[发明专利]采用工业级溴化氢气体生产高纯氢溴酸的方法及装置

说明书

本发明公开了一种采用工业级溴化氢气体生产高纯氢溴酸的方法及装置，属于氢溴酸生产技术领域，生产装置包括依次连接的缓冲罐、预冷器、精馏设备、和氢溴酸吸收塔，精馏设备包括依次连接的塔釜再沸器、精馏塔和塔顶冷凝器；溴化氢气体经过精馏后，经过氢溴酸吸收塔，溶于超纯水中，得到高纯氢溴酸。本发明得到的高纯氢溴酸，金属离子总量小于1ppb，达到9N的产品水平；同时本发明的氢溴酸生产装置设备投入低，生产成本低。

技术领域

本发明属于氢溴酸生产技术领域，具体涉及一种采用工业级溴化氢气体生产高纯氢溴酸的方法及装置。

背景技术

氢溴酸为溴化氢的水溶液，微发烟。氢溴酸的用途较广，在医药、工业等领域都有广泛的应用。中国市场上的氢溴酸以满足市场内需为主，少量用于出口；同时我国每年还需从国外采购5%左右的高品质氢溴酸。随着我国精细化工技术的迅速发展，以氢溴酸为主要原料的精细化学品成为后起之秀，广泛应用在医药、农药、染料、香料、阻燃、灭火、合成材料、电子刻蚀等领域，发挥着无可替代的作用。目前我国在高纯氢溴酸领域仍是空白，特别是纯化技术限制了技术的发展，尤其在半导体领域与医药。

现有技术中，对于高纯度氢溴酸的生产方面，也有诸多的改进。例如中国发明专利申请CN107777667A（一种优级纯试剂氢溴酸的制备方法）中，在工业级氢溴酸中分别加入氧化亚锡和氢氧化钡，常压蒸馏后收集124-127℃之间的馏分，即为优级纯氢溴酸。然而，该方法中，氢溴酸其中的溴和硫酸根有较好的脱除，但是对其他杂质，特别是金属离子等并没有深度去除，同时还容易引入其他杂质，因此最终得到的氢溴酸的纯度有限。

又例如：中国发明专利申请CN109179331A（一种中和法生产溴化物的生产系统）中，对工业氢溴酸进行简单处理后进行共沸蒸馏，生产系统包括依次连通的混合反应器、吹出塔、吸收塔、脱水槽和蒸馏塔，在蒸馏塔的顶部连接冷凝器，冷凝器同时与氢溴酸储存罐相连，氢溴酸储存罐连接溴化反应釜，溴化反应釜的顶端连接碱液管道。利用该生产系统，可由卤水连续生产氢溴酸，并经过脱水、蒸馏等方法提高氢溴酸的浓度。该方法通过脱水和蒸馏等无机酸纯化常用的提纯方法，而氢溴酸在高温下易分解产生单质溴和氢气，因此生产过程安全风险较大。

此外，也有用电子级纯度的溴化氢气体直接溶于水制备氢溴酸，由于电子级溴化氢气体的包装物为金属钢瓶，一方面会对最终得到的氢溴酸产生金属离子污染；另一方面电子级溴化氢气体的价格较高，生产成本高。而若是采用工业级溴化氢气体直接溶于水制备氢溴酸，则会因为工业级溴化氢气体中含有大量的杂质，而导致得到的氢溴酸的纯度达不到电子级。具体而言，工业级溴化氢气体中含有的杂质主要有N₂、Ar、H₂、CO、O₂、CH₄、HCl、CO₂、H₂S、HI、H₂O、Br₂、金属溴化物等，为了保证高纯溴化氢气体的纯度达到4N（99.99%）以上（甚至更高），要求这些杂质的含量非常低，而由于某些杂质气体的沸点和溴化氢接近，这就对精馏工艺提出了很高的要求，因此现有技术中一般都要采用2个精馏塔才能完成分离。

此外，最重要的难点在于：如何去除其中的水分，由于水和溴化氢会形成共沸体系，难以用精馏的方法来去除。而当溴化氢气体中水分含量较高时，对金属材料腐蚀性极强，这成为制备高纯溴化氢气体的重要制约因素。