[發明專利]降低電子級硫酸易氧化物的硫酸生產裝置及方法

有效

• 申請號: 201911214190.6
• 申請日: 2019-12-02
• 公開（公告）號: CN110980657B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 李少平;楊著;郭嵐峰;杜林;汪鵬;廖義;周建國
• 申請（專利權）人: 湖北興福電子材料有限公司
• 主分類號: C01B17/80
• 分類號: C01B17/80;C01B17/76
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

本發明公開了一種降低電子級硫酸易氧化物的硫酸生產裝置及方法，該裝置包括三氧化硫原料儲罐，其與汽化器的進料口連接，臭氧發生器出口經管道連接至濃硫酸槽中，管道出口位于濃硫酸液面以下，濃硫酸槽的氣體出口通過管道連接至汽化器進料口；汽化器頂部出口連接至除霧器，除霧器的頂部出口連接至吸收塔，吸收塔下部出料口連接至緩沖槽，緩沖槽經管道及循環酸泵連接至吸收塔頂部；循環酸泵與吸收塔之間的管道上設有成品酸采出管線。本發明采用臭氧與三氧化硫中的二氧化硫反應，從原料中去除二氧化硫，不引入新的雜質，不僅解決產品還原性物質問題，同時還能解決因二氧化硫穿透內襯材質造成損壞設備、管道的問題。

技術領域

本發明屬于電子化學品領域，具體涉及一種降低電子級硫酸中易氧化物（SO2）含量的裝置及方法。

背景技術

電子級硫酸又稱超純硫酸，屬于超凈高純試劑。是工業上用量最大的濕電子化學品，主要用于硅晶片、印刷電路板的蝕刻和清洗，可有效除去晶片上雜質顆粒、無機殘留物和碳沉積物。電子級硫酸用于硅晶片的清洗已有40多年的歷史。在半導體工業中屬于不可缺少的關鍵基礎化學試劑。其純度直接影響著集成電路成品率。

目前，中國已經成為世界IT工業和液晶顯示器需求增長最快的國家，未來幾年將要上馬數條高世代線，極大拉動了對濕電子化學品的需求，預估產業每年以15%的速度增長。從全球平板顯示產業格局來看，目前最主流的大屏顯示板是TFT-LCD 顯示器，中國大陸平板顯示產業正在快速崛起。從液晶平板顯示產業規模分析，2013 年國內液晶面板產值已達845 億美金，2014年已達852億美金，已成為電子產業中重要的領域。如今更是進入了納米時代，半導體14nm制程已經投入量產。在如此精確的半導體制程中，對用于清洗、蝕刻的硫酸純度要求也非常高，易氧化物的含量也是電子級硫酸中重要指標之一。

若電子級硫酸中易氧化物的含量過高，將會影響半導體工業中“piranha”溶液的配制，影響其最終配比，使之達不到預想的清洗效果，最終導致產品良率下降。

目前國內去除電子級硫酸中易氧化物大多采用高純空氣或高純氮氣曝氣法，將硫酸中的二氧化硫吹脫出來，能夠將易氧化物降低至2ppm左右，但需要增加新設備-曝氣塔，且高純空氣或高純氮氣用量大，吹脫產生的廢氣中含有二氧化硫，氣量大，增加尾氣系統處理成本與難度。

發明內容

本發明提供一種降低電子級硫酸易氧化物的硫酸生產裝置及方法，能夠有效除去硫酸中的二氧化硫，確保硫酸質量。

本發明提供降低電子級硫酸易氧化物的硫酸生產裝置，包括三氧化硫原料儲罐，其與蒸發器的進料口連接，臭氧發生器出口經管道連接至濃硫酸槽中，管道出口位于濃硫酸液面以下，濃硫酸槽的氣體出口通過管道連接至蒸發器進料口；蒸發器頂部出口連接至除霧器，除霧器的頂部出口連接至吸收塔，吸收塔下部出料口連接至緩沖槽，緩沖槽經管道及循環酸泵連接至吸收塔頂部；循環酸泵與吸收塔之間的管道上設有成品酸采出管線。

進一步地，所述三氧化硫原料儲罐通過原料泵及管道連接至蒸發器。

進一步地，所述蒸發器及緩沖槽內均設有蛇形盤管換熱器，蒸發器為304或316L不銹鋼襯PTFE或PFA中的一種。

進一步地，除霧器底部設有氣體分布器，氣體分布器的上方還設有填料層。填料種類為拉西環或絲網填料。氣體分布器材質為PTFE或PFA或EPDM。

進一步地，吸收塔連接有吸收用水管道。吸收塔內設有填料，填料種類為拉西環或鮑爾環。除霧器中的填料和吸收塔內的填料材質可以為PTFE或PFA或EPDM材質。

進一步地，緩沖槽設有負壓系統，尾氣經負壓進入尾氣系統。

本發明還涉及采用所述裝置生產硫酸的方法，包括以下步驟：

1）將三氧化硫原料儲罐的三氧化硫進料至蒸發器，臭氧發生器中的臭氧在濃硫酸槽中經過濃硫酸洗滌除濕后進入蒸發器，與三氧化硫混合，臭氧與三氧化硫中的易氧化物反應；