一种制备高纯氯的方法与流程

文档序号:12338732阅读:564来源:国知局

本发明涉及一种氯气提纯方法,尤其是一种制备高纯氯的方法。



背景技术:

高纯氯制备方法是以工业氯为原料,经干燥、吸附、冷凝,可制取高纯氯。高纯氯用作半导体材料的气体刻蚀剂,特别是与三氯化硼混合可用作铝的刻蚀;还可用于MCVD法生产单膜光纤预制件。

CN103626129公开了一种以工业液氯为原料制备电子级高纯氯气的方法,由工业液氯气化后经多级物理干燥、吸附脱除二氧化碳、压缩冷凝、精馏脱除氮气、氧气、氢气、一氧化碳、甲烷等低沸点气体制得99.999%以上的电子级高纯氯气。

CN103466549提供了一种高纯氯气精馏工艺,将工业液氯输送至汽化器,在1.2MPa下进入第一蒸馏塔,至第一蒸馏塔的液位达到85%;第一蒸馏塔变压至1.0MPa,由第一冷凝器冷凝后进入第一回流罐,第一回流罐中60%的釜液输送至第二蒸馏塔;第一回流罐中的液位30%-40%,第二蒸馏塔升压至1.8MPa;第二冷凝器冷凝后的釜液回流至第二蒸馏塔,再进入第三蒸馏塔,控制第二蒸馏塔的液位为60-75%,至第三蒸馏塔的液位达到85%,对第三蒸馏塔升压至1.5MPa;由第三冷凝器冷凝后进入第三回流罐,至纯度达到99.9999%,第三回流罐的液位达到60%,第三回流罐中液氯纯度为99.9999%,得到高纯氯气。

CN1043111提供了一种工业氯的原料的高纯氯制备方法,首先用硅胶除水,再用酸处理的沸石进行纯化,纯化后的氯中水含量可在3ppm以下,且设备小,成本低

现有技术中的高纯氯制备方法使用的吸附剂吸附效率偏低,或者经过多级精馏,耗费大量热能,需要寻找吸附效果更高的新型吸附剂。



技术实现要素:

本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题,提供一种制备高纯氯的方法。其特征在于制备步骤包括:

(1)高效吸附剂的制备:

将市售的经过氯化处理的苯乙烯系大孔阳离子交换树脂,加入大孔阳离子交换树脂质量10-20倍的去离子水,加入苯乙烯系大孔阳离子交换树脂质量百分比浓度为3-10的四甲基铵甘氨酸,加入苯乙烯系大孔阳离子交换树脂质量百分比浓度为0.1-1的1-胺乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,0-30℃浸泡10-40h,再经离心,干燥,得到高效吸附剂。

(2)脱水:

原料工业级液氯经过气化,经过业内公知的工艺深度脱水;包括通入装有分子筛干燥剂的干燥塔进行脱水,进行深度脱水;

(3)吸附

脱水后的氯气进入装有本高效吸附剂的吸附塔,温度20-60℃,流速3-10BV/h;负载四甲基铵甘氨酸,1-胺乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的吸附剂可提高吸附二氧化碳,一氧化碳的性能,吸附剂的磺酸基团脱除微量水分。

(4)脱杂质精制

吸附后的氯气再经过业内公知的脱杂质精制技术,包括减压精馏,脱去氮,氧,氢等低沸点的气体,得到高纯氯产品。

原料工业级液氯,经过硫酸脱水后,含水量在5-30ppm。

步骤1中的经过氯化处理的苯乙烯系大孔阳离子交换树脂,在苯乙烯的芳环上有磺酸基团和氯取代基,为市售产品,如美国罗门哈斯生产的A45树脂催化剂,凯瑞化工有限责任公司生产的D008树脂催化剂;1-胺乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,四甲基铵甘氨酸为市售产品,如中科院兰州化学物理研究所研制的产品。

步骤(2)中的分子筛干燥剂是已知的分子筛,优选使用的分子筛的例子包括X型分子筛,A型分子筛,分子筛可以在使用前经过预处理,例如酸处理,热处理和蒸汽处理。

步骤(4)中的脱杂质精制技术,为精馏分离技术,包括多级精馏和单级精馏。

本发明由于采用了上述技术方案,具有以下有益效果:

1:经过氯化处理的苯乙烯系大孔阳离子交换树脂作为吸附剂,因为已经过氯化,不再和氯气进一步反应。同时大孔树脂的微孔结构也利于吸附杂质。

2:四甲基铵甘氨酸,1-胺乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,以及聚苯乙烯具有良好的二氧化碳,一氧化碳吸附效果,负载后可以极高吸附剂的吸附性能。

具体实施方式

以下实例仅仅是进一步说明本发明,并不是限制本发明保护的范围。

实施例1

(1)高效吸附剂的制备:

将100KgD008树脂催化剂,加入1500Kg的去离子水,加入7Kg的四甲基铵甘氨酸,0.7Kg1-胺乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,10℃浸泡30h,再经离心,干燥至含水量0.06ppm,得到高效吸附剂。

(2)脱水:

原料工业级液氯,经过气化,再通入装有X型分子筛干燥剂的干燥塔进行脱水,水含量2.8ppm。

(3)吸附

脱水后的氯气进入装有本高效吸附剂的吸附塔,温度40℃,流速5BV/h,负载四甲基铵甘氨酸的吸附剂可提高吸附二氧化碳,一氧化碳的性能,吸附剂的磺酸基团脱除微量水分,二氧化碳含量1.3ppm,一氧化碳含量2.6ppm,水含量0.5ppm。

(4)脱杂质精制

吸附后的氯气再经过业内公知的减压精馏精制技术,得到质量百分比浓度99.999的高纯氯产品。

实施例2:

(1)高效吸附剂的制备:

将100KgD008树脂催化剂,加入1000Kg的去离子水,加入3Kg的四甲基铵甘氨酸,0.1Kg1-胺乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,0℃浸泡40h,再经离心,干燥至含水量0.08ppm,得到高效吸附剂。

(2)脱水:

原料工业级液氯,经过气化,再通入装有X型分子筛干燥剂的干燥塔进行脱水,水含量3.2ppm。

(3)吸附

脱水后的氯气进入装有本高效吸附剂的吸附塔,温度20℃,流速3BV/h,负载四甲基铵甘氨酸的吸附剂可提高吸附二氧化碳,一氧化碳的性能,吸附剂的磺酸基团脱除微量水分,二氧化碳含量1.9ppm,一氧化碳含量2.9ppm,水含量0.6ppm。

(4)脱杂质精制

吸附后的氯气再经过业内公知的减压精馏精制技术,得到质量百分比浓度99.999的高纯氯产品。

实施例3:

(1)高效吸附剂的制备:

将100Kg A45树脂催化剂,加入1500Kg的去离子水,加入10Kg的四甲基铵甘氨酸,1Kg1-胺乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,30℃浸泡10h,再经离心,干燥至含水量0.07ppm,得到高效吸附剂。

(2)脱水:

原料工业级液氯,经过气化,再通入装有X型分子筛干燥剂的干燥塔进行脱水,水含量2.2ppm。

(3)吸附

脱水后的氯气进入装有本高效吸附剂的吸附塔,温度60℃,流速10BV/h负载四甲基铵甘氨酸的吸附剂可提高吸附二氧化碳,一氧化碳的性能,吸附剂的磺酸基团脱除微量水分,二氧化碳含量1.1ppm,一氧化碳含量1.2ppm,水含量0.3ppm。

(4)脱杂质精制

吸附后的氯气再经过业内公知的减压精馏精制技术,得到质量百分比浓度99.9999的高纯氯产品。

比较例1:

四甲基铵甘氨酸不加入,其它同实施例1,吸附后二氧化碳含量4.6ppm,一氧化碳含量4.1ppm,水含量1.8ppm。再经精馏得到质量百分比浓度99.994的氯气。

比较例2:

1-胺乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐不加入,其它同实施例1,吸附后二氧化碳含量3.6ppm,一氧化碳含量3.4ppm,水含量1.5ppm。再经精馏得到质量百分比浓度99.998的氯气。

比较例3:

使用SSZ33分子筛做吸附剂,其它同实施例1,二氧化碳含量6.3ppm,一氧化碳含量6.6ppm,水含量3.2ppm。再经精馏得到质量百分比浓度99.914的氯气。

以上仅为本发明的具体实施例,但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础,为解决基本相同的技术问题,实现基本相同的技术效果,所作出的简单变化、等同替换或者修饰等,皆涵盖于本发明的保护范围之中。

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