一种高纯硝酸的连续生产方法技术

本发明专利技术公开了一种高纯硝酸的连续生产方法，该生产方法为采用循环载气方法进行提纯工业硝酸，该循环载气方法为利用不同温度下硝酸的饱和蒸汽压不同，将载气气体鼓入硝酸物料中，获得硝酸饱和的混合气，而后在换热器中降温，实现硝酸的过饱和析出，进而实现硝酸物料的传输与提纯工作，载气气体在工艺中循环使用。采用本发明专利技术工艺制备的超高纯硝酸各单项金属离子含量低于10ppt，除硝酸根外，各单项阴离子小于50ppb。与已有方法相比，本发明专利技术工艺和设备简单，生产效率高，产品质量稳定，能耗低，产品满足甚至超过SEMI C12标准的要求，可用于高集成度芯片的清洗和刻蚀。集成度芯片的清洗和刻蚀。集成度芯片的清洗和刻蚀。

【技术实现步骤摘要】
一种高纯硝酸的连续生产方法


[0001]本专利技术涉及超纯高净电子化学品的制备方法，具体涉及一种高纯硝酸的生产方法。

技术介绍

[0002]随着我国电子工业快速发展，芯片制造水平迅猛提升，国际半导体设备材料产业协会制定更苛刻的SEMI C12标准。作为芯片制造的关键性技术材料——超纯高净电子化学品的技术要求逐步提升，电子化学品的纯净度直接影响芯片的电性能、成品率和可靠性。硝酸作为一种具有氧化性的强酸，可以去除大部分金属、金属氧化物以及有机物，被大量用于芯片的清洗和蚀刻。
[0003]目前，国内生产厂商采用精馏法、树脂过滤、滤膜过滤等工艺降低硝酸原料中金属含量，产品符合SEMI C8标准。采用上述生产工艺，操作工艺复杂，难以控制生产质量进而难以获得稳定性产品。随着IC存贮容量逐步增大，作为绝缘层的氧化膜变得更薄，电子化学品种中的碱金属杂质会溶入氧化膜中，从而导致绝缘电压降低；重金属杂质会附着在硅晶片表面上并使P
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N结耐电压降低。对不同线宽的IC工艺技术，需配套不同级别的高纯电子化学试剂。
[0004]现有技术中，生产超高纯的硝酸的工艺主要是工业硝酸精馏法。该精馏法需要把工业硝酸物料加热到约120℃。该方法存在的问题包括：第一，硝酸有遇热分解、遇光分解的特性，因此，需要采取进一步的吹白工艺，工艺比较复杂，同时还导致大量含氮废气排放；第二，需要高温加热、能耗高；第三，硝酸具有强腐蚀性，符合高温下加热硝酸要求的加热器的技术要求非常高，因而制作成本高。总之，现有的方法不利于节能减排，与国家倡导的绿色节能环保政策相违背，同时设备要求高，不适于推广应用。
[0005]有专利文献提出，将试剂原料与载气分别加热到原料的沸点以下2
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30℃，在相对较低的温度下使原料被蒸发，之后，原料蒸汽与载气一起进入冷凝器，原料蒸汽被冷凝，获得产品。但是，该方法对于温度的降低程度较小，能耗仍然高，对于设备的要求没有降低，同时，也仍然存在废气排放问题。而且该方法只获得了符合SEMI C8标准的产品。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的问题是克服现有技术的不足，提供一种设备要求降低、节能、废气排放减少、生产效率提高、适于推广与应用的高纯硝酸的连续生产方法。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高纯硝酸的连续生产方法，所述高纯硝酸中，各项金属阳离子质量含量在10ppt以下，除硝酸根外，各项阴离子质量含量在50ppb以下，所述生产方法以工业硝酸为原料，其中，所述生产方法为采用循环载气方法进行提纯所述工业硝酸，所述循环载气方法包括如下工序：工序（1）：采用载气加热器对载气进行加热；
工序（2）：将加热后的载气鼓入所述工业硝酸中使硝酸蒸发，获得硝酸饱和的混合气，然后使硝酸饱和的混合气通过填料，去除工业级硝酸飞沫；工序（3）：使经工序（2）处理后的硝酸饱和的混合气通过一级换热器进行冷却，部分硝酸将过饱和析出，析出的硝酸经所述填料的表面回流至所述工业硝酸中；工序（4）：将经工序（3）处理后剩下的硝酸饱和的混合气通过二级换热器进行冷却，使所述混合气中的硝酸过饱和析出，得到纯化的硝酸；工序（5）：使经工序（4）处理后的所述混合气中的载气经气体压缩机抽吸压缩，然后在该气体压缩机的推动下再次循环进入工序（1）的所述载气加热器中进行加热，再鼓入所述工业硝酸中；其中，所述一级换热器设置有混合气出口，所述二级换热器设置有载气出口，所述气体压缩机使所述混合气出口、所述载气出口分别处于负压状态。
[0008]根据本专利技术的一些优选方面，所述工序（1）中，控制加热后的载气的温度为室温至300℃。进一步地，所述工序（1）中，控制加热后的载气的温度为室温至200℃。更进一步地，所述工序（1）中，控制加热后的载气的温度为50至200℃。再进一步地，所述工序（1）中，控制加热后的载气的温度为80至200℃。
[0009]根据本专利技术的一些优选方面，所述工序（1）中，所述载气加热器的材料为高纯石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、合金、搪瓷、氟塑料或衬氟材料。
[0010]根据本专利技术的一些优选方面，所述工序（1）中，在采用所述载气加热器对载气进行加热之前，先对载气进行过滤操作以除去杂质，所述杂质包括颗粒物、液体雾沫。
[0011]根据本专利技术的一些优选方面，所述工序（2）中，控制载气的鼓入气压为0.01
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2000kPa。进一步地，所述工序（2）中，控制载气的鼓入气压为0.1
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500kPa。更进一步地，所述工序（2）中，控制载气的鼓入气压为50
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200kPa。
[0012]根据本专利技术的一些优选方面，所述工序（2）中，控制载气的鼓入流速为0.1
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2000m3/h，控制所述工业硝酸的加料量为0.01
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200L/h。
[0013]根据本专利技术的一些优选方面，所述工序（2）中，鼓入的载气通过气体分布器进行分布，所述气体分布器上密布有多个输出气孔，所述输出气孔的孔径为0.01mm
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20mm。
[0014]根据本专利技术的一些优选方面，所述工序（2）中，使所述工业硝酸自上而下流经所述气体分布器并在所述气体分布器上形成液膜，同时使载气自下而上通过所述气体分布器和穿过所述液膜，其中控制所述液膜的厚度为0.1
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2000mm。
[0015]进一步地，在本专利技术的一些优选实施方式中，控制所述液膜的厚度为2
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10mm，或为100
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200mm，或为500
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1000mm，或为1000
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1700mm，或为1800
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2000mm等。
[0016]根据本专利技术的一些优选方面，所述气体分布器包括壳体、设置在所述壳体内的多个气体分布组件，所述的多个气体分布组件沿上下方向左右交错排列；各个所述气体分布组件独立地包括：水平设置的喷气板以及形成在所述喷气板上的多个所述输出气孔，所述喷气板的一端与壳体连接，另一端为自由端，且在该自由端上设置直立的挡板，所述挡板的顶部与上一层的所述喷气板之间设置有间隙；或，各个所述气体分布组件独立地包括：水平设置的喷气板、形成在所述喷气板上的多个气孔以及设置在所述喷气板上的多个泡罩式的喷头，每个所述泡罩式的喷头的下部均独立地与所述喷气板上的一个气孔连通，上部为表面密布多个所述输出气孔的半球形中空
结构，所述喷气板的一端与壳体连接，另一端为自由端，且该自由端上设置直立的挡板，所述挡板的顶部与上一层的所述喷气板之间设置有间隙；或，各个所述气体分布组件独立地包括：水平设置的喷气板、形成在所述喷气板上的多个气孔以及设置在所述喷气板上的列管式的喷头，该列管式的喷头包括多根并排排列的中空管，每个所述中空管的表面均开设多个所述输出气孔，每个所述中空管的下部均独立地与所述喷气板上的一个气孔连通，任意相邻的两个所述中空管之间形成供液体流过的通道，所述喷气板的一端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯硝酸的连续生产方法，所述高纯硝酸中，各项金属阳离子质量含量在10ppt以下，除硝酸根外，各项阴离子质量含量在50ppb以下，所述生产方法以工业硝酸为原料，其特征在于，所述生产方法为采用循环载气方法进行提纯所述工业硝酸，所述循环载气方法包括如下工序：工序（1）：采用载气加热器对载气进行加热；工序（2）：将加热后的载气鼓入所述工业硝酸中使硝酸蒸发，获得硝酸饱和的混合气，然后使硝酸饱和的混合气通过填料，去除工业级硝酸飞沫；工序（3）：使经工序（2）处理后的硝酸饱和的混合气通过一级换热器进行冷却，部分硝酸将过饱和析出，析出的硝酸经所述填料的表面回流至所述工业硝酸中；工序（4）：将经工序（3）处理后剩下的硝酸饱和的混合气通过二级换热器进行冷却，使所述混合气中的硝酸过饱和析出，得到纯化的硝酸；工序（5）：使经工序（4）处理后的所述混合气中的载气经气体压缩机抽吸压缩，然后在该气体压缩机的推动下再次循环进入工序（1）的所述载气加热器中进行加热，再鼓入所述工业硝酸中；其中，所述一级换热器设置有混合气出口，所述二级换热器设置有载气出口，所述气体压缩机使所述混合气出口、所述载气出口分别处于负压状态。2.根据权利要求1所述的高纯硝酸的连续生产方法，其特征在于，所述工序（1）中，控制加热后的载气的温度为室温至300℃；和/或，所述工序（1）中，所述载气加热器的材料为高纯石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、合金、搪瓷、氟塑料或衬氟材料。3.根据权利要求1所述的高纯硝酸的连续生产方法，其特征在于，所述工序（1）中，在采用所述载气加热器对载气进行加热之前，先对载气进行过滤操作以除去杂质，所述杂质包括颗粒物、液体雾沫。4.根据权利要求1所述的高纯硝酸的连续生产方法，其特征在于，所述工序（2）中，控制载气的鼓入气压为0.01
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2000kPa；和/或，所述工序（2）中，控制载气的鼓入流速为0.1
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2000m3/h，控制所述工业硝酸的加料量为0.01
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200L/h。5.根据权利要求1所述的高纯硝酸的连续生产方法，其特征在于，所述工序（2）中，鼓入的载气通过气体分布器进行分布，所述气体分布器上密布有多个输出气孔，所述输出气孔的孔径为0.01mm
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20mm。6.根据权利要求5所述的高纯硝酸的连续生产方法，其特征在于，所述工序（2）中，使所述工业硝酸自上而下流经所述气体分布器并在所述气体分布器上形成液膜，同时使载气自下而上通过所述气体分布器和穿过所述液膜，其中控制所述液膜的厚度为0.1
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2000mm。7.根据权利要求5所述的高纯硝酸的连续生产方法，其特征在于，所述气体分布器包括壳体、设置在所述壳体内的多个气体分布组件，所述的多个气体分布组件沿上下方向左右交错排列；各个所述气体分布组件独立地包括：水平设置的喷气板以及形成在所述喷气板上的多个所述输出气孔，所述喷气板的一端与壳体连接，另一端为自由端，且在该自由端上设置直立的挡板，所述挡板的顶部与上一层的所述喷气板之间设置有间隙；或，各个所述气体分布组件独立地包括：水平设置的喷气板、形成在所述喷气板上的多个气孔以及设置在所述喷气板上的多个泡罩式的喷头，每个所述泡罩式的喷头的下部均独立
地与所述喷气板上的一个气孔连通，上部为表面密布...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，王升高，徐慢，熊礼威，王箫，张雪梅，
申请(专利权)人：苏州香榭轩表面工程技术咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：