一种电子级高纯硝酸提纯方法

赵云翰（苏州市晶协高新电子材料有限公司，江苏苏州 215151）

一种电子级高纯硝酸提纯方法

赵云翰（苏州市晶协高新电子材料有限公司，江苏苏州 215151）

简述了高纯试剂的用途及我司高纯硝酸提纯的方法，对比了传统工艺。

高纯电子试剂硝酸生产应用

1 绪论

1.1 硝酸的性质

硝酸是一种强氧化性、腐蚀性的强酸。硝酸易溶于水，常温下其溶液无色透明。其不同浓度水溶液性质有别，市售浓硝酸为恒沸混合物，质量分数为65-68%，质量分数足够大（市售浓度为95%以上）的，称为发烟硝酸。硝酸易见光分解，应在棕色瓶中于阴暗处避光保存，严禁与还原剂接触。硝酸在工业上主要以氨氧化法生产，用以制造化肥、炸药、硝酸盐等；在有机化学中，浓硝酸与浓硫酸的混合液是重要的硝化试剂。化学式是HNO3，硝酸与盐酸的体积1：3混合可以制成具有强腐蚀性的王水。硝酸的用途非常广泛，在有机合成中进行硝化反应，制备硝酸铵（既是化肥，又是炸药），硝酸在医药化工，化纤行业应用非常广泛。是化工重要基础原料三酸两碱之一。

1.2 我国超纯试剂的发展现状

“十五”期间国内集成电路用超纯试剂的需求量接近1万吨，而国内生产企业实际能提供的量仅10%。据有关方面预测到2010年中国市场需求量将达到15-16万吨/年化学试剂。其中，国内通用型试剂市场今后的年增长率仍将维持在5%-8%左右，电子化学品市场预计超过80亿美元。虽然我国电子化学品产业通过近几年技术改造和结构调整，已经具备一定基础，但与飞速发展的信息产业相比，还存在产品品种少，尤其是高品质产品较少等不足。因此基于电子产业迅猛发展，而国产高纯试剂严重短缺的现状，我厂投入大量人力物力，选择在半导体工业中的消耗比例最大的过氧化氢进行研制，并取得一定成果。

1.3 目前国内高纯硝酸的提纯工艺

目前我国高纯硝酸提纯一般采用试剂级的硝酸作为原料，通过电加热的方法二次提纯得到电子硝酸成品。该方法的缺点是1.能耗大。试剂级硝酸本来就是由工业级硝酸蒸馏而成，因此二次蒸馏必然导致能耗增加。2.环境污染。硝酸受热后有部分分解为NO2，为保证色度达标，必须对硝酸进行脱色。而重复脱色将造成NO2重复排放，造成大气、或者吸收塔内水体的污染。3.产能、得率低。由于蒸馏是一个将液体由液态变为气态，让后再通过冷凝变为液态的过程。因此在蒸馏过程中必将有部分不凝产生，而这部分不凝气体只能以气态形式存在，一般条件下不会再凝结成液体，因此必将造成原物料损失。综上所述，研究一种应用于大生产的，使用新型加热方法一次蒸馏得到电子级硝酸成品的方法就十分必要。

图2 -1硝酸蒸馏流程图

2 成果展示

2.1 工艺流程

如图2-1所示用98%工业级硝酸稀释后的68%硝酸加入换热器E101中，使用蒸汽加热至沸点气化，硝酸蒸汽通过填料塔T101后进入冷凝器E102、E103控制温度后在E103内，使用氮气进行脱水。控制出料流量为100L/h，脱色后检测合格的成品进入TA101中待用，不合格产品进入E101中重新蒸馏。（如图1）

与传统工艺相比该套硝酸蒸馏装置的特点在于：1.使用98%硝酸通过简单调配后得到的68%硝酸作为进料原料，因此改变了原来制备电子级高纯68%硝酸需要两次蒸馏，即第一次蒸馏由工业级至试剂级，第二次蒸馏由试剂级至电子级的过程，减少了中间步骤和脱色次数，降低了由此而引起的氮氧化合物排放而造成的污染。2.采用金属钽材质作为加热导体，解决了原有玻璃设备导热系数低而造成的能耗较高的问题。3.采用连续吹白的工艺，因而大大降低了氮气的使用量，减少了脱色时间。

表2 -2我厂超高纯硝酸与SEMI C8标准的对比

2.2 实验仪器

主要实验检测仪器有：LS-60型颗粒仪厂家为Light house，上海博迅实业有限公司HHS型水浴锅，50mL碱式滴定管，赛多斯科学仪器（北京）有限公司型号为CP225D的电子天平，以及安捷伦公司型号为7500CS的ICP-MS等。使用上述仪器测定我司制备的高纯硝酸结果如表1。

由表1可知，按照我司工艺制备得到的硝酸，完全达到SEMI C8标准，符合半导体8英寸线使用标准。因此工业级98%硝酸通过一次蒸馏，完全可以达到半导体工业使用标准，大大提高了原料硝酸的纯度。

3 结语

我司新型硝酸提纯工艺本着节省成本，保护环境的宗旨，通过一次蒸馏将工业级98%硝酸，提纯为满足半导体需要的高纯电子级硝酸，节省了能源，减少了氮氧化合物的排放，提高了生产效率，并取得了一种硝酸连续脱水装置以及由98%工业级硝酸制得电子级68%硝酸的设备及工艺两份专利。

图2 AC-6聚乙烯加入量对针入度的影响Fig.2 AC-6's influence on the penetration for the amount of polyethylene

由图2可以看出，随着AC-6聚乙烯加入量的增大，针入度的变化呈现出逐渐降低的趋势。同样将酯化蜡中加入3.0%-4.0%的AC-6聚乙烯就可以使酯化蜡的针入度有效的降低，而当其加入量达到6.0%以上时，针入度的降低趋势变缓。这说明用AC-6聚乙烯调和的方法来降低蜡样的针入度是可行的［5-6］。

3 结语

向经氧化、酯化改性得到的蜡样中加入3.0%-4.0%的AC-6聚乙烯，使其针入度和滴熔点都能得到相应的改善。

综上所述，通过对石蜡的化学改性和物理改性工艺条件的研究，控制反应条件，可以得到不同类型的硬质改性蜡。从而使石蜡产品得到了广泛的应用，增加了产品的附加值，这对指导工业生产和优化工艺条件具有重要的意义

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杨嵘晟（1983-），汉族，男，籍贯甘肃，讲师，研究生在读，研究方向化学工程。