一种制备含水量低于10×10-6的氯化氢气体的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种制备含水量低于10×10-6的氯化氢气体的方法，含水氯化氢气体由脱水塔的底部进入脱水塔向上流动，并在脱水塔中与从脱水塔塔顶向下流动的含水量低于10×10-6的氯化氢液体进行热量、质量交换，其中所述氯化氢液体的温度低于在脱水塔内压力下含水量为10×10-6的氯化氢气体的露点，从脱水塔塔顶排出的即为含水量低于10×10-6的氯化氢气体，其中用以维持所述氯化氢液体温度所需冷量的获取方法为：将所述从脱水塔塔顶排出的氯化氢气体中的至少一部分经过压缩、冷却、节流膨胀制冷。本发明专利技术还涉及实施所述方法的系统。用本方法及系统制备含水量低于10×10-6的氯化氢气体，成本低，制冷效率高，冷量损失少，且操作简单，运行安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备含水量低于IOX 10_6的氯化氢气体的方法和系统。
技术介绍
太阳能技术的发展需要大量的多晶硅，制造多晶硅需要高质量的原料三氯氢硅，而制造三氯氢硅所用的氯化氢的纯度，尤其是含水量，对于三氯氢硅的产量和质量具有重要影响。目前工业上用于含水氯化氢脱除水分的技术有冷却法、硫酸吸收法和吸附剂吸附法。这些方法得到的氯化氢气体的含水量仍偏高，使得生产的三氯氢硅收率偏低，品质不高；此外，含水量高的氯化氢气体腐蚀严重，对生产设备材质的耐腐蚀性要求较高，费用昂虫贝O若对原料氯化氢气体进行深度脱水，降低含水量，如含水量在10X10_6以下时，能够十分显著地提高产品三氯氢硅的收率及质量，从而为多晶硅的制造提供廉价、优质的三氯氢硅原料；并且，含水量在IOX 10_6以下的氯化氢气体不具有腐蚀性，对设备的耐腐蚀性要求低，可以大大节省昂贵的耐腐蚀材料。中国专利申请CN101774543A提供的方法和系统可以达到深度脱除水分的要求。该方法是使含水氯化氢气体由脱水塔的底部进入脱水塔向上流动；冷的氯化氢液体由脱水塔的顶部进入脱水塔向下流动，并在脱水塔中与向上流动的含水氯化氢气体进行热量、质量交换；其中向下流动的冷的氯化氢液体使向上流动的含水氯化氢气体的温度降低到在脱水塔内系统压力下含水量为IOX 10_6的氯化氢气体的露点以下；然后收集从脱水塔塔顶排出的氯化氢气体。但该方法的实施仍存在以下缺点(I)设备价格昂贵由于需要超低温制冷机和冷剂来获得足够的冷量，而超低温制冷机由于耐低温材料成本高，技术难度大，因而价格昂贵；(2)制冷效率不尽人意该方法对制冷机要求高，超低温冷剂的流动管路较长，保温要求高，冷量损失大；(3)有泄露污染危险冷剂与氯化氢在冷却冷凝器内间接换热，一旦冷却冷凝器管路发生裂纹、泄露，则氯化氢会泄露到冷剂中，污染冷剂，腐蚀昂贵的制冷机。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种费用低廉且操作简便的制备含水量低于IOX 10_6的氯化氢气体的方法和系统。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案一种制备含水量低于IOX 10_6的氯化氢气体的方法，该方法包括以下步骤含水氯化氢气体由脱水塔的底部进入脱水塔后向上流动，并与从脱水塔塔顶向下流动的含水量低于IOX 10_6的氯化氢液体逆流接触，而后脱水塔塔顶排出氯化氢气体，脱水塔塔底排出吸收水分后的氯化氢液体，其中，所述从脱水塔塔顶向下流动的含水量低于10X10_6的氯化氢液体的温度低于在脱水塔内压力下含水量为IOX 10_6的氯化氢气体的露点，并且质量流率高于塔顶排出的氯化氢气体质量流率的20% ;所述自脱水塔塔顶排出的即为含水量低于10X10_6的氯化氢气体；将所述自脱水塔塔顶排出的含水量低于10X10_6的氯化氢气体的至少一部分经过压缩、冷却、节流膨胀制冷，用以供给维持所述从脱水塔塔顶向下流动的含水量低于10X10_6的氯化氢液体温度所需的冷量，从而持续生成含水量低于10X10_6的氯化氢气体。根据本专利技术优选的实施方式，通入压缩机进行压缩的氯化氢气体的质量流率占自脱水塔塔顶排出的氯化氢气体总质量流率的20-30%，其余的70% -80%作为氯化氢气体产品采出。根据本专利技术优选的实施方式，脱水塔内的压力优选为O. 1-5. OMPa0 根据本专利技术优选的实施方式，采用如下方法供给维持所述氯化氢液体温度所需的冷量将所述由脱水塔塔顶排出的含水量低于10X10—6的氯化氢气体通入换热器，在换热器中与来自冷凝器的氯化氢液体进行间接换热后，将所述氯化氢气体中的至少一部分通入压缩机进行压缩，压缩后的氯化氢气体进入冷凝器进行冷却液化成为氯化氢液体，所得氯化氢液体进入换热器中与所述来自脱水塔塔顶的氯化氢气体进行间接换热后，通过位于换热器和脱水塔塔顶之间的节流阀进行节流膨胀，获得所述的冷量。本领域技术人员也可以依照本专利技术思路，采用本领域常规的其他方法对所述的由脱水塔塔顶排出的含水量低于10X10_6的氯化氢气体进行压缩、冷却、节流膨胀制冷来获取所需的冷量。根据本专利技术优选的实施方式，本专利技术方法启动之初，采取如下步骤获取所述从脱水塔塔顶向下流动的含水量低于IOX 10_6的氯化氢液体的温度所需的冷量在含水氯化氢气体进入脱水塔之前，先向系统内通入无腐蚀气体，将所述无腐蚀气体进行压缩、冷却、节流膨胀闭路循环制冷，至脱水塔塔顶温度降至低于在脱水塔内压力下含水量为10X10_6的氯化氢气体的露点温度后，再通入含水氯化氢气体，开始制备过程。其中，所述无腐蚀气体可以选自含水量小于10X10_6的氯化氢气体或高纯氮，优选为含水量小于10X10_6的氯化氢气体，该气体可以通过CN101774543A提供的方法获得，也可以通过市场购买得到。所述无腐蚀气体的质量流率可以为所述含水氯化氢气体质量流率的20% -30%。除上述优选的方法外，在本专利技术方法启动之初，也可以通过本领域常规的制冷机来使脱水塔塔顶温度降至低于在脱水塔内压力下含水量为IOX 10_6的氯化氢气体的露点温度，以提供获取所述氯化氢液体的温度所需的冷量。本方法中制冷机仅在过程启动之初使用，一旦过程启动，则无需再使用制冷机，因而消耗不大。本专利技术所述的含水氯化氢气体，是指含水量在300-2000 X 10_6的氯化氢气体。本专利技术所述的氯化氢气体的露点，是指含有一定量水汽的氯化氢气体在一定压力下结露的温度，比如在压力为O. 1-5. OMPa时，含水量为IOX 10_6的氯化氢气体的露点温度为-65—30。。。本专利技术还提供了一种制备含水量低于IOX 10_6的氯化氢气体的系统，所述系统包括一个脱水塔，用于使向上流动的含水氯化氢气体与向下流动的氯化氢液体在所述脱水塔中接触，进行热量、质量交换，以制备含水量低于10X10_6的氯化氢气体；至少一个换热器，用于使脱水塔塔顶排出的氯化氢气体与来自冷凝器的氯化氢液体在所述换热器内间接换热；优选为一个换热器；一个压缩机，用于对经分流器分流后的氯化氢气体进行压缩；至少一个冷凝器，用于对经压缩机压缩后的氯化氢气体进行冷却、液化，所生成的氯化氢液体输送至换热器；优选为一个冷凝器；一个节流阀，设置于脱水塔塔顶与换热器之间，用于使来自换热器的氯化氢液体节流膨胀制冷，进一步冷却后氯化氢液体自塔顶进入脱水塔。若在本专利技术方法启动之初，通过制冷机来提供获取所述氯化氢液体的温度所需的冷量，则上述系统中还包括与脱水塔顶部相连的制冷机。根据本专利技术优选的实施方式，本专利技术所述系统还包括一个设置于冷凝器和换热器之间的缓冲罐，用于使来自冷凝器的氯化氢液体流经缓冲罐后再输送至换热器，以缓冲系统的压力波动。 根据本专利技术优选的实施方式，本专利技术所述系统还包括一个设置于换热器与压缩机之间的分流器，用于将来自换热器的氯化氢气体分成两部分，一部分作为循环气体输送至压缩机，优选地，这部分气体占来自换热器的氯化氢气体的质量流率的20% -30%，其余的作为氯化氢气体产品采出。在本专利技术所述系统中，由于脱水塔及其内构件处理的是含水氯化氢，具有腐蚀性，因而脱水塔及其内部构件需选择耐盐酸腐蚀的材质。所述的耐盐酸腐蚀的材质可以为本领域常用的耐盐酸腐蚀的材质，包括但不限于，脱水塔使用哈斯合金、塑钢复合材料、涂敷聚四氟乙烯的钢材；塔内构件及填料优选塑料或陶瓷制品。其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备含水量低于10×10？6的氯化氢气体的方法，所述方法包括以下步骤：含水氯化氢气体由脱水塔的底部进入脱水塔后向上流动，并与从脱水塔塔顶向下流动的含水量低于10×10？6的氯化氢液体逆流接触，而后脱水塔塔顶排出氯化氢气体，脱水塔塔底排出吸收水分后的氯化氢液体，其中，所述从脱水塔塔顶向下流动的含水量低于10×10？6的氯化氢液体的温度低于在脱水塔内压力下含水量为10×10？6的氯化氢气体的露点，并且质量流率高于塔顶排出的氯化氢气体质量流率的20％；所述自脱水塔塔顶排出的即为含水量低于10×10？6的氯化氢气体；将所述自脱水塔塔顶排出的含水量低于10×10？6的氯化氢气体的至少一部分经过压缩、冷却、节流膨胀制冷，用以供给维持所述从脱水塔塔顶向下流动的含水量低于10×10？6的氯化氢液体温度所需的冷量，从而持续生成含水量低于10×10？6的氯化氢气体。

【技术特征摘要】
1.一种制备含水量低于10X10—6的氯化氢气体的方法，所述方法包括以下步骤含水氯化氢气体由脱水塔的底部进入脱水塔后向上流动，并与从脱水塔塔顶向下流动的含水量低于IOX 10_6的氯化氢液体逆流接触，而后脱水塔塔顶排出氯化氢气体，脱水塔塔底排出吸收水分后的氯化氢液体，其中，所述从脱水塔塔顶向下流动的含水量低于10X10_6的氯化氢液体的温度低于在脱水塔内压力下含水量为IOX 10_6的氯化氢气体的露点，并且质量流率高于塔顶排出的氯化氢气体质量流率的20% ;所述自脱水塔塔顶排出的即为含水量低于10X10_6的氯化氢气体；将所述自脱水塔塔顶排出的含水量低于10X10_6的氯化氢气体的至少一部分经过压缩、冷却、节流膨胀制冷，用以供给维持所述从脱水塔塔顶向下流动的含水量低于10X10_6的氯化氢液体温度所需的冷量，从而持续生成含水量低于10X10_6的氯化氢气体。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述通入压缩机进行压缩的氯化氢气体的质量流率占自脱水塔塔顶排出的氯化氢气体总质量流率的20-30%，其余的70% -80%作为氯化氢气体产品采出。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述脱水塔内压力为O.1-5. OMPa04.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述用以供给维持所述氯化氢液体温度所需的冷量的获取方法为将所述由脱水塔塔顶排出的含水量低于10X10-6的氯化氢气体通入换热器，在换热器中与来自冷凝器的氯化氢液体进行间接换热后，将所述氯化氢气体中的至少一部分通入压缩机进行压缩，压缩后的氯化氢气体进入冷凝器进行冷却液化成为氯化氢液体，所得氯化氢液体进入换热器中与所述来自脱水塔塔顶的氯化氢气体进行间接换热后，通过位于换热器和脱水塔塔顶之间的节流阀进行节流膨胀，获得所述的冷量。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在所述方法启动之初，采取如下步骤获取所述氯化氢液体的温度所需的冷量在含水氯化氢气体进入脱水塔之前，先向系统内通入无腐蚀气体，将所述无腐蚀气体进行压缩、冷却、节流膨胀闭路循环制冷，至脱水塔塔顶温度降至低于在脱水塔内压力下含水量为10X10_6的氯化氢气体的露点温度后，再通入含水氯化氢气体。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述无腐蚀气体选自含水量小于10X10-6的氯化氢气体或高纯氮，优选为含水量小于IOX 10_6的氯化氢气体。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述无腐蚀气体的质量流率为所述含水氯化氢气体质量流率的20% -30%。8.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉瑞，
申请(专利权)人：北京华宇同方化工科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：