CN109650340B - 一种电子级盐酸生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子级盐酸生产方法,包括以下步骤:以工业级盐酸为原料,通过再沸器加热形成的盐酸蒸汽进入精馏塔内,精馏塔的塔釜采用高硼硅玻璃材质,塔体通体采用PVDF材质,在精馏塔内形成盐酸恒沸物之前,反复精馏得到气相轻组分,气相轻组分从精馏塔的塔体顶部溢出、经通体PVDF材质的管道进入通体采用PVDF材质的吸收塔中,同时用超纯水吸收气相轻组分形成高纯盐酸溶液,高纯盐酸溶液从吸收塔塔底流出,依次经过吸收罐、循环泵回流到吸收塔内,反复吸收直至吸收罐内的高纯盐酸溶液浓度达37%以上,得到高纯的电子级盐酸成品。本发明生产方法不会对盐酸成品产生二次污染,纯度高,系统稳定性高,盐酸成品浓度控制简单。

Description

一种电子级盐酸生产方法
技术领域
本发明涉及一种盐酸生产方法,具体涉及一种电子级盐酸生产方法。
背景技术
盐酸是氯化氢(HCl)气体的水溶液。浓盐酸具有极强挥发性,在空气中发烟,有强腐蚀性。盐酸作为重要的强酸之一,它能与很多金属反应,使金属溶解,常用于大规模集成电路制造行业,比如用于外延生长前硅和砷化镓高温气相刻蚀、清洗钠离子,还可以用于金属表面化学处理等,是电子行业重要试剂之一。
电子级盐酸多以含有杂质的工业级31%盐酸为原料,经过纯化、精制成高纯度盐酸。盐酸的提纯工艺一般有等温扩散法、亚沸法、蒸馏法和精馏法。其中等温扩散法和亚沸法产量小,虽然所得盐酸纯度高,但适合实验少量制取高纯盐酸,没有工业使用价值。蒸馏法产量大,但是所得盐酸纯度不高,浓度也不太高。精馏法是目前纯化盐酸的主流技术,其产量大,纯度高,可以间歇进料,也可以连续进料,虽然设备相对复杂,但是可以大规模生产。
现有的盐酸精馏法多是采用精馏-冷凝的办法制备高浓度高纯度的盐酸溶液,其最终精馏是主要制程。专利号为CN102060271B的中国专利公开的一种电子级盐酸生产方法就是采用这样一种生产方法,其以工业级31%盐酸原料,通过再沸器用饱和蒸汽在精馏塔内将盐酸加热至沸腾气化,经精馏塔连续精馏纯化,再经过冷凝器冷却后形成最终的成品盐酸溶液,多余的气化盐酸送至尾气洗涤塔处理后排放。精馏塔的精馏产物先一部分是轻组分HCl气体蒸出,实际是HCl浓度远超过39%的HCl和水蒸气的混合物;当浓度下降到20.2%左右时液相成为共沸点为108摄氏度的恒沸物,HCl以与水蒸气以共沸方式的蒸出,气化的产物浓度恒定为20.2%,沸点和精馏出的气、相组分就不再发生变化;然后通过不停的补料,使第二批的HCl气体、水蒸气的混合物与第一批的超高浓度HCl-水蒸气混合物相融合,两批精馏产物经过冷凝冷却合后,变成浓度为37-39%的高浓度盐酸,其中第一批HCl气体给最终盐酸成品中约贡献17%浓度,第二批HCl-水的混合气中HCl给最终盐酸成品中约贡献20%浓度。该生产方法所用的整套设备为满足精馏工艺要求,特别是精馏装置主体采用耐酸的3.3高硼硅玻璃,但是在生产过程中高温沸腾的盐酸以及气化的HCl气体对3.3高硼硅玻璃的侵蚀性强,除了侵蚀玻璃精馏塔,还会波及玻璃管道,腐蚀的微量玻璃成分,如硼、硅、钠、铝等,会带入成品中,所以得到的电子级盐酸产品的品质却不是很高,虽金属离子含量依然较高,但距离高端的半导体行业用高浓高纯的电子级盐酸的品质要求还是相差很远。
除了高硼硅玻璃,现有的盐酸纯化系统中部分装置也有采用具有良好耐酸性的聚四氟乙烯PTFE材质作为内衬以降低盐酸成品中的杂质含量,比如CN103213947B的中国专利公开的制备超净高纯盐酸的方法中,采用PTFE为混合罐内衬。PTFE相对比工程塑料,其拉伸强度、抗蠕变性本身就差很多,仅抗冲击强度高;且熔点高,约为327摄氏度,具有非常高的熔体粘度,这妨碍了惯用的熔融挤塑成型或模塑技术的采用,仅能通过粒状树脂压塑或柱塞挤塑、糊状挤塑成薄壁,其中粒状PTFE的模塑和挤塑方法实际是先压缩再高温烧结,因此PTFE成型后的制品机械性能差。因此,由于PTFE自身原因和加工性能原因,PTFE仅能加工成设备的内衬,而难以制成独立的材质通体单一的设备。相比于主体为高硼硅玻璃材质的盐酸生产或纯化系统,虽然PTFE相比于高硼硅玻璃具有极好的耐酸性能,但是盐酸中的氯离子对PTFE具有极强的渗透能力,且高温条件还会加速氯离子的穿透。因此PTFE内衬所依赖的无锈钢、玻璃外壳以及内衬PTFE外层的背胶都不免渗透至盐酸中,影响盐酸的纯度,特别是需要高温条件的设备更是如此,因此PTFE也多仅作为电子级盐酸纯化系统中不涉及高温工艺条件的设备内衬,比如用于承接冷却后盐酸溶液的混合罐内衬结构。
目前工业化生产高纯高浓度的电子级盐酸存在着难以工业化、纯度低、杂质离子多、容易引入二次污染等技术瓶颈。
发明内容
为克服上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一套适用于工业使用的高浓高纯的电子级盐酸生产方法。
为实现本发明的目的,本发明提供的方案是一种电子级盐酸生产方法,包括以下步骤:
a)、选用浓度至少31%的工业级盐酸为原料;
b)、上述盐酸原料进入再沸器,再沸器为高硼硅玻璃材质,内置纯钽材质内胆加热器,通过再沸器加热盐酸原料,使部分液相气化形成盐酸蒸汽;
c)、再沸器气化形成的盐酸蒸汽进入精馏塔内,精馏塔的塔釜采用高硼硅玻璃材质,塔体通体采用PVDF材质,在精馏塔内形成盐酸恒沸物之前,反复精馏得到液相重组分以及富HCl的气相轻组分,气相轻组分从精馏塔的塔体顶部溢出,液相重组分从精馏塔的塔釜底部排出;
d)、从精馏塔的塔体顶部溢出的气相轻组分经通体PVDF材质的管道进入吸收塔中,吸收塔通体采用PVDF材质,超纯水进水管道的超纯水经吸收罐、循环泵从吸收塔的喷淋组进入吸收塔,超纯水吸收富HCl的气相轻组分,形成高纯盐酸溶液,从吸收塔底部流出,所述吸收罐、所述循环泵、以及与其连接的内流盐酸的管道整体或内衬为高纯氟塑料材质;高纯氟塑料是指纯度为99.999%以上的氟塑料;
e)、从吸收塔流出来的高纯盐酸溶液依次经过吸收罐、循环泵回流到吸收塔内,反复吸收富HCl的气相轻组分,直至吸收罐内的高纯盐酸溶液浓度达37%以上,得到高纯的电子级盐酸成品。
该生产方法摒弃了精馏塔精馏出高低浓度不同HCl-水蒸气混合气冷凝得到高浓高纯盐酸溶液的方法,而是采用精馏塔与吸收塔串联,即通过精馏塔在液相浓度降到20.2%形成共沸点为108摄氏度的恒沸物之前,精馏出高浓度的HCl、水蒸气的混合气体,高浓度的HCl、水蒸气的混合气体在吸收塔中被超纯水以及后续产生的低浓度高纯盐酸溶液吸收,通过控制吸收浓度达到37%后即可得到高纯的电子级盐酸成品。精馏塔和吸收塔的工作温度低;在该系统的工作温度范围内,通体采用PVDF材质的精馏塔、吸收塔以及吸收塔连接的管道都可以保持良好机械性能,从而保障了电子级高纯盐酸纯化系统长期稳定顺利地运转。更重要的是,由于工艺的改变以及设备的配合,使用的PVDF具有与PTFE同样优异的耐酸性能,但PVDF的机械性能特别是强度更为突出,可以承受很高的内压,抗蠕变型好,且熔点低,具有优良性能和加工特性,关键是可以加工成通体材质单一的化工设备,因此无需不锈钢等材质作为外壳来提供强度和耐压支撑。通体采用PVDF制造精馏塔塔体和吸收塔,不再需要不锈钢等外壳,因此在精馏和吸收这两个过程中盐酸不会被二次污染,PVDF材质的精馏塔可以使精馏塔能分离高金属离子含量盐酸中的金属杂质,且确保精馏塔在精馏的同时没有金属离子析出进入盐酸成品,精馏出的氯化氢气体纯到更高。精馏后序步骤采用PVDF作为吸收塔、精馏塔和吸收塔之间的连接管道的通体材质,使得盐酸的纯度得以保持,从而提高了电子级盐酸的品质。
为促进精馏塔稳定运行,保证盐酸浓度,优选的技术方案是,所述步骤b)中盐酸原料先进入预热器预热后再进入再沸器内。预热器采用高硼硅玻璃材质。通过预热可以减小温差,有利于精馏塔稳定运行。
为提高盐酸成品品质,优选的技术方案是,所述步骤e)中吸收塔出来的高纯盐酸溶液经过冷凝器冷却后再进入所述吸收罐。通过冷却,进一步降低吸收后盐酸溶液的温度,使冷凝器、吸收罐、循环泵以及其间的连接管道的使用温度降低,也有利于降低吸收塔的工作温度,从而降低设备渗透产生的二次污染。所述冷凝器内供盐酸流动的管路为高纯全氟烷氧基树脂(PFA)材质,除内供盐酸流动的管路之外的部分为不锈钢材质。高纯PFA是指纯度在99.999%以上的PFA。
为了达到工业级盐酸原料的利用最大化,减少原料废弃物的排出,降低生产成本,优选的技术方案是,所述精馏塔的精馏温度不超过100摄氏度。盐酸溶液极易挥发,温度过高会导致饱和蒸汽压偏大,且低温利于氯化氢气体的吸收,进一步优选的技术方案是,所述精馏塔的精馏温度不超过60摄氏度。优选的技术方案还有,所述吸收罐的吸收温度不超过10摄氏度。
为降低环境影响,优选的技术方案是,该生产方法还包括步骤f):吸收塔的顶部盐酸蒸汽尾气进入尾气洗涤塔,进行洗涤处理。
对于依然会渗透出PVDF材质的精馏塔塔体、吸收塔以及特定的管道的氯离子,为降低对环境影响,减少设备腐蚀,优选的技术方案是,该生产方法还包括步骤g):渗透PVDF到环境中的HCl被环境抽风净化装置收集,进入尾气洗涤塔,进行洗涤处理。这样,渗透出来的氯离子会抽送出至外围环境进行处理。
为方便调控HCl的吸收浓度,优选的技术方案是,所述步骤e)中,吸收罐设有用于检测盐酸浓度的浓度计。
为进一步提高纯度,优选的技术方案是,所述步骤e)中,吸收罐内盐酸浓度达标之后还有过滤分装步骤。
为保证成品纯度,优选的技术方案是,所述吸收罐设有氮气保护系统,盐酸溶液在氮气保护中进、出吸收罐,以避免空气进入造成二次污染。
为实现连续生产,优选的技术方案是,所述步骤e)中吸收罐至少为两个且并联;盐酸溶液通过切换阀门进入其中一个支路上的吸收罐以循环吸收HCl气体,待其浓度达标后切换进入另一支路上的吸收罐中继续循环吸收,浓度达标的吸收罐内的盐酸溶液则进行过滤分装。
为增加精馏塔和吸收塔内气液接触面积,同时保证盐酸成品的品质,优选的技术方案是,所述精馏塔和所述吸收塔内设有高纯氟塑料材质填料。优选是高纯PFA填料。
由于新工作的精馏温度以及后端工艺温度都较现有工艺低,进一步优选的技术方案是,所述吸收罐为不锈钢壳体内衬PTFE材质的双层结构;所述循环泵为不锈钢壳体内衬PFA材质的双层结构。这样既满足耐压需求,系统运行可以稳定运行,有利于提高盐酸纯化规模,又满足盐酸成品纯度要求。
为进一步提高盐酸成品的品质,优选的技术方案是,与所述循环泵、所述吸收罐连接的内流盐酸的管道也均通体为PVDF材质。与循环泵、吸收罐连接的内流盐酸的管道包括连接吸收塔和吸收罐的管道、连接吸收罐和循环泵的管道、连接循环泵和吸收塔的管道、以及盐酸成品出料管道。
本发明的优点和有益效果在于:本发明通过工艺设计,借助化工设备的合理组合和恰当选材,借助再沸器加热工业级盐酸,通过串联的通体为PVDF材质的精馏塔和吸收塔,在精馏塔中用低温在液相浓度降到20.2%形成共沸点为108摄氏度的恒沸物之前,精馏出高浓度的HCl、水蒸气的混合气体,而后通过管道进入吸收塔,采用超纯水吸收,控制吸收浓度达到37%后形成高纯的电子级盐酸成品。与现有技术相比,本电子级盐酸生产方法的优点在于:
(1)盐酸成品的纯度高,品质高。由于PVDF的耐腐蚀性以及良好的加工性能和机械性能,精馏塔的塔体和吸收塔以及其间的连接管道均通体采用PVDF材质,不存在相应的传统设备中涉及用到的背胶、不锈钢外壳、硅硼玻璃所含金属以及其他杂质成分渗透入盐酸中、造成在精馏过程以及精馏后续过程中对盐酸成品的二次污染的问题,所得电子级盐酸纯度高,能轻松达到1PPb电子级盐酸的纯度要求。
(2)纯化系统运行平稳性好。通过精馏塔和吸收塔串联,吸收塔引入超纯水吸收精馏塔蒸出的HCl气体,精馏塔仅需蒸出高浓度的HCl、水蒸气的混合气体,由于无需蒸出浓度为20.2%的HCl、水蒸气混合气体以便在冷凝时降低前者的浓度,所需的精馏温度低,满足了设备所用的PVDF材质使用极限温度要求,从而保障了生产可以长期平稳地运行。
(3)盐酸浓度控制简单,准确。传统工艺是通过塔釜排低浓度盐酸来控制成品盐酸的含量>37%,进入槽罐后再加入纯水进行含量调配,本发明纯化系统可以通过吸收罐内盐酸的浓度计来检测控制,如果吸收罐内盐酸浓度过高,可以调节超纯水进水管道的进水量即可,不需要另外的调配。
(4)对设备腐蚀小,有利于大生产规模。本工艺精馏温度低,因此氯离子在精馏塔、吸收塔的PVDF壁的渗透要大大下降,对设备腐蚀小。加上借助吸收塔后端冷凝器可以进一步降低成品盐酸的温度,进一步减少氯离子对设备外壳的渗透侵蚀,同时降低纯化系统后端设备要求,有利于提高盐酸纯化规模。
(5)对环境影响小。本纯化系统渗透出PVDF材质的氯离子以及吸收塔排出的尾气通过抽风收集到尾气洗涤塔中处理,环保卫生,对环境影响小。
附图说明
图1是实施例1中电子级盐酸生产装置的结构示意图;
图2是实施例3中电子级盐酸生产装置的结构示意图;
图3是实施例4中电子级盐酸生产装置的结构示意图。
图中:1、工业级盐酸进料管道;2、预热器;3、再沸器;4、塔釜;5、塔体;6、吸收塔;7、冷凝器;8-1和8-2、吸收罐;9、循环泵;10和11、气动开关阀门;12、超纯水进水管道;13、盐酸成品出料管道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供的电子级盐酸生产方法,其采用的生产装置如图1所示。该方法包括以下步骤:
步骤a)、选用浓度至少31%的工业级盐酸为原料;可以选择高于31%的高浓度盐酸,这里是工业级31%的盐酸原料,盐酸原料通过工业盐酸进料管道进入生产系统;
步骤b)、上述盐酸原料从工业盐酸进料管道1经再沸器3的进液口进入再沸器3,再沸器3的主要功能是将套管内通蒸汽,套管外走盐酸;再沸器3外壳为高硼硅玻璃材质,内置纯钽材质内胆加热器,通过再沸器3加热盐酸原料,使部分液相气化形成盐酸蒸汽;
c)、气化形成的盐酸蒸汽从再沸器3的出气口进入精馏塔内,精馏塔的塔釜4采用高硼硅玻璃材质,塔体5通体采用PVDF材质,精馏塔内设有纯度99.999%以上的高纯PFA填料以增加气液接触面积,在精馏塔内形成盐酸恒沸物之前,反复精馏得到液相重组分以及富HCl的气相轻组分,气相轻组分从精馏塔的塔体5顶部溢出,液相重组分从精馏塔的塔釜4底部排出;
d)、从精馏塔的塔体5顶部出气口溢出的气相轻组分经通体PVDF材质的管道进入吸收塔6中,吸收塔6通体采用PVDF材质,吸收塔6内设有如纯度99.999%以上的高纯PFA材质填料以增气液接触面积,超纯水进水管道连接吸收罐8-1,超纯水经吸收罐8-1、循环泵9、气动开关阀门11从吸收塔6的喷淋组送入吸收塔6,超纯水吸收富HCl的气相轻组分,形成高纯盐酸溶液,从吸收塔6底部流出,吸收罐8-1采用不锈钢壳体内衬PTFE,循环泵9采用不锈钢壳体内衬高纯PFA,连接吸收罐8-1和循环泵9的管道、连接循环泵9和吸收塔6的管道、以及盐酸成品出料管道13均通体为PVDF材质;
e)、从吸收塔6的出液口流出来的高纯盐酸溶液经气动开关阀门10、进入吸收罐8-1、再通过循环泵9、气动开关阀门11回流到吸收塔6内,吸收罐8-1设有用于检测盐酸浓度的浓度计以及氮气保护系统,盐酸溶液在氮气保护中进、出吸收罐8-1以避免空气进入的二次污染;通过吸收塔6反复吸收富HCl的气相轻组分,直至待浓度计检测到吸收罐8-1内的高纯盐酸溶液浓度达37%以上,从吸收罐8-1出液口连通的盐酸成品出料管道13流出,得到高纯的电子级盐酸成品。如果吸收罐8-1内盐酸浓度过高,可以调节超纯水进水管道12的进水量,不需要另外的调配。为进一步提高品质,在盐酸浓度达标之后,还可以增加对盐酸溶液的过滤分装工序。
精馏和吸收是该纯化系统的关键制程。众所周知,20.2%左右浓度的盐酸溶液是共沸点为108摄氏度的恒沸物,共沸点显著高于HCl的沸点-84摄氏度。这里摒弃了精馏塔内先后蒸出高低浓度的HCl-水蒸气共同冷凝得到所需高浓度盐酸溶液的工艺方法,而是采用精馏塔与吸收塔串联,通过精馏塔仅蒸出高浓度的HCl-水蒸气的混合气体,而避免20.2%浓度左右的恒沸物的蒸出;高浓度的HCl-水蒸气的混合气体在吸收塔中被超纯水以及后续产生的低浓度高纯盐酸溶液吸收,通过控制吸收浓度达到37%后即可得到高纯的电子级盐酸成品。
盐酸溶液极易挥发,温度高会导致饱和蒸汽压偏大,且低温利于氯化氢气体的吸收。通过精馏塔温控,控制所述精馏塔的精馏温度不超过60摄氏度。
相比于PTFE,由于PVDF极限使用温度相对于PTFE低,PVDF仅在-30到150摄氏度的温度范围才能保持良好的机械性能。但PVDF同样具有极好的耐酸性能,而且PVDF的强度、抗蠕变性都显著优于PTFE,具有良好的机械性能,且PVDF熔点低,仅约为177摄氏度,极易熔化处理,具有良好加工特性,可以通过挤塑、注射模塑、传递模塑等通用塑料方法成型制品,PVDF制品自身可以承受很高的内压,同时不发生蠕变,不仅可作为内衬,关键是可以独立作为化工设备,而无需不锈钢外壳来提供支撑。这里由于通体采用PVDF制造精馏塔塔体5、吸收塔6以及它们之间的连接管道,虽然氯离子仍然会穿透PVDF材质,但是由于这些装置不再需要不锈钢等外壳,因此在精馏的过程中盐酸不会被二次污染,得到的盐酸纯度高。与此同时,由于工艺设计,无需在108摄氏度的共沸点蒸出浓度为20.2%左右的HCl-水的恒沸物与高浓度HCl混合气体共冷凝,仅需蒸出高浓度的盐酸气体,精馏塔和吸收塔6的温度低,最高不超过60摄氏度,因此通体采用PVDF材质的塔体5、吸收塔6以及连接精馏塔塔体5和吸收塔6的管道都可以保持良好机械性能,使盐酸纯化系统长期稳定顺利运转。
实施例2
对于氯离子仍然会渗透PVDF材质的现象以及降低对环境影响,本实施例对生产方法进行了改进,增加了以下两个步骤:
f):吸收塔6的顶部盐酸蒸汽尾气进入尾气洗涤塔,进行洗涤处理。这样多余的尾气就可以不外排到环境中。
g):渗透PVDF到环境中的HCl被抽气口朝向吸收塔6和精馏塔塔体5的环境抽风净化装置收集,进入尾气洗涤塔,进行洗涤处理。这里添加了环境抽风净化装置,用于抽取渗透出PVDF材质的HCl气体。环境抽风净化装置可以选择常见的抽风机等。由此,渗透出来的氯离子可以抽送出至外围环境处理。
实施例3
如图2所示,在实施例2的基础上,本实施例增加了用预热器2对盐酸原料预热的步骤。即在步骤b)中盐酸原料先进入高硼硅玻璃材质的预热器2预热后再进入再沸器3内。通过预热器2可以减小温差,有利于精馏塔稳定运行,从而保证盐酸品质。同常规精馏塔结构一样,这里精馏塔上部和下部通过旁路管道连通以保证压力平衡。旁路管道经两个并联管道与工业级盐酸进料管道1连通,两个并联管道中的一个管道为防止液位过高、起安全防护作用的管道,另一个管道为带有可调节塔釜内物料排放量的阀门的管道。
此外,为实现连续生产,在步骤e)中使用两个并联的吸收罐8-1及8-2,吸收罐8-2的配置与吸收罐8-1基本相同;盐酸溶液通过气动开关阀门10进入其中一个支路上的吸收罐8-1以循环吸收HCl气体,待其浓度达标后切换进入另一支路上的吸收罐8-2中继续循环吸收,浓度达标的吸收罐8-1内的盐酸溶液则进行过滤分装;待吸收罐8-1分装过滤完毕、吸收罐8-2浓度达标,进行再一次切换。
实施例4
如图3所示,在实施例3的基础上,本实施例增加了用冷凝器7冷却吸收塔6排出来的高纯盐酸溶液。在步骤e)中吸收塔6出来的高纯盐酸溶液经过冷凝器7冷却后再进入吸收罐8-1及8-2。冷凝器7进一步降低吸收塔6吸收后盐酸溶液的温度。经过冷凝器7冷却以及吸收罐8-1及8-2自身的冷却系统,吸收罐8-1及8-2的吸收温度可以不超过10摄氏度。这样吸收罐8-1及8-2、循环泵9、吸收塔6与吸收罐8-1及8-2之间的连接管道、吸收罐8-1及8-2和循环泵9之间的连接管道、循环泵9和吸收塔6之间的连接管道、以及盐酸成品出料管道13的工作温度均进一步降低,也对降低吸收塔6的工作温度有帮助,减少氯离子对这些设备以及管道的渗透,有利于提高盐酸成品纯度。这里,吸收罐8-1及8-2和冷凝器7采用冷冻纯水进行降温冷却。为保持高纯度,冷凝器7内供盐酸流动的管路为高纯PFA材质,除内供盐酸流动的管路之外的部分为不锈钢材质;吸收塔6和冷凝器7之间的连接管道、冷凝器7和吸收罐8之间的相连管道通体选择PVDF材质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,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。

Claims (10)

1.一种电子级盐酸生产方法,其特征在于,包括以下步骤:
a)、选用浓度至少31%的工业级盐酸为原料;
b)、上述盐酸原料进入再沸器,再沸器为高硼硅玻璃材质,内置纯钽材质内胆加热器,通过再沸器加热盐酸原料,使部分液相气化形成盐酸蒸汽;
c)、再沸器气化形成的盐酸蒸汽进入精馏塔内,精馏塔的塔釜采用高硼硅玻璃材质,塔体通体采用PVDF材质,在精馏塔内形成盐酸恒沸物之前,反复精馏得到液相重组分以及富HCl的气相轻组分,气相轻组分从精馏塔的塔体顶部溢出,液相重组分从精馏塔的塔釜底部排出;
d)、从精馏塔的塔体顶部溢出的气相轻组分经通体PVDF材质的管道进入吸收塔中,吸收塔通体采用PVDF材质,超纯水进水管道的超纯水经吸收罐、循环泵从吸收塔的喷淋组进入吸收塔,超纯水吸收富HCl的气相轻组分,形成高纯盐酸溶液,从吸收塔底部流出,所述吸收罐、所述循环泵、以及与其连接的内流盐酸的管道整体或内衬为高纯氟塑料材质;
e)、从吸收塔流出来的高纯盐酸溶液依次经过吸收罐、循环泵回流到吸收塔内,反复吸收富HCl的气相轻组分,直至吸收罐内的高纯盐酸溶液浓度达37%以上,得到高纯的电子级盐酸成品。
2.如权利要求1所述的电子级盐酸生产方法,其特征在于,所述步骤b)中盐酸原料先进入预热器预热后再进入再沸器内;所述步骤e)中吸收塔出来的高纯盐酸溶液经过冷凝器冷却后再进入所述吸收罐。
3.如权利要求2所述的电子级盐酸生产方法,其特征在于,所述冷凝器内供盐酸流动的管路为高纯PFA材质,除内供盐酸流动的管路之外的部分为不锈钢材质。
4.如权利要求2所述的电子级盐酸生产方法,其特征在于,所述精馏塔的精馏温度不超过100摄氏度,所述吸收罐的吸收温度不超过10摄氏度。
5.如权利要求1所述的电子级盐酸生产方法,其特征在于,还包括步骤f):吸收塔的顶部盐酸蒸汽尾气进入尾气洗涤塔,进行洗涤处理。
6.如权利要求1所述的电子级盐酸生产方法,其特征在于,还包括步骤g):渗透PVDF到环境中的HCl被环境抽风净化装置收集,进入尾气洗涤塔,进行洗涤处理。
7.如权利要求1所述的电子级盐酸生产方法,其特征在于,所述步骤e)中,吸收罐设有用于检测盐酸浓度的浓度计,吸收罐内盐酸浓度达标之后还有过滤分装步骤。
8.如权利要求1所述的电子级盐酸生产方法,其特征在于,所述吸收罐设有氮气保护系统,盐酸溶液在氮气保护中进、出吸收罐。
9.如权利要求1所述的电子级盐酸生产方法,其特征在于,所述步骤e)中吸收罐至少为两个且并联;盐酸溶液通过切换阀门进入其中一个支路上的吸收罐以循环吸收HCl气体,待其浓度达标后切换进入另一支路上的吸收罐中继续循环吸收,浓度达标的吸收罐内的盐酸溶液则进行过滤分装。
10.如权利要求1所述的电子级盐酸生产方法,其特征在于,所述精馏塔和所述吸收塔内设有高纯PFA材质填料;所述吸收罐为不锈钢壳体内衬PTFE材质的双层结构;所述循环泵为不锈钢壳体内衬PFA材质的双层结构, 与所述循环泵、所述吸收罐连接的内流盐酸的管道均通体为PVDF材质。
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