连续化生产超纯过氧化氢的方法技术

本发明专利技术涉及一种连续化生产超纯电子级过氧化氢的方法，采用工业级过氧化氢为原料经过大孔吸附树脂预处理，通过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂进行第一级离子交换；之后进入多级阴阳离子混合交换树脂柱，最后超细过滤，得到超纯过氧化氢。本发明专利技术安全性好，操作简单，产品质量稳定，适于大规模连续化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电子级化学试剂的生产方法，尤其涉及一种连续化生产超纯电子级过氧化氢的方法。
技术介绍
电子级过氧化氢主要用于大规模集成电路的清洗与腐蚀，随着电子工业的发展， 集成电路集成度越来越高，这也对过氧化氢等电子级化学品的质量和纯度提出了更为苛刻的要求。中国传统的生产电子级过氧化氢的方法基本上是将工业化过氧化氢处理成试剂级或食品级之后作为原料，缺乏以工业级过氧化氢为原料直接生产符合SEMI C12标准的超纯过氧化氢的方法；因此原料成本高，经济效益低下。精馏法是去除无机杂质的最理想方法之一，产量大，可长周期生产，如日本专利 JPl 1292521 (A)公开的过氧化氢的生产方法，和JP2000001305 (A)公开的过氧化氢的生产方法，均通过多级加热蒸发进行气液分离；美国专利US005670028A公开了一种高纯过氧化氢的生产工艺，过氧化氢通过蒸馏除去有机碳杂质和无机杂质，然后减压精馏生产过氧化氢；美国专利US005296104A公开的纯化过氧化氢的生产工艺，采用的是精馏和洗涤相结合的方式。但是精馏法能耗过高，而且精馏塔内衬含氟树脂用量大，成本高。膜过滤技术有着较好的发展前景，膜过滤过程中物质不发生相变，室温下即可操作，操作简单、杂志去除率高，产品纯度高；但是膜过滤操作压力高，而且过滤膜使用寿命短，需要频繁更换过滤膜导致成本过高，因此目前膜过滤更多的是与其他方法配合使用，如专利CN1189387C公开的高纯过氧化氢的制备方法、和CN100420625C公开的电子级过氧化氢的生产方法和工艺，均采用离子交换树脂与膜过滤配合使用；专利CN101244810A公开的超高纯过氧化氢的制备工艺及其装置，则是将膜过滤与活性炭吸附和多级精馏配合使用。超临界萃取法是近年来新兴的一种分离方法，该方法操作简单，产量大，能耗低， 如芬兰Kemirachemical Oy公司采用超临界状态下的二氧化碳萃取去除过氧化氢中的有机杂质，来生产过氧化氢，但是该方法产品纯度低。目前还有采用活性炭吸附的方法生产电子级过氧化氢的报道，如JP11035305 (A) 公开的纯化过氧化氢的方法，即是将活性炭预处理和清洗后进行吸附；但是活性炭对过氧化氢有分解作用。树脂吸附法具有杂质去除速率高，设备占地少，组合方式灵活等优点，成为目前人们关注较多的一种生产过氧化氢的方法。如PCT专利W098/54085A1公开的醋酸根离子存在下，离子交换生产超纯过氧化氢的方法，采用至少一个阳离子交换床和至少一个包括羧酸根离子(如醋酸根离子)的阴离子交换床进行吸附；美国专利US5055^6公开的纯化过氧化氢的方法，采用负载螯合剂的阴离子交换树脂吸附；美国专利US499179采用的是阳离子交换树脂、阴离子交换树脂串联，并在两种树脂之间设置含卤素多孔树脂；中国专利 CN1171776C公开的生产过氧化氢的方法，采用H+阳离子交换树脂、氟离子型阴离子交换树脂、碳酸根离子型或碳酸氢根离子型交换树脂、H+阳离子交换树脂共四级离子交换的方式。生产超纯电子级过氧化氢的树脂吸附法主要涉及强酸性阳离子交换树脂、强碱性阴离子交换树脂、亲水性多孔树脂等。由于过氧化氢是一种爆炸危险品，在生产过程中受到温度、离子交换树脂顺序等多种因素的影响；同时过氧化氢具有强氧化性和遇碱分解的特点，很容易破坏交换树脂的骨架结构，使交换树脂失去净化能力，同时会产生大量的有机过氧化物和环氧化物等杂质，甚至发生爆炸；而且工业级过氧化氢一般采用蒽醌法生产，含有大量的有机和无机杂质，上述专利技术中单纯的阴离子交换树脂柱和阳离子交换树脂柱串联或结合的方法生产的过氧化氢达不到SEMI C12标准。
技术实现思路
本专利技术提供了一种，采用工业级过氧化氢为原料，经过大孔吸附树脂进行预处理后，通过离子交换树脂吸附的方法生产超纯过氧化氢。本专利技术工艺流程排列组合顺序合理，能够连续化、大规模生产超纯过氧化氢，产品质量稳定， 并符合SEMI C12标准。本专利技术，工艺流程如下过氧化氢原料通过大孔吸附树脂进行接触处理，将过氧化氢原料中有机杂质(以有机碳计)含量控制在< 20ppm;冷却后依次进入阳离子交换树脂柱、阴离子交换树脂柱、以及多级(优选为两级)阴阳离子交换树脂混合柱，最后通过全氟材料膜超细过滤器得到超纯过氧化氢。其中，上述生产过程温度控制在5 20°C ；所述大孔吸附树脂和离子交换树脂柱内壁衬有氟树脂并配有氟树脂内件，以起到对树脂和树脂柱的保护作用。所述过氧化氢在离子交换树脂柱中流速优选为控制在20(T400kg/h， 所述大孔吸附树脂材质优选为聚苯乙烯、聚二乙烯苯、或其组合。所述阴阳离子交换树脂混合柱中，阴离子交换树脂和阳离子交换树脂体积比优选为1 广2。进一步地，所述生产过程中，离子交换树脂柱长径比优选为纩10 :1。上述生产过程中，离子交换树脂柱内温度变化幅度控制在< 5°C。所述阳离子交换树脂可选择强酸性阳离子交换树脂，阴离子交换树脂可选择强碱性离子交换树脂。所述全氟材料膜孔径优选为0. lMffl。上述全氟材料(与碳原子相连的氢原子均被氟原子取代的高分子材料)可以是聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、四氟乙烯/全氟烷氧基乙烯基醚共聚物等寸。本专利技术，工艺条件温和，并在吸附树脂柱和离子交换树脂柱上安装有全氟材料膜，可以减少树脂受损和因破裂流失，对树脂起到保护作用。 而且吸附树脂柱以及各离子交换树脂柱组合顺序合理，工艺流向能够充分发挥吸附树脂和离子交换树脂的最大利益效率。全氟材料微孔膜超细过滤器能够有效去除i^、Al、Cr、P、Sn 等杂质离子。通过上述设计，本专利技术，克服了现有技术中连续性差、安全性不能保证、产品质量低且不稳定等缺点；本专利技术具有设备简单、空间利用率高， 操作安全等优点，适合连续化大规模生产。经检测，本专利技术方法生产的超纯过氧化氢产品有机碳含量小于20ppm、单一阳离子含量小于0. lppb、单一阴离子含量小于30ppb，大于0. 5微米颗粒含量小于25个/ml，符合SEMI C12标准。附图说明图1为本专利技术连续化生产超纯过氧化氢工艺流程其中，1为泵；2为大孔树脂吸附柱；3为阳离子交换树脂柱；4为阴离子交换树脂交换柱；5为冷却器；6、7为阴阳离子交换树脂混合柱，8为膜过滤器，9为取样点；10为成品槽。具体实施例方式参照图1，本专利技术，采用工业级过氧化氢为原料， 通过大孔吸附树脂柱进行接触处理，将工业级过氧化氢原料中有机杂质(以有机碳计)含量控制在< 20ppm ；冷却后依次进入阳离子交换树脂柱、阴离子交换树脂柱、多级阴阳离子交换树脂混合柱，最后全氟材料膜超细过滤得到超纯过氧化氢。其中，上述生产过程温度控制在5 2(TC，并优选将离子交换树脂柱内温度变化幅度控制在< 5°C，过氧化氢在离子交换树脂柱中流速控制在200kg/h以上，工艺条件温和， 安全性高。在吸附树脂柱或离子交换树脂柱(长径比纩10 1)上安装全氟材料过滤膜，可以利用全氟材料的耐腐蚀、化学稳定性好的优点，对树脂进行保护。下面通过具体的实施例对本专利技术进行介绍，以更好的理解本专利技术，但下述实施例并不限制本专利技术的范围。实施例1温度控制在5°C，30wt%工业级过氧化氢以200kg/h的流量通过大孔聚苯乙烯吸附树脂柱，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤慧，詹家荣，
申请(专利权)人：上海华谊微电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：