a    阳极室

101b    阴极室

15      第1主通路

16      第2主通路

17      第1泵

18      第2泵

20      精制线

21      第1精制部

22      第2精制部

210     第2实施方式的精制装置

211     盆状构件

21a、21b、22a、22b  精制装置

31a、31b、32a、32b  筒状构件

41a、41b、42a、42b  加热器

50      第1缓冲罐

60      氟化氢供给源

61a、61b、62a、62b、62  氟化氢浓度检测器

70      吸附剂

90a、90b、91a、91b  排出泵

Claims (9)

1.一种氟气生成装置，其通过电解包含氟化氢的熔融盐中的氟化氢而生成氟气，其特征在于，

该氟气生成装置包括：电解槽，其通过在由包含氟化氢的熔融盐构成的电解液中电解氟化氢，从而在阳极侧产生以氟气作为主成分的主生成气体，并且在阴极侧产生以氢气作为主成分的副生成气体；精制线，其具有精制装置，该精制装置利用吸附剂除去由上述电解槽的熔融盐气化而混入到从上述阳极生成的氟气中的氟化氢气体；

上述精制线包括：并联配置有至少两台精制装置的第1精制部；并联配置有至少两台精制装置且配置在上述第1精制部的下游的第2精制部；

通过了上述第1精制部的任一精制装置的氟气被引导到上述第2精制部的任一精制装置中。

2.根据权利要求1所述的氟气生成装置，其特征在于，

上述精制装置包括：吸附剂收纳部件，其用于内置吸附剂，该吸附剂用于吸附在上述电解槽中产生的氟气中的氟化氢，该吸附剂的吸附能力根据温度而变化；温度调节器，其用于调节上述吸附剂收纳部件内的温度；浓度检测器，其用于检测通过了上述吸附剂收纳部件内的上述氟气中的氟化氢浓度；

基于上述浓度检测器的检测结果，在上述第1精制部或者上述第2精制部中进行运转切换，从而向待机状态的精制装置导入氟气，从由于上述运转切换而停止了的精制装置的上述吸附剂收纳部件内排出氟化氢，利用上述温度调节器调整上述精制装置内的温度，使停止过程中的精制装置变为待机状态。

3.根据权利要求1或2所述的氟气生成装置，其特征在于，

在上述第1精制部及上述第2精制部中，将导入氟气的吸附剂收纳部件内的温度设定在0℃～120℃的范围内，并且使上述第1精制部中的该吸附剂收纳部件内的温度高于上述第2精制部中的该吸附剂收纳部件内的温度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的氟气生成装置，其特征在于，

在上述吸附剂收纳部件内设有以具有用于确保气体流路的空隙的方式配置的吸附剂保持件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的氟气生成装置，其特征在于，

在上述吸附剂保持件上设有贯穿孔。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的氟气生成装置，其特征在于，

上述吸附剂保持件为盆状构件。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的氟气生成装置，其特征在于，

以使上述吸附剂收纳部件内的气体的流动为蜿蜒曲折状的方式设置上述吸附剂保持件。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的氟气生成装置，其特征在于，

在上述第1精制部中的精制装置及上述第2精制部中的精制装置中包含用于排出被吸附的氟化氢的导出路径，回收被该精制装置吸附的氟化氢，在上述电解槽中对氟化氢进行再利用。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的氟气生成装置，其特征在于，

上述吸附剂是氟化钠。

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