(57)【要約】【課題】塩素ガスの供給先に高圧塩素ガスを供給するに際し、塩素ガスを高圧化する過程において、含有される塩素化反応に望ましくなく、濃度が高い場合に爆発する三塩化窒素を低減化できる簡便な方法を提供する。【解決手段】アルカリ金属塩水溶液電解槽の陽極室から製造される塩素ガスを一段昇圧により温度上昇し、一次クーラーを経由して冷却し、二段昇圧により温度上昇し、二次クーラーを経由して冷却してから供給先に送付する高純度塩素ガスを製造する方法及び、二段昇圧後の温度を測定し、その温度値から一次クーラーへの冷却水の流入量を調節して、二段昇圧後の温度を調節する高純度塩素ガスを製造する方法、並びに二次クーラーを経由後の塩素ガス中の三塩化窒素濃度を分析し、その濃度に応じて、一次クーラーへの冷却水の流入量を調節して二段昇圧時の温度を調節する高純度塩素ガスを製造する方法を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属塩水溶液電解槽の陽極室から製造される塩素ガスを一段昇圧により温度上昇し、一次クーラーを経由して冷却し、二段昇圧により温度上昇し、二次クーラーを経由して冷却してから供給先に送気する高純度塩素ガスを製造する方法。
【請求項２】
二段昇圧後の温度を測定し、その温度値から一次クーラーへの冷却水の流入量を調節して、二段昇圧後の温度を調節することを特徴とする請求項１記載の高純度塩素ガスを製造する方法。
【請求項３】
二次クーラーを経由後の塩素ガス中の三塩化窒素濃度を分析し、その濃度に応じて、一次クーラーへの冷却水の流入量を調節して二段昇圧時の温度を調節することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高純度塩素ガスを製造する方法。
【請求項４】
二段昇圧後の温度を７０℃〜１００℃に調節することを特徴とする請求項１乃至３記載の高圧且つ高純度である塩素ガスを製造する方法。
【請求項５】
ターボブロアーで一段昇圧及び二段昇圧を実施することを特徴とする請求項１乃至４記載の高圧且つ高純度である塩素ガスを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧且つ高純度である塩素ガスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塩素ガスは、例えば、メチルクロライドを塩素化して塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素を製造する反応など、種々の塩素化反応が知られている。こうした塩素化反応を大規模なプラントで実施する場合、反応器への原料の塩素ガスの供給は、通常、塩素ガスの供給施設から送られてきた該塩素ガスを往復動型等の圧縮機を用いて高圧状態にして反応器へ圧入するのが一般的である。
【０００３】
ところが、この供給される塩素ガスには、通常、種々の不純物が含有されており、塩素化反応に悪影響を与えることが多々あった。例えば、この塩素ガスには、多いときには数ｐｐｍ程度の三塩化窒素が含まれていることもあるが、該三塩化窒素はほとんどの有機化合物と激しく反応し爆発の危険性がある。また、三塩化窒素の濃度が高い場合、容易に爆発が起こる。また、三塩化窒素は、塩素化反応においては、これが分解して発生する窒素と塩素が反応し、塩化アンモニウムのスケールを発生し、こうしたスケールは、例えば反応が光化学反応で実施される場合においては、紫外線ランプの表面を汚し反応を不安定にする。従って、三塩化窒素が含まれている塩素ガスを塩素化反応の反応器に供給することは極力抑制することが望ましいものであった。
【０００４】
この塩素ガスは、例えば、アルカリ金属塩水溶液の電気分解により陽極から生成するが、その際に、塩素ガス中の三塩化窒素は、原料のアルカリ金属塩水溶液中のアンモニウムイオンや窒素含有有機物と陽極から発生する塩素ガスが結合して生成する。
【０００５】
この三塩化窒素を塩素ガスから除去する方法として、例えば、特許文献１には、反応器に塩素ガスを供給するに際し、塩素ガスを一旦冷却して液化塩素として、反応器近傍まで圧送した後、加温して塩素ガスとして反応器へ供給する方法が提案されており、この方法によれば三塩化窒素等の不純物を除去することは可能であるが、塩素ガスを一旦液化塩素にしてから、再度、塩素ガスに戻すというプロセスは煩雑であり、且つ液化・蒸発することにより三塩化窒素が濃縮し爆発の危険性が高まるため、さらに簡便且つ安全な三塩化窒素の低減方法が望まれている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２４３３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明の目的は、塩素ガスの供給先に高圧塩素ガスを供給するに際し、塩素ガスを高圧化する過程において、含有される塩素化反応に望ましくなく、濃度が高い場合、容易に爆発する三塩化窒素を低減化できる簡便且つ安全な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意研究を続けてきた。その結果、アルカリ金属塩水溶液電解槽の陽極室から製造される塩素ガスを一段昇圧により温度上昇し、一次クーラーを経由して冷却し、二段昇圧により温度上昇し、二次クーラーを経由して冷却してから供給先に送気する高純度塩素ガスを製造する方法によれば、塩素ガス中の三塩化窒素を低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
特に、一次クーラーへの冷却水の流入量を調節して、二段昇圧後の温度を高温に維持するように調節することにより、容易に三塩化窒素を低減化することが可能であり、好ましく、二次クーラーを経由後の塩素ガス中の三塩化窒素濃度を分析し、その濃度に応じて、一次クーラーへの冷却水の流入量を調節して二段昇圧時の温度を調節することが、自動調節方法として適用可能となり、更に好ましい。
【００１０】
特に、２段昇圧後の温度を７０℃〜１００℃に調節することにより、確実に塩素ガス中の三塩化窒素濃度を低減することが可能となり、より好ましい。
【００１１】
塩素ガスを昇圧して送風する装置としては、遠心送風機を使用するが、その種類としては、ターボファンやターボブロアーが例示され、その中でも、ターボブロアーが広範に使用されています。
【００１２】
ターボブロアーの方式として、一段又は多段羽根車による片吸込み又は両吸込み方式があるが、本願発明の様に、二段に分けて塩素ガスを昇圧する場合は両吸込み方式を採用し、乾燥した塩素ガスを対象とする為に、羽根車、軸受け及びケーシングは鋳鉄（並びに炭素鋼相当の素材）のものを使用しています。
【００１３】
二段昇圧後の塩素ガスは１．２〜１．３ｋｇ／ｃｍ２Ｇの圧力を有する。
【００１４】
クーラーとしては、通常は多管式熱交換器を使用し、１０℃程度の冷水を流して、塩素ガスを冷却する。
【００１５】
また、本発明において、使用される塩素ガスは、如何なるものを用いても良いが、特に、三塩化窒素の含有量が０．５〜２０ｐｐｍであるものに対して適用するのが効果的である。一般には、アルカリ金属塩水溶液の電気分解プラントで生成され送気され、上記不純物濃度にある塩素ガスに対して適用するのが好適である。
【００１６】
具体的に、図１を使用して、本願の高圧且つ高純度である塩素ガスを製造する方法を説明する。
【００１７】
塩素ガスは、１２のラインを通して、最初にターボブロアー（１）の一段昇圧部（２）に供給されて、０．４〜０．５ｋｇ／ｃｍ２Ｇに昇圧され、１３のラインでは７０〜８０℃に温度上昇します。その後、一次クーラー（３）へ供給して１５〜４０℃に冷却します。次に、１４のラインを通してターボブロアー（１）の二段昇圧部（４）に供給され、１．３〜１．４ｋｇ／ｃｍ２Ｇに再度昇圧され、１６のラインでは７０〜１００℃に温度上昇します。
【００１８】
最後に、１６のラインを通して二次クーラー（５）に供給され、２０〜３０℃に冷却され、１．２〜１．３ｋｇ／ｃｍ２Ｇの圧力で１７のラインを通して供給先へ塩素ガスを供給します。
【００１９】
尚、一次クーラー（３）及び二次クーラー（５）には、冷水供給ライン（６）及び温水排出ライン（７）が具備されている。
【００２０】
二段昇圧後の温度を測定し、その温度値から一次クーラーへの冷却水の流入量を調節して、二段昇圧後の温度を調節する高純度塩素ガスを製造する方法を開発した。
【００２１】
この方法を図２を使用して具体的に説明する。図１と相違する点は、三塩化窒素の分析取り出しライン（８）、三塩化窒素の分析計（９）、及び、二段昇圧後の温度計（１０）に連動して、一次クーラーの冷水流量制御装置（１１）を取り付けたことである。
【００２２】
温度計（１０）に連動し、設定温度（通常は７５℃以上と設定）より温度が低くなると、一次クーラーの制御冷水流量制御装置（１１）を調節して、冷水流量を下げて、二段昇圧時の温度を上げ、逆に、１００℃に近づく温度になると、冷水流量を上げて、二段昇圧時の温度を下げ、三塩化窒素の分析計（９）により、三塩化窒素濃度がスペック内（例：０．５ｐｐｍ以下）に収まっているかどうかをモニターする。
【００２３】
又、逆に、三塩化窒素の分析計（９）により、三塩化窒素が基準濃度、例えば０．５ｐｐｍを超えた場合、直ちに、一次クーラーの制御冷水流量制御装置（１１）を調整して、一次クーラーの冷水の流量を下げて、１４の位置での温度を上昇させ、ターボブロアー（１）の２段昇圧部（４）において三塩化窒素を熱分解により低減する。
【００２４】
その後で、三塩化窒素の濃度が基準濃度以下となったのを確認後、一次クーラーの制御冷水流量制御装置（１１）の調節弁を調整して、一次クーラーの冷水の流量を徐々に上げて通常運転に戻す。
【００２５】
以上の操作を、三塩化窒素の濃度に応じて、三塩化窒素の分析計（９）と一次クーラーの冷水流量制御装置（１１）及び二段昇圧後の温度計（１０）がオンラインで連結して、自動的に塩素ガス中の三塩化窒素の濃度を制御する方法が、自動監視体制の構築という面で好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、塩素ガスをユーザーに圧送するに際し、塩素化反応に悪影響を及ぼす不純物の三塩化窒素を低減させることができ、ユーザーでの爆発の危険性やスケールの発生が回避することが可能となり、品質保証の面及び安全面での貢献が大きく、特に、塩素ガス中の三塩化窒素の濃度をモニターしながら、自動制御により塩素ガス中の三塩化窒素濃度が基準濃度を超えない様に制御することが可能となり、操業上の効率向上及び爆発リスクの低減への寄与が大きい。
【実施例】
【００２７】
本発明をさらに具体的に説明するために、下記に実施例及び比較例を掲げて説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００２８】
実施例１
図１に示したプロセスにより塩素ガスを製造した。１２のラインより供給される塩素ガスは、食塩の電気分解プラントで生成された塩素ガスを乾燥した塩素ガスであり、０．９４ｐｐｍの三塩化窒素を含有し、温度は２４℃であった。
【００２９】
ターボブロアー（１）（荏原製作所社製  エハラ遠心式多段ブロワ）の１段昇圧部（２）に供給されて、０．５ｋｇ／ｃｍ２Ｇに昇圧され、１３のラインでは７５℃に温度上昇した。その後、一次クーラー（３）（多管式熱交換器）へ供給して１８℃に冷却し、次に、１４のラインを通してターボブロアー（１）の２段昇圧部（４）に供給され、１．４ｋｇ／ｃｍ２Ｇに再度昇圧され、１６のラインでは７５℃に温度上昇した。
【００３０】
最後に、１６のラインを通して二次クーラー（５）（多管式熱交換器）に供給され、２１℃に冷却され、１．３ｋｇ／ｃｍ２Ｇの圧力で１７のラインを通してユーザーへ塩素ガスを供給した。
【００３１】
１７のラインでの塩素ガス中の三塩化窒素含有量は、０．２３ｐｐｍまで低減された。
【００３２】
実施例２
同様に図１に示したプロセスにより塩素ガスを製造した。１２のラインより供給される塩素ガスは、１．０１ｐｐｍの三塩化窒素を含有し、温度２４℃であった。ターボブロアー（１）（荏原製作所社製  エハラ遠心式多段ブロワ）の１段昇圧部（２）に供給されて、０．５ｋｇ／ｃｍ２Ｇに昇圧され、１３のラインでは７８℃に温度上昇した。その後、一次クーラー（３）（多管式熱交換器）へ供給して２５℃に冷却し、次に、１４のラインを通してターボブロアー（１）の２段昇圧部（４）に供給され、１．４ｋｇ／ｃｍ２Ｇに再度昇圧され、１６のラインでは８０℃に温度上昇した。
【００３３】
最後に、１６のラインを通して二次クーラー（５）（多管式熱交換器）に供給され、２２℃に冷却され、１．３ｋｇ／ｃｍ２Ｇの圧力で１７のラインを通してユーザーへ塩素ガスを供給した。
【００３４】
１７のラインでの塩素ガス中の三塩化窒素含有量は、０．３３ｐｐｍまで低減された。
【００３５】
実施例３
同様に図１に示したプロセスにより塩素ガスを製造した。１２のラインより供給される塩素ガスは、０．７３ｐｐｍの三塩化窒素を含有し、温度２４℃であった。ターボブロアー（１）（荏原製作所社製  エハラ遠心式多段ブロワ）の１段昇圧部（２）に供給されて、０．５ｋｇ／ｃｍ２Ｇに昇圧され、１３のラインでは７９℃に温度上昇した。その後、一次クーラー（３）（多管式熱交換器）へ供給して３５℃に冷却し、次に、１４のラインを通してターボブロアー（１）の二段昇圧部（４）に供給され、１．４ｋｇ／ｃｍ２Ｇに再度昇圧され、１６のラインでは９０℃に温度上昇した。
【００３６】
最後に、１６のラインを通して二次クーラー（５）（多管式熱交換器）に供給され、２３℃に冷却され、１．３ｋｇ／ｃｍ２Ｇの圧力で１７のラインを通してユーザーへ塩素ガスを供給した。
【００３７】
１７のラインでの塩素ガス中の三塩化窒素含有量は、０．０８ｐｐｍまで低減された。
【００３８】
比較例１
図３で示されるプロセスにより塩素ガスを製造した。
【００３９】
１２のラインより供給される塩素ガスは、１．０１ｐｐｍの三塩化窒素を含有し、温度２４℃であった。ターボブロアー（１）（荏原製作所社製  エハラ遠心式多段ブロワ）の昇圧部（２）に供給されて、０．５ｋｇ／ｃｍ２Ｇに昇圧され、１３のラインでは７９℃に温度上昇した。その後、一次クーラー（３）（多管式熱交換器）へ供給して１８℃に冷却し、１５のラインを通してユーザーへ塩素ガスを供給した。
【００４０】
１５のラインでの塩素ガス中の三塩化窒素含有量は、０．６７ｐｐｍと高い濃度のままであった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本願発明の塩素ガス製造方法のプロセスの１例（実施例１〜３で使用）
【図２】本願発明の塩素ガス製造方法の自動制御プロセスの１例
【図３】比較例１で使用した塩素ガス製造方法のプロセス
【符号の説明】
【００４２】
１：ターボブロアー
２：一段昇圧部
３：一次クーラー
４：二段昇圧部
５：二次クーラー
６：冷水供給ライン
７：温水排出ライン
８：三塩化窒素の分析取り出しライン
９：三塩化窒素の分析計
１０：二段昇圧後の温度計
１１：一次クーラーの冷水流量制御装置
１２：塩素ガスをターボブロアーの一段昇圧部へ供給するライン
１３：一段昇圧後の塩素ガスを一次クーラーへ供給するライン
１４：一次冷却後の塩素ガスをターボブロアーの二段昇圧部へ供給するライン
１５：一次冷却後の塩素ガスを供給先へ供給するライン
１６：二段昇圧後の塩素ガスを二次クーラーへ供給するライン
１７：二次冷却後の塩素ガスを供給先へ供給するライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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