一种生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器及其设备制造技术

本发明专利技术提出一种生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器及其设备，涉及电子级溴化氢生产技术领域。上述生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器包括壳体、多根喷嘴管束，以及盘管；喷嘴管束的上端设置有催化剂，通入氢气和溴气的体积流量比为R的喷嘴管束包括相互套设的内管和外管，内管和外管之间通氢气，内管通溴气；其中，1<R<1.5。生产高纯电子级溴化氢用设备包括依次连接的生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器、两级精馏塔、深度脱水装置、过滤装置和填充装置。本发明专利技术的生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器及其设备，氢气走外管，溴气走内管，并控制氢气与溴气的体积流量比R，1<R<1.5，有效避免了溴素燃烧不完全，火焰容易熄灭的问题。火焰容易熄灭的问题。火焰容易熄灭的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器及其设备


[0001]本专利技术涉及电子级溴化氢生产
，且特别涉及一种生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器及其设备。

技术介绍

[0002]高纯电子级溴化氢，被广泛应用于超大规模集成电路、平板显示、光伏等高精尖领域制造工艺的刻蚀制程。高纯溴化氢在等离子体作用下可以产生溴自由基，能高选择性刻蚀多晶硅。集成电路中的多晶硅刻蚀阶段是最精密的制造过程，是实现关键尺寸(CD)线宽的关键，因此，溴化氢是刻蚀制程十分关键的电子气体，是衡量国家化工电子新材料技术能力的重要标志。溴化氢的pKa为
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9，与同族的氯化氢相比，具有更强的电离特性、极易吸湿性与对设备的强腐蚀性，因此，高纯电子级溴化氢的分离纯化面临很多技术挑战，比如痕量水的脱除、溴化氢水合物的解离、痕量金属杂质的脱除等。国内也纷纷开展高纯电子级溴化氢分离纯化的研究，以解决长期受制于人的困境。
[0003]我国虽然是全球第三大溴素生产国，但是仍然需要进口大量溴素。目前，国内溴化氢合成其实是源于早期的以色列氢溴酸合成工艺，也是目前化工行业公开的溴化氢合成方法，该方法是将氢气与溴气在常压下500
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600℃（无催化剂）或300
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500℃（铂催化剂）直接燃烧化合反应，然后通过活性炭变压吸附技术回收未反应的溴气，再通过水冷却吸收塔将气体溴化氢吸收成42%或62%的氢溴酸，此时氮气、氧气等气相杂质与液体分开从而被脱除。当需要气体溴化氢时，将氢溴酸浓缩后，蒸发出溴化氢。但是这些都是氢溴酸的制备，如果应用于无水的电子级溴化氢，则非常困难。
[0004]目前公知的溴化氢合成方法是氢气与溴气在铂催化剂的作用下，300
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500℃反应生成溴化氢气体。其中反应方程式为：H2+Br2=====2HBr纯化则是通过沸石分子筛和精馏组合实现分离。但是实践发现，生产过程中还遇到大量的问题。如下：1. 溴化氢合成燃烧火焰很容易熄灭，导致安全性难以保证。
[0005]2. 未反应的溴素很容易溅射至反应器的壁与底部，造成设备腐蚀严重。
[0006]3. 产品溴化氢气体夹杂着大量的溴素与氢气，后期纯化压力大。
[0007]4. 生成的溴化氢含水较高，后续深度脱水压力大。

技术实现思路

[0008]为克服上述现有技术的缺点和不足，本专利技术的目的在于提出一种生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器，上述燃烧反应器，通过氢气走外管，溴气走内管，并控制氢气与溴气的体积流量比R，1<R<1.5，有效避免了溴素燃烧不完全，火焰容易熄灭的问题，极大提高了提高了生产效率和溴素的转化率，同时，提高溴素转化率，也避免了溴素对设备的腐蚀。
[0009]本专利技术的目的还在于提出一种生产高纯电子级溴化氢用设备，上述设备设置有生
产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器，通过氢气走外管，溴气走内管，并控制氢气与溴气的体积流量比R，1<R<1.5，有效避免了溴素燃烧不完全，火焰容易熄灭的问题，极大提高了整个工艺的生产效率。
[0010]本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0011]本专利技术提出一种生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器，其包括壳体、竖直阵列设置在壳体内的多根喷嘴管束，以及设置在喷嘴管束上方其通空气的盘管；喷嘴管束的上端设置有催化剂，通入氢气和溴气的体积流量比为R的喷嘴管束包括相互套设的内管和外管，内管和外管之间通氢气，内管通溴气；其中，1<R<1.5。
[0012]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述外管的外侧上设置有斜向上延伸的外翅片，外翅片的上表面上设置有石墨层。
[0013]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述内管的上端向外凹陷，使得喷嘴管束的上端形成收缩段和扩张段。
[0014]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述外管的扩张段直径变小，且外管的扩张段纵截面为直线。
[0015]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述内管的内侧设置有螺旋状花纹。
[0016]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述内管上端的内侧设置有内翅片，内翅片斜向上延伸。
[0017]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器还包括设置在壳体外侧的夹套。
[0018]本专利技术还提出一种生产高纯电子级溴化氢用设备，其包括生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器、两级精馏塔、深度脱水装置、过滤装置和填充装置。
[0019]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述深度脱水装置的吸附剂为改性的纳米级丝光沸石分子筛，改性的纳米级丝光沸石分子筛的孔径为5
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10埃，比表面积为300
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500m2/g，硅铝比为20
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30，丝光沸石原粉的粒度为10
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100nm，载体为氧化铝。
[0020]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述改性的纳米级丝光沸石分子筛由如下方法制得：丝光沸石原粉在马弗炉里500℃活化至少2小时，然后与1
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3mol/L的盐酸浸渍至少2小时，经过滤、水洗、干燥、再次研磨粉碎后造粒制得改性的纳米级丝光沸石分子筛。
[0021]本专利技术的一种生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器及其设备的有益效果是：（1）生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器通过氢气走外管，溴气走内管，并控制氢气与溴气的体积流量比R，1<R<1.5，有效避免了溴素燃烧不完全，火焰容易熄灭的问题，极大提高了提高了生产效率和溴素的转化率，同时，提高溴素转化率，也避免了溴素对设备的腐蚀。
[0022]（2）生产高纯电子级溴化氢用设备通过对深度脱水装置的吸附剂进行改性，极大的提高了吸附剂的吸附能力，提高了制得的溴化氢的纯度。
[0023]（3）生产高纯电子级溴化氢用设备燃烧反应制得溴化氢后直接进行纯化，避免了氢溴酸浓缩蒸发出溴化氢时，脱水压力大的问题。
[0024]（4）通过在喷嘴管束的外管设置外翅片，有效避免溴对设备的腐蚀。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器的第一种结构示意图；图2为本专利技术实施例生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器的第二种结构示意图；图3为图1中A处的放大示意图；图4为本专利技术实施例喷嘴管束的另一种结构示意图；图5为本专利技术实施例喷嘴管束的俯视结构示意图；图6为本专利技术实施例喷嘴管束的另一种俯视结构示意图；图7为本专利技术实施例生产高纯电子级溴化氢用设备的结构示意图。
[0027]图中：100...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器，其特征在于，其包括壳体、竖直阵列设置在所述壳体内的多根喷嘴管束，以及设置在所述喷嘴管束上方其通空气的盘管；所述喷嘴管束的上端设置有催化剂，通入氢气和溴气的体积流量比为R的所述喷嘴管束包括相互套设的内管和外管，所述内管和所述外管之间通所述氢气，所述内管通所述溴气；其中，1<R<1.5。2.根据权利要求1所述的一种生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器，其特征在于，所述外管的外侧上设置有斜向上延伸的外翅片，所述外翅片的上表面上设置有石墨层。3.根据权利要求1所述的一种生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器，其特征在于，所述内管的上端向外凹陷，使得所述喷嘴管束的上端形成收缩段和扩张段。4.根据权利要求1所述的一种生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器，其特征在于，所述外管的所述扩张段直径变小，且所述外管的所述扩张段纵截面为直线。5.根据权利要求1所述的一种生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器，其特征在于，所述内管的内侧设置有螺旋状花纹。6.根据权利要求1所述的一种生产高纯电子级溴化氢用燃烧反应器，其特征在于，所述内管上端的内侧设置有内翅片，所述内翅片斜向上延伸。...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建修，靖宇，杜文东，
申请(专利权)人：福建福豆新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：