专利名称：一种平板蒸发吸收器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将液体蒸发并吸收，制备超净高纯试剂的装置。
背景技术：
超净高纯试剂(国外常称为湿化学品wet chemicals或工艺化学品process-chemicals)，是集成电路(IC)和超大规模(VLSI)制作过程中关键性基础化工材料之一，主要用于芯片的精洗和腐蚀，具有品种多、用量大、技术要求高、贮存有效期短、强腐蚀性等特点。
在IC和VLSI制作过程中，使用试剂的工序主要是清洗(包括干燥)、光刻、蚀刻。随着IC存储容量的逐渐增大，存储器电池的蓄电量需要尽可能地增大，因此氧化膜变得更薄。当超净高纯试剂中含有碱金属杂质(Na、Ca等)时，杂质将溶进氧化膜之中，造成耐绝缘电压下降；当重金属(Cu、Fe、Cr、Ag等)若附着在硅晶片表面上时，则会使P-N结耐电压降低。一般认为产生IC断丝、短路等物理性故障的杂质分子大小为最小线宽的1/4；造成腐蚀或漏电等化学性故障的杂质分子或离子的大小为最小线宽的1/4；造成腐蚀或漏电等化学性故障的杂质分子或离子的大小为最小线宽的1/10。因此，超净高纯试剂的纯度和洁净度为IC的成品率、电性能及可靠性都有着十分重要的影响。
目前，超净高纯试剂的生产主要有等温扩散法和亚沸蒸馏法。
等温扩散法又叫等温蒸馏或等压蒸馏，等温蒸馏法就是将盛有挥发性试剂的容器和装有高纯水的容器置于同一密闭室中。试剂的蒸汽会被水所吸收，直至蒸汽压达到平衡为止。假若水的纯度及容器的洁净度均很高，即可得到纯度很高的试剂。其蒸馏速度随试剂的挥发度而定，当然是很慢的。提纯的试剂的纯度，主要取决于所用的纯水的纯度以及容器与环境的洁净程度。这个方法在亚沸蒸馏使用前，美国国家标准局一直用以配制痕量分析中需用的低空白的高纯试剂。
亚沸蒸馏法是一种对等温蒸馏法的改进。一般蒸馏产品纯度和浓度不太高，是因为蒸馏时要使溶液沸腾，而沸腾时蒸汽泡逸出气液界面，会撕裂特薄的液层，形成大量的微细液滴，随蒸汽流上升，而每个微细液滴粒则由几百乃至几百万个水分子组成，这样在蒸馏沸腾过程中，金属离子或固体微粒就可能夹在微细液滴中进入提纯后的液体中去，因而提纯效果有限。为了防止金属离子或固体微粒在蒸馏过程中形成微细液滴进入蒸气，提出了亚沸蒸馏法，也就是在于被提纯液体的沸点以下进行蒸馏提出的方法。由于远未达到沸点，和液体平衡的气相也就不再是由大量蒸气及其微细液滴所组成，而是以分子状态逸出气液界面，进入气相与液相平衡。此时蒸气中就极少或可能不夹带进金属离子或固体微粒了。再在其气相空间放一个冷凝器，由于冷凝器表面温度低于被加热的液体温度，所以以分子状态存在于气相空间的蒸气又在冷凝管上冷凝成液体，收集起来，就是用亚沸法提纯的超净高纯试剂。
目前在实验室中已经普遍应用等温扩散法和亚沸蒸馏法制备超净高纯试剂。提纯的试剂不仅纯度高，而且浓度高，操作和设备都比较简单，但是缺点是产量小，速度慢，时间、物料的消耗都比较多，无法满足工业化生产的要求，其关键是目前的方法所采用的装置，尤其是蒸发器的结构均不能达到快速、大量生产的要求。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种平板蒸发吸收器，以克服现有技术存在的产量小，速度慢的缺陷。
本发明的技术方案一种平板蒸发吸收器，包括卧式桶状容器，其上部设有冷却水进口，下部设有原料进口、产品收集口和提余液出口；固定在桶状容器中上部内壁上至少一块略有倾斜的中空的上端与冷却水进口相连通、下端与产品收集口相连接的冷凝吸收构件；冷凝吸收构件之所以略带倾斜，是为了使冷凝的水蒸气更好地形成液膜，吸收挥发性溶质，如氯化氢、醋酸、三氧化硫、氨等，并在重力的作用下，液膜流向产品收集口；固定在桶状容器中的下部内壁上至少一个平板蒸发器，该平板蒸发器的一端与原料进口相连接，另一端与设置在容器底部的提余液出口相连接。
经过加热后的原料由原料进口进入平板蒸发吸收器，在平板蒸发器上蒸发，然后被冷凝吸收构件冷凝后由产品收集口收集。
由于本发明通过大幅度地增大“蒸发”表面，增大溶解表面或者冷凝吸收面，减小“蒸发”表面和溶解表面或者冷凝吸收面之间的距离，大大强化过程的速率，提高过程的效率，从而可以实现高纯试剂的工业化生产。采用本发明的平板蒸发吸收器，处理相同的原料，在相同的工艺条件下，其产量可比传统的设备提高5～200倍，具有显著的经济效益。
图1为本发明的结构示意图。
参见图1，所说的平板蒸发吸收器包括卧式桶状容器29，其上部设有冷却水进口32，下部设有原料盐酸进口31、产品收集口35和提余液出口36；固定在桶状容器29上部内壁上至少一块略有倾斜的中空的上端与冷却水进口32相连通、下端与产品收集口35相连接的冷凝吸收构件33，该冷凝吸收构件33可为直管或平板；
固定在桶状容器29的下部内壁上至少一个平板蒸发器37，该平板蒸发器的一端与原料盐酸进口31相连接，另一端与设置在容器29底部的提余液出口36相连接。
冷凝吸收构件33的一端与平板蒸发器37之间的垂直距离为10～100mm，另一端为5～80mm。
所说的平板蒸发吸收器的材质优选高纯石英玻璃。
权利要求
1.一种平板蒸发吸收器，其特征在于，包括卧式桶状容器(29)，其上部设有冷却水进口(32)，下部设有挥发性试剂原料进口(31)、产品收集口(35)和提余液出口(36)；固定在桶状容器(29)上部内壁上至少一块略有倾斜的中空的上端与冷却水进口(32)相连通、下端与产品收集口(35)相连接的冷凝吸收构件(33)；固定在桶状容器(29)的下部内壁上至少一个平板蒸发器(37)，该平板蒸发器的一端与原料进口(31)相连接，另一端与设置在容器(29)底部的提余液出口(36)相连接。
2.根据权利要求1所述的所说的平板蒸发吸收器，其特征在于，冷凝吸收构件(33)为直管或平板。
3.根据权利要求1或2所述的平板蒸发吸收器，其特征在于，材质为高纯石英玻璃。
4.根据权利要求1或2所述的平板蒸发吸收器，其特征在于，冷凝吸收构件(33)的一端与平板蒸发器(37)之间的垂直距离为10～100mm，另一端为5～80mm。
5.根据权利要求3所述的平板蒸发吸收器，其特征在于，冷凝吸收构件(33)的一端与平板蒸发器(37)之间的垂直距离为10～100mm，另一端为5～80mm。
全文摘要
本发明公开了一种平板蒸发吸收器，包括卧式桶状容器，固定在桶状容器中上部内壁上至少一块略有倾斜的中空的上端与冷却水进口相连通、下端与产品收集口相连接的冷凝吸收构件；固定在桶状容器中的下部内壁上至少一个平板蒸发器，该平板蒸发器的一端与原料进口相连接，另一端与设置在容器底部的提余液出口相连接。采用本发明的平板蒸发吸收器，处理相同的原料，在相同的工艺条件下，其产量可比传统的设备提高5～200倍，具有显著的经济效益。
文档编号B01D3/00GK1488417SQ03150470
公开日2004年4月14日 申请日期2003年8月21日 优先权日2003年8月21日
发明者徐志刚, 陈江, 陈青如, 朱希涛, 朱学栋, 吴勇强 申请人:上海氯碱化工股份有限公司, 华东理工大学