(57)【要約】【課題】  ハウジング(3)の内面(3a)を非金属材料などでコーティングすることなくそのまま用いても、長期間に亙り、この金属材料を腐食させることなく、乾燥塩素ガス(A)に含まれる硫酸飛沫の除去に用い得るフィルター装置(1)を提供する。【解決手段】  本発明のフィルター装置(1)は、硫酸飛沫を含む塩素ガス(A)から硫酸飛沫を除去するためのフィルター材(2)と、該フィルター材(2)を保持する金属製のハウジング(3)とを備え、ハウジング(3)は、内面(3a)が、質量分率でクロムを１８％〜２４％、モリブデンを１２％〜１８％および鉄を０．５％〜７％それぞれ含有するニッケル基合金材で構成されていることを特徴とする。【選択図】  図１
2006045610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸飛沫を含む乾燥塩素ガス(A)から硫酸飛沫を除去するためのフィルター材(2)と、
該フィルター材(2)を保持する金属製のハウジング(3)とを備え、
該ハウジング(3)は、内面(3a)が、質量分率でクロムを１８％〜２４％、モリブデンを１２％〜１８％および鉄を０．５％〜７％それぞれ含有するニッケル基合金材で構成されている
ことを特徴とするフィルター装置(1)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフィルター装置に関し、詳しくは硫酸飛沫を含む乾燥塩素ガスから硫酸飛沫を除去するためのフィルター装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水分を含む湿潤塩素ガス(B)から水分を除去して乾燥塩素ガス(A)を得る方法としては、特許文献１〔特開２００３−１８１２３５号公報第２頁段落番号００１０〜第３頁段落番号００１１〕に示されるように、湿潤塩素ガス(B)を濃硫酸(C)と接触させる方法が挙げられ、具体的には、例えば図３に示すような乾燥塔(5)を用い、塔底(51)から湿潤塩素ガス(B)を供給して乾燥塔(5)内を塔頂(52)に向けて流通させると共に、塔頂(52)側から塔底(51)に向けて濃硫酸(C)を流通させ、塔(5)内で湿潤塩素ガス(B)を濃硫酸(C)と接触させる方法が挙げられる。この方法によれば、湿潤塩素ガス(B)に含まれる水分は濃硫酸(C)に吸収されるので、塔頂(52)からは乾燥塩素ガス(A)を得ることができる。
【０００３】
かかる方法において、湿潤塩素ガス(B)に含まれる水分を十分に吸収させるには、濃硫酸(C)を大量に供給することが好ましく、また、例えば泡鐘トレイ(53)、充填物(54)などを乾燥塔(5)内に配置して湿潤塩素ガス(B)が濃硫酸(C)と十分な面積で接触するようにすることが好ましい。ところが、塔(5)内で湿潤塩素ガス(B)と濃硫酸(C)とが接触すると、硫酸の微細な飛沫が発生し、乾燥塩素ガス(A)に同伴される。このため、塔頂(52)から乾燥塩素ガス(A)を得るための配管(6)は、内面が塩素や硫酸に対して不活性な材質、例えばポリ塩化ビニルなどの耐食性の非金属材料で構成されている（図１）。
【０００４】
かかる方法により得られる乾燥塩素ガス(A)に含まれる硫酸の飛沫を除去するに、通常は乾燥塩素ガス(A)をフィルター装置(1)に導き、このフィルター装置(1)を通過させて、硫酸飛沫を捕集して除去している。フィルター装置(1)としては、例えば図１に示すように、繊維からなる孔径０．５〜１０μｍ程度のフィルター材(2)が、ハウジング(3)内に固定されたものが用いられる。ハウジング(3)としては、強度の点で、金属材料で構成されたものが用いられ、その内面(3a)は、塩素や硫酸飛沫による腐食を防止するため、配管(6)と同様に、ポリ塩化ビニルなどの耐食性の非金属材料でコーティングされている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１８１２３５号公報第２頁段落番号００１０〜第３頁段落番号００１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ハウジング(3)の内面を非金属材料でコーティングすることなく、そのまま用いても、長期間に亙り腐食を生ずることなく使用できれば、非金属材料などをコーティングするための費用を節約できて経済的にも有利である。また、非金属材料でコーティングしたのでは、フィルター材の交換、フィルター装置の点検、補修などの際には、非金属材料のコーティングが破れないよう、慎重な取扱いが必要となるが、機械的強度に優れた金属材料をそのまま内面に使用できれば、取扱いが容易となる。
【０００７】
そこで本発明者は、ハウジングの内面を非金属材料などでコーティングすることなくそのまま用いても、長期間に亙り、この金属材料を腐食させることなく、乾燥塩素ガスに含まれる硫酸飛沫の除去に用い得るフィルター装置を開発するべく鋭意検討した結果、質量分率でクロムを１８％〜２４％、モリブデンを１２％〜１８％、鉄を０．５％〜７％それぞれ含有するニッケル基合金材は、十分な機械的強度を有していて慎重な取扱いを必要とせず、また、硫酸飛沫の存在下では塩素による腐食が進行し難いことを見出し、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明は、硫酸飛沫を含む塩素ガス(A)から硫酸飛沫を除去するためのフィルター材(2)と、
該フィルター材(2)を保持する金属製のハウジング(3)とから構成され、
該ハウジング(3)は、内面(3a)が、質量分率でクロムを１８％〜２４％、モリブデンを１２％〜１８％および鉄を０．５％〜７％それぞれ含有するニッケル基合金材で構成されている
ことを特徴とするフィルター装置(1)を提供するものである。図１に本発明のフィルター装置(1)の一例を模式的に示す。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のフィルター装置によれば、ハウジングの内面が塩素および硫酸に侵されることなく、乾燥塩素ガスに含まれる硫酸飛沫を除去することができ、またハウジングの内面が金属材料で構成されているので、取扱いが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図１〜図３を用いて本発明を説明する。図１は、本発明のフィルター装置(1)の一例を模式的に示す断面図であり、図２は本発明のフィルター装置に用いられるフィルター材(2)の一例を模式的に示す分解組立図であり、図３は湿潤塩素ガスから水分を除去して乾燥塩素ガスを得る工程を示す模式図である。
【００１１】
本発明のフィルター装置(1)はフィルター材(2)を備えている。フィルター材(2)としては、例えばフッ素樹脂繊維、ポリプロピレン繊維などの合成繊維、ガラス繊維などの繊維からなるものが挙げられる。
【００１２】
フィルター材(2)の形状は特に限定されるものではなく、硫酸飛沫の除去に通常用いられるものであればよく、例えば図２に示すように円筒形状に成形されたものを用いることができる。
【００１３】
図２に示すフィルター材(2)は、円筒形状に成形された繊維からなるフィルター材本体(20)が縦置きされた状態で外筒(21)に入れられ、同時にフィルター材本体(20)の中空部(27)に内筒(22)が入れられたものである。図２に示すフィルター材(2)では、外筒(21)および内筒(22)は、それぞれ側面に多数の孔(23、24)が設けられたものを用いているが、これ以外にも、例えば金網などを成形して用いてもよい。
【００１４】
ここで外筒(21)、内筒(22)、底板(25)は、それぞれ塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂などのような塩素および硫酸に対して不活性な非金属材料で構成されていてもよい。また、金属材料で構成され、表面を上記と同様の非金属材料でコーティングされたものであってもよい。さらに本願発明で規定するニッケル基合金材で構成され、表面がコーティングされていなくてもよい。
【００１５】
本発明のフィルター装置(1)は、このようなフィルター材(2)を保持する金属製のハウジング(3)を備える。図１に示すハウジング(3)は、図２に示すフィルター材(2)を保持するハウジング(3)であって、タンク状のハウジング本体(30)と、このハウジング本体(30)の内部を上下に二分する仕切板(31)を備えている。この仕切板(31)には、フィルター材の中空部(27)に相当する径の穴(32)が、１個（図１）または複数、設けられている。
【００１６】
図１に示すフィルター装置(1)では、この仕切板(31)の穴(32)に、フィルター材(2)の中空部(27)が一致するように、１個（図１）または複数のフィルター材本体(20)が上部で仕切板(31)に固定されている。そして、二分されたハウジング(3)の下部に、硫酸飛沫を含む乾燥塩素ガス(A)を導き入れると、乾燥塩素ガス(A)は、フィルター材の外筒(21)に設けられた孔(23)からフィルター材本体(20)に導かれ、ここでフィルター素材(20)によって硫酸飛沫が分離されたのち、内筒(22)の孔(24)から中空部(27)に至り、仕切板の穴(32)を通過して、二分されたハウジング(3)の上部に至り、ここから外部に導き出される。フィルター材本体(20)により分離された硫酸飛沫は、フィルター材本体(20)内を流下して抜出ノズル(26)を通って、ハウジングの底面(32)に貯まる。ここに貯まった硫酸(C')は、取り出されて再度乾燥塔(5)に戻して使用されてもよい。
【００１７】
本発明のフィルター装置(1)では、ハウジング(3)の内面(3a)、例えばハウジング本体(30)の内面や、仕切板(31)の表面などは、質量分率でクロムを１８％〜２４％、モリブデンを１２％〜１８％、および鉄を０．５％〜７％含有するニッケル基合金材で構成されている。ここで、ニッケル基合金材とは、ニッケルを主成分とし、他の金属成分を含む合金である。クロム含有量が１８％未満であると、腐食が生じ易い傾向にある。かかるニッケル基合金材はタングステンの含有量が０で実質的に含有しなくてもよいし、含有していてもよい。タングステンを含有する場合、その含有量は通常５％以下である。かかるニッケル基合金材は０．２％程度以下であればシリコンを、また０．０２％程度以下であれば炭素をそれぞれ含有していてもよい。
【００１８】
かかるニッケル基合金材としては、市販されているものを用いることができ、例えば三菱マテリアル(株)から「Ａｌｌｏｙ ２２」、Ｋｒｕｐｐ ＶＤＭ社（ドイツ）から「Ａｌｌｏｙ ５９」などとして、各種形状、例えば板状、棒状、管状のものが市販されているので、これらをそのままで、または加工して用いればよい。
【００１９】
本発明のフィルター装置(1)に適用される乾燥塩素ガス(A)に含まれる硫酸飛沫は、塩素ガス(A)に対して物質量比（モル比）で２ｐｐｍ（塩素１モルあたり０．０００００２モル）〜１００ｐｐｍ（塩素１モルあたり０．０００１００モル）程度である。硫酸飛沫の含有量が少なかったり、あまりに多いと、フィルター材(2)で除去することが困難となる傾向にある。
【００２０】
乾燥塩素ガス(A)は、乾燥状態であり、水分含有量が物質量比（モル比）で通常１００ｐｐｍ（乾燥ガス１モルあたり水０．０００１００モル）以下、好ましくは５０ｐｐｍ（乾燥ガス１モルあたり水０．００００５０モル）以下、理想的には実質的に０である。
【００２１】
乾燥塩素ガス(A)は、窒素ガス、アルゴンガスなどのいわゆる不活性ガスのほか、酸素ガス、二酸化炭素ガス、塩化水素ガスなどを含んでいてもよい。
【００２２】
かかる乾燥塩素ガス(A)は、例えば図３に示すように、乾燥塔(5)により、湿潤塩素ガス(B)を濃硫酸(C)と接触させて得られたものが用いられる。図３に示す乾燥塔(5)では、その塔底(51)から湿潤塩素ガス(B)を供給し、乾燥塔(5)の内部を塔底(51)から塔頂(52)に向けて湿潤塩素ガス(B)を流通させる。これと同時に、塔頂(52)側から濃硫酸(C)を供給し、塔底(51)に向けて流通させて、乾燥塔(5)の内部で湿潤塩素ガス(B)を濃硫酸(C)と接触させる。塔頂(52)側の供給口(101)からは濃硫酸(C)が塔底(51)に向けて供給される。濃硫酸(C)は、供給口(101)から、そのまま流下させて供給してもよいし、噴霧して供給してもよい。供給された濃硫酸(C)は供給口(101)の下方の泡鐘トレイ(53)を通過し、さらにその下方の充填物(54)を通過して、塔底(51)に到達する。塔底(51)から塔頂(52)に向けて流通する湿潤塩素ガス(B)は、充填物(54)および泡鍾トレイ(53)において濃硫酸(C)と接触し、ガスに含まれる水分が濃硫酸(C)に吸収され、乾燥塩素ガス(A)となる。乾燥塩素ガス(A)は、塔頂(52)から配管(6)を通じて乾燥塔(5)の外部に取り出される。かくして取り出された乾燥塩素ガス(A)には、硫酸飛沫が含まれている。
【００２３】
なお、図３に示す乾燥塔(5)において、供給口(101)から供給された濃硫酸(C)は湿潤塩素ガス(B)と接触して水分を吸収し、硫酸(C3)となって塔底(51)に到達し、ここに貯留されるが、塔底に貯留される硫酸(C3)は通常、更に水分を吸収し得るので、これをポンプ(11)により回収し、必要により熱交換器(12)で温度調節されたのち第二供給口(102)から乾燥塔(5)内部に供給されてもよく、乾燥塔内部に供給された硫酸(C2)は、塔内を流通する湿潤塩素ガス(B)と接触して再び水を吸収する。第二供給口(102)は通常、先の供給口(101)よりも下方側に配置され、図３に示す乾燥塔(5)では、供給口(101)の下側の泡鐘トレイ(53)の更に下側であって、充填物(54)の上側に第二供給口が配置されている。第二供給口(102)から供給される硫酸(C2)は、噴霧して供給してもよいし、流下または滴下して供給してもよいが、図３に示す乾燥塔(5)では、第二供給口(102)の下側の充填物(54)に均一に硫酸を供給できるように、噴霧して供給している。塔底から回収された硫酸の一部(C4)は系外に排出される。
【００２４】
なお、乾燥等(5)からフィルター装置(1)へ乾燥塩素ガス(A)を導く配管(6)の内面も、本発明で規定するニッケル合金材で構成されていてもよい。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例によって限定されるものではない。
【００２６】
参考例１
第１表に記載の組成の合金材Ａ、合金材Ｂおよび合金材Ｃをそれぞれ板状（７５ｍｍ×１５ｍｍ×２ｍｍ）に切出して試験片とし、Ｕ字型に曲げてＵベント試験片とした。この試験片を濃度が質量分率で６５％、８０％、９０％の硫酸水溶液にそれぞれ浸漬した。同時に、同様に切出しＵ字型に曲げたＵベント試験片を各硫酸水溶液の上方の気相中にそれぞれ配置した。４０℃を維持しながら１６８時間の間、硫酸水溶液に塩素ガス（純度約１００％）をバブリングして吹き込んだ。塩素ガスを吹き込むことで、気相中に配置した試験片の表面には硫酸飛沫が付着していた。その後、試験片を取出し、水洗し、乾燥して、表面を目視で観察した。また試験片の質量の減少量を測定して、腐食速度を求めた。結果を第２表に示す。
【００２７】
第 １ 表                      
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Ｎｉ  Ｃｒ  Ｍｏ  Ｆｅ  Ｗ    Ｓｉ  Ｃ    
──────────────────────────
合金材Ａ  ５７  ２１  １３    ３  3.2   0.04  0.005 
合金材Ｂ  ５９  ２３  １６    １   ０   0.04  0.005 
合金材Ｃ  ５７  １６  １６    ６  3.5   0.04  0.005 
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
単位は％（質量分率）
【００２８】
第 ２ 表                             
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
試験片                    浸漬                    気相            
─────────        ─────────  
硫酸濃度  腐食速度    外観          腐食速度    外観    
(g/m2hr)                  (g/m2hr)            
─────────────────────────────────
合金材Ａ   ６５％     0.002   変化なし          0.001   変化なし  
８０％     0.002   変化なし          0.001   変化なし  
９０％     0.002   変化なし          0.001   変化なし  
合金材Ｂ   ６５％     0.001   変化なし          0.001   変化なし  
８０％     0.001   変化なし          0.001   変化なし  
９０％     0.001   変化なし          0.001   変化なし  
合金材Ｃ   ６５％     0.011   全面腐食          0.004   変化なし  
８０％     0.001   隙間腐食          0.002   隙間腐食  
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【００２９】
実施例１
湿潤塩素ガス（Ｃｌ2、純度はモル分率で約９９％、水分（Ｈ2Ｏ）をモル分率で約１％含む）(B)を図３に示す乾燥塔(5)の塔底(51)から供給し、濃硫酸(C)と接触させて、塔頂(52)から乾燥塩素ガス(A)を得る。得られた乾燥塩素ガス(A)は、水分の含有量が検出下限（乾燥ガス１モルあたり０．０００００５モル（５ｐｐｍ））未満であった。この乾燥塩素ガス(A)には、５０〜６０ｐｐｍ（乾燥ガス１モルあたり０．００００５０〜０．００００６０モル）程度の硫酸が飛沫として含まれている。次いで、この乾燥塩素ガス(A)に図１に示すフィルター装置(1)を通過させると、通過後の硫酸飛沫の含有量は約２ｐｐｍとなる。
【００３０】
このフィルター装置(1)のハウジング(3)は、内面を含めて全て上記合金材Ａまたは合金材Ｂで構成しておくと、長期間に亙り腐食を生ずることなく使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のフィルター装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明のフィルター装置に用いられるフィルター材の一例を模式的に示す分解組立図である。
【図３】湿潤塩素ガスから水分を除去して乾燥塩素ガスを得る工程を示す模式図である
【符号の説明】
【００３２】
Ａ：乾燥塩素ガス    Ｂ：湿潤塩素ガス
Ｃ：濃硫酸          C1：濃硫酸          C2〜C4：硫酸        C'：硫酸
１フィルター装置
２：フィルター材    21：外筒            22：内筒
23：孔            24：孔              25：底板            26：ノズル
３：ハウジング      30：ハウジング本体  31：仕切板          32：穴
3a：内面
【図１】
2006045610.tif 000003
【図２】
2006045610.tif 000004
【図３】
2006045610.tif 000005