JP3986713B2 - Method for purifying hydrogen chloride containing organic matter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機物、特にアリールアルコール及びその誘導体を含む塩化水素の、合成樹脂吸着剤による精製方法に関する。特に、ポリカーボネート樹脂の中間原料である、ジアリールカーボネート製造の段階で、副生してくる多量の塩化水素を経済的に精製、再利用することを可能にした塩化水素の精製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
塩化水素の精製法は、混入してくる物質に固有のものが多く、例えば特開平3−265503号公報では、炭素数1〜3の塩素化炭化水素の除去を目的に、活性炭を使用している。一方、特表平8−505833号公報では、フロン製造における副生物としての塩化水素の精製を述べている。また、特開平5−262502号公報にはシリコーン工業製品の製造時に使用される有機珪素化合物の混入した塩化水素を、特定の細孔直径の活性炭により精製する手法が紹介されている。
しかし、これら活性炭による吸着除去手法は、本発明者等の検討によると、活性炭に塩化水素を通じた場合、活性炭から溶出してくる金属成分の混入があり、有機物の除去はできても、この金属成分の除去手法を新たに持つ必要があることが判明した。
【0003】
ポリカーボネート樹脂の製法は、二つに大別され、一つは溶剤を使用し、界面重縮合させる手法で、他の一つはジアリールカーボネートとジフェノールを溶融重縮合させる手法である。本発明は、後者に関連し、ジアリールカーボネート製造の段階で、副生してくる塩化水素中に不純物として必然的に混入する有機物、特にアリールアルコール及びその誘導体を吸着除去、精製する手法に関するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ジアリールカーボネートの製造方法も、二つに大別され、一つはジアルキルカーボネートとアリールアルコールとのエステル交換反応によるもの(特開平3−291257号公報)、もう一つはホスゲンとアリールアルコールとの反応によるものが知られている。後者の場合も、触媒としてアルカリ金属又はアルカリ土類金属化合物及び塩基性窒素化合物を存在させる手法(米国特許第3234263号明細書)では、副生される塩酸はアルカリ金属類により中和される恰好となり、塩化水素として取得できる量が極端に少ない。
【0005】
ところが、触媒として、複素環式塩基性窒素化合物を使用する場合(特開昭58−50977号公報)や、燐系化合物を使用する場合(米国特許第5424473号明細書)や、アルミナ系触媒を使用する場合(特開平9−40617号公報)には、副生される塩化水素は多量になる。しかも、副生してくる塩化水素中にアリールアルコール及びその誘導体が混入することは避け難く、経済的に有利な手法で精製するプロセスの開発が望まれていた。更に、使用する原料のアリールアルコールとホスゲンを酸性条件下で反応させるために起こるアリールアルコールの誘導体化も避けられず、この誘導体混入物の除去は従来その含有量が少ないこともあって、殆ど気づかないままにされていた。
【0006】
近年、ウェハー、IC等の半導体材料等の精密部材の洗浄用として塩酸が使用される割合が増加し、塩化水素中に含有される混入物を極端に嫌う要求が強くなり、これら用途にも耐えられる品質の塩化水素が強く求められていた。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記事情に鑑み、混入物として有機物、特にアリールアルコール及びその誘導体を含有する塩化水素を、経済的に有利に精製再利用し得る精製方法を開発することを目的に、鋭意検討を重ねた結果、吸着処理により、該混入物を塩化水素から除去する際、合成樹脂吸着剤を使用すれば、有機物、特にアリールアルコール及びその誘導体をppbレベルまで低減することができることを見出し、かつ活性炭に見られる金属不純物の溶出がないことを確認し、本発明を成すに至った。
【0008】
更に、合成樹脂吸着剤として30〜100Åの細孔直径を有する細孔の容積が0.5ml/g以上のものを使用すれば、より効率よくアリールアルコール及びその誘導体を吸着可能なことも判った。この場合、一定の細孔直径の細孔が一定容積以上保持されている合成樹脂吸着剤を使用することで、混入しているアリールアルコール及びその誘導体の分子サイズに適合させ、一定割合の物理吸着を達成しようとするものである。
また、一定の細孔直径の細孔が一定容積以上保持されている合成樹脂吸着剤を使用することで、混入してくるアリールアルコール及びその誘導体の吸着効率を向上させ、結果的に半導体材料等の精密部材の洗浄用として使用される品質に耐えられる塩化水素を提供するものである。
【0009】
本発明の要旨は、有機物を含有する塩化水素から合成樹脂吸着剤を用いて該有機物を吸着除去することを特徴とする有機物を含有する塩化水素の精製方法に存する。また、別の要旨は、アリールアルコール及びその誘導体を含有する塩化水素から合成樹脂吸着剤を用いて該アリールアルコール及びその誘導体を吸着除去する際、合成樹脂吸着剤として30〜100Åの細孔直径を有する細孔の容積が0.5ml/g以上の合成樹脂吸着剤を使用することを特徴とするアリールアルコール及びその誘導体を含有する塩化水素の精製方法に存する。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明につき詳述する。
不純物
本発明の精製方法が処理対象とする塩化水素は、前述のように、ホスゲンとアリールアルコールとを常温〜200℃の温度で反応させる、いわゆるショッテンバウマン反応の際に副生する塩化水素である。従って、本発明の精製方法によって除去されるべき塩化水素中の不純物は、有機物、特にアリールアルコール及びその誘導体であって、下記一般式で示す種々の化合物が挙げられる。
【0011】
【化1】
【0012】
上記一般式中、R1 〜R3 は、水素原子、Cl、Br等のハロゲン原子、ハロゲン置換されていることもある、炭素数1〜30のアルキル基、アリル基、アルケニル基、アルコキシル基、アルコキシアルキル基等の置換基であり、これら置換基中の炭素原子の一部が他の原子(O、S、N等)で置換されているものもある。そのほか、本発明の精製方法によって除去されるべき不純物として、炭素数1〜6の塩素化炭化水素があり、具体的には、四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、ヘキサクロロエタン等が挙げられる。これらは、ホスゲン製造の際の生成し、混入したものと考えられる。
【0013】
最も一般的に検出される不純物は、アリールアルコールであり、またアリールアルコール誘導体として最も一般的に検出されるものに、オルト位及び/又はパラ位がBr置換されたフェノールがある。具体的には、オルトブロモフェノール、パラブロモフェノール、2,4−ジブロモフェノール等のBr置換体である。これらBr置換体は、ホスゲンとアリールアルコールとの反応に際し、ホスゲン中の不純物であるブロモカルボニルが、アリールアルコールのオルト位及び/又はパラ位の水素をBr置換することによって生成し、塩化水素に混入したものと考えられる。なお、ブロモカルボニルは、電解塩素中に不純物として存在する臭素に起因すると考えられる。
【0014】
また、アリールアルコール誘導体の内で注目すべき不純物としては、上記Br置換体のほかに、多置換体等、分子サイズの大きな置換体がある。これらの置換体としては、Cl置換体、アルキル置換体、アリル置換体が挙げられる。しかして、Cl置換体は、ホスゲン中の未反応塩素がアリールアルコールを塩素化した生成物が、また、アルキル置換体及びアリル置換体は、アリールアルコール中に元来不純物として存在していたものが、それぞれ、塩化水素に混入したものと考えられる。
【0015】
しかして、本発明において精製の対象となる塩化水素の不純物レベルは、広い範囲に及び、35%塩化水素水溶液中の有機物、特にアリールアルコール及びその誘導体の含有量として、通常、30〜300000ng/ml程度であるが、本発明を適用することにより1ng/ml程度又はそれ以下のレベルまで精製することができる。
本発明により精製された塩化水素の不純物レベルは、35%塩化水素水溶液中のアリールアルコール及びその誘導体の含有量として、10ng/ml以下、好ましくは5ng/ml以下、更に好ましくは、1ng/ml以下である。特に、半導体用等、品質要求の厳しい用途においては、Br置換体の含有量として、5ng/ml以下、好ましくは1ng/ml以下、更に好ましくは、0.1ng/ml以下が望ましい。
【0016】
合成樹脂吸着剤
本発明の精製処理に用いる合成樹脂吸着剤は、吸着能を有する合成樹脂であれば特に制限はない。スチレン−ジビニルベンゼン系、フェノール系、メタクリル系の樹脂等が例示できるが、スチレン−ジビニルベンゼン系が好ましい。この合成樹脂吸着剤として、通常、30〜1000Å、特に、30〜100Å、更には、30〜70Åの細孔直径を有する細孔の容積が0.5ml/g以上であることが好ましい。この細孔容積が不十分であると、吸着初期に合成樹脂吸着剤に一旦吸着された不純物が後から導入される塩化水素の流れによって脱着され、著量のアリールアルコール誘導体の定常的なリーク現象をひき起こし、精製処理後の塩化水素中のアリールアルコール誘導体のレベルを、このリーク量以下に低減することが不可能となる。すなわち、35%塩化水素水溶液中のアリールアルコール及びその誘導体の含有量として、10ng/ml以下にすることができず、前記した半導体用には適さない。
【0017】
本発明においては、合成樹脂吸着剤として、30〜100Åの細孔直径を有する細孔の容積が0.5ml/g以上の合成樹脂吸着剤を使用することが、より有効である。この範囲の細孔直径を有する細孔の容積が小さすぎると、上記アリールアルコール誘導体の内、Br置換体や多置換体等の分子サイズの大きな化合物の定常的なリークが抑制できなくなる傾向にあり、精製処理を行っても、塩化水素としては、やはり半導体用に適さないものとなることが多い。
【0018】
また、合成樹脂吸着剤の比表面積は、吸着剤として重要な特性であり、通常400m2 /g以上、好ましくは600m2 /g以上、さらに好ましくは800m2 /g以上が有効である。
【0019】
本発明において使用される合成樹脂吸着剤としては、好ましくは上記に所定の細孔容積や比表面積を有する限り、特に制限はなく、種々の市販品の中から適切なものを選択することができる。なお、合成樹脂吸着剤は、一般に吸着塔に充填して用いられるので、吸着塔への充填効率の良い成形品が選択される。例えば、上記のスチレン−ジビニルベンゼン系では、マクロポアーを有する不溶性の3次元ポリマーで、無置換基型の製品であるダイヤイオンHPシリーズ、その特殊処理により比表面積を高めた製品であるセパビーズSP800シリーズ(以上、すべて三菱化学(株)製)等から選択される。同じシリーズでは、細孔分布の違う各種の銘柄の中から適切なものが選択される。
【0020】
細孔分布、比表面積の測定法
本発明において、合成樹脂吸着剤の300Å以下の細孔分布は、窒素吸着法により測定される。しかして、本明細書で表記する、30〜100Åの細孔容積の値及び30〜70Åの細孔容積の値は、窒素吸着法で測定された細孔分布から算出される。比表面積の値も、また、窒素吸着法の測定結果から算出される。
窒素吸着の値は、カルロエルバ社製ソープトマチック1800を用い、吸着温度約77Kでの窒素吸着等温線を測定し求めた。すなわち、30〜100Å及び30〜70Åの2つの細孔容積の値は、測定した窒素吸着等温線データを、クランストン・インクリー法で解析することにより、また、比表面積の値は、同じデータをブルナウア・エメット・テラー法で解析することによって、求められる。
【0021】
吸着操作
本発明精製方法においては、上記合成樹脂吸着剤、特に所定の細孔容積を有する合成樹脂吸着剤を使用し、有機物、特にアリールアルコール及びその誘導体を含有する塩化水素から、該有機物、特にアリールアルコール及びその誘導体を吸着除去するが、吸着操作の態様には特に制限はない。しかし、塩化水素と合成樹脂吸着剤とを、できるだけ小さな空間で、できるだけ迅速に接触させ、不純物である有機物、特にアリールアルコール及びその誘導体を十分に吸着させることができる操作態様として、吸着塔方式を採用するのが一般的である。
【0022】
この方式においては、吸着塔に吸着剤である合成樹脂吸着剤を充填し、この塔に有機物、特にアリールアルコール及びその誘導体を含有する塩化水素を、ガス状又は水溶液状で導入し、塩化水素がこの塔を通過する間に合成樹脂吸着剤と接触させ、該有機物、特にアリールアルコール及びその誘導体を合成樹脂吸着剤に吸着させる操作を行う。この操作に際し、一旦吸着された該有機物、特にアリールアルコール及びその誘導体が、後から導入される塩化水素の流れによって合成樹脂吸着剤から著量に離脱する、定常リークを避けるためには、通過するガス又は液のSV(対体積速度)は低い方が好ましい。液の場合は、通常SV20/時以下、好ましくは10/時以下、更に好ましくは5/時以下で行う。ガスの場合は、SV数十/時のレベルでは非効率で、一般的には数百のオーダーが普通であるが、それでも低い方が吸着効率は良く、通常300/時以下、好ましくは200/時以下、更に好ましくは150/時以下で行う。
【0023】
合成樹脂吸着剤への吸着処理に際し、塩化水素を、ガス状で接触させるか、液状で接触させるかは、被吸着成分の状態によっても異なるが、通常、ガス体の場合は前者が、液体の場合は後者が選択される。また、両者を組み合わせて行うこともできる。例えば、ガス状で合成樹脂吸着剤と接触させた後、水に吸収させて液状とした塩化水素を、さらに合成樹脂吸着剤と接触させ、ガス状では吸着されなかった微量成分を吸着する手法も有効である。なお、吸着処理の温度は低い方が好ましく、通常80℃以下、好ましくは10〜30℃で行う。
【0024】
【実施例】
以下、実施例に従って、本発明を具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらに限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例における精製処理の評価は、下記の不純物定量法に従って行った。
【0025】
(1) フェノール及びブロモフェノール濃度(ng/ml):
35%塩酸を硫酸アンモニウム水溶液で希釈し、クロロホルムで抽出を行った後に濃縮して、GC−MS法にて定量を行った。ブロモフェノールは、オルト体、パラ体、2,4−置換体の三種類が検出されたが、ここではこれらを合計した値で示した。
【0026】
(2) 四塩化炭素濃度(ng/ml):
35%塩酸に硫酸アンモニウムを溶解させ、Solid Phase Micro Extraction法(SPMEファイバー:100μポリジメチルシロキサン/ジメチルシリコン)でヘッドスペースによる抽出を行った後に、GC−MS法にて定量を行った。
【0027】
(3) 金属濃度(μg/ml):
35%塩酸中の金属濃度をICP−発光装置にて定量した。
【0028】
製造例
ホスゲンの調製
コークス発生炉ガスを精製して得たCOガスと電解により得た塩素ガスとを、活性炭塔に通じ、CO/Cl2 比=1.05、温度400℃で加圧下反応させ、ホスゲンガスを得た。
【0029】
塩化水素の調製
得られたホスゲンガスを、フェノール26.7kg/時及び触媒ピリジン0.67kg/時とともに、12.9kg/時の割合で通気し、150℃で反応させてジアリールカーボネートを製造する際に、連続的に副生してくる塩化水素ガスを捕集した。
【0030】
実施例1、2
塩化水素の精製
上記製造例で捕集された塩化水素ガスの一部を、直径50mm、高さ1000mmの円筒型容器内に第1表記載の合成樹脂吸着剤を充填した吸着塔に、SV150/時で通気して気相精製処理を行い、精製された塩化水素ガスを純水に吸収させ、35%濃度の塩化水素水溶液を得た。
得られた35%塩酸について、フェノール及びブロモフェノールの濃度、四塩化炭素濃度並びに金属濃度を測定した。結果を第1表に示す。
【0031】
比較例1
実施例1において、合成樹脂吸着剤吸着塔による精製処理を行わない以外は、実施例1と同様の操作を実施し35%塩酸を得た。結果を第1表に示す。
【0032】
【表1】
【0033】
実施例3、4
比較例1において得られた35%塩酸を、直径16mm、高さ195mmの円筒型容器内に第1表記載の合成樹脂吸着剤を充填した吸着塔に、SV10/時で通液し、合成樹脂吸着剤による液相精製処理を行い、残留するアリールアルコール誘導体をほぼ完全に除去した。結果を第1表に示す。
【0034】
比較例2
実施例3において、合成樹脂吸着剤に代えて第1表に示す活性炭を使用した以外は、実施例3と全く同様に液相精製処理を行った。結果を第1表に示す。
【0035】
実施例5
実施例1において、合成樹脂吸着剤に代えて第1表に示す活性炭を使用した以外は、実施例1と同様に気相精製処理を行い35%塩酸を得た。この塩酸を、さらに実施例4と全く同様に液相精製処理を行った。結果を第1表に示す。
【0036】
比較例3
実施例5において、液相精製処理も、合成樹脂吸着剤に代えて第1表に示す活性炭を使用した以外は、実施例5と同様の処理を行った。結果を第1表に示す。
【0037】
合成樹脂吸着剤を用いた吸着処理により、塩化水素中に不純物として混入しているアリールアルコール及びその誘導体の濃度を著しく低減することができ、さらに活性炭の液相吸着でみられる金属の溶出もなく、得られる塩化水素は優れた品質を有するものであることがわかる。
【0038】
【発明の効果】
本発明に従い、合成樹脂吸着剤、特に一定の細孔直径の細孔が一定容積以上保持されている合成樹脂吸着剤を使用することにより、塩化水素中に不純物として混入しているアリールアルコール及びその誘導体の濃度を著しく低減することができ、得られる塩化水素は半導体材料の洗浄に使用できるレベルまで向上された、優れた品質を有するものであることが判った。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for purifying an organic substance, particularly hydrogen chloride containing an aryl alcohol and derivatives thereof, using a synthetic resin adsorbent. In particular, the present invention relates to a method for purifying hydrogen chloride that makes it possible to economically purify and reuse a large amount of by-produced hydrogen chloride at the stage of production of diaryl carbonate, which is an intermediate raw material for polycarbonate resin.
[0002]
[Prior art]
Many methods for purifying hydrogen chloride are inherent to the mixed substances. For example, in JP-A-3-265503, activated carbon is used for the purpose of removing chlorinated hydrocarbons having 1 to 3 carbon atoms. Yes. On the other hand, JP-A-8-505833 describes the purification of hydrogen chloride as a by-product in the production of CFCs. Japanese Patent Laid-Open No. 5-262502 introduces a technique for purifying hydrogen chloride mixed with an organosilicon compound used in the manufacture of silicone industrial products with activated carbon having a specific pore diameter.
However, the adsorption removal method using these activated carbons has been investigated by the present inventors. When hydrogen chloride is passed through activated carbon, there is a mixture of metal components eluted from the activated carbon. It became clear that it was necessary to have a new component removal technique.
[0003]
Polycarbonate resin production methods are roughly classified into two, one is a method of interfacial polycondensation using a solvent, and the other is a method of melt polycondensation of diaryl carbonate and diphenol. The present invention relates to the latter and relates to a method for adsorbing and removing organic substances, particularly aryl alcohol and its derivatives, which are inevitably mixed as impurities in by-produced hydrogen chloride at the stage of diaryl carbonate production. is there.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The production method of diaryl carbonate is also roughly divided into two, one is by transesterification reaction between dialkyl carbonate and aryl alcohol (JP-A-3-291257), and the other is the reaction between phosgene and aryl alcohol. Is known. Also in the latter case, in the method in which an alkali metal or alkaline earth metal compound and a basic nitrogen compound are present as a catalyst (US Pat. No. 3,234,263), the by-produced hydrochloric acid is preferably neutralized by the alkali metal. Therefore, the amount that can be obtained as hydrogen chloride is extremely small.
[0005]
However, when a heterocyclic basic nitrogen compound is used as a catalyst (Japanese Patent Laid-Open No. 58-50977), a phosphorus compound is used (US Pat. No. 5,424,473), an alumina catalyst is used. When used (Japanese Patent Laid-Open No. 9-40617), the amount of by-produced hydrogen chloride is large. Moreover, it is inevitable that aryl alcohol and its derivatives are mixed in by-produced hydrogen chloride, and development of a process for purification by an economically advantageous technique has been desired. Furthermore, derivatization of the aryl alcohol that occurs because the raw material aryl alcohol and phosgene are reacted under an acidic condition is unavoidable, and the removal of this contaminant is hardly noticeable because of its low content. Had been left out.
[0006]
In recent years, the proportion of hydrochloric acid used for cleaning precision components such as wafers and ICs, such as semiconductor materials, has increased, and there has been a strong demand for contaminants contained in hydrogen chloride. There was a strong demand for hydrogen chloride of the desired quality.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above circumstances, the present inventors have earnestly developed a purification method capable of economically and advantageously purifying and reusing hydrogen chloride containing organic substances, particularly aryl alcohol and derivatives thereof as contaminants. As a result of repeated studies, it has been found that when synthetic substances adsorbents are used when removing the contaminants from hydrogen chloride by adsorption treatment, organic substances, particularly aryl alcohols and derivatives thereof can be reduced to the ppb level. And it confirmed that there was no elution of the metal impurity seen in activated carbon, and came to make this invention.
[0008]
Furthermore, it was also found that if a synthetic resin adsorbent having a pore diameter of 30 to 100 mm and a pore volume of 0.5 ml / g or more is used, aryl alcohol and its derivatives can be adsorbed more efficiently. . In this case, by using a synthetic resin adsorbent in which pores with a certain pore diameter are maintained at a certain volume or more, it is adapted to the molecular size of the mixed aryl alcohol and its derivatives, and a certain proportion of physical adsorption Is to achieve.
In addition, by using a synthetic resin adsorbent in which pores with a certain pore diameter are maintained at a certain volume or more, the adsorbing efficiency of the mixed aryl alcohol and its derivatives is improved, resulting in a semiconductor material, etc. It is intended to provide hydrogen chloride that can withstand the quality used for cleaning of precision members.
[0009]
The gist of the present invention resides in a method for purifying hydrogen chloride containing an organic substance, characterized in that the organic substance is adsorbed and removed from the hydrogen chloride containing the organic substance using a synthetic resin adsorbent. Another gist is that, when adsorbing and removing aryl alcohol and its derivative from hydrogen chloride containing aryl alcohol and its derivative using a synthetic resin adsorbent, a pore diameter of 30 to 100 mm is used as the synthetic resin adsorbent. The present invention resides in a method for purifying hydrogen chloride containing an aryl alcohol and a derivative thereof, wherein a synthetic resin adsorbent having a pore volume of 0.5 ml / g or more is used.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Impurities Hydrogen chloride to be treated by the purification method of the present invention is a by-product in the so-called Schotten-Baumann reaction in which phosgene and aryl alcohol are reacted at a temperature of room temperature to 200C as described above. Hydrogen chloride. Accordingly, impurities in hydrogen chloride to be removed by the purification method of the present invention are organic substances, particularly aryl alcohols and derivatives thereof, and include various compounds represented by the following general formula.
[0011]
[Chemical 1]
[0012]
In the formula, R 1 to R 3 is a hydrogen atom, Cl, halogen atom Br, etc., may have been halogenated, alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an allyl group, an alkenyl group, an alkoxyl group, Some are substituents such as alkoxyalkyl groups, and some of the carbon atoms in these substituents are substituted with other atoms (O, S, N, etc.). In addition, as impurities to be removed by the purification method of the present invention, there are chlorinated hydrocarbons having 1 to 6 carbon atoms, specifically, carbon tetrachloride, chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane, hexachloroethane, and the like. Can be mentioned. These are considered to be produced and mixed during the production of phosgene.
[0013]
The most commonly detected impurities are aryl alcohols, and the most commonly detected aryl alcohol derivatives are phenols that are Br-substituted at the ortho and / or para positions. Specifically, it is a Br-substituted product such as orthobromophenol, parabromophenol, 2,4-dibromophenol. In the reaction of phosgene and aryl alcohol, these Br substituted products are produced by bromocarbonyl, which is an impurity in phosgene, by substituting Br at the ortho-position and / or para-position hydrogen of the aryl alcohol, and mixed with hydrogen chloride. It is thought that. Note that bromocarbonyl is considered to be caused by bromine present as an impurity in electrolytic chlorine.
[0014]
Among the aryl alcohol derivatives, notable impurities include, in addition to the Br substituents described above, substituents having a large molecular size such as multi-substituted substances. Examples of these substitution products include Cl substitution products, alkyl substitution products, and allyl substitution products. Thus, the Cl-substituted product is a product of chlorinated aryl alcohol by unreacted chlorine in phosgene, and the alkyl-substituted product and allyl-substituted product are originally present as impurities in the aryl alcohol. These are considered to be mixed in hydrogen chloride.
[0015]
Therefore, the impurity level of hydrogen chloride to be purified in the present invention is in a wide range and is usually 30 to 300,000 ng / ml as the content of organic substances, particularly aryl alcohol and its derivatives, in a 35% aqueous solution of hydrogen chloride. However, it can be purified to a level of about 1 ng / ml or less by applying the present invention.
The impurity level of hydrogen chloride purified according to the present invention is 10 ng / ml or less, preferably 5 ng / ml or less, more preferably 1 ng / ml or less as the content of aryl alcohol and its derivatives in a 35% hydrogen chloride aqueous solution. It is. In particular, in applications where quality requirements are severe such as for semiconductors, the content of the Br substitution product is 5 ng / ml or less, preferably 1 ng / ml or less, and more preferably 0.1 ng / ml or less.
[0016]
Synthetic resin adsorbent The synthetic resin adsorbent used in the purification treatment of the present invention is not particularly limited as long as it is a synthetic resin having adsorption ability. Styrene-divinylbenzene, phenolic and methacrylic resins can be exemplified, but styrene-divinylbenzene is preferred. As this synthetic resin adsorbent, the volume of the pores having a pore diameter of usually 30 to 1000 mm, particularly 30 to 100 mm, and more preferably 30 to 70 mm is preferably 0.5 ml / g or more. If this pore volume is insufficient, impurities once adsorbed on the synthetic resin adsorbent at the beginning of adsorption are desorbed by the flow of hydrogen chloride introduced later, and a steady leak phenomenon of a significant amount of aryl alcohol derivative It becomes impossible to reduce the level of the aryl alcohol derivative in the hydrogen chloride after the purification treatment to be less than or equal to this leak amount. That is, the content of the aryl alcohol and its derivative in the 35% hydrogen chloride aqueous solution cannot be made 10 ng / ml or less, which is not suitable for the semiconductor described above.
[0017]
In the present invention, it is more effective to use a synthetic resin adsorbent having a pore volume of 30 to 100 mm and a pore volume of 0.5 ml / g or more as the synthetic resin adsorbent. If the pore volume having a pore diameter in this range is too small, among the above-mentioned aryl alcohol derivatives, there is a tendency that steady leakage of a compound having a large molecular size such as a Br-substituted product or a poly-substituted product cannot be suppressed. Even after purification, hydrogen chloride is often unsuitable for semiconductors.
[0018]
The specific surface area of the synthetic resin adsorbent is an important characteristic as an adsorbent, and is usually 400 m 2 / g or more, preferably 600 m 2 / g or more, more preferably 800 m 2 / g or more.
[0019]
The synthetic resin adsorbent used in the present invention is not particularly limited as long as it has a predetermined pore volume and specific surface area as described above, and an appropriate one can be selected from various commercially available products. . In addition, since the synthetic resin adsorbent is generally used by being packed in an adsorption tower, a molded product having a good packing efficiency in the adsorption tower is selected. For example, in the styrene-divinylbenzene system, an insoluble three-dimensional polymer having macropores, the non-substituent type product, Diaion HP series, and a special surface treatment that increases the specific surface area, the Sepabeads SP800 series ( All of the above are selected from Mitsubishi Chemical Corporation. In the same series, an appropriate one is selected from various brands having different pore distributions.
[0020]
Method for measuring pore distribution and specific surface area In the present invention, the pore distribution of 300 cm or less of the synthetic resin adsorbent is measured by a nitrogen adsorption method. Therefore, the value of the pore volume of 30 to 100 及 び and the value of the pore volume of 30 to 70 す る described in this specification are calculated from the pore distribution measured by the nitrogen adsorption method. The value of the specific surface area is also calculated from the measurement result of the nitrogen adsorption method.
The value of nitrogen adsorption was determined by measuring a nitrogen adsorption isotherm at an adsorption temperature of about 77 K using a Soropmatic 1800 manufactured by Carlo Elba. That is, the values of the two pore volumes of 30 to 100 mm and 30 to 70 mm can be obtained by analyzing the measured nitrogen adsorption isotherm data by the Cranston-Incree method, and the value of the specific surface area can be the same data. It is obtained by analyzing with Brunauer-Emmett-Teller method.
[0021]
Adsorption operation In the purification method of the present invention, the above-mentioned synthetic resin adsorbent, particularly a synthetic resin adsorbent having a predetermined pore volume, is used, from hydrogen chloride containing organic substances, in particular aryl alcohol and derivatives thereof, The organic substance, particularly aryl alcohol and its derivatives are removed by adsorption, but the mode of the adsorption operation is not particularly limited. However, as an operation mode in which hydrogen chloride and a synthetic resin adsorbent are brought into contact with each other as quickly as possible in a space as small as possible and organic substances as impurities, particularly aryl alcohol and derivatives thereof, can be sufficiently adsorbed, an adsorption tower system is used. Generally adopted.
[0022]
In this method, a synthetic resin adsorbent as an adsorbent is packed in an adsorption tower, and hydrogen chloride containing an organic substance, particularly aryl alcohol and its derivative, is introduced into the tower in the form of a gas or an aqueous solution. While passing through this tower, it is brought into contact with a synthetic resin adsorbent, and an operation for adsorbing the organic substance, particularly aryl alcohol and its derivative, onto the synthetic resin adsorbent is performed. In this operation, the organic substances once adsorbed, in particular aryl alcohol and derivatives thereof, pass through in order to avoid a steady leak in which a large amount of hydrogen chloride is introduced from the synthetic resin adsorbent by a flow of hydrogen chloride introduced later. The SV (vs. volume velocity) of the gas or liquid is preferably low. In the case of a liquid, it is usually carried out at SV20 / hour or less, preferably 10 / hour or less, more preferably 5 / hour or less. In the case of gas, it is inefficient at the level of several tens of hours / hour of SV, and is generally in the order of several hundreds. However, the lower one, the better the adsorption efficiency, usually 300 / hour or less, preferably 200 / hour. Or less, more preferably 150 / hour or less.
[0023]
In the adsorption treatment to the synthetic resin adsorbent, whether hydrogen chloride is contacted in a gaseous state or in a liquid state depends on the state of the adsorbed component, but in the case of a gas body, the former is usually In the case, the latter is selected. Moreover, it can also carry out combining both. For example, after contacting gaseous synthetic resin adsorbent, hydrogen chloride absorbed in water and brought into liquid form is further contacted with synthetic resin adsorbent to adsorb trace components that were not adsorbed gaseously. It is valid. In addition, the one where the temperature of adsorption processing is lower is preferable, and it is 80 degrees C or less normally, Preferably it performs at 10-30 degreeC.
[0024]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely according to an Example, this invention is not limited to these, unless the summary is exceeded.
In addition, evaluation of the refinement | purification process in an Example and a comparative example was performed in accordance with the following impurity determination method.
[0025]
(1) Phenol and bromophenol concentrations (ng / ml):
35% hydrochloric acid was diluted with an aqueous ammonium sulfate solution, extracted with chloroform, concentrated, and quantified by the GC-MS method. Three types of bromophenol, ortho, para, and 2,4-substituted, were detected, and are shown here as a total value.
[0026]
(2) Carbon tetrachloride concentration (ng / ml):
Ammonium sulfate was dissolved in 35% hydrochloric acid, and extraction with a head space was performed by a solid phase micro extraction method (SPME fiber: 100 μpolydimethylsiloxane / dimethylsilicone), followed by quantification by a GC-MS method.
[0027]
(3) Metal concentration (μg / ml):
The metal concentration in 35% hydrochloric acid was quantified with an ICP-light emitting device.
[0028]
Production example
The CO gas Preparation <br/> coke producer gas phosgene obtained is purified and the chlorine gas obtained by electrolysis, leading to the activated carbon column, CO / Cl 2 ratio = 1.05, under pressure at a temperature 400 ° C. Reaction was performed to obtain phosgene gas.
[0029]
Preparation of hydrogen chloride The obtained phosgene gas was aerated at a rate of 12.9 kg / hr together with 26.7 kg / hr of phenol and 0.67 kg / hr of catalyst pyridine, and reacted at 150 ° C to give diaryl carbonate. During production, hydrogen chloride gas continuously produced as a by-product was collected.
[0030]
Examples 1 and 2
Purification of hydrogen chloride An adsorption tower in which a part of the hydrogen chloride gas collected in the above production example is filled with a synthetic resin adsorbent described in Table 1 in a cylindrical container having a diameter of 50 mm and a height of 1000 mm. Then, a gas phase purification treatment was performed by aeration at SV 150 / hour, and the purified hydrogen chloride gas was absorbed into pure water to obtain a 35% aqueous hydrogen chloride solution.
About the obtained 35% hydrochloric acid, the concentration of phenol and bromophenol, the concentration of carbon tetrachloride, and the concentration of metal were measured. The results are shown in Table 1.
[0031]
Comparative Example 1
In Example 1, 35% hydrochloric acid was obtained by performing the same operation as in Example 1 except that the purification treatment by the synthetic resin adsorbent adsorption tower was not performed. The results are shown in Table 1.
[0032]
[Table 1]
[0033]
Examples 3 and 4
The 35% hydrochloric acid obtained in Comparative Example 1 was passed through an adsorption tower filled with the synthetic resin adsorbent shown in Table 1 in a cylindrical container having a diameter of 16 mm and a height of 195 mm at a rate of SV10 / hour. Liquid phase purification treatment with an adsorbent was performed to remove the remaining aryl alcohol derivative almost completely. The results are shown in Table 1 .
[0034]
Comparative Example 2
In Example 3, except for using activated carbon shown in Table 1 in place of the synthetic resin adsorbent, was carried out in exactly the same way as in the liquid phase purification treatment as in Example 3. The results are shown in Table 1 .
[0035]
Example 5
In Example 1, gas phase purification treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the activated carbon shown in Table 1 was used instead of the synthetic resin adsorbent to obtain 35% hydrochloric acid. This hydrochloric acid was further subjected to liquid phase purification treatment in exactly the same manner as in Example 4. The results are shown in Table 1 .
[0036]
Comparative Example 3
In Example 5, the liquid phase purification treatment was also performed in the same manner as in Example 5 except that activated carbon shown in Table 1 was used instead of the synthetic resin adsorbent. The results are shown in Table 1 .
[0037]
Adsorption treatment using a synthetic resin adsorbent can significantly reduce the concentration of aryl alcohol and its derivatives mixed as impurities in hydrogen chloride, and there is no metal elution observed in liquid phase adsorption of activated carbon. It can be seen that the obtained hydrogen chloride has excellent quality.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, by using a synthetic resin adsorbent, particularly a synthetic resin adsorbent in which pores having a certain pore diameter are maintained at a certain volume or more, an aryl alcohol mixed as an impurity in hydrogen chloride and its It has been found that the concentration of the derivative can be significantly reduced and the resulting hydrogen chloride is of excellent quality, improved to a level that can be used for cleaning semiconductor materials.
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