一种电子级氟化氢制备工序制造技术

本发明专利技术涉及氟化工技术领域，具体涉及一种电子级氟化氢制备工序。其特征是：包括蒸腾循环氧化反应工序、循环流化床精馏工序、洗涤吸收冷凝工序。

【技术实现步骤摘要】
一种电子级氟化氢制备工序
本专利技术涉及氟化工
，具体涉及一种电子级氟化氢制备工序。
技术介绍
电子级氟化氢主要是作为清洗剂和蚀刻剂用于光伏、集成电路等行业，是这些行业的关键辅助材料之一，由于杂质砷对电子器件的性能有严重影响，因此砷的脱除是氟化氢提纯的关键技术，通常采用的方法是使用氧化剂把三价砷氧化为高沸点五价砷化合物，再利用挥发性差别将其蒸馏排除。中国专利技术专利（专利号为CN201110276860.4，专利名称为一种制备电子级氢氟酸的方法）公开了一种制备电子级氢氟酸的方法，包括以下步骤：（1）工业级无水HF原料的气化：将原料工业级HF在35℃气化；（2）氟气氧化和脱轻组分将气化后的HF和氟气连续通入氟气氧化反应器，氟气氧化反应器上安装有调节反应物料温度的冷却换热器，及内装填料的吸收塔，通过循环泵把HF不断的打入吸收塔的顶部，使未反应完的氟气与吸收塔流下的循环HF逆流接触；氟气的用量为1-2g/kgHF，氟气氧化反应的温度控制在0-20℃，设备的压力为常压，泵的循环量为进料HF质量的10倍；（3）高沸精馏经过上部的氧化脱轻组分后的HF进入高沸精馏塔，高沸精馏塔塔顶HF的温度控制在20℃，高沸精馏塔的回流比为1-3；（4）水洗精馏经过高沸精馏后的HF和新鲜的电子级高纯水分别打入水洗精馏塔的塔釜中，水洗精馏塔设为两段，下面为洗涤段，上面为精馏段；在洗涤段，在塔釜加热器的作用下，氢氟酸发生气化，回流的氢氟酸和新加入的高纯水通过液体分布器均匀的分布在填料上，与塔釜上升的氢氟酸蒸汽逆流接触，把HF中的杂质洗涤下来，塔釜引出液体的浓度控制在70-80%，水洗精馏塔塔底恒温再沸器中液体的温度为48-65℃；经过洗涤后的氢氟酸进入精馏段，经过精馏提纯后进入塔顶冷凝器，冷凝后，部分回流，回流比控制在2-4，塔的操作压力为110kPa，塔顶采出的产品即为符合电子级产品质量要求的无水HF；其中：无水HF被水吸收后制得各种浓度的电子级产品氢氟酸。中国专利技术专利（专利号为CN201310052553.7，专利名称为一种电子级氢氟酸的制备方法）公开了一种电子级氢氟酸的制备方法，其特征是，将工业无水氟化氢液体和纯水通入精馏塔中，形成第一浓度的氢氟酸；然后加入过氧化氢溶液，氧化其中的砷、硅杂质，再进行精馏；将精馏得到的氟化氢气体冷凝成氟化氢液体，进行第一次过滤，并用纯水吸收成第二浓度的氢氟酸，再进行第二次过滤，得到电子级氢氟酸产品；将尾气用纯水吸收，制成工业级氢氟酸。本专利技术制备工艺简单，不引入额外杂质，制备的电子级氢氟酸达到半导体设备和材料国际标准SEMI-C7标准，产量高、成本低，采用一条生产工序既可制备电子级氢氟酸又可制备分析纯级氢氟酸。现有技术1采用氟气作为氧化剂氧化氟化氢中的杂质，并用洗涤精馏的方法分别脱除高沸物如HAsF6、MAsF6、H2SO4、H2O、H2SiF6、H3PO4等及易挥发组分SO2、SiF4、PF3、POF3、AsF5、SF6、PF5等，仍待解决的问题有，其一，氟气有剧毒、高度化学活泼性及强氧化性，现有输送机械如循环泵很难解决密封问题，发生泄漏易发生严重安全事故；其二，将精馏与洗涤整合在一个精馏塔中完成不符合技术规范；现有技术2指出了氟化氢中的杂质砷对电子器件的性能有严重影响，砷的脱除是氟化氢提纯的关键技术，现有技术通常采用的方法是使用氧化剂把三价砷氧化为高沸点五价砷化合物，再利用蒸馏的工艺方法将其排除，氧化剂通常选择高锰酸钾、双氧水、重铬酸钾等，仍待解决的问题有，其一，引入其他杂质增加后续处理的难度和成本；其二，氧化的时间较长，一般都达到6～48小时，能耗较高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种电子级氟化氢制备工序，其特征是：包括蒸腾循环氧化反应工序、循环流化床精馏工序、洗涤吸收冷凝工序。工序一，蒸腾循环氧化反应工序，蒸腾循环反应器保持常压状态，贮存在集液箱的无水氟化氢经沸腾排管的加热气化上升送入氧化反应釜，加热温度30～31℃，由于沸腾排管中的氟化氢气化后呈沸腾状态，鼓泡上升成为气液混合流进入氧化反应釜，氟化氢气液混合流经挡液板后，液相部分因挡液板的阻碍失去动能并在重力的作用富集到氧化反应釜底部，气相部分上升充满氧化反应釜上部并与氟气混合充分传质，由于气化体积膨胀压力的驱动及重力的作用，气液混合流进入降液排管冷凝，降液排管冷凝温度为9～10℃，氟化氢再次被冷凝为液体，氟气因为沸点较低在分离槽与氟化氢冷凝液分离回到氧化反应釜上部，冷凝液经降液排管汇集到循环储槽中，循环储槽通过回流排管与集液箱连通，部分氟化氢冷凝液经回流排管进入集液箱，回流液流量与中间产品引出流量比值即回流比设计为0.2～0.25，由于蒸腾循环的作用，氟化氢不断重复气化蒸腾上升，冷凝液化下流两相循环变化过程，在气相阶段与氟气经氟气混合迅速完成氧化反应又即刻形成冷凝液富集到循环储槽中，运行一段时间后，循环储槽中经过氧化的氟化氢冷凝液浓度越来越高，达标后作为中间产品引出送入循环流化床蒸馏塔精馏。工序二，循环流化床精馏工序，氧化处理后的氟化氢液从设计在循环流化床蒸馏塔体中部的料液入口进入，注入布液盘，注入温度9～10℃，氟化氢液经布液盘均匀分布后滴落恒温再沸器，恒温再沸器包括换热管组件和翼板，恒温再沸器加热温度为30℃，氟化氢液滴在下流到一级级翼板时被气化形成上升蒸汽，穿过布液盘进入多级旋液分离冷凝器Ⅰ，多级旋液分离冷凝器Ⅰ设计有夹套并通入温度为20～21℃冷却水，上升蒸汽携带的液滴经旋风分离在多级旋液分离冷凝器Ⅰ筒身壁上形成连续液膜，上升蒸汽与下流液膜充分传质后进入循环流化床蒸馏塔体外的多级旋液分离冷凝器Ⅱ，多级旋液分离冷凝器Ⅱ同样设计有夹套并通入温度为19.5±0.5℃冷却水，此时上升蒸汽的易挥发组分氟化氢含量不断提高，经多级旋液分离冷凝器Ⅱ冷凝下来的氟化氢液纯度不断提高并从底部引出，多级旋液分离冷凝器Ⅱ底部设计有U型液封组件和回流管，将部分氟化氢液返回布液盘成为回流液，回流比设计为0.2～0.25，循环流化床蒸馏塔体内多级旋液分离冷凝器Ⅰ冷凝下来的回流液也再次经布液盘下流至恒温再沸器，那么塔底富集的难挥发组分HAsF6、MAsF6含量越来越高，从而实现了重组分HAsF6、MAsF6的脱除，从多级旋液分离冷凝器Ⅱ排放的不凝气作为尾气送入洗涤吸收冷凝塔组件处理。工序三，洗涤吸收冷凝工序，尾气经进气导管导入，此时尾气温度为19～21℃，主要组分为氟化氢，尾气在洗涤吸收塔体内向上流经填料和布液栅板，在此与喷淋管件播洒的氢氟酸冷凝液传质传热，经冷却的尾气经排气导管进入冷凝塔的尾气进口，冷凝塔的尾气进口与冷凝塔体采用文丘里管原理设计，目的是使尾气经直径较小的尾气进口压缩后进入直径较大的冷凝塔体扩散，使液滴在尾气内分布均匀，从而提高在冷凝管板的冷凝效率，尾气经冷凝管板完成热交换后经除液装置和尾气排放口排出，尾气排放口温度控制在9～10℃，洗涤吸收塔冷凝下来的氢氟酸冷凝液经填料汇集沿洗涤吸收塔体壁流经集液管回收到循环贮槽中，冷凝塔冷凝下来的氢氟酸冷凝液经冷凝液出口回收到循环贮槽中，循环泵组件将循环贮槽中的氢氟酸冷凝液返回喷淋管件洗涤冷凝尾气，由于洗涤吸收塔、冷凝塔的底部与循环贮槽连通，洗涤吸收塔的洗涤液和冷凝塔的冷凝液均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子级氟化氢制备工序，其特征是：包括蒸腾循环氧化反应工序、循环流化床精馏工序、洗涤吸收冷凝工序；工序一，蒸腾循环氧化反应工序，蒸腾循环反应器保持常压状态，贮存在集液箱的无水氟化氢经沸腾排管的加热气化上升送入氧化反应釜，加热温度30～31℃，由于沸腾排管中的氟化氢气化后呈沸腾状态，鼓泡上升成为气液混合流进入氧化反应釜，氟化氢气液混合流经挡液板后，液相部分因挡液板的阻碍失去动能并在重力的作用富集到氧化反应釜底部，气相部分上升充满氧化反应釜上部并与氟气混合充分传质，由于气化体积膨胀压力的驱动及重力的作用，气液混合流进入降液排管冷凝，降液排管冷凝温度为9～10℃，氟化氢再次被冷凝为液体，氟气因为沸点较低在分离槽与氟化氢冷凝液分离回到氧化反应釜上部，冷凝液经降液排管汇集到循环储槽中，循环储槽通过回流排管与集液箱连通，部分氟化氢冷凝液经回流排管进入集液箱，回流液流量与中间产品引出流量比值即回流比设计为0.2～0.25，由于蒸腾循环的作用，氟化氢不断重复气化蒸腾上升，冷凝液化下流两相循环变化过程，在气相阶段与氟气经氟气混合迅速完成氧化反应又即刻形成冷凝液富集到循环储槽中，运行一段时间后，循环储槽中经过氧化的氟化氢冷凝液浓度越来越高，达标后作为中间产品引出送入循环流化床蒸馏塔精馏；工序二，循环流化床精馏工序，氧化处理后的氟化氢液从设计在循环流化床蒸馏塔体中部的料液入口进入，注入布液盘，注入温度9～10℃，氟化氢液经布液盘均匀分布后滴落恒温再沸器，恒温再沸器包括换热管组件和翼板，恒温再沸器加热温度为30℃，氟化氢液滴在下流到一级级翼板时被气化形成上升蒸汽，穿过布液盘进入多级旋液分离冷凝器Ⅰ，多级旋液分离冷凝器Ⅰ设计有夹套并通入温度为20～21℃冷却水，上升蒸汽携带的液滴经旋风分离在多级旋液分离冷凝器Ⅰ筒身壁上形成连续液膜，上升蒸汽与下流液膜充分传质后进入循环流化床蒸馏塔体外的多级旋液分离冷凝器Ⅱ，多级旋液分离冷凝器Ⅱ同样设计有夹套并通入温度为19.5±0.5℃冷却水，此时上升蒸汽的易挥发组分氟化氢含量不断提高，经多级旋液分离冷凝器Ⅱ冷凝下来的氟化氢液纯度不断提高并从底部引出，多级旋液分离冷凝器Ⅱ底部设计有U型液封组件和回流管，将部分氟化氢液返回布液盘成为回流液，回流比设计为0.2～0.25，循环流化床蒸馏塔体内多级旋液分离冷凝器Ⅰ冷凝下来的回流液也再次经布液盘下流至恒温再沸器，那么塔底富集的难挥发组分HAsF6、MAsF6含量越来越高，从而实现了重组分HAsF6、MAsF6的脱除，从多级旋液分离冷凝器Ⅱ排放的不凝气作为尾气送入洗涤吸收冷凝塔组件处理；工序三，洗涤吸收冷凝工序，尾气经进气导管导入，此时尾气温度为19～21℃，主要组分为氟化氢，尾气在洗涤吸收塔体内向上流经填料和布液栅板，在此与喷淋管件播洒的氢氟酸冷凝液传质传热，经冷却的尾气经排气导管进入冷凝塔的尾气进口，冷凝塔的尾气进口与冷凝塔体采用文丘里管原理设计，目的是使尾气经直径较小的尾气进口压缩后进入直径较大的冷凝塔体扩散，使液滴在尾气内分布均匀，从而提高在冷凝管板的冷凝效率，尾气经冷凝管板完成热交换后经除液装置和尾气排放口排出，尾气排放口温度控制在9～10℃，洗涤吸收塔冷凝下来的氢氟酸冷凝液经填料汇集沿洗涤吸收塔体壁流经集液管回收到循环贮槽中，冷凝塔冷凝下来的氢氟酸冷凝液经冷凝液出口回收到循环贮槽中，循环泵组件将循环贮槽中的氢氟酸冷凝液返回喷淋管件洗涤冷凝尾气，由于洗涤吸收塔、冷凝塔的底部与循环贮槽连通，洗涤吸收塔的洗涤液和冷凝塔的冷凝液均汇集到循环贮槽中，冷凝液经循环泵组件输送返回洗涤吸收塔持续冷却洗涤尾气，那么循环贮槽中的纯水吸收的氢氟酸浓度越来越高，可根据需要获得各种浓度的工业氢氟酸。...

【技术特征摘要】
1.一种电子级氟化氢制备工序，其特征是：包括蒸腾循环氧化反应工序、循环流化床精馏工序、洗涤吸收冷凝工序；工序一，蒸腾循环氧化反应工序，蒸腾循环反应器保持常压状态，贮存在集液箱的无水氟化氢经沸腾排管的加热气化上升送入氧化反应釜，加热温度30～31℃，由于沸腾排管中的氟化氢气化后呈沸腾状态，鼓泡上升成为气液混合流进入氧化反应釜，氟化氢气液混合流经挡液板后，液相部分因挡液板的阻碍失去动能并在重力的作用富集到氧化反应釜底部，气相部分上升充满氧化反应釜上部并与氟气混合充分传质，由于气化体积膨胀压力的驱动及重力的作用，气液混合流进入降液排管冷凝，降液排管冷凝温度为9～10℃，氟化氢再次被冷凝为液体，氟气因为沸点较低在分离槽与氟化氢冷凝液分离回到氧化反应釜上部，冷凝液经降液排管汇集到循环储槽中，循环储槽通过回流排管与集液箱连通，部分氟化氢冷凝液经回流排管进入集液箱，回流液流量与中间产品引出流量比值即回流比设计为0.2～0.25，由于蒸腾循环的作用，氟化氢不断重复气化蒸腾上升，冷凝液化下流两相循环变化过程，在气相阶段与氟气经氟气混合迅速完成氧化反应又即刻形成冷凝液富集到循环储槽中，运行一段时间后，循环储槽中经过氧化的氟化氢冷凝液浓度越来越高，达标后作为中间产品引出送入循环流化床蒸馏塔精馏；工序二，循环流化床精馏工序，氧化处理后的氟化氢液从设计在循环流化床蒸馏塔体中部的料液入口进入，注入布液盘，注入温度9～10℃，氟化氢液经布液盘均匀分布后滴落恒温再沸器，恒温再沸器包括换热管组件和翼板，恒温再沸器加热温度为30℃，氟化氢液滴在下流到一级级翼板时被气化形成上升蒸汽，穿过布液盘进入多级旋液分离冷凝器Ⅰ，多级旋液分离冷凝器Ⅰ设计有夹套并通入温度为20～21℃冷却水，上升蒸汽携带的液滴经旋风分离在多级旋液分离冷凝器Ⅰ筒身壁上形成连续液膜，上升蒸汽...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨松，
申请(专利权)人：杨松，
类型：发明
国别省市：福建,35