一種電子級高純氯化氫高壓制備方法
【技術領域】
[0001] 本發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】
[0002] 氯化氫是工業上一種常見的副產物，是一種價格便宜、很難處理的化學品。現有技 術中常采用水吸收法制成鹽酸出售或用堿液中和后排放。副產鹽酸的污染問題已成為當今 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，也可廣泛應用于金屬冶煉，光導通訊和科學研究等領域。隨著大 規模集成電路的發展，對氯化氫純度的要求越來越高，除了應具有99.999%以上的純度，還 需嚴格限制碳氫化合物和碳氧化合物的含量，以防止硅片加工過程中C的形成。過去我國大 多從美、日等國進口電子級高純氯化氫，但近年來，我國電子工業所需的化學氣體的研制， 在技術上已有不少突破和發展。國內也有單位已成功開發出相關的電子級氯化氫產品，但 還遠不能滿足市場需求。
[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進行干燥，去除水份;再通過三級壓縮及冷凝分離系統，進行三次壓 縮，并且冷凝，液化分離出部分雜質，然后通過精餾系統，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壓縮機壓縮到0.6~0.8MPaG后采用冷媒進行深度冷凝，冷凝溫度 為-40度至-35度，需提供大量的冷量，工藝能耗大。本發明采用加壓方法提高冷凝效果，降 低冷凍級別，并實現節能。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是克服現有技術存在的缺陷和不足，為人們提供一種以氯堿工業合 成氯化氫為原料純化制備電子級高純氯化氫的方法。
[0006] 為實現上述目的，本發明采取下述技術方案來實現: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] 所述硫酸干燥工序為:來自氯化氫合成爐原料氯化氫氣體進入硫酸干燥塔經硫酸 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] 所述低壓吸附工序為：進入一級壓縮機，經低壓壓縮機進行加壓，壓力為0.5~ l.OMPaG，經換熱降溫使溫度控制在20~40°C;經加壓后的氯化氫氣體進入水吸附塔脫除氯 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，進入低壓氣體儲罐， 所述水吸附塔內采用耐酸的吸附劑為3A分子篩。
[0009] 所述精餾工序為：低壓氣體儲罐的氯化氫氣體進入二級壓縮機壓縮至4.5~ 5.5MPaG，經二級壓縮機加壓后的氯化氫氣體進入塔前冷凝器，經換熱降溫使溫度控制在10 ~30°C，此時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入塔前緩沖罐， 再進入氯化氫精餾塔進行精餾提純。塔頂采出低沸點物質如〇)2，似，02，!12等，塔底采出 99.9%的液體氯化氫產品，可經壓縮灌裝系統裝瓶。進入脫輕精餾塔，二氧化碳，氮氣，氧 氣，氫氣，一氧化碳等低沸點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，氮氣含量小于2ppm，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到99.9 % ;
[0010] THC吸附工序為:氯化氫精餾塔塔底氯化氫產品純度可達到99.9 %，產品需達到5N 級（99.999 % )，還需經過THC吸附工序脫除氯化氫產品中含有的微量的高沸點THC雜質，氯 化氫氣體中THC小于1 ppm(其雜質主要是一些碳氫化合物）。從THC吸附塔出來的高純氯化氫 純度達到99.999%以上，經三級壓縮灌裝系統裝瓶，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減壓閥減壓至0.8Mpa(G)，氯化氫由液相轉化為氣相，氯化氫 氣體經塔后冷凝器換熱(減壓后的氯化氫氣體作為冷媒給脫除THC雜質后的氯化氫氣體提 供冷量）后進入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，經吸附后的氯化氫氣體進入吸附后緩沖罐，經高壓壓縮機加壓，進入塔后冷凝器冷卻 至18°C，經冷卻后的氯化氫進入成品儲罐，然后經管道輸送至灌裝車間進行裝瓶。所述的 THC吸附塔內采用13X及5A型分子篩。
[0012] 本發明所述方法多次重復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] 本發明所述方法利用濃硫酸的強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300~1000m2/g，內晶表面高度極化，為一類高效吸附劑， 分子篩具有選擇吸附性強及熱穩定性高等其它吸附劑所沒有的優點。吸附后的分子篩可用 熱干燥氣體(最好是氮氣)進行再生，重復使用，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品純度，而且降低了生產成本。有益效果：
[0015] 本發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，從而實現了節能，經濟、環保。
【具體實施方式】
[0016] 下面通過具體的實施例對本發明的技術方案進行詳細的說明，但是本發明的范圍 不受這些實施例的限制。
[0017] 實施例！
[0018] -種電子級高純氯化氫高壓制備方法：
[0019]硫酸干燥工序:原料氯堿工業粗氯化氫通過硫酸干燥系統進行干燥，在硫酸干燥 系統中加入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內的硫酸濃度大概為95%wt。
[0020]低壓吸附工序:再進入一級壓縮、冷凝系統，該壓縮系統采用M2V-50/12-42型隔膜 式壓縮機，氯化氫氣體經壓縮到0.5~1. OMPaG，進入管殼式換熱器進行降溫至20~40°C;然 后從裝有分子篩的水吸附塔底部進入，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