一種電子級高純硝酸提純方法

趙云翰（蘇州市晶協高新電子材料有限公司，江蘇蘇州 215151）

一種電子級高純硝酸提純方法

趙云翰（蘇州市晶協高新電子材料有限公司，江蘇蘇州 215151）

簡述了高純試劑的用途及我司高純硝酸提純的方法，對比了傳統工藝。

高純電子試劑硝酸生產應用

1 緒論

1.1 硝酸的性質

硝酸是一種強氧化性、腐蝕性的強酸。硝酸易溶于水，常溫下其溶液無色透明。其不同濃度水溶液性質有別，市售濃硝酸為恒沸混合物，質量分數為65-68%，質量分數足夠大（市售濃度為95%以上）的，稱為發煙硝酸。硝酸易見光分解，應在棕色瓶中于陰暗處避光保存，嚴禁與還原劑接觸。硝酸在工業上主要以氨氧化法生產，用以制造化肥、炸藥、硝酸鹽等；在有機化學中，濃硝酸與濃硫酸的混合液是重要的硝化試劑。化學式是HNO3，硝酸與鹽酸的體積1：3混合可以制成具有強腐蝕性的王水。硝酸的用途非常廣泛，在有機合成中進行硝化反應，制備硝酸銨（既是化肥，又是炸藥），硝酸在醫藥化工，化纖行業應用非常廣泛。是化工重要基礎原料三酸兩堿之一。

1.2 我國超純試劑的發展現狀

“十五”期間國內集成電路用超純試劑的需求量接近1萬噸，而國內生產企業實際能提供的量僅10%。據有關方面預測到2010年中國市場需求量將達到15-16萬噸/年化學試劑。其中，國內通用型試劑市場今后的年增長率仍將維持在5%-8%左右，電子化學品市場預計超過80億美元。雖然我國電子化學品產業通過近幾年技術改造和結構調整，已經具備一定基礎，但與飛速發展的信息產業相比，還存在產品品種少，尤其是高品質產品較少等不足。因此基于電子產業迅猛發展，而國產高純試劑嚴重短缺的現狀，我廠投入大量人力物力，選擇在半導體工業中的消耗比例最大的過氧化氫進行研制，并取得一定成果。

1.3 目前國內高純硝酸的提純工藝

目前我國高純硝酸提純一般采用試劑級的硝酸作為原料，通過電加熱的方法二次提純得到電子硝酸成品。該方法的缺點是1.能耗大。試劑級硝酸本來就是由工業級硝酸蒸餾而成，因此二次蒸餾必然導致能耗增加。2.環境污染。硝酸受熱后有部分分解為NO2，為保證色度達標，必須對硝酸進行脫色。而重復脫色將造成NO2重復排放，造成大氣、或者吸收塔內水體的污染。3.產能、得率低。由于蒸餾是一個將液體由液態變為氣態，讓后再通過冷凝變為液態的過程。因此在蒸餾過程中必將有部分不凝產生，而這部分不凝氣體只能以氣態形式存在，一般條件下不會再凝結成液體，因此必將造成原物料損失。綜上所述，研究一種應用于大生產的，使用新型加熱方法一次蒸餾得到電子級硝酸成品的方法就十分必要。

圖2 -1硝酸蒸餾流程圖

2 成果展示

2.1 工藝流程

如圖2-1所示用98%工業級硝酸稀釋后的68%硝酸加入換熱器E101中，使用蒸汽加熱至沸點氣化，硝酸蒸汽通過填料塔T101后進入冷凝器E102、E103控制溫度后在E103內，使用氮氣進行脫水。控制出料流量為100L/h，脫色后檢測合格的成品進入TA101中待用，不合格產品進入E101中重新蒸餾。（如圖1）

與傳統工藝相比該套硝酸蒸餾裝置的特點在于：1.使用98%硝酸通過簡單調配后得到的68%硝酸作為進料原料，因此改變了原來制備電子級高純68%硝酸需要兩次蒸餾，即第一次蒸餾由工業級至試劑級，第二次蒸餾由試劑級至電子級的過程，減少了中間步驟和脫色次數，降低了由此而引起的氮氧化合物排放而造成的污染。2.采用金屬鉭材質作為加熱導體，解決了原有玻璃設備導熱系數低而造成的能耗較高的問題。3.采用連續吹白的工藝，因而大大降低了氮氣的使用量，減少了脫色時間。

表2 -2我廠超高純硝酸與SEMI C8標準的對比

2.2 實驗儀器

主要實驗檢測儀器有：LS-60型顆粒儀廠家為Light house，上海博迅實業有限公司HHS型水浴鍋，50mL堿式滴定管，賽多斯科學儀器（北京）有限公司型號為CP225D的電子天平，以及安捷倫公司型號為7500CS的ICP-MS等。使用上述儀器測定我司制備的高純硝酸結果如表1。

由表1可知，按照我司工藝制備得到的硝酸，完全達到SEMI C8標準，符合半導體8英寸線使用標準。因此工業級98%硝酸通過一次蒸餾，完全可以達到半導體工業使用標準，大大提高了原料硝酸的純度。

3 結語

我司新型硝酸提純工藝本著節省成本，保護環境的宗旨，通過一次蒸餾將工業級98%硝酸，提純為滿足半導體需要的高純電子級硝酸，節省了能源，減少了氮氧化合物的排放，提高了生產效率，并取得了一種硝酸連續脫水裝置以及由98%工業級硝酸制得電子級68%硝酸的設備及工藝兩份專利。

圖2 AC-6聚乙烯加入量對針入度的影響Fig.2 AC-6's influence on the penetration for the amount of polyethylene

由圖2可以看出，隨著AC-6聚乙烯加入量的增大，針入度的變化呈現出逐漸降低的趨勢。同樣將酯化蠟中加入3.0%-4.0%的AC-6聚乙烯就可以使酯化蠟的針入度有效的降低，而當其加入量達到6.0%以上時，針入度的降低趨勢變緩。這說明用AC-6聚乙烯調和的方法來降低蠟樣的針入度是可行的［5-6］。

3 結語

向經氧化、酯化改性得到的蠟樣中加入3.0%-4.0%的AC-6聚乙烯，使其針入度和滴熔點都能得到相應的改善。

綜上所述，通過對石蠟的化學改性和物理改性工藝條件的研究，控制反應條件，可以得到不同類型的硬質改性蠟。從而使石蠟產品得到了廣泛的應用，增加了產品的附加值，這對指導工業生產和優化工藝條件具有重要的意義

［1］薛白，楊基和.石蠟改性—純氧法合成巴西棕櫚蠟替代品［J］.江蘇工業學院學報，2009，21（4）：33-37.

［2］楊基和，李肖，陳敏.石蠟改性制人造蜂蠟［J］.石油化工，2002，31（4）：283-285.

［3］張玲，廖克儉，叢玉鳳等.皂化蠟催化氧化制備天然蜂蠟替代品［J］.化學工業與工程，2009，9：433-436.

［4］Shu Z，Wang L.Heat resistance of paraffin and its mecha?nism［J］.Petroleum Science and Technology，2010.28：42.

［5］張玲，孫鳳嬌，于洪波等.高硬度蠟制備方法的研究進展［J］.石化技術與應用，2008，26（4）：370-374.

［6］鄧秀琴，康蕾，廖克儉等.氧化蠟的酯化改性［J］.精細與專用化學品，2007，15（8）：20-25.

楊嶸晟（1983-），漢族，男，籍貫甘肅，講師，研究生在讀，研究方向化學工程。