CN112570355B

CN112570355B - 一种精馏玻璃设备的清洗方法

Info

Publication number: CN112570355B
Application number: CN201910938740.2A
Authority: CN
Inventors: 丁姜宏; 刘兵; 彭洪修
Original assignee: Anji Microelectronics Shanghai Co Ltd
Current assignee: Anji Microelectronics Shanghai Co Ltd
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2023-09-19
Anticipated expiration: 2039-09-30
Also published as: CN112570355A

Abstract

本发明提供了一种精馏玻璃设备的清洗方法，通过后续清洗，可以将精馏玻璃设备可以应用于ppb级试剂的制备中，解决了高硅硼玻璃在电子级试剂制备中的应用过程中金属离子、杂质颗粒溶出的问题，在玻璃清洗领域具有良好的使用前景。

Description

一种精馏玻璃设备的清洗方法

技术领域

本发明涉及一种精馏玻璃设备的清洗方法。

背景技术

半导体行业对于金属离子要求极高，试剂中金属离子的浓度一般需达到ppb乃至ppt级别，所以在加工、存储、使用时，要求设备的金属离子、杂质颗粒溶出量极小，如CN103879964A公开的一种高纯盐酸连续生产方法，所述设备采用高纯石墨、硼硅酸盐、高纯石英玻璃或者高纯聚四氟乙烯材质，并限定所述高纯石墨、硼硅酸盐玻璃可溶出阴阳离子浓度小于10ppb，所述高纯石英材质、高纯聚四氟乙烯可溶出阴阳离子浓度小于5ppt，12h浸泡可溶出颗粒>0.1微米颗粒<15个/ml。

CN109650340A公开了一种电子级盐酸生产方法，通过精馏方法生产电子级盐酸，塔釜为高硅硼玻璃，塔体、管道、吸收塔通体采用PVDF材质，不需要采用不锈钢的材质作为外壳，解决了金属析出的问题。相比于PTFE，PVDF机械性能更加突出，可以承受较高的内压、抗蠕变性好，所以在半导体行业中设备材质对后续产品纯度影响极大。

CN104649974A公开了一种电子级1,3-二甲基-2-咪唑啉酮的制备方法，采用全玻璃精馏塔，避免引入金属离子，通过精馏方法提纯，最终金属离子去除率达到90％以上，实施例1、2中Na离子从5178μg/L降低至184、231μg/L，Ca从1843降低至62、32μg/L，精馏后，Na、Ca远高于其余离子，可能是因为精馏没有完全除去，或者设备中离子析出。

CN102139864A公开了一种电子级硝酸生产方法，精馏塔采用硅硼玻璃材质，塔内装有PFA填料，最终产品技术指标各种金属杂质含量为≤1ppb，各种阴离子含量≤100ppb。同样是因为玻璃材质的问题，采用PFA填料，而非玻璃填料，并未公开公开玻璃的主要材质Si、B的离子浓度数据。

玻璃作为一种常规、廉价、易加工的材料，在生活、生产中有广泛的应用，其中高硅硼玻璃是一种以氧化钠(Na₂O)、氧化硼(B₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)为基本成份的玻璃。高硅硼玻璃成分中硼硅含量较高，耐酸耐碱耐水，抗腐蚀性能优越，拥有良好的热稳定性、化学稳定性和电学性能，同时价格相比于304、316等不锈钢更为廉价，在各行业有着广泛应用。但是由于其金属离子、杂质颗粒溶出的问题，限制了高硅硼玻璃在电子级试剂的制备中的应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种精馏玻璃设备清洗方法，通过后续清洗，可以将精馏玻璃设备应用于ppb级试剂的制备中。

清洗步骤如下：

(1)将精馏玻璃设备的原料罐中装入清洗液(金属离子<1ppb)，升温加热所述清洗液，形成清洗液蒸汽，将精馏塔、分馏头、管路、储料罐进行保温，所述清洗液蒸汽经过精馏塔、分馏头、管路，最后由冷凝器冷却后进入储料罐中；

(2)待原料罐中清洗液剩余1/5-1/3时，更换为新鲜的清洗液，再次升温加热；

(3)重复步骤(2)，直至储料罐中杂质离子<1ppb后停止。

上述步骤(1)中所述的玻璃精馏设备为硅硼玻璃，接口为磨口或者球形接口，阀为塑料阀，填料为玻璃弹簧填料，整套装置不含有金属材质，以避免金属析出问题；

上述步骤(1)中所述的清洗液为可以为超纯水，或者酸的超纯水溶液，所述酸的超纯水溶液为盐酸溶液或硝酸溶液，浓度为0.1％-50％，用以增加金属、颗粒溶出速率；更优地，为硝酸的超纯水溶液，浓度为5-10％；

上述步骤(1)中所述的精馏塔、分馏头、管路、储料罐保温，保温温度>80℃，更优地，分馏头和管路保温温度>100℃，使用蒸汽清洗管路，增加清洗效果；

步骤(2)中所述的杂质离子包含Na、Mg、Al、K、Ca、Fe、Cu、Zn、Ni、Cr、Si和B。

具体实施方式

实施例1：

一种精馏玻璃设备的清洗方法：

(1)将精馏玻璃设备的原料罐中装入超纯水(金属离子<1ppb)，升温加热清洗液，形成清洗液蒸汽，将精馏塔、分馏头、管路、储料罐保温90℃，清洗液蒸汽经过精馏塔、分馏头、管路，最后由冷凝器冷却后进入储料罐中；

(2)待原料罐中清洗液剩余1/3时，停止加热；

(3)取样测试。

实施例2：

一种精馏玻璃设备的清洗方法：

(1)将精馏玻璃设备的原料罐中装入超纯水(金属离子<1ppb)，升温加热清洗液，形成清洗液蒸汽，将精馏塔，分馏头、管路、储料罐保温90℃，清洗液蒸汽经过精馏塔、分馏头、管路，最后由冷凝器冷却后进入储料罐中；

(2)待原料罐中清洗液剩余1/3时，更换为新鲜的清洗液，再次升温加热；

(3)重复2次后，取样测试。

实施例3：

一种精馏玻璃设备的清洗方法：

(1)将精馏玻璃设备的原料罐中装入超纯水(金属离子<1ppb)，升温加热清洗液，形成清洗液蒸汽，将精馏塔，分馏头、管路、储料罐保温80℃，清洗液蒸汽经过精馏塔、分馏头、管路，最后由冷凝器冷却后进入储料罐中；

(3)重复5次后，取样测试。

实施例4：

一种精馏玻璃设备的清洗方法：

(1)将精馏玻璃设备的原料罐中装0.1％硝酸水溶液(金属离子<1ppb)，升温加热清洗液，形成清洗液蒸汽，将精馏塔，分馏头、管路保温100℃，储料罐保温90℃，蒸汽经过精馏塔、分馏头、管路，最后由冷凝器冷却后进入储料罐中；

(2)待原料罐中清洗液剩余1/3时，更换为新鲜的5％硝酸水溶液，再次升温加热；

(3)重复4次后，从储料罐中取样测试。

实施例5：

一种精馏玻璃设备的清洗方法：

(1)将精馏玻璃设备的原料罐中装50％硝酸水溶液(金属离子<1ppb)，升温加热清洗液，形成清洗液蒸汽，将精馏塔，分馏头、管路保温100℃，储料罐保温90℃，蒸汽经过精馏塔、分馏头、管路，最后由冷凝器冷却后进入储料罐中；

(2)待原料罐中清洗液剩余1/5时，更换为新鲜的10％硝酸水溶液，再次升温加热；

(3)重复1次后，从储料罐中取样测试。

实施例6：

一种精馏玻璃设备的清洗方法：

(1)将精馏玻璃设备的原料罐中装5％硝酸水溶液(金属离子<1ppb)，升温加热清洗液，形成清洗液蒸汽，将精馏塔，分馏头、管路保温100℃，储料罐保温90℃，蒸汽经过精馏塔、分馏头、管路，最后由冷凝器冷却后进入储料罐中；

(2)待原料罐中清洗液剩余1/4时，更换为新鲜的10％硝酸水溶液，再次升温加热；

(3)重复3次后，从储料罐中取样测试。

实施例7：

一种精馏玻璃设备的清洗方法：

(1)将精馏玻璃设备的原料罐中装10％硝酸水溶液(金属离子<1ppb)，升温加热清洗液，形成清洗液蒸汽，将精馏塔，分馏头、管路保温100℃，储料罐保温90℃，蒸汽经过精馏塔、分馏头、管路，最后由冷凝器冷却后进入储料罐中；

(3)重复2次后，从储料罐中取样测试。

实施例8：

一种精馏玻璃设备的清洗方法：

(1)将精馏玻璃设备的原料罐中装8％硝酸水溶液(金属离子<1ppb)，升温加热清洗液，形成清洗液蒸汽，将精馏塔，分馏头、管路保温100℃，储料罐保温90℃，蒸汽经过精馏塔、分馏头、管路，最后由冷凝器冷却后进入储料罐中；

(3)重复2次后，从储料罐中取样测试。

实施例9：

一种精馏玻璃设备的清洗方法：

(1)将精馏玻璃设备的原料罐中装30％盐酸水溶液(金属离子<1ppb)，升温加热清洗液，形成清洗液蒸汽，将精馏塔，分馏头、管路保温100℃，储料罐保温90℃，蒸汽经过精馏塔、分馏头、管路，最后由冷凝器冷却后进入储料罐中；

(2)待原料罐中清洗液剩余1/4时，更换为新鲜的30％盐酸水溶液，再次升温加热；

(3)重复2次后，从储料罐中取样测试。

实施例10：

一种精馏玻璃设备的清洗方法：

(1)将精馏玻璃设备的原料罐中装10％盐酸水溶液(金属离子<1ppb)，升温加热清洗液，形成清洗液蒸汽，将精馏塔，分馏头、管路保温100℃，储料罐保温95℃，蒸汽经过精馏塔、分馏头、管路，最后由冷凝器冷却后进入储料罐中；

(2)待原料罐中清洗液剩余1/4时，更换为新鲜的10％盐酸水溶液，再次升温加热；

(3)重复2次后，从储料罐中取样测试。

表1金属离子测试结果

如表1所示，实施例1-3随着清洗次数增加，金属离子浓度显著下降明显，除Na、Ca、Si以外，其他金属离子浓度均小于1ppb，主要是因为这些金属离子并非设备中大量存在，随着清洗次数增加，可以被除去。而Si的问题无法忽略的，清洗1次时，Si浓度为ppm级别，因为其大量存在，水溶性较差，随着清洗次数增加，所有检测的元素均逐渐降低，在重复清洗五次后(实施例3)，Si元素才能完全除去。

实施例4-10采用酸溶液清洗，相比于仅采用超纯水的清洗效果好，所检测的离子浓度均小于1ppb，同时可以发现，随着酸浓度增加，所需的清洗次数逐渐降低，如实施例5所示，50％的硝酸水溶液，清洗一次即可，而当采用0.1％的硝酸水溶液，需要清洗4次才能达到要求，表明酸的引入极大地提升了清洗的效果。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims

1.一种精馏玻璃设备清洗方法，包括：

所述精馏玻璃设备包括精馏塔、分馏头、管路、储料罐和冷凝器，所述精馏塔采用硅硼玻璃材质；

将所述精馏玻璃设备的原料罐中装入清洗液，升温加热所述清洗液，形成清洗液蒸汽，将精馏塔、分馏头、管路、储料罐进行保温，所述清洗液蒸汽经过精馏塔、分馏头、管路，最后由冷凝器冷却后进入储料罐中；

待原料罐中清洗液剩余1/5-1/3时，更换为新鲜的清洗液，再次升温加热所述新鲜的清洗液，重复操作，直至储料罐中杂质离子<1ppb后停止，以减少所述硅硼玻璃的金属离子、杂质颗粒溶出；

所述清洗液为酸的超纯水溶液，所述酸的超纯水溶液为盐酸溶液或硝酸溶液，浓度为0.1％-50％，所述清洗液的金属离子浓度<1ppb。

2.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于：

所述精馏玻璃设备还包括接口、阀和填料；所述接口为磨口或者球形接口，阀为塑料阀，填料为玻璃弹簧填料，所述精馏玻璃设备不含金属材质。

3.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于：

当所述清洗液为硝酸的超纯水溶液时，所述清洗液的浓度为5％-10％。

4.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于：

所述将精馏塔、分馏头、管路、储料罐进行保温，保温温度大于80℃。

5.根据权利要求4所述的清洗方法，其特征在于：

所述将精馏塔、分馏头、管路、储料罐进行保温，分馏管和管路的保温温度大于100℃。

6.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于：

所述杂质离子包括：Na、Mg、Al、K、Ca、Fe、Cu、Zn、Ni、Cr、Si和B。