CN219848872U - 一种电子级超净高纯酸的制备装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电子级超净高纯酸的制备装置，包括三级吸附塔，每级吸附塔上部设有高纯水入口，中部设有G1\G3\G5循环物料入口，下部设有电子级气体入口\洁净气体入口，顶部设有洁净气体出口\尾气出口，底部设有G1\G3\G5液体出口，G1\G3\G5液体出口对应连接G1\G3\G5过滤器，由G1\G3\G5过滤器采出G1\G3\G5产品；采用电子级气体为原料，通过多级吸收工艺，逐级将原料气中的金属离子、颗粒物喷淋吸收，然后通过配置不同等级的过滤器，一次得到G1、G3、G5不同级别的产品。本实用新型避免了精馏法生产酸类产品对设备材质要求高的缺陷，避免了目前吸收法流程复杂、设备投资大、产品损失严重的缺点，从而得到不同洁净度的产品，大大提高了生产效率，降低了生产成本。
Description
技术领域
本实用新型属于超净高纯试剂的制备领域，具体涉及一种电子级超净高纯酸的制备装置。
背景技术
超净高纯试剂(Ultra-clean and High-purity Reagents)在国际上通称为工艺化学品(Process Chemicals)，美欧和中国台湾地区又称湿化学品(Wet Chemicals)，是超大规模集成电路制作过程中的关键性基础化工材料之一，主要用于芯片的清洗、蚀刻，另外超净高纯试剂还用于芯片掺杂和沉淀工艺。超净高纯试剂的纯度和洁净度对集成电路的成品率、电性能及可靠性均有十分重要的影响。
因为超净高纯试剂的金属杂质含量越低、颗粒度越小，越是可以应用于更为先进的晶圆制程工艺。所以湿电子化学品的核心指标就是“纯净度”，SEMI标准和国标对湿电子化学品进行了分级。SEMI标准是由国际半导体设备与材料产业协会(SemiconductorEquipment and Materials International)制定，其将湿电子化学品分为G1-G5五个等级，如表1.1所示。G1等级湿电子化学品适用制程为＞1.2μm、金属杂质≤1000μg/L、颗粒度≤1.0μm；而G5等级湿电子化学品适用制程＜0.09μm、金属杂质≤0.01μg/L、颗粒度更小。
常用的电子级超净高纯酸有硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸等。目前国内外制备电子级超净高纯酸的常用提纯技术有精馏、亚沸蒸馏、气体吸收等技术。
专利202210380210.2公开一种生产G1-G5电子级硫酸的方法及***。该方法采用SO3精馏***对工业级SO3进行精馏脱杂，得到超高纯度SO3，然后进行SO3吸收装置，与吸收液逆流吸收或静态混合器得到95％-97％的电子级硫酸粗品，再经过精馏塔精制、过滤得到G1-G5级电子级硫酸。
专利201410259876.8公开一种制备超洁净高纯硝酸的方法。该方法将工业硝酸加热精馏，净高纯水稀释成中间品；中间品经过离子交换柱处理后再经精馏精制，最后通过微滤器过滤得到超净高纯试剂硝酸。
专利201110330097.9公开一种超净高纯盐酸的制备工艺。该方法将氯化氢气体依次通过分离器、吸附塔、过滤器进行预处理后，再经特效络合剂洗涤、气液分离器、高纯水吸收等步骤制备高纯盐酸。
专利201110132548.8公开一种用于生产超净高纯盐酸的工艺。该工艺选用36-38％的盐酸溶液为原料，经稀释后进行精馏制备氯化氢气体，再通过高纯水吸收、过滤器过滤得到盐酸产品。
专利CN202010896720.6公开一种电子级氢氟酸的生产装置及生产方法。该方法将原料工业无水氟化氢先通过蒸发器气化后再输送到纯化塔，经过精馏得到高纯氟化氢气体，然后经吸收塔得到电子级氢氟酸粗品，最后经过超纯过滤得到电子级氢氟酸产品。
由于酸类化学品的强腐蚀性，采用蒸馏工艺腐蚀性严重，对设备要求高，而一旦产生腐蚀，势必会导致产品的洁净度降低，大大增加产品的后处理难度。而单一采用高纯水吸收工艺气加精密过滤器过滤的工艺，虽然能得到产品，但是工艺气中的金属离子、颗粒物全部被吸收下来，要得到G3级及以上的产品，需要多级过滤器层层过滤，大大增加了生产流程和过滤器的投资，同时增大了产品的损失。
实用新型内容
为了解决现有技术的问题，本实用新型出一种电子级超净高纯酸的制备装置。本实用新型的制备装置，适用于高纯水吸收工艺气体原料制备的超纯酸，如硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸等，采用电子级气体为原料，通过多级吸收装置，逐级将原料气中的金属离子、颗粒物喷淋吸收，然后通过配置不同等级的过滤器，一次得到G1、G3、G5不同级别的产品。
一种电子级超净高纯酸的制备装置，包括一级吸附塔T101、G1过滤器X101、二级吸附塔T102、G3过滤器X102、三级吸附塔T103、G5过滤器X103；所述一级吸附塔T101上部设有高纯水入口，中部设有G1循环物料入口，下部设有电子级气体入口，顶部设有一次洁净气体出口，底部设有G1液体出口；G1液体出口分两路，一路连接G1循环物料入口，一路连接物料出口采出G1产品的G1过滤器X101；所述二级吸附塔T102上部设有高纯水入口，中部设有G3循环物料入口，下部设有一次洁净气体入口，顶部设有二次洁净气体出口，底部设有G3液体出口；所述二级吸附塔T102的一次洁净气体入口连接一级吸附塔T101的一次洁净气体入口，G3液体出口分两路，一路连接G3循环物料入口，一路连接物料出口采出G3产品的G3过滤器X102；所述三级吸附塔T103上部设有高纯水入口，中部设有G5循环物料入口，下部设有二次洁净气体入口，顶部设有尾气出口，底部设有G5液体出口；所述三级吸附塔T103的二次洁净气体入口连接二级吸附塔T102的二次洁净气体出口，G5液体出口分两路，一路连接G5循环物料入口，一路连接物料出口采出G3产品的G5过滤器X103。
其中，所述电子级气体入口连接电子级气体产出设备，所述电子级气体产出设备包括电子级的三氧化硫SO3、二氧化氮NO2、氯化氢HCl、氟化氢气体HF的产出设备。
其中，所述高纯水入口连接高纯水供水罐。
其中，所述G1过滤器X101、G3过滤器X102、G5过滤器X103的出口各自连接产品收集装置。
本实用新型电子级超净高纯酸的制备装置，采用电子级气体为原料，通过多级吸收装置，逐级将原料气中的金属离子、颗粒物喷淋吸收，然后通过配置不同等级的过滤器，一次得到G1、G3、G5不同级别的产品。
本实用新型的电子级超净高纯酸的制备装置，避免了精馏法生产酸类产品对设备材质要求高的缺陷，同时避免了目前的相应的吸收装置流程复杂、设备投资大、产品损失严重的缺点，大大提高了生产效率，降低了生产成本。
附图说明
图1是本实用新型的实施例的电子级超净高纯酸的制备装置的结构示意图。
附图标记：
T101为一级吸附塔，T102为二级吸附塔，T103为三级吸附塔，X101为G1过滤器，X103为G3过滤器，X103为G5过滤器.
具体实施方式
本实用新型的实施例提出的电子级超净高纯酸的制备装置，针对通过高纯水吸收工艺气体原料制备的超纯酸，如硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸等，采用电子级气体为原料，通过多级吸收工艺，逐级将原料气中的金属离子、颗粒物喷淋吸收，然后通过配置不同等级的过滤器，一次得到G1、G3、G5不同级别的产品。
如图1所示，本实用新型的实施例的一种电子级超净高纯酸的制备装置，包括一级吸附塔T101、G1过滤器X101、二级吸附塔T102、G3过滤器X102、三级吸附塔T103、G5过滤器X103；所述一级吸附塔T101上部设有高纯水入口，中部设有G1循环物料入口，下部设有电子级气体入口，顶部设有一次洁净气体出口，底部设有G1液体出口；G1液体出口分两路，一路连接G1循环物料入口，一路连接物料出口采出G1产品的G1过滤器X101；所述二级吸附塔T102上部设有高纯水入口，中部设有G3循环物料入口，下部设有一次洁净气体入口，顶部设有二次洁净气体出口，底部设有G3液体出口；所述二级吸附塔T102的一次洁净气体入口连接一级吸附塔T101的一次洁净气体入口，G3液体出口分两路，一路连接G3循环物料入口，一路连接物料出口采出G3产品的G3过滤器X102；所述三级吸附塔T103上部设有高纯水入口，中部设有G5循环物料入口，下部设有二次洁净气体入口，顶部设有尾气出口，底部设有G5液体出口；所述三级吸附塔T103的二次洁净气体入口连接二级吸附塔T102的二次洁净气体出口，G5液体出口分两路，一路连接G5循环物料入口，一路连接物料出口采出G3产品的G5过滤器X103。
其中，所述G1过滤器X101设有物料出口和物料进口，其中物料进口连接一级吸附塔T101，一路采出G1产品。所述G3过滤器X102设有物料出口和物料进口，其中物料进口连接二级吸附塔T102，一路采出G3产品。所述G5过滤器X103设有物料出口和物料进口，其中物料进口连接三级吸附塔T103，一路采出G5产品。
本实用新型的实施例提出的电子级超净高纯酸的制备装置的制备流程如下：
前端工序过来的电子级气体和来自罐区的高纯水分别进入一级吸附塔T101。一级吸附塔T101操作压力0.5～1MPa，操作温度为40～150℃，高纯水与电子气体的摩尔比为1～3.5:1，一级吸附塔T101被吸收的原气体占原料气总量的5％～10％。经一级吸附塔T101处理后的一次洁净气体进入二级吸附塔T102，液体物料一部分循环返回一级吸附塔T101，循环量与高纯水的质量比为1～5:1，一部分经G1过滤器处理得到G1级产品。
来自一级吸附塔T101的一次洁净气体和来自罐区的高纯水进入二级吸附塔T102。二级吸附塔T102操作压力0.3～0.8MPa，操作温度为40～100℃，高纯水与一次洁净气体的摩尔比为1～3.5:1，二级吸附塔T102被吸收的原气体占原料气总量的5％～15％。经二级吸附塔T102处理后的二次洁净气体进入三级吸收塔T103，液体物料一部分循环返回二级吸附塔T102，循环量与高纯水的质量比为1～5:1，一部分经G3过滤器处理得到G3级产品。
来自二级吸附塔T102的二次洁净气体和来自罐区的高纯水进入三级吸收塔T103。三级吸收塔T103操作压力0.15～0.5MPa，操作温度为40～100℃，高纯水与二次洁净气体的摩尔比为1～3.5:1，三级吸收塔T103被吸收的原气体占原料气总量的75％～90％。经三级吸收塔T103处理后尾气进入后端，液体物料一部分循环返回三级吸收塔T103，循环量与高纯水的质量比为1～5:1，一部分经G5过滤器处理得到G5级产品。
所述电子级气体包括电子级的三氧化硫SO3、二氧化氮NO2、氯化氢HCl、氟化氢气体HF等气体。
下面结合附图1及实施例对本实用新型实施例的制备装置的制备流程作进一步说明。
实施例1
前端工序过来的电子级SO3和来自罐区的高纯水分别进入一级吸附塔T101，其中SO3进料速率80kg/hr，高纯水进料速率1.8kg/hr，一级吸附塔T101操作压力0.5MPa，操作温度150℃，经一级吸附塔T101处理后的一次洁净气体进入二级吸附塔T102，液体物料一部分循环返回一级吸附塔T101，循环量1.8kg/hr，一部分经G1过滤器处理得到G1级产品。
来自一级吸附塔T101的一次洁净气体和来自罐区的高纯水进入二级吸附塔T102。其中一次洁净气体进料速率72kg/hr，高纯水进料速率2.7kg/hr，二级吸附塔T102操作压力0.3MPa，操作温度为100℃。经二级吸附塔T102处理后的二次洁净气体进入三级吸收塔T103，液体物料一部分循环返回二级吸附塔T102，循环量2.7kg/hr，一部分经G3过滤器处理得到G3级产品。
来自二级吸附塔T102的二次洁净气体和来自罐区的高纯水进入三级吸收塔T103。其中二次洁净气体进料速率60kg/hr，高纯水进料速率13.5kg/hr，二级吸附塔T102操作压力0.15，操作温度为100℃。经三级吸收塔T103处理后尾气进入后端，液体物料一部分循环返回三级吸收塔T103，循环量13.5kg/hr，一部分经G5过滤器处理得到G5级产品。
所述的电子级SO3经三级吸收塔T103处理，可以一次性得到G1、G3、G5不同级别的硫酸产品，SO3有效利用率≥95％。
实施例2
前端工序过来的电子级NO2和来自罐区的高纯水分别进入一级吸附塔T101，其中NO2进料速率46kg/hr，高纯水进料速率1.35kg/hr，一级吸附塔T101操作压力0.6MPa，操作温度100℃，经一级吸附塔T101处理后的一次洁净气体进入二级吸附塔T102，液体物料一部分循环返回一级吸附塔T101，循环量1.35kg/hr，一部分经G1过滤器处理得到G1级产品。
来自一级吸附塔T101的一次洁净气体和来自罐区的高纯水进入二级吸附塔T102。其中一次洁净气体进料速率43.7kg/hr，高纯水进料速率2.7kg/hr，二级吸附塔T102操作压力0.3MPa，操作温度为60℃。经二级吸附塔T102处理后的二次洁净气体进入三级吸收塔T103，液体物料一部分循环返回二级吸附塔T102，循环量2.7kg/hr，一部分经G3过滤器处理得到G3级产品。
来自二级吸附塔T102的二次洁净气体和来自罐区的高纯水进入三级吸收塔T103。其中二次洁净气体进料速率39.1kg/hr，高纯水进料速率23kg/hr，二级吸附塔T102操作压力0.15，操作温度为40℃。经三级吸收塔T103处理后尾气进入后端，液体物料一部分循环返回三级吸收塔T103，循环量23kg/hr，一部分经G5过滤器处理得到G5级产品。
所述的电子级NO2经三级吸收塔T103处理，可以一次性得到G1、G3、G5不同级别的硝酸酸产品，NO2有效利用率≥95％。
实施例3
前端工序过来的电子级HCl和来自罐区的高纯水分别进入一级吸附塔T101，其中HCl进料速率36.5kg/hr，高纯水进料速率1.8kg/hr，一级吸附塔T101操作压力1MPa，操作温度40℃，经一级吸附塔T101处理后的一次洁净气体进入二级吸附塔T102，液体物料一部分循环返回一级吸附塔T101，循环量1.8kg/hr，一部分经G1过滤器处理得到G1级产品。
来自一级吸附塔T101的一次洁净气体和来自罐区的高纯水进入二级吸附塔T102。其中一次洁净气体进料速率32.85kg/hr，高纯水进料速率1.8kg/hr，二级吸附塔T102操作压力0.8MPa，操作温度为40℃。经二级吸附塔T102处理后的二次洁净气体进入三级吸收塔T103，液体物料一部分循环返回二级吸附塔T102，循环量1.8kg/hr，一部分经G3过滤器处理得到G3级产品。
来自二级吸附塔T102的二次洁净气体和来自罐区的高纯水进入三级吸收塔T103。其中二次洁净气体进料速率29.2kg/hr，高纯水进料速率14.4kg/hr，二级吸附塔T102操作压力0.5，操作温度为40℃。经三级吸收塔T103处理后尾气进入后端，液体物料一部分循环返回三级吸收塔T103，循环量14.4kg/hr，一部分经G5过滤器处理得到G5级产品。
所述的电子级HCl经三级吸收塔T103处理，可以一次性得到G1、G3、G5不同级别的盐酸产品，HCl有效利用率≥95％。
实施例4
前端工序过来的电子级HF和来自罐区的高纯水分别进入一级吸附塔T101，其中HF进料速率20kg/hr，高纯水进料速率0.9kg/hr，一级吸附塔T101操作压力0.5MPa，操作温度80℃，经一级吸附塔T101处理后的一次洁净气体进入二级吸附塔T102，液体物料一部分循环返回一级吸附塔T101，循环量0.9kg/hr，一部分经G1过滤器处理得到G1级产品。
来自一级吸附塔T101的一次洁净气体和来自罐区的高纯水进入二级吸附塔T102。其中一次洁净气体进料速率19kg/hr，高纯水进料速率0.9kg/hr，二级吸附塔T102操作压力0.3MPa，操作温度为60℃。经二级吸附塔T102处理后的二次洁净气体进入三级吸收塔T103，液体物料一部分循环返回二级吸附塔T102，循环量0.9kg/hr，一部分经G3过滤器处理得到G3级产品。
来自二级吸附塔T102的二次洁净气体和来自罐区的高纯水进入三级吸收塔T103。其中二次洁净气体进料速率18kg/hr，高纯水进料速率16.2kg/hr，二级吸附塔T102操作压力0.15，操作温度为40℃。经三级吸收塔T103处理后尾气进入后端，液体物料一部分循环返回三级吸收塔T103，循环量16.2kg/hr，一部分经G5过滤器处理得到G5级产品。
所述电子级HF经三级吸收塔T103处理，可以一次性得到G1、G3、G5不同级别的氢氟酸产品，HF有效利用率≥95％。
本实用新型的电子级超净高纯酸的制备装置，采用电子级气体为原料，通过多级吸收装置，逐级将原料气中的金属离子、颗粒物喷淋吸收，然后通过配置不同等级的过滤器，一次得到G1、G3、G5不同级别的产品，避免了精馏法生产酸类产品对设备材质要求高的缺陷，同时避免了目前吸收法流程复杂、设备投资大、产品损失严重的缺点，从而得到不同洁净度的产品，大大提高了生产效率，降低了生产成本。
Claims (4)
1.电子级超净高纯酸的制备装置，其特征在于，包括一级吸附塔(T101)、G1过滤器(X101)、二级吸附塔(T102)、G3过滤器(X102)、三级吸附塔(T103)、G5过滤器(X103)；所述一级吸附塔(T101)上部设有高纯水入口，中部设有G1循环物料入口，下部设有电子级气体入口，顶部设有一次洁净气体出口，底部设有G1液体出口；G1液体出口分两路，一路连接G1循环物料入口，一路连接物料出口采出G1产品的G1过滤器(X101)；所述二级吸附塔(T102)上部设有高纯水入口，中部设有G3循环物料入口，下部设有一次洁净气体入口，顶部设有二次洁净气体出口，底部设有G3液体出口；所述二级吸附塔(T102)的一次洁净气体入口连接一级吸附塔(T101)的一次洁净气体入口，G3液体出口分两路，一路连接G3循环物料入口，一路连接物料出口采出G3产品的G3过滤器(X102)；所述三级吸附塔(T103)上部设有高纯水入口，中部设有G5循环物料入口，下部设有二次洁净气体入口，顶部设有尾气出口，底部设有G5液体出口；所述三级吸附塔(T103)的二次洁净气体入口连接二级吸附塔(T102)的二次洁净气体出口，G5液体出口分两路，一路连接G5循环物料入口，一路连接物料出口采出G3产品的G5过滤器(X103)。
2.根据权利要求1所述电子级超净高纯酸的制备装置，其特征在于，所述电子级气体入口连接电子级气体产出设备，所述电子级气体产出设备包括电子级的三氧化硫SO3、二氧化氮NO2、氯化氢HCl、氟化氢气体HF的产出设备。
3.根据权利要求1所述电子级超净高纯酸的制备装置，其特征在于，所述高纯水入口连接高纯水供水罐。
4.根据权利要求1所述电子级超净高纯酸的制备装置，其特征在于，所述G1过滤器(X101)、G3过滤器(X102)、G5过滤器(X103)的出口各自连接产品收集装置。
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