半导体级氨水及硫酸回收循环制造方法技术

一种半导体级氨水及硫酸回收循环制造方法，将半导体工业产生的大量废酸液及硫酸铵回收处理导入一混合炉加热，以产生混合气体及混合液体，再制得高纯度氨水及高纯度硫酸，供半导体工业使用。该混合气体包括氨气及水气经纯化后，产生高浓度的纯氨气，再用超纯水吸收以产生一半导体级氨水。而混合液体则包括废硫酸及水，导入一分解炉产生SO

【技术实现步骤摘要】
半导体级氨水及硫酸回收循环制造方法
本专利技术涉及一种半导体级氨水及硫酸回收循环制造方法，将半导体工业的废酸液及硫酸铵，回收并重新制成可使用的半导体级氨水及半导体级硫酸的工艺。
技术介绍
硫酸(H2SO4)，为一种具有高腐蚀性的强无机酸，对金属、生物组织及岩石等物质具有腐蚀性。硫酸是工业上一种重要的化学品，它用途十分广泛，如制造肥料、非碱性清洁剂、护肤品及油漆添加剂与炸药等。硫酸的制造方法为，先于空气中燃烧硫磺产生二氧化硫(SO2)气体，经过纯化和除去杂质后，接着在催化剂五氧化二钒的作用下，二氧化硫被氧化为三氧化硫(SO3)，之后再用浓硫酸吸收三氧化硫，形成发烟硫酸（H2S2O7，也写作H2SO4‧SO3），最后把发烟硫酸以水稀释成浓硫酸。氨气(NH3)，为一种是无色气体，有强烈刺激气味，极易溶于水。氨是所有食物和肥料的重要成分，也是很多药物和商业清洁用品直接或间接的组成部分，具有腐蚀性等危险性质。氨气的制造为哈伯法：在200大气压力和500℃的条件下，以氧化铁为催化剂，加热氮气和氢气制得。氨水（NH3‧H2O）氨水又称阿摩尼亚水，是氨气的水溶液，无色透明且具有刺激性气味。硫酸铵(NH4)2SO4，无色斜方晶体，易溶于水。硫酸铵可以在硫酸中直接通入氨制得，硫酸铵水溶液多半会被干燥成为固体硫酸铵。现今半导体工业在工艺中，如晶圆表面处理，会使用大量半导体级硫酸，因而产生大量的废硫酸液，然而这些废硫酸液中仍含有50%以上的硫酸、金属以及其他杂质，若未经处理而直接排放到环境中，不仅对水、土壤以及环境生态造成危害，也形成资源的浪费。现有技术的废硫酸液的处理方式有以下几种：1.中和处理：废硫酸液经酸碱中和后以废水形式排出、2.回收再利用：将废硫酸液浓缩成工业级硫酸使用、3.衍生利用：将废硫酸液制成肥料或农药，如硫酸铵与硫酸铝等。本研发团队之前已获准的专利技术专利TWI585035B“一种废酸液循环使用之制程”（以下统称为前案），可以将半导体工业产生的大量废酸液经过回收处理后再制得一半导体级硫酸，而直接有效的循环使用于半导体工艺，如晶圆表面的处理，故可降低业界对半导体级硫酸的庞大的需求，以及处理该废酸液的成本，也减少因废酸液排放而对环境造成的危害。前案的工艺虽可以将废硫酸转换为高纯度硫酸，但是该工艺原料仅限于废硫酸、硫化氢、含硫的可燃气体或含硫的废有机溶剂等，无法使用硫酸铵为原料。且该工艺需要将SO3先转换为发烟硫酸，再由发烟硫酸产生SO3，再制得高纯度硫酸，在工艺设备及能耗上较不理想。而且前案工艺也无法同时处理半导体工业上晶圆表面处理常用的氨水，其使用后所产生含氨氮的废水，严重影响环境，如水体富营养化，进而造成一系列的严重后果，人畜饮水困难甚至中毒事件及鱼类死亡。目前传统的处理方式是以硫酸和氨水反应生成硫酸铵，虽可降低废水的氨氮浓度，但产生的硫酸铵则有去化问题。由工业含氨废水所制造出的硫酸铵偏酸性，若长期作为氮肥使用，会破坏土壤的生产力。此外，部分地区，如中国台湾的法规规定工业废弃物不得农用，因此将工业废水所制造出的硫酸铵作为氮肥使用并不是一个好的资源再利用方式。另外，常见现有技术由硫酸铵制得氨气的方法(例如专利号为US.3862247的美国专利)乃通过加热至300~450°C的热分解产生氨气及硫酸氢铵，缺点为氨气的回收率偏低(<50%)。或通过触媒，在400°C将硫酸氢铵分解为氨气及硫酸(例如专利号为US.4081515的美国专利)。专利号为US4490347的美国专利公开了由硫酸氢铵和硫酸混合物制得烟酸，但无法得到为氨气及硫酸。专利号为CA2461683C的加拿大专利公开了由固态硫酸铵和浓硫酸在235~285°加热下制得氨气和浓硫酸，以上的工艺皆利用高成本硫酸铵及浓硫酸做为原料，且均无法解决半导体低浓度废硫酸及硫酸铵的去化问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的，在提供一种半导体级氨水及硫酸回收循环制造方法，其所建构的回收循环系统，具有一前段工艺、一中段工艺、一第一分流段工艺、一第二分流段工艺及一后段工艺，通过该回收循环系统将半导体工业产生的大量一废酸液及硫酸铵经过回收处理后再制得高纯度氨水及高纯度硫酸，供半导体工业使用，其制造方法步骤包括：该前段工艺，首先，将该废酸液及废硫酸铵导入一混合槽形成混合液，将该混合液加热，产生含氨气的混合气体及废硫酸，该混合气体导入回收氨气的纯化器，产生无金属的高纯度氨气；接着使用超纯水吸收此无金属的高纯度氨气产生半导体级氨水，供半导体业使用；该中段工艺，将前段工艺所剩的废酸液及废硫酸混合的废硫酸液导入一分解炉中，将该废硫酸液加热，产生SO2气体、氧气及水蒸气，再将SO2气体降温产生纯SO2气体；将纯SO2气体通过一转换塔，该转换塔中填有一催化剂，以将纯SO2气体转换成SO3气体；该第一分流段工艺，将中段工艺的该SO3气体导入一纯化器以产生高纯度SO3气体；该第二分流段工艺，将中段工艺的SO3气体导入一吸收塔中，该SO3气体会被该吸收塔中所具有的硫酸吸收，产生一发烟硫酸；将该发烟硫酸导入具有一除雾器的一薄膜蒸馏器中，利用薄膜蒸馏法再次产生高纯度SO3气体，以及；该后段工艺，再将上述该高纯度SO3气体导入一滤器中，产生无金属的高纯度SO3气体；将无金属的高纯度SO3气体通过一导管导入一反应塔中，被该反应塔中既有的高纯度硫酸所吸收，即产生一高纯度硫酸，并于该导管中添加一惰性气体；以及将该高纯度硫酸通过一过滤管过滤，即得一半导体级硫酸。较佳实施，其中该前段工艺加热混合液使得混合气体的操作压力在0.1至2大气压之间。较佳实施，其中该前段工艺的废酸液及废硫酸铵选自废硫酸、硫化氢、硫酸铵、硫酸氢铵、含硫的可燃气体或含硫的废有机溶剂。较佳实施，其中该前段工艺中进一步设一吸收塔，该吸收塔中添加70%至99%的一高纯度去离子水，以调整该半导体级氨水的浓度，以符合半导体工业工艺的所需。较佳实施，其中该后段工艺一产物塔，该产物塔中添加1%至50%的一高纯度去离子水，以调整该半导体级硫酸的浓度，以符合半导体工业工艺的所需。较佳实施，其中该中段工艺将该废硫酸加热的温度范围为600℃到700℃。较佳实施，其中该中段工艺将SO2降温的温度范围为250℃至350℃。较佳实施，其中该第二分流段工艺薄膜蒸馏法反应的温度范围为60℃到140℃。较佳实施，其中该中段工艺的后端设有一控制阀，使SO3气体通过该控制阀进入第一分流段工艺或第二分流段工艺，以产生高纯度SO3气体，而该第一分流段工艺及第二分流段工艺后端以另一控制阀相接，使所生成的高纯度SO3气体由该另一控制阀控制进入后段工艺的滤器中。较佳实施，其中该后段工艺的惰性气体为高纯度的氮气或空气，且添加量为1%至50%。较佳实施，其中该后段工艺的过滤管内设有一过滤膜，其孔径小于1μm。较佳实施，其中该过滤膜的材质为全氟烷氧基乙烯基醚共聚物以及氟化聚烯烃。与现有技术相较，本专利技术可将半本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体级氨水及硫酸回收循环制造方法，其特征在于：先建构一回收循环系统，该回收循环系统具有一前段工艺、一中段工艺、一第一分流段工艺、一第二分流段工艺及一后段工艺，通过该回收循环系统将半导体工业产生的大量一废酸液及硫酸铵经过回收处理后再制得高纯度氨水及高纯度硫酸，供半导体工业使用，其制造方法步骤包括：/n该前段工艺，首先，将该废酸液及废硫酸铵导入一混合槽形成混合液，将该混合液加热，产生含氨气的混合气体及废硫酸，该混合气体导入回收氨气的纯化器，产生无金属的高纯度氨气；接着使用超纯水吸收此无金属的高纯度氨气产生半导体级氨水，供半导体业使用；/n该中段工艺，将前段工艺所剩的废酸液及废硫酸混合的废硫酸液导入一分解炉中，将该废硫酸液加热，产生SO

【技术特征摘要】
1.一种半导体级氨水及硫酸回收循环制造方法，其特征在于：先建构一回收循环系统，该回收循环系统具有一前段工艺、一中段工艺、一第一分流段工艺、一第二分流段工艺及一后段工艺，通过该回收循环系统将半导体工业产生的大量一废酸液及硫酸铵经过回收处理后再制得高纯度氨水及高纯度硫酸，供半导体工业使用，其制造方法步骤包括：
该前段工艺，首先，将该废酸液及废硫酸铵导入一混合槽形成混合液，将该混合液加热，产生含氨气的混合气体及废硫酸，该混合气体导入回收氨气的纯化器，产生无金属的高纯度氨气；接着使用超纯水吸收此无金属的高纯度氨气产生半导体级氨水，供半导体业使用；
该中段工艺，将前段工艺所剩的废酸液及废硫酸混合的废硫酸液导入一分解炉中，将该废硫酸液加热，产生SO2气体、氧气及水蒸气，再将SO2气体降温产生纯SO2气体；将纯SO2气体通过一转换塔，该转换塔中填有一催化剂，以将纯SO2气体转换成SO3气体；
该第一分流段工艺，将中段工艺的该SO3气体导入一纯化器以产生高纯度SO3气体；
该第二分流段工艺，将中段工艺的SO3气体导入一吸收塔中，该SO3气体会被该吸收塔中所具有的硫酸吸收，产生一发烟硫酸；将该发烟硫酸导入具有一除雾器的一薄膜蒸馏器中，利用薄膜蒸馏法再次产生高纯度SO3气体，以及；
该后段工艺，再将上述该高纯度SO3气体导入一滤器中，产生无金属的高纯度SO3气体；将无金属的高纯度SO3气体通过一导管导入一反应塔中，被该反应塔中既有的高纯度硫酸所吸收，即产生一高纯度硫酸，并于该导管中添加一惰性气体；以及将该高纯度硫酸通过一过滤管过滤，即得一半导体级硫酸。


2.根据权利要求1所述的半导体级氨水及硫酸回收循环制造方法，其特征在于：该前段工艺加热混合液使得混合气体的操作压力在0.1至2大气压之间。


3.根据权利要求1所述的半导体级氨水及硫酸回收循环制造方法，其特征在于：该前段工艺的废酸液及废硫酸铵选自废硫酸、硫化氢、硫酸铵、硫酸氢铵、含硫的可燃气体或含...

【专利技术属性】
技术研发人员：方旭强，
申请(专利权)人：强方投顾股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71