[发明专利]一种溴化氢纯化方法

说明书

本发明公开了一种溴化氢纯化方法，包括如下步骤：将溴化氢进行部分汽化；汽化后的溴化氢进入Nafion干燥器，深度去除溴化氢中的水分；去除水分后的溴化氢气体进入脱轻精馏塔；脱除轻组分的溴化氢进入脱重精馏塔，脱除溴化氢中的重组分；脱除重组分的溴化氢从脱重精馏塔的塔顶出料，进入溴化氢存储单元，得到电子级溴化氢产品。本发明在新型干燥剂的使用下，在简单高效的去除溴化氢中的水分的同时，不需要使用镍基合金等贵重材料加工设备，使用316L等材料便可，大大减低了设备投入。

技术领域

本发明涉及气体提纯领域，具体涉及一种溴化氢纯化方法。

背景技术

高纯溴化氢(HBr)用于半导体掺磷的n型多晶硅、掺磷的单晶硅或者二维半导体的刻蚀，是氟碳类气体替代产品的首选。以溴化氢作为刻蚀气体的等离子刻蚀技术可以通过控制被刻蚀物质的温度达到对垂直刻蚀或有设定的圆锥角的锥形刻蚀精确控制。因此，高纯电子级HBr主要用于8寸及12寸芯片制造工艺中的多晶硅刻蚀，是芯片先进制程的核心气体之一。此外溴化氢由于具备作为催化剂或反应物的能力而被广泛应用。在溴化氢气体纯化过程中最难的问题是如何除去其中的水分，水分含量高，对金属材料腐蚀性极强，同时亦产生杂质气体，影响产品纯度，这也成为高纯溴化氢气体制备的最重要制约因素。现在通常对溴化氢的提纯或干燥常用的方法有冷冻分离法、物理吸附法和化学除湿法。冷冻分离，但能耗大，不易控制，工业生产意义不大。物理吸附法，吸附剂包括分子筛、硅胶、活性氧化铝等。如马西森气态产品公司专利WO00/20101(使用过热沸石去除气体中的水的方法)、普莱克斯技术有限公司专利WO2003/027581(净化溴化氢的方法和装置)，使用分子筛、硅胶、活性氧化铝等吸附剂纯化溴化氢，易部分反应并放热，特别是含水量较高时，同时造成部分溴化氢损耗，吸附法最好是在溴化氢中水分含量低的情况下采用。化学除湿法，采用对水汽十分敏感或和水极易反应但不与溴化氢反应的物质通过化学反应脱水。如中昊光明化工研究设计院有限公司专利CN103318843 A(一种干燥溴化氢气体的方法)，这些化学品通常包括四溴化硅、三溴化磷、溴化锂等，这些化学品性质活泼，是大生产过程中不易控制，存在较大的安全隐患，不适用于如此大规模的生产。工业条件下溴化氢的生产工艺有待改进。

现有溴化氢纯化工艺中基本为反应、吸附、精馏等纯化方式。缔酸株式会社专利CN1138314A制备高纯度溴化氢的方法及设备，纯化含有低沸点杂质的溴化氢，没有解决除去溴化氢中重沸点杂质的方案，特别是水。绿菱电子材料有限公司专利CN 107352511 A(溴化氢提纯工艺)，通过精馏加吸附的方法纯化溴化氢得到电子级溴化氢，但精馏装置中采用镍基合金等，设备投入过大，同时含水的溴化氢气体对镍基合金是亦有腐蚀的，对纯镍腐蚀尤甚，其充装过程为加热增压充装，加热设备的使用，存在一定的安全隐患，对安全提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种溴化氢纯化方法，在新型干燥剂的使用下，在简单高效的去除溴化氢中的水分的同时，不需要使用镍基合金等贵重材料加工设备，大大减低了设备投入。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种溴化氢纯化方法，包括如下步骤：

(1)将溴化氢进行部分汽化，汽化温度控制在0℃至30℃；

(2)汽化后的溴化氢进入Nafion干燥器，深度去除溴化氢中的水分；

(3)去除水分后的溴化氢气体从脱轻精馏塔的中上部进入脱轻精馏塔，脱轻精馏塔的塔温控制在-18℃至10℃，脱轻精馏塔的塔压控制在0.7MPa至1.8MPa，脱除溴化氢中的轻组分；

(4)脱除轻组分的溴化氢从脱轻精馏塔的塔底出料，从脱重精馏塔的中下部进入脱重精馏塔，脱重精馏塔的塔温控制在-18℃至10℃，脱重精馏塔的塔压控制在0.65MPa至1.75MPa，脱除溴化氢中的重组分；

(5)脱除重组分的溴化氢从脱重精馏塔的塔顶出料，进入溴化氢存储单元，得到电子级溴化氢产品。