(57)【要約】【課題】高純度の硫化カルボニルを工業的に安定して製造することができ、耐腐食性の高い製造設備を提供する。【解決手段】硫黄を加熱して気化させる加熱炉２０と、該加熱炉２０で加熱されて気化した硫黄と一酸化炭素とを反応させて硫化カルボニルを製造する金属製の反応炉３０とを備えており、反応炉３０の内壁面に酸化鉄被膜を形成した後、該内壁面を加熱炉で加熱されて気化した硫黄により加熱処理した保護膜を形成している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄を加熱して気化させる加熱炉と、該加熱炉で加熱されて気化した硫黄と一酸化炭素とを反応させて硫化カルボニルを製造する金属製の反応炉とを備えた硫化カルボニル製造設備において、
前記反応炉の内壁面に酸化鉄被膜を形成した後、該内壁面を加熱炉で加熱されて気化した硫黄により加熱処理し、保護膜を形成したことを特徴とする硫化カルボニル製造設備。
【請求項２】
前記加熱炉の内壁面に酸化鉄被膜を形成した後、該内壁面を加熱炉で加熱されて気化した硫黄により加熱処理し、保護膜を形成したことを特徴とする請求項１記載の硫化カルボニル製造設備。
【請求項３】
前記加熱処理は、４００〜５００℃で３〜５時間行われていることを特徴とする請求項１又は２記載の硫化カルボニル製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫化カルボニル製造設備に関し、詳しくは、硫黄を加熱して気化させる加熱炉と、該加熱炉で加熱されて気化した硫黄と一酸化炭素とを反応させて硫化カルボニルを製造する金属製の反応炉とを備えた硫化カルボニル製造設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造工程において、硫化カルボニル（ＣＯＳ）ガスは、エッチングガスと混合して使用するとエッチング中の側壁保護機能が顕れていることが見いだされ、エッチング形状の改善に効果のあるガスとして今後の需要増加が見込まれている。さらに、半導体製造プロセスを安定させるために、硫化カルボニルガスは高純度であることが求められている。
【０００３】
従来、高純度の硫化カルボニルの製造方法として、酸化鉄又は酸化鉄水和物を硫黄蒸気中で加熱処理したものを触媒として使用し、一酸化炭素と硫黄を反応させて硫化カルボニルを製造する方法が知られている（特許文献１参照）。また、硫化水素と二酸化炭素とを反応させ、酸性不純物を塩基性組成物と接触させて不純物を除去する方法が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５０−１０４７９５号公報
【特許文献２】特開２０１３−２１２９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２記載の硫化カルボニルの製造方法では、不純物を除去する工程を設けなければならず、設備として複雑なものとなってしまう。また、特許文献１記載の硫化カルボニルの製造方法に用いられる製造設備は、石英ガラス管によるものであり、現代における工業的な硫化カルボニルの製造には不向きなものであった。また特許文献１の反応条件では、一酸化炭素と硫黄との反応を金属製の設備で行ったとしても、金属腐食が発生してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、高純度の硫化カルボニルを工業的に安定して製造することができ、耐腐食性の高い製造設備を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の硫化カルボニル製造設備は、硫黄を加熱して気化させる加熱炉と、該加熱炉で加熱されて気化した硫黄と一酸化炭素とを反応させて硫化カルボニルを製造する金属製の反応炉とを備えた硫化カルボニル製造設備において、
前記反応炉の内壁面に酸化鉄被膜を形成した後、該内壁面を加熱炉で加熱されて気化した硫黄により加熱処理し、保護膜を形成したことを特徴としている。
また、加熱炉の内壁面にも、反応炉の内壁面と同様に、酸化鉄被膜を形成した後、該内壁面を加熱炉で加熱されて気化した硫黄により加熱処理し、保護膜を形成したことを特徴としている。さらに、前記加熱処理は、４００〜５００℃で３〜５時間行われていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の硫化カルボニル製造設備によれば、反応炉や加熱炉の内壁面に酸化鉄被膜を形成した後に、硫黄の蒸気によって加熱処理されることで耐腐食性が高まっており、高純度の硫化カルボニルを長期間安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の硫化カルボニル製造設備の一形態例を示す説明図である。
【図２】実施例と比較例の硫化カルボニルの濃度と発生量を示すグラフである。
【図３】実施例の反応炉の減肉量を示すグラフである。
【図４】比較例の反応炉の減肉量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の硫化カルボニル製造設備の一形態例を示すもので、硫化カルボニル製造設備１０は、硫黄（Ｓ）を加熱して気化させる加熱炉２０と、該加熱炉２０で加熱されて気化した硫黄（Ｓ）と一酸化炭素（ＣＯ）とを反応させて硫化カルボニル（ＣＯＳ）を製造する反応炉３０とを備えている。
加熱炉２０及び反応炉３０とも金属製である。反応炉３０の内壁面には、酸化剤によって酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）膜を形成した後、加熱炉２０で蒸気化した硫黄（Ｓ）によって加熱処理し保護膜を形成している。
また、加熱炉２０の内壁面にも、同様に酸化剤によって酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）膜を形成した後、加熱炉２０で蒸気化した硫黄（Ｓ）によって加熱処理し、保護膜を形成している。
以下、本発明の硫化カルボニル製造設備について、実施例を示して説明するが、本発明はこの実施例によって、何ら限定されるものではない。
【００１１】
＜実施例＞
外径４００ｍｍ、肉厚１０ｍｍ、長さ１，８００ｍｍのＳＵＳ３０４製の円筒形の反応炉を、酸化剤として酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ２Ｏ３）を混合した１４０〜１４５℃の苛性ソーダで処理し、反応炉の内壁面に５ミクロンの酸化鉄被膜を形成した。酸化鉄被膜を形成後、反応炉内を４５０℃の硫黄蒸気により、４時間加熱処理した。また、同サイズの加熱炉についても同様の処理を施した。
【００１２】
＜比較例＞
外径４００ｍｍ、肉厚１０ｍｍ、長さ１，８００ｍｍのＳＵＳ３０４製の円筒形の反応炉及び加熱炉を用いたが、特に、酸化鉄被膜の形成や硫黄蒸気による加熱処理は一切行っていない。
【００１３】
実施例及び比較例の硫化カルボニル製造設備をそれぞれ用いて周知の方法で硫化カルボニルを製造する実験を行った結果を図２に示す。図２は、横軸に製造時間を、縦軸に硫化カルボニルの濃度と発生量を示したものであり、製造時間の全体にわたって、実施例の方が比較例よりも硫化カルボニルの発生量も純度も高いことがわかる。
【００１４】
また、製造開始から１９時間経過した時点での反応生成物の成分を分析した結果、比較例の製造設備における反応生成物は、ＣＯＳ濃度８．３３％、ＣＯ２濃度０．１５％、ＣＯ濃度９１．５％であるのに対し、実施例の製造設備における反応生成物は、ＣＯＳ濃度２５．５％、ＣＯ２濃度２．５％、ＣＯ濃度０．５％であり、極めて高純度な硫化カルボニルが得られることが分かった。
【００１５】
さらに、図３と図４とは、それぞれ実施例と比較例とにおける反応炉の各箇所の減肉量を示すグラフであり、縦軸が反応炉の肉厚を、横軸が反応炉の稼働時間を示すものである。図３と図４とを比較すれば分かるように、酸化鉄被膜を形成した後、硫黄蒸気により加熱処理し、保護膜を形成することで、長時間稼働しても反応炉の肉厚に変化があらわれず、耐腐食性が極めて向上している。
【００１６】
なお、硫黄蒸気で加熱処理する温度が、４００℃未満であると、効率が著しく低下し、５００℃より高いと、腐食が早く進行してしまうという問題が生じてしまう。さらに、加熱処理時間が３時間未満であると、充分な加熱処理が行われず耐腐食性の向上が望めず、５時間より長く加熱しても効果はあまり変わらない。
また、酸化鉄被膜の厚さは、厚ければ厚いほど好ましく、５ミクロン以下だと劣化が早まるおそれがある。なお、反応炉及び加熱炉については、ステンレス以外にもクロム合金、コバルト合金等といった金属製のものを用いることもできる。
【符号の説明】
【００１７】
１０…硫化カルボニル製造設備、２０…加熱炉、３０…反応炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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