專利名稱：一種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磷化工領(lǐng)域，涉及一種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
高純磷酸，在半導(dǎo)體器件的制造中，通常作為蝕刻液使用。近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體技 術(shù)的發(fā)展，尤其是大規(guī)模集成電路制造和大屏幕液晶顯示屏的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的制造工 藝不斷翻新，要求更高純度的磷酸同其制作工藝相適應(yīng)。蝕刻液使用工藝級(jí)超純磷酸中的 可溶性雜質(zhì)及無(wú)法過(guò)濾的有機(jī)雜質(zhì)的要求不斷提升，因?yàn)?，這些雜質(zhì)若附著在硅晶片表面， 則將引起反向漏電或表面溝道，導(dǎo)致電子元件產(chǎn)生軟故障。磷酸中能被高錳酸鉀氧化的物質(zhì)如有機(jī)雜質(zhì)、還原性無(wú)機(jī)雜質(zhì)等稱為高錳酸鉀還 原物，它表征磷酸中還原物質(zhì)的量。一般半導(dǎo)體制程要求磷酸中高錳酸鉀還原物的質(zhì)量分 數(shù)控制在為5X10_6以內(nèi)。目前，普通工業(yè)級(jí)磷酸的還原物量為500X 10_6，食品添加劑磷酸 標(biāo)準(zhǔn)(GB 3149)規(guī)定還原物質(zhì)量分?jǐn)?shù)120X10_6，化學(xué)試劑磷酸標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 1觀2)規(guī)定優(yōu)級(jí) 純還原物質(zhì)量分?jǐn)?shù)50X 10_6。降低普通工業(yè)磷酸還原物量的方法一般采用雙氧水氧化法， 但是不可避免帶入新的雜質(zhì)，而且強(qiáng)氧化性對(duì)設(shè)備的壽命影響十分嚴(yán)重。更有甚者非常難 以消除雙氧水其在磷酸中殘留，它殘留在酸中將對(duì)半導(dǎo)體蝕刻十分不利，嚴(yán)重影響半導(dǎo)體 制程的成品率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中降低磷酸中還原物含量時(shí)，容易帶入新的雜質(zhì) 和影響設(shè)備壽命的不足，提供一種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法。該方法構(gòu)思巧妙、流程簡(jiǎn) 單、操作安全，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，成本經(jīng)濟(jì)，質(zhì)量易于控制，產(chǎn)品純度高，適用于制造高純 磷酸(電子級(jí)磷酸)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是 一種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，包括以下步驟A、潔凈空氣經(jīng)脈沖高壓放電器從頂部送入催化氧化塔，與從頂部送入催化氧化塔的原 料磷酸在射流霧化器中混合后，分散成霧狀從塔頂自上而下噴入塔中；B、潔凈空氣經(jīng)換熱器預(yù)熱后送入催化氧化塔，在塔內(nèi)從下而上與步驟A中自上而下的 混合物對(duì)流接觸，尾氣從塔頂?shù)倪^(guò)濾器排出，塔底得到產(chǎn)品磷酸。作為優(yōu)選，所述步驟B中，過(guò)濾器為單向閉合閥式過(guò)濾器。作為優(yōu)選，所述步驟A中，射流霧化器的磷酸流量為20m7h-30m3/h，工作壓力為 3kg/cm2_5 kg/cm2 。進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟A中，射流霧化器的磷酸流量為25m3/h，工作壓力為4 kg/2cm 。作為優(yōu)選，所述步驟A中，來(lái)自脈沖高壓放電器的氣體含16g/m3-30g/m3 O3,控制氣 體流量Im7h-2m7h，工作時(shí)間3h-5h。
進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟A中，控制氣體流量1. 5m3/h，工作時(shí)間4h。作為優(yōu)選，所述步驟B中，預(yù)熱后潔凈空氣溫度為60°C _75°C，流量5m3/h-6m7h。進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟B中，預(yù)熱后潔凈空氣溫度為65°C，流量6. 5m3/h。作為優(yōu)選，所述催化氧化塔中填充有泰勒填料或立體彈性填料。本發(fā)明潔凈空氣脈沖高壓放電條件下，空氣中的氧氣被電離而產(chǎn)生臭氧(O3)，臭 氧具有很強(qiáng)的氧化性，可以分解一般氧化劑難以破壞的有機(jī)物，而且反應(yīng)，完全速度快，氧 化效率高。同時(shí)，脈沖高壓放電產(chǎn)生了大量的活性電子、激發(fā)態(tài)粒子和光子等，這些活性粒 子可以與氣相中的SOx、NOx等氣體反應(yīng)，提高氧化效果，使磷酸中的還原物質(zhì)被充分氧化。 為了有效降低原料磷酸中的還原物，可以將磷酸循環(huán)處理，并根據(jù)設(shè)定的磷酸中還原物最 終量，確定循環(huán)時(shí)間，磷酸循環(huán)時(shí)間越長(zhǎng)磷酸中還原物最終量越低。本發(fā)明中來(lái)自脈沖高壓放電器的活性氣體，經(jīng)過(guò)射流霧化器的作用與磷酸充分混 合產(chǎn)生平均粒徑約為60 μ m的微米氣泡，與普通的鼓泡進(jìn)行對(duì)比研究微米氣泡對(duì)臭氧氧化 的強(qiáng)化作用機(jī)理，在相同的進(jìn)氣流率下，采用微米氣泡時(shí)，磷酸中的傳質(zhì)系數(shù)和利用率是普 通鼓泡系統(tǒng)的2-3倍，有效的提高了臭氧的氧化作用。本發(fā)明可以在催化氧化內(nèi)部填充泰勒填料、立體彈性填料等填料，材質(zhì)選用PTFE 覆膜聚烯烴類，充分確保磷酸和氧化氣體的接觸，在含O3的活性氣體催化劑作用下，將磷酸 中的還原物氧化去除。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明構(gòu)思巧妙、流程簡(jiǎn)單、操作安全，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生 產(chǎn)，成本經(jīng)濟(jì)，質(zhì)量易于控制，產(chǎn)品純度高。
具體實(shí)施例方式本說(shuō)明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。實(shí)施例1 一種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，包括以下步驟(1)啟動(dòng)氣動(dòng)泵1，將16噸原料磷酸以25m3/h的流量，4kg/cm2的壓力經(jīng)過(guò)射流霧化器 2，形成微米氣泡從頂部噴入催化氧化塔3內(nèi)。射流霧化器2的作用過(guò)程如下加壓后的原 料磷酸從噴嘴7噴入，同時(shí)開啟進(jìn)氣管8讓氣體進(jìn)入，在混合腔10高速混合并射出，進(jìn)入擴(kuò) 散腔11，通過(guò)螺旋霧化噴嘴12形成微米氣泡霧。(2)經(jīng)過(guò)熱交換器4預(yù)熱到65°C的潔凈空氣，以5. 5m3/h的流量從塔底進(jìn)入塔中， 流經(jīng)填料層，充分和氧化氣體的接觸，去除還原物。尾氣從單向閉合閥式過(guò)濾器6排出。(3)運(yùn)行穩(wěn)定后，開啟脈沖高壓放電器5，調(diào)節(jié)活性氣體流量1. 5m3/h，運(yùn)行4h后關(guān) 閉。(4)塔內(nèi)所得的磷酸進(jìn)行循環(huán)處理，循環(huán)總時(shí)間幾，取樣檢測(cè)，成品磷酸質(zhì)量指標(biāo) 見表1。實(shí)施例2 —種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，包括以下步驟步驟(2)中脈沖高壓放電器5運(yùn)行時(shí)間為3h，其它步驟和工藝參數(shù)同實(shí)施例1。取樣 檢測(cè)，成品磷酸質(zhì)量指標(biāo)見表1。實(shí)施例3 —種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，包括以下步驟步驟(2)中脈沖高壓放電器5運(yùn)行時(shí)間為5h，其它步驟和工藝參數(shù)同實(shí)施例1。取樣檢測(cè)，成品磷酸質(zhì)量指標(biāo)見表1。實(shí)施例4 一種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，包括以下步驟步驟(3)中磷酸進(jìn)行循環(huán)處理，循環(huán)總時(shí)間他，其它步驟和工藝參數(shù)同實(shí)施例1。取樣 檢測(cè)，成品磷酸質(zhì)量指標(biāo)見表1。實(shí)施例5 —種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，包括以下步驟步驟(3)中磷酸進(jìn)行循環(huán)處理，循環(huán)總時(shí)間他，其它步驟和工藝參數(shù)同實(shí)施例1。取樣 檢測(cè)，成品磷酸質(zhì)量指標(biāo)見表1。實(shí)施例6 —種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，包括以下步驟步驟(1)中射流霧化器原料磷酸的流量為20m3/h，其它步驟和工藝參數(shù)同實(shí)施例1。取 樣檢測(cè)，成品磷酸質(zhì)量指標(biāo)見表1。實(shí)施例7 —種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，包括以下步驟步驟(1)中射流霧化器原料磷酸的流量為30m3/h，其它步驟和工藝參數(shù)同實(shí)施例1。取 樣檢測(cè)，成品磷酸質(zhì)量指標(biāo)見表1。表1成品磷酸質(zhì)量指標(biāo)表[
權(quán)利要求
1.一種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，其特征在于包括以下步驟A、潔凈空氣經(jīng)脈沖高壓放電器從頂部送入催化氧化塔，與從頂部送入催化氧化塔的原 料磷酸在射流霧化器中混合后，分散成霧狀從塔頂自上而下噴入塔中；B、潔凈空氣經(jīng)換熱器預(yù)熱后送入催化氧化塔，在塔內(nèi)從下而上與步驟A中自上而下的 混合物對(duì)流接觸，尾氣從塔頂?shù)倪^(guò)濾器排出，塔底得到產(chǎn)品磷酸。
2.如權(quán)利要求1所述的一種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，其特征在于所述步驟B中， 過(guò)濾器為單向閉合閥式過(guò)濾器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，其特征在于所述步驟A中， 射流霧化器的磷酸流量為20m7h-30m7h，工作壓力為;3kg/cm2-5 kg/cm2。
4.如權(quán)利要求3所述的一種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，其特征在于所述步驟A中， 射流霧化器的磷酸流量為25m3/h，工作壓力為4kg/cm2。
5.如權(quán)利要求1所述的一種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，其特征在于所述步驟A 中，來(lái)自脈沖高壓放電器的氣體含16g/m3-30g/m303，控制氣體流量lm3/h-2m7h，工作時(shí)間 3h-5h0
6.如權(quán)利要求5所述的一種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，其特征在于所述步驟A中， 控制氣體流量1. 5m3/h，工作時(shí)間4h。
7.如權(quán)利要求1所述的一種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，其特征在于所述步驟B中， 預(yù)熱后潔凈空氣溫度為60°C _75°C，流量5m3/h-6m7h。
8.如權(quán)利要求7所述的一種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，其特征在于所述步驟B中， 預(yù)熱后潔凈空氣溫度為65°C，流量6. 5m3/h。
9.如權(quán)利要求1所述的一種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，其特征在于所述催化氧化 塔中填充有泰勒填料或立體彈性填料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除磷酸中還原物質(zhì)的方法，包括以下步驟A、潔凈空氣經(jīng)脈沖高壓放電器從頂部送入催化氧化塔，與從頂部送入催化氧化塔的原料磷酸在射流霧化器中混合后，分散成霧狀從塔頂自上而下噴入塔中；B、潔凈空氣經(jīng)換熱器預(yù)熱后送入催化氧化塔，在塔內(nèi)從下而上與步驟A中自上而下的混合物對(duì)流接觸，尾氣從塔頂?shù)倪^(guò)濾器排出，塔底得到產(chǎn)品磷酸。本發(fā)明構(gòu)思巧妙、流程簡(jiǎn)單、操作安全，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，成本經(jīng)濟(jì)，質(zhì)量易于控制，產(chǎn)品純度高，適用于制造高純磷酸(電子級(jí)磷酸)。
文檔編號(hào)C01B25/237GK102040205SQ20101060223
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者李全東, 王文武, 肖遙 申請(qǐng)人:四川成洪磷化工有限責(zé)任公司