MX2013009832A - Metodo y sistema para preparar cloruro de hidrogeno de alta pureza. - Google Patents
Metodo y sistema para preparar cloruro de hidrogeno de alta pureza.Info
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Abstract
La presente invención proporciona un método para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza, que comprende las etapas de: purificar cada uno de hidrógeno crudo y cloro crudo como materias primas a una pureza de 99.999% o superior; hacer reaccionar una cantidad molar en exceso del hidrógeno purificado con el cloro purificado a una temperatura que varía de 1,200 °C a 1,400 °C para sintetizar cloruro de hidrógeno; convertir el cloruro de hidrógeno a un estado líquido por compresión; y purificar el cloruro de hidrógeno y separar el hidrógeno sin reaccionar por destilación fraccionada. La invención también proporciona un sistema para llevar a cabo el método. De acuerdo con el método y sistema, puede proporcionarse un proceso de producción ambientalmente favorable, el cual puede producir fácilmente una gran cantidad de cloruro de hidrógeno que tiene una pureza de 3 N (99.9%) - 6 N (99.9999%) en una forma rentable, y hace posible que el consumo de energía se reduzca significativamente.
Description
MÉTODO Y SISTEMA PARA PREPARAR CLORURO DE HIDRÓGENO DE ALTA PUREZA
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona en general con un método y sistema para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza y, de manera más particular, con un método y sistema para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza en el cual un cloruro de hidrógeno de alta pureza que tiene una pureza de 3 N (99.9%) a 6 N (99.9999%) puede producirse con baja energía al utilizar un proceso más simple al hacer reaccionar hidrógeno purificado con cloruro purificado a una temperatura elevada de alrededor de 1 ,200-1 ,400 °C para sintetizar cloruro de hidrógeno, convertir el cloruro de hidrógeno a un estado líquido y purificar el cloruro de hidrógeno en estado líquido.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El cloruro de hidrógeno anhidro (HCI), también conocido como ácido clorhídrico anhidro, es un compuesto que tiene un peso molecular de 36.47, se presenta en un estado gaseoso a temperatura ambiente y presión atmosférica y se licúa a presión atmosférica y -85 °C. El cloruro de hidrógeno se utiliza en la producción de diversos químicos, incluyendo fármacos e intermediarios de colorantes y, particularmente, el cloruro de hidrógeno de alta pureza se utiliza de manera favorable en procesos de elaboración de semiconductores.
Como se utiliza en este documento, la expresión "cloruro de hidrógeno" se refiere a un ácido clorhídrico anhidro gaseoso o líquido, y la expresión "ácido clorhídrico" se refiere a una solución acuosa al 35-37% en peso de cloruro de hidrógeno. Además, a menos que se especifique de otra manera en este documento, la expresión "cloruro de hidrógeno de alta pureza" se refiere a un cloruro de hidrógeno que tiene una pureza de 3 N (99.9%) o superior, preferiblemente 3 N (99.9%) a 6 N (99.9999%). Como se utiliza en este documento, los términos "hidrógeno crudo" y "cloro crudo" se refieren a hidrógeno (H2) sin purificar y cloro (Cl2) sin purificar, respectivamente, y los términos "hidrógeno" y "cloro" se refieren a hidrógeno y cloro purificados, o los elementos hidrógeno y cloro en mezclas.
La síntesis de cloruro de hidrógeno generalmente se realiza al permitir que el cloro crudo (Cl2), y el hidrógeno crudo (H2) producido por la electrólisis de salmuera, reaccionen entre sí a una temperatura elevada de 1 ,200-1 ,300 °C.
Ecuación de Reacción 1
H2 + Cl2? 2HCI + 44,000 Kcal
Cuando el HCI en gas, obtenido de acuerdo con la ecuación de reacción 1 , se enfría y absorbe en agua, se produce una solución acuosa al 35-37% en peso de ácido clorhídrico. Convencionalmente, la producción de ácido clorhídrico anhidro se realiza por un proceso en húmedo al utilizar ácido clorhídrico. Específicamente, el cloruro de hidrógeno líquido se produce al calentar una solución acuosa al 35-37% en peso de ácido clorhídrico en un evaporador para generar cloruro de hidrógeno en gas, y al deshidratar, secar, purificar y enfriar el cloruro de hidrógeno en gas, seguido por compresión y enfriamiento. Este método de producción convencional tiene inconvenientes en cuanto a que se requiere gastar una gran cantidad en mantenimiento de equipo, dado que el ácido clorhídrico se trata a alta temperatura, y se requiere una gran cantidad de gasto de energía a causa del uso de una gran cantidad de vapor.
Si el HCI en gas producido de acuerdo con la ecuación de reacción 1 puede comprimirse y enfriarse directamente después de la producción del mismo, puede producirse cloruro de hidrógeno anhidro en una forma simple y fácil. Sin embargo, el hidrógeno crudo (H2) producido por la electrólisis de salmuera usualmente contiene una gran cantidad de agua, y el cloro crudo (Cl2) producido en una celda electrolítica general contiene oxígeno (02), nitrógeno (N2), dióxido de carbono (C02), agua (H20) y componentes metálicos y, de esta manera, tiene una pureza de alrededor de 99.8%. Entre estas impurezas, el agua y oxigeno interfieren con los procesos de comprimir y licuar el cloruro de hidrógeno. Específicamente, el agua y oxígeno, el cual se convierte a agua durante la síntesis de cloruro de hidrógeno, hacen difícil operar equipo tal como un compresor. De esta manera, cuando el agua y oxígeno se remueven de las materias primas, puede utilizarse un compresor para comprimir el cloruro de hidrógeno sin dificultad, lo que hace posible producir un cloruro de hidrógeno que tiene una pureza de 3 N o inferior. Sin embargo, con el fin de producir cloruro de hidrógeno de alta pureza (99.999% o superior), el cual se utiliza en procesos de elaboración de semiconductores y similares, no sólo el agua y oxígeno, sino también otras impurezas, necesitan removerse. Particularmente, el dióxido de carbono en gas, una vez mezclado con cloruro de hidrógeno en gas, es casi imposible de separar del cloruro de hidrógeno en gas. Por esta razón, la producción de cloruro de hidrógeno se basa en el proceso en húmedo, el cual es desfavorable desde el punto de vista de la productividad y costo.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Problema técnico
Por consiguiente, se ha realizado la presente invención considerando los problemas descritos anteriormente, que se presentan en la técnica anterior, y un objeto de la presente invención es proporcionar un método y sistema para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza por un proceso en seco en una forma más económica y simple, el cual pueda sustituir el proceso en húmedo convencional para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza al utilizar ácido clorhídrico como material de inicio.
Solución técnica
Con el fin de conseguir los objetos anteriores, la presente invención proporciona un método para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza, que comprende las etapas de: purificar cada uno de hidrógeno crudo y cloro crudo como materias primas a una pureza de 99.999% o superior; hacer reaccionar una cantidad molar en exceso del hidrógeno purificado con el cloro purificado a una temperatura que varía de 1 ,200 °C a 1 ,400 °C para sintetizar cloruro de hidrógeno; convertir el cloruro de hidrógeno a un estado líquido por compresión; y purificar el cloruro de hidrógeno y separar el hidrógeno sin reaccionar por destilación fraccionada.
En el método inventivo para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza, la purificación del hidrógeno crudo puede realizarse al remover el agua y oxígeno del hidrógeno crudo, producido por electrólisis de salmuera, al utilizar un catalizador y un adsorbente para remover el agua y oxígeno, y la purificación del cloruro crudo puede realizarse al someter el cloro crudo en gas a un primer proceso de adsorción para remover el agua, someter el cloro crudo a un primer proceso de destilación a baja temperatura para remover componentes metálicos, y luego someter el cloro crudo a un segundo proceso de destilación a baja temperatura para remover componentes gaseosos.
En el método de la presente invención, el hidrógeno purificado preferiblemente se utiliza en una cantidad superior a la del cloro purificado en 10-20%. molar.
La presente invención también proporciona un sistema para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza, que comprende: tuberías de suministro de hidrógeno y cloro para suministrar hidrógeno y cloro purificados a una pureza de 99.999% o superior, respectivamente; un reactor en el cual el hidrógeno y cloro, suministrados a través de las tuberías de suministro de hidrógeno y cloro, se hacen reaccionar entre sí para sintetizar cloruro de hidrógeno; un compresor para licuar el cloruro de hidrógeno por compresión; y una
columna de destilación para purificar el cloruro de hidrógeno licuado y separar y remover hidrógeno sin reaccionar por destilación fraccionada.
En el sistema inventivo para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza, preferiblemente se proporciona un refrigerador en la parte frontal o posterior del compresor.
El compresor o la columna de destilación preferiblemente comprenden dos o más fases.
Más aún, el sistema inventivo para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza además puede comprender una columna de enfriamiento/absorción en la cual el cloruro de hidrógeno, que resulta del compresor, se disuelve sin purificación para preparar ácido clorhídrico.
Además, se proporciona un sistema de purificación de cloro al frente de la tubería de suministro de cloro y puede comprender: una columna de adsorción para remover el agua del cloro crudo en gas; una primera columna de destilación a baja temperatura para remover componentes metálicos; un enfriador para enfriar el cloro destilado en la primera columna de destilación a baja temperatura; y una segunda columna de destilación a baja temperatura para remover componentes gaseosos diferentes al cloro.
Efectos favorables
De acuerdo con el método y sistema inventivos para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza, puede producirse cloruro de hidrógeno de alta pureza que tiene una pureza de 3 N a 6 N en una forma muy simple y fácil al utilizar un proceso en seco completamente cerrado, al hacer reaccionar hidrógeno directamente con cloro para sintetizar cloruro de hidrógeno, comprimir y enfriar el cloruro de hidrógeno sintetizado y remover el hidrógeno sin reaccionar del cloruro de hidrógeno en una columna de destilación simple. Además, de acuerdo con la presente invención, el proceso de producción puede simplificarse y automatizarse fácilmente, y el consumo de energía puede reducirse significativamente.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 es una vista esquemática que muestra la configuración de un sistema para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza, de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La Figura 2 es una vista esquemática que muestra la configuración de un sistema de purificación de cloro para remover impurezas del cloro crudo en gas como materia prima, de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Los objetos, atributos y ventajas anteriores de la presente invención serán más obvios a partir de las siguientes modalidades, explicadas con respecto a los dibujos adjuntos.
En las modalidades de la presente invención, dadas a conocer en la especificación de la presente invención, se ejemplifican descripciones estructurales o funcionales específicas para describir meramente las modalidades de la presente invención, y las modalidades de la presente invención pueden implementarse en diversas formas, y no deben interpretarse como limitadas a las modalidades descritas en la especificación de la presente invención.
La presente invención puede modificarse en modos diversos y puede tener diversas formas, y las modalidades específicas se ilustrarán en los dibujos y se describirán con detalle en la especificación. Sin embargo, la presente invención no se limita a las modalidades específicas, y debe interpretarse como incluyente de todos los cambios, equivalentes y sustituciones incluidos en el espíritu y alcance de la presente invención.
Pueden utilizarse términos, tales como "primer" y/o "segundo," para describir diversos componentes, pero los componentes no se limitan por los términos. Los términos se utilizan sólo para el propósito de distinguir un componente de otros componentes. Por ejemplo, el primer componente puede designarse como el segundo componente sin apartarse del alcance de la presente invención y, de manera similar, el segundo componente también puede designarse como el primer componente.
Cuando se indica que un componente específico se "conecta" o "acopla" a otro componente, debe entenderse que el componente específico puede conectarse o enlazarse directamente, pero otros componentes pueden interponerse entre el componente específico y el otro componente. En contraste, cuando se indica que un componente específico se "conecta directamente" o "acopla directamente" a otro componente, debe entenderse que no se interponen otros componentes entre el componente específico y el otro componente. Otras expresiones para describir la relación entre componentes, es decir, "entre ~", e "inmediatamente entre ~", o "adyacente a ~", e "inmediatamente adyacente a ~", deben interpretarse en la misma forma.
Los términos utilizados en la presente especificación se utilizan sólo para describir modalidades específicas, y no pretenden limitar la presente invención. Las expresiones singulares pueden incluir el significado de expresiones plurales, a menos que se especifique claramente de otra manera. En la presente
solicitud, debe entenderse que términos tales como "comprende" o "tiene" pretenden indicar que los atributos, números, etapas, operaciones, componentes o partes propuestos, o combinaciones de los mismos, existen, y que la probabilidad de existencia o adición de uno o más atributos, etapas, operaciones, componentes o partes diferentes, o combinaciones de los mismos, no se excluye en consecuencia.
A menos que se defina de otra manera, todos los términos utilizados en este documento, incluyendo términos técnicos o científicos, no se definen de otra manera, y tienen el mismo significado que los términos generalmente entendidos por los expertos en la técnica. Los términos, tales como los definidos en los diccionarios utilizados generalmente, deben interpretarse como si tuvieran el mismo significado que los términos en el contexto de las artes relacionadas, y no deben interpretarse como si tuvieran significados que son ideales o son excesivamente formales, cuando los términos no se definan explícitamente en la presente especificación.
A continuación, las modalidades preferidas de la presente invención se describirán con detalle con referencia a los dibujos adjuntos. Los números de referencia similares en cada uno de los dibujos indican miembros similares.
El método inventivo para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza comprende las etapas de: purificar cada uno de hidrógeno crudo y cloro crudo como materias primas a una pureza de 99.999% o superior; hacer reaccionar una cantidad molar en exceso del hidrógeno purificado con el cloro purificado a una temperatura que varía de 1 ,200 °C a 1 ,400 °C para sintetizar cloruro de hidrógeno; convertir el cloruro de hidrógeno a un estado líquido por compresión; y purificar el cloruro de hidrógeno y separar el hidrógeno sin reaccionar por destilación fraccionada.
Como se describe anteriormente, el hidrógeno crudo (H2) en gas, producido por la electrólisis de salmuera, tiene una pureza de sólo 95-96%, y el (Cl2) crudo en gas, en una celda electrolítica general, contiene oxígeno (02), nitrógeno (N2), dióxido de carbono (C02), agua (H20) y componentes metálicos y, de esta manera, tiene una pureza de alrededor de 99.8%. En la presente invención, puede proporcionarse hidrógeno que tiene una pureza de 99.9999% o superior al remover agua y oxígeno del hidrógeno crudo al utilizar un catalizador y un adsorbente, y puede proporcionarse cloro que tiene una pureza de 99.9999% o superior al remover agua y otras impurezas del cloro crudo al utilizar un sistema de purificación de cloro que se describirá posteriormente.
La Figura 1 es una vista esquemática que muestra la configuración de un sistema para producir
cloruro de hidrógeno de alta pureza, de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Como se muestra en la Figura 1 , el sistema inventivo para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza puede comprender: tuberías de suministro de hidrógeno y cloro para suministrar hidrógeno y cloro purificados a una pureza de 99.999% o superior, respectivamente; un reactor en el cual el hidrógeno y cloro, suministrados a través de las tuberías de suministro de hidrógeno y cloro, se hacen reaccionar entre sí para sintetizar cloruro de hidrógeno; un compresor para licuar el cloruro de hidrógeno por compresión; y una columna de destilación para purificar el cloruro de hidrógeno licuado y separar y remover hidrógeno sin reaccionar por destilación fraccionada.
Además, el sistema inventivo para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza además puede comprender un sistema de purificación de cloro proporcionado al frente de la tubería de suministro de cloro. La Figura 2 muestra una modalidad del sistema de pyrificación de cloro.
Como se muestra en la Figura 2, el sistema de purificación de cloro puede comprender; una columna de adsorción para remover el agua del cloro en gas que tiene una pureza de 99.8%; una primera columna de destilación a baja temperatura para remover del cloro en gas los componentes metálicos; un enfriador para enfriar el cloro destilado en la primera columna de destilación a baja temperatura; y una segunda columna de destilación a baja temperatura para remover del cloro los componentes gaseosos. Este sistema de purificación de cloro puede conectarse en línea con el sistema anterior para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza, de tal modo que pueda suministrar cloro purificado de alta pureza al sistema de producción de cloruro de hidrógeno. Alternativamente, el sistema de purificación de cloro también puede presentarse de manera separada del sistema de producción de cloruro de hidrógeno, de tal modo que el cloro purificado de alta pureza, purificado en el sistema de purificación de cloro y almacenado en un tanque, pueda suministrarse al sistema de producción de cloruro de hidrógeno.
Al utilizar el sistema de purificación de cloro, puede obtenerse cloro de alta pureza que tiene una pureza de 99.9999% o superior, al hacer pasar cloro crudo en gas que tiene una pureza de 99-99.9% a través de una columna de adsorción para remover agua, hacer pasar el cloro crudo a través de una primera columna de destilación a baja temperatura (temperatura: -25 °C a 15 °C) para remover componentes metálicos tales como hierro, cromo y níquel, y luego hacer pasar el cloro crudo a través de una segunda columna de destilación a baja temperatura (temperatura: -35 °C a 5 °C) para remover componentes gaseosos tales como dióxido de carbono, nitrógeno y oxígeno.
En el sistema inventivo para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza, los caudales de flujo de cloro e hidrógeno, los cuales son materias primas, se controlan por una válvula de control de caudal (FVC). Para la reacción de hidrógeno con cloro, el hidrógeno preferiblemente se agrega en una cantidad superior a la del cloro. Teóricamente, el hidrógeno y cloro deben dejarse reaccionar a una relación molar de 1 :1 con el fin de producir cloruro de hidrógeno. Sin embargo, cuando el cloro sin reaccionar permanece en el cloruro de hidrógeno, no será fácil separarse del cloruro de hidrógeno, y la toxicidad del cloro restante puede dar lugar a daño al sistema de reacción. Por esta razón, para la reacción de hidrógeno con cloro, el hidrógeno preferiblemente se agrega en una cantidad superior a la del cloro en 10-20% molar.
El reactor preferiblemente se elabora de grafito, el cual no se influye por el cloro como materia prima o cloruro de hidrógeno a alta temperatura, y el compresor preferiblemente se elabora de un material que pueda resistir el cloruro de hidrógeno. El compresor preferiblemente es un compresor alternativo que comprende dos o más fases. Además, con el fin de incrementar la eficiencia de compresión, preferiblemente se proporciona un refrigerador en la parte frontal o posterior del compresor. La temperatura de operación del reactor es 1 ,200~1 ,400 °C, y preferiblemente 1 ,300 ± 50 °C. Con el fin de mantener esta temperatura, el hidrógeno se calienta por combustión con aire, y el agua producida por este calentamiento se absorbe por el HCI en gas producido en la fase inicial de síntesis, y se remueve con ácido clorhídrico. Después de la reacción inicial, la temperatura del reactor puede mantenerse por el calor de reacción. Después de la reacción, una porción de hidrógeno sin reaccionar se descarga adecuadamente antes o después del paso a través del refrigerador, lo que de esta manera reduce la eficiencia de enfriamiento, el cloruro de hidrógeno licuado se somete a un proceso de purificación para remover componentes metálicos y similares por destilación fraccionada, y un proceso para separar y remover hidrógeno sin reaccionar. En esta forma, puede producirse cloruro de hidrógeno de alta pureza que tiene una pureza de 6 N o superior al hacer pasar el cloruro de hidrógeno licuado a través de la columna de destilación de fases múltiples, y remover impurezas tales como el hidrógeno a través de la parte superior de la columna. El cloruro de hidrógeno licuado contiene una cantidad muy pequeña de hidrógeno debido a la presión parcial, y este hidrógeno puede actuar como impureza en algunos procesos. Por esta razón, el cloruro de hidrógeno licuado preferiblemente se destila en una columna de destilación a baja temperatura para remover completamente el hidrógeno restante. En el sistema inventivo para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza, el compresor o la columna de destilación preferiblemente comprenden dos o más fases que proporcionan una eficiencia
superior. El cloruro de hidrógeno, sometido a destilación fraccionada en la columna de destilación, se almacena en un tanque de cloruro de hidrógeno que almacena cloruro de hidrógeno líquido purificado.
Además, con el fin de incrementar la eficiencia económica, el sistema inventivo para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza además puede comprender una columna de enfriamiento/absorción la cual puede producir una solución acuosa al 37-38% en peso de ácido clorhídrico que tiene una alta pureza de 5 N (99.999%) o superior al disolver una porción del gas sintetizado en agua ultrapura antes de la licuefacción.
Como se describe anteriormente, en el método y sistema inventivos para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza, puede producirse cloruro de hidrógeno con una pureza que varía de 3 N (99.9%) a 6 N (99.9999%), lo que depende del grado de purificación de las materias primas y el producto de reacción. Además, el proceso de producción puede simplificarse y el consumo de energía puede reducirse significativamente, en comparación con el proceso en húmedo convencional. De esta manera, de acuerdo con la presente invención, una gran cantidad de cloruro de hidrógeno de alta pureza puede producirse en una forma más rentable.
A continuación, la presente invención se describirá con mayor detalle con referencia a ejemplos. Se entenderá, sin embargo, que estos ejemplos son para propósitos ilustrativos solamente y no pretenden limitar el alcance de la presente invención.
Ejemplo
En el ejemplo de la presente invención, se utilizó un sistema para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza, el cual comprende: un reactor 10 para hacer reaccionar hidrógeno purificado de alta pureza con cloro purificado de alta pureza; un compresor 20 para enfriar y comprimir el cloruro de hidrógeno en gas obtenido en el reactor; un refrigerador 21 para el cloruro de hidrógeno hecho pasar a través del compresor; un tanque de ácido clorhídrico 60 para disolver el cloruro de hidrógeno hecho pasar a través del compresor, en agua desionizada, para preparar ácido clorhídrico de alta pureza, y almacenar el ácido clorhídrico preparado; una columna de destilación en dos fases (es decir, una primera columna de destilación 40 y una segunda columna de destilación 50) para destilar de manera fraccionada el cloruro de hidrógeno, licuado en el compresor, para remover hidrógeno sin reaccionar y similares; y un tanque de cloruro de hidrógeno 30 para almacenar el cloruro de hidrógeno purificado en la columna de destilación. Al utilizar este sistema de producción de cloruro de hidrógeno, se produjo cloruro de hidrógeno. Específicamente, se introdujeron hidrógeno y cloro en el reactor a caudales de flujo de alrededor de 80 m3/h y alrededor de 70 m3/h,
respectivamente, de tal modo que la cantidad de hidrógeno introducido fuera superior a la del cloro en alrededor de 15% molar. El reactor se mantuvo en alrededor de 1 ,300 °C. La temperatura del cloruro de hidrógeno sintetizado a la salida del compresor fue de alrededor de 60~165 °C, y el cloruro de hidrógeno sintetizado se licuó al enfriar a alrededor de -20 °C al utilizar el refrigerador, y el cloruro de hidrógeno licuado se enfrió a alrededor de -40 °C en tanto que se hacía pasar a través de la columna de destilación.
La Tabla 1 a continuación muestra los resultados del análisis de pureza e impurezas de hidrógeno crudo y cloro crudo como materias primas, hidrógeno y cloro después de la purificación, y cloruro de hidrógeno después de la purificación en un compresor y una columna de destilación, tal como se lleva a cabo de acuerdo con la presente invención. La Tabla 2 a continuación muestra los resultados del análisis de pureza e impurezas de una solución acuosa de ácido clorhídrico formada en una columna de refrigeración/absorción a partir de un cloruro de hidrógeno producido al utilizar el sistema inventivo para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza. Como puede observarse en las Tablas 1 y 2, el cloruro de hidrógeno producido al utilizar el sistema inventivo para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza tuvo una pureza de 5 N-6 N (99.999-99.9999%).
Tabla 1
Tabla 2
La modalidad ejemplar de la presente invención, la cual se describe como anteriormente y se muestra en los dibujos, no debe interpretarse como limitante del espíritu técnico de la presente invención. El alcance de la presente invención se limita solamente por la materia expuesta en las reivindicaciones y los expertos en la técnica pueden modificar y cambiar los temas técnicos de la presente invención en diversas formas. Por lo tanto, siempre y cuando estas mejoras y cambios sean aparentes para los expertos en la técnica, se incluyen en el alcance protector de la presente invención.
Descripción de números de referencia en los dibujos
10: reactor para síntesis de HCI;
20: compresor;
21 : refrigerador;
30: tanque de cloruro de hidrógeno;
40: primera columna de destilación de HCI;
50: segunda columna de destilación de HCI;
60: tanque de ácido clorhídrico;
70: primera columna de destilación a baja temperatura;
80: enfriador de Cl2;
90: segunda columna de destilación a baja témperatura.
Aplicabilidad industrial
Como se describe anteriormente, en el método y sistema inventivos para producir cloruro de
hidrógeno de alta pureza, puede producirse cloruro de hidrógeno con una pureza que varía de 3 N (99.9%) a 6 N (99.9999%), lo que depende del grado de purificación de las materias primas y el producto de reacción. Además, el proceso de producción puede simplificarse y el consumo de energía puede reducirse significativamente, en comparación con el proceso en húmedo convencional. De esta manera, de acuerdo con la presente invención, una gran cantidad de cloruro de hidrógeno de alta pureza puede producirse en una forma más rentable.
Claims (8)
1. Un método para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza, que comprende las etapas de: * purificar hidrógeno crudo para producir hidrógeno purificado al remover agua y oxígeno del hidrógeno crudo; purificar cloro crudo para producir cloro purificado al remover agua y oxígeno del cloro crudo; hacer reaccionar el hidrógeno purificado con el cloro purificado para sintetizar cloruro de hidrógeno; y comprimir y enfriar el cloruro de hidrógeno sintetizado
2. El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la purificación del hidrógeno crudo se realiza al remover agua y oxígeno del hidrógeno crudo al utilizar un catalizador y un adsorbente, y la purificación del cloruro crudo se realiza al someter el cloro crudo en gas a un primer proceso de adsorción para remover agua, someter el cloro crudo a un primer proceso de destilación a baja temperatura para remover componentes metálicos, y luego someter el- cloro crudo a un segundo proceso de destilación a baja temperatura para remover componentes gaseosos diferentes al cloro.
3. El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el hidrógeno purificado se utiliza en una cantidad superior a la del cloro purificado en 10-20% molar en la etapa de reacción.
4. Un sistema para producir cloruro de hidrógeno de alta pureza, que comprende; un sistema de purificación de hidrógeno para producir hidrógeno purificado al remover agua y oxígéno del hidrógeno crudo; un sistema de purificación de cloro para producir cloro purificado al remover agua y oxigeno del cloro crudo; un reactor en el cual el hidrógeno y cloro, suministrados desde el sistema de purificación de hidrógeno y sistema de purificación de cloro, se hacen reaccionar entre sí para sintetizar cloruro de hidrógeno; un compresor para comprimir el cloruro de hidrógeno sintetizado en el reactor; y un refrigerador para enfriar el cloruro de hidrógeno comprimido por el compresor.
5. El sistema de conformidad con la reivindicación 4, en donde se proporciona un refrigerador en la parte frontal o posterior del compresor.
6. El sistema de conformidad con la reivindicación 4, en donde el compresor o la columna de destilación comprenden dos o más fases.
7. El sistema de conformidad con la reivindicación 4, en donde el sistema además comprende una columna de enfriamiento/absorción en la cual el cloruro de hidrógeno, que resulta del compresor, se disuelve sin purificación para preparar ácido clorhídrico.
8. El sistema de conformidad con la reivindicación 4, en donde un sistema de purificación de cloro comprende una columna de adsorción para remover el agua del cloro crudo en gas; una primera columna de destilación a baja temperatura para remover componentes metálicos; un enfriador para enfriar el cloro destilado en la primera columna de destilación a baja temperatura; y una segunda columna de destilación a baja temperatura para remover componentes gaseosos diferentes al cloro.
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