专利名称：高收率超净高纯氢氟酸的提纯方法
技术领域：
本发明涉及一种高收率超净高纯氢氟酸的提纯方法。属电子化学品技术领域。
背景技术：
氢氟酸(hydrofluoric,HF)，相对分子量20.1，为无色透明液体，强酸性；其对
金属、玻璃有强烈的腐蚀性，为剧毒。氢氟酸密度(25°C)为1.13g/ml(40重量％)。 而超净高纯氢氟酸为强酸性清洗、腐蚀剂，可与硝酸、冰乙酸、过氧化氢和氢氧化铵等 配合使用，主要用于超大规模集成电路工艺技术的生产。目前普遍采用的氢氟酸的提纯方法是用工业无水氟化氢加高锰酸钾后精馏纯 化得到一种超净高纯氟化氢。该方法最大的缺点是氢氟酸的纯度不高，产量低，吸收塔 吸收性能差，部分没有被充分吸收的氢氟酸气体被排放到空气中给环境造成污染。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种产品纯度高，产量高，符合环保要 求的高收率超净高纯氢氟酸的提纯方法。本发明的目的是这样实现的一种高收率超净高纯氢氟酸的提纯方法，该方法 的主要工艺如下
步骤一、预处理
将工业无水氟化氢通入氧化处理器一，用氮气置换氧化处理器一中的空气，控制氧 化处理器一内压力^O.lMpa，然后加入高锰酸钾溶液，搅拌10分钟士5分钟，静止20分 钟士5分钟，再将氧化处理器一中液体通过过滤器一进入氧化处理器二，在氧化处理器 二中加入占工业无水氟化氢加量的0.16-1重量％的过氧化氢溶液，搅拌10分钟士5分 钟，静止20分钟士 5分钟； 步骤二、精馏
将氧化处理器二中液体通过过滤器二进入精馏塔，升温至60-8(TC，氟化氢液体气化 生成纯化的氟化氢气体； 步骤三、冷却过滤
将出精馏釜的纯化的氟化氢气体通入冷却器进行冷却并过滤，冷却器底部布满聚四 氟乙烯填料，对氟化氢气体进行过滤，通过降温把已经纯化后的氟化氢气体转换成气液 相临界状态，使其中还存有的少量杂质进行分离，杂质部分回流至精馏釜，经冷却过滤 得再次纯化的氟化氢气体进入吸收塔； 步骤四、吸收
吸收塔内注入去离子水，吸收塔底部设置布气盘管，气盘管为上下两层，将二次纯 化后的氟化氢气体通入吸收塔底部的上下两层布气盘管，由布气盘管管壁上的布气孔释 放出来后再由去离子水吸收制成氢氟酸半成品； 步骤五、过滤出吸收塔的氢氟酸半成品通入0.05-0.2 μ m的过滤器过滤后得到超净高纯氢氟酸成品。本发明方法利用两次氧化装置充分利用氧化剂高锰酸钾和过氧化氢的有效配 合，将工业无水氟化氢中的二氧化硫和三氟化砷杂质彻底氧化，加强了二氧化硫和三氟 化砷杂质的分离，使难以挥发的杂质在精馏过程中不被带出而存积于釜底另外排除，这 样，既提高了产品的纯度又实现了环保生产。在吸收塔底部设置布气盘管，且采用两层 上下平行设置，改为现在的利用吸收塔底部的布气盘管来释放气体，提高了吸收塔的吸 收均勻度和大大加强了吸收效率，产量增大3倍，并接近100%完全吸收。综上所述，本发明方法与目前的制备工艺相比较有如下优点
1、通过高锰酸钾和过氧化氢两次氧化的作用和冷却器的冷却及过滤作用，彻底解决 了三价砷等杂质不易除去这一难题，从而使产品纯度大大提高，使制成的超净高纯氢氟 酸达到半导体SEMI-C12标准，完全满足超大规模集成电路的制造。具体指标如下颗 粒度0.3 μ m<100个，纯度阴离子《30ppb,阳离子《0.05ppb。2、吸收塔能充分完全吸收被精馏纯化以后的超净高纯氟化氢气体，在吸收塔底 部设置布气盘管，且采用两层上下平行设置，使得气体分布更均勻，在提高吸收效率的 同时也大大提高了产量，同时避免了部分没有被充分吸收的氟化氢气体泄露到空气中， 给环境造成污染，符合环保节能要求。
具体实施例方式实施例1
原料槽中330kg工业无水氟化氢通入氧化处理器一，用氮气置换氧化处理器一中的 空气，控制氧化处理器一内压力《O.lMpa，然后加入0.6kg高锰酸钾溶液，搅拌10分钟， 静止20分钟，再将氧化处理器一中液体通过过滤器一进入氧化处理器二，在氧化处理器 二中加入4kg 30重量％的过氧化氢溶液，搅拌10分钟，静止20分钟，再将氧化处理器二 中液体通过过滤器二进入精馏塔，然后升温至60°C，氟化氢液体气化生成纯化的氟化氢 气体；将出精馏釜的纯化的氟化氢气体通入冷却器进行冷却过滤，通过降温把已经纯化 后的氟化氢气体转换成气液相临界状态，使其中还存有的少量杂质进行分离，杂质部分 回流至精馏釜，经冷却过滤得再次纯化的氟化氢气体进入吸收塔。吸收塔内注入去离子 水，吸收塔底部设置布气盘管，将出冷却器的氟化氢气体通入吸收塔底部的布气盘管， 由布气盘管管壁上喷出后再由去离子水吸收制成氢氟酸半成品；出吸收塔的氢氟酸半成 品通入0.05 μ m的过滤器在百级净化环境(颗粒度0.5 μ m控制在^lOO个)中过滤后得到 570kg49% (wt)的超净高纯氢氟酸成品。检测结果颗粒度0.3 μ m^lOO个，纯度 阴离子《30ppb,阳离子《0.05ppb。实施例2:
原料槽中220kg工业无水氟化氢通入氧化处理器一，用氮气置换氧化处理器一中的 空气，控制氧化处理器一内压力《O.lMpa，然后加入0.5kg高锰酸钾溶液，搅拌10分钟， 静止20分钟，再将氧化处理器一中液体通过过滤器一进入氧化处理器二，在氧化处理 器二中加入2.7kg 30重量％的过氧化氢溶液，搅拌10分钟，静止20分钟，再将氧化处 理器二中液体通过过滤器二进入精馏塔，然后升温至80°C，氟化氢液体气化生成纯化的氟化氢气体；将出精馏釜的纯化的氟化氢气体通入冷却器进行冷却和过滤，通过降温把 已经纯化后的氟化氢气体转换成气液相临界状态，使其中还存有的少量杂质进行分离， 杂质部分回流至精馏釜，经冷却过滤得再次纯化的氟化氢气体进入吸收塔；吸收塔内注 入去离子水，吸收塔底部设置布气盘管，将出冷却器的氟化氢气体通入吸收塔底部的两 层布气盘管，由两层布气盘管管壁上的喷出后再由去离子水吸收制成氢氟酸半成品；出 吸收塔的氢氟酸半成品通入0.05 μ m的过滤器在百级净化环境(颗粒度0.5 μ m控制在 《100个)中过滤后得到415kg40% (wt)的超净高纯氢氟酸成品。检测结果颗粒度 0.3 μ m<100个，纯度阴离子《30ppb,阳离子《0.05ppb。
权利要求
1. 一种高收率超净高纯氢氟酸的提纯方法，其特征在于该方法的主要工艺如下 步骤一、预处理将工业无水氟化氢通入氧化处理器一，用氮气置换氧化处理器一中的空气，控制氧 化处理器一内压力动.IMpa，然后加入高锰酸钾溶液，搅拌10分钟士5分钟，静止20分 钟士5分钟，再将氧化处理器一中液体通过过滤器一进入氧化处理器二，在氧化处理器 二中加入占工业无水氟化氢加量的0.16-1重量％的过氧化氢溶液，搅拌10分钟士5分 钟，静止20分钟士 5分钟； 步骤二、精馏将氧化处理器二中液体通过过滤器二进入精馏塔，升温至60-8(TC，氟化氢液体气化 生成纯化的氟化氢气体； 步骤三、冷却过滤将出精馏釜的纯化的氟化氢气体通入冷却器进行冷却并过滤，冷却器底部布满聚四 氟乙烯填料，对氟化氢气体进行过滤，通过降温把已经纯化后的氟化氢气体转换成气液 相临界状态，使其中还存有的少量杂质进行分离，杂质部分回流至精馏釜，经冷却过滤 得再次纯化的氟化氢气体进入吸收塔； 步骤四、吸收吸收塔内注入去离子水，吸收塔底部设置布气盘管，气盘管为上下两层，将二次纯 化后的氟化氢气体通入吸收塔底部的上下两层布气盘管，由布气盘管管壁上的布气孔释 放出来后再由去离子水吸收制成氢氟酸半成品； 步骤五、过滤出吸 收塔的氢氟酸半成品通入0.05-0.2 μ m的过滤器过滤后得到超净高纯氢氟酸成品。
全文摘要
本发明涉及一种高收率超净高纯氢氟酸的提纯方法，包括以下工艺步骤将工业无水氟化氢通入氧化处理器一，加入高锰酸钾溶液氧化，再将氧化处理器一中液体通过过滤器一进入氧化处理器二，用过氧化氢溶液氧化，将氧化处理器二中液体通过过滤器二进入精馏塔，氟化氢液体气化生成纯化的氟化氢气体；将出精馏釜的纯化的氟化氢气体通入冷却器进行冷却和过滤；吸收塔内注入去离子水，吸收塔底部设置布气盘管，将出冷却器的氟化氢气体通入吸收塔底部的布气盘管，由上下两侧布气盘管管壁上在布气孔喷出后再由去离子水吸收制成氢氟酸半成品；出吸收塔的氢氟酸半成品通入0.05μm的过滤器后得到超净高纯氢氟酸成品。本发明方法制备的产品纯度高，产量高，符合环保要求。
文档编号C01B7/19GK102009957SQ20101055150
公开日2011年4月13日 申请日期2010年11月20日 优先权日2010年11月20日
发明者戈士勇 申请人:江阴市润玛电子材料有限公司