CN114772638A - 一种氯化物的除水及纯化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于工业原料纯化技术领域，公开了一种氯化物的除水及纯化方法。所述方法包括如下步骤：往脱氯后的氯化物中加入浓硫酸，搅拌混合后静置分层，然后取下层氯化物通过分子筛深度除水，得到除水后的氯化物进一步进入金属精馏塔除杂，得到除水及纯化后的氯化物。本的除水及纯化方法流程简单，除水高效，有效的解决了由于氯化物带水而产生裂釜、管道堵塞、沉渣等一系列问题，提高了设备运行的稳定性，降低了安全风险。同时除水后的氯化物直接进入金属设备精馏除杂，经过金属设备除杂提纯后的氯化物同样可以满足6N以上纯度的要求。

Description

一种氯化物的除水及纯化方法
技术领域
本发明属于工业原料纯化技术领域，具体涉及一种氯化物的除水及纯化方法。
背景技术
高纯金属材料主要应用于制备磁记录材料、磁传感器材料、光电材料和集成电路、氢化催化、大规模集成电路、原子反应堆保护材料、生物材料、航空发动机、低膨胀合金、半导体等领域。
不同种类的高纯金属其制备方法有所不同，其中有一类高纯金属常用制备方法采用氯化还原法，工艺流程主要为原料升华---氯化---脱氯---精馏---还原，在此过程中常需提纯它们相对应的氯化物(如三氯化砷、三氯化锑、四氯化锡等)，但是氯化物具有沸点高、腐蚀性强、与空气易水解等特征，在精馏提纯的设备材质选型比较少，大多是使用石英材质、高硼硅玻璃材质。
但是由于使用的是工业氯气以及物料在出装炉的时候接触空气会带入水，导致氯化物中含有少量的水，含水氯化物的物料，进入到精馏系统中会产生水解物，导致玻璃精馏釜中产生的水解物渣料需要定期清理，增加了清理和人工成本。同时由于水解物渣料与玻璃设备在高温下存在较大应力差异，易导致釜发生破裂。另外，如果在输送氯化物的管道当中产生水解物，不断的累积会堵塞管道，疏通管道非常难处理。同时氯化物具有剧毒，存在较大的安全隐患。所以在氯化物进入精馏釜之前，对其进行干燥除水是很有必要的。除水后的氯化物则可采用金属材质的精馏釜进行精馏。
专利CN 110963466 A公开了一种氯气脱水方法，采用饱和或不饱和溴化钙溶液、溴化锂溶液、溴化锌溶液、氯化钙溶液、氯化锌溶液、氯化锂溶液作为吸湿剂对湿氯气进行脱水，可使湿氯气的含水量可降至0.1wt％以内。但上述吸湿剂并不适用于溶液相氯化物的脱水处理，且含水量降至0.1wt％以内仍不能满足本发明对高纯氯化物的要求。专利CN104402855 A公开了一种碳酸亚乙烯酯的脱水精馏工艺方法，通过在精馏塔内放置吸附除水填料，将待提纯的粗产品碳酸亚乙烯酯主含量提高精馏操作与除去碳酸亚乙烯酯产品中的痕量水份合并在一个步骤内实现；所述吸附除水填料是指对于碳酸亚乙烯酯中残存的痕量水分具有吸附作用能够除去水分的物质，包括不同孔径大小的分子筛，无水硫酸镁颗粒，无水氯化钙颗粒。但经实验发现，对于本发明氯化物而言，单纯的分子筛除水并不能达到理想的除水效果。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种氯化物的除水及纯化方法。本的除水及纯化方法流程简单，除水高效，有效的解决了由于氯化物带水而产生裂釜、管道堵塞、沉渣等一系列问题，提高了设备运行的稳定性，降低了安全风险。同时除水后的氯化物直接进入金属设备精馏除杂，经过金属设备除杂提纯后的氯化物同样可以满足6N以上纯度的要求(金属材质在干燥的条件下，不会额外引人金属杂质)。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种氯化物的除水及纯化方法，包括如下步骤：
往脱氯后的氯化物中加入浓硫酸，搅拌混合后静置分层，然后取下层氯化物通过分子筛深度除水，得到除水后的氯化物进一步进入金属精馏塔除杂，得到除水及纯化后的氯化物。
进一步地，所述氯化物为三氯化砷、三氯化锑或四氯化锡。
进一步地，所述氯化物的初始含水量范围为200～2000ppm。
进一步地，所述浓硫酸的加入量与氯化物的体积比为1:5～10。
进一步地，所述搅拌混合的搅拌转速为50～100r/min，搅拌时间为30～120min。
进一步地，所述静置分层的时间为1～4h。
进一步地，所述分子筛为氯化钙分子筛。
进一步优选地，所述氯化钙分子筛的分子筛床层高度为1～3m，直径为100～300mm，分子筛粒度为0.1～0.3mm。
进一步地，所述通过分子筛深度除水的温度为60～80℃，线速为15～20cm/min。
进一步地，所述除水后的氯化物水含量小于5ppm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用浓硫酸作为第一除水剂的优点在于，它与氯化物液液混合搅拌，充分接触速度快，分液操作简单，不引入额外杂质；并进一步结合氯化钙分子筛对氯化物进行除水，可以显著提高除水效果，除水后的氯化物水含量可达到5ppm以下。
(2)本发明通过浓硫酸和分子筛深度除水后的氯化物可以进入金属管道和金属设备，相比于玻璃设备，避免了跑冒滴漏和裂釜的风险，大大提高了设备的安全性能。同时也减少了水解物渣料的产生，降低了人工成本，减少了安全隐患。同时浓硫酸可以多次重复使用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
往一个200L的搅拌罐中加入150L除氯后的三氯化砷溶液(水含量约为1000ppm)，再加入20L浓硫酸溶液。开启搅拌，搅拌速度60r/min，搅拌60min后静置2h。完全分层后将底部的三氯化砷溶液放出，再将其通过氯化钙分子筛吸附柱，分子筛床层高度约为2.0m，直径200mm，分子筛粒度为0.2mm，在65℃、线速为18cm/min条件下，吸附脱水干燥，经干燥后的三氯化砷水含量测得小于5ppm。
除水后的三氯化砷可直接通过金属管道进入金属精馏塔除杂，得到纯度6N以上的氯化物。
对比例1
本对比例为单独的浓硫酸脱水，具体步骤如下：
往一个200L的搅拌罐中加入150L除氯后的三氯化砷溶液(水含量约为1000ppm)，再加入20L浓硫酸溶液。开启搅拌，搅拌速度60r/min，搅拌混合脱水后静置2h。完全分层后取底部的三氯化砷溶液测水含量，直至水含量不降低为止，测得单独的浓硫酸脱水后，三氯化砷的水含量最低为50ppm。
对比例2
本对比例为单独的氯化钙分子筛吸附脱水，具体步骤如下：
将除氯后的三氯化砷溶液(水含量约为1000ppm)通过氯化钙分子筛吸附柱，分子筛床层高度约为2.0m，直径200mm，分子筛粒度为0.2mm，在65℃、线速为18cm/min条件下，吸附脱水干燥，测试干燥后的三氯化砷水含量，将干燥后的三氯化砷再次通过上述氯化钙分子筛吸附柱处理，直至水含量不降低为止，测得单独的氯化钙分子筛吸附脱水后，三氯化砷的水含量最低为30ppm。
通过实施例1和对比例1～2的结果可以看出，单独的浓硫酸除水及单独的氯化钙分子筛吸附除水均无法达到理想的除水效果。通过两者的结合则可将水含量降低至5ppm以下。
实施例2
将150L除氯后的三氯化锑溶液(水含量约为1000ppm)加热至80℃保温，加入到一个200L的搅拌罐中，再加入20L保温80℃浓硫酸溶液。开启搅拌，搅拌速度60r/min，搅拌60min后静置2h。完全分层后将底部的三氯化锑溶液放出，再将其通过氯化钙分子筛吸附柱，分子筛床层高度约为2.0m，直径200mm，分子筛粒度为0.2mm，在80℃、线速为18cm/min条件下，吸附脱水干燥，经干燥后的三氯化锑水含量测得小于5ppm。
除水后的三氯化锑可直接通过金属管道进入金属精馏塔除杂，得到纯度6N以上的氯化物。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氯化物的除水及纯化方法，其特征在于，包括如下步骤：
往脱氯后的氯化物中加入浓硫酸，搅拌混合后静置分层，然后取下层氯化物通过分子筛深度除水，得到除水后的氯化物进一步进入金属精馏塔除杂，得到除水及纯化后的氯化物。
2.根据权利要求1所述的一种氯化物的除水及纯化方法，其特征在于，所述氯化物为三氯化砷、三氯化锑或四氯化锡。
3.根据权利要求1所述的一种氯化物的除水及纯化方法，其特征在于，所述氯化物的初始含水量范围为200～2000ppm。
4.根据权利要求1所述的一种氯化物的除水及纯化方法，其特征在于，所述浓硫酸的加入量与氯化物的体积比为1:5～10。
5.根据权利要求4所述的一种氯化物的除水及纯化方法，其特征在于，所述搅拌混合的搅拌转速为50～100r/min，搅拌时间为30～120min。
6.根据权利要求5所述的一种氯化物的除水及纯化方法，其特征在于，所述静置分层的时间为1～4h。
7.根据权利要求1所述的一种氯化物的除水及纯化方法，其特征在于，所述分子筛为氯化钙分子筛。
8.根据权利要求7所述的一种氯化物的除水及纯化方法，其特征在于，所述氯化钙分子筛的分子筛床层高度为1～3m，直径为100～300mm，分子筛粒度为0.1～0.3mm。
9.根据权利要求8所述的一种氯化物的除水及纯化方法，其特征在于，所述通过分子筛深度除水的温度为60～80℃，线速为15～20cm/min。
10.根据权利要求1～9任一项所述的一种氯化物的除水及纯化方法，其特征在于，所述除水后的氯化物水含量小于5ppm。
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