[發明專利]一種高純鹽酸的連續生產方法

有效

• 申請號: 201410132292.4
• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN103879964A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 王濤;劉兵;朱一華;胡建康;陳利華
• 申請（專利權）人: 蘇州晶瑞化學有限公司
• 主分類號: C01B7/07
• 分類號: C01B7/07
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 汪青

技術領域

本發明涉及一種高純鹽酸特別是電子級高純鹽酸的制備方法。

背景技術

超凈高純電子化學品是超大規模集成電路制造的關鍵集成性原材料，其純度、潔凈度對成品率、電性能、可靠性等有十分重要的影響。當前主流半導體技術已經達到0.09～0.2μm，尖端已經達到22納米水平，對應的電子化學品也達到了SEMIC12要求。高純電子化學品生產技術由德國、日本和美國等少數幾個發達國家掌握，我國目前僅能生產初級和中級的電子化學品。高純電子化學品純度越來越高，產品的附加值越大。超高純電子化學品的研發及其技術不但具有較高的戰略價值，并且也具有較高的經濟價值和社會效益。2012年7月20日國務院印發了《國務院關于印發“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃的通知》，高純電子化學品就屬于通知中的新一代信息技術產業中的電子核心基礎產業。

高純鹽酸是半導體用電子化學品之一，主要應用于硅片的標準RCA清洗工藝中。用于清洗去除硅片表面金屬及有機物等雜質。鹽酸的純度決定了表面殘留金屬的量，進而決定了半導體的成品率及產品的效能。關于高純鹽酸的制備方法國內外已經有了很多相關報道，主要的工藝方式有如下幾種：

一、高純氯氣、高純氫氣提純技術，高純氫氣、氯氣反應制備高純氯化氫，高純水吸收高純氯化氫，制備高純鹽酸的技術。如專利CN97107008.3，采用高純氫氣、高純氯氣制備高純氯化氫，然后吸收制備高純鹽酸，但其制備鹽酸為試劑級，且未給出雜質含量的水平。專利CN03150469.8，采用該工藝可以生產20ppb左右的高純鹽酸。工藝整體復雜，危險系數較高。

二、高純氯化氫制備提純技術：將工業級氯化氫提純高純氯化氫，然后用水吸收。如美國斯塔泰克文切斯專利CN96194539.7半導體加工用高純延續的現場制備，即采用該種技術。利用該工藝制備高純鹽酸，設備要求較高，危險性較大，且該專利申請于1996年，相關技術指標只能達到ppb水平，與現在SEMI12要求相比，已經不能達到生產要求。2004年北京化學試劑研究所也申請了類似專利CN200410091153.8，但遺憾的是專利中未給出相應的檢測結果，無法進行相應的明確對比。日本鶴見曹達株式會社CN97114388.9也是采用類似工藝，給出小于30ppt的結果，但專利步驟不明確。專利CN201110330097.9也是采用類似辦法，最終制得陰離子小于10ppb，陽離子小于50ppt的產品，但是未給出各項分析的詳細數據。

三、亞沸精餾技術：即將大于21%的工業級鹽酸進行解析，用超純水吸收解析氯化氫制備高純鹽酸的工藝。如德國默克的專利CN00813864.8，可以達到陰離子小于100ppb，陽離子小于1ppb的水平。專利CN200410093332.5也是采用該工藝，但僅為0.5kg/h實驗室級別的生產規模，且有大量的20%稀酸產生，若無對應的氯堿廠，稀酸處理將成為極大的問題。

四、其他提純技術：常壓蒸餾技術，即采用工業鹽酸常壓蒸餾的技術，如專利CN201110132548.8，階梯溫差精餾技術CN201110130302.7，萃取提純技術等。這些技術側重點各有不同，但所得到的鹽酸均沒有達到很高級別。

綜上所述，現存已報道的各種高純鹽酸生產技術均保持在制備高純鹽酸的水平。而對半導體行業至關重要的長期、大規模，穩定，低成本高純鹽酸的生產控制技術，還未見有相關的公開報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題的克服現有技術的不足，提供一種可大規模、連續穩定生產的高品質半導體級鹽酸的制備方法。

為解決以上問題，本發明采取如下技術方案：

一種高純鹽酸的連續生產方法，其以工業級鹽酸為原料，按照化學除氯→常壓精餾→循環過濾→減壓精餾的流程獲得所述高純鹽酸，其中，進行減壓精餾時，控制減壓精餾釜內壓力25～95KPa，回流比1:1.8～2.5，所述流程中的各個工序依次且連續地進行。

根據本發明的進一步實施方案：所述化學除氯實施如下：在工業級鹽酸中添加能將游離氯還原為氯離子的還原物質，循環攪拌反應0.5～2h，將游離氯含量降低至300ppb以下。優選地，所述還原物質為選自氯化亞錫、硫酸亞鐵、草酸、亞硫酸鈉等中的一種或幾種的組合，加入量是所述工業級鹽酸重量的0.01%～1%。

根據一個具體方面：所述常壓精餾的進料流量為400～500L/H，回流比為1:1.2～2，采用蒸汽加熱，蒸汽壓力為0.2～0.3MPa，采用溫度在4～8℃之間的冷凝水進行冷凝。常壓精餾后鹽酸中單項金屬離子含量可降低至10ppb以下，更優選降低至2ppb以下。