KR102609195B1 - New synthesis method of carbonyl sulfide (COS) - Google Patents
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Abstract
본 발명은 농약, 의약 및 다양한 화학제품들의 주요 원료로 사용되고 있으며, 최근 반도체 제조공정에서 신규 에칭가스 재료로 주목받고 있는 황화카보닐(COS)의 합성방법과 합성반응장치에 관한 것이다.The present invention relates to a synthesis method and synthesis reaction apparatus for carbonyl sulfide (COS), which is used as a main raw material for pesticides, medicines, and various chemical products, and has recently attracted attention as a new etching gas material in the semiconductor manufacturing process.
Description
본 발명은 농약, 의약 및 다양한 화학제품들의 주요 원료로 사용되고 있으며, 최근 반도체 제조공정에서 신규 에칭가스 재료로 주목받고 있는 황화카보닐(COS)의 합성방법과 합성반응장치에 관한 것이다.The present invention relates to a synthesis method and synthesis reaction apparatus for carbonyl sulfide (COS), which is used as a main raw material for pesticides, medicines, and various chemical products, and has recently attracted attention as a new etching gas material in the semiconductor manufacturing process.
구체적으로는 액체 황이 들어있는 반응기에 일정 깊이로 잠겨있는 딥노즐을 통해 일산화탄소(CO)를 일정량으로 공급하여 기-액 접촉 방식으로 1barg 이상의 압력에서 다른 부 생성물 없이 90% 이상의 고수율로 황화카보닐(COS)을 합성하는 황화카보닐(COS)의 합성방법에 관한 것이다.Specifically, a certain amount of carbon monoxide (CO) is supplied through a dip nozzle submerged to a certain depth in a reactor containing liquid sulfur, and carbonyl sulfide is produced in a high yield of more than 90% without any other by-products at a pressure of more than 1 barg through a gas-liquid contact method. It relates to a method for synthesizing carbonyl sulfide (COS).
황화카보닐(COS)은 2개의 이중결합의 분자구조를 가진 화합물로서 다양한 화학제품에서 사용되고 있다.Carbonyl sulfide (COS) is a compound with a molecular structure of two double bonds and is used in various chemical products.
특히 반도체 제조공정의 식각공정에서 CF계 가스와 황화카보닐(COS)을 함께 사용하여 식각을 진행하는 경우, 식각에 대한 프로파일 개선 및 선택비에 대한 성능 특성이 우수하여 DRAM, V-NAND 등 반도체 공정에서 황화카르보닐(COS) 가스의 수요가 증가하고 있다. In particular, when etching is performed using CF-based gas and carbonyl sulfide (COS) together in the etching process of the semiconductor manufacturing process, the performance characteristics of the etching profile improvement and selectivity are excellent, and semiconductors such as DRAM and V-NAND are improved. The demand for carbonyl sulfide (COS) gas in processing is increasing.
이러한 황화카보닐(COS)은 보통 일산화탄소와 황을 원료로 하여 제조한다.Carbonyl sulfide (COS) is usually manufactured using carbon monoxide and sulfur as raw materials.
일산화탄소와 황을 원료로 하여 황화카보닐을 합성하는 방법으로는 촉매를 이용하는 방법들이 있다.There are methods for synthesizing carbonyl sulfide using carbon monoxide and sulfur as raw materials, using catalysts.
예를 들면, 황화아연, 황화카드뮴, 황화납 등과 같이 황을 함유한 금속 화합물들을 촉매로 이용하여 일산화탄소와 황의 기상반응으로 높은 수율로 황화카보닐을 제조하는 방법들이 알려져 있다(US 제2,983,580호).For example, there are known methods of producing carbonyl sulfide in high yield through the gas phase reaction of carbon monoxide and sulfur using sulfur-containing metal compounds such as zinc sulfide, cadmium sulfide, lead sulfide, etc. as catalysts (US No. 2,983,580). .
그러나, 이러한 방법으로 황화카보닐을 합성할 경우, 비록 황화카보닐의 수율은 90% 이상으로 높일 수 있지만, 주기적으로 촉매를 재생하거나 교체해주어야 할 뿐 아니라, 촉매에 함유된 불순물에 기인하는 부 생성물, 이를테면 황화수소(H2S)와 같은 원치 않는 부산물들의 생성을 피할 수 없는 단점이 있다.However, when synthesizing carbonyl sulfide using this method, although the yield of carbonyl sulfide can be increased to over 90%, not only must the catalyst be periodically regenerated or replaced, but also side products due to impurities contained in the catalyst. There is a disadvantage in that the generation of unwanted by-products, such as hydrogen sulfide (H 2 S), cannot be avoided.
다른 방법으로는 공급되는 황을 가열하여 가스로 만들고, 상기 가스상태의 황과 일산화탄소를 혼합하여 혼합가스를 만들고, 상기 혼합가스를 반응기에 공급하여 황화카보닐을 합성하는 방법이다(US 제4,078,045호).Another method is to heat the supplied sulfur into a gas, mix the gaseous sulfur and carbon monoxide to create a mixed gas, and supply the mixed gas to a reactor to synthesize carbonyl sulfide (US No. 4,078,045). ).
이 방법에서는 촉매를 사용하지 않고도 고수율로 황화카보닐을 합성할 수 있는 기술을 제시하고 있지만, 황을 가열하여 가스로 형성하고, 상기 황의 가스와 일산화탄소 가스를 혼합하는 원료 혼합장치와, 상기 황과 일산화탄소가 혼합된 혼합가스를 공급받아 반응시키는 반응장치가 별개 장치로 필요하여 설비부담 및 각각의 별개 장치의 온도를 유지하기 위한 높은 에너지의 필요로 경제적인 측면에서 바람직하지 않으며, 제조원가가 상승하는 요인이 된다.This method proposes a technology for synthesizing carbonyl sulfide in high yield without using a catalyst, but includes a raw material mixing device for heating sulfur to form gas and mixing the sulfur gas with carbon monoxide gas, and the sulfur gas. A separate reaction device is required to receive and react the mixed gas of carbon monoxide and carbon monoxide, which is undesirable from an economic standpoint due to the equipment burden and the need for high energy to maintain the temperature of each separate device, and increases the manufacturing cost. becomes a factor.
또한, 일산화탄소 가스와 가스상태의 황을 혼합하여 혼합가스를 만들 때, 고수율의 황화카보닐을 얻기 위해서는 일산화탄소와 황의 비율을 일정하게 유지할 필요가 있으나, 황을 증발시켜 일정한 비율로 일산화탄소와 혼합하는 기술은 실질적으로 상당한 어려움을 내포하고 있다.In addition, when mixing carbon monoxide gas and gaseous sulfur to create a mixed gas, it is necessary to maintain a constant ratio of carbon monoxide and sulfur in order to obtain a high yield of carbonyl sulfide, but it is necessary to evaporate sulfur and mix it with carbon monoxide at a constant ratio. The technology poses significant practical challenges.
또 다른 방법으로는 액상의 황에 일산화탄소 가스를 버블링하여 황화카보닐을 제조하는 방법이다(KR 10-0938435호)Another method is to produce carbonyl sulfide by bubbling carbon monoxide gas into liquid sulfur (KR 10-0938435).
상기 방법에서는 황에 일산화탄소 가스의 반응기 압력에 따라 황화카보닐의 수율이 결정된다. 상기 방법은 1 barg에서의 황화카보닐의 수율이 최대 약 46%이어서 황화카보닐의 수율 향상을 위하여는 반응기의 압력조절이 필수적이다. 그런데 대량 생산의 경우에 반응기의 압력이 높아질수록 반응 공정상 많은 어려움이 있다.In this method, the yield of carbonyl sulfide is determined depending on the reactor pressure of sulfur and carbon monoxide gas. In this method, the yield of carbonyl sulfide at 1 barg is up to about 46%, so adjusting the pressure of the reactor is essential to improve the yield of carbonyl sulfide. However, in the case of mass production, as the pressure in the reactor increases, there are many difficulties in the reaction process.
따라서 현재 반도체 산업의 발달에 따라 그 중요성이 증대되고 있는 황화카보닐을 공정상 경제적이면서도 기술적으로 편리하게 대량으로 생산할 수 있는 새로운 방법에 대한 필요성이 대두되고 있다. Therefore, there is a need for a new method that can produce carbonyl sulfide in large quantities economically and technically conveniently, whose importance is increasing with the development of the semiconductor industry.
본 발명은, 일산화탄소와 황을 원료로 하여 황화카보닐을 합성함에 있어 종래 기술들이 가지는 문제점들을 해결하고 공정상 경제적이면서도 기술적으로 편리하게 황화카보닐을 합성하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention is intended to solve the problems of the prior art in synthesizing carbonyl sulfide using carbon monoxide and sulfur as raw materials and to provide a method for synthesizing carbonyl sulfide that is economical and technically convenient in terms of the process.
이러한 본 발명 목적은, 무촉매 반응, 및 기상의 일산화탄소와 액상의 황의 반응으로 공정상 경제적이면서 간단하고 효율적으로 황화카보닐을 합성하는 방법을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a method for synthesizing carbonyl sulfide that is economical, simple, and efficient in the process through a non-catalytic reaction and a reaction between gaseous carbon monoxide and liquid sulfur.
본 발명의 다른 목적은, 1 barg 이상의 압력에서 90% 이상의 황화카보닐 및 나머지의 미반응 일산화탄소만이 포함되는 합성결과를 나타내는 황화카보닐의 합성방법을 제공하고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for synthesizing carbonyl sulfide, which produces a synthesis result containing only 90% or more of carbonyl sulfide and the remaining unreacted carbon monoxide at a pressure of 1 barg or more.
상기의 이러한 합성방법에 따르면 부산물로서는 미반응의 일산화탄소만이 존재하여 합성된 황화카보닐의 정제가 용이하고, 분리된 미반응의 일산화탄소는 다시 공정에 재투입이 가능한 황화카보닐의 합성방법 및 그 반응장치를 제공하고자 하는 것이다.According to this synthesis method, only unreacted carbon monoxide exists as a by-product, making it easy to purify the synthesized carbonyl sulfide, and the separated unreacted carbon monoxide can be reintroduced into the process. A method for synthesizing carbonyl sulfide and the same. The goal is to provide a reaction device.
이러한 목적을 달성하고자 하는 본 발명의 황화카보닐의 합성방법은, 우선 압력과 온도조절이 가능한 반응기의 내부에 저장된 액상의 황에 일산화탄소 가스를 공급하여 기-액 접촉방법으로 반응하도록 하는 것이다.The method for synthesizing carbonyl sulfide of the present invention to achieve this purpose is to first supply carbon monoxide gas to liquid sulfur stored inside a reactor capable of controlling pressure and temperature to react by a gas-liquid contact method.
이와 같은 액상의 황에 일산화탄소 가스를 공급하여 기-액 접촉방법으로 황화카보닐의 합성함으로써 촉매 사용에 따른 촉매의 재생 및 교체로 인한 보수 유지 문제와 불순물에 의한 부산물들의 발생을 방지하였다. By supplying carbon monoxide gas to this liquid sulfur and synthesizing carbonyl sulfide using a gas-liquid contact method, maintenance problems due to catalyst regeneration and replacement due to catalyst use and generation of by-products due to impurities were prevented.
상기 반응기 내부의 황은 가열수단에 의하여 온도를 350~600℃로 유지하고, 반응기 내부압력은 1 barg 이상으로 유지하여 액상의 황에 일산화탄소 가스를 반응시켜 황화카보닐을 합성한다.The temperature of the sulfur inside the reactor is maintained at 350-600°C by a heating means, and the internal pressure of the reactor is maintained at 1 barg or more to react with liquid sulfur and carbon monoxide gas to synthesize carbonyl sulfide.
상기 액상의 황 및 일산화탄소 가스에 의한 기-액 접촉을 위하여 일산화탄소 가스는 액상 황의 내부에 공급되며, 바람직하게는 상기 일산화탄소 가스는 액상 황의 계면(수면)에서 5cm 이상의 깊이에서 공급된다.For gas-liquid contact by the liquid sulfur and carbon monoxide gas, the carbon monoxide gas is supplied into the interior of the liquid sulfur. Preferably, the carbon monoxide gas is supplied at a depth of 5 cm or more from the interface (water surface) of the liquid sulfur.
상기 일산화탄소 가스가스는 액상 황 내에 버블링 되도록 공급하는 것이 바람직하다.The carbon monoxide gas is preferably supplied in a manner that it bubbles into the liquid sulfur.
이때 상기 일산화탄소 가스의 공급량은 반응기 압력 1 barg 당 0.7 L/min 이하이고, 상기 액상의 황은 반응기 내부의 10% 내지 40%로 유지된다. 또한, 황화카보닐의 합성 후, 상기 합성된 황화카보닐과 비말 동반 및 끓는점에 의해 기화되는 황은 100℃ 내지 200℃로 냉각 유지되는 황 응축기에서 액화되어 다시 반응기에 투입된다.At this time, the supply amount of carbon monoxide gas is 0.7 L/min or less per 1 barg of reactor pressure, and the liquid sulfur is maintained at 10% to 40% inside the reactor. In addition, after the synthesis of carbonyl sulfide, the synthesized carbonyl sulfide and the sulfur vaporized by entrainment and boiling point are liquefied in a sulfur condenser maintained at 100°C to 200°C and introduced back into the reactor.
상기 본 발명의 일산화탄소(CO) 가스와 액상의 황(S)을 기-액 접촉방법으로 반응시켜 황화카보닐(COS)을 합성하는 황화카보닐의 합성반응장치는, The carbonyl sulfide synthesis reaction device of the present invention, which synthesizes carbonyl sulfide (COS) by reacting carbon monoxide (CO) gas and liquid sulfur (S) by a gas-liquid contact method,
액상의 황(S)을 저장하도록 내부공간을 가지며, 가열수단을 구비하여 온도조절이 가능하고, 필요한 경우 압력조절이 가능한 반응기(4); A reactor (4) having an internal space to store liquid sulfur (S), equipped with a heating means, capable of controlling the temperature, and controlling the pressure if necessary;
상기 반응기의 온도조절에 관여하는 반응기 가열수단(4a); Reactor heating means (4a) involved in controlling the temperature of the reactor;
상기 반응기에 황을 공급하는 황 공급관(1);A sulfur supply pipe (1) that supplies sulfur to the reactor;
상기 반응기의 내부공간에 저장된 액상의 황(S) 내에 일산화탄소(CO) 가스를 공급하도록 설치된 일산화탄소 가스 공급관(3);A carbon monoxide gas supply pipe (3) installed to supply carbon monoxide (CO) gas into the liquid sulfur (S) stored in the internal space of the reactor;
상기 일산화탄소 가스 공급관의 최끝단 설치되는 딥 노즐(3b);A dip nozzle (3b) installed at the extreme end of the carbon monoxide gas supply pipe;
상기 반응기에 공급된 황의 액상화 및/또는 불순물의 제거를 위하여 사용되는 질소의 공급관(2);A nitrogen supply pipe (2) used to liquefy sulfur supplied to the reactor and/or remove impurities;
상기 질소의 공급 및 일산화탄소 가스의 공급 시, 각각 가스의 예열을 위한 가열수단(3a);Heating means (3a) for preheating the gases when supplying the nitrogen and carbon monoxide gas;
상기 반응기에서의 황화카보닐 합성반응 후, 생성물인 황화카보닐과 함께 배출되는 기화 및 비말 동반되는 황을 제어하기 위한 황 응축기(5);After the carbonyl sulfide synthesis reaction in the reactor, a sulfur condenser (5) for controlling vaporized and entrained sulfur discharged together with the product carbonyl sulfide;
상기 황 응축기의 온도를 낮추는 황 냉각기(5a);a sulfur cooler (5a) that lowers the temperature of the sulfur condenser;
상기 반응기에서 합성된 황화카보닐의 배출을 위한 황화카보닐 배출관(6); 및Carbonyl sulfide discharge pipe (6) for discharging carbonyl sulfide synthesized in the reactor; and
상기 반응기 내부 온도와 압력을 확인하기 위하여 내부 온도 센서(7)와 내부 압력 센서(8);를 포함한다. It includes an internal temperature sensor (7) and an internal pressure sensor (8) to check the temperature and pressure inside the reactor.
본 발명의 방법에 따르면, 본 발명은 간단한 합성반응장치로 유용한 황화카보닐 가스를 경제적이면서도 고효율로 연속적으로 합성할 수 있는 특징이 있다.According to the method of the present invention, the present invention has the feature of being able to continuously synthesize useful carbonyl sulfide gas economically and with high efficiency using a simple synthesis reaction device.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 황화카보닐의 합성방법은 이전의 기술들과 달리 촉매를 사용하지 않아 촉매의 활성 저하나 촉매에 함유된 불순물에 기인하는 부산물들의 생성을 억제할 수 있고, 기상의 일산화탄소와 기상의 황을 반응시키는 기상반응에 비해 현저히 낮은 온도에서 반응이 이루어져 고온 반응에 따른 에너지 비용을 낮출 수 있으며, 반응생성물의 분해를 방지하여 경제적이면서도 고수율로 황화카보닐을 제조할 수 있는 특징이 있다.As described above, the method for synthesizing carbonyl sulfide according to the present invention, unlike previous technologies, does not use a catalyst, so it can suppress the decrease in catalyst activity or the production of by-products due to impurities contained in the catalyst, and can suppress the production of by-products due to impurities contained in the catalyst. Compared to the gas phase reaction where carbon monoxide reacts with gaseous sulfur, the reaction occurs at a significantly lower temperature, thus lowering the energy cost due to the high temperature reaction. By preventing decomposition of the reaction product, it is possible to produce carbonyl sulfide economically and in high yield. There is a characteristic.
또한, 반응기의 1 barg 이상의 압력에서는 모두 90% 이상의 높은 반응 효율을 나타내며, 특히 반응 효율의 90%는 모두 생성된 황화카보닐이고, 나머지 10%는 미반응 일산화탄소로서, 다른 부 생성물이 생성되지 않는다. 따라서 생성된 황화카보닐의 정제가 용이한 장점이 있다. In addition, at pressures of 1 barg or more in the reactor, both show high reaction efficiencies of over 90%. In particular, 90% of the reaction efficiency is all produced carbonyl sulfide, and the remaining 10% is unreacted carbon monoxide, so no other by-products are produced. . Therefore, there is an advantage that the produced carbonyl sulfide can be easily purified.
그리고 상기 황화카보닐의 정제에 의하여 분리된 미반응의 일산화탄소는 다시 황화카보닐의 제조공정에 재사용될 수 있어 원료 절감에 따른 공정상 경제적인 효과도 나타낸다.In addition, the unreacted carbon monoxide separated by the purification of carbonyl sulfide can be reused in the carbonyl sulfide manufacturing process, thereby providing an economical effect in the process due to reduction of raw materials.
제조장치와 관련하여, 종래 기술인 기상의 일산화탄소와 황의 반응에서는 상기 2가지 가스의 혼합장치 및 혼합 후 반응이 일어나는 반응기가 필수적이나, 본 발명에서는 반응기 내의 액상의 황에 일산화탄소 가스를 공급하는 것만으로 반응이 이루어지므로, 두 원료의 혼합 비율을 맞추기 위한 조작이 필요 없어져 공정이 간단하면서도 연속 운전으로 대량 생산을 할 수 있다는 장점이 있다.Regarding the manufacturing device, in the conventional technology for the reaction of gaseous carbon monoxide and sulfur, a mixing device for the two gases and a reactor in which the reaction occurs after mixing are essential, but in the present invention, the reaction is performed simply by supplying carbon monoxide gas to the liquid sulfur in the reactor. Since this is achieved, there is no need for manipulation to adjust the mixing ratio of the two raw materials, so the process is simple and has the advantage of being able to mass-produce through continuous operation.
또한, 반응기에 공급된 황의 액상화 및/또는 불순물의 제거를 위하여 예열된 질소를 공급함으로써 반응기의 온도조절에 유리한 장점을 가진다. In addition, it has the advantage of controlling the temperature of the reactor by supplying preheated nitrogen to liquefy the sulfur supplied to the reactor and/or remove impurities.
그리고 생산된 황화카보닐과 함께 배출되는 기화 및 비말의 동반되는 황을 액상으로 제어하여 반응기에 재사용함으로써 원료 절감에 따른 공정상 경제적인 효과도 나타낸다.In addition, the sulfur accompanying vaporization and droplets discharged together with the produced carbonyl sulfide is controlled to a liquid state and reused in the reactor, thereby providing an economical effect in the process through reduction of raw materials.
도 1은 본 발명의 황화카보닐의 제조공정에 사용되는 제조장치를 도식화하여 나타낸 것이다. Figure 1 schematically shows the production equipment used in the production process of carbonyl sulfide of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their common or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it is.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing this application, various alternatives are available to replace them. It should be understood that equivalents and variations may exist.
이하에서는 본 발명의 황화카보닐의 합성방법 및 이의 장치에 대하여 도 1을 참조하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the method and apparatus for synthesizing carbonyl sulfide of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.
본 발명의 황화카보닐의 합성방법은, 액상의 황이 들어있는 반응기에 황 액속에 잠기도록 설치된 일산화탄소 가스 공급관으로 공급되는 일산화탄소 가스를 버블링 시켜 황의 액속에서 황과 공급된 일산화탄소 가스와의 기-액 접촉으로 별도의 혼합장치나 촉매 없이도 황화카보닐을 합성할 수 있는 새로운 황화카보닐의 합성방법을 제공하는 것이다.The method for synthesizing carbonyl sulfide of the present invention involves bubbling carbon monoxide gas supplied through a carbon monoxide gas supply pipe installed to be submerged in the sulfur liquid in a reactor containing liquid sulfur, thereby forming a gas-liquid relationship between sulfur and the supplied carbon monoxide gas in the sulfur liquid. The aim is to provide a new method for synthesizing carbonyl sulfide through contact without the need for a separate mixing device or catalyst.
본 발명은, 활용도가 넓어진 황화카보닐을 보다 고순도로 용이하고 경제적으로 제조할 수 있는 기술을 개발하기 위한 연구를 진행하여, 종래의 제조방법에 비하여 고압의 반응기에서도 CS2와 같은 불순물의 생성을 방지하면서도, 1 barg 이상의 압력에서는 항상 90% 이상의 고수율로 간편하게 황화카보닐을 합성할 수 있다는 사실을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The present invention conducts research to develop a technology that can easily and economically produce carbonyl sulfide, which has expanded utility, with higher purity, and prevents the generation of impurities such as CS2 even in a high-pressure reactor compared to conventional production methods. However, the present invention was completed after discovering that carbonyl sulfide can be easily synthesized with a high yield of 90% or more at a pressure of 1 barg or more.
본 발명에 따른 황화카보닐의 합성방법은, The method for synthesizing carbonyl sulfide according to the present invention is:
a) 고체 상태의 황을 녹이고 황의 불순물을 제거한 액상의 황을 제조하는 단계; a) preparing liquid sulfur by dissolving solid sulfur and removing sulfur impurities;
b) 일산화탄소 가스를 상기 a) 과정의 액상의 황에 공급 및 버블링시켜 기-액 반응이 이루어지는 반응단계;를 포함한다. b) a reaction step in which a gas-liquid reaction occurs by supplying and bubbling carbon monoxide gas to the liquid sulfur of process a).
상기 a) 단계를 구체적으로 보면, 상기 황의 액상화는 반응기 외부에서 액화를 한 후에 반응기에 공급하거나, 또는 반응기에 고체의 황을 공급하여 반응기 내부에서 액상화를 진행할 수 있다. Looking specifically at step a), the liquefaction of sulfur can be liquefied outside the reactor and then supplied to the reactor, or solid sulfur can be supplied to the reactor to proceed with liquefaction inside the reactor.
상기 반응기 외부에서 액화 후에 반응기에 공급하는 경우는 연속식 또는 회분식으로 반응기에 충진 할 수 있다.When liquefied outside the reactor and then supplied to the reactor, the reactor can be filled in a continuous or batch manner.
상기 반응기 내부에서의 액화를 위하여 공급되는 고체의 황은 분말형, 과립형, 펠렛형과 같은 고체 상태일 수 있다. Solid sulfur supplied for liquefaction inside the reactor may be in a solid state such as powder, granule, or pellet.
상기 액상 및 고체의 황의 공급 시, 부 생성물의 최소화를 위해서는 수분을 제거 후 사용하는 것이 바람직하다.When supplying the liquid and solid sulfur, it is preferable to use it after removing moisture in order to minimize by-products.
상기 반응기 내부에 공급된 고체의 황의 액상화는 반응기 외부에 구비된 가열수단을 이용하여 액상화를 진행할 수 있다. 이때 특히 외부에서 예열된 질소를 황의 내부로 공급할 수 있으며, 상기 예열된 질소는 황의 내부에서 황의 액상화에 기여하고, 또한, 황에 포함된 불순물을 제거하는 역할을 한다. The solid sulfur supplied inside the reactor can be liquefied using a heating means provided outside the reactor. At this time, nitrogen preheated from the outside can be supplied into the sulfur, and the preheated nitrogen contributes to the liquefaction of sulfur inside the sulfur and also serves to remove impurities contained in the sulfur.
상기 반응기 내부에서의 황의 액상화에 관하여 구체적으로는, 온도와 필요에 따라 압력조절이 가능한 반응기(4) 내에 분말 형태의 황을 황 공급관(1)을 통하여 충진 후, 반응기를 약 100~200℃로 가열 유지하면서 질소를 10~50mL/min, 바람직하게는 30mL/min으로 질소 공급관(2)을 통하여 공급하면서 반응기 가열수단(4a)을 이용하여 황을 녹여(Melting) 반응기 내부의 황을 액상화하여 반응기의 일정량(부피)으로 채운다. Specifically, regarding the liquefaction of sulfur inside the reactor, powdered sulfur is charged into the reactor (4), where the temperature and pressure can be adjusted as needed, through the sulfur supply pipe (1), and then the reactor is heated to about 100-200°C. While maintaining heating, nitrogen is supplied through the nitrogen supply pipe (2) at 10 to 50 mL/min, preferably 30 mL/min, and the sulfur is melted using the reactor heating means (4a) to liquefy the sulfur inside the reactor. Fill with a certain amount (volume) of
이때 상기 질소는 100~200℃, 바람직하게는 150℃로 예열하여 딥 노즐(3b)을 통하여 반응기 내의 황에 공급된다. 상기 질소의 예열은 가열수단(3a)을 이용한다. At this time, the nitrogen is preheated to 100-200°C, preferably 150°C, and supplied to the sulfur in the reactor through the dip nozzle (3b). The nitrogen is preheated using a heating means (3a).
상기 반응기 온도는 300~600℃로 가열 유지되고, 상기 반응기 내부의 황의 일정량은 상기 반응기 내부 부피의 10% 내지 40%이다.The reactor temperature is maintained at 300 to 600° C., and a certain amount of sulfur inside the reactor is 10% to 40% of the internal volume of the reactor.
상기와 같은 a) 단계의 반응기 내에 액상의 황이 준비되면, 하기와 같은 b) 단계와 같이 황화카보닐의 합성이 진행된다. When liquid sulfur is prepared in the reactor of step a) as above, the synthesis of carbonyl sulfide proceeds as in step b) below.
상기 b) 단계는 액상의 황과 일산화탄소 가스의 기-액 반응으로 황화카보닐의 합성이 이루어지는 단계로서 Step b) is a step in which carbonyl sulfide is synthesized through a gas-liquid reaction of liquid sulfur and carbon monoxide gas.
상기 일정량, 즉 반응기 내부 부피의 10% 내지 40%로 액상의 황이 저장된 반응기(4) 내에 질소(N2) 공급을 중단하고 일산화탄소(CO) 가스를 공급관(3)을 통하여 공급한다. 이때 반응기(4)의 온도는 300~600℃이고, 바람직하게는 400~550℃이고, 더욱 바람직하게는 430~500℃이다.The supply of nitrogen (N 2 ) is stopped in the reactor (4) in which liquid sulfur is stored at a certain amount, that is, 10% to 40% of the internal volume of the reactor, and carbon monoxide (CO) gas is supplied through the supply pipe (3). At this time, the temperature of the reactor 4 is 300 to 600°C, preferably 400 to 550°C, and more preferably 430 to 500°C.
상기 공급관(3)을 통하여 공급되는 일산화탄소 가스는 기-액 접촉반응이 일어날 수 있도록 액상의 황 내에 공급한다. Carbon monoxide gas supplied through the supply pipe 3 is supplied into liquid sulfur so that a gas-liquid contact reaction can occur.
이때, 액상 황의 범위가 상기 반응기 내의 10% 미만이면 액상의 황과 일산화탄소의 가스의 버블에 의한 반응 접촉이 낮아져 황화카보닐의 제조 효율이 낮아지며, 반대로 40%를 초과하면 반응기 내의 황화카보닐의 생성을 위한 분압(공간)이 낮아져 마찬가지로 황화카보닐의 제조 효율이 낮아진다.At this time, if the range of liquid sulfur is less than 10% in the reactor, the reaction contact due to bubbles between liquid sulfur and carbon monoxide gas is lowered, lowering the production efficiency of carbonyl sulfide. Conversely, if it exceeds 40%, carbonyl sulfide is produced in the reactor. The partial pressure (space) for is lowered, similarly lowering the production efficiency of carbonyl sulfide.
상기 일산화탄소 가스 공급관(3)의 끝단부인 딥 노즐(3b)은 반응기(4) 내에 저장된 액상의 황 계면(수면)에서 최소 5㎝ 이상의 깊이로 잠기도록 한다. 바람직하게는 5cm 내지 10cm 깊이이다. The dip nozzle (3b), which is the end of the carbon monoxide gas supply pipe (3), is immersed in the liquid sulfur interface (water surface) stored in the reactor (4) to a depth of at least 5 cm or more. Preferably it is 5cm to 10cm deep.
상기 딥 노즐(3b)의 잠기는 깊이가 상기 5cm 보다 낮으면 일산화탄소의 가스와 액상의 황 사이에 충분한 접촉이 일어나지 않게 되어 미반응 일산화탄소의 양이 증가하게 되고, 반대로 황의 액 속에 상기 10cm 보다 깊이 잠기면 생성된 황화카보닐의 체류시간의 증가로 인해 생성물 및/또는 반응물이 과반응되어 수율이 낮아질 수 있으므로 좋지 않다.If the immersion depth of the dip nozzle (3b) is lower than the 5 cm, sufficient contact does not occur between the carbon monoxide gas and the liquid sulfur, resulting in an increase in the amount of unreacted carbon monoxide. Conversely, if the dip nozzle (3b) is immersed deeper than the 10 cm in the sulfur liquid, it is generated. Increasing the residence time of carbonyl sulfide is not good because the product and/or reactant may overreact and the yield may be lowered.
이때, 상기 액상의 황에 공급되는 일산화탄소 가스의 공급량은 반응기 압력 1 barg 당 0.7 L/min 이하이다. 상기 범위를 벗어나는 경우 황화카보닐의 제조 효율이 낮아진다(실시예 및 비교예 참조).At this time, the supply amount of carbon monoxide gas supplied to the liquid sulfur is 0.7 L/min or less per 1 barg of reactor pressure. If it is outside the above range, the production efficiency of carbonyl sulfide decreases (see Examples and Comparative Examples).
또한, 상기 공급되는 일산화탄소 가스는 하기의 반응기 온도보다 낮은 온도로 가열수단(3a)를 이용하여 예열되어 공급될 수 있다. 상기 일산화탄소 가스의 예열온도는 150~300℃ 일 수 있으며, 바람직하게는 150~250℃이고, 더욱 바람직하게는 150~200℃이다.Additionally, the supplied carbon monoxide gas may be preheated and supplied using the heating means 3a to a temperature lower than the reactor temperature below. The preheating temperature of the carbon monoxide gas may be 150 to 300°C, preferably 150 to 250°C, and more preferably 150 to 200°C.
일산화탄소와 액상 황의 기-액 접촉반응의 반응온도는 상기 반응기 온도와 같이 350~600℃이고, 바람직하게는 400~550℃이며, 더욱 바람직하게는 430~500℃이다.The reaction temperature of the gas-liquid contact reaction between carbon monoxide and liquid sulfur is 350 to 600°C, preferably 400 to 550°C, and more preferably 430 to 500°C, as in the above reactor temperature.
일산화탄소와 액상 황의 기-액 접촉반응의 반응압력은 1 barg 이상이다. 바람직하게는 1 내지 100 barg 이고, 더욱 바람직하게는 1 내지 50 barg이다. 상기 반응압력이 1 barg 보다 낮으면 동일 온도에서 상대적으로 황의 증발량이 증가하게 되어 손실량이 많아지고 기-액 접촉효율이 저하되어 수율이 저하된다. 반응압력을 100 barg 이상으로 높이면 원료의 공급압력 역시 높여야 하므로 위험성이 증가하고, 또한 반응기 내에서 일산화탄소 가스의 체류 시간 증가로 생성된 황화카보닐이 분해하거나 이황화탄소(CS2)와 같은 부산물이 생성될 수 있다.The reaction pressure of the gas-liquid contact reaction between carbon monoxide and liquid sulfur is It is over 1 barg. Preferably it is 1 to 100 barg, and more preferably 1 to 50 barg. If the reaction pressure is lower than 1 barg, the evaporation amount of sulfur relatively increases at the same temperature, resulting in increased loss, lower gas-liquid contact efficiency, and lower yield. If the reaction pressure is increased above 100 barg, the supply pressure of the raw materials must also be increased, which increases the risk. Additionally, the carbonyl sulfide produced by increasing the residence time of carbon monoxide gas in the reactor may decompose or generate by-products such as carbon disulfide (CS2). You can.
따라서, 상기 반응기 압력이 1 내지 100 barg이면 상기의 일산화탄소 가스공급량 및 예열조건에서는 어느 압력에서나 황화카보닐의 제조 효율이 90% 이상을 나타낸다. Therefore, when the reactor pressure is 1 to 100 barg, the production efficiency of carbonyl sulfide is 90% or more at any pressure under the carbon monoxide gas supply amount and preheating conditions.
다만 반응기 압력이 높아질수록 반응공정에서의 압력조절 및 고압력용 반응기의 필요로 공정상 경제적 이득이 낮아질 수 있는 것을 고려할 수 있다. However, it can be considered that as the reactor pressure increases, the economic benefit in the process may decrease due to pressure control in the reaction process and the need for a high-pressure reactor.
상기와 같은 반응기 내의 황의 충진량, 반응온도, 반응압력, 일산화탄소 가스의 공급 조건, 및 일산화탄소 가스의 공급 노즐 깊이 등의 조건에서 일산화탄소 가스가 액상의 황에 잠겨있는 공급관의 딥 노즐을 통하여 공급됨으로써 촉매 또는 별도의 고온 기상 반응장치 없이도 높은 수율로 황화카보닐을 연속으로 제조할 수 있게 한다.Under the conditions such as the charging amount of sulfur in the reactor, reaction temperature, reaction pressure, carbon monoxide gas supply conditions, and carbon monoxide gas supply nozzle depth, carbon monoxide gas is supplied through the dip nozzle of the supply pipe immersed in liquid sulfur to form a catalyst or It makes it possible to continuously produce carbonyl sulfide in high yield without a separate high-temperature gas phase reaction device.
상기 반응기는 기-액 접촉효율을 높이기 위하여 수평형보다는 수직형이나 칼럼형 반응기가 상대적으로 유리하지만, 기-액 접촉만 충분히 이루어진다면 어떤 형태의 반응기라도 사용가능하다.In order to increase gas-liquid contact efficiency, it is relatively more advantageous to use a vertical or column-type reactor rather than a horizontal type, but any type of reactor can be used as long as sufficient gas-liquid contact is achieved.
본 발명 황화카보닐의 합성반응장치는 도 1 와 같이 수직 실린더 형태로 반응기(4); 상기 반응기(4)를 가열하는 가열수단(4a); 상기 반응기(4) 내에 황을 공급하는 황 공급관(1); 상기 반응기 내에 질소를 공급하는 질소 공급관(2); 상기 반응기(4) 내에 일산화탄소를 공급하는 일산화탄소 가스 공급관(3); 상기 질소 및 일산화탄소 가스의 공급 시 예열을 위한 가열수단(3a); 일산화탄소 가스 공급관(3)의 맨 끝단에 설치된 딥 노즐(3b); 상기 반응기(4) 내에서 반응하여 합성된 황화카보닐과 함께 비말 동반되는 황을 응축하는 황 응축기(5); 상기 황 응축기를 100~200℃, 바람직하게는 150℃로 냉각하는 황 냉각기(5a); 및 생성된 황화카보닐을 배출하는 배출관(6) 등을 포함한다. The reaction apparatus for synthesizing carbonyl sulfide of the present invention includes a reactor (4) in the form of a vertical cylinder as shown in Figure 1; Heating means (4a) for heating the reactor (4); A sulfur supply pipe (1) that supplies sulfur into the reactor (4); A nitrogen supply pipe (2) that supplies nitrogen into the reactor; A carbon monoxide gas supply pipe (3) that supplies carbon monoxide into the reactor (4); Heating means (3a) for preheating when supplying the nitrogen and carbon monoxide gases; A dip nozzle (3b) installed at the very end of the carbon monoxide gas supply pipe (3); A sulfur condenser (5) that condenses sulfur entrained in droplets together with the carbonyl sulfide synthesized by reaction in the reactor (4); A sulfur cooler (5a) that cools the sulfur condenser to 100-200°C, preferably 150°C; and a discharge pipe (6) for discharging the produced carbonyl sulfide.
상기 반응기(4)에는 액상(액체) 황의 수위를 측정할 수 있는 수위계(미도시); 내부 온도를 측정하는 온도센서(7); 및 내부압력을 측정하는 압력센서(8);를 설치할 수 있다.The reactor (4) includes a water level gauge (not shown) capable of measuring the level of liquid sulfur; A temperature sensor (7) that measures the internal temperature; and a pressure sensor (8) that measures internal pressure.
상기 반응기(4) 내부의 반응압력은 반응기(4)에서 유출되는 가스 유량을 밸브로 조절하여 일정하게 유지시킨다. 즉, 황화카보닐을 배출하는 배출관(6)에 설치된 밸브를 이용하여 조절한다. The reaction pressure inside the reactor (4) is maintained constant by controlling the gas flow rate flowing out of the reactor (4) using a valve. That is, it is controlled using a valve installed in the discharge pipe (6) that discharges carbonyl sulfide.
상기 황과 일산화탄소 가스로부터 황화카보닐을 합성하는 곳인 반응기(4)의 재질은 온도와 압력에 견딜 수 있는 재질이면 어떠한 재질이라도 상관은 없으나 구리 계열 금속은 황에 취약하므로 사용해서는 안된다.The reactor 4, where carbonyl sulfide is synthesized from the sulfur and carbon monoxide gas, may be made of any material as long as it can withstand temperature and pressure, but copper-based metals should not be used as they are vulnerable to sulfur.
탄소강 또는 철제 재질은 쉽게 산화되어 녹과 같은 불순물을 생성하기 쉬우므로 가급적 스테인레스 계열이나 니켈 또는 니켈합금 계열의 금속 재료를 사용하여 제작하는 것이 바람직하다.Since carbon steel or iron materials are easily oxidized and easily generate impurities such as rust, it is preferable to use stainless steel, nickel, or nickel alloy metal materials whenever possible.
상기 일산화탄소 가스 공급관(3), 질소 공급관(2), 및 황 공급관(1), 그리고 황화카보닐을 배출하는 배출관(6)에는 각각 공급과 배출을 제어하는 밸브가 설치될 수 있다. Valves for controlling supply and discharge may be installed in the carbon monoxide gas supply pipe 3, the nitrogen supply pipe 2, the sulfur supply pipe 1, and the discharge pipe 6 for discharging carbonyl sulfide, respectively.
상기 가열수단(3a, 4a)은 보통 전기히터를 사용하며, 각각 질소 및 일산화탄소의 온도, 그리고 반응기 온도조절에 관여한다.The heating means (3a, 4a) usually use electric heaters, and are involved in controlling the temperatures of nitrogen and carbon monoxide, and the temperature of the reactor, respectively.
상기 딥 노즐(3b)은 상기 일산화탄소 공급관의 끝단부(액속에 잠긴 배관의 끝부분)에 설치되는 것으로서, 공급되는 일산화탄소의 기포를 작게 분산시킴으로써 기-액 접촉 효과를 향상시키고 반응 효율을 높일 수 있다. The dip nozzle (3b) is installed at the end of the carbon monoxide supply pipe (the end of the pipe submerged in liquid), and can improve the gas-liquid contact effect and increase reaction efficiency by dispersing small bubbles of the supplied carbon monoxide. .
이러한 딥 노즐(3b)에는 버블러 또는 스파저와 같이 기포의 분산을 도와주는 버블링 장치가 설치되거나, 또는 기포 발생이 용이하도록 가공될 수 있으며, 배관 그대로를 사용하여도 상관이 없다. 즉, 반응기로 공급된 일산화탄소가 액체 황 내에서 배출되도록 제작되었다면 일산화탄소 가스의 공급을 위한 관의 형태에는 아무런 제약이 없다. This dip nozzle 3b may be equipped with a bubbling device that helps disperse bubbles, such as a bubbler or sparger, or may be processed to facilitate bubble generation, and the pipe may be used as is. In other words, if the carbon monoxide supplied to the reactor is designed to be discharged within liquid sulfur, there are no restrictions on the shape of the pipe for supplying carbon monoxide gas.
또한, 공급된 일산화탄소 가스와 황의 액체 간의 접촉효율을 높이기 위하여 교반기를 사용하여도 좋으나, 별도의 교반장치 없이도 고수율을 얻을 수 있으므로 경제적 측면 및 유지관리 측면에서 교반기가 없는 편이 유리할 수 있다. In addition, a stirrer may be used to increase the contact efficiency between the supplied carbon monoxide gas and the sulfur liquid, but since high yields can be obtained without a separate stirrer, it may be advantageous to not have a stirrer in terms of economics and maintenance.
상기 황 응축기(5)는 황화카보닐 합성반응 후 황화카보닐과 함께 배출되는 기화되는 황과 함께 비말 동반되는 황을 제어하기 위해 설치하였으며, 황 냉각기(5a)를 통하여 온도를 100℃ 내지 200℃로, 바람직하게는 150℃까지 냉각하여 기화되는 황과 비말동반 되는 황을 액화시켜 다시 반응기로 투입하고 배출되는 황을 감소시키는 역할을 한다.The sulfur condenser (5) is installed to control sulfur that is entrained in droplets along with vaporized sulfur discharged together with carbonyl sulfide after the carbonyl sulfide synthesis reaction, and the temperature is adjusted to 100°C to 200°C through the sulfur cooler (5a). It is preferably cooled to 150°C to liquefy the evaporated sulfur and the entrained sulfur and feed it back into the reactor, which serves to reduce the sulfur discharged.
상기 배출관(6)은 반응기의 상부에 설치되어 합성반응으로 생성된 황화카보닐을 배출하는 곳이고, 또한, 합성된 황화카보닐의 수율 등의 분석이 이루어지는 곳으로도 사용될 수 있다.The discharge pipe 6 is installed at the top of the reactor to discharge carbonyl sulfide produced through a synthesis reaction, and can also be used to analyze the yield of synthesized carbonyl sulfide.
하기에서는 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명한다.In the following, the present invention will be described in more detail through examples.
하기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 및 3의 합성에 사용된 장치는 7L 규모의 고압 반응기 합성장치이다(도 1 참조). 상기 고압 반응기 합성장치는 7L 반응기; 황 응축기(Sulfur condenser); 반응기 내 황(Sulfur), 일산화탄소 가스, 및 질소의 공급을 위한 공급관; 일산화탄소 가스, 및 질소의 공급을 위한 3 port Type의 Dip Nozzle; 상기 반응기의 반응온도 유지를 위한 온도를 제어할 수 있는 전기로(Furance, 도 1의 도면 부호 4a 해당); 등을 포함하며, 반응기의 운전 범위는 150℃ 내지 600℃이다. 또한, 반응장치의 가스 흐름, 즉 일산화탄소 가스 및 질소의 공급 시 예열을 위하여 일산화탄소 가스 및 질소의 공급이 이루어지는 관의 온도를 Heating jacket 및 Heating band를 이용하여 150 내지 200℃로 유지하여 운전하였다. The apparatus used for the synthesis of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 3 below was a 7L high-pressure reactor synthesis apparatus (see Figure 1). The high-pressure reactor synthesis device includes a 7L reactor; Sulfur condenser; Supply pipes for supplying sulfur, carbon monoxide gas, and nitrogen in the reactor; 3 port type dip nozzle for supply of carbon monoxide gas and nitrogen; An electric furnace (Furance, corresponding to reference numeral 4a in FIG. 1) capable of controlling the temperature to maintain the reaction temperature of the reactor; etc., and the operating range of the reactor is 150°C to 600°C. In addition, in order to preheat the gas flow of the reactor, that is, when supplying carbon monoxide gas and nitrogen, the temperature of the tube through which carbon monoxide gas and nitrogen are supplied was maintained at 150 to 200°C using a heating jacket and heating band.
합성된 황화카보닐과 함께 비말 동반되는 황(Sulfur)을 반응기 상부에 위치한 황 응축기(Sulfur condenser)을 이용하여 액화시켜 반응기(4)에서 재사용하도록 함으로써 배출관(6)에는 합성된 황화카보닐만이 배출되도록 하였다. 황화카보닐의 수율 확인은 GC-TCD를 이용하여 황화카보닐의 배출구(6)에서 Sample 하여 측정하였다. Sulfur accompanying the synthesized carbonyl sulfide is liquefied using a sulfur condenser located at the top of the reactor and reused in the reactor (4), so that only the synthesized carbonyl sulfide is in the discharge pipe (6). was allowed to be discharged. The yield of carbonyl sulfide was confirmed by sampling from the carbonyl sulfide outlet (6) using GC-TCD.
상기 일산화탄소 가스는 Air Liquide 社의 CO를 사용하였다. The carbon monoxide gas used was CO from Air Liquide.
실험예 1Experimental Example 1
<실시예 1-1 내지 1-3 및 비교예 1-1 내지 1-2><Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-2>
7L 고압 반응기에 고체 황을 약 30% 충전 후, 반응기 온도 약 150℃에서 12hr 동안 약 150℃로 예열한 질소를 30mL/min 공급하여 황 내부에 있는 수분을 제거하고 고체 황을 액체 황으로 변화시킨다. 수분이 제거된 액체 황의 반응기 온도를 450℃까지 높여 반응온도 450℃에서 일산화탄소 가스의 공급온도를 170℃로 유지하면서 반응압력 1 barg에서 일산화탄소 가스의 유량을 0.1~2.0L/min로 변화하면서 실험을 진행하였다. G.C-TCD를 이용하여 생성된 물질을 측정하였으며, 그 결과는 다음 표 1 및 도 1에 나타내었다.After filling about 30% of solid sulfur in a 7L high-pressure reactor, nitrogen preheated to about 150°C is supplied at a rate of 30mL/min for 12 hours at a reactor temperature of about 150°C to remove moisture inside the sulfur and change the solid sulfur into liquid sulfur. . The experiment was conducted by raising the temperature of the liquid sulfur from which moisture was removed in the reactor to 450°C, maintaining the supply temperature of carbon monoxide gas at 170°C at the reaction temperature of 450°C, and varying the flow rate of carbon monoxide gas from 0.1 to 2.0 L/min at a reaction pressure of 1 barg. proceeded. The produced material was measured using G.C-TCD, and the results are shown in Table 1 and Figure 1.
1-2Example
1-2
[도 1] [Figure 1]
<실험예 2> <Experimental Example 2>
<실시예 2-1 내지 2-2, 및 비교예 2-1 ><Examples 2-1 to 2-2, and Comparative Example 2-1>
반응압력을 2 barg로 변경하고, 일산화탄소 가스 유량을 0.5~2.0L/min로 변경한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 실험을 진행하였다. G.C-TCD를 이용하여 측정하였으며, 그 결과는 다음 표 2 및 도 2에 나타내었다.The experiment was conducted in the same manner as in Experimental Example 1, except that the reaction pressure was changed to 2 barg and the carbon monoxide gas flow rate was changed to 0.5 to 2.0 L/min. It was measured using G.C-TCD, and the results are shown in Table 2 and Figure 2.
2-1Example
2-1
2-2Example
2-2
2-1Comparative example
2-1
<도 2> <Figure 2>
<실험예 3> <Experimental Example 3>
<실시예 3-1 내지 3-2><Example 3-1 to 3-2>
반응압력을 4 barg로 변경하고, 일산화탄소 가스 유량을 1.0~2.0L/min로 변경한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 실험을 진행하였다. G.C-TCD를 이용하여 측정하였으며, 그 결과는 다음 표 3 및 도 3에 나타내었다.The experiment was conducted in the same manner as in Experimental Example 1, except that the reaction pressure was changed to 4 barg and the carbon monoxide gas flow rate was changed to 1.0 to 2.0 L/min. It was measured using G.C-TCD, and the results are shown in Table 3 and Figure 3.
3-1Example
3-1
3-2Example
3-2
<도 3> <Figure 3>
<실험예 4> <Experimental Example 4>
<실시예 4-1 내지 4-3><Examples 4-1 to 4-3>
반응압력을 6 barg로 변경하고, 일산화탄소 가스 유량을 1.0~4.0L/min로 변경한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 실험을 진행하였다. G.C-TCD를 이용하여 측정하였으며, 그 결과는 다음 표 4 및 도 4에 나타내었다.The experiment was conducted in the same manner as in Experimental Example 1, except that the reaction pressure was changed to 6 barg and the carbon monoxide gas flow rate was changed to 1.0 to 4.0 L/min. It was measured using G.C-TCD, and the results are shown in Table 4 and Figure 4.
4-1Example
4-1
4-2Example
4-2
4-3Example
4-3
<도 4> <Figure 4>
상기 실험예 1 내지 4의 결과인 표 1 내지 4 및 도 1 내지 4에서 보는 바와 같이 본 발명 황화카보닐의 제조방법에서 일산화탄소 가스의 공급량을 1 barg 당 0.7L/min 이하로 공급하는 경우인 실시예 1-1 내지 1-3, 실시예 2-1 및 2-2, 실시예 3-1 및 3-2, 그리고 실시예 4-1 내지 4-3의 경우, 황화카보닐의 합성 수율이 90% 이상이었으며, 나머지는 모두 미반응의 일산화탄소 가스인 것을 알 수 있다. As shown in Tables 1 to 4 and Figures 1 to 4, which are the results of Experimental Examples 1 to 4, in the method for producing carbonyl sulfide of the present invention, the supply amount of carbon monoxide gas is supplied at 0.7 L/min or less per 1 barg. For Examples 1-1 to 1-3, Examples 2-1 and 2-2, Examples 3-1 and 3-2, and Examples 4-1 to 4-3, the synthetic yield of carbonyl sulfide was 90 % or more, and it can be seen that the rest is all unreacted carbon monoxide gas.
이러한 본 발명의 황화카보닐의 합성방법은, 1 barg 이상의 압력에서 90% 이상의 고수율로 황화카보닐을 얻을 수 있으며, 부산물로는 미반응의 일산화탄소 가스만을 포함함으로써 상기 합성으로 얻어진 황화카보닐의 정제가 용이하여 고순도의 황화카보닐을 얻는데 유리한 장점을 가진다. The method for synthesizing carbonyl sulfide of the present invention can obtain carbonyl sulfide in a high yield of 90% or more at a pressure of 1 barg or more, and contains only unreacted carbon monoxide gas as a by-product, thereby reducing the carbonyl sulfide obtained by the above synthesis. It is easy to purify and has the advantage of obtaining high purity carbonyl sulfide.
이러한 고순도의 황화카보닐은 반도체 장치 제조에 사용될 수 있어 산업상 이용 가능성이 높다.This high-purity carbonyl sulfide can be used to manufacture semiconductor devices, so it has high industrial applicability.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.Although the present invention has been described above using several preferred examples, these examples are illustrative and not limiting. As such, those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains will understand that various changes and modifications can be made according to the theory of equivalents without departing from the spirit of the present invention and the scope of rights set forth in the appended claims.
1 : 황 공급관
2 : 질소 공급관
3 : 일산화탄소 가스공급관
3a : 가스 공급관 가열수단
4a : 반응기 가열수단
3b : 딥 노즐
4 : 반응기
5 : 황 응축기
5a : 황 냉각기
6 : 황화카보닐 배출관
7 : 반응기 온도 센서
8 : 반응기 압력계1: Sulfur supply pipe
2: Nitrogen supply pipe
3: Carbon monoxide gas supply pipe
3a: Gas supply pipe heating means
4a: Reactor heating means
3b: Deep nozzle
4: reactor
5: Sulfur condenser
5a: sulfur cooler
6: Carbonyl sulfide discharge pipe
7: Reactor temperature sensor
8: Reactor pressure gauge
Claims (10)
상기 일산화탄소 가스의 공급량은 반응압력 1 barg 당 0.7L/min 이하이고,
상기 반응기 내부에 있는 액상의 황 내로 공급되는 일산화탄소(CO) 가스는 100~200℃로 예열되어 공급되는 것을 특징으로 하는, 황화카보닐의 합성방법. Carbon monoxide gas is supplied while bubbling into liquid sulfur inside a reactor capable of controlling temperature and pressure, and carbonyl sulfide (COS) is synthesized through a gas-liquid contact reaction between carbon monoxide (CO) gas and liquid sulfur (S). As for how to do it,
The supply amount of carbon monoxide gas is 0.7 L/min or less per 1 barg of reaction pressure,
A method for synthesizing carbonyl sulfide, characterized in that the carbon monoxide (CO) gas supplied into the liquid sulfur inside the reactor is preheated to 100-200 ° C.
상기 일산화탄소(CO) 가스와 액상 황(S)의 기-액 접촉방법의 반응온도는 300~600℃인 것을 특징으로 하는, 황화카보닐의 합성방법. In claim 1,
A method for synthesizing carbonyl sulfide, characterized in that the reaction temperature of the gas-liquid contact method of carbon monoxide (CO) gas and liquid sulfur (S) is 300 to 600 ° C.
상기 반응기의 압력은 1 barg 이상인 것을 특징으로 하는, 황화카보닐의 합성방법. In claim 1,
A method for synthesizing carbonyl sulfide, characterized in that the pressure of the reactor is 1 barg or more.
상기 반응기 내의 액상의 황은 반응기 내에 공급된 고체의 황을 가열하면서 질소를 가하여 액상화 및 불순물의 제거가 이루어진 것임을 특징으로 하는, 황화카보닐의 합성방법. In claim 1,
A method for synthesizing carbonyl sulfide, characterized in that the liquid sulfur in the reactor is liquefied and impurities are removed by adding nitrogen while heating the solid sulfur supplied into the reactor.
상기 질소는 100~200℃로 예열되어 공급되는 것을 특징으로 하는, 황화카보닐의 합성방법. In claim 5,
A method for synthesizing carbonyl sulfide, characterized in that the nitrogen is supplied after being preheated to 100-200°C.
상기 액상의 황은 반응기 내부 부피의 10% 내지 40%로 채워지는 것을 특징으로 하는, 황화카보닐의 합성방법. In claim 1,
A method for synthesizing carbonyl sulfide, characterized in that the liquid sulfur is filled from 10% to 40% of the internal volume of the reactor.
액상의 황(S)을 저장하도록 내부공간을 가지며, 가열수단을 구비하여 온도조절이 가능하고, 필요한 경우 압력조절이 가능한 반응기(4);
상기 반응기의 온도조절에 관여하는 반응기 가열수단(4a);
상기 반응기에 황을 공급하는 황 공급관(1);
상기 반응기의 내부공간에 저장된 액상의 황(S) 내에 일산화탄소(CO) 가스를 공급하도록 설치된 일산화탄소 가스 공급관(3);
상기 일산화탄소 가스 공급관의 최끝단 설치되는 딥 노즐(3b);
상기 반응기에 공급된 황의 액상화 및/또는 불순물의 제거를 위하여 사용되는 질소의 공급관(2);
상기 질소의 공급 및 일산화탄소 가스의 공급 시, 각각 가스의 예열을 위한 가열수단(3a);
상기 반응기에서의 황화카보닐 합성반응 후, 생성물인 황화카보닐과 함께 배출되는 기화 및 비말 동반되는 황을 제어하기 위한 황 응축기(5);
상기 황 응축기의 온도를 낮추는 황 냉각기(5a);
상기 반응기에서 합성된 황화카보닐의 배출을 위한 황화카보닐 배출관(6); 및
상기 반응기 내부 온도와 압력을 확인하기 위하여 내부 온도 센서(7)와 내부
압력 센서(8);를 포함하며,
상기 반응기 내부에 있는 액상의 황 내로 공급되는 일산화탄소(CO) 가스는 100~200℃로 예열되어 공급되는 것을 특징으로 하는, 황화카보닐의 합성반응장치.
In a reaction device for synthesizing carbonyl sulfide (COS) by reacting carbon monoxide (CO) and sulfur (S),
A reactor (4) having an internal space to store liquid sulfur (S), equipped with a heating means, capable of controlling the temperature, and controlling the pressure if necessary;
Reactor heating means (4a) involved in controlling the temperature of the reactor;
A sulfur supply pipe (1) that supplies sulfur to the reactor;
A carbon monoxide gas supply pipe (3) installed to supply carbon monoxide (CO) gas into the liquid sulfur (S) stored in the internal space of the reactor;
A dip nozzle (3b) installed at the extreme end of the carbon monoxide gas supply pipe;
A nitrogen supply pipe (2) used to liquefy sulfur supplied to the reactor and/or remove impurities;
Heating means (3a) for preheating the gases when supplying the nitrogen and carbon monoxide gas;
After the carbonyl sulfide synthesis reaction in the reactor, a sulfur condenser (5) for controlling vaporized and entrained sulfur discharged together with the product carbonyl sulfide;
a sulfur cooler (5a) that lowers the temperature of the sulfur condenser;
Carbonyl sulfide discharge pipe (6) for discharging carbonyl sulfide synthesized in the reactor; and
In order to check the temperature and pressure inside the reactor, the internal temperature sensor (7) and the internal
It includes a pressure sensor (8);
A reaction device for the synthesis of carbonyl sulfide, characterized in that carbon monoxide (CO) gas supplied into the liquid sulfur inside the reactor is preheated to 100 ~ 200 ° C.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3416893A (en) | 1966-03-16 | 1968-12-17 | Signal Oil & Gas Co | Preparation of carbonyl sulfide |
US4224300A (en) | 1979-08-22 | 1980-09-23 | Ihara Chemical Industry Co., Ltd. | Process for preparation of carbonyl sulfide |
KR100938435B1 (en) * | 2009-06-15 | 2010-01-25 | (주)원익머트리얼즈 | Production method of cos and apparatus thereof |
KR102275898B1 (en) | 2019-01-24 | 2021-07-09 | 주식회사 에코프로비엠 | Lithium composite oxide and manufacturing method of the same |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2983580A (en) | 1961-05-09 | T kerr | ||
JPS52131993A (en) | 1976-04-28 | 1977-11-05 | Ihara Chem Ind Co Ltd | Production of carbonyl sulfide |
KR830001515B1 (en) * | 1980-08-20 | 1983-08-08 | 이하라 케미칼 고오교 가부시끼가이샤 | Preparation of Carbonyl Sulfide |
CN1221475C (en) * | 2000-04-25 | 2005-10-05 | 昭和电工株式会社 | Process for producing finely particulate oxide composite containing titanium oxide |
-
2021
- 2021-09-02 KR KR1020210116692A patent/KR102609195B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3416893A (en) | 1966-03-16 | 1968-12-17 | Signal Oil & Gas Co | Preparation of carbonyl sulfide |
US4224300A (en) | 1979-08-22 | 1980-09-23 | Ihara Chemical Industry Co., Ltd. | Process for preparation of carbonyl sulfide |
KR100938435B1 (en) * | 2009-06-15 | 2010-01-25 | (주)원익머트리얼즈 | Production method of cos and apparatus thereof |
KR102275898B1 (en) | 2019-01-24 | 2021-07-09 | 주식회사 에코프로비엠 | Lithium composite oxide and manufacturing method of the same |
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