一种金属有机源的精馏工艺的制作方法

文档序号:11399021阅读:357来源:国知局

本发明涉及金属有机源制造领域,尤其涉及一种金属有机源的精馏工艺。



背景技术:

金属有机源(如:三甲基镓(tmg)、三乙基镓(teg)、三甲基铟(tmin)以及三甲基铝(tmal))等作为mocvd外延行业的主要原料,广泛应用于固态照明led、半导体激光器、高性能晶体管和高效率太阳能电池中。由于产品纯度要求高电子级6n(99.9999%),生产企业纯化工艺一般采用配合物纯化加精馏塔精馏。配合物纯化一般选用胺类醚类高沸点有机物作为配体,通过真空系统去除粗品中相对产品易挥发性杂质。精馏塔精馏通过长时间的全回流,使产品按沸点分离。整个工艺路线耗时长,单次收率低。因此,解决金属有机源精馏工作效率低下的问题就显得尤为重要了。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种金属有机源的精馏工艺,通过精确控制,对体系脉冲加热和不凝气排放,提高精馏效果。

本发明提供一种金属有机源的精馏工艺,主要包括以下步骤:

梯度升温:在高纯氮气保护条件下,根据产品特性,由室温起始梯度升温至开始回流。

间断式伴热全回流除杂:待精馏物料开始全回流后,通过控制底釜伴热,以精馏柱上下压差或者温差为判断参数,由plc控制阀门a开关,间歇式排放不凝尾气。例如:当精馏塔上下压差达到0-0.1bar,伴热停止,待产品物料回流量减少(冷凝成液体回塔釜,而沸点较产品物料低的不凝杂质绝大部分依然为气体状态滞留在塔顶),填料塔上下压差为0-0.05bar,plc控制阀门a打开,将顶端富集的高浓度低沸不凝气排除体系至尾气回收或者处理装置;当精馏塔上下压力平衡后。整个除杂过程包含周期数的步骤,该过程可将易挥发性杂质完全移出反应体系(体系减重1-10%)。

前馏分收集:全回流过程中,通过取样检测易挥发性低沸点杂质去除情况,当其值达到要求值后,可通过plc切换至前馏分收集阶段,以合适回流比收集少量前馏分以及混合其中的混溶杂质(1-10%)。

产品收集阶段:前馏分收集结束,出料达到合格产品标准,开始以合适回流比收集产品(80-90%),底釜残余物料包括高沸点杂质(5-15%)。

以上粗品为为配合物纯化过后mo源产品,纯度达到4.5n,主要包括沸点较低的杂质为醚类、有机硅、有机锌,高沸点的含氧含硅有机杂质以及无机等等。

精馏柱需做保温或伴热。

精馏柱顶端须有旁路连接泄压阀及防爆罐。

步骤前馏分收集回流比为100/5-20/10。

步骤产品收集过程回流比为80/5-20/10,过程取样分析方法分别采用有机杂质——nmr,无机杂质——icp-oes。

阀门a/c/d为电磁阀或者气动阀;冷凝器为列管式;精馏塔釜伴热源为导热油机,外接plc控制器,常压精馏plc监测精馏塔柱上下压差判断塔釜伴热开闭;减压精馏plc监测精馏塔柱上下温差判断塔釜伴热开闭。

精馏柱为填料柱,填料填料塔的填料采用堆散填料或规整填料;堆散填料为任何形状,例如但不限于环状、鞍状、波纹板等,尺寸为3mm~20mm;填料塔的理论塔板数为20~70。

本发明的有益效果:适用性广,绝大多数金属有机化合物纯化,只要粗品中含有较产品沸点低的杂质组分,均适用于本工艺条件;本发明有效提高了精馏过程杂质分离效率,降低含杂前馏分所需量,提高了单次精馏收率3-15%;自动化程度高,大大减少了所需工作量,有助于企业成本降低及工艺稳定性控制。

附图说明

图1是本发明的工艺示意图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例对本发明作进一步详述,该实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例一

如图1所示,本实施例提供一种金属有机源的精馏工艺,plc控制间断式伴热脉冲排放尾气三甲基镓精馏,具体步骤如下:

梯度升温:开机检查完成后,粗品三甲基镓投料125kg,在高纯氮气保护条件下开始加热,升温梯度为室温起始,直接设定导热油温度55℃,当底釜达到设定温度后,以5℃/h,升温至70℃,再以2℃/h的升温梯度直至体系实现回流。

间断式伴热全回流除杂:以精馏塔上下压差首次达到0.04bar作为全回流标志,开始计算全回流起点;plc间断式伴热设定为:精馏柱上下压差达到0.04bar,停止通导热油;压差降至0.03bar,由plc控制阀门a开,当压差降至0bar,plc控制阀门a关,同时开始通导热油,直至上下压差重新达到0.04bar,进入下一个循环周期;全回流过程每3h取样检测一次,当实测硅锌含量均低于1ppm,结束全回流,总计全回流时间10h。

前馏分收集:全回流结束后,通过plc切换至前馏分收集阶段,设定收集前馏分回流比为80/5,每收集2kg前馏分取样分析,出料4kg(3.2%)后,产品达到6n标准(硅与锌含量小于0.2ppm)。

产品收集阶段:前馏分收集结束,开始以回流比80/5收集产品105kg(84%),底釜残余物料15kg(12%)。

本案例收率84%,前后馏分后馏分可循环使用,除杂过程损失粗品约1kg经回收后,初步纯化后循环使用,所使用填料塔理论塔板数为20。

实施例二

如图1所示,本实施例提供一种金属有机源的精馏工艺,plc控制间断式伴热脉冲排放尾气三乙基镓精馏,具体步骤如下:

梯度升温:开机检查完成后,粗品三乙基镓投料80kg,在高纯氮气保护条件下控制体系压力250torr,开始加热,升温梯度为室温起始,直接设定导热油温度80℃,当底釜达到设定温度后,以5℃/h,升温至95℃,再以2℃/h的升温梯度直至体系实现回流(105-110℃)。

间断式伴热全回流除杂:以精馏塔上下压差首次达到14torr作为全回流标志,开始计算全回流起点;plc间断式伴热设定为:精馏柱上下压差达到14bar,停止通导热油;压差降至10bar,由plc控制阀门a开(阀门bcd关),当压差降至3torr,plc控制阀门a关(阀门b开),同时开始通导热油,直至上下压差重新达到14torr,进入下一个循环周期;全回流过程每3h取样检测一次,当实测硅锌含量均低于1ppm,结束全回流,总计全回流时间10h。

前馏分收集:全回流结束后,通过plc切换至前馏分收集阶段,设定收集前馏分回流比为80/5,每收集2kg前馏分取样分析,出料9kg(3.2%)后,产品达到6.5n标准(硅与锌含量小于0.05ppm)。

产品收集阶段:前馏分收集结束,开始以回流比40/10收集产品43kg(53.8%),底釜残余物料26.1kg(34.1%)。

本案例收率53.8%,前后馏分后馏分可循环使用,除杂过程损失粗品约1.9kg经回收后,初步纯化后循环使用,所使用填料塔理论塔板数为15。



技术特征:

技术总结
本发明提供一种金属有机源的精馏工艺,通过PLC控制,完成梯度升温、间断式伴热全回流除杂、前馏分收集和产品收集的精馏工艺,适用性广,绝大多数金属有机化合物纯化,只要粗品中含有较产品沸点低的杂质组分,均适用于本工艺条件;本发明有效提高了精馏过程杂质分离效率,降低含杂前馏分所需量,提高了单次精馏收率3‑15%;自动化程度高,大大减少了所需工作量,有助于企业成本降低及工艺稳定性控制。

技术研发人员:王伟;俞冬雷;宣宗亮;刘喜
受保护的技术使用者:安徽亚格盛电子新材料有限公司
技术研发日:2017.04.24
技术公布日:2017.09.01
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