一种制备ppbv级水分杂质的电子级氯化氢气体的方法技术

本发明专利技术涉及高纯气体制备领域，具体关于一种制备ppbv级水分杂质的电子级氯化氢气体的方法；本发明专利技术方法公开的一种制备ppbv级水分杂质的电子级氯化氢气体的方法，本方法采用一种反应气体来吸收氯化氢中残存中的水，本方法中的反应气体与微量的水反应生产二氧化硅、硼酸和氢气等易于除去的组分。通过该方法不仅可以将氯化氢中的水分由ppmv级降至ppbv级，而且还解决了含水的氯化氢原料不能通过精馏的方式来脱除轻重杂质的问题；本方法提供一种含铒钇增效填料，该种填料能后对反应气体有效吸附，有效决绝了反应气体残留的问题。本发明专利技术工艺为连续运行，不仅经济可靠，氯化氢气体质量稳定，水分含量极低。

A Method for Preparing Electronic Hydrogen Chloride Gas Containing Water Impurities of ppbv Grade

The invention relates to the field of high purity gas preparation, in particular to a method for preparing electronic hydrogen chloride gas with ppbv grade water impurities; the method discloses a method for preparing electronic hydrogen chloride gas with ppbv grade water impurities. The method adopts a reaction gas to absorb residual water in hydrogen chloride, and the reaction gas in the method reacts with trace water to produce two. Easy-to-remove components such as silicon oxide, boric acid and hydrogen. This method not only reduces the water content in hydrogen chloride from ppmv to ppbv, but also solves the problem that the water-bearing hydrogen chloride raw material can not remove light and heavy impurities by distillation. This method provides a synergistic filler containing yttrium, which can effectively adsorb the reaction gas and effectively eliminate the problem of residual reaction gas. The process of the invention is continuous operation, which is not only economical and reliable, but also stable in quality of hydrogen chloride gas and extremely low in moisture content.

【技术实现步骤摘要】
一种制备ppbv级水分杂质的电子级氯化氢气体的方法
本专利技术涉及高纯气体制备领域，具体关于一种制备ppbv级水分杂质的电子级氯化氢气体的方法。
技术介绍
高纯氯化氢气体用途广泛，可用于制染料、香料、药物等，又是集成电路生产过程中硅片蚀刻、钝化和外延等工艺的重要材料，也可用于合成催化剂、金属冶炼等领域。随着各行业的发展，高纯氯化氢的需求量越来越大。CN101948094A公开了一种高纯氯化氢的合成技术，主要由混合气净化器、冷却器、合成炉、氯化氢净化器、真空泵、尾气吸收处理塔通过连接管线顺序连接，总装一体而组成。工艺合理，制备简单，而且生产的氯化氢纯度高，并解决了环境污染问题，是理想的氯化氢制备技术。CN106276796A提供了一种制备高纯氯化氢的方法，首先制备了高效吸附剂。电子级的氢气，电子级的氯气进入合称炉合成氯化氢，再进入装有本高效吸附剂的吸附塔精制脱氯，吸附后的氯化氢气体再经过冷却液化，除去氢气和不凝气，得到高纯氯化氢产品。CN103387211A公开了一种以工业液氯为原料制备电子级高纯氯气的方法，由工业液氯气化后经多级物理干燥、吸附脱除二氧化碳、压缩冷凝、精馏脱除氮气、氧气、氢气、一氧化碳、甲烷等低沸点气体制得99.999%以上的电子级高纯氯气。该制备方法成本低，收益高，制得的产品纯度高，产品可广泛应用于光纤通信、微电子、高温超导材料的制备。以上专利以及现有技术一般使用吸附或者精馏的方法来除去氯化氢气体中的杂质，这些方法一般能将氯化氢中的水分去除到ppmv级别，但是由于氯对水的亲和力极强，要进一步分离氯化氢中水含量是比较困难的。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种制备ppbv级水分杂质的电子级氯化氢气体的方法。一种制备ppbv级水分杂质的电子级氯化氢气体的方法，其技术方案如下：步骤1、气体的粗干燥，将氯化氢气体粗品经过压缩过滤后，以0.1-1MP的压力和0.5-5m3/h的流速经过干燥塔干燥，吸附脱除大部分水分；步骤2、气体中痕量水分的去除，将初步干燥的氯化氢气体加热到50-80℃，然后以1-5m3/h的流速进入到反应塔中，反应塔中同时以0.001-0.005m3/h的流速通入反应气体和氮气的混合气体，所述的混合气体中反应气体的体积份数为5%-10%；步骤3、压缩冷凝，气体经过反应塔后，经过过滤后进入到压缩冷凝塔中，将气体压缩至1.5-3.5MP，冷却至零下10℃-30℃；步骤4、精馏分离，将经过压缩冷凝后的氯化氢气体通入到精馏塔中，所述的精馏塔分为脱轻塔和脱重塔；氮气，氧气，氢气，甲烷等低沸点气体从脱轻塔顶排出，氯化氢气体从脱轻塔底部排出进入脱重塔；在脱重塔中，氯化氢汽化脱除比氯化氢重的高沸点组分，并从脱重精馏塔塔顶出来；其特征在于所述的脱重塔中使用一种含铒钇增效填料，能有效除去重组分中残留的反应气体；步骤5、气体灌装，从脱重精馏塔塔顶出来的高纯氯化氢经压缩灌装系统装瓶即可。所述的含铒钇增效填料按照以下方案制备：按照质量份数，将14.6-23.4份的氧氯化锆、1.32-5.78份的氯化钇、0.5-5份的聚乙二醇400和200-300份的去离子水加入到反应釜中，控温50-70℃，搅拌均匀后加入氨水，将溶液pH值调节为6.5-10，搅拌20-30min后静置过夜，然后过滤，将滤渣洗涤干净后与5-10份的铁粉、1-5份的铜粉、0.1-1份的十二烷基苯磺酸钠和60-100份的去离子水加入到反应釜中，温度升高到65-85℃，搅拌30-60min；然后将物料放入制粒机中制成直径为1毫米的粗粒，并在马弗炉中焙烧，焙烧温度为400-600℃，时长为1-5小时，然后与6-10份珍珠岩、1-5份云母石、0.5-3份的硬脂酸和0.5-1份的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，0.01-1份三[N,N-双(三甲基硅烷)胺]铒，0.05-1份的氢化苯乙烯/甲基苯乙烯/茚共聚物，0.01-1份的聚羟基对苯二甲酸锌，0.02-0.1份的S-羧乙基异硫脲嗡盐，以及20-30份的水在2000-3000r/min转速下混合摇匀，时长为5-10min，然后在150-300KN的挤压力压制成毛坯填料，干燥后在200-300℃下加热30-60min，然后破碎成0.5-3mm颗粒料，即可得到所述的含铒钇增效填料。所述的干燥塔中使用的干燥剂为沸石分子筛或五氧化二磷或氯化钙。所述的反应气体为四氯化硅蒸汽或三氯氢硅蒸汽或二氯硅烷或一氯三氢硅或三氯化硼。所述的反应塔中保持压力为0.1-0.8MPa，温度为60-90℃。本专利技术方法公开的一种制备ppbv级水分杂质的电子级氯化氢气体的方法，本方法采用一种反应气体来吸收氯化氢中残存中的水，本方法中的反应气体与微量的水反应生产二氧化硅、硼酸和氢气等易于除去的组分。通过该方法不仅可以将HCl中的水分由ppmv级降至ppbv级，而且还解决了含水的氯化氢原料不能通过精馏的方式来脱除轻重杂质的问题；本方法提供一种含铒钇增效填料，该种填料能后对反应气体有效吸附，有效决绝了反应气体残留的问题。本专利技术工艺为连续运行，不仅经济可靠，氯化氢气体质量稳定，水分含量极低。具体实施方式下面通过具体实施例对该专利技术作进一步说明：实施例1一种制备ppbv级水分杂质的电子级氯化氢气体的方法，其技术方案如下：步骤1、气体的粗干燥，将氯化氢气体粗品经过压缩过滤后，以0.5MP的压力和2.5m3/h的流速经过干燥塔干燥，吸附脱除大部分水分；步骤2、气体中痕量水分的去除，将初步干燥的氯化氢气体加热到60℃，然后以3m3/h的流速进入到反应塔中，反应塔中同时以0.003m3/h的流速通入反应气体和氮气的混合气体，所述的混合气体中反应气体的体积份数为8%；步骤3、压缩冷凝，气体经过反应塔后，经过过滤后进入到压缩冷凝塔中，将气体压缩至2.5MP，冷却至零下20℃；步骤4、精馏分离，将经过压缩冷凝后的氯化氢气体通入到精馏塔中，所述的精馏塔分为脱轻塔和脱重塔；氮气，氧气，氢气，甲烷等低沸点气体从脱轻塔顶排出，氯化氢气体从脱轻塔底部排出进入脱重塔；在脱重塔中，氯化氢汽化脱除比氯化氢重的高沸点组分，并从脱重精馏塔塔顶出来；其特征在于所述的脱重塔中使用一种含铒钇增效填料，能有效除去重组分中残留的反应气体；步骤5、气体灌装，从脱重精馏塔塔顶出来的高纯氯化氢经压缩灌装系统装瓶即可。所述的含铒钇增效填料按照以下方案制备：按照质量份数，将18.6份的氧氯化锆、3.51份的氯化钇、2.5份的聚乙二醇400和260份的去离子水加入到反应釜中，控温60℃，搅拌均匀后加入氨水，将溶液pH值调节为8，搅拌25min后静置过夜，然后过滤，将滤渣洗涤干净后与8份的铁粉、3份的铜粉、0.5份的十二烷基苯磺酸钠和80份的去离子水加入到反应釜中，温度升高到75℃，搅拌45min；然后将物料放入制粒机中制成直径为1毫米的粗粒，并在马弗炉中焙烧，焙烧温度为500℃，时长为3小时，然后与8份珍珠岩、3份云母石、1.5份的硬脂酸和0.8份的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，0.02份三[N,N-双(三甲基硅烷)胺]铒，0.08份的氢化苯乙烯/甲基苯乙烯/茚共聚物，0.4份的聚羟基对苯二甲酸锌，0.1份的S-羧乙基异硫脲嗡盐，以及25份的水在2500r/min转速下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备ppbv级水分杂质的电子级氯化氢气体的方法，其技术方案如下：步骤1、气体的粗干燥，将氯化氢气体粗品经过压缩过滤后，以0.1‑1MP的压力和0.5‑5m3/h的流速经过干燥塔干燥，吸附脱除大部分水分；步骤2、气体中痕量水分的去除，将初步干燥的氯化氢气体加热到50‑80℃，然后以1‑5m3/h的流速进入到反应塔中，反应塔中同时以0.001‑0.005m3/h的流速通入反应气体和氮气的混合气体，所述的混合气体中反应气体的体积份数为5%‑10%；步骤3、压缩冷凝，气体经过反应塔后，经过过滤后进入到压缩冷凝塔中，将气体压缩至1.5‑3.5MP，冷却至零下10℃‑30℃；其特征在于：步骤4、精馏分离，将经过压缩冷凝后的氯化氢气体通入到精馏塔中，所述的精馏塔分为脱轻塔和脱重塔；氮气，氧气，氢气，甲烷等低沸点气体从脱轻塔顶排出，氯化氢气体从脱轻塔底部排出进入脱重塔；在脱重塔中，氯化氢汽化脱除比氯化氢重的高沸点组分，并从脱重精馏塔塔顶出来；所述的脱重塔中使用一种含铒钇增效填料，能有效除去重组分中残留的反应气体；步骤5、气体灌装，从脱重精馏塔塔顶出来的高纯氯化氢经压缩灌装系统装瓶即可。

【技术特征摘要】
1.一种制备ppbv级水分杂质的电子级氯化氢气体的方法，其技术方案如下：步骤1、气体的粗干燥，将氯化氢气体粗品经过压缩过滤后，以0.1-1MP的压力和0.5-5m3/h的流速经过干燥塔干燥，吸附脱除大部分水分；步骤2、气体中痕量水分的去除，将初步干燥的氯化氢气体加热到50-80℃，然后以1-5m3/h的流速进入到反应塔中，反应塔中同时以0.001-0.005m3/h的流速通入反应气体和氮气的混合气体，所述的混合气体中反应气体的体积份数为5%-10%；步骤3、压缩冷凝，气体经过反应塔后，经过过滤后进入到压缩冷凝塔中，将气体压缩至1.5-3.5MP，冷却至零下10℃-30℃；其特征在于：步骤4、精馏分离，将经过压缩冷凝后的氯化氢气体通入到精馏塔中，所述的精馏塔分为脱轻塔和脱重塔；氮气，氧气，氢气，甲烷等低沸点气体从脱轻塔顶排出，氯化氢气体从脱轻塔底部排出进入脱重塔；在脱重塔中，氯化氢汽化脱除比氯化氢重的高沸点组分，并从脱重精馏塔塔顶出来；所述的脱重塔中使用一种含铒钇增效填料，能有效除去重组分中残留的反应气体；步骤5、气体灌装，从脱重精馏塔塔顶出来的高纯氯化氢经压缩灌装系统装瓶即可。2.根据权利要求1所述的一种制备ppbv级水分杂质的电子级氯化氢气体的方法，其特征在于：所述的含铒钇增效填料按照以下方案制备：按照质量份数，将14.6-23.4份的氧氯化锆、1.32-5.78份的氯化钇、0.5-5份的聚乙二醇400和200-300份的去离子水加入到反应釜中，控温50-70℃，搅拌均匀后加入氨水，将溶液pH值调节为6....

【专利技术属性】
技术研发人员：叶向荣，陈刚，张广第，刘俊明，夏添，刘华平，钟军，
申请(专利权)人：浙江博瑞电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33