超高純氫氟酸的提純方法

2023-12-03 22:12:21

專利名稱：超高純氫氟酸的提純方法
技術領域：
本發明涉及一種超高純氫氟酸的提純方法。屬電子化學品技術領域。
背景技術：
氫氟酸(hydrofluoric, HF)，相對分子量20. 1，為無色透明液體，強 酸性；其對金屬、玻璃有強烈的腐蝕性，為劇毒。氫氟酸密度(25'C)為 1.13g/ml(40重量9&)。而超高純氫氟酸為強酸性清洗、腐蝕劑，可與硝酸、 冰乙酸、過氧化氫和氫氧化銨等配合使用，主要用於超大規模集成電路工 藝技術的生產。目前普遍採用的氫氟酸的提純方法是用工業無水氟化氫加高錳酸鉀 後精餾純化得到一種超淨高純氟化氫。該方法最大的缺點是氫氟酸的純度 不高r盧量低，吸收塔吸收性能差，部分沒有被充分吸收的氫氟酸氣體被 排放到空氣中給環境造成汙染。

發明內容
本發明的目的在於克服上述不足，提供一種產品純度高，產量高，符 合環保要求的超高純氫氟酸的提純方法。本發明的目的是這樣實現的 一種超高純氫氟酸的提純方法，該方法 的主要工藝如下 步驟一、精餾將工業無水氟化氫液體通入精餾釜，用氮氣置換精餾釜中的空氣，控制精餾釜內壓力《0. 1Mpa，加入高錳酸鉀，高錳酸鉀的加量佔工業無水氟 化氫加量的0. 16-1重量％，攪拌10分鐘土5分鐘，靜止20分鐘土5分鐘， 使工業無水氟化氫中含有的大量的二氧化硫和三氟化砷生成難以揮發的化 合物；然後加入30重量％的過氧化氫，過氧化氫的加量佔工業無水氟化氫 加量的0.5-5重量％，攪拌10分鐘士5分鐘，靜止20分鐘土5分鐘；升溫 至60-8(TC，氟化氫液體氣化生成純化的氟化氫氣體； 步驟二、冷卻過濾將出精餾釜的純化的氟化氫氣體通入冷卻器進行冷卻並過濾，冷卻器 底部布滿聚四氟乙稀填料，對氟化氫氣體進行過濾。通過降溫把已經純化 後的氟化氫氣體轉換成氣液相臨界狀態，使其中還存有的少量雜質進行分 離，雜質部分回流至精餾釜，經冷卻過濾得再次純化的氟化氫氣體進入吸 收塔。步驟三、吸收吸收塔內注入去離子水，吸收塔底部設置布氣盤管，將二次純化後的 氟化氫氣體通入吸收塔底部的布氣盤管，由布氣盤管管壁上的布氣孔釋放 出來後再由去離子水吸收製成氫氟酸半成品；步驟四、過濾出吸收塔的氫氟酸半成品通入0. 05-0. 2 u m的過濾器過濾後得到超高 純氫氟酸成品。
本發明方法充分利用氧化劑高錳酸鉀和過氧化氫的有效配合，將工業 無水氟化氫中的二氧化硫和三氟化砷雜質徹底氧化，加強了二氧化硫和三 氟化砷雜質的分離，使難以揮發的雜質在精餾過程中不被帶出而存積於釜 底另外排除，這樣，既提高了產品的純度又實現了環保生產。本發明採用的吸收塔能充分完全地吸收氟化氫氣體，其原理是由原 來的利用吸收管下端的小孔來吸收氣體，吸收效果差，改為現在的利用吸 收塔底部的布氣盤管來釋放氣體，提高了吸收塔的吸收均勻度和大大加強 了吸收效率，產量增大3倍，並接近100%完全吸收。綜上所述，本發明方法與目前的製備工藝相比較有如下優點1、 通過高錳酸鉀和過氧化氫兩次氧化的作用和冷卻器的冷卻及過濾作 用，徹底解決了三價砷等雜質不易除去這一難題，從而使產品純度大大提高，使製成的超高純氫氟酸達到半導體SEMI-C12標準，完全滿足超大規模 集成電路的製造。具體指標如下顆粒度0.3"m《100個，純度陰離子 《30ppb,陽離子《0. 05ppb。2、 吸收塔能充分完全吸收被精餾純化以後的超高純氟化氫氣體，在提 高吸收效率的同時也大大提高了產量，同時避免了部分沒有被充分吸收的 氟化氫氣體洩露到空氣中，給環境造成汙染，符合環保節能要求。
具體實施方式
實施例1:將330kg工業無水氟化氫通入精餾釜，用氮氣置換精餾釜中的空氣， 控制精餾釜內壓力《0. 1Mpa，然後加入0. 6kg高錳酸鉀溶液，攪拌10分鐘，
靜止20分鐘，然後加入4kg 30重量％的過氧化氫溶液，攪拌10分鐘，靜 止20分鐘；然後升溫至6(TC，氟化氫液體氣化生成純化的氟化氫氣體； 將出精餾釜的純化的氟化氫氣體通入冷卻器進行冷卻過濾，通過降溫把已 經純化後的氟化氫氣體轉換成氣液相臨界狀態，使其中還存有的少量雜質 進行分離，雜質部分回流至精餾釜，經冷卻過濾得再次純化的氟化氫氣體 進入吸收塔。吸收塔內注入去離子水，吸收塔底部設置布氣盤管，將出冷 卻器的氟化氫氣體通入吸收塔底部的布氣盤管，由布氣盤管管壁上噴出後 再由去離子水吸收製成氫氟酸半成品；出吸收塔的氫氟酸半成品通入0. 05 u m的過濾器在百級淨化環境(顆粒度0.5um控制在《100個)中過濾後 得到570kg49% (wt)的超高純氫氟酸成品。檢測結果顆粒度0. 3ii m《100 個，純度陰離子《30ppb，陽離子《0.05卯b。實施例2:將220kg工業無水氟化氫液體通入精餾釜，用氮氣置換精餾釜中的空 氣，控制精餾釜內壓力《0.1Mpa，然後加入0. 5kg高錳酸鉀溶液，攪拌IO 分鐘，靜止20分鐘，然後加入2. 7kg 30重量％的過氧化氫溶液，攪拌10 分鐘，靜止20分鐘；然後升溫至8(TC，氟化氫液體氣化生成純化的氟化 氫氣體；將出精餾釜的純化的氟化氫氣體通入冷卻器進行冷卻和過濾，通 過降溫把已經純化後的氟化氫氣體轉換成氣液相臨界狀態，使其中還存有 的少量雜質進行分離，雜質部分回流至精餾釜，經冷卻過濾得再次純化的 氟化氫氣體進入吸收塔；吸收塔內注入去離子水，吸收塔底部設置布氣盤
管，將出冷卻器的氟化氫氣體通入吸收塔底部的布氣盤管，由布氣盤管管 壁上的噴出後再由去離子水吸收製成氫氟酸半成品；出吸收塔的氫氟酸半 成品通入0. 05 u m的過濾器在百級淨化環境(顆粒度0. 5 y m控制在《100 個)中過濾後得到415kg4(m (wt)的超高純氫氟酸成品。檢測結果顆粒 度0.3um《100個，純度陰離子《30ppb，陽離子《0.05ppb。
權利要求
1、一種超高純氫氟酸的提純方法，其特徵在於該方法的主要工藝如下步驟一、精餾將工業無水氟化氫液體通入精餾釜，用氮氣置換精餾釜中的空氣，控制精餾釜內壓力≤0.1Mpa，加入高錳酸鉀，高錳酸鉀的加量佔工業無水氟化氫加量的0.16-1重量％，攪拌10分鐘±5分鐘，靜止20分鐘±5分鐘，使工業無水氟化氫中含有的大量的二氧化硫和三氟化砷生成難以揮發的化合物；然後加入30重量％的過氧化氫，過氧化氫佔工業無水氟化氫加量的0.5-5重量％，攪拌10分鐘±5分鐘，靜止20分鐘±5分鐘；升溫至60-80℃，氟化氫液體氣化生成純化的氟化氫氣體；步驟二、冷卻過濾將出精餾釜的純化的氟化氫氣體通入冷卻器進行冷卻並過濾，冷卻器底部布滿聚四氟乙稀填料，對氟化氫氣體進行過濾，通過降溫把已經純化後的氟化氫氣體轉換成氣液相臨界狀態，使其中還存有的少量雜質進行分離，雜質部分回流至精餾釜，經冷卻過濾得再次純化的氟化氫氣體進入吸收塔；步驟三、吸收吸收塔內注入去離子水，吸收塔底部設置布氣盤管，將出冷卻器的氟化氫氣體通入吸收塔底部的布氣盤管，由布氣盤管管壁上的布氣孔釋放出來後再由去離子水吸收製成氫氟酸半成品；步驟四、過濾出吸收塔的氫氟酸半成品通入0.05-0.2μm的過濾器過濾後得到超高純氫氟酸成品。
全文摘要
本發明涉及一種超高純氫氟酸的提純方法，包括以下工藝步驟將工業無水氟化氫液體通入精餾釜，加入0.16-1重量％高錳酸鉀，攪拌，靜止；然後加入0.16-1重量％過氧化氫，攪拌，靜止；升溫至60-80℃，氟化氫液體氣化生成純化的氟化氫氣體；將出精餾釜的純化的氟化氫氣體通入冷卻器進行冷卻和過濾；吸收塔內注入去離子水，吸收塔底部設置布氣盤管，將出冷卻器的氟化氫氣體通入吸收塔底部的布氣盤管，由布氣盤管管壁上在布氣孔噴出後再由去離子水吸收製成氫氟酸半成品；出吸收塔的氫氟酸半成品通入0.05μm的過濾器後得到超高純氫氟酸成品。本發明方法製備的產品純度高，產量高，符合環保要求。
文檔編號C01B7/19GK101125639SQ200710025770
公開日2008年2月20日 申請日期2007年8月6日 優先權日2007年8月6日
發明者戈士勇 申請人:江陰市潤瑪電子材料有限公司