CN103626129A - 以工业液氯为原料制备电子级高纯氯气的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以工业液氯为原料制备电子级高纯氯气的方法，由工业液氯气化后经多级物理干燥、吸附脱除二氧化碳、压缩冷凝、精馏脱除氮气、氧气、氢气、一氧化碳、甲烷等低沸点气体制得99.999%以上的电子级高纯氯气。该制备方法成本低，收益高，制得的产品纯度高，产品可广泛应用于光纤通信、微电子、高温超导材料的制备。

Description

以工业液氯为原料制备电子级高纯氯气的方法

技术领域

本发明涉及一种电子级高纯氯气的制备方法，特别涉及一种以工业液氯为原料纯化制备电子级高纯氯气的方法。

背景技术

高纯氯是光纤通讯、微电子、高温超导材料的制备中不可缺少的基础材料，2012年光纤产量近1.5亿公里，2015年预计光纤预制棒将突破4500吨，随着光纤通信、电子工业等的快速发展，高纯氯用量越来越大，要求越来越高，但国内纯化技术薄弱，光导纤维用高纯氯基本依赖进口，价格昂贵。

近些年光纤的质量在飞速提高的同时对氯气的综合品质要求越来越严格，国标GBT 18994-2003中的高纯氯指标为99.996%,已不能满足现在光纤制备上的要求，目前要求纯度在99.999%以上，特别是对水份、金属等杂质的要求极高，因为金属离子对光纤质量影响很大，而水份对光纤羟基含量的影响非常大，必须严格控制。

氯不仅剧毒，且具有强氧化、强腐蚀的异常活泼的化学性质，除少数稀有气体外，几乎能与所有元素形成化合物，因此干燥剂、吸附剂及工艺设备要求很高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种以工业液氯为原料纯化制备电子级高纯氯气的方法。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案来实现：

一种以工业液氯为原料制备电子级高纯氯气的方法，包括以下步骤：

a．原料工业氯气经气化脱除大部分金属离子后，从装有干燥剂的一级干燥塔底部进入，经吸附脱除大部分水分后从塔顶出来； 

b．再进入装有干燥剂的二级干燥塔底部，经深度脱水，脱除微量水分后从塔顶出来，脱除后氯气中的水分含量小于0.5ppm，适用于光纤生产； 

c．然后从装有吸附剂的吸附塔底部进入，吸附脱除二氧化碳和极微量水分后从塔顶出来，吸附后二氧化碳含量小于2ppm；

d．减压，冷凝后进入精馏塔，氮气，氧气，氢气，一氧化碳，甲烷等低沸点气体从塔顶排出，形成尾气并回收，脱除后氮气含量小于2ppm，氧气含量小于1ppm，一氧化碳含量小于1ppm，甲烷小于1ppm；

e．从精馏塔塔底出来的高纯液氯纯度达到99.999%以上，经压缩灌装系统装瓶，装瓶后的高纯液氯，金属离子总含量小于0.3ppm。

进一步，步骤b之后还可以设置有多级物理干燥。

进一步，步骤a和步骤b中的干燥剂为沸石分子筛。

优选的，步骤a和步骤b中的干燥剂为13X沸石分子筛。

进一步，步骤c中的吸附剂为沸石分子筛。

优选的，步骤c中的吸附剂为SSZ-13沸石分子筛。

优选的，步骤a和步骤b中的干燥剂，步骤c中的吸附剂均经过200℃高温氯气处理两个小时。

进一步，步骤a中原料工业液氯经气化后，在0.3-0.6MP的压力和常温下，以1-5M³/h的流量进入一级干燥塔。

进一步，步骤d中氯气从吸附塔中出来后，冷凝压力为0.05-0.15MP，冷凝温度为-15℃--25℃。

优选的，步骤d中氯气从吸附塔中出来后，冷凝压力为0.1MP，冷凝温度为-20℃。

本发明具有如下技术效果：由工业液氯气化后，经多级物理干燥、吸附脱除二氧化碳、压缩冷凝、精馏脱除氮气、氧气、氢气、一氧化碳、甲烷等低沸点气体，制得99.999%以上的电子级高纯氯气。该制备方法成本低，收益高，制得的产品纯度高，产品可广泛应用于光纤通信、微电子、高温超导材料的制备。

进一步的，根据不同原料产品的含水量和产品纯度要求，可设置多级物理干燥，充分脱除原料中的水分。

进一步的，本发明的干燥剂可以用3A、5A、13X等型号沸石分子筛，优选13X分子筛干燥剂，此干燥剂不与氯气发生反应，吸水能力大，并具备足够的强度，且不会给氯气气体带入金属离子和粉尘，易再生。

进一步的，吸附剂可采用5A、13X、SSZ-13沸石分子筛等吸附剂，优选SSZ-13沸石分子筛，为经过优选出的不与氯发生反应经特殊处理的沸石吸附剂，对二氧化碳吸附性能好，易再生。

进一步的，本发明中吸附剂使用时必须除去其中对光纤生产有害的金属离子，不使这些金属离子带入氯气中。

进一步的，本发明所使用的干燥剂及吸附剂都经过200℃高温氯气处理2小时，处理后粉尘率减少，强度增强，能满足干燥及吸附要求。

附图说明

图1是本发明实施例1中工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细阐述。

实施例1：

图1是本发明制备方法的工艺流程图。如图1所示，本发明的制备方法包括以下步骤：

a．原料工业氯气气化，脱除大部分金属离子，在0.4MP的压力和20℃的温度下以1 M³/h的流量从装有编号DH05的13X型沸石分子筛的一级干燥塔1底部进入，经吸附脱除大部分水分后从塔顶出来； 

b．再进入装有编号DH06的13X型沸石分子筛的二级干燥塔底部，经深度脱水，脱除微量水分后从塔顶出来，脱除后氯气中的水分含量小于0.5ppm； 

c．然后从装有SSZ-13沸石分子筛的吸附塔底部进入，吸附脱除二氧化碳和极微量水分后从塔顶出来，吸附后二氧化碳含量小于2ppm；

d．减压至0.1MP，冷凝至-20℃后进入精馏塔，氮气，氧气，氢气，一氧化碳，甲烷等低沸点气体从塔顶排出，形成尾气后去次钠工段吸收并回收，脱除后氮气含量小于2ppm，氧气含量小于1ppm，一氧化碳含量小于1ppm，甲烷小于1ppm；

e．从精馏塔塔底出来的高纯液氯纯度达到99.999%以上，经压缩灌装系统装瓶，装瓶后的高纯液氯，金属离子总含量小于0.3ppm。

本发明采用工业液氯作为原料，主要原因是：目前国内氯碱产能过剩，工业液氯价格极低，制成高纯氯可为企业带来丰厚利润。

本发明所使用的干燥剂及吸附剂都经过200℃高温氯气处理2小时，处理后粉尘率减少，强度增强，能满足干燥及吸附要求。

本发明中为了多次重复利用干燥剂和吸附剂，使用常压高温再生工艺使之再生，再生后的干燥剂和吸附剂能满足本工艺要求。

为提高生产效率实现连续化生产，可设置多组干燥吸附装置，当一组装置吸附能力下降后，只需切换到另一组吸附装置即可，不必停车，同时被切换下的一组进入再生工序再生后备用。

本工艺中所有管路设备都经脱油及除渣初级处理，抛光、 钝化及脱水特殊处理以及充装前的精密处理，保证充装过程中系统与大气的隔离, 使得瓶装产品各组份含量与在线产品含量测定值基本一致。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护。

Claims (10)

1.一种以工业液氯为原料制备电子级高纯氯气的方法，其特征在于，包括以下步骤：

原料工业液氯经气化后，从装有干燥剂的一级干燥塔底部进入，经吸附脱除大部分水分后从塔顶出来； 

再进入装有干燥剂的二级干燥塔底部，经深度脱水，脱除微量水分后从塔顶出来，脱除后氯气中的水分含量小于0.5ppm； 

然后从装有吸附剂的吸附塔底部进入，吸附脱除二氧化碳和极微量水分后从塔顶出来，吸附后二氧化碳含量小于2ppm；

减压，冷凝后进入精馏塔，氮气，氧气，氢气，一氧化碳，甲烷等低沸点气体从塔顶排出，形成尾气后并回收，脱除后氮气含量小于2ppm，氧气含量小于1ppm，一氧化碳含量小于1ppm，甲烷小于1ppm，氢气含量小于0.2ppm；

从精馏塔塔底出来的高纯液氯纯度达到99.999%以上，经压缩灌装系统装瓶，装瓶后的高纯液氯，金属离子总含量小于0.3ppm。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b之后还设置有多级物理干燥。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a和步骤b中的干燥剂为沸石分子筛。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤a和步骤b中的干燥剂为13X沸石分子筛。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c中的吸附剂为沸石分子筛。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤c中的吸附剂为SSZ-13沸石分子筛。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的方法，其特征在于，步骤a和步骤b中的干燥剂，步骤c中的吸附剂均经过200℃高温氯气处理两个小时。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤a中原料工业液氯气化，在0.3-0.6MP的压力和20-25℃的温度下，以1-5M³/h的流量进入一级干燥塔。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤d中氯气从吸附塔中出来后，冷凝步骤压力为0.05-0.15MP，温度为-15℃--25℃。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤d中氯气从吸附塔中出来后，冷凝步骤压力为0.1MP，温度为-20℃。

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