一種金屬有機源的精餾工藝的製作方法

2023-11-11 12:17:07

本發明涉及金屬有機源製造領域，尤其涉及一種金屬有機源的精餾工藝。

背景技術：

金屬有機源（如：三甲基鎵（tmg）、三乙基鎵（teg）、三甲基銦（tmin）以及三甲基鋁（tmal））等作為mocvd外延行業的主要原料，廣泛應用於固態照明led、半導體雷射器、高性能電晶體和高效率太陽能電池中。由於產品純度要求高電子級6n(99.9999%)，生產企業純化工藝一般採用配合物純化加精餾塔精餾。配合物純化一般選用胺類醚類高沸點有機物作為配體，通過真空系統去除粗品中相對產品易揮發性雜質。精餾塔精餾通過長時間的全回流，使產品按沸點分離。整個工藝路線耗時長，單次收率低。因此，解決金屬有機源精餾工作效率低下的問題就顯得尤為重要了。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種金屬有機源的精餾工藝，通過精確控制，對體系脈衝加熱和不凝氣排放，提高精餾效果。

本發明提供一種金屬有機源的精餾工藝，主要包括以下步驟：

梯度升溫：在高純氮氣保護條件下，根據產品特性，由室溫起始梯度升溫至開始回流。

間斷式伴熱全回流除雜：待精餾物料開始全回流後，通過控制底釜伴熱，以精餾柱上下壓差或者溫差為判斷參數，由plc控制閥門a開關，間歇式排放不凝尾氣。例如：當精餾塔上下壓差達到0-0.1bar,伴熱停止，待產品物料回流量減少（冷凝成液體回塔釜，而沸點較產品物料低的不凝雜質絕大部分依然為氣體狀態滯留在塔頂），填料塔上下壓差為0-0.05bar，plc控制閥門a打開，將頂端富集的高濃度低沸不凝氣排除體系至尾氣回收或者處理裝置；當精餾塔上下壓力平衡後。整個除雜過程包含周期數的步驟，該過程可將易揮發性雜質完全移出反應體系（體系減重1-10%）。

前餾分收集：全回流過程中，通過取樣檢測易揮發性低沸點雜質去除情況，當其值達到要求值後，可通過plc切換至前餾分收集階段，以合適回流比收集少量前餾分以及混合其中的混溶雜質（1-10%）。

產品收集階段：前餾分收集結束，出料達到合格產品標準，開始以合適回流比收集產品（80-90%），底釜殘餘物料包括高沸點雜質（5-15%）。

以上粗品為為配合物純化過後mo源產品，純度達到4.5n，主要包括沸點較低的雜質為醚類、有機矽、有機鋅，高沸點的含氧含矽有機雜質以及無機等等。

精餾柱需做保溫或伴熱。

精餾柱頂端須有旁路連接洩壓閥及防爆罐。

步驟前餾分收集回流比為100/5-20/10。

步驟產品收集過程回流比為80/5-20/10，過程取樣分析方法分別採用有機雜質——nmr,無機雜質——icp-oes。

閥門a/c/d為電磁閥或者氣動閥；冷凝器為列管式；精餾塔釜伴熱源為導熱油機，外接plc控制器，常壓精餾plc監測精餾塔柱上下壓差判斷塔釜伴熱開閉；減壓精餾plc監測精餾塔柱上下溫差判斷塔釜伴熱開閉。

精餾柱為填料柱，填料填料塔的填料採用堆散填料或規整填料；堆散填料為任何形狀，例如但不限於環狀、鞍狀、波紋板等，尺寸為3mm~20mm；填料塔的理論塔板數為20~70。

本發明的有益效果：適用性廣，絕大多數金屬有機化合物純化，只要粗品中含有較產品沸點低的雜質組分，均適用於本工藝條件；本發明有效提高了精餾過程雜質分離效率，降低含雜前餾分所需量，提高了單次精餾收率3-15%；自動化程度高，大大減少了所需工作量，有助於企業成本降低及工藝穩定性控制。

附圖說明

圖1是本發明的工藝示意圖。

具體實施方式

為了加深對本發明的理解，下面將結合實施例對本發明作進一步詳述，該實施例僅用於解釋本發明，並不構成對本發明保護範圍的限定。

實施例一

如圖1所示，本實施例提供一種金屬有機源的精餾工藝，plc控制間斷式伴熱脈衝排放尾氣三甲基鎵精餾，具體步驟如下：

梯度升溫：開機檢查完成後，粗品三甲基鎵投料125kg,在高純氮氣保護條件下開始加熱，升溫梯度為室溫起始，直接設定導熱油溫度55℃，當底釜達到設定溫度後，以5℃/h，升溫至70℃，再以2℃/h的升溫梯度直至體系實現回流。

間斷式伴熱全回流除雜：以精餾塔上下壓差首次達到0.04bar作為全回流標誌，開始計算全回流起點；plc間斷式伴熱設定為：精餾柱上下壓差達到0.04bar，停止通導熱油；壓差降至0.03bar，由plc控制閥門a開,當壓差降至0bar,plc控制閥門a關，同時開始通導熱油，直至上下壓差重新達到0.04bar,進入下一個循環周期；全回流過程每3h取樣檢測一次，當實測矽鋅含量均低於1ppm，結束全回流，總計全回流時間10h。

前餾分收集：全回流結束後，通過plc切換至前餾分收集階段，設定收集前餾分回流比為80/5,每收集2kg前餾分取樣分析，出料4kg(3.2%)後，產品達到6n標準(矽與鋅含量小於0.2ppm)。

產品收集階段：前餾分收集結束，開始以回流比80/5收集產品105kg（84%），底釜殘餘物料15kg（12%）。

本案例收率84%,前後餾分後餾分可循環使用，除雜過程損失粗品約1kg經回收後，初步純化後循環使用，所使用填料塔理論塔板數為20。

實施例二

如圖1所示，本實施例提供一種金屬有機源的精餾工藝，plc控制間斷式伴熱脈衝排放尾氣三乙基鎵精餾，具體步驟如下：

梯度升溫：開機檢查完成後，粗品三乙基鎵投料80kg,在高純氮氣保護條件下控制體系壓力250torr,開始加熱，升溫梯度為室溫起始，直接設定導熱油溫度80℃，當底釜達到設定溫度後，以5℃/h，升溫至95℃，再以2℃/h的升溫梯度直至體系實現回流(105-110℃)。

間斷式伴熱全回流除雜：以精餾塔上下壓差首次達到14torr作為全回流標誌，開始計算全回流起點；plc間斷式伴熱設定為：精餾柱上下壓差達到14bar，停止通導熱油；壓差降至10bar，由plc控制閥門a開（閥門bcd關）,當壓差降至3torr,plc控制閥門a關（閥門b開），同時開始通導熱油，直至上下壓差重新達到14torr,進入下一個循環周期；全回流過程每3h取樣檢測一次，當實測矽鋅含量均低於1ppm，結束全回流，總計全回流時間10h。

前餾分收集：全回流結束後，通過plc切換至前餾分收集階段，設定收集前餾分回流比為80/5,每收集2kg前餾分取樣分析，出料9kg(3.2%)後，產品達到6.5n標準(矽與鋅含量小於0.05ppm)。

產品收集階段：前餾分收集結束，開始以回流比40/10收集產品43kg（53.8%），底釜殘餘物料26.1kg（34.1%）。

本案例收率53.8%,前後餾分後餾分可循環使用，除雜過程損失粗品約1.9kg經回收後，初步純化後循環使用，所使用填料塔理論塔板數為15。