(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素と水素から、水素過剰条件でバーナー燃焼装置により塩化水素を合成する合成工程と、
上記合成工程を経た、塩化水素を含む混合ガスの不純物の一部を、吸着剤を用いて除去する吸着除去工程と、
上記吸着除去工程を経た粗塩化水素ガスに含まれる不純物の少なくとも一部をＰＳＡ法により除去する圧力変動吸着式ガス分離工程と、を含み、
上記圧力変動吸着式ガス分離工程では、塩化水素を選択的に吸着するＰＳＡ吸着剤が充填された複数のＰＳＡ吸着塔を用いて、
上記ＰＳＡ吸着塔が相対的に高圧である状態にて、上記ＰＳＡ吸着塔に上記粗塩化水素ガスを導入して当該粗塩化水素ガス中の塩化水素を上記ＰＳＡ吸着剤に吸着させ、当該ＰＳＡ吸着塔から非吸着ガスを排出する吸着工程と、上記ＰＳＡ吸着塔に上記粗塩化水素ガスよりも塩化水素濃度が高い洗浄ガスを導入し、当該ＰＳＡ吸着塔から洗浄オフガスを排出する洗浄工程と、上記ＰＳＡ吸着塔内を減圧して上記ＰＳＡ吸着剤から塩化水素を脱着させ、当該ＰＳＡ吸着塔から塔内ガスを排出させる脱着工程と、を含むサイクルを繰り返し行い、
上記脱着工程において上記ＰＳＡ吸着塔から排出される上記塔内ガスを精製ガスとして取得する、塩化水素の製造方法。
【請求項２】
上記吸着除去工程に用いられる上記吸着剤は、活性炭、ゼオライト、および非ゼオライト系多孔質酸性酸化物からなる群より選択される１または複数で構成される、請求項１に記載の塩化水素の製造方法。
【請求項３】
上記ＰＳＡ吸着剤は、ゼオライト、および非ゼオライト系多孔質酸性酸化物からなる群より選択される１または複数で構成される、請求項１または２に記載の塩化水素の製造方法。
【請求項４】
上記洗浄工程において上記ＰＳＡ吸着塔に導入する上記洗浄ガスの導入量を、上記ＰＳＡ吸着塔内の吸着剤充填領域における空隙容積で除した値が、１．８５以上である、請求項１ないし３のいずれかに記載の塩化水素の製造方法。
【請求項５】
上記合成工程の前に、不純物を含む原料塩素から、沸点が塩素よりも低い低沸点成分を蒸留によって除去する蒸留工程を備える、請求項１ないし４のいずれかに記載の塩化水素の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩化水素の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塩化水素は多くの化学産業で使用されており、重要な工業中間原料である。特に、半導体原料に用いられる塩化水素は高純度のものが要求されている。塩化水素の製造方法としては、化学設備での合成反応で副生される塩化水素を含む排ガスからの分離・濃縮による方法、または、塩素と水素から塩化水素を直接合成する方法が挙げられる。
【０００３】
塩素と水素から塩化水素を合成する方法としては、バーナーを用いた燃焼法が知られている。燃焼法は、合成後のガスに残る未反応塩素を低減するために、一般的に水素過剰条件で燃焼が行われる。そのため、合成後のガス中には、過剰に加えた分の水素が存在する。さらに、水素以外の不純物として、原料の塩素や水素由来の、窒素、酸素、二酸化炭素、一酸化炭素、臭素、炭化水素、水分や、燃焼しきれずに微量に残存した塩素など、が含まれ得ることが知られており、塩化水素の高純度化の阻害要因となっている。
【０００４】
高純度塩化水素を得る方法について、例えば、特許文献１，２に開示されている。特許文献１においては、バーナー燃焼後の塩化水素含有ガスに純水を加えて塩酸にすることで、バーナー燃焼後の微量の塩素と、過剰に加えた水素を取り除く方法が開示されている。この方法では、塩素や水素を有意に取り除くことは可能であるが、その後、高純度塩化水素を得るためには、共沸点混合物である塩酸中の水分を除去する必要があり、大きなエネルギーが必要となるという問題があった。特許文献２においては、純水を加えないプロセスとして、酸素および水分を除去した塩素と水素を用い、バーナー燃焼後に蒸留を行うことで水素を除去し、高純度塩化水素を得る方法が開示されている。しかしながらこの方法では、燃焼点火時に空気を入れる必要があるため、バーナー燃焼中生成した水分、および反応しきれなかった塩素が残存するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７７５３６４号公報
【特許文献２】特表２０１３−５４５７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような事情の下で考え出されたものであって、不純物を効率的に除去し、高純度の塩化水素を得るのに適した塩化水素の製造方法を提供することを主たる課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によって提供される塩化水素の製造方法は、塩素と水素から、水素過剰条件でバーナー燃焼装置により塩化水素を合成する合成工程と、上記合成工程を経た、塩化水素を含む混合ガスの不純物の一部を、吸着剤を用いて除去する吸着除去工程と、上記吸着除去工程を経た粗塩化水素ガスに含まれる不純物の少なくとも一部をＰＳＡ法により除去する圧力変動吸着式ガス分離工程と、を含む。
【０００８】
好ましくは、上記吸着除去工程に用いられる上記吸着剤は、活性炭、ゼオライト、および非ゼオライト系多孔質酸性酸化物からなる群より選択される１または複数で構成される。
【０００９】
好ましくは、上記圧力変動吸着式ガス分離工程では、塩化水素を選択的に吸着するＰＳＡ吸着剤が充填された複数のＰＳＡ吸着塔を用いて、上記ＰＳＡ吸着塔が相対的に高圧である状態にて、上記ＰＳＡ吸着塔に上記粗塩化水素ガスを導入して当該粗塩化水素ガス中の塩化水素を上記ＰＳＡ吸着剤に吸着させ、当該ＰＳＡ吸着塔から非吸着ガスを排出する吸着工程と、上記ＰＳＡ吸着塔に上記粗塩化水素ガスよりも塩化水素濃度が高い洗浄ガスを導入し、当該ＰＳＡ吸着塔から洗浄オフガスを排出する洗浄工程と、上記ＰＳＡ吸着塔内を減圧して上記ＰＳＡ吸着剤から塩化水素を脱着させ、当該ＰＳＡ吸着塔から塔内ガスを排出させる脱着工程と、を含むサイクルを繰り返し行い、上記脱着工程において上記ＰＳＡ吸着塔から排出される上記塔内ガスを精製ガスとして取得する。
【００１０】
好ましくは、上記ＰＳＡ吸着剤は、ゼオライト、および非ゼオライト系多孔質酸性酸化物からなる群より選択される１または複数で構成される。
【００１１】
好ましくは、上記洗浄工程において上記ＰＳＡ吸着塔に導入する上記洗浄ガスの導入量を、上記ＰＳＡ吸着塔内の吸着剤充填領域における空隙容積で除した値が、１．８５以上である。
【００１２】
好ましくは、上記合成工程の前に、不純物を含む原料塩素から、沸点が塩素よりも低い低沸点成分を蒸留によって除去する蒸留工程を備える。
【００１３】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る塩化水素の製造方法を実行するのに使用することができる塩化水素製造システムの概略構成を表す。
【図２】吸着除去工程を実行するための吸着装置の一例の概略構成を表す。
【図３】圧力変動吸着式ガス分離工程を実行するためのＰＳＡガス分離装置の一例の概略構成を表す。
【図４】圧力変動吸着式ガス分離工程のステップ１〜３におけるガス流れ状態を表す。
【図５】圧力変動吸着式ガス分離工程のステップ１〜３’におけるガス流れ状態を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る塩化水素の製造方法を実行するのに使用することができる塩化水素製造システムＸの概略構成を示している。塩化水素製造システムＸは、貯留タンク１と、蒸留塔２と、気化器３と、バーナー燃焼装置４と、吸着装置５と、圧力変動吸着式ガス分離装置（ＰＳＡガス分離装置）６と、これらに接続される配管と、を備え、原料塩素および原料水素を供給しつつ連続的に塩化水素を製造することができるように構成されている。
【００１７】
貯留タンク１は、原料塩素たる液化塩素を貯留するためのものである。貯留タンク１内の液化塩素の純度は日本ソーダ工業会規格「ＪＳＩＡ０５−１９９８  液化塩素Ｃｌ２」に準ずるものであればよく、好ましくは９９．４ｖｏｌ．％以上である。原料塩素に含まれる主な不純物は、窒素、酸素、二酸化炭素、一酸化炭素、塩化水素、臭素、水分、炭化水素（主にメタン）である。貯留タンク１の上部には、開閉弁１０１を設けた配管２０１が接続されている。貯留タンク１に液化塩素を貯留する状態において、貯留タンク１には気相部が存在している。この気相部においては、塩素（沸点−３４℃）よりも沸点の低い低沸点成分が濃縮されている。気相部の低沸点成分の不純物濃度が濃い場合は、開閉弁１０１を開き、配管２０１を通じてガスを放出する。これにより、貯留タンク１内の気相部の不純物濃度を下げることができる。貯留タンク１の材質は、耐圧性および耐腐食性を有する容器であればよい。貯留タンク１は、断熱したうえで室温下で用いてもよいし、ジャケットを設置して温度を安定させてもよい。例えば、室温２５℃とした場合は、貯留タンク１の内部圧力は０．６５ＭＰａＧ程度である。
【００１８】
貯留タンク１に液化塩素を補充する際、例えば塩素運搬車両の容器内にある液化塩素を、追い出しガス（例えば窒素）を用いて追い出す。追い出しガスは、その一部が液相部（液化塩素）に溶けこみ、液化塩素に同伴して貯留タンク１内に入る。したがって、窒素を用いて液化塩素を補充する場合、貯留タンク１の内容物は、窒素が余分に含まれることにより、液化塩素の規格純度よりも純度が下がることがある。
【００１９】
貯留タンク１の下部には、配管２０２が接続されている。配管２０２は、貯留タンク１から排出される液化塩素を蒸留塔２に送出するための流路である。配管２０２の下流側端は、蒸留塔２に接続されている。配管２０２には、開閉弁１０２および流量調整器３０１が設けられている。貯留タンク１から排出される液化塩素は、配管２０２、開閉弁１０２を通り、流量調整器３０１より流量が調整されて、蒸留塔２に導入される。
【００２０】
蒸留塔２は、その構造や蒸留方式が限定されるものではないが、好ましくは連続蒸留で行われる。蒸留塔２の内部は、温度が５℃〜１０℃程度に保たれ、圧力が０．３〜０．４ＭＰａＧ（ゲージ圧）程度に保たれる。蒸留塔２の塔頂部において低沸点成分（ガス）が、塔下部において精製塩素（液化塩素）が、凝集する。蒸留塔２の塔頂部には配管２０３が接続されており、当該配管２０３には、凝縮器４１０、開閉弁１０３、圧力調節器４０１、および流量調整器３０２が設けられている。塔頂部の低沸点成分を多く含んだガスは、配管２０３を通り、凝縮器４１０を通過した後に圧力調節器４０１により減圧され、流量調整器３０２により流量が調整されて外部に排出される。凝縮器４１０の下部には、配管２０４が接続されている。配管２０４は、凝縮器４１０内の液成分を蒸留塔２へ還流させるためのものである。塔頂部より排出される塩素の割合は、運転される還流比の割合にもよるが、蒸留塔２への供給量に対して、好ましくは５％程度、より好ましくは１０％程度である。
【００２１】
蒸留塔２における蒸留（蒸留工程）により、窒素、酸素、二酸化炭素、一酸化炭素、炭化水素（主にメタン）の低沸点成分が、ほぼ完全に除去される。蒸留を経た液化塩素の不純物濃度は、好ましくは１０ｖｏｌ．ｐｐｍ以下、より好ましくは１ｖｏｌ．ｐｐｍ以下である。
【００２２】
蒸留塔２の塔下部には配管２０５が接続されており、配管２０５には加熱器４２０が設けられている。配管２０５の下流側端は、気化器３に接続されている。塔下部においては、低沸点成分が有意に除去された液化塩素が得られる。塔下部の液化塩素は、配管２０５を通り、加熱器４２０を通過した後に気化器３へ導入される。加熱器４２０の上部には、配管２０６が接続されている。配管２０６は、加熱器４２０内のガス成分を蒸留塔２へ戻すためのものである。
【００２３】
なお、使用する原料塩素（貯留タンク１内の液化塩素）が上記の規格純度を満たしている場合は、原料塩素の蒸留による精製を省略してもよい。
【００２４】
気化器３は、液化塩素を加熱して気化するものである。気化器３においては、液化塩素の全量気化または一部気化がなされる。気化器３の上部には配管２０７が接続されており、当該配管２０７には、開閉弁１０４、圧力調節器４０２、および流量調整器３０３が設けられている。配管２０７の下流側端は、バーナー燃焼装置４に接続されている。気化器３の下部には配管２０８が接続されており、当該配管２０８には、開閉弁１０５、圧力調節器４０３、および流量調整器３０４が接続されている。
【００２５】
気化器３において、液化塩素を全量気化する場合、開閉弁１０５を閉じた状態で運転される。全量気化の場合、気化器３の内部温度は例えば４０〜５０℃に保たれる。一部気化を行う場合は、気化器３内の液化塩素が配管２１０、開閉弁１０５、圧力調節器４０３を通り、流量調整器３０４によって流量が調整されて排出される。ここで、気化器３に導入される液化塩素（少量の不純物を含む）に対して配管２０８を通じて排出される液化塩素の割合は、好ましくは２％程度、より好ましくは５％程度である。配管２０８を通じて液化塩素を排出する操作により、万一、液化塩素中に高沸点成分（たとえば、Ｃ５，Ｃ６等の炭化水素成分）が微量に含まれている場合であっても、当該高沸点成分を除去することができる。また、臭素成分の濃度を下げることもできる。
【００２６】
全量気化または一部気化により得られた塩素ガスは、配管２０７、開閉弁１０４、圧力調節器４０２を通り、圧力が０．０２ＭＰａＧに調整され、かつ流量調整器３０３によって流量が調整され、バーナー燃焼装置４へ導入される。
【００２７】
バーナー燃焼装置４は、塩素と水素を燃焼させることにより塩化水素を合成するものである。バーナー燃焼装置４には、流量調整器３０５を設けた配管２０９が接続されており、この配管２０９を介して原料水素がバーナー燃焼装置４に供給される。原料水素は、一般的な高圧ガス容器に充填されたものを購入して使用してもよいし、例えば、メタノールまたはメタン改質などにより発生させた水素を精製して使用してもよい。一般的な水素の精製方法としては、圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）が広く知られている。使用する原料水素の純度は、好ましくは９９．９ｖｏｌ．％、より好ましくは９９．９９９ｖｏｌ．％以上である。原料塩素と同様に、窒素、酸素、二酸化炭素、一酸化炭素、炭化水素（主にメタン）の低沸点成分が、ほぼ完全に除去された水素ガスが配管２０９を通り、圧力が０．０２ＭＰａＧに調整され、かつ流量調整器３０５により流量が調整され、バーナー燃焼装置４へ導入される。バーナー燃焼装置４へ導入される水素中の不純物成分の濃度は、好ましくは１０ｖｏｌ．ｐｐｍ以下、より好ましくは１ｖｏｌ．ｐｐｍ以下である。
【００２８】
バーナー燃焼装置４において、塩素と水素が燃焼されて塩化水素となる（合成工程）。燃焼に供される水素と塩素の比率（水素／塩素）は、好ましくは１．１程度であり、より好ましくは１．２以上である。このように塩素よりも水素を過剰にするのは、塩素の残留を抑制するためである。また、バーナー燃焼装置４における燃焼温度は、例えば１２００〜１４００℃程度に保たれる。
【００２９】
バーナー燃焼装置４は、例えばグラファイト製であり、腐食性ガスである塩化水素に晒されても十分使用できるものである。バーナー燃焼装置４の下部（出口付近）には熱交換器が内蔵されており、バーナー燃焼装置４の出口から排出されるガスは４０℃〜４５℃に冷却される。またバーナー燃焼装置４からの排出ガスの圧力は０．０３ＭＰａＧ程度である。
【００３０】
バーナー燃焼装置４から排出されるガスは、バーナー燃焼により合成された塩化水素と、他の不純物（成分）とを含む混合ガスである。バーナー燃焼装置４の点火時に空気を使用するので、バーナー燃焼装置４の内部に酸素（水素と反応して水となる）と窒素が混入する。バーナー燃焼装置４から排出される混合ガス中の主な不純物は、残留塩素、過剰水素、窒素、臭素、水分となる。バーナー燃焼装置４の下部出口には、配管２１０が接続されている。バーナー燃焼装置４から排出される混合ガスは、配管２１０を介して吸着装置５に送出される。
【００３１】
吸着装置５は、バーナー燃焼装置４から送られた混合ガス中の不純物を、吸着剤を用いて除去するものである。図２に示すように、本実施形態において、吸着装置５は、第１吸着装置部５１と、第２吸着装置部５２とを含んで構成される。
【００３２】
第１吸着装置部５１は、２つの吸着塔５３Ａ，５３Ｂと、ガス流路をなす配管６１〜６９を備えている。吸着塔５３Ａ，５３Ｂの各々は、両端にガス通過口５４，５５を有し、ガス通過口５４，５５の間において、混合ガス中の塩素および臭素を選択的に吸着するための吸着剤が充填されている。吸着塔５３Ａ，５３Ｂに充填される吸着剤は、例えば活性炭であり、より好ましくはヤシ殻活性炭である。
【００３３】
吸着塔５３Ａのガス通過口５４には、開閉弁６１ａを設けた配管６１が接続されている。吸着塔５３Ｂのガス通過口５４には、開閉弁６２ａを設けた配管６２が接続されている。配管６１，６２は、配管２１０に対して分岐状に繋がっている。これら配管６１，６２のそれぞれの中間には、配管６３の両端が接続されている。配管６３には、開閉弁６３ａ，６３ｂが設けられている。配管６３には、開閉弁６３ａ，６３ｂの間において分岐状に配管６４が接続されている。
【００３４】
吸着塔５３Ａのガス通過口５５には、開閉弁６５ａを設けた配管６５が接続されている。吸着塔５３Ｂのガス通過口５５には、開閉弁６６ａを設けた配管６６が接続されている。配管６５，６６は、配管６７に対して分岐状にに繋がっている。これら配管６５，６６のそれぞれの中間には、配管６８の両端が接続されている。配管６８には、開閉弁６８ａ，６８ｂが設けられている。配管６８には、開閉弁６８ａ，６８ｂの間において分岐状に配管６９が接続されている。
【００３５】
吸着塔５３Ａ，５３Ｂにおいては、いずれか一方にバーナー燃焼装置４からの混合ガスを通流させ、他方に再生ガスを通流させる。そして、吸着塔５３Ａ，５３Ｂにおいては、混合ガスおよび再生ガスの通流を交互に切り替えて行う。具体的には、配管２１０を介して第１吸着装置部５１に混合ガスが送られると、当該混合ガスは、配管６１（６２）を通って吸着塔５３Ａ（５３Ｂ）に通気される。吸着塔５３Ａ（５３Ｂ）により、塩素および臭素が除去され、吸着塔５３Ａ（５３Ｂ）を通過したガスは、配管６５（６６）を通り、配管６７を介して第２吸着装置部５２に送られる。開閉弁６１ａ，６２ａ，６３ａ，６３ｂ，６５ａ，６６ａ，６８ａ，６８ｂは、吸着塔５３Ａ，５３Ｂのいずれか一方にのみ混合ガスを通流させるように、各々の開閉状態が選択される。
【００３６】
また、バーナー燃焼装置４からの混合ガスの通流を行っていない吸着塔５３Ｂ（５３Ａ）には、配管６９，６８を通じて、例えば加熱した再生ガス（窒素あるいは高純度塩化水素など）を通流させる。再生ガスを流すことにより、塔内の吸着剤については、先に行っていた混合ガスの通流により吸着された塩素や臭素成分が脱着し、当該吸着剤を再生させることができる。吸着塔５３Ｂ（５３Ａ）を流れて当該吸着塔５３Ｂ（５３Ａ）から排出されたガス（再生オフガス）は、配管６４を介して外部に放出される。吸着塔５３Ａ，５３Ｂの再生時の温度（再生温度）は、好ましくは１００℃以上であり、より好ましくは１５０℃以上である。吸着塔５３Ａ，５３Ｂの材質にステンレスを使用する場合には、再生温度を２５０℃程度まで上げることが可能であるが、腐食防止のためにグラスライニングを施した場合には、材質保護の観点から再生温度を１５０℃程度とするのが好ましい。
【００３７】
第２吸着装置部５２は、２つの吸着塔５６Ａ，５６Ｂと、ガス流路をなす配管７１〜７８を備えている。吸着塔５６Ａ，５６Ｂの各々は、両端にガス通過口５７，５８を有し、ガス通過口５７，５８の間において、第１吸着装置部５１を経たガス中の水分を選択的に吸着するための吸着剤が充填されている。吸着塔５６Ａ，５６Ｂに充填される吸着剤は、例えばゼオライト、および非ゼオライト系多孔質酸性酸化物からなる群より選択される１または複数で構成され、より好ましくはハイシリカゼオライトである。
【００３８】
吸着塔５６Ａのガス通過口５７には、開閉弁７１ａを設けた配管７１が接続されている。吸着塔５６Ｂのガス通過口５７には、開閉弁７２ａを設けた配管７２が接続されている。配管７１，７２は、配管６７に対して分岐状にに繋がっている。これら配管７１，７２のそれぞれの中間には、配管７３の両端が接続されている。配管７３には、開閉弁７３ａ，７３ｂが設けられている。配管７３には、開閉弁７３ａ，７３ｂの間において分岐状に配管７４が接続されている。
【００３９】
吸着塔５６Ａのガス通過口５８には、開閉弁７５ａを設けた配管７５が接続されている。吸着塔５６Ｂのガス通過口５８には、開閉弁７６ａを設けた配管７６が接続されている。配管７５，７６は、配管２１１に対して分岐状にに繋がっている。これら配管７５，７６のそれぞれの中間には、配管７７の両端が接続されている。配管７７には、開閉弁７７ａ，７７ｂが設けられている。配管７７には、開閉弁７７ａ，７７ｂの間において分岐状に配管７８が接続されている。
【００４０】
吸着塔５６Ａ，５６Ｂにおいては、いずれか一方に第１吸着装置部５１からの混合ガスを通流させ、他方に再生ガスを通流させる。そして、吸着塔５６Ａ，５６Ｂにおいては、混合ガスおよび再生ガスの通流を交互に切り替えて行う。具体的には、配管６７を介して第２吸着装置部５２に混合ガスが送られると、当該混合ガスは、配管７１（７２）を通って吸着塔５６Ａ（５６Ｂ）に通気される。吸着塔５６Ａ（５６Ｂ）により、水分が除去され、吸着塔５６Ａ（５６Ｂ）を通過したガスは、配管７５（７６）を通り、配管２１１を介してＰＳＡガス分離装置６に送られる。開閉弁７１ａ，７２ａ，７３ａ，７３ｂ，７５ａ，７６ａ，７７ａ，７７ｂは、吸着塔５６Ａ，５６Ｂのいずれか一方にのみ混合ガスを通流させるように、各々の開閉状態が選択される。
【００４１】
また、第１吸着装置部５１からの混合ガスの通流を行っていない吸着塔５６Ｂ（５６Ａ）には、配管７８，７７を通じて、例えば加熱した再生ガス（窒素あるいは高純度塩化水素など）を通流させる。再生ガスを流すことにより、塔内の吸着剤については、先に行っていた混合ガスの通流により吸着された水分が脱着し、当該吸着剤を再生させることができる。吸着塔５６Ｂ（５６Ａ）を流れて当該吸着塔５６Ｂ（５６Ａ）から排出されたガス（再生オフガス）は、配管７４を介して外部に放出される。吸着塔５６Ａ，５６Ｂの再生時の温度（再生温度）は、好ましくは１００℃以上であり、より好ましくは１５０℃以上である。吸着塔５６Ａ，５６Ｂの材質にステンレスを使用する場合には、再生温度を２５０℃程度まで上げることが可能であるが、腐食防止のためにグラスライニングを施した場合には、材質保護の観点から再生温度を１５０℃程度とするのが好ましい。
【００４２】
図３に示すように、ＰＳＡガス分離装置６は、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ（ＰＳＡ吸着塔）と、圧縮機２１と、真空ポンプ２２と、配管３１〜３６とを備え、塩化水素を含むガス（粗塩化水素ガス）から圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）を利用して塩化水素を濃縮分離することが可能なように構成されている。粗塩化水素ガスについては、吸着装置５（第１吸着装置部５１および第２吸着装置部５２）を経たガスであり、塩素、臭素および水分が有意に除去されている。この粗塩化水素ガスには、主成分である塩化水素の他に、不純物としての水素および窒素が含まれる。
【００４３】
吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々は、両端にガス通過口１１，１２を有し、ガス通過口１１，１２の間において、粗塩化水素ガス中の塩化水素を選択的に吸着するための吸着剤（ＰＳＡ吸着剤）が充填されている。具体的には、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々の内部には、例えば多孔板（図示略）によって区画された空間領域が形成されており、当該領域にＰＳＡ吸着剤が充填される。塩化水素を選択的に吸着するためのＰＳＡ吸着剤としては、例えば、ゼオライト（合成および天然ゼオライト）が挙げられる。ゼオライトとしてはＡ型、Ｘ型、Ｙ型、Ｌ型、ＺＳＭ型、モルデナイトなどが挙げられ、好ましくはＹ型ゼオライトまたはハイシリカ型ゼオライトが用いられる。この他に用いられるＰＳＡ吸着剤としては、アルミナなどの非ゼオライト系多孔質酸性酸化物が挙げられる。これらのＰＳＡ吸着剤は、添加剤などを加える必要はなく、一般的に市販され、容易に入手できるものである。上記したＰＳＡ吸着剤は、単独で使用しても、複数種を併用してもよい。
【００４４】
圧縮機２１は、粗塩化水素ガスを吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに圧送するためのものである。真空ポンプ２２は、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの内部を減圧するためのものである。
【００４５】
配管３１は、吸着装置５を経た粗塩化水素ガスが流れる配管２１１に接続された主幹路３１’、および、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各ガス通過口１１側に各々が接続された分枝路３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを有する。主幹路３１’には、圧縮機２１が設けられている。分枝路３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３１ａ，３１ｂ，３１ｃが付設されている。
【００４６】
配管３２は、ガス排出端Ｅ１を有する主幹路３２’、および、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各ガス通過口１２側に各々が接続された分枝路３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを有する。分枝路３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３２ａ，３２ｂ，３２ｃが付設されている。
【００４７】
配管３３は、ガス排出端Ｅ２を有する主幹路３３’、および、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各ガス通過口１２側に各々が接続された分枝路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃを有する。分枝路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃが付設されている。
【００４８】
配管３４は、真空ポンプ２２が付設された主幹路３４’、および、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各ガス通過口１１側に各々が接続された分枝路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを有する。分枝路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３４ａ，３４ｂ，３４ｃが付設されている。主幹路３４’は、その下流側に製品ガス取り出し端Ｅ３を有する。
【００４９】
配管３５は、配管３４の主幹路３４’に接続された主幹路３５’、および、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各ガス通過口１１側に各々が接続された分枝路３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃを有する。分枝路３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３５ａ，３５ｂ，３５ｃが付設されている。主幹路３５’には、流量調整弁３５ｄ（流量調整手段）が付設されている。
【００５０】
配管３６は、配管３３の主幹路３３’と配管３１の主幹路３１’との間を連結している。配管３６には、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３６ａが付設されている。配管３６は、いずれかの吸着塔（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）から排出される後述の洗浄オフガスを、配管３１の主幹路３１’に送り、当該主幹路３１’を流れる粗塩化水素ガスに添加するためのものである。なお、この配管３６を具備しない構成としてもよく、図３においては、配管３６および自動弁３６ａを点線で表している。
【００５１】
上記のような構成を有するＰＳＡガス分離装置６を使用して、圧力変動吸着式ガス分離工程（ＰＳＡガス分離工程）を実行することができる。ＰＳＡガス分離装置６の稼働時において、自動弁３１ａ〜３１ｃ，３２ａ〜３２ｃ，３３ａ〜３３ｃ，３４ａ〜３４ｃ，３５ａ〜３５ｃ，３６ａ、および流量調整弁３５ｄを適宜切り替えることにより、装置内において所望のガスの流れ状態を実現し、以下のステップ１〜３からなる１サイクルを繰り返すことができる。本方法の１サイクルにおいては、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々にて、吸着工程、洗浄工程、および脱着工程が行われる。図４は、ステップ１〜３におけるＰＳＡガス分離装置６でのガスの流れ状態を模式的に表したものである。
【００５２】
ステップ１では、図４（ａ）に示すようなガス流れ状態が達成されて、吸着塔１０Ａにて吸着工程が、吸着塔１０Ｂにて脱着工程が、吸着塔１０Ｃにて洗浄工程が行われる。ステップ１の各工程の操作時間は、例えば１２０秒とされる。
【００５３】
図３および図４（ａ）を併せて参照するとよく理解できるように、ステップ１では、粗塩化水素ガスが配管３１を介して吸着塔１０Ａのガス通過口１１側に導入される。吸着工程にある吸着塔１０Ａ内は所定の高圧状態に維持されており、粗塩化水素ガス中の塩化水素が吸着塔１０Ａ内のＰＳＡ吸着剤に吸着され、且つ、吸着塔１０Ａのガス通過口１２側から塩化水素濃度の低い非吸着ガスが排出される。この非吸着ガスは、配管３２を介してガス排出端Ｅ１から装置外へ排出される。より詳細には、吸着工程における非吸着ガスの組成は、経時的に変化する。吸着工程の初期においては、非吸着ガスにおける塩化水素濃度は相対的に低い。吸着工程が進むにつれて、ＰＳＡ吸着剤の塩化水素に対する吸着量が飽和状態に近づき、塩化水素の吸着量が低下していくので、非吸着ガスの組成は粗塩化水素ガスの組成に近づいていく。
【００５４】
ここで、吸着塔１０Ａに導入される粗塩化水素ガスにおける塩化水素濃度について、特に制限はないが、好ましくは８０ｖｏｌ．％以上、より好ましくは９５ｖｏｌ．％以上である。吸着工程にある吸着塔１０Ａの内部圧力（吸着圧力）は、例えば０〜１ＭＰａＧであり、好ましくは０〜０．０７ＭＰａＧである。
【００５５】
吸着塔１０Ｂについては、先に洗浄工程を行っていたから（図４（ｃ）に示されるステップ３参照）、ステップ１の開始時には、後述の塩化水素濃度が高い洗浄ガスによって不純物である水素・窒素が置換されており、塔内に残存するガスの不純物濃度が低くなっている。ステップ１では、吸着塔１０Ｂの内部が真空ポンプ２２により減圧されて、吸着塔１０Ｂ内のＰＳＡ吸着剤から塩化水素が脱着され、吸着塔１０Ｂのガス通過口１１側から塔内ガス（主に脱着ガス）が排出される。この排出されたガスは、配管３４、および真空ポンプ２２を介して製品ガス取出し端Ｅ３から装置外に取り出される。脱着工程にある吸着塔１０Ｂの内部圧力（脱着圧力）は、例えば−０．１〜−０．０１ＭＰａＧであり、好ましくは−０．１〜−０．０５ＭＰａＧである。
【００５６】
これとともに、ステップ１では、後述のステップ３（吸着工程）を既に経ている吸着塔１０Ｃのガス通過口１１側に対し、真空ポンプ２２を通過した吸着塔１０Ｂからのガスの一部が配管３５および流量調整弁３５ｄを介して洗浄ガスとして導入されつつ、吸着塔１０Ｃのガス通過口１２側から洗浄オフガスが排出される。この洗浄オフガスは、配管３３を介してガス排出端Ｅ２から装置外へ排出される。このようなステップ１では、吸着塔１０Ｂから排出されるガスによって吸着塔１０Ｃが清浄化される。
【００５７】
ここで、吸着塔１０Ｃに導入する洗浄ガスの量については、当該洗浄ガスの量を、吸着塔内の吸着剤充填領域における空隙容積で除した値が１．８５以上となるように調整され、好ましくは当該除した値が２．０以上となるように調整される。なお、上記の「吸着塔内の吸着剤充填領域」とは、吸着塔内において多孔板等によって区画された、吸着剤を充填可能な空間領域のことである。「吸着剤充填領域における空隙容積」とは、吸着剤充填領域において、充填された吸着剤が占める領域以外の空間容積であり、主に吸着剤と吸着剤の間（吸着剤の粒どうしの間）の空間容積によって占められる。一定容積である吸着剤充填領域の全体に粒状の吸着剤を充填する場合において、吸着剤の粒自体の形状やサイズによって、「吸着剤充填領域における空隙容積」は変化しうる。
【００５８】
ステップ２では、図４（ｂ）に示すようなガス流れ状態が達成されて、吸着塔１０Ａにて洗浄工程が、吸着塔１０Ｂにて吸着工程が、吸着塔１０Ｃにて脱着工程が行われる。即ち、ステップ２では、ステップ１で吸着塔１０Ａにおいて行われたのと同様に、吸着塔１０Ｂにおいて、吸着工程が行われる。これとともに、ステップ２では、ステップ１で吸着塔１０Ｂにおいて行われたのと同様に、吸着塔１０Ｃにおいて、脱着工程が行われる。これとともに、ステップ２では、ステップ１で吸着塔１０Ｃにおいて行われたのと同様に、吸着塔１０Ａにおいて、洗浄工程が行われる。
【００５９】
ステップ３では、図４（ｃ）に示すようなガス流れ状態が達成されて、吸着塔１０Ａにて脱着工程が、吸着塔１０Ｂにて洗浄工程が、吸着塔１０Ｃにて吸着工程が行われる。即ち、ステップ３では、ステップ１で吸着塔１０Ａにおいて行われたのと同様に、吸着塔１０Ｃにおいて、吸着工程が行われる。これとともに、ステップ３では、ステップ１で吸着塔１０Ｂにおいて行われたのと同様に、吸着塔１０Ａにおいて、脱着工程が行われる。これとともに、ステップ３では、ステップ１で吸着塔１０Ｃにおいて行われたのと同様に、吸着塔１０Ｂにおいて、洗浄工程が行われる。
【００６０】
そして、以上に説明したステップ１〜３が吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々において繰り返し行われることにより、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのいずれかに粗塩化水素ガスが連続的に導入され、且つ塩化水素濃度の高いガス（製品ガス）が連続的に取得される。なお、ステップ１〜３からなる１サイクルを繰り返し行う際の吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの内部温度については、季節に応じた温度変化を考慮し、０〜４０℃程度であれば問題はない。
【００６１】
本実施形態のＰＳＡガス分離工程において、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々において実行されるＰＳＡ法による１サイクルについて、吸着工程の後、且つ脱着工程の前に、洗浄工程を行う。洗浄工程にあるいずれかの吸着塔（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）に導入される洗浄ガスは、脱着工程にある他のいずれかの吸着塔（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）から排出されたガスの一部である。当該ガス（洗浄ガス）は、吸着剤から脱着した塩化水素が主であり、塩化水素濃度が高い。上記洗浄ガスの塩化水素濃度は、例えば９９．９ｖｏｌ．％以上であり、条件によっては９９．９９ｖｏｌ．％以上の場合もある。
【００６２】
洗浄工程においては、吸着剤の一部の細孔内や、吸着剤と吸着剤との間の隙間の空間に残存していた不純物が、洗浄ガスの導入により例えば９９．９ｖｏｌ．％の純度の塩化水素で置き換えられる。そして、洗浄工程において導入する洗浄ガスの量よりも、その後の脱着工程において、塔内を減圧して塔内ガスを回収するときにＰＳＡ吸着剤から脱着する純塩化水素の量のほうがはるかに多い。このため、脱着工程の開始時において塔内に残存する原料組成のガス（粗塩化水素ガス）に含まれる不純物成分は十分に希釈され、最終的に純度９９．９９ｖｏｌ．％以上の高純度の塩化水素ガス（製品ガス）が回収される。
【００６３】
洗浄工程において吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに導入する洗浄ガスの量は、上述のように、当該洗浄ガス量を、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ内の吸着剤充填領域における空隙容積で除した値が１．８５以上、好ましくは２．０以上とされる。このように、洗浄ガス量／吸着剤充填領域における空隙容積、の比率が１．８５以上とすることにより、塔内に残存していた原料組成のガス（粗塩化水素ガスであり、不純物としての水素・窒素を含む）が適切に洗浄ガスに置き換えられるとともに、吸着剤の表面に吸着された微量の不純物成分（主に水素）や吸着剤の細孔内に残存していた不純物成分も塔外に排出されるものと考えられる。その結果、後の脱着工程において回収される製品ガスにおける塩化水素濃度を所望の高純度とすることができる。なお、上記空隙容積は、吸着剤の形状や充填方法によって変化するが、以下の計算式によって容易に算出することできる。
＜空隙容積を求める計算式：（１）空隙容積＝吸着剤充填領域の容積−吸着剤充填領域で吸着剤が占める体積、（２）空隙容積＝吸着剤充填領域の容積−吸着剤の単位質量当たりの体積×吸着剤の充填質量＞
【００６４】
上記した洗浄ガス量／吸着剤充填領域における空隙容積の比率について、特に上限は設けないが、実用上の観点から上記比率を極端に大きな値にするのは適切でない。即ち、洗浄ガス量／吸着剤充填領域における空隙容積、の比率が過大になると、洗浄ガス量が必要以上に増えることになり、洗浄工程の所要時間が延びる。その結果、１サイクルの時間（サイクルタイム）が長くなり、製品ガスの生産効率（単位時間当たりの製品ガスの取得量）が低下するので、好ましくない。
【００６５】
洗浄工程にある吸着塔に導入される洗浄ガスの量は上記のように調整されるが、洗浄工程にある吸着塔に導入する洗浄ガスの単位時間当たりの流量および導入時間についても、流量調整弁３５ｄを操作することによって適宜調整することができる。脱着工程にある吸着塔から排出されるガスが製品ガスとして回収され、その排出ガス（製品ガス）の一部が洗浄ガスとして利用されるが、脱着工程において塔外に排出される製品ガスの塩化水素濃度は、経時的に変化する。脱着工程の初期においては予め塔内に残存するガスが排出されるので塩化水素濃度が相対的に低く、脱着工程が進むにつれて、吸着剤から脱着されたガスが排出されるので、塩化水素濃度が高くなっていく。このようなことから、製品ガス全体の純度を高める観点によると、脱着工程の開始から途中の時点まで排出されるガスを洗浄ガスとして利用するのが好ましい。
【００６６】
脱着工程の開始から途中の時点まで排出されるガスを洗浄ガスとして利用する場合、図４を参照して上述した各ステップ１〜３において、洗浄工程については、これと並行して行う脱着工程の開始から途中の時点まで行い、その後引き続いて行う脱着工程が終了するまでは、洗浄工程を行っていた吸着塔のガスの出入りを遮断して待機させればよい。
【００６７】
図５は、洗浄工程の後、脱着工程に切り替わるまでの間に待機工程が挿入される場合における、ＰＳＡガス分離装置６での１サイクルのガスの流れ状態を模式的に表したものである。待機工程は、図４に示したステップ１，２，３の各々の直後にステップ１’，２’，３’として挿入される。
【００６８】
ステップ１’では、図５（ｂ）に示すようなガス流れ状態が達成されて、吸着塔１０Ａにてステップ１に引き続き吸着工程が、吸着塔１０Ｂにてステップ１に引き続き脱着工程が、吸着塔１０Ｃにてステップ１での洗浄工程の後の待機工程が行われる。ステップ２’では、図５（ｄ）に示すようなガス流れ状態が達成されて、吸着塔１０Ａにてステップ２での洗浄工程の後の待機工程が、吸着塔１０Ｂにてステップ２に引き続き吸着工程が、吸着塔１０Ｃにてステップ２に引き続き脱着工程が行われる。ステップ３’では、図５（ｆ）に示すようなガス流れ状態が達成されて、吸着塔１０Ａにてステップ３に引き続き脱着工程が、吸着塔１０Ｂにてステップ３での洗浄工程の後の待機工程が、吸着塔１０Ｃにてステップ３に引き続き吸着工程が行われる。
【００６９】
上述のように、粗塩化水素ガスにおける塩化水素濃度は、好ましくは８０ｖｏｌ．％以上、より好ましくは９５ｖｏｌ．％以上とされる。粗塩化水素ガスにおける水素濃度（不純物ガス成分の濃度）が高い場合、回収したい高純度の塩化水素ガスになるまでの、洗浄ガスの導入量が増え、洗浄工程の所要時間が延びることにより製品ガスの生産効率が著しく低下するため好ましくない。また、洗浄ガスの導入量が増えることに伴い、洗浄ガスを流す時間が長くなると、設備の運転効率が下がるので好ましくない。
【００７０】
洗浄工程にある吸着塔から排出される洗浄オフガスについては、当該洗浄オフガス中の不純物濃度（水素濃度）が粗塩化水素ガスにおける水素濃度よりも低い。このため、洗浄オフガスをガス排出端Ｅ２から装置外へ排出するのに代えて、配管３６の自動弁３６ａを開状態にし、洗浄オフガスを、配管３６を介して配管３１側の粗塩化水素ガスに添加してリサイクルしてもよい。このように洗浄オフガスを原料ガス系にリサイクルすれば、装置外へ排出するガスの量が減少するので、回収される製品ガス全体の収率改善を図ることができる。なお、配管３６を流れる洗浄オフガスの圧力が配管３１を流れる粗塩化水素ガスの圧力よりも低くなる場合、配管３６に、配管３１に向けて洗浄オフガスを圧送するための圧縮機（図示略）を設けてもよい。
【００７１】
また、塩化水素は腐食作用が特に高く、水分があると吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの材料の劣化が進む。そのため、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、使用前に不活性ガスで十分に置換し、水分濃度が１０００ｖｏｌ．ｐｐｍ以下、好ましくは１００ｖｏｌ．ｐｐｍ以下に保たれるのがよい。必要に応じて、圧縮機２１の上流側に脱水機（図示略）を設置してもよい。
【００７２】
真空ポンプ２２により高純度の塩化水素ガス（製品ガス）が回収され、その一部が洗浄ガスとして使用されるが、洗浄ガス供給時の圧力変動を抑えるために、真空ポンプ２２の下流側にバッファタンク（図示略）を設置し、当該バッファタンク内に製品ガスを一時的に貯留してもよい。
【００７３】
上記のように、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃで実行される吸着工程、洗浄工程、および脱着工程においては、各塔の内部圧力が適宜変動させられるが、圧力変動とともに塔内の温度を変動させてもよい。
【００７４】
本実施形態の塩化水素の製造方法においては、塩素と水素から、水素過剰条件でバーナー燃焼装置４により塩化水素を合成する工程（合成工程）と、合成工程を経た、塩化水素を含む混合ガスの不純物の一部を、吸着装置５にて吸着剤を用いて除去する工程（吸着除去工程）と、吸着除去工程を経た粗塩化水素ガスに含まれる不純物の少なくとも一部を、ＰＳＡガス分離装置６により除去する工程（圧力変動吸着式ガス分離工程）と、を実行する。これら一連の工程を実行することにより、高純度の塩化水素ガス（製品ガス）が得られる。
【００７５】
本実施形態においては、バーナー燃焼装置４にて塩化水素を合成する前に、不純物を含む液化塩素（原料塩素）を蒸留し、沸点が塩素よりも低い低沸点成分を蒸留によって除去する。蒸留を経ることにより、液化塩素の不純物濃度は、例えば１０ｖｏｌ．ｐｐｍ以下、あるいは１ｖｏｌ．ｐｐｍ以下まで有意に低減する。このような構成によれば、バーナー燃焼後（塩化水素の合成後）の工程（吸着除去工程および圧力変動吸着式ガス分離工程）の装置の負荷を大幅に減らすことが可能となる。
【００７６】
バーナー燃焼後の工程（吸着除去工程および圧力変動吸着式ガス分離工程）では、吸着により実質的に全ての不純物の除去が行われる。このような吸着プロセスによる精製方法は、蒸留プロセスと比較してコスト競争力がある。また、高圧ガス保安法の観点から見ると、高圧ガスの対象として高圧ガス保安法の適用を受けるのは、貯留タンク１、蒸留設備（蒸留塔２）および気化設備（気化器３）のみであり、バーナー燃焼装置４から下流は一般のガス設備としての法対応のみで設置することができる。
【００７７】
上記の一連の工程により製造された塩化水素ガス（製品ガス）の用途は特に限定されない。純度９９．９９％以上程度の高純度の塩化水素ガスであれば、半導体原料工程に供給してもよい。また、例えば圧縮器または凝縮器により圧縮または液化し、高圧ガス容器に充填してもよいし、蓄積タンクに保管してもよい。
【００７８】
以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、本発明に係る塩化水素の製造方法を実行する塩化水素製造システムにおける各部の構成も種々に変更可能である。ＰＳＡガス分離装置６おけるガス流路をなす配管の構成については、上記実施形態とは異なる構成を採用してもよい。ＰＳＡ吸着塔の数については上記実施形態で示した３塔式だけに限定されるものではなく、２塔以下、或いは４塔以上の場合でも同様の効果が期待できる。
【実施例】
【００７９】
〔実施例１〕
上記した塩化水素製造システムＸを用いて塩化水素を製造した。原料塩素濃度、原料水素濃度および得られた塩化水素の濃度を表１に示した。本実施例では、貯留タンク１の温度が室温（２５℃）に、蒸留塔２は、温度が１０℃、圧力が０．４ＭＰａＧの条件に保たれ、気化器３では全量気化を行った。原料水素は市販の高純度水素を使用した。バーナー燃焼装置４の燃焼比率は水素／塩素＝１．１で燃焼した。第１吸着装置部５１の吸着塔５３Ａ，５３Ｂ（脱塩素、脱臭素塔）には、活性炭（クラレ製、クラレＧＧ）を積層した。第２吸着装置部５２の吸着塔５６Ａ，５６Ｂ（脱水塔）には、ハイシリカゼオライト（東ソー製、６４０ＨＯＤ１Ａ）を積層した。ＰＳＡガス分離装置６の吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ（ＰＳＡ吸着塔）には、ハイシリカゼオライト（東ソー製、３８５ＨＵＤ１Ｃ）を積層し、吸着圧力が０．１ＭＰａＧ、洗浄ガス量／吸着剤充填領域における空隙容積＝２．２、脱着圧力が−０．０９ＭＰａＧの運転条件でＰＳＡ法によるガス分離を行った。
【００８０】
表１には、原料塩素（不純物を含む）、原料水素（不純物を含む）、蒸留工程を経た後の原料塩素、バーナー燃焼（合成工程）を行った後の混合ガス、吸着除去工程を経た後（脱塩素・臭素後、および脱水後）の粗塩化水素ガス、およびＰＳＡガス分離工程後（脱水素・脱窒素後）の製品ガス、のそれぞれにおける各成分濃度を表す。表１に示したように、本装置を使用することで、各工程において不純物成分が有意に除去され、９９．９９９ｖｏｌ．％以上の高純度の塩化水素（製品ガス）が得られる。
【００８１】
【表１】
0006483465.tif 000002
【符号の説明】
【００８２】
Ｘ        塩化水素製造システム
１        貯留タンク
２        蒸留塔
３        気化器
４        バーナー燃焼装置
５        吸着装置
６        ＰＳＡガス分離装置（圧力変動吸着式ガス分離装置）
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ    吸着塔（ＰＳＡ吸着塔）
１１，１２    ガス通過口
２１      圧縮機
２２      真空ポンプ
３１〜３６    配管
３１’，３２’，３３’，３４’，３５’    主幹路
３１Ａ〜３１Ｃ，３２Ａ〜３２Ｃ，３３Ａ〜３３Ｃ，３４Ａ〜３４Ｃ，３５Ａ〜３５Ｃ
分枝路
３１ａ〜３１ｃ，３２ａ〜３２ｃ，３３ａ〜３３ｃ，３４ａ〜３４ｃ，３５ａ〜３５ｃ，３６ａ    自動弁
３５ｄ    流量調整弁
５１      第１吸着装置部
５２      第２吸着装置部
５３Ａ，５３Ｂ    吸着塔
５４，５５    ガス通過口
５６Ａ，５６Ｂ    吸着塔
５７，５８    ガス通過口
６１〜６９    配管
６１ａ，６２ａ，６３ａ，６３ｂ，６５ａ，６６ａ，６８ａ，６８ｂ    開閉弁
７１〜７８    配管
７１ａ，７２ａ，７３ａ，７３ｂ，７５ａ，７６ａ，７７ａ，７７ｂ    開閉弁
１０１〜１０５    開閉弁
２０１〜２１１    配管
３０１〜３０５    流量調整器
４０１〜４０３    圧力調節器
４１０    凝縮器
４２０    加熱器
【図１】
0006483465.tif 000003
【図２】
0006483465.tif 000004
【図３】
0006483465.tif 000005
【図４】
0006483465.tif 000006
【図５】
0006483465.tif 000007