阅读说明：本技术 一种电子级溴化氢的制备方法 (Preparation method of electronic grade hydrogen bromide ) 是由 曾宪友 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种电子级溴化氢的制备方法,首先溴素经预热器气化,并与氢气混合后进入反应器中催化燃烧反应生成溴化氢,反应产物从反应器顶部采出后进入预热器与溴素换热后进入再沸器与脱轻塔塔釜物料换热,换热后的反应产物经冷却器冷却后进入脱轻塔；脱轻塔顶部气相采出进入再沸器与脱重塔塔釜物料换热后进入分凝器冷凝冷却,液相回流返回脱轻塔,气相作为轻组分杂质采出；脱轻塔侧线采出粗溴化氢进入脱重塔,塔釜采出重杂质；脱重塔塔顶采出6N电子级溴化氢产品,塔釜采出重组分。本发明充分利用反应生成的热量和双效精馏工艺,不需要外来热源,可节省液氮45％以上；选用溴素和氢气为反应原料,反应产物杂质较少,溴素选择性高,可100％转化为溴化氢。(the invention discloses a preparation method of electronic grade hydrogen bromide, which comprises the following steps that firstly, bromine is gasified by a preheater and mixed with hydrogen to enter a reactor for catalytic combustion reaction to generate hydrogen bromide, a reaction product is extracted from the top of the reactor and enters the preheater for heat exchange with the bromine, then enters a reboiler for heat exchange with materials in a tower kettle of a light component removal tower, and the reaction product after heat exchange is cooled by a cooler and then enters the light component removal tower; gas phase extracted from the top of the light component removal tower enters a reboiler to exchange heat with materials in a tower kettle of the heavy component removal tower, then enters a dephlegmator to be condensed and cooled, liquid phase reflux returns to the light component removal tower, and gas phase is extracted as light component impurities; crude hydrogen bromide is extracted from the side of the light component removal tower and enters a heavy component removal tower, and heavy impurities are extracted from the tower kettle; 6N electronic grade hydrogen bromide products are extracted from the top of the de-heavy tower, and heavy components are extracted from the bottom of the tower. The invention fully utilizes the heat generated by the reaction and the double-effect rectification process, does not need an external heat source and can save more than 45 percent of liquid nitrogen; bromine and hydrogen are selected as reaction raw materials, the reaction product has less impurities and high bromine selectivity, and can be converted into hydrogen bromide by 100 percent.)

一种电子级溴化氢的制备方法

技术领域

本发明涉及溴化氢技制备术领域，特别是涉及一种电子级溴化氢的制备方法。

背景技术

溴化氢用于制造各种溴化合物，也可用于医药、染料、香料等工业，是制造各种无机溴化物如溴化钠、溴化钾、溴化锂和溴化钙等和某些烷基溴化物如溴甲烷、溴乙烷等的基本原料。医药上用以合成镇静剂和麻醉剂等。也是一些金属矿物的良好溶剂，用于高纯金属的提炼。

以溴化氢作为刻蚀气体的等离子刻蚀技术可通过控制被刻蚀物质的温度达到精确的刻蚀精度。因此高纯高纯溴化氢多用于半导体掺磷的N型多晶硅、掺磷的单晶硅或者二维半导体的刻蚀，是芯片先进制程的核心气体之一。

CN201010548938.9提出溴化氢气体的制备方法及其发生装置，该方法采用赤磷法制备溴化氢。由于赤磷易燃，该方法危险性高、成本高，且无法得到电子级的溴化氢气体。

CN201710598091.7提出溴化氢提纯工艺，该方法采用含水溴化氢为原料，采用冷冻-吸附的方法脱水然后对脱水后的溴化氢精制。由于溴化氢在有水情况下对设备的腐蚀性较强，冷冻-吸附的方法对设备仍具有较强的腐蚀性。该方法采用两台精馏塔提出溴化氢，液氮能耗高，是否能制备高纯的溴化氢没有交代。

因此亟需发明一种电子级溴化氢的制备方法，不仅能够在溴化氢的合成阶段避免水的产生，而且在精制阶段能够节约能耗。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种电子级溴化氢的制备方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种电子级溴化氢的制备方法，包括步骤：

溴素经预热器E101预热充分气化，并与氢气充分混合后进入反应器R101中催化燃烧反应生成溴化氢，反应产物从反应器R101顶部采出后进入预热器E101与溴素换热后进入再沸器E102与脱轻塔T101塔釜物料换热，换热后的反应产物经冷却器E106冷却后进入脱轻塔T101；

脱轻塔T101顶部气相采出进入再沸器E103与脱重塔T102塔釜物料换热后进入分凝器E105冷凝冷却，液相回流返回脱轻塔T101，气相作为轻组分杂质采出；

脱轻塔T101侧线采出粗溴化氢进入脱重塔T102，塔釜采出重杂质；脱重塔T102塔顶采出6N电子级溴化氢产品，塔釜采出重组分。

优选的，所述的溴素的纯度≥99.9％，氢气的纯度≥99.999％。

优选的，所述的溴素和氢气的摩尔比为1:1-1:5。

优选的，所述反应器R101中使用的催化剂为负载型的Co、Mo、Pt、W催化剂。

优选的，所述反应器R101温度320-400℃，压力0.5-5MPa。

优选的，所述脱轻塔T101操作压力0.5-5MPa，脱重塔(T102)操作压力0.1-4MPa。

优选的，所述脱轻塔T101塔顶温度与脱重塔T102塔釜温度温差≥12℃。

本发明通过溴气和氢气在反应器反应得到溴化氢，然后通过由脱轻塔以及脱重塔等构成的精制单元进行双效精馏，最后得到6N电子级溴化氢。精制单元采用双效精馏的方式，并合理利用反应器中催化燃烧反应放出的热量，能够有效降低精制单元的能耗和冷耗，充分利用了反应生成的热量和双效精馏工艺，不需要外来热源，同时可节省液氮45％以上。

另，本发明选用溴素和氢气作为反应原料，反应产物中杂质较少。且溴素选择性高，可100％转化为溴化氢。其中，所制备溴化氢的纯度≥99.9999％。

附图说明

图1为本发明的电子级溴化氢的制备方法的工艺流程图；

图中，M101-混合器；R101-反应器；E101-预热器；T101-脱轻塔，E102-再沸器，T102-脱重塔；E103-再沸器；E104-冷凝器；E105-分凝器；E106-冷却器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明电子级溴化氢的制备方法的工艺是：

氢气和经预热器E101预热气化后的溴气进入混合器M101充分混合，后进入反应器R101中催化燃烧反应生成溴化氢，反应产物从反应器R101顶部采出后进入预热器E101与溴素换热后进入再沸器E102与脱轻塔T101塔釜物料换热，换热后的反应产物经冷却器E106冷却后进入脱轻塔T101；

脱轻塔T101顶部气相采出进入再沸器E103与脱重塔T102塔釜物料换热后进入分凝器E105冷凝冷却，液相回流返回脱轻塔T101，气相作为轻组分杂质采出；

脱轻塔T101侧线采出粗溴化氢进入脱重塔T102，塔釜采出重杂质；脱重塔T102塔顶采出6N电子级溴化氢产品，塔釜采出重组分。

其中，混合器M101设有物料进口和物料出口，其中物料出口连接反应器R101；反应器R101设有物料进口和物料出口，其中物料进口连接混合器M101，物料出口连接预热器E101；预热器E101设有冷物料进口、冷物料出口、热物料进口和热物料出口，其中溴素从冷物料进口加入，冷物料出口连接混合器M101，热物料进口连接反应器R101，热物料出口连接再沸器E102；再沸器E102设有热物料进口和热物料出口，其中热物料进口连接预热器E101，热物料出口连接冷却器E106；冷却器E106设有物料进口和物料出口，其中物料进口连接再沸器E102，物料出口连接脱轻塔T101；

其中，脱轻塔T101中部设有物料进口、顶部设有塔顶采出口、上部设有回流口、下部设有侧线采出口，底部设有塔底采出口，其中物料进口连接冷却器E106，塔顶采出口连接再沸器E103热物料进口，回流口连接分凝器E105液相出口，侧线采出口连接脱重塔T102，底部采出口采出重杂质；

其中，脱重塔T102设有中部物料进口、塔顶采出口和塔釜采出口，其中物料进口连接脱轻塔T101，塔顶采出口采出溴化氢产品，塔釜采出口采出重组分；再沸器E103设有热物料进口和热物料出口，其中热物料进口连接脱轻塔T101，热物料出口连接分凝器E105；分凝器E105设有物料进口，气相出口和液相出口，其中物料进口连接再沸器E103，液相出口连接脱轻塔T101，气相出口采出轻组分。

实施例1

纯度99.9％的溴素经预热器E101充分气化，在混合器M101与纯度99.999％氢气充分混合后进入反应器R101，其中溴素和氢气的摩尔比为1:1，反应器R101填装负载的Pt-Mo-W催化剂，溴气和氢气在反应器中催化燃烧反应生成溴化氢，反应温度320℃，反应压力0.5MPa，反应产物从反应器R101顶部采出进入预热器E101与溴素原料换热后进入再沸器E102与脱轻塔T101塔釜物料换热，换热后的反应产物经冷却器E106冷却至常温后进入脱轻塔T101，脱轻塔T101操作压力0.5MPa，顶部气相采出进入再沸器E103与脱重塔T102塔釜物料换热后进入分凝器E105冷凝冷却，液相作为回流返回脱轻塔T101，未冷凝的气相作为轻组分杂质采出。脱轻塔T101侧线采出粗溴化氢进入脱重塔T102，塔釜采出重杂质。脱重塔T102操作压力0.1MPa，塔顶采出6N电子级溴化氢产品，塔釜采出重组分。

本实施例所制备的溴化氢的纯度≥99.9999％。

实施例2

纯度99.9％的溴素经预热器E101充分气化，在混合器M101与纯度99.999％氢气充分混合后进入反应器R101，其中溴素和氢气的摩尔比为1:2，反应器R101填装负载的Pt-Co-W催化剂，溴气和氢气在催化燃烧反应器中反应生成溴化氢，反应温度400℃，反应压力2MPa，反应产物从反应器R101顶部采出进入预热器E101与溴素原料换热后进入T101再沸器E102与脱轻塔T101塔釜物料换热，换热后的反应产物经冷却器E106冷却至常温后进入脱轻塔T101，脱轻塔T101操作压力2MPa，顶部气相采出进入再沸器E103与脱重塔T102塔釜物料换热后进入分凝器E105冷凝冷却，液相作为回流返回脱轻塔T101，未冷凝的气相作为轻组分杂质采出。脱轻塔T101侧线采出粗溴化氢进入脱重塔T102，塔釜采出重杂质。脱重塔T102操作压力1MPa，塔顶采出6N电子级溴化氢产品，塔釜采出重组分。

本实施例所制备的溴化氢的纯度≥99.9999％。

实施例3

纯度99.9％的溴素经预热器E101充分气化，在混合器M101与纯度99.999％氢气充分混合后进入反应器R101，其中溴素和氢气的摩尔比为1:5，反应器R101填装负载的Pt-Mo-Co催化剂，溴气和氢气在反应器中催化燃烧反应生成溴化氢，反应温度360℃，反应压力5MPa，反应产物从反应器R101顶部采出进入预热器E101与溴素原料换热后进入再沸器E102与脱轻塔T101塔釜物料换热，换热后的反应产物经冷却器E106冷却至常温后进入脱轻塔T101，脱轻塔T101操作压力5MPa，顶部气相采出进入再沸器E103与脱重塔T102塔釜物料换热后进入分凝器E105冷凝冷却，液相作为回流返回脱轻塔T101，未冷凝的气相作为轻组分杂质采出。脱轻塔T101侧线采出粗溴化氢进入脱重塔T102，塔釜采出重杂质。脱重塔T102操作压力4MPa，塔顶采出6N电子级溴化氢产品，塔釜采出重组分。

本实施例所制备的溴化氢的纯度≥99.9999％。

本发明首先通过溴气和氢气在反应器反应得到溴化氢，然后通过由脱轻塔以及脱重塔等构成的精制单元进行双效精馏，最后得到6N电子级溴化氢。精制单元采用双效精馏的方式，并合理利用反应器中催化燃烧反应放出的热量，能够有效降低精制单元的能耗和冷耗。

本发明溴素选择性高，可以100％转化为溴化氢，制备得到的溴化氢的纯度≥99.9999％，充分利用反应生成的热量和双效精馏工艺，不需要外来热源，可节省液氮45％以上；方法简单可靠，易于实现，便于工业化生产

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。