一種電子級高純氯化氫高壓制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電子級高純氯化氫高壓制備方法，特別涉及一種以氯堿工業(yè)合成 氯化氫為原料純化制備電子級高純氯化氫的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氯化氫是工業(yè)上一種常見的副產(chǎn)物，是一種價(jià)格便宜、很難處理的化學(xué)品?，F(xiàn)有技 術(shù)中常采用水吸收法制成鹽酸出售或用堿液中和后排放。副產(chǎn)鹽酸的污染問題已成為當(dāng)今 化工污染的一大難題。
[0003] 電子級高純氯化氫是集成電路生產(chǎn)中硅片蝕刻、鈍化、外延、氣相拋光、吸雜和潔 凈處理等工藝的重要材料，也可廣泛應(yīng)用于金屬冶煉，光導(dǎo)通訊和科學(xué)研究等領(lǐng)域。隨著大 規(guī)模集成電路的發(fā)展，對氯化氫純度的要求越來越高，除了應(yīng)具有99.999%以上的純度，還 需嚴(yán)格限制碳?xì)浠衔锖吞佳趸衔锏暮?，以防止硅片加工過程中C的形成。過去我國大 多從美、日等國進(jìn)口電子級高純氯化氫，但近年來，我國電子工業(yè)所需的化學(xué)氣體的研制， 在技術(shù)上已有不少突破和發(fā)展。國內(nèi)也有單位已成功開發(fā)出相關(guān)的電子級氯化氫產(chǎn)品，但 還遠(yuǎn)不能滿足市場需求。
[0004] 中國專利局公開的專利號為"103508419A"的"氯化氫精制工藝"，將粗氯化氫在常 溫下通過硫酸干燥系統(tǒng)進(jìn)行干燥，去除水份;再通過三級壓縮及冷凝分離系統(tǒng)，進(jìn)行三次壓 縮，并且冷凝，液化分離出部分雜質(zhì)，然后通過精餾系統(tǒng)，塔頂氣相采出高純度的氯化氫。此 工藝方法的氯化氫氣體經(jīng)壓縮機(jī)壓縮到0.6~0.8MPaG后采用冷媒進(jìn)行深度冷凝，冷凝溫度 為-40度至-35度，需提供大量的冷量，工藝能耗大。本發(fā)明采用加壓方法提高冷凝效果，降 低冷凍級別，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，為人們提供一種以氯堿工業(yè)合 成氯化氫為原料純化制備電子級高純氯化氫的方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種電子級高純氯化氫高壓 制備方法，包括以下步驟:硫酸干燥工序、低壓吸附工序、精餾工序和THC(總烴)吸附工序。
[0007] 所述硫酸干燥工序?yàn)?來自氯化氫合成爐原料氯化氫氣體進(jìn)入硫酸干燥塔經(jīng)硫酸 干燥脫除原料氯化氫氣體中的大部分水分，從塔頂出來，所述硫酸干燥采用98 的硫酸 干燥。
[0008] 所述低壓吸附工序?yàn)椋哼M(jìn)入一級壓縮機(jī)，經(jīng)低壓壓縮機(jī)進(jìn)行加壓，壓力為0.5~ l.OMPaG，經(jīng)換熱降溫使溫度控制在20~40°C;經(jīng)加壓后的氯化氫氣體進(jìn)入水吸附塔脫除氯 化氫氣體中的微量水分，吸附脫水后的氯化氫氣體水分含量小于lppm，進(jìn)入低壓氣體儲罐， 所述水吸附塔內(nèi)采用耐酸的吸附劑為3A分子篩。
[0009] 所述精餾工序?yàn)椋旱蛪簹怏w儲罐的氯化氫氣體進(jìn)入二級壓縮機(jī)壓縮至4.5~ 5.5MPaG，經(jīng)二級壓縮機(jī)加壓后的氯化氫氣體進(jìn)入塔前冷凝器，經(jīng)換熱降溫使溫度控制在10 ~30°C，此時(shí)部分氯化氫氣體被冷凝為液相，冷卻后的氯化氫氣液混合物進(jìn)入塔前緩沖罐， 再進(jìn)入氯化氫精餾塔進(jìn)行精餾提純。塔頂采出低沸點(diǎn)物質(zhì)如〇)2，似，02，!12等，塔底采出 99.9%的液體氯化氫產(chǎn)品，可經(jīng)壓縮灌裝系統(tǒng)裝瓶。進(jìn)入脫輕精餾塔，二氧化碳，氮?dú)猓?氣，氫氣，一氧化碳等低沸點(diǎn)氣體從脫輕精餾塔塔頂排出，形成尾氣并回收，脫除后氯化氫 液體中二氧化碳含量小于2ppm，氮?dú)夂啃∮?ppm，氧氣含量小于lppm，一氧化碳含量小于 2ppm，塔底氯化氫液體純度可達(dá)到99.9 % ;
[0010] THC吸附工序?yàn)?氯化氫精餾塔塔底氯化氫產(chǎn)品純度可達(dá)到99.9 %，產(chǎn)品需達(dá)到5N 級（99.999 % )，還需經(jīng)過THC吸附工序脫除氯化氫產(chǎn)品中含有的微量的高沸點(diǎn)THC雜質(zhì)，氯 化氫氣體中THC小于1 ppm(其雜質(zhì)主要是一些碳?xì)浠衔铮腡HC吸附塔出來的高純氯化氫 純度達(dá)到99.999%以上，經(jīng)三級壓縮灌裝系統(tǒng)裝瓶，裝瓶后的高純氯化氫，金屬離子總含量 小于0 · 5ppm
[0011] 精餾塔塔底氯化氫經(jīng)減壓閥減壓至0.8Mpa(G)，氯化氫由液相轉(zhuǎn)化為氣相，氯化氫 氣體經(jīng)塔后冷凝器換熱(減壓后的氯化氫氣體作為冷媒給脫除THC雜質(zhì)后的氯化氫氣體提 供冷量）后進(jìn)入THC吸附塔。脫輕精餾塔的壓力4.5~5 . SMPaGJHC吸附塔采用分子篩脫除 THC，經(jīng)吸附后的氯化氫氣體進(jìn)入吸附后緩沖罐，經(jīng)高壓壓縮機(jī)加壓，進(jìn)入塔后冷凝器冷卻 至18°C，經(jīng)冷卻后的氯化氫進(jìn)入成品儲罐，然后經(jīng)管道輸送至灌裝車間進(jìn)行裝瓶。所述的 THC吸附塔內(nèi)采用13X及5A型分子篩。
[0012] 本發(fā)明所述方法多次重復(fù)利用干燥劑和吸附劑，使用常壓高溫再生工藝使之再 生，再生后的干燥劑和吸附劑能滿足本工藝要求。
[0013] 本發(fā)明所述方法利用濃硫酸的強(qiáng)吸水性脫除氯化氫中的大部分水分，再利用分子 篩吸附微量的水分，可使氯化氫中水分含量小于lppm。
[0014] 本發(fā)明所述方法中，水吸附采用耐酸的3A型分子篩，THC吸附采用13X及5A型分子 篩。分子篩有很大的比表面積，達(dá)300~1000m2/g，內(nèi)晶表面高度極化，為一類高效吸附劑， 分子篩具有選擇吸附性強(qiáng)及熱穩(wěn)定性高等其它吸附劑所沒有的優(yōu)點(diǎn)。吸附后的分子篩可用 熱干燥氣體(最好是氮?dú)?進(jìn)行再生，重復(fù)使用，再生程度取決于熱干燥氣體的溫度、流量及 濕度。采用分子篩吸附劑不僅提高了產(chǎn)品純度，而且降低了生產(chǎn)成本。有益效果：
[0015] 本發(fā)明所述的一種電子級高純氯化氫高壓制備方法，通過加壓冷凝、減壓制冷，充 分回收冷量，降低能耗，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明的范圍 不受這些實(shí)施例的限制。
[0017] 實(shí)施例！
[0018] -種電子級高純氯化氫高壓制備方法：
[0019]硫酸干燥工序:原料氯堿工業(yè)粗氯化氫通過硫酸干燥系統(tǒng)進(jìn)行干燥，在硫酸干燥 系統(tǒng)中加入98%wt的硫酸，去除氯化氫氣體中的大部分水分。再通過除霧器除霧后，使氣體 中不含水分和硫酸。干燥后硫酸干燥系統(tǒng)內(nèi)的硫酸濃度大概為95%wt。
[0020]低壓吸附工序:再進(jìn)入一級壓縮、冷凝系統(tǒng)，該壓縮系統(tǒng)采用M2V-50/12-42型隔膜 式壓縮機(jī)，氯化氫氣體經(jīng)壓縮到0.5~1. OMPaG，進(jìn)入管殼式換熱器進(jìn)行降溫至20~40°C;然 后從裝有分子篩的水吸附塔底部進(jìn)入，吸附脫除極微量水分后從塔頂出來，吸附后水分含 量小于1 pp