五个九电子级氯化氢产品的吸附剂和工艺研究技术报告.doc

五个九电子级氯化氢产品的吸附剂和工艺研究技术报告北京服装学院化工所北京华宇同方化工科技开发有限公司2002.7.8前言电子级氯化氢气体是电子行业的用气之一。目前国内厂家所使用五个九的电子气均从国外进口，随着电子计算机产业的迅猛发展，国内电子产业也稳定发展，对五个九的氯化氢气体需求量也逐渐增大，该产品具有良好的国内、国际市场。由于其腐蚀性、极易吸水、强极性、有毒等特点，产品的生产工艺技术有其很强的特殊性。正因为如此，也使其成为高技术含量产品之一。山东淄博才达利特品公司是目前国内唯一生产HCl气体的专业厂家，利用北京服装学院化工研究所技术成功开发出化学级HCl和99.998级电子级HCl，满足了国内部分厂家的需要。为使产品更上一台阶，北京服装学院又与华宇同方化工科技有限公司联合，对新产品五个九电子级HCl进行开发研制。通过小试工作，取得了初步成果，为工业化装置改造提供了可靠依据。1 原料杂质分析原料气可以是HCl浓度（wt）95%的任何来源气体。现采用是山东淄博氢碱厂的HCl气体原料，通过色质联用对原料气的分析，气杂质主要有以下各项：（以能检测出为准）O2, N2炔烃，烯烃，烷烃，氯代烯烃，氯代烷烃，环烷烃。H2O2 除去杂质原理和方法从原料杂质分析可以看出，单纯用某一种方法除去众多杂质是不现实的，必需分门别类，对不同物质采用不同的方法除去，对某种物质还需采用两种以上的方法除去，才能达到PPm级的要求，如水的除去。这里不采用精馏法，还采用高级分子筛改性吸附剂吸附除去。 氧、氮、烷烃和较重组分氯代烯、氯代烷烃、水的除去利用精馏原理，可以将与HCl相对挥发度较大的组分分离出去，利用 塔流程，第一塔可以将重组分从塔釜排去，塔顶产物进精馏塔，进料组分只含有HCl和比HCl重的组分。在塔中，HCl从塔釜以纯品采出。塔顶除去含有 N2、O2 、烷烃等轻组分杂质。 炔、烯烃类的除去炔、烯烃类有的组分与HCl挥发度相近，单独采用精馏方法很难奏效，采用化学转化法使其生成其它较重的组分加以除去。这里采用固定床化学反应转化法，在高效催化剂上进行化学反应将极大部分炔、烯烃转化完毕。其中有部分产物与HCl产生缔合作用，用精馏法无法分开，必需再使用分离吸附法将其除去。由于HCl其它组分极性强，优秀的吸附剂是技术的关键。它可以在HCl气氛中有选择地将杂质吸附下来。反应转化法由于反应是在固定床反应器中进行，其传质等效果对反应深度均有影响，有极少量的炔烃类不能除去，还需经过反应精馏塔在其中边反应边分离将极少量的炔、烯烃类杂质进一步除去。 水的除去精馏可以除去大部分水，进一步除去可以通过高效吸附罐除去。3综合技术的运用炔、烯烃类物质的化学反应催化剂的研制在原来催化剂的基础上，对载入活性组分的种类截量、载入方法等进行系统的研究。经研究采用多种活性组分浸渍法载入方法最好，反应转化效果显著。( 比较两图) 载入活性组分量的影响A:从表中数据可以看出（峰面积含量）Aabcd炔、烯烃转化率%50.2869944853B:Babcd炔、烯烃转化率%44.375.991.477.8 混合活性组分的影响Babcd炔、烯烃转化率%633902980934从数据中可以看出，混合组分可以使炔、烯烃总转化率导到最合理程度。其原因也比较容易解释，因从反应物来看，就有两类炔和烯烃。活性组分应对不同物质有不同的催化作用。 空速的影响对反应过程的空速在实验生产能力的范围附近进行了考察，转化性能结果如下表所示：空速1.783.577.1410.7炔、烯烃总转化率%98.298.098498.1 温度对反应的影响温度305070100140炔、烯烃总转化率%91.493.295.896.798.1B选择性吸附剂的制备单活性剂吸附剂对比其它物质没有分离性能，也即无选择性吸附。通过几种物质的引入，制得具有选择性功能的吸附剂，其吸附作用十分明显，可从百个面积单位到检测不出。见图。水的吸附剂仍用以前研究过的吸附剂。C反应精馏工艺过程经反应转化过程后气体产物中仍有ppm级炔、烯烃未完全反应。利用高效催化剂在低温下就有反应活性的特点,单精馏塔用装有反应催化剂，组成反应精馏塔。这样可以使反应效果更加理想，在塔中的适当部位放置一定量的催化剂，可以将ppm级的炔、烯烃更进一步反应，从而进一步除去该类杂质，使产品纯度提高，其计算机模拟计算结果列于表。精馏的结果可以大部分杂质除去，这也从另一方面减小了吸附后处理的负荷，无需频繁再生、延长生产的稳定周期，对保证质量很有益处。由于目前两塔是以计算机模拟计算结果，并非真正实验（不具备小试条件，未能做该项实验研究，直接工业化验证）。为了保证质量，经面吸附处理仍用六个吸附罐来除去杂质。其处理后小试产品结果见谱图3。产品纯度见表HClH2OO2NTCH99.9991ppm1134新工艺流程图盐酸气首先进入脱水罐，除去大部分水。再进入预处理罐使催化剂易中毒物质除去。进入炔、烯烃类反应器在50左右进行转化反应，使绝大多数炔、烯烃类物质转化成高沸点物质从精馏塔釜中除去,出口经过固体颗粒过滤器，除去杂质固体颗粒。分析进料组成，如果达不到进入反应精馏塔的要求，反回去重新处理，达到进塔要求进入反应精馏塔。在其中，少量炔、烯烃类杂质进一步反应，将重组分从釜中排除,与O2、N2等轻组分从塔顶釜出，进入塔,将轻组分O2、N2等与HCl分离，O2、N2等轻组分从顶排出，产品HCl从釜中釜出，取样分析，如