组合式溴化氢发生装置及其工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于医药化工和生产技术领域，具体涉及一种组合式溴化氢发生装置及其 工艺。
【背景技术】
[0002] 氢溴酸是制造各种无机溴化物和某些烷基溴化物(溴甲烷，溴乙烷）的基本原料。 在医药上，用以合成镇静剂，麻醉剂等医药用品，在工业上，氢溴酸是一些金属矿物的良好 溶剂，烷氧基和苯氧苦化合物的分离剂，脂环烃及链烃氧化为酮、酸或过氧化物的催化剂； 在石油工业上作为烷基化催化剂；氢溴酸也用于合成染料和香料。此外，还用作分析试剂及 阻燃剂的原料。
[0003] 氢溴酸的生产方法有多种：赤磷法、二氧化硫法、硫磺法、吸收法、合成法、复分解 法、和硫化氢法等。
[0004] 赤磷法：将赤磷放入水中，滴加溴素，产生的三溴化磷水解得氢溴酸。二氧化硫法： 将二氧化硫通入溴水，将溴素还原生成氢溴酸和硫酸，经蒸馏而得。硫磺法：在水中使溴与 硫反应，生成物水解而得。吸收法：系在合霉素及其它有机化合物的生产过程中，溴化时产 生的溴化氢气体，用水吸收而得。合成法：系将氢与溴的混合气体通过热的铂海绵合成溴 化氢，用水吸收而得。复分解法：系用溴化钠或溴化钾的固体与浓磷酸作用，蒸馏得不含溴 的定沸点氢溴酸：NaBr + H3PO4 = NaH2PO4 + HBr 丨；KBr + H3PO4 = KH2PO4 + HBr 丨硫化氢 法：系将硫化氢气体通入溴水，过滤除去产生的硫，而得氢溴酸。
[0005] 以上几种方法中，吸收为生产合霉素等药物的副产物，虽可综合利用，但产量有 限；合成法需要较复杂的设备；复分解法原料来源较少，成本亦高；二氧化硫法和硫黄法操 作简单，易于掌握；赤磷法生产工序短，设备简单，产品质量高且稳定，缺点是赤磷易燃，生 产过程中需要严格的安全措施。工业上常用的方法有二氧化硫法和赤磷法。氢溴酸可用蒸 馏法精制，在氢溴酸中所含的残留溴，通常可加赤磷或汞除去。在实验室中，一般使用溴化 钠和浓磷酸混和，或者用溴化钠和浓磷酸共热制取。
[0006] 专利申请号01105206. 6 (授权公开号CN1142012C)公开了一种采用搪玻璃设备制 取溴化氢的装置，该装置是溴素与二甲苯反应生成溴化氢体。专利申请号97117188. 2 (公 开号CN1175549A)公开了一种用四氟浸渍石墨作为燃烧腔材质，制取溴化氢的专利，该材 质经生产线试验检验，存在设备寿命短，强度不足等缺点，同时采用的底部点火方式，增大 了火焰对燃烧腔的热冲击。国内普遍采用的石英玻璃燃烧设备存在管口连接难度大，有害 气体泄漏严重，承受压力低，不能连续化生产的局限性。
【发明内容】
[0007] 本发明为了解决现有生产溴化氢设备寿命短，强度不足，有害气体容易泄漏，承受 压力低等问题，提供了一种组合式溴化氢发生装置及其工艺。
[0008] 本发明由如下技术方案实现：一种组合式溴化氢发生装置，包括底部与冷凝器一 侧相连接的燃烧器，冷凝器另一侧连接吸附床，吸附床端部连接溴化氢储罐；燃烧器顶部安 设有石英玻璃喷嘴；燃烧器腔外设钢制夹套，钢制夹套内通冷却水，燃烧器的点火源为电子 点火器；吸附床层的吸附剂为活性炭，溴化氢储罐上设有防爆膜，燃烧器内腔、冷凝器以及 溴化氢储罐由搪玻璃制作而成。
[0009] 所述组合式溴化氢燃烧装置还设有自动联锁控制系统，搪玻璃内壁所设测温仪与 冷却水阀门联锁，溴素流量检测仪与氢气流量检测仪联锁。所述石英玻璃喷嘴为内外两层 结构，中间顶部设进气口 I，侧面设进气口 II ;溴气或氧化剂从进气口 I进入，氢气从进气 口 II进入。所述溴化氢储罐压力〇· 2MPa。
[0010] 一种使用上述组合式溴化氢燃烧发生制备溴化氢的方法，具备步骤如下：在 0. 2MPa-0. 4MPa反应压力下，氢气和氧化剂在燃烧腔内充分混合，在燃烧腔口处用电子点火 器点火，待燃烧火焰平稳后，预先预热蒸发的溴气以lL/min逐步替代氧化剂，调整溴气和 氢气的摩尔比，使溴气在氢气中充分燃烧生成溴化氢气体，冷却区用冷却水冷却溴化氢气 体，冷却了的溴化氢气体进入吸附床，在活性炭吸附床层进行溴素和杂质吸附，然后进入溴 化氢储罐备用。
[0011] 所述氧化剂为空气，氢气与氧化剂或溴气的摩尔比大于1，溴素的预热温度为 180-230°C，含水量〈0. 01%，氯含量〈0. 05% ;燃烧室的压力>0. 2Mpa，冷却后的气体的温度为 40°C _125°C，压力为彡0· IMpa ;氢气和溴气进口压力为0· 2Mpa。所述冷却水的温度从常温 以1°C /5min缓慢降温到-5°c。
[0012] 本发明根据化学反应方程式十使溴素在氢气中燃烧生成溴化 氢，采用带有钢制冷却夹套的搪玻璃材质的燃烧器，更好的耐溴或溴化氢腐蚀，但搪玻璃使 用温度允许在-20°c -200°c范围内，而溴在氢气中燃烧的温度在千度以上，因此在燃烧腔 外壁通入冷却水降温，通过控制冷却水的流量和流速，保证搪玻璃燃烧器内适宜的温度。 由于搪玻璃在冷热冲击下容易爆瓷，因此在通入冷却水时从常温以1°C /5min缓慢降温 到_5°C，防止搪玻璃受冷热冲击爆瓷；在点火过程中应逐步加大氢气和溴素的量。
[0013] 现有技术中所使用设备耐压都是略高于大气压，使用搪玻璃设备可使反应压力在 0. 2MPa-0. 4MPa，更有利于反应的进行和后续溴化氢气体的计量储存等要求。使用搪玻璃燃 烧器还可以克服石英玻璃设备或浸渍石墨设备制造难度大，制造费用高、生产能力小等缺 点，更符合工业化大生产的需要。
[0014] 本发明采用电子点火方式，比起以往电加热辐射升温过程，更加节能，减少生产成 本。由于燃烧腔为钢制外壳搪玻璃制作，要求燃烧腔直径足够大，且搪玻璃表面冷却降温效 果要好，经冷却后搪玻璃内表面最高温度不得高于180°c。为了使氢气和溴素混合均匀。从 燃烧腔出来的HBr气体，经过冷凝器冷却至60°C ~80°C。冷却后的气体经过易更换的活性 炭床层吸附未反应的溴及气体杂质。经吸附提纯的HBr在冷却至常温，进入HBr储罐。
[0015] 为了便于安全控制，该装置增设必要的自动联锁控制系统，通过搪玻璃内壁温度 与冷却水阀门联锁实现搪玻璃在正常工作范围内使用。溴素与氢气流量进行联锁，保证溴 素与氢气比例稳定。石英玻璃喷嘴设于燃烧器顶部，这样燃烧的热量向顶部集中，更有利于 氢气和溴素的燃烧，且能减少搪玻璃壁的温度。
[0016] 本发明耐溴或溴化氢腐蚀，利于反应的进行和后续溴化氢气体的计量储存等要 求；符合工业化大生产的需要，较好的延长了设备的使用寿命，易于控制工艺条件。
[0017] 与现有技术相比，本发明有益效果是： 点火方式更节能：现有采用电加热升温需要将燃烧器加热到600°c以上，需要耗费大 约30千瓦电量，采用电子打火方式只需要较少的电能即可完成点火，大大节约了用电量， 减少产品成本约3%以上。
[0018] 更适合连续化生产：在现有技术生产线上，由于设备采用石英玻璃制作，各个管口 的密封就成了大问题，很容易发生溴化氢的泄露，造成厂房设备的腐蚀，大大减少了设备使 用寿命；同时，工人们需要经常停车处理泄露部位，不能够连续化生产，大大减少了产品产 量。采用本发明所述装置后，大大提高设备的使用效率，在同样生产规模的情况下，可提高 单位时间内产品产量20%以上。减少产品成本5%以上。
[0019] 产品得率及纯度得到提升：石英玻璃燃烧器不能够承受太大的压力，因此大多在 常压下进行燃烧反应，采用本装置后，可将压力提高到〇. 2~0. 4MPa。使氢气和溴素的燃烧 更充分，可提高溴化氢产品得率2%以上。同时随着反应更加充分，产品中游离溴得到有效 的减少，产品纯度更高，能达到99. 9%以上，使后处理更加容