专利名称：一种去除磷酸中还原物质的方法
技术领域：
本发明属于磷化工领域，涉及一种去除磷酸中还原物质的方法。
背景技术：
高纯磷酸，在半导体器件的制造中，通常作为蚀刻液使用。近年来，随着半导体技 术的发展，尤其是大规模集成电路制造和大屏幕液晶显示屏的发展，半导体器件的制造工 艺不断翻新，要求更高纯度的磷酸同其制作工艺相适应。蚀刻液使用工艺级超纯磷酸中的 可溶性杂质及无法过滤的有机杂质的要求不断提升，因为，这些杂质若附着在硅晶片表面， 则将引起反向漏电或表面沟道，导致电子元件产生软故障。磷酸中能被高锰酸钾氧化的物质如有机杂质、还原性无机杂质等称为高锰酸钾还 原物，它表征磷酸中还原物质的量。一般半导体制程要求磷酸中高锰酸钾还原物的质量分 数控制在为5X10_6以内。目前，普通工业级磷酸的还原物量为500X 10_6，食品添加剂磷酸 标准(GB 3149)规定还原物质量分数120X10_6，化学试剂磷酸标准(GB/T 1观2)规定优级 纯还原物质量分数50X 10_6。降低普通工业磷酸还原物量的方法一般采用双氧水氧化法， 但是不可避免带入新的杂质，而且强氧化性对设备的寿命影响十分严重。更有甚者非常难 以消除双氧水其在磷酸中残留，它残留在酸中将对半导体蚀刻十分不利，严重影响半导体 制程的成品率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中降低磷酸中还原物含量时，容易带入新的杂质 和影响设备寿命的不足，提供一种去除磷酸中还原物质的方法。该方法构思巧妙、流程简 单、操作安全，易实现工业化生产，成本经济，质量易于控制，产品纯度高，适用于制造高纯 磷酸(电子级磷酸)。为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 一种去除磷酸中还原物质的方法，包括以下步骤A、洁净空气经脉冲高压放电器从顶部送入催化氧化塔，与从顶部送入催化氧化塔的原 料磷酸在射流雾化器中混合后，分散成雾状从塔顶自上而下喷入塔中；B、洁净空气经换热器预热后送入催化氧化塔，在塔内从下而上与步骤A中自上而下的 混合物对流接触，尾气从塔顶的过滤器排出，塔底得到产品磷酸。作为优选，所述步骤B中，过滤器为单向闭合阀式过滤器。作为优选，所述步骤A中，射流雾化器的磷酸流量为20m7h-30m3/h，工作压力为 3kg/cm2_5 kg/cm2 。进一步优选，所述步骤A中，射流雾化器的磷酸流量为25m3/h，工作压力为4 kg/2cm 。作为优选，所述步骤A中，来自脉冲高压放电器的气体含16g/m3-30g/m3 O3,控制气 体流量Im7h-2m7h，工作时间3h-5h。
进一步优选，所述步骤A中，控制气体流量1. 5m3/h，工作时间4h。作为优选，所述步骤B中，预热后洁净空气温度为60°C _75°C，流量5m3/h-6m7h。进一步优选，所述步骤B中，预热后洁净空气温度为65°C，流量6. 5m3/h。作为优选，所述催化氧化塔中填充有泰勒填料或立体弹性填料。本发明洁净空气脉冲高压放电条件下，空气中的氧气被电离而产生臭氧(O3)，臭 氧具有很强的氧化性，可以分解一般氧化剂难以破坏的有机物，而且反应，完全速度快，氧 化效率高。同时，脉冲高压放电产生了大量的活性电子、激发态粒子和光子等，这些活性粒 子可以与气相中的SOx、NOx等气体反应，提高氧化效果，使磷酸中的还原物质被充分氧化。 为了有效降低原料磷酸中的还原物，可以将磷酸循环处理，并根据设定的磷酸中还原物最 终量，确定循环时间，磷酸循环时间越长磷酸中还原物最终量越低。本发明中来自脉冲高压放电器的活性气体，经过射流雾化器的作用与磷酸充分混 合产生平均粒径约为60 μ m的微米气泡，与普通的鼓泡进行对比研究微米气泡对臭氧氧化 的强化作用机理，在相同的进气流率下，采用微米气泡时，磷酸中的传质系数和利用率是普 通鼓泡系统的2-3倍，有效的提高了臭氧的氧化作用。本发明可以在催化氧化内部填充泰勒填料、立体弹性填料等填料，材质选用PTFE 覆膜聚烯烃类，充分确保磷酸和氧化气体的接触，在含O3的活性气体催化剂作用下，将磷酸 中的还原物氧化去除。本发明的有益效果在于本发明构思巧妙、流程简单、操作安全，易实现工业化生 产，成本经济，质量易于控制，产品纯度高。
具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。实施例1 一种去除磷酸中还原物质的方法，包括以下步骤(1)启动气动泵1，将16吨原料磷酸以25m3/h的流量，4kg/cm2的压力经过射流雾化器 2，形成微米气泡从顶部喷入催化氧化塔3内。射流雾化器2的作用过程如下加压后的原 料磷酸从喷嘴7喷入，同时开启进气管8让气体进入，在混合腔10高速混合并射出，进入扩 散腔11，通过螺旋雾化喷嘴12形成微米气泡雾。(2)经过热交换器4预热到65°C的洁净空气，以5. 5m3/h的流量从塔底进入塔中， 流经填料层，充分和氧化气体的接触，去除还原物。尾气从单向闭合阀式过滤器6排出。(3)运行稳定后，开启脉冲高压放电器5，调节活性气体流量1. 5m3/h，运行4h后关 闭。(4)塔内所得的磷酸进行循环处理，循环总时间几，取样检测，成品磷酸质量指标 见表1。实施例2 —种去除磷酸中还原物质的方法，包括以下步骤步骤(2)中脉冲高压放电器5运行时间为3h，其它步骤和工艺参数同实施例1。取样 检测，成品磷酸质量指标见表1。实施例3 —种去除磷酸中还原物质的方法，包括以下步骤步骤(2)中脉冲高压放电器5运行时间为5h，其它步骤和工艺参数同实施例1。取样检测，成品磷酸质量指标见表1。实施例4 一种去除磷酸中还原物质的方法，包括以下步骤步骤(3)中磷酸进行循环处理，循环总时间他，其它步骤和工艺参数同实施例1。取样 检测，成品磷酸质量指标见表1。实施例5 —种去除磷酸中还原物质的方法，包括以下步骤步骤(3)中磷酸进行循环处理，循环总时间他，其它步骤和工艺参数同实施例1。取样 检测，成品磷酸质量指标见表1。实施例6 —种去除磷酸中还原物质的方法，包括以下步骤步骤(1)中射流雾化器原料磷酸的流量为20m3/h，其它步骤和工艺参数同实施例1。取 样检测，成品磷酸质量指标见表1。实施例7 —种去除磷酸中还原物质的方法，包括以下步骤步骤(1)中射流雾化器原料磷酸的流量为30m3/h，其它步骤和工艺参数同实施例1。取 样检测，成品磷酸质量指标见表1。表1成品磷酸质量指标表[
权利要求
1.一种去除磷酸中还原物质的方法，其特征在于包括以下步骤A、洁净空气经脉冲高压放电器从顶部送入催化氧化塔，与从顶部送入催化氧化塔的原 料磷酸在射流雾化器中混合后，分散成雾状从塔顶自上而下喷入塔中；B、洁净空气经换热器预热后送入催化氧化塔，在塔内从下而上与步骤A中自上而下的 混合物对流接触，尾气从塔顶的过滤器排出，塔底得到产品磷酸。
2.如权利要求1所述的一种去除磷酸中还原物质的方法，其特征在于所述步骤B中， 过滤器为单向闭合阀式过滤器。
3.如权利要求1所述的一种去除磷酸中还原物质的方法，其特征在于所述步骤A中， 射流雾化器的磷酸流量为20m7h-30m7h，工作压力为;3kg/cm2-5 kg/cm2。
4.如权利要求3所述的一种去除磷酸中还原物质的方法，其特征在于所述步骤A中， 射流雾化器的磷酸流量为25m3/h，工作压力为4kg/cm2。
5.如权利要求1所述的一种去除磷酸中还原物质的方法，其特征在于所述步骤A 中，来自脉冲高压放电器的气体含16g/m3-30g/m303，控制气体流量lm3/h-2m7h，工作时间 3h-5h0
6.如权利要求5所述的一种去除磷酸中还原物质的方法，其特征在于所述步骤A中， 控制气体流量1. 5m3/h，工作时间4h。
7.如权利要求1所述的一种去除磷酸中还原物质的方法，其特征在于所述步骤B中， 预热后洁净空气温度为60°C _75°C，流量5m3/h-6m7h。
8.如权利要求7所述的一种去除磷酸中还原物质的方法，其特征在于所述步骤B中， 预热后洁净空气温度为65°C，流量6. 5m3/h。
9.如权利要求1所述的一种去除磷酸中还原物质的方法，其特征在于所述催化氧化 塔中填充有泰勒填料或立体弹性填料。
全文摘要
本发明公开了一种去除磷酸中还原物质的方法，包括以下步骤A、洁净空气经脉冲高压放电器从顶部送入催化氧化塔，与从顶部送入催化氧化塔的原料磷酸在射流雾化器中混合后，分散成雾状从塔顶自上而下喷入塔中；B、洁净空气经换热器预热后送入催化氧化塔，在塔内从下而上与步骤A中自上而下的混合物对流接触，尾气从塔顶的过滤器排出，塔底得到产品磷酸。本发明构思巧妙、流程简单、操作安全，易实现工业化生产，成本经济，质量易于控制，产品纯度高，适用于制造高纯磷酸(电子级磷酸)。
文档编号C01B25/237GK102040205SQ20101060223
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者李全东, 王文武, 肖遥 申请人:四川成洪磷化工有限责任公司