本发明专利技术涉及一种氟气生成装置，其具备：电解槽，其在熔融盐液面上隔离、划分为第1气室和第2气室，在浸渍于熔融盐中的阳极处生成的以氟气为主成分的主产气体被导入该第1气室，在浸渍于熔融盐中的阴极处生成的以氢气为主成分的副产气体被导入该第2气室；以及精制装置，其使用冷却介质，使从电解槽的熔融盐中气化而混入到由阳极生成的主产气体中的氟化氢气体凝固并捕集，从而精制氟气；在精制装置中为了凝固氟化氢气体而被使用并被排出的冷却介质作为氟气生成装置的各处中使用的公用气体再利用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及氟气生成装置。
技术介绍
作为现有的氟气生成装置，已知有通过使用电解槽电解而生成氟气的装置。JP2004-43885A中公开了一种氟气生成装置，其具备在由含有氟化氢的熔融盐而成的电解浴中将氟化氢电解的电解槽，在阳极侧的第I气相部分中产生以氟气为主成分的产品气，并且，在阴极侧的第2气相部分中产生以氢气为主成分的副产气。在这种氟气生成装置中，从电解槽的阳极产生的氟气中混入由熔融盐气化的氟化氢气体。因此，需要从由阳极产生的气体中分离出氟化氢而对氟气进行精制。 JP2004-39740A中公开了一种装置，其将氟气成分与氟气成分以外的成分冷却，利用双方的沸点不同而进行分离。
技术实现思路
如JP2004-39740A中所述的精制氟气的装置中，作为冷却介质使用的液氮等在精制的过程中放出到大气中而没有被有效地利用。本专利技术是鉴于上述问题而做出的，其目的是有效利用用于精制氟气的冷却介质。本专利技术是通过将熔融盐中的氟化氢电解，从而生成氟气的氟气生成装置，其具备电解槽，其在熔融盐液面上隔离、划分为第I气室和第2气室，在浸溃于熔融盐中的阳极处生成的以氟气为主成分的主产气体被导入该第I气室，在浸溃于熔融盐中的阴极处生成的以氢气为主成分的副产气体被导入该第2气室；以及精制装置，其使用冷却介质，使从所述电解槽的熔融盐中气化而混入到由所述阳极生成的主产气体中的氟化氢气体凝固并捕集，从而精制氟气；在所述精制装置中为了凝固氟化氢气体而被使用并被排出的所述冷却介质作为氟气生成装置的各处中使用的公用气体(utility gas)再利用。根据本专利技术，在精制装置中为了凝固氟化氢气体而被使用并被排出的冷却介质作为氟气生成装置各处中使用的公用气体再利用，因此可以有效地利用用于精制氟气的冷却介质。附图说明图I所示为本专利技术的实施方式的氟气生成装置的系统图。图2为精制装置的系统图。图3所示为精制装置内管内的压力与温度的时间变化图，实线表示压力，单点划线表示温度。图4是氮气回收设备的系统图。具体实施方式以下参照附图说明本专利技术的实施方式。参照图I说明本专利技术的实施方式的氟气生成装置100。氟气生成装置100通过电解生成氟气，将所生成的氟气供给到外部装置4。外部装置4例如是半导体制造装置，在该情况下，氟气例如在半导体的制造工序中作为清洗气使用。氟气生成装置100具备通过电解生成氟气的电解槽I、将由电解槽I生成的氟气供给到外部装置4的氟气供给系统2、以及对伴随氟气生成而生成的副产气体进行处理的副产气体处理系统3。 首先，说明电解槽I。在电解槽I中积存有含有氟化氢(HF)的熔融盐。本实施方式中，作为熔融盐，使用氟化氢与氟化钾(KF)的混合物(KF · 2HF)。电解槽I的内部通过在熔融盐中浸溃的隔墙(partition wall)6划分为阳极室11与阴极室12。在阳极室11和阴极室12中的熔融盐中分别浸溃有阳极7和阴极8。通过从电源9向阳极7与阴极8之间供给电流，在阳极7中生成以氟气(F2)为主成分的主产气体，在阴极8中生成以氢气(H2)为主成分的副产气体。阳极7使用碳电极，阴极8使用软铁、蒙乃尔合金(monel)或镍。电解槽I内的熔融盐液面上，导入在阳极7处生成的氟气的第I气室Ila与导入在阴极8处生成的氢气的第2气室12a通过隔墙6划分成气体不能相互往来。这样，为了防止氟气与氢气的混合接触导致的反应，第I气室Ila与第2气室12a通过隔墙6被完全隔离。与此相对，阳极室11与阴极室12的熔融盐没有通过隔墙6被隔离，而是通过隔墙6的下方连通。由于KF.2HF的熔点为71.7°C，因此，熔融盐的温度被调节至9(TlO(TC。由电解槽I的阳极7和阴极8处生成的氟气和氢气之中，分别以仅蒸气压程度的量混入由熔融盐气化的氟化氢。这样，在阳极7处生成并被导入到第I气室Ila中的氟气和在阴极8处生成并被导入到第2气室12a中的氢气之中分别含有氟化氢气体。电解槽I中设有作为检测所积存的熔融盐的液面水平的液面水平检测器的液面计13。液面计13是检测通过插入到电解槽I内的插入管13a将一定流量的氮气吹扫到熔融盐中时的背压，由该背压与熔融盐的液体比重检测液面水平的背压式液面计。接着，说明氣气供给系统2。第I气室Ila连接用于将氟气供给到外部装置4的第I主通路15。第I主通路15上设有将氟气从第I气室Ila导出并输送的第I泵17。第I泵17使用风箱泵(bellows pump)、隔膜泵(diaphragm pump)等容积型泵。在第I主通路15中的第I泵17的上游设有捕集在主产气体中混入的氟化氢气体并精制氟气的精制装置16。精制装置16是利用氟与氟化氢的沸点的不同，从氟气中分离并除去氟化氢气体的装置。精制装置16由并列设置的第I精制装置16a与第2精制装置16b两个系统构成，并以氟气仅通过任一个系统的方式进行切换。即，第I精制装置16a和第2精制装置16b中的一个处于运转状态时，另一个处于停止或待机状态。精制装置16将在下文详述。在第I主通路15中的第I泵17的下游设有用于积存通过第I泵17输送的氟气的第I缓冲罐21。第I缓冲罐21中积存的氟气供给到外部装置4。在第I缓冲罐21的下游设有检测供给到外部装置4的氟气的流量的流量计26。根据流量计26的检测结果，电源9控制供给阳极7与阴极8之间的电流值。具体而言，控制阳极7中的氟气的生成量，以便补充供给到外部装置4的氟气。这样，以补充供给到外部装置4的氟气的方式进行控制，第I缓冲罐21的内部压力被维持在比大气压高的压力。与此相对，使用氟气的外部装置4侧是大气压，因此，如果打开外部装置4中设置的阀门，则通过第I缓冲罐21与外部装置4之间的压力差，氟气从第I缓冲罐21供给到外部装置4。第I缓冲罐21连接有分支通路22，分支通路22上设有控制第I缓冲罐21的内部压力的压力调节阀23。另外，第I缓冲罐21设有检测内部压力的压力计24。根据压力计 24的检测结果，压力调节阀23控制第I缓冲罐21的内部压力使不超过预定的规定压力。具体而言，第I缓冲罐21的内部压力超过l.OMPa时打开阀门，排出第I缓冲罐21内的氟气。在分支通路22中的压力调节阀23的下游设有用于积存从第I缓冲罐21排出的氟气的第2缓冲罐50。S卩，第I缓冲罐21的内部压力超过规定压力时，通过压力调节阀23，排出第I缓冲罐21内的氟气，该排出的氟气被导入到第2缓冲罐50中。第2缓冲罐50的容积比第I缓冲罐21小。在分支通路22中的第2缓冲罐50的下游设有控制第2缓冲罐50的内部压力的压力调节阀51。另外，在第2缓冲罐50设有检测内部压力的压力计52。根据压力计52的检测结果，压力调节阀51控制第2缓冲罐50的内部压力使其达到预定的规定压力。通过压力调节阀51从第2缓冲罐50排出的氟气在除害部53中无害化后排出。第2缓冲罐50连接有用于将氟气供给到精制装置16的氟气供给通路54。接着，说明副产气体处理系统3。第2气室12a连接有用于将氢气排出到外部的第2主通路30。在第2主通路30上设有将氢气从第2气室12a导出并输送的第2泵31。第2主通路30中的第2泵31的下游设有除害部34，通过第2泵31输送的氢气在除害部34中被无害化后排出。氟气生成装置100还具备用于向电解槽I本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.05 JP 2010-0005321.一种氟气生成装置，其通过将熔融盐中的氟化氢电解，从而生成氟气，该装置具备 电解槽，其中贮存熔融盐，并在熔融盐液面上隔离、划分为第I气室和第2气室，在浸溃于熔融盐中的阳极处生成的以氟气为主成分的主产气体被导入所述第I气室，在浸溃于熔融盐中的阴极处生成的以氢气为主成分的副产气体被导入所述第2气室；和 精制装置，其使用冷却介质使从所述电解槽的熔融盐中气化而混入到由所述阳极生成的主产气体中的氟化氢气体凝固并捕集，从而精制氟气， 在所述精制装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：菊池亚纪应，八尾章史，宫崎达夫，德永敦之，
申请(专利权)人：中央硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。