[發明專利]一種干燥溴化氫氣體的方法

有效

• 申請號: 201310220850.8
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103318843A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 范正林;任少科
• 申請（專利權）人: 中昊光明化工研究設計院有限公司
• 主分類號: C01B7/09
• 分類號: C01B7/09
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 花向陽

技術領域

本發明涉及一種干燥溴化氫氣體的方法，屬于無機化工和溴化氫氣體純化技術領域。

背景技術

溴化氫氣體廣泛應用于醫藥、化工、照明、半導體、太陽能光伏，特別是硅或芯片的刻蝕。目前溴化氫氣體的制備方法很多，如溴素在氫氣中高溫燃燒法、溴素芳烴取代法、溴素-赤磷濕法、氫溴酸-五氧化二磷脫水法、三溴化磷水解法等等。無論采取哪種方法生產，產生的氣體都含有高濃度的水分，水分的脫除成為溴化氫氣體純化的最重要環節，制約了溴化氫氣體液化和充裝到鋼瓶，因為溴化氫氣體要先經壓縮增壓、低溫冷凝盛液體后才能充裝到鋼瓶或儲罐。溴化氫氣體中水分含量高，對金屬材料腐蝕性極強，壓縮機材質目前還無法解決，這成為溴化氫液化氣體制備的重要制約因素。工業比較成熟的氯氣和氯化氫采用的濃硫酸脫水工藝不適合溴化氫的脫水，因為濃硫酸跟溴化氫部分反應會生成溴素，我國還沒有解決工業溴化氫脫水的問題。目前溴化氫氣體的脫水方法主要有：（1）冷凍分離，即用-35℃低溫冷卻液將含有水分的溴化氫冷卻，使其中的水分冷凝得到分離。還有方法更好，就是將溴化氫通過-70℃的冷阱，使部分溴化氫液化，讓溴化氫氣體通過液態溴化氫，達到脫水的目的。這種方法脫水深度高，但能耗大，不易控制，工業生產意義不大；(2)物理吸附法，吸附劑包括分子篩、硅膠、活性氧化鋁等。吸附法最好是在溴化氫中水分含量低的情況下采用。在含有大量水分的條件下，分子篩和硅膠本身能吸附一定量的溴化氫，放熱本身就大，一旦水分含量也高，放熱更大，分子篩溫升可以達到250-300℃，硅膠溫升可以達到100℃；（3）化學除濕法，采用對水汽十分敏感或和水極易反應但不與溴化氫反應的物質通過化學反應脫水。這些化學品通常包括四溴化硅、三溴化磷、溴化鋰等

上述-35℃冷凍分離方法得到的溴化氫中水分含量在300ppm，適合粗脫水。-70℃部分溴化氫液化的方法，脫水深度較高，需要低溫制冷，能耗大，不易控制，工業生產意義不大。

吸附法最好是在溴化氫中水分含量低的情況下采用。在含有大量水分的條件下，分子篩和硅膠本身能吸附一定量的溴化氫，放熱本身就大，一旦水分含量也高，放熱更大，分子篩溫升可以達到250-300℃，硅膠溫升可以達到100℃。

溴化氫脫水最有希望實現工業應用的方法可能就上述所說的第（3）方法。所以篩選一種反應脫水物質是解決溴化氫氣體脫水，是實現生產瓶裝液化溴化氫氣體的關鍵。

發明內容

本發明所要解決的問題在于克服現有技術的不足，提供一種溴化氫氣體中水分的脫除方法。

本發明采用的技術方案是:?一種干燥溴化氫氣體的方法，其特征是：將含有水分的溴化氫氣體由填料干燥塔的底部進入，從填料干燥塔的頂部通入循環的三溴化磷液體，在填料干燥塔中溴化氫氣體和三溴化磷逆流接觸，溴化氫中含有的水分與三溴化磷反應生成亞磷酸和溴化氫氣體，從填料干燥塔塔頂流出的溴化氫氣體經過除霧器后得到含水量小于20ppm的干燥溴化氫氣體，三溴化磷循環使用。

所述溴化氫中含有的水分與三溴化磷反應生成亞磷酸，使三溴化磷質量百分濃度降低，采用二級填料干燥塔串聯的形式，第一級脫水劑三溴化磷質量百分濃度保持在80%-?99%之間，第二級脫水劑三溴化磷質量百分濃度保持在90%-?99%之間，從第二級填料干燥塔塔頂出來的溴化氫氣體經過除霧器后水含量就降低到20ppm以下。

采用上述的技術方案，溴化氫可以采用無機溴化物和水極易反應的條件，來進行脫水。溴化物可以是三溴化磷、四溴化硅等。

反應方程式如下：

PBr₃?+?3?H₂O?=?H₃PO₃??+?3HBr?

SiBr₄?+?H₂O?=?SiO₂?+?4HBr

考慮到三溴化磷反應生成的是液體亞磷酸，而四溴化硅反應生成的是二氧化硅，前者好處理。所以可以選用三溴化磷做脫水劑更好。三溴化磷反應產物亞磷酸還有一個特別重要的作用，在有少量水的條件下還可以進一步脫除溴化氫氣體中部分溴素。

Br₂?+?H₃PO₃?+?H₂O?=?H₃PO₄?+?2HBr?