CN100546903C - 超高纯氢氟酸的提纯方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高纯氢氟酸的提纯方法，包括以下工艺步骤：将工业无水氟化氢液体通入精馏釜，加入0.16-1重量%高锰酸钾，搅拌，静止；然后加入0.16-1重量%过氧化氢，搅拌，静止；升温至60-80℃，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。

Description

超高纯氢氟酸的提纯方法

技术领域

本发明涉及一种超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℃)为1.13g/ml(40重量％)。而超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，符合环保要求的超高纯氢氟酸的提纯方法。

本发明的目的是这样实现的：一种超高纯氢氟酸的提纯方法，该方法的主要工艺如下：

步骤一、精馏

将工业无水氟化氢液体通入精馏釜，用氮气置换精馏釜中的空气，控制精馏釜内压力≤0.1Mpa，加入高锰酸钾，高锰酸钾的加量占工业无水氟化氢加量的0.16-1重量％，搅拌10分钟±5分钟，静止20分钟±5分钟，使工业无水氟化氢中含有的大量的二氧化硫和三氟化砷生成难以挥发的化合物；然后加入30重量％的过氧化氢，过氧化氢的加量占工业无水氟化氢加量的0.5-5重量％，搅拌10分钟±5分钟，静止20分钟±5分钟；升温至60-80℃，氟化氢液体气化生成纯化的氟化氢气体；

步骤二、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。

步骤三、吸收

吸收塔内注入去离子水，吸收塔底部设置布气盘管，将二次纯化后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；

步骤四、过滤

出吸收塔的氢氟酸半成品通入0.05-0.2μm的过滤器过滤后得到超高纯氢氟酸成品。

本发明方法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。

本发明采用的吸收塔能充分完全地吸收氟化氢气体，其原理是：由原来的利用吸收管下端的小孔来吸收气体，吸收效果差，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匀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0.3μm≤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高纯氟化氢气体，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。

具体实施方式

实施例1：

将330kg工业无水氟化氢通入精馏釜，用氮气置换精馏釜中的空气，控制精馏釜内压力≤0.1Mpa，然后加入0.6kg高锰酸钾溶液，搅拌10分钟，静止20分钟，然后加入4kg 30重量％的过氧化氢溶液，搅拌10分钟，静止20分钟；然后升温至60℃，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0.05μm的过滤器在百级净化环境(颗粒度0.5μm控制在≤100个)中过滤后得到570kg49％(wt)的超高纯氢氟酸成品。检测结果：颗粒度0.3μm≤100个，纯度：阴离子≤30ppb，阳离子≤0.05ppb。

实施例2：

将220kg工业无水氟化氢液体通入精馏釜，用氮气置换精馏釜中的空气，控制精馏釜内压力≤0.1Mpa，然后加入0.5kg高锰酸钾溶液，搅拌10分钟，静止20分钟，然后加入2.7kg 30重量％的过氧化氢溶液，搅拌10分钟，静止20分钟；然后升温至80℃，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布气盘管，由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0.05μm的过滤器在百级净化环境(颗粒度0.5μm控制在≤100个)中过滤后得到415kg40％(wt)的超高纯氢氟酸成品。检测结果：颗粒度0.3μm≤100个，纯度：阴离子≤30ppb，阳离子≤0.05ppb。

Claims (1)

1、一种超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、精馏

将工业无水氟化氢液体通入精馏釜，用氮气置换精馏釜中的空气，控制精馏釜内压力≤0.1Mpa，加入高锰酸钾，高锰酸钾的加量占工业无水氟化氢加量的0.16-1重量％，搅拌10分钟±5分钟，静止20分钟±5分钟，使工业无水氟化氢中含有的大量的二氧化硫和三氟化砷生成难以挥发的化合物；然后加入30重量％的过氧化氢，过氧化氢占工业无水氟化氢加量的0.5-5重量％，搅拌10分钟±5分钟，静止20分钟±5分钟；升温至60-80℃，氟化氢液体气化生成纯化的氟化氢气体；

步骤二、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；

步骤三、吸收

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；

步骤四、过滤

出吸收塔的氢氟酸半成品通入0.05-0.2μm的过滤器过滤后得到超高纯氢氟酸成品。