本发明专利技术公开了一种超高纯电子级磷酸的生产方法，包括：(1)将高纯三氯氧磷加热气化；三氯氧磷蒸气进入磷酸发生器；(2)高纯水加热制得水蒸汽，水蒸气进入磷酸发生器；(3)调节在磷酸发生器里水蒸气与三氯氧磷蒸气的质量比例，进行反应，生成超高纯磷酸和氯化氢蒸气，磷酸加入集液槽，氯化氢经除沫后进入盐酸集液器；(4)所得磷酸经加热，真空脱出氯化氢之后即得到超高纯电子级磷酸；(5)所得盐酸进入蒸发器，蒸出氯化氢气体并用吸收液循环吸收得到高纯盐酸；吸收后的尾气经冷凝除沫后通过尾气塔排入大气。本方法通过三氯氧磷和水蒸汽进行气相反应，增大反应物接触面，有效控制反应速度，并控制磷酸中水和氯化氢含量，可制得超高纯电子级磷酸，副产高纯盐酸。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磷酸，具体来说，涉及超高纯电子级磷酸的生产方法。
技术介绍
一般集成电路制作和TFT-IXD液晶显示器的生产所需磷酸纯度要求不高，非金属离子含量不高于12X 1(Γ6(即12ppm)，金属离子不超过1100X 1(Γ9(即IlOOppb)，产品质量达到SEMI grade 2标准即可。但对于大规模集成电路制作要求质量指标必须达SEMIgrade 3，而高端芯片制作及磷源掺杂中所需磷酸要求级别较高，其金属杂质含量不超过10 X KT9 (即 IOppb)。 目前国内制取SEMI grade 2超高纯磷酸的生产工艺，绝大部分指标逐步接近于SEMI grade 3标准，金属离子含量不超过250 X 10_9 (即250ppb)，其制备方法为湿法磷酸净化精制法、热法磷酸净化法、结晶法、电解净化法和离子交换及电渗法等。在中国专利文献中涉及超高纯磷酸/电子级磷酸的申请件有200510003114. 2号《超高纯磷酸的生产方法》、200610013611. 5号《熔融结晶法制备电子级磷酸的方法》、200610051073. 9号《一种电子级磷酸的生产方法》、200910094409. 3号《一种用黄磷直接制取电子级磷酸的方法》、201010104321. 8号《液膜结晶制备电子级磷酸的方法》、201010100473. O号《一种流动层析结晶法制备高纯磷酸的方法》，这些方法均不能满足高端微电子工业的要求，尤其是不能满足超大规模集成电路和芯片制作需求，更不能作为掺杂磷源使用。国外也有用磷酸制备超高纯磷酸的技术，但均采用多道工序提纯磷酸的方法进行，不是直接生产获得。日本专利(公开号2000-239008)公开了高纯三氯氧磷加入纯水中令其水解并浓缩其水解产物后，获得金属离子不超过IOX 10_9(即IOppb)的高纯磷酸生产方法。但其方法反应激烈程度不便控制，磷酸中水量过大，氯化氢含量较高，需脱出大量氯化氢和水，能耗过高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，通过三氯氧磷和高纯水汽化，引入超高纯磷酸发生器内进行反应，通过气相接触方式增大反应物接触面，有效控制三氯氧磷与水的反应速度，并控制磷酸中水和氯化氢含量，以制得超高纯电子级磷酸。专利技术人提供的超高纯电子级磷酸的生产方法，包括以下步骤(I)将纯度为质量分数99. 9999 %的三氯氧磷送入三氯氧磷蒸气发生器，加热使之气化；生成的三氯氧磷蒸气进入磷酸发生器；(2)将电阻率在17. 5兆欧以上的高纯水引入水蒸汽发生器，并通过电加热制得水蒸汽，生成的水蒸气进入磷酸发生器；(3)调节在磷酸发生器里水蒸气与三氯氧磷蒸气的质量比例为5 : (9 12)，使之进行反应，生成超高纯磷酸和氯化氢蒸气，磷酸流入集液槽，氯化氢蒸气经过除沫后进入盐酸集液器；(4)上一步得到的磷酸经过加热，在真空状态下脱出氯化氢之后即得到超高纯电子级磷酸，进入储槽；(5)第3步得到的盐酸从母液槽进入盐酸蒸发器，通过加热蒸出氯化氢气体并送入盐酸吸收器，用吸收液循环吸收得到高纯盐酸，进入储槽；吸收后的尾气经过冷凝除沫后通过尾气塔排入大气。上述第I步的质量分数99. 9999%的三氯氧磷是将高纯黄磷与氯气反应制取三氯化磷，在滴水通氯后合成三氯氧磷，再通过蒸馏塔蒸馏得三氯氧磷粗品，将三氯氧磷粗品经精馏塔提纯获得的；所述三氯氧磷蒸汽发生器温度控制为100°c 107°C。上述第2步的电阻率在17. 5兆欧以上的高纯水是工业水通过过滤除杂、反渗透、树脂离子交换，获得的高纯水；所述水蒸汽发生器的温度控制为95°C 100°C。上述第3步的水蒸汽由上部喷头的喷射量与下部喷头的喷射量比例控制为I (3 9)。 上述第4步中，磷酸真空蒸馏脱氯温度控制为110°C 120°C，真空度控制为2500 4000Pa，所述得到超高纯电子级磷酸质量分数为88%，其金属杂质均小于10Χ1(Γ9(即 IOppb)。上述第5步中，加热蒸出氯化氢气体的温度控制为80°C 110°C;盐酸吸收器的吸收温度控制为20°C 30°C ;盐酸吸收塔补水量为高纯三氯氧磷进料质量的I. 2 I. 4倍；所述得到的高纯盐酸质量分数为36%，其金属杂质均小于10X10_9(即IOppb)。专利技术人指出 第5步中的吸收液循环吸收氯化氢气体，是采用常规化工吸收单元的方式，吸收液需要进入换热器通过冷却水间接换热降低温度后用循环泵打入吸收器内进行循环吸收，以保证吸收率符合工艺要求。本专利技术的使用是通过一整套生产装置来完成的，该装置由三氯氧磷储罐、三氯氧磷蒸气发生器、水蒸气发生器、带集液槽的磷酸发生器、脱氯器、磷酸储槽、真空泵、带母液槽的盐酸集液器、盐酸蒸发器、带循环槽的盐酸吸收器、换热器、循环泵、盐酸储槽、尾气引风机、尾气塔以及连接管道组成。与现有技术相比，本专利技术的方法具有以下优点①设备为高纯石英或PFA材料，系统为密闭操作，环境对产品纯度无影响；②磷酸发生器内可有效控制水蒸气与三氯氧磷蒸汽混合比例，有效调剂磷酸浓度，降低高纯磷酸浓缩耗能三氯氧磷水解产生的磷酸和氯化氢大部分分别往不同方向流动，有效抑制磷酸中盐酸含量和盐酸中磷酸含量，并在反应热影响下磷酸集液、盐酸集液温度较高，从而节省磷酸脱氯和盐酸脱磷工序时间和能耗；④发生器内水汽和三氯氧磷蒸汽有效接触面大，并在磷酸发生器上端设置磷酸液封安全装置，克服了水通入三氯氧磷或三氯氧磷通入水中，接触面积小，局部反应激烈，生产安全性差且效率低等缺陷发生器上部设置氟塑料填料有效阻止磷酸上移，从而抑制盐酸中磷酸含量酸吸收塔采用冷水循环吸收，确保吸收率。附图说明图I为本专利技术方法的流程示意图。图中I为磷酸发生器，2为脱氯器，3为盐酸集液器，4为盐酸吸收器，5为尾气塔，6为水蒸气发生器，7为三氯氧磷蒸气发生器，8为集液槽，9为磷酸储槽，10为盐酸蒸发器，11为母液槽，12为水蒸气喷嘴，13为盐酸储槽，14为三氯氧磷蒸气喷嘴，15为氟树脂填料环，16为循环槽，17为换热器，18为循环泵，19为循环液喷嘴，20为冷凝器，21为液封，22为真空泵，23为三氯氧磷储罐，24为尾气引风机。具体实施例方式以下实施例可以更好地说明本专利技术生产流程如图I : (I)将质量分数为99. 9999%的高纯三氯氧磷IOOkg导入高纯三氯氧磷蒸汽发生器，通过电加热方式控制三氯 氧磷蒸汽发生器温度在100°c 107°C范围，使其产生大量三氯氧磷蒸汽引入磷酸发生器进行反应；(2)将电阻率为17.5ΜΩ以上的高纯水50kg引入水蒸汽发生器，并通过电加热方式控制水蒸汽发生器温度为95°C 100°C，使其产生大量水蒸汽引入磷酸发生器进行反应；(3)通过阀门调剂水蒸气与三氯氧磷蒸汽进入磷酸发生器内的质量比例为I : 2，并通过阀门调剂水蒸汽上部喷头与下部喷头的喷射量比例为I : 6，(4)反应产生的磷酸流入磷酸集液槽，集液槽内磷酸导入磷酸真空蒸馏脱氯器脱氯，通过电加热方式控制其温度为115°C 120°C，磷酸蒸馏器产生的氯化氢及水汽先后进入盐酸集液器和盐酸吸收器；取样检测高纯电子级磷酸浓度达88 %，导入成品槽用高纯PE包装桶在百级洁净区包装，得产品72kg ;(5)通过尾气引风机作用，将反应生成的氯化氢引入盐酸集液器，盐酸母液槽内集下的母液又流入盐酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超高纯电子级磷酸的生产方法，其特征包括以下步骤：(1)将纯度为质量分数99.9999％的三氯氧磷送入三氯氧磷蒸气发生器，加热使之气化；生成的三氯氧磷蒸气进入磷酸发生器；(2)将电阻率在17.5兆欧以上的高纯水引入水蒸汽发生器，并通过电加热制得水蒸汽，生成的水蒸气进入磷酸发生器；(3)调节在磷酸发生器里水蒸气与三氯氧磷蒸气的质量比例为5∶(9～12)，使之进行反应，生成超高纯磷酸和氯化氢蒸气，磷酸加入集液槽，氯化氢蒸气经过除沫后进入盐酸集液器；(4)上一步得到的磷酸经过加热，在真空状态下脱出氯化氢之后即得到超高纯电子级磷酸，进入储槽；(5)第3步得到的盐酸从母液槽进入盐酸蒸发器，通过加热蒸出氯化氢气体并送入盐酸吸收器，用吸收液循环吸收得到高纯盐酸，进入储槽；吸收后的尾气经过除沫后通过尾气塔排入大气。
【技术特征摘要】
1.一种超高纯电子级磷酸的生产方法，其特征包括以下步骤 (1)将纯度为质量分数99.9999%的三氯氧磷送入三氯氧磷蒸气发生器，加热使之气化；生成的三氯氧磷蒸气进入磷酸发生器； (2)将电阻率在17.5兆欧以上的高纯水引入水蒸汽发生器，并通过电加热制得水蒸汽，生成的水蒸气进入磷酸发生器； (3)调节在磷酸发生器里水蒸气与三氯氧磷蒸气的质量比例为5 (9 12)，使之进行反应，生成超高纯磷酸和氯化氢蒸气，磷酸加入集液槽，氯化氢蒸气经过除沫后进入盐酸集液器； (4)上一步得到的磷酸经过加热，在真空状态下脱出氯化氢之后即得到超高纯电子级磷酸，进入储槽； (5)第3步得到的盐酸从母液槽进入盐酸蒸发器，通过加热蒸出氯化氢气体并送入盐 酸吸收器，用吸收液循环吸收得到高纯盐酸，进入储槽；吸收后的尾气经过除沫后通过尾气塔排入大气。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述第I步的质量分数99.9999%的三氯氧磷是将高纯黄磷与氯气反应制取三氯化磷，在滴水通氯后合成三氯氧磷，再通过蒸馏塔蒸馏得三氯氧磷...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗培华，
申请(专利权)人：罗培华，
类型：发明
国别省市：
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