本发明涉及溴化氢的制备工艺，具体涉及一种电子级溴化氢的纯化方法。
背景技术：
1、电子级溴化氢(hbr)气体主要用于芯片制造工艺中半导体掺磷的n型多晶硅、掺磷的单晶硅或二维半导体的刻蚀，是半导体领域不可或缺的一种原材料。以电子级溴化氢作为刻蚀气体的等离子刻蚀技术，可以通过温度控制精确控制被刻蚀物体的垂直刻蚀或有设定圆锥角的锥形刻蚀过程，具有高选择性、刻蚀各向异性等特点，是芯片先进制程的核心气体之一。电子级溴化氢气体具有腐蚀性和极强的亲水性，且随着水分的增加，溴化氢的腐蚀性也大大增强，对大部分金属材料都有强烈的腐蚀性，从而在接触腐蚀过程中产生更多的杂质。因此，电子级溴化氢纯化过程中水分的去除成为整个纯化工艺的重点和难点。
2、专利文献cn112661114a公开了一种电子级溴化氢精馏纯化方法，溴化氢粗品通过包含一级、二级精馏塔的溴化氢精馏系统分离杂质，然后输出在溴化氢产品充装装置进行充装，产品纯度达到99.999％。该方法采用精馏除去水分和一般杂质，对装置的耐腐蚀性要求较高，且可能由于腐蚀过程的加快引入其他杂质。专利文献cn110526213a公开了一种溴化氢纯化方法，将汽化后的溴化氢进入nafion干燥器，脱除水分后分别进入脱轻塔和脱重塔去除杂质，在脱重塔塔顶出料进入存储单元得到高纯溴化氢产品。该方法采用新型干燥剂，工艺复杂，只能用来脱除水分，无法在深度脱除水分的同时进一步除去溴化氢中精馏难以去除的硫化物杂质。
3、溴化氢纯化工艺主要有吸附、精馏等方式。其中精馏法除水过程存在对设备的耐腐蚀性能要求高、除水深度不足等问题；吸附法操作简便，脱除效果良好，是电子级溴化氢脱水的首选工艺。现有溴化氢纯化工艺中，部分硫化物杂质通过常规吸附或精馏工艺难以去除，因此目前公开的专利及方法一般默认不含硫化物杂质，即认为所得产品中的硫化物杂质含量为零，存在实际产品纯度比所描述纯度低的问题；同时吸附脱水工艺中吸附剂的再生活化及回收替换过程会造成生产停止，影响生产效率，这些是限制溴化氢吸附脱水工艺应用的主要问题和技术难点。
4、因此，亟需发明一种电子级溴化氢的纯化方法，不仅能够去除硫化物杂质，进一步提高电子级溴化氢的纯度，而且能够提高生产效率，做到提质增效。
技术实现思路
1、本发明的第一个目的是提供一种电子级溴化氢的纯化方法，解决溴化氢纯化工艺中硫化物杂质难以深度去除问题，将溴化氢提纯至99.9999％以上，同时提高生产效率，满足大规模工业化生产需求。
2、本发明的第二个目的是提供一种电子级溴化氢的纯化方法使用的装置。
3、为实现上述第一个目的，本发明的技术方案是：一种电子级溴化氢的纯化方法，包括以下步骤：
4、将粗品经过一二级吸附塔、脱重精馏塔、脱轻精馏塔、三级吸附塔后获得成品，一级吸附塔中装填有活性炭和分子筛混合物，二级吸附塔中装填有分子筛，一二级吸附塔中分子筛优选使用高硅铝比耐酸分子筛；脱重精馏塔和脱轻精馏塔为填料精馏塔，所述填料分别独立为鲍尔环、阶梯环、矩鞍环、拉西环或规整填料的一种，直径分别独立为2mm～20mm，所述脱重精馏塔和脱轻精馏塔的内壁表面粗糙度为0.1～0.9μm；三级吸附塔内装填改性活性炭或分子筛，所述改性活性炭或分子筛是指经过金属盐溶液浸渍制得的活性炭或分子筛。
5、先通过真空泵、氮气置换系统和高纯氦气置换系统对纯化装置进行吹扫置换，排除系统内空气和水分等杂质；溴化氢粗品通过进样管路由一级吸附塔进行吸附脱水，然后进入二级吸附塔进行深度除水，去除溴化氢中的水分；去除水分的溴化氢在脱重精馏塔中分离重组分杂质，在脱轻精馏塔塔顶冷凝器脱除轻组分杂质，在三级吸附塔脱除硫化物杂质，得到纯度99.9999％以上产品。所述脱重精馏塔塔顶至塔釜的温度分别独立为-40℃至30℃，且塔釜温度始终高于塔顶温度，脱重塔脱重精馏塔的精馏压力为0～3mpa；所述脱轻精馏塔塔顶至塔釜的温度分别独立为-60℃至30℃，且塔釜温度始终高于塔顶温度，脱轻精馏塔的精馏压力为0～3mpa。
6、所述金属盐溶液为金属盐的水溶液或醇溶液中的一种，优选为金属盐醇溶液，将活性炭或分子筛浸没在金属盐溶液中，在20℃～60℃下浸泡4～48h，晾置干燥，获得改性活性炭或分子筛。金属盐溶液质量浓度优选为5％～30％。
7、所述金属盐选自溴化钙、溴化镁、溴化锰、溴化铜、溴化亚铁、溴化锌等中的一种或多种。
8、所述活性炭选自木质活性炭、煤质活性炭、果壳活性炭、椰壳活性炭等中的一种或多种；所述分子筛优选为5a分子筛、zsm-5分子筛等。
9、优选的，一级吸附塔中活性炭与分子筛的混合质量比为1∶1、1.5∶1、2∶1、3∶1、4∶1中的一种。
10、通过控制脱重组分精馏塔塔釜温度，塔釜经压差重力与温差产生推动力保证溴化氢粗品重组分杂质液化留在塔釜内，控制塔顶冷凝器冷量，保证溴化氢气相冷却回流，从而在精馏塔内进行精馏；通过控制脱轻组分精馏塔塔釜温度，使与溴化氢沸点不同的轻组分转变为气相。从而在脱轻塔塔釜内获得电子级高纯溴化氢。
11、为实现上述第二个目的，本发明的技术方案是：一种电子级溴化氢的纯化装置，包括一二级吸附塔、脱重精馏塔、脱轻精馏塔、三级吸附塔和成品储罐；一、二级吸附塔串联连接，二级吸附塔出料口连接脱重精馏塔塔身下部，脱重精馏塔顶部出料口连接脱轻精馏塔塔身中部，脱轻精馏塔底部连接三级吸附塔上部，三级吸附塔下部连接成品储罐，成品储罐通过充装泵连接钢瓶；一级吸附塔中装填有活性炭和分子筛混合物，二级吸附塔中装填有分子筛，一二级吸附塔中分子筛优选使用高硅铝比耐酸分子筛；；脱重精馏塔和脱轻精馏塔为填料精馏塔，所述填料分别独立为鲍尔环、阶梯环、矩鞍环、拉西环或规整填料的一种，直径分别独立为2mm～20mm，所述脱重精馏塔和脱轻精馏塔的内壁表面粗糙度为0.1～0.9μm；三级吸附塔内装填改性活性炭或分子筛，所述改性活性炭或分子筛是指经过金属盐溶液浸渍制得的活性炭或分子筛。
12、优选的，一二级吸附塔、精馏塔、三级吸附塔、成品储罐通过管路连接至尾气捕集器，生产过程中消耗的溴化氢可通过尾气捕集器收集处理。
13、优选的，吸附塔塔身设有循环水冷却装置，通过循环水冷却装置，降低吸附过程放热造成的腐蚀加剧风险和溴化氢高温分解隐患。
14、优选的，吸附塔设置两组并联，实现一用一备，连续生产。吸附剂再生或更换过程时可进行切换，保证设备的持续工作，提高生产效率。
15、优选的，一二级吸附塔后至精馏塔进样口管路，三级吸附塔后至成品储罐管路及充装泵后端的灌装管路安置有过滤器。所述过滤器的孔径分别独立为0.003μm～10μm的一种。
16、优选的，精馏塔塔釜与塔顶分别设有换热器，换热器分别独立优选为内盘管式换热器和列管式换热器中的一种。
17、优选的，所述脱重精馏塔和脱轻精馏塔的塔釜再沸器与塔顶冷凝器的换热面积分别独立为1～20m2。
18、成品储罐内部设置冷液内盘管，用于保证储罐内溴化氢为液态，下部安装称重模块，用于监测罐内物料重量。
19、优选的，所述充装泵为隔膜泵。
20、优选的，尾气捕集器可通过回放系统将收集的溴化氢重新进入进样管路。
21、优选的，吸附塔、精馏塔、脱硫吸附塔、成品储罐、尾气捕集器分别独立选用304、304l、316、316l、镀镍不锈钢、聚四氟乙烯内衬不锈钢中的一种。
22、优选的，溴化氢主物料管路、分析管路、置换管路、连接管路使用ba级或ep级洁净管中的一种。
23、优选的，主要工艺管路阀门使用气动阀，接入dcs或plc系统，实现远程程序控制。
24、相对于现有技术，本发明所述的纯化方法和装置具有以下有益效果：
25、(1)本发明纯化方法脱水工艺采用两级吸附，将成本低廉且稳定性高的活性炭与分子筛混合物作为吸附剂进行一级预吸附，大大延长了二级吸附过程吸附剂深度脱水的使用寿命，延长了吸附剂再生和更换的周期，提高了生产效率。
26、(2)本发明纯化方法通过三级吸附工艺，去除了精馏和吸附过程难以除去的硫化物杂质，提高了溴化氢产品品质。
27、(3)本发明纯化方法采用两组吸附系统并联组成，一用一备，吸附剂再生或更换过程可切换至另一组进行生产，避免生产停滞。
28、(4)本发明纯化方法在充装系统中采用高纯氦气置换，保证了重装过程中溴化氢产品质量的稳定性，同时采用低温液态充装技术，提高了充装安全性。
29、(5)本发明纯化方法精馏塔和成品储罐采用冷媒换热，同时尾气捕集器所用液氮进入冷媒储罐换热，减少了液氮的使用的同时提高了液氮的利用率，大大降低了能耗。
30、(6)本发明纯化方法将尾气捕集器收集的溴化氢通过回放系统重新进入生产系统纯化，大大减少了溴化氢粗品的损耗，提高了收率。
31、(7)本发明纯化方法中主要工艺管路均采用气动阀，可远程程序控制，降低了人员误操作可能，提高了生产效率和安全性。