发明内容
[0004] 针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种制备电子级氟化氢精馏装置的使用方法,其特征是:
[0005] 步骤一,使用前必须通过液位计观察多级旋液分离冷凝器Ⅱ底部U型液封组件的液面状况,保证液面高于回流管至少300mm,确保U型液封组件处于正常工作状态。
[0006] 步骤二,氧化处理后的氟化氢液从设计在循环流化床蒸馏塔体中部的料液入口进入,注入布液盘,注入温度9~10℃,氟化氢液经布液盘均匀分布后滴落恒温再沸器,恒温再沸器包括换热管组件和翼板,恒温再沸器加热温度为30℃,氟化氢液滴在下流到一级级翼板时被气化形成上升蒸汽,穿过布液盘进入多级旋液分离冷凝器Ⅰ,多级旋液分离冷凝器Ⅰ设计有夹套并通入温度为20~21℃冷却水,上升蒸汽携带的液滴经旋风分离在多级旋液分离冷凝器Ⅰ筒身壁上形成连续液膜,上升蒸汽与下流液膜充分传质后进入循环流化床蒸馏塔体外的多级旋液分离冷凝器Ⅱ,多级旋液分离冷凝器Ⅱ同样设计有夹套并通入温度为19.5±0.5℃冷却水,此时上升蒸汽的易挥发组分氟化氢含量不断提高,经多级旋液分离冷凝器Ⅱ冷凝下来的氟化氢液纯度不断提高并从底部引出,多级旋液分离冷凝器Ⅱ底部设计有U型液封组件和回流管,为调整回流比,可将部分氟化氢液返回布液盘成为回流液,循环流化床蒸馏塔体内多级旋液分离冷凝器Ⅰ冷凝下来的回流液也再次经布液盘下流至恒温再沸器,那么塔底富集的难挥发组分HAsF6、MAsF6含量越来越高,从而实现了重组分HAsF6、MAsF6的脱除。
[0007] 发明人发现,国际半导体设备与材料组织超净高纯试剂的国际标准 SEMI-C7,对金属杂质要求低于10ppb,由于砷为半导体制作的掺杂元素,因此氢氟酸标准中对砷杂质的含量要求尤其严格。现有方法除砷通常采用氧化剂将易挥发三价氟化砷氧化生成高沸点五价砷的金属盐或络合物,再用精馏的办法脱除。本案采用氟气氧化氟化氢中砷杂质,生成高沸物HAsF6、MAsF6(五价砷的金属盐或络合物),再利用高沸物HAsF6、MAsF6与HF及其他组分的挥发性差别,采取多次平衡过程,把多组分的混合物分离出纯的电子级氟化氢。精馏的工艺流程,都是采用回流液和上升气,在蒸馏塔中形成气液逆流接触,上升气体中的难挥发组分不断冷凝,同时它又不断接收从上向下流的回流液中气化出来的易挥发组分,因此在其上升过程中,其中易挥发组分的含量不断提高,从塔的顶部可以得到纯度较高的易挥发组分产品,另一方面回流液在其下流过程中,其中的易挥发组分不断气化,同时它又不断接收上升蒸汽中冷凝下来的难挥发组分,所以其中难挥发组分的含量不断提高,在塔的底部可以得到纯度较高的难挥发组分产品。
[0008] 发明人发现,采用循环流化床精馏能够克服现有技术板式塔或填料塔中处理的能力小,传质效率低,压降大,操作弹性小的缺点。循环流化床蒸馏塔体分为上下两段,上部为精馏段,下部为提馏段,精馏段设计有多级旋液分离冷凝器Ⅰ、多级旋液分离冷凝器Ⅱ,提馏段设计有恒温再沸器,氧化处理后的氟化氢液从设计在循环流化床蒸馏塔体中部的料液入口进入,注入布液盘,注入温度9~10℃,氟化氢液经布液盘均匀分布后滴落恒温再沸器,恒温再沸器包括换热管组件和翼板,恒温再沸器加热温度为30℃,氟化氢液滴在下流到一级级翼板时被气化形成上升蒸汽,穿过布液盘进入多级旋液分离冷凝器Ⅰ,多级旋液分离冷凝器Ⅰ设计有夹套并通入温度为20~21℃冷却水,上升蒸汽携带的液滴经旋风分离在多级旋液分离冷凝器Ⅰ筒身壁上形成连续液膜,上升蒸汽与下流液膜充分传质后进入循环流化床蒸馏塔体外的多级旋液分离冷凝器Ⅱ,多级旋液分离冷凝器Ⅱ同样设计有夹套并通入温度为19.5±0.5℃冷却水,此时上升蒸汽的易挥发组分氟化氢含量不断提高,经多级旋液分离冷凝器Ⅱ冷凝下来的氟化氢液纯度不断提高并从底部引出,多级旋液分离冷凝器Ⅱ底部设计有U型液封组件和回流管,为调整回流比,可将部分氟化氢液返回布液盘成为回流液,循环流化床蒸馏塔体内多级旋液分离冷凝器Ⅰ冷凝下来的回流液也再次经布液盘下流至恒温再沸器,那么塔底富集的难挥发组分HAsF6、MAsF6含量越来越高,从而实现了重组分HAsF6、MAsF6的脱除。
[0009] 发明人发现,循环流化床蒸馏塔体内设置多级旋液分离冷凝器Ⅰ的目的视同增加了中间冷凝器,采用通常的室温范围的冷却水(温度为20~21℃)作为冷剂,价格低廉,无需温控精确的高质冷剂,并且使操作线更接近平衡线,减少了蒸馏过程的可逆性,提高了热力学效率。
[0010] 发明人发现,相对于板式塔塔板复杂的结构,多级旋风冷凝器具有结构简单、价格低廉的优点,同时气液旋风分离、筒身内壁容易形成液膜、上升蒸汽与下流液膜充分传质的特点使其具有板式塔液体返混小、液膜传质系数较大的优点,同时多级旋风分离器具备多个平衡级或理论塔板,可根据实际需要予以设置,而且旋风分离器的压降较低,比填料塔更具节能优势。
[0011] 相对于现有技术,本发明至少含有以下优点:第一,相对于板式塔塔板复杂的结构,多级旋风冷凝器具有结构简单、价格低廉的优点,同时气液旋风分离、筒身内壁容易形成液膜、上升蒸汽与下流液膜充分传质的特点使其具有板式塔液体返混小、液膜传质系数较大的优点,同时多级旋风分离器具备多个平衡级或理论塔板,可根据实际需要予以设置,而且旋风分离器的压降较低,比填料塔更具节能优势;第二,循环流化床蒸馏塔体内设置多级旋液分离冷凝器Ⅰ的目的视同增加了中间冷凝器,采用通常的室温范围的冷却水(温度为20~21℃),价格低廉,无需温控精确的高质冷剂,并且使操作线更接近平衡线,减少了蒸馏过程的可逆性,提高了热力学效率。