CN114195098B - 一种电子级溴化氢制备装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子级溴化氢的制备装置及工艺，该装置包括：初分精馏塔、初分冷凝器、初分回流罐、初分回流泵、中间储罐、脱轻精馏塔、脱轻冷凝器、脱轻回流罐、脱轻回流泵、脱重精馏塔、脱重冷凝器、脱重回流罐、脱重回流泵。多级提纯流程中，引入一盛装中间品的容器，即中间储罐，通过液氮“骤冷”工艺，可将化学级溴化氢原料粗品、各精馏工序的中间过程组分、精馏末端不合格品等均收引至中间储罐；然后通过阶段性罐外加热，使粗品溴化氢随着罐内回热升压返回精馏的起点工序，重复利用，多级提纯。通过该装置和工艺，电子级溴化氢精馏提纯中废液、废气排放量可大幅降低26％～42％。

Description

一种电子级溴化氢制备装置及工艺

技术领域

本发明属于精细化工领域，具体涉及一种电子级溴化氢制备装置及工艺。

背景技术

电子级溴化氢在多个领域具有广泛的应用前景，它不仅用于半导体掺磷的n型多晶硅、掺磷的单晶硅或者二维半导体的刻蚀，而且是氟碳类气体替代产品的首选。以溴化氢作为刻蚀气体的等离子刻蚀技术通过控制被刻蚀物质的温度达到对垂直刻蚀或有设定的圆锥角的锥形刻蚀精确控制。因此，电子级溴化氢主要用于8寸及12寸芯片制造工艺中的多晶硅刻蚀，是芯片先进制程的核心气体之一。此外，溴化氢由于具备作为催化剂或反应物的能力而被广泛应用。电子级溴化氢由于对众多行业的推动作用，使得其经济价值和社会价值日益提升。

随着相关行业的发展与产业升级，电子级溴化氢的市场需求不断扩大，这就对电子级溴化氢的品质提出了更高要求。溴化氢气体如果水分含量高则对金属材料腐蚀性严重，这严重制约了高纯溴化氢气体制备。目前，电子级溴化氢的制备、提纯或干燥常用的方法有冷冻分离法、物理吸附法和化学除湿法等，这些方法制备的溴化氢产品质量多以4.0N(99.99％)或不足4.0N为主，虽可规模化生产，但由于其产品纯度偏低或含水多而造成设备严重腐蚀，进而导致设备投资及整体工艺运行成本大大提高。

传统的精馏工艺中，各精馏工序中塔釜排重、塔顶排轻等中间过程组分均随装置运行逐步排出后，直接排至三废处理装置。这种糜掷性处理方式既造成了原料的大量浪费，同时对三废处理装置的各相关设备的处理能力、运行负荷及废液废气输送管道的防腐都会有更高的要求，此外还使生产运行成本大幅增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子级溴化氢制备装置及工艺，采用纯度为3.0N(99.9％)的化学级溴化氢粗品，最后终制备得到纯度为5.0N(99.999％)电子级溴化氢，并大幅降低电子级溴化氢制备过程中产生的废液、废气排放量，实现节能减排降耗。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

第一方面，本发明提供一种电子级溴化氢的制备装置，所述装置包括：初分精馏塔、初分冷凝器、初分回流罐、初分回流泵、中间储罐、脱轻精馏塔、脱轻冷凝器、脱轻回流罐、脱轻回流泵、脱重精馏塔、脱重冷凝器、脱重回流罐、脱重回流泵；

原料进液管线与初分精馏塔的进口连接，初分精馏塔的塔顶出口经管线依次连接初分冷凝器、初分回流罐和初分回流泵，初分回流泵的出口管线分为两路，一路返回初分精馏塔的上部，另一路连接中间储罐；

初分精馏塔的中下部(例如塔高的1/3～1/2之间)出口经管线连接脱轻精馏塔的进口，脱轻精馏塔的塔顶出口经管线依次连接脱轻冷凝器、脱轻回流罐、脱轻回流泵，脱轻回流泵的出口管线分为两路，一路返回脱轻精馏塔的上部，另一路连接中间储罐；

脱轻精馏塔的塔釜出口管线分为两个支路，一个支路连接中间储罐，另一支路连接脱重精馏塔的进口，脱重精馏塔的塔顶出口经管线依次连接脱重冷凝器、脱重回流罐、脱重回流泵，脱重回流泵的出口管线分为两路，一路返回脱重精馏塔的上部，另一路分为两个支路，一个支路连接中间储罐，另一个支路去合格产品充装线；

初分冷凝器、脱轻冷凝器、脱重冷凝器均设有连接中间储罐的出口管线，初分精馏塔和脱重精馏塔的塔釜出口均经管线连接中间储罐。

优选地，上述制备装置中，所述原料进液管线设有一个旁路连接中间储罐。

优选地，上述制备装置中，初分冷凝器、脱轻冷凝器、脱重冷凝器均为夹套式冷凝器。

优选地，上述制备装置中，初分精馏塔、脱轻精馏塔和脱重精馏塔的塔底均设置有热源，优选电热炉。

优选地，上述制备装置中，中间储罐设有热源和冷源，例如底部设置有热源，优选电热炉，外包夹套，夹套内走冷却介质如液氮；和/或，中间储罐的入口管线均设置有控制阀门，所述控制阀门为手动阀门或自动阀门；和/或，中间储罐的出口经管线连接初分精馏塔的塔顶进口。根据系统工况或运行需求，由用户自行选择控制阀门为手动阀门或自动阀门。通过控制阀门的设置，可分别实现常规“骤冷”、适时“骤冷”和突启“骤冷”，实现系统的安全、自动化要求。中间储罐的容积例如为是1000～50000L，优选1500-10000L，优选2000～2500L。

第二方面，本发明提供一种电子级溴化氢的制备工艺，该工艺包括如下步骤：

纯度为3.0N即99.9％的化学级溴化氢粗品原料，以液体状态例如以温度-13℃～16℃，优选-10～5℃、压力1.7MPa～2.4MPa，优选1.8～2.2MPa的液体状态，自初分精馏塔的中部进塔，例如原料进料量为26L/min～36L/min，进行精馏分离去除水分，例如在温度2℃～10℃、压力2.2MPa～2.8MPa下进行精馏分离，自初分精馏塔的塔顶引出气相组分，优选温度2℃～5℃、压力2.4MPa～2.6MPa、溴化氢含量99.92％～99.95％的气相组分，进入初分冷凝器被冷媒优选R410A冷媒冷却至-12℃～-6℃，收集入初分回流罐，之后根据塔顶气相组分中溴化氢含量控制回流比，例如控制回流比为1.3～1.7，优选1.4～1.6，由初分回流泵加压回流入初分精馏塔的塔顶；从初分精馏塔的中下部采出中间产品(例如当初分精馏塔1的总塔板数为27块时，在第8～13块塔板之间采用中间产品)进入脱轻精馏塔进行轻组分脱除，例如在温度-9℃～12℃，优选-6～5℃、压力1.8MPa～2.1MPa，优选1.9～2.0MPa下进行轻组分脱除，自脱轻精馏塔的塔顶引出气相组分，优选温度-6℃～4℃、压力1.8MPa～2.0MPa、溴化氢含量99.94％～99.97％的气相组分，进入脱轻冷凝器被冷媒优选R410A冷媒冷却至-10℃～-5℃，优选-8～-6℃，收集入脱轻回流罐，之后根据塔顶气相组分中溴化氢含量通过控制回流比，例如控制回流比为1.1～1.5，优选1.2～1.4，由脱轻回流泵加压回流入脱轻精馏塔的塔顶；从脱轻精馏塔的塔釜引出组分进入脱重精馏塔进行重组分降脱，例如在温度-18℃～-14℃，优选-16～-15℃、压力1.2MPa～1.5MPa，优选1.3～1.4MPa下进行重组分降脱，自脱重精馏塔的塔顶引出气相组分进入脱重冷凝器被冷媒优选R410A冷媒冷却至-21℃～-15℃，优选-20～-16℃，收集入脱重回流罐，之后根据塔顶气相组分中溴化氢含量控制回流比例如控制回流比为1.05～1.3，优选1.1～1.25，由脱重回流泵加压回流入脱重精馏塔的塔顶；经多级精馏工序后，自脱重回流泵后的回流线上采出纯度为5.0N即99.999％的电子级溴化氢合格产品去充装外运。

优选地，上述制备工艺中，从初分精馏塔的中下部采出中间产品，所述中间产品的采出量占初分精馏塔的原料进液的40wt％～45wt％；和/或，从脱轻精馏塔的塔釜引出组分的量占脱轻精馏塔的原料进液的55wt％～65wt％。

优选地，上述制备工艺中，所述粗品原料在多级精馏过程中，由液氮对中间储罐迅速冷却降压实现骤冷，在压差作用下，将初分冷凝器、脱轻冷凝器和脱重冷凝器排出的轻组分及各精馏塔初分精馏塔、脱轻精馏塔和脱重精馏塔的塔釜得到的重组分均被引至中间储罐。

所述骤冷是指在5min～8min内将中间储罐内温度由-21℃～5℃迅速降至-105℃～-90℃，由1.0MPa～1.5MPa迅速减为负压-0.2MPa～-0.1MPa，通过在中间储罐内引入液氮来实现，中间储罐外包夹套，夹套内走液氮，需“骤冷”时，开启液氮进口阀门，通入液氮，使得中间储罐内部空间短时间内低温冷却，呈现负压，从而靠压差实现废气废液收集入罐；优选地，所述骤冷包含常规“骤冷”、适时“骤冷”和突启“骤冷”三种操作工况；更优选地，每3d～6d常规骤冷一次，用于收集一次废液。常规骤冷用于收集多级精馏过程中，初分精馏塔、脱轻精馏塔、脱重精馏塔的塔釜内废液。根据模拟计算可知，每3d～6d收集一次，每次约收集400L～600L。通过中间储罐的液氮骤冷出现的压差，实现废液进罐。收集2次或3次后，对中间储罐罐底加热，使得罐内气相空间升压，从而将罐内废液压送至初分精馏进料，重复利用，多级提纯；根据各塔采样分析结果确定各精馏工序不合格品控制点的位置，适时“骤冷”，用于收集不合格产品，例如在初分精馏塔中下部出料口、脱轻精馏塔塔釜出料口和脱重精馏塔塔顶出料口附近设在线分析采样，因为是适时“骤冷”，所以各工序采样分析的间隔时长可根据试生产经验制定可操作性规程；上述各级采样点的合格点例如可分别设定为99.98％、99.993％、99.999％；每级、每次的取样量不超过250μL。如检测分析不合格，则将各级精馏塔顶、塔釜产品均引入中间储罐。再在精馏系统中另行引入新物料参与提纯；临时性发现进塔原料品质异常时，例如初分精馏塔原料进料管线上设在线分析取样，合格点为99.9％，低于该值，突启“骤冷”操作；如检测分析不合格，则初分精馏塔停止进料。原料进入中间储罐。如原料一直品质异常，则应寻原料供应源。

优选地，上述制备工艺中，当发现脱重回流泵后的回流线上采出的产品存在不合格情况时，各精馏工序的各回流泵初分回流泵、脱轻回流泵和脱重回流泵后的回流线上也通过分支将不合格品引入中间储罐；和/或，

初分精馏塔、脱轻精馏塔和脱重精馏塔的塔釜物料再沸通过塔底设置的热源优选电热炉来实现；和/或，

常规“骤冷”、适时“骤冷”和突启“骤冷”通过中间储罐的入口管线设置的控制阀门来实现。

优选地，上述制备工艺中，当发现原料进液管线中的粗品原料的品质异常例如纯度低于99.9％或含水、含杂质较多时，将粗品原料引入中间储罐；和/或，

当中间储罐达到总承载量的75％～80％时，阶段性地通过底部引入电源例如电加热炉加热，使得罐内环境升温至5℃～13℃、加压至1.7MPa～2.4MPa，将中间储罐的罐内物料送至精馏工序的前端即初分精馏塔的进料处，进而使得中间物料再次参与多级精馏，重复利用，深度提纯。

本发明的技术方案具有如下优点：

(1)本发明的电子级溴化氢制备装置及工艺，采用纯度为3.0N(99.9％)的化学级溴化氢粗品，依次经过初分精馏塔、脱轻精馏塔和脱重精馏塔等精馏提纯工序逐级去除水分、轻组分物质及重金属杂质，并在各工序内分别完成塔顶气相冷凝进罐、液相回流加压上塔，以达到多级提纯的目的，最后在精馏末端液相回流线上采出合格产品，即纯度为5.0N(99.999％)电子级溴化氢。多级提纯流程中，引入一盛装中间品的容器，即中间储罐，通过液氮“骤冷”工艺，可将化学级溴化氢原料粗品、各精馏工序的中间过程组分、精馏末端不合格品等均收引至中间储罐；然后通过阶段性罐外加热，使粗品溴化氢随着罐内回热升压返回精馏的起点工序，重复利用，多级提纯。

(2)本发明的电子级溴化氢制备工艺中涉及的液氮“骤冷”工艺包含常规“骤冷”、适时“骤冷”和突启“骤冷”三种操作工况，保证了系统运行安全、稳定。

(3)通过本发明的装置和工艺，电子级溴化氢精馏提纯中废液、废气排放量可大幅降低26％～42％，与传统精馏排废量相比，收效可观，并明显缩小三废处理装置的容量，有效降低了运行成本，节能减排。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明实施例1的电子级溴化氢制备装置的示意图，其中：

1—初分精馏塔，2—初分冷凝器，3—初分回流罐，4—初分回流泵，5—脱轻精馏塔，6—脱轻冷凝器，7—脱轻回流罐，8—脱轻回流泵，9—脱重精馏塔，10—脱重冷凝器，11—脱重回流罐，12—脱重回流泵，13—中间储罐。

具体实施方式

以下结合附图来进一步说明本发明。

如图1所示，本发明的电子级溴化氢的制备装置包括初分精馏塔1、初分冷凝器2、初分回流罐3、初分回流泵4、中间储罐13、脱轻精馏塔5、脱轻冷凝器6、脱轻回流罐7、脱轻回流泵8、脱重精馏塔9、脱重冷凝器10、脱重回流罐11、脱重回流泵12；

原料进液管线连接初分精馏塔1的进口，初分精馏塔1的塔顶出口经管线依次连接初分冷凝器2、初分回流罐3、初分回流泵4，初分回流泵4的出口管线分为两路，一路返回初分精馏塔1上部，另一路连接中间储罐13；

初分精馏塔1的中下部引出管线连接脱轻精馏塔5的进口，脱轻精馏塔5塔顶出口经管线依次连接脱轻冷凝器6、脱轻回流罐7、脱轻回流泵8，脱轻回流泵8的出口管线分为两路，一路返回脱轻精馏塔5上部，另一路连接中间储罐13；

脱轻精馏塔5的塔釜出口管线分为两个支路，一个支路连接中间储罐13，另一支路连接脱重精馏塔9的进口，脱重精馏塔9塔顶出口经管线依次连接脱重冷凝器10、脱重回流罐11、脱重回流泵12，脱重回流泵12的出口管线分为两路，一路返回脱重精馏塔9上部，另一路分为两个支路，一个支路连接中间储罐13，另一个支路去合格产品充装线；

初分冷凝器2、脱轻冷凝器6、脱重冷凝器10均设有连接中间储罐13的出口管线，初分精馏塔1和脱重精馏塔9的塔釜出口均经管线连接中间储罐13。其中，所述原料进液管线设有一个旁路连接中间储罐13。

初分冷凝器2、脱轻冷凝器6、脱重冷凝器10优选为夹套式冷凝器。

初分精馏塔1、脱轻精馏塔5和脱重精馏塔9的各自塔底优选均设置有热源电热炉。

中间储罐13的底部设置有热源电热炉，外包夹套，夹套内走冷却介质如液氮；初分精馏塔1和脱重精馏塔9的塔釜出口至中间储罐13的各入口管线均设置有控制阀门，所述控制阀门为手动阀门或自动阀门；中间储罐13的出口经管线连接初分精馏塔1的塔顶进口。

电子级溴化氢的制备工艺包括以下步骤：

外购纯度为3.0N(99.9％)的化学级溴化氢粗品原料(可以从国内部分知名工业气体供应或生产厂家购买)，以液体状态(温度-13℃～16℃、压力1.7MPa～2.4MPa)自初分精馏塔1中部进塔(原料进料量26L/min～36L/min)，参与精馏分离(温度2℃～10℃、压力2.2MPa～2.8MPa)，去除水分，自塔顶引出温度2℃～5℃、压力2.4MPa～2.6MPa，溴化氢含量99.92％～99.95％的气相组分进入初分冷凝器2被R410A冷媒液化(液化后温度为-12℃～-6℃)，收集入初分回流罐3，之后通过控制回流比(根据塔顶气相组分中溴化氢含量相应控制回流比数值，控制回流比范围为1.3～1.7)，由初分回流泵4加压回流入初分精馏塔1塔顶；从初分精馏塔1中下部采出中间产品(总塔板数为27块时，在第8～13块塔板之间采用中间产品，中间产品采出量占原料进液的百分数40％～45％)进入脱轻精馏塔5(温度-9℃～12℃、压力1.8MPa～2.1MPa)进行轻组分脱除，自塔顶引出气相组分(温度-6℃～4℃、压力1.8MPa～2.0MPa，溴化氢含量99.94％～99.97％)进入脱轻冷凝器6被R410A冷媒液化(液化后温度为-10℃～-5℃)，收集入脱轻回流罐7，之后通过控制回流比(根据塔顶气相组分中溴化氢含量相应控制回流比数值，控制回流比范围为1.1～1.5)，由脱轻回流泵8加压回流入脱轻精馏塔5塔顶；从脱轻精馏塔5塔釜引出组分(采出量占原料进液的质量百分数55％～65％)进入脱重精馏塔9，进行重组分降脱(温度-18℃～-14℃、压力1.2MPa～1.5MPa)，自塔顶引出气相组分进入脱重冷凝器10被R410A冷媒液化(液化后温度为-21℃～-15℃)，收集入脱重回流罐11，之后通过控制回流比(根据塔顶气相组分中溴化氢含量相应控制回流比数值，控制回流比范围为1.05～1.3)，由脱重回流泵12加压回流入脱重精馏塔9塔顶；经多级精馏工序后，自脱重回流泵12后的回流线上采出纯度为5.0N(99.999％)的电子级溴化氢合格产品去充装外运。

其中，各精馏工序中的精馏塔塔釜物料的再沸都是通过塔底引入热源(采用电热炉)来实现。中间储罐的容积一般是1000～50000L，优选2000～2500L。其中，在粗品原料参与多级精馏过程中，由液氮对中间储罐13迅速冷却降压(在5min～8min内将中间储罐内温度由-21℃～5℃迅速降至-105℃～-90℃，压力由1.0MPa～1.5MPa迅速减为负压-0.2MPa～-0.1MPa；所述骤冷包含常规“骤冷”、适时“骤冷”和突启“骤冷”三种操作工况，常规“骤冷”、适时“骤冷”和突启“骤冷”通过中间储罐13的入口管线设置的控制阀门来实现；每3d～6d常规“骤冷”一次，用于收集一次废气废液常规骤冷用于收集多级精馏过程中，初分精馏塔、脱轻精馏塔、脱重精馏塔的塔釜内废液。根据模拟计算可知，每3d～6d收集一次，每次约收集400L～600L。通过中间储罐的液氮骤冷出现的压差，实现废液进罐。收集2次或3次后，对中间储罐罐底加热，使得罐内气相空间升压，从而将罐内废液压送至初分精馏进料，重复利用，多级提纯。

根据各塔采样分析结果确定各精馏工序不合格品控制点的位置，适时“骤冷”，用于收集不合格产品，在初分精馏塔中下部出料口、脱轻精馏塔塔釜出料口和脱重塔塔顶出料口附近设在线分析采样，因为是适时“骤冷”，所以各工序采样分析的间隔时长可根据试生产经验制定可操作性规程；上述各级采样点的合格点例如可分别设定为99.98％、99.993％、99.999％；每级、每次的取样量不超过250μL。如检测分析不合格，则将各级精馏塔顶、塔釜产品均引入中间储罐。再在精馏系统中另行引入新物料参与提纯。

临时性发现进塔原料品质异常时，例如初分精馏塔原料进料管线上设在线分析取样，合格点为99.9％，低于该值，突启“骤冷”操作，在压差作用下，将初分冷凝器2、脱轻冷凝器6和脱重冷凝器10排出的轻组分及各精馏塔塔釜采出的重组分均引至中间储罐13。

当发现产品存在不合格情况时，在各精馏工序的初分回流泵4、脱轻回流泵8和脱重回流泵12后回流线上也引分支将不合格品引入中间储罐13。

此外，当发现粗品原料品质异常(纯度低于99.9％或含水、含杂质较多)时，也可将原料引入中间储罐13；在中间储罐13达到总承载量的75％～80％时，阶段性的通过底部引入电源加热(采用电加热炉)，使得罐内环境升温至5℃～13℃、加压至1.7MPa～2.4MPa，将罐内物料送至精馏工序的前端即初分精馏塔1进料处，进而使得中间物料再次参与多级精馏，重复利用，深度提纯。

通过使用本实施例的制备装置和制备工艺，电子级溴化氢精馏提纯中废液、废气排放量可大幅降低26％～42％，与传统精馏排废量相比，收效可观，并明显缩小三废处理装置的容量，有效降低了运行成本，节能减排。

对比例1

本对比例的制备装置与图1的本发明的装置区别在于不含有中间储罐13，不采用液氮对中间储罐13迅速冷却降压，其余工艺步骤和工艺参数均与以下的实施例1相同。结果，有时出现溴化氢产品质量不达标的情况。

实施例1

外购纯度为3.0N(99.9％)的化学级溴化氢粗品原料，以液体状态(温度约-4℃、压力约2.0MPa)自初分精馏塔1中部进塔(原料进料量约31L/min)，参与精馏分离(温度约5℃、压力约2.5MPa)，去除水分，自塔顶引出气相组分进入初分冷凝器2被R410A冷媒液化为约-9℃，收集入初分回流罐3，之后通过控制回流比为1.4)，由初分回流泵4加压回流入初分精馏塔1塔顶；从初分精馏塔1中下部采出中间产品(中间产品采出量占原料进液的百分数45％进入脱轻精馏塔5(温度约-3℃、压力约2.0MPa)，进行轻组分脱除，自塔顶引出气相组分进入脱轻冷凝器6被R410A冷媒液化为约-8℃，收集入脱轻回流罐7，之后通过控制回流比为约1.2，由脱轻回流泵8加压回流入脱轻精馏塔5塔顶；从脱轻精馏塔5塔釜引出组分(采出量占原料进液的质量百分数60％)进入脱重精馏塔9，进行重组分降脱(温度-16℃、压力1.4MPa)，自塔顶引出气相组分进入脱重冷凝器10被R410A冷媒液化收集入脱重回流罐11，之后通过控制回流比为1.1，由脱重回流泵12加压回流入脱重精馏塔9塔顶；各精馏工序中的精馏塔塔釜物料再沸都是通过塔底引入热源(采用电热炉)来实现。经多级精馏工序后，自脱重回流泵12后的回流线上采出纯度为5.0N(99.999％)的电子级溴化氢合格产品去充装外运。

在粗品原料参与多级精馏过程中，由液氮对中间储罐13迅速冷却降压(在5min～8min内将中间储罐内温度由-21℃～5℃迅速降至-105℃～-90℃，压力由1.0MPa～1.5MPa迅速减为负压-0.2MPa～-0.1MPa；每3d～6d常规“骤冷”一次，用于收集一次废气废液；根据各塔采样分析结果确定各精馏工序不合格品控制点的位置，适时“骤冷”，用于收集不合格产品；临时性发现进塔原料品质异常时，突启“骤冷”操作)，在压差作用下，将脱轻冷凝器6和脱重冷凝器10排出的轻组分及各精馏塔塔釜采用的重组分均引至中间储罐13；当发现产品存在不合格情况时，在各精馏工序的回流泵4、8、12后回流线上也引分支将不合格品引入中间储罐13；此外，当发现粗品原料品质异常(纯度低于99.9％或含水、杂质较多)时，也可将原料引入中间储罐13；在中间储罐13达到总承载量的75％～80％时，阶段性的通过底部引入电源加热(采用电加热炉)，使得罐内环境升温加压至5℃～13℃、1.7MPa～2.4MPa，将罐内物料送至精馏工序的前端，即初分精馏塔1进料处，进而使得中间物料再次参与多级精馏，重复利用，深度提纯。

与对比例1相比，通过本工艺方法，电子级溴化氢精馏提纯中废液、废气排放量可大幅降低约40％，与传统精馏排废量相比，收效可观，并明显缩小三废处理装置的容量，有效降低运行成本，节能减排。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种电子级溴化氢的制备工艺，其特征在于，该制备工艺使用电子级溴化氢的制备装置，所述装置包括：初分精馏塔（1）、初分冷凝器（2）、初分回流罐（3）、初分回流泵（4）、中间储罐（13）、脱轻精馏塔（5）、脱轻冷凝器（6）、脱轻回流罐（7）、脱轻回流泵（8）、脱重精馏塔（9）、脱重冷凝器（10）、脱重回流罐（11）、脱重回流泵（12）；

原料进液管线与初分精馏塔（1）的进口连接，初分精馏塔（1）的塔顶出口经管线依次连接初分冷凝器（2）、初分回流罐（3）和初分回流泵（4），初分回流泵（4）的出口管线分为两路，一路返回初分精馏塔（1）的上部，另一路连接中间储罐（13）；

初分精馏塔（1）的中下部出口经管线连接脱轻精馏塔（5）的进口，脱轻精馏塔（5）的塔顶出口经管线依次连接脱轻冷凝器（6）、脱轻回流罐（7）、脱轻回流泵（8），脱轻回流泵（8）的出口管线分为两路，一路返回脱轻精馏塔（5）的上部，另一路连接中间储罐（13）；

脱轻精馏塔（5）的塔釜出口管线分为两个支路，一个支路连接中间储罐（13），另一支路连接脱重精馏塔（9）的进口，脱重精馏塔（9）的塔顶出口经管线依次连接脱重冷凝器（10）、脱重回流罐（11）、脱重回流泵（12），脱重回流泵（12）的出口管线分为两路，一路返回脱重精馏塔（9）的上部，另一路分为两个支路，一个支路连接中间储罐（13），另一个支路去合格产品充装线；

初分冷凝器（2）、脱轻冷凝器（6）、脱重冷凝器（10）均设有连接中间储罐（13）的出口管线，初分精馏塔（1）和脱重精馏塔（9）的塔釜出口均经管线连接中间储罐（13），

所述制备工艺包括如下步骤：

（A）纯度为3.0N即99.9%的化学级溴化氢粗品原料，以温度-13℃~16℃、压力1.7MPa~2.4MPa的液体状态，自初分精馏塔（1）的中部进塔在温度2℃~10℃、压力2.2MPa~ 2.8MPa下进行精馏分离去除水分，自初分精馏塔（1）的塔顶引出温度2℃~5℃、压力2.4MPa~2.6MPa、溴化氢含量99.92%~99.95%的气相组分，进入初分冷凝器（2）被冷媒冷却至-12℃~-6℃，收集入初分回流罐（3），之后根据塔顶气相组分中溴化氢含量控制回流比为1.3~1.7，由初分回流泵（4）加压回流入初分精馏塔（1）的塔顶；

（B）从初分精馏塔（1）的中下部采出中间产品进入脱轻精馏塔（5）在温度-9℃~12℃、压力1.8MPa~ 2.1MPa下进行轻组分脱除，自脱轻精馏塔（5）的塔顶引出温度-6℃~4℃、压力1.8MPa~ 2.0MPa、溴化氢含量99.94%~99.97%的气相组分，进入脱轻冷凝器（6）被冷媒冷却至-10℃~-5℃，收集入脱轻回流罐（7），之后根据塔顶气相组分中溴化氢含量通过控制回流比为1.1~1.5，由脱轻回流泵（8）加压回流入脱轻精馏塔（5）的塔顶；

（C）从脱轻精馏塔（5）的塔釜引出组分进入脱重精馏塔（9）在温度-18℃~-14℃、压力1.2MPa~1.5MPa下进行重组分降脱，自脱重精馏塔（9）的塔顶引出气相组分进入脱重冷凝器（10）被冷媒冷却至-21℃~-15℃，收集入脱重回流罐（11），之后根据塔顶气相组分中溴化氢含量控制回流比为1.05~1.3，由脱重回流泵（12）加压回流入脱重精馏塔（9）的塔顶；经多级精馏工序后，自脱重回流泵（12）后的回流线上采出纯度为5.0N即99.999%的电子级溴化氢合格产品去充装外运。

2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤（B）中，当初分精馏塔（1）的总塔板数为27块时，在第8~13块塔板之间采用中间产品。

3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述原料进液管线设有一个旁路连接中间储罐（13）。

4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，初分冷凝器（2）、脱轻冷凝器（6）、脱重冷凝器（10）均为夹套式冷凝器。

5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，初分精馏塔（1）、脱轻精馏塔（5）和脱重精馏塔（9）的塔底均设置有热源。

6.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，中间储罐（13）设置有用于冷却中间储罐的冷源和用于加热中间储罐的热源；和/或，

所述中间储罐（13）的入口管线均设置有控制阀门，所述控制阀门为手动阀门或自动阀门；和/或，

中间储罐（13）的出口经管线连接初分精馏塔（1）的塔顶进口。

7.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，从初分精馏塔（1）的中下部采出中间产品，所述中间产品的采出量占初分精馏塔（1）的原料进液的40wt%~45wt%；和/或，

从脱轻精馏塔（5）的塔釜引出组分的量占脱轻精馏塔（5）的原料进液的55wt%~65wt%。

8.根据权利要求1或7所述的制备工艺，其特征在于，所述粗品原料在多级精馏过程中，由液氮对中间储罐（13）迅速冷却降压实现骤冷，在压差作用下，将脱轻冷凝器（6）和脱重冷凝器（10）排出的轻组分及各精馏塔初分精馏塔（1）、脱轻精馏塔（5）和脱重精馏塔（9）的塔釜得到的重组分均被引至中间储罐（13）；

所述骤冷是指在5min~8min内将中间储罐内温度由-21℃~5℃迅速降至-105℃~-90℃，由1.0MPa~1.5MPa迅速减为负压-0.2MPa~-0.1MPa。

9.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于，所述骤冷包含常规“骤冷”、适时“骤冷”和突启“骤冷”三种操作工况；每3d~6d常规骤冷一次，用于收集一次废气废液；根据各塔采样分析结果确定各精馏工序不合格品控制点的位置，适时“骤冷”，用于收集不合格产品；临时性发现进塔原料品质异常时，突启“骤冷”操作。

10.根据权利要求9所述的制备工艺，其特征在于，当发现脱重回流泵（12）后的回流线上采出的产品存在不合格情况时，各精馏工序的各回流泵初分回流泵（4）、脱轻回流泵（8）和脱重回流泵（12）后的回流线上也通过分支将不合格品引入中间储罐（13）；和/或，

初分精馏塔（1）、脱轻精馏塔（5）和脱重精馏塔（9）的塔釜物料的再沸通过塔底设置的热源来实现；和/或，

常规“骤冷”、适时“骤冷”和突启“骤冷”通过中间储罐（13）的入口管线设置的控制阀门来实现。

11.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，当发现原料进液管线中的粗品原料的品质异常时，将粗品原料引入中间储罐；和/或，

当中间储罐（13）达到总承载量的75%~80%时，阶段性地通过底部引入电源加热，使得罐内环境升温至5℃~13℃、加压至1.7MPa~2.4MPa，将中间储罐（13）的罐内物料送至精馏工序的前端即初分精馏塔（1）的进料处，进而使得中间物料再次参与多级精馏，重复利用，深度提纯。

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