CN115028147A - 一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺，具体涉及硝酸生产技术领域。本发明提供的工艺方法操作简单，只需常压操作，无需在过程中变压，可制出G2、G3、G4等级的电子级硝酸；精馏和吹脱同时进行，分离效率高；根据温度梯度对冷凝器和吹脱温度进行控制，无需对压缩空气加热，也不需要新增产品冷却器，实现能量最大化利用，能效优；在精馏塔设置合适的侧线采料，可在一个精馏塔中实现满足市场需要的各质量等级的电子级硝酸产品；本发明流程紧凑，操作简单稳定，兼具规模与质量优势的新的电子级硝酸制备工艺，对于打破国外垄断，促进集成电路本土化进程有较大的推动作用。

Description

一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺

技术领域

本发明涉及硝酸生产技术领域，更具体地说，本发明涉及一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺。

背景技术

电子级硝酸是集成电路领域重要的材料，广泛应用于半导体、显示面板和光伏领域。在半导体制程，可用于硅的蚀刻（多采用混合酸蚀刻液，混合酸由氢氟酸、硝酸、醋酸组成）、金属（Al、Al-Si）蚀刻（常采用磷酸+硝酸+醋酸蚀刻液）。在平板显示领域中，包括等离子体显示（PDP）、液晶显示（LCD）及有机电致发光（OLED）等制备工艺过程中，电子级硝酸是氧化铟锡（ITO）蚀刻液的主要成分，主要用于对ITO膜进行刻蚀。此外，电子级级硝酸也是高纯度钼/铝（Mo/Al）金属蚀刻液（又简称为铝蚀刻液）的关键原料，是平板显示制作过程中关键性湿电子化学品材料之一。在光伏领域，电子级硝酸是太阳能电池用多晶硅片的制绒加工的重要原料。

目前，国内的电子级硝酸主要应用于光伏领域，质量指标达到G1（金属离子含量小于100ppb）即可。随着半导体和面板行业的蓬勃发展，电子级硝酸尤其是G4级（金属离子含量小于100ppt）高端电子级硝酸的用量将有大幅度的增长，国内现有产能和产品质量还不能完全满足市场需求，增量市场亟待填补，质量水平急需提升。

行业内制备电子级硝酸的方法主要是石英管蒸馏、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G2、G3标准。

中国专利CN101264869B公开了一种超高纯硝酸连续生产方法，将工业级硝酸与双烯丙基18-冠-6醚有机硅高分子络合剂在预处理器内互混，正压下通过微滤膜过滤，滤液通入精馏塔中进行精馏，收集塔头的馏分，在稀释装置中用超纯水进行稀释，而后在脱色装置中用高纯氮气赶出游离的二氧化氮，脱色后再经纳滤膜过滤后即得到超高纯硝酸。

中国专利CN102001635B公开一种超高纯硝酸制备工艺，将硝酸金属盐加入工业级硝酸中反应去除Cl-和SO42-,膜过滤后进行精馏提纯，在吹白塔中用净化空气吹白后，吹白液进入粗品槽，经膜过滤后得到高纯硝酸。

中国专利CN103879977A公开一种超高纯硝酸制备工艺，对硝酸原料进行调压精馏，经过常压精馏和真空精馏两个步骤后，再经两级过滤，产出电子级硝酸。

上述生产工艺操作控制复杂，连续化生产难度大，产品质量不稳定。目前上述工艺中单套装置的产能最大能达到5000t/a，投资大，回收期长。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺。

一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺，具体工艺步骤如下：

步骤一：采用工业级硝酸为原料，通入精馏塔经过常压精馏处理；

步骤二：从精馏塔塔顶采出的物料，经过冷凝器一初步冷凝后进入吹脱塔；

步骤三：用过滤后的压缩空气吹去氮氧化物后，进入过滤器一，得到G4级电子级硝酸；

步骤四：在步骤一之后，从精馏塔上部采出的物料，经过冷凝器二冷凝后进入到过滤器二中，得到G2级电子级硝酸、G3级电子级硝酸。

进一步的，在步骤一中，将工业级硝酸进入精馏塔，控制精馏塔温度，硝酸与水的混合气体流向精馏塔塔顶。

进一步的，在步骤二中，从精馏塔塔顶采出硝酸气体经冷凝器一冷却后进入吹脱塔。

进一步的，在步骤一中，工业级硝酸浓度为69～71％，控制精馏塔温度110～115℃；在步骤二中硝酸气体浓度为69～71％，冷却至100～110℃后进入吹脱塔；在步骤三中，硝酸温度降低到50℃后进入过滤器一；在步骤四中，硝酸气体浓度为69～71％，硝酸温度降低到50℃后进入过滤器二。

进一步的，在步骤一中，工业级硝酸浓度为69％，控制精馏塔温度110℃；在步骤二中硝酸气体浓度为69％，冷却至100℃后进入吹脱塔；在步骤三中，硝酸温度降低到50℃后进入过滤器一；在步骤四中，硝酸气体浓度为69％，硝酸温度降低到50℃后进入过滤器二。

进一步的，在步骤一中，工业级硝酸浓度为71％，控制精馏塔温度110℃；在步骤二中硝酸气体浓度为71％，冷却至100℃后进入吹脱塔；在步骤三中，硝酸温度降低到50℃后进入过滤器一；在步骤四中，硝酸气体浓度为69％，硝酸温度降低到50℃后进入过滤器二。

进一步的，在步骤一中，工业级硝酸浓度为71％，控制精馏塔温度115℃；在步骤二中硝酸气体浓度为71％，冷却至110℃后进入吹脱塔；在步骤三中，硝酸温度降低到50℃后进入过滤器一；在步骤四中，硝酸气体浓度为71％，硝酸温度降低到50℃后进入过滤器二。

进一步的，在步骤二中的冷凝器一为G4级电子级硝酸冷凝器，在步骤三中的过滤器一为G4级电子级硝酸过滤器。

进一步的，在步骤四中的冷凝器二为G2或G3级电子级硝酸冷凝器，在步骤四中的过滤器二为G2或G3级电子级硝酸过滤器。

进一步的，在步骤四中的冷凝器二为G3级电子级硝酸冷凝器，在步骤四中的过滤器二为G3级电子级硝酸过滤器。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明采用工业级硝酸为原料，经高效常压精馏后，塔顶采出的物料经冷凝器一初步冷凝后进入吹脱塔，用过滤后的压缩空气吹去氮氧化物后进入过滤器一，除去颗粒物后可得到G4级电子级硝酸；吹脱塔既可以除去氮氧化物又可以起到降低电子级硝酸温度的作用，可减少一级冷却器，降低能耗；精馏塔中上部采出的物料经冷凝后进入过滤器二，可得到G2、G3等级的电子级硝酸；

2、本发明提供的工艺方法操作简单，只需常压操作，无需在过程中变压；精馏和吹脱同时进行，分离效率高；根据温度梯度对冷凝器和吹脱温度进行控制，无需对压缩空气加热，也不需要新增产品冷却器，实现能量最大化利用，能效优；在精馏塔设置合适的侧线采料，可在一个精馏塔中实现满足市场需要的各质量等级的电子级硝酸产品；本发明流程紧凑，操作简单稳定，兼具规模与质量优势的新的电子级硝酸制备工艺，对于打破国外垄断，促进集成电路本土化进程有较大的推动作用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明中整体的工艺简图；

图中：

1、精馏塔；2、吹脱塔；3、冷凝器一；4、冷凝器二；5、过滤器一；6、过滤器二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示：

实施例1：

本发明提供了一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺，具体工艺步骤如下：

将69％的工业级硝酸与精馏塔釜的工业级硝酸换热后进入精馏塔，控制精馏塔温度110℃，硝酸与水的混合气体流向塔顶，金属杂质则被截留在塔釜；从精馏塔塔顶采出69％的硝酸气体经过G4级电子级硝酸冷凝器冷至100℃后进入吹脱塔，用压缩空气吹出氮氧化物后，硝酸温度降至50℃后进入G4级电子级硝酸过滤器，除去颗粒物后即可得到金属离子含量小于50ppt的达到G4等级要求的高端电子级硝酸产品。

实施例2：

本发明提供了一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺，具体工艺步骤如下：

将71％的工业级硝酸与精馏塔釜的工业级硝酸换热后进入精馏塔，控制精馏塔温度115℃，硝酸与水的混合气体流向塔顶，金属杂质则被截留在塔釜；从精馏塔塔顶采出71％的硝酸气体经过G4级电子级硝酸冷凝器冷至110℃后进入吹脱塔，用压缩空气吹出氮氧化物后，硝酸温度降至50℃后进入G4级电子级硝酸过滤器，除去颗粒物后即可得到金属离子含量小于50ppt的达到G4等级要求的高端电子级硝酸产品。

实施例3：

本发明提供了一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺，具体工艺步骤如下：

将71％的工业级硝酸与精馏塔釜的工业级硝酸换热后进入精馏塔，控制精馏塔温度115℃，硝酸与水的混合气体流向塔顶，金属杂质则被截留在塔釜；从精馏塔塔顶采出71％的硝酸气体经过G4级电子级硝酸冷凝器冷至110℃后进入吹脱塔，用压缩空气吹出氮氧化物后，硝酸温度降至50℃后进入G4级电子级硝酸过滤器，除去颗粒物后即可得到金属离子含量小于50ppt的达到G4等级要求的高端电子级硝酸产品；在精馏塔的上部采出71％的硝酸气体经G2级电子级硝酸冷凝器冷至50℃后进入G2级电子级硝酸过滤器，除去颗粒物后即可得到金属离子含量小于10ppb的达到G2等级要求的高端电子级硝酸产品。

实施例4：

本发明提供了一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺，具体工艺步骤如下：

将71％的工业级硝酸与精馏塔釜的工业级硝酸换热后进入精馏塔，控制精馏塔温度115℃，硝酸与水的混合气体流向塔顶，金属杂质则被截留在塔釜；从精馏塔塔顶采出71％的硝酸气体经过G4级电子级硝酸冷凝器冷至110℃后进入吹脱塔，用压缩空气吹出氮氧化物后，硝酸温度降至50℃后进入G4级电子级硝酸过滤器，除去颗粒物后即可得到金属离子含量小于50ppt的达到G4等级要求的高端电子级硝酸产品；在精馏塔的上部采出71％的硝酸气体经G3级电子级硝酸冷凝器冷至50℃后进入G3级电子级硝酸过滤器，除去颗粒物后即可得到金属离子含量小于1ppb的达到G3等级要求的高端电子级硝酸产品。

本发明采用工业级硝酸为原料，经高效常压精馏后，塔顶采出的物料经冷凝器一初步冷凝后进入吹脱塔，用过滤后的压缩空气吹去氮氧化物后进入过滤器一，除去颗粒物后可得到G4级电子级硝酸；吹脱塔既可以除去氮氧化物又可以起到降低电子级硝酸温度的作用，可减少一级冷却器，降低能耗；精馏塔中上部采出的物料经冷凝后进入过滤器二，可得到G2、G3等级的电子级硝酸；本发明提供的工艺方法操作简单，只需常压操作，无需在过程中变压；精馏和吹脱同时进行，分离效率高；根据温度梯度对冷凝器和吹脱温度进行控制，无需对压缩空气加热，也不需要新增产品冷却器，实现能量最大化利用，能效优；在精馏塔设置合适的侧线采料，可在一个精馏塔中实现满足市场需要的各质量等级的电子级硝酸产品；本发明流程紧凑，操作简单稳定，兼具规模与质量优势的新的电子级硝酸制备工艺，对于打破国外垄断，促进集成电路本土化进程有较大的推动作用。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其上部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺，其特征在于：具体工艺步骤如下：

步骤一：采用工业级硝酸为原料，通入精馏塔经过常压精馏处理；

步骤二：从精馏塔塔顶采出的物料，经过冷凝器一初步冷凝后进入吹脱塔；

步骤三：用过滤后的压缩空气吹去氮氧化物后，进入过滤器一，得到G4级电子级硝酸；

步骤四：在步骤一之后，从精馏塔上部采出的物料，经过冷凝器二冷凝后进入到过滤器二中，得到G2级电子级硝酸、G3级电子级硝酸。

2.根据权利要求1所述的一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺，其特征在于：在步骤一中，将工业级硝酸进入精馏塔，控制精馏塔温度，硝酸与水的混合气体流向精馏塔塔顶。

3.根据权利要求2所述的一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺，其特征在于：在步骤二中，从精馏塔塔顶采出硝酸气体经冷凝器一冷却后进入吹脱塔。

4.根据权利要求3所述的一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺，其特征在于：在步骤一中，工业级硝酸浓度为69～71％，控制精馏塔温度110～115℃；在步骤二中硝酸气体浓度为69～71％，冷却至100～110℃后进入吹脱塔；在步骤三中，硝酸温度降低到50℃后进入过滤器一；在步骤四中，硝酸气体浓度为69～71％，硝酸温度降低到50℃后进入过滤器二。

5.根据权利要求4所述的一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺，其特征在于：在步骤一中，工业级硝酸浓度为69％，控制精馏塔温度110℃；在步骤二中硝酸气体浓度为69％，冷却至100℃后进入吹脱塔；在步骤三中，硝酸温度降低到50℃后进入过滤器一；在步骤四中，硝酸气体浓度为69％，硝酸温度降低到50℃后进入过滤器二。

6.根据权利要求4所述的一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺，其特征在于：在步骤一中，工业级硝酸浓度为71％，控制精馏塔温度110℃；在步骤二中硝酸气体浓度为71％，冷却至100℃后进入吹脱塔；在步骤三中，硝酸温度降低到50℃后进入过滤器一；在步骤四中，硝酸气体浓度为69％，硝酸温度降低到50℃后进入过滤器二。

7.根据权利要求4所述的一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺，其特征在于：在步骤一中，工业级硝酸浓度为71％，控制精馏塔温度115℃；在步骤二中硝酸气体浓度为71％，冷却至110℃后进入吹脱塔；在步骤三中，硝酸温度降低到50℃后进入过滤器一；在步骤四中，硝酸气体浓度为71％，硝酸温度降低到50℃后进入过滤器二。

8.根据权利要求1所述的一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺，其特征在于：在步骤二中的冷凝器一为G4级电子级硝酸冷凝器，在步骤三中的过滤器一为G4级电子级硝酸过滤器。

9.根据权利要求1所述的一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺，其特征在于：在步骤四中的冷凝器二为G2或G3级电子级硝酸冷凝器，在步骤四中的过滤器二为G2或G3级电子级硝酸过滤器。

10.根据权利要求9所述的一种精馏和吹脱集成法连续制备电子级硝酸的工艺，其特征在于：在步骤四中的冷凝器二为G3级电子级硝酸冷凝器，在步骤四中的过滤器二为G3级电子级硝酸过滤器。

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