CN101597032A

CN101597032A - 电子级高纯氢氟酸的制备方法

Info

Publication number: CN101597032A
Application number: CNA2009100395185A
Authority: CN
Inventors: 肖定军; 陈旭波; 谭泽; 余军文
Original assignee: GUANGZHOU JINHUADA CHEMICAL REAGENT CO Ltd; GUANGHAU CHEMICAL CO Ltd GUANGDONG
Current assignee: GUANGZHOU JINHUADA CHEMICAL REAGENT CO Ltd; GUANGHAU CHEMICAL CO Ltd GUANGDONG
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2009-12-09

Abstract

本发明公开了一种电子级高纯氢氟酸的制备方法。该制备方法，包括以下步骤：(1)液体无水氯化氢的预处理；(2)液体无水氯化氢的精馏；(3)氢氟酸半成品的制备；(4)氢氟酸半成品的预处理；(5)氢氟酸半成品中金属离子的去除；(6)电子级高纯氢氟酸的获得。本发明生产工艺技术避免了无水氟化氢吸收氢氟酸再精馏的繁琐工序，直接用无水氟化氢液体进行精馏纯化；能有效的去除三氟化砷、SO₂、SO₃、H₂SiF₆等无机物种杂质；能深度去除各种金属杂质和固体颗粒物，将工业级的氢氟酸纯化精制得到超净高纯氢氟酸试剂使产品达到超净电子级氢氟酸质量符合SIME－C8标准，适用于超精密集成电路生产。

Description

电子级高纯氢氟酸的制备方法

技术领域

本发明属于化工生产领域，特别涉及一种电子级高纯氢氟酸的制备方法。

背景技术

氢氟酸(hydrofluoric，HF)，相对分子量20.1，为无色透明液体，强酸性；其对金属、玻璃有强烈的腐蚀性，为剧毒。氢氟酸密度(25℃)为1.13g/ml(40重量％)。超净电子级氢氟酸为强酸性清洗、腐蚀剂，主要用于超大规模集成电路生产。目前超净电子级氢氟酸主要的生产方法为，用水吸收无水氟化氢调配成浓度为40重量％的氢氟酸，再通过精馏釜精馏和氟化氢吸收制成氢氟酸半成品，再通过超净过滤制成超净氢氟酸；该生产方法利用大多数杂质具有很高的沸点除去，但氢氟酸中三氟化砷杂质比较难以分离出去，其容易和氢氟酸一起共沸出来。

专利CN101003361、CN101125639、CN1931709等用工业无水氟化氢液体通入精馏釜，加入高锰酸钾，将出精馏釜的纯化的氟化氢气体通入冷却器进行冷却和过滤；但未能对氢氟酸进行深度金属离子进行脱除，难以保证产品质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种电子级高纯氢氟酸的制备方法，此方法能有效去除各种金属杂质、有机物，并能深度脱除氢氟酸中的金属离子和固体粒子。

本发明的另一目的在于提供一种上述方法制备的电子级高纯氢氟酸。

本发明的再一目的在于提供上述的电子级高纯氢氟酸的用途。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种电子级高纯氢氟酸的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)液体无水氯化氢的预处理：向液体无水氟化氢中加入质量百分比浓度为2～5％(w/w)的高锰酸钾(KMnO₄)溶液和质量百分比浓度为2～5％(w/w)的氢氧化钠(NaOH)溶液，搅拌，静置；

(2)液体无水氯化氢的精馏：在19～35℃的温度条件下进行精馏、纯化，得到氟化氢气体；

(3)氢氟酸半成品的制备：用超纯水对步骤(2)所得氟化氢气体进行吸收，得到氢氟酸半成品；

(4)氢氟酸半成品的预处理：用高分子螯合剂对步骤(3)所得氢氟酸半成品进行吸附处理；

(5)氢氟酸半成品中金属离子的去除：将经过预处理的氢氟酸半成品通过混合床阴阳离子体系，去除金属离子；

(6)电子级高纯氢氟酸的获得：将去除金属离子的氢氟酸半成品进行超滤处理，得到电子级高纯氢氟酸。

步骤(1)所述所述高锰酸钾溶液的加入量为液体无水氯化氢质量的2～4％(w/w)；所述氢氧化钠溶液的加入量为液体无水氯化氢质量的2～4％(w/w)；所述静置的时间为0.5～1小时。

步骤(6)所述超滤是采用膜分离进行超滤处理。

一种上述方法制备的电子级高纯氢氟酸。

上述电子级高纯氢氟酸应用于超精密集成电路材料。

本发明的原理是：本发明将液体无水氯化氢预处理后进行精馏纯化，最大限度在预处理过程中除去各种金属杂质、SO₂、SO₃、SiF₆ ^2-等无机物和微量有机污染物，在精馏过程中，三氟化砷杂质、二氧化硫、三氧化硫、氟硅酸根离子等物质转化为难挥发的化合物，并富集于精馏塔釜底残液中得以除去；经过精馏预处理后，大部分金属和能水合的杂质得以除去，但仍含有少量金属杂质，采用高分子鳌合剂对氢氟酸进行吸附处理，以除去氢氟酸中的少量的金属离子(Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺、SiF₆ ^2-等)，以低降离子交换树脂负荷，延长离子交换树脂的寿命，有利于离子交换系统的平稳运行，同时也能极大的降低生产的成本；通过混合床多循环阴阳离子交换体系，深度驱除金属离子，确保产品的质量；通过膜分离超滤，确保氢氟酸溶液中颗粒杂质达到超净电子级产品质量标准。

本发明相对现有技术具有如下的优点及有益效果：(1)本发明生产工艺技术避免了无水氟化氢吸收氢氟酸再精馏的烦琐工序，直接用无水氟化氢液体进行精馏纯化；(2)能有效的去除三氟化砷、SO₂、SO₃、H₂SiF₆等无机物种杂质；(3)能深度去除各种金属杂质，使各种金属离子含量小于1PPb；(4)能深度除去产品中的各种固体颗粒物，将工业级的氢氟酸纯化精制得到超净高纯氢氟酸试剂使产品达到超净电子级氢氟酸质量符合SIME-C8标准，适用于超精密集成电路生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。

实施例1：

将500kg液体无水氟化氢置于高位搅拌罐中，加入质量百分比浓度为3％的KMnO₄水溶液，加入量为10kg；同时加入10kg质量百分浓度为3％的NaOH水溶液，充分搅拌、静置0.5小时后，放入精馏塔中，塔底温度为60℃，精馏温度为30℃；再用超纯水对精馏纯化出氟化氢气体进行吸收，制成氢氟酸半成品，其浓度42％(w/w)，重量965kg；对氢氟酸半成品采用高分子鳌合吸附剂、混合床多循环离子交换，超滤膜分离，得到电子级高纯氢氟酸产品1，重量948kg，技术指标测定如表1所示。

实施例2：

将300kg液体无水氟化氢置于高位搅拌罐中，加入质量百分比浓度为3％的KMnO₄水溶液，加入量为6kg；同时加入6kg质量百分浓度为3％NaOH水溶液，充分搅拌、静置1小时后，放入精馏塔中，塔底温度为65℃，精馏温度为29℃；再用超纯水对精馏纯化出氟化氢气体进行吸收，制成氢氟酸半成品，其浓度45％(w/w)，重量515kg；对氢氟酸半成品采用高分子鳌合吸附剂、混合床多循环离子交换，超滤膜分离，得到电子级高纯氢氟酸产品2，重量506kg，技术指标测定如表1所示。

表1 产品技术指标测定结果

实施例3

将500kg液体无水氟化氢置于高位搅拌罐中，加入质量百分比浓度为4％的KMnO₄水溶液，加入量为20kg；同时加入20kg质量百分浓度为5％NaOH水溶液，充分搅拌、静置1小时后，放入精馏塔中，塔底温度为65℃，精馏温度为19℃；再用超纯水对精馏纯化出氟化氢气体进行吸收，制成氢氟酸半成品，其浓度45％(w/w)，重量965kg；对氢氟酸半成品采用高分子鳌合吸附剂、混合床多循环离子交换，超滤膜分离，得到电子级高纯氢氟酸，重量940kg。

实施例4

将600kg液体无水氟化氢置于高位搅拌罐中，加入质量百分比浓度为5％的KMnO₄水溶液，加入量为18kg；同时加入18kg质量百分浓度为4％NaOH水溶液，充分搅拌、静置0.8小时后，放入精馏塔中，塔底温度为65℃，精馏温度为35℃；再用超纯水对精馏纯化出氟化氢气体进行吸收，制成氢氟酸半成品，其浓度45％(w/w)，重量1115kg；对氢氟酸半成品采用高分子鳌合吸附剂、混合床多循环离子交换，超滤膜分离，得到电子级高纯氢氟酸，重量1110kg。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种电子级高纯氢氟酸的制备方法，其特征在于：包括以下操作步骤：

(1)液体无水氯化氢的预处理：向液体无水氟化氢中加入质量百分比浓度为2～5％的高锰酸钾溶液和质量百分比浓度为2～5％的氢氧化钠溶液，搅拌，静置；

2、根据权利要求1所述的一种电子级高纯氢氟酸的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述高锰酸钾溶液的加入量为液体无水氯化氢质量的2～4％；所述氢氧化钠溶液的加入量为液体无水氯化氢质量的2～4％；所述静置的时间为0.5～1小时。

3、根据权利要求1所述的一种电子级高纯氢氟酸的制备方法，其特征在于：步骤(6)所述超滤是采用膜分离进行超滤处理。

4、一种根据权利要求1～3任一项所述方法制备的电子级高纯氢氟酸。

5、根据权利要求4所述电子级高纯氢氟酸应用于超精密集成电路材料。