电子级盐酸分析

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1、电了级盐酸资料一、用途及现状目前，我国高纯电子级化学品大多依赖进口，随着国内电子行业向着高集成化、高均匀性及 高完整性的飞速的发展，对广泛用于单晶硅气相抛光和外延机座腐蚀的电子级盐酸的要求也越來越 高。除了纯度到达99. 999%以上，还要求盐酸的HC1、H：0和金屈离子等有机杂质的含量越來越低。电子级盐酸在我们生活的各个领域中具有广泛的应用，如医药、化工、半导体、大规模集成电 路等行业。电子级盐酸主要用于外延生长前硅和砂化镣髙温气相刻蚀，清洗钠离子。另外高纯盐酸 还用于金属表面化学处理，激光用混合气、胶片生产及碳纤维表面处理。过去我国大多依赖进口，近年來技术得到不少突破。电子级盐酸产品附 加

2、值高，利润丰厚，属于精细化工品，投资少，技术含量高。目前仅有少数厂家进行电子级盐酸的 生产。随着国家光伏行业和新能源的快速发展，电子级盐酸的需求量越来越多。目前国内盐酸市场现状：1、国内盐酸企业多是随市就价，随市决定产量，市场供应星充足， 开工率不稳定；2、合成盐酸市场行情受上游液氯市场行情影响较大，此涨彼涨，此跌彼跌；3、氯 碱难半衡，当前国内氯碱企业处于调整状态，正在向以氯补碱的发展模式转型，氯碱产品出现价格 调整是必然现象：4、电子级盐酸销售价格高，大多依赖进口。近年来很多企业在进行电子级盐酸 的研发，由于技术含量很高，目前进展不大。二、目前使用的电子级盐酸提纯方法及对应方法主要设备盐酸

3、，分子式HCL,分子量36. 46；是HCL的水溶液，纯净的盐酸是无色透明液体。工业级盐 酸因含有杂质而带有黄角.，浓冷酸在帘气中发烟，有刺激性气味，味酸，有腐蚀性。沸点-85C, 熔点-114. C,盐酸的密度和氯化氢的百分含最可以按下列公式进行粗略的计算：质量扫（密度一1） *2+0.5提纯方法：盐酸的提纯方法很多，根据不同情况采用不同提纯方法，目前采用的方法有等温扩散法、蒸馆 法、亚沸法、梢懈法、离子交换法、气体吸收法，洁净环境中采用亚沸或者双亚沸的方法最好。1.等温扩散法等温扩散法提纯盐酸的特点是设备简单，操作简便，产量小，所得盐酸纯度很高但浓度不高, 很适合实验室少量制取低浓度高纯度

4、的盐酸。工艺情况如下：设备可以由硬质玻璃、石英玻璃聚乙烯、PVC等制造，但是最好采用聚乙烯制造，以减小材质 中的金属杂质析出取两个相同洁净容器，将其中之一 A加入37%盐酸（化学纯），另一洁净容器B加入高纯水。 将两容器同时放入另一个较大洁净容器中，分开一定间距，然后将大容器密封。室温环境中放置一 周后，打开。容器B中的溶液即为浓度510N的高纯盐酸。容器A中浓盐酸的体积与B中高纯水 的体积，决定了最终产品的浓度。此方法得到高纯盐酸的纯度主要由B容器本身杂质溶出的程度与 高纯水质量所决定。如果对容器杂质溶出、环境的沾污及高纯水质量进行严格控制，可得到纯度极高的盐酸。2.蒸佣法蒸镭法提纯盐酸的特

5、点是设备相对简单，操作简便，产量大，所得盐酸纯度不是很高，浓度也 不太高。蒸饰器由石英或者玻璃制造。：工艺情况如下：蒸馆设备必须安装在通风橱内，蒸饰设备包括：蒸愉釜，导气管,冷凝器，原料罐，成品储罐, 尾气吸收装置，进料流量计等。将工业盐酸泵入原料储罐内，盐酸释氨进行处理。也可以在原料罐与蒸馆釜之间串接一个 SnC12 （氯化亚锡）柱，主要作用是去除游离氯，另外对As、Fe也有一定的络合作用。另一种方法也可以去除游离氯：用氮气或楮制过的HC1或洁净空气吹出游离氯。设备可以由硬质玻璃或石英玻璃制造，但是蒸惘釜最好采用石英玻璃制造，以减小材质中的金 属杂质析出。工业盐酸加入塔釜后，加热至沸腾，蒸汽

6、通过导气管进入冷凝器中冷凝，其现象为开始时尾气 吸收器中有大最的气泡冒出，这时应调节加热功率与进料速度及冷却水的流量，使尾气吸收器中的 气泡缓慢均匀的放出。收集冷凝器中的僧出液进入成品罐。用此方法得到的产品级别为：杂质水平 在10-7左右，整个装置的产量是由蒸镭釜体积、加热功率和冷却而积决定的。一般情况下，蒸镯 釜体积为15L,加热功率为2kw,冷却面积为0. 5m2情况下，产量为2L/h左右。在设备使用的初期 阶段，产品中 的Na+、Ca2+、Mg2+、K+等杂质的水平会受到冷凝器、成品罐材质杂质的析出影响, 随着生产时间的增加，设备材质杂质析出产品质量造成的影响会逐渐降低。如果尾气吸收器采

7、用比 较纯的材料，内盛高纯水，也可以在尾气吸收装置中获得高纯盐酸。也有文献记载蒸馆出的HC1气体经过活性炭柱吸附以去除游离氯和其他杂质的报道，但是实际 操作中，活性炭必须经过酸洗、浸泡等预处理，否则容易引入新的杂质。即使最干净的活性炭，其 中的Fe2+离子的浓度也要超过5ppm,所以对游离氯等杂质的去除最好采用预处理的方法，尽量减 少流程中的处理以免带來沾污。采用降膜蒸僚法提纯匸业盐酸也是 种有效的提纯方法。他的提纯效果髙于蒸馅法，与精锢法 提纯效果相当。设备相对比较简单，但对设备的安装要求比较严格，操作弹性比较小，但可以大规 模生产。降膜塔由原料罐、塔头冷凝器、膜加热管、残液收集器、成品罐、

8、流最计等构成，设备材质为 硬质玻璃或石英玻璃。原料的预处理方法与蒸僻法相同。工业盐酸从塔的上端流入，经过成膜器, 沿加热列管内壁形成均匀薄厚的液膜，液膜向下流动的过程中逐渐蒸发，在塔头的冷凝器可以得到 高纯度的成品盐酸。降膜蒸锚法的工艺待点为：在加热过程中液膜中的HC1和H20分子剧烈扰动，但汽液相间的界 面层的分子受到的束缚力比较小，汽化能最比较低，首先被汽化。这样就能避免因为夹带作用而带 來的沾污，因此可以得到纯度很高的盐酸。其产品的金杂水平可以控制在lOppb左右。如果增加膜 加热管的长度，降低加热温度，还可以使产品的级别进一步提高，但安装调试难度进一步增大。3 亚沸蒸憾法亚沸蒸锢法是一

9、种进行深度净化的有效提纯方法。亚沸蒸僚法的特点是设备简单、产品质量高 （产品中金属杂质的含量一般会低于ippb M-至更低）、操作简便、产最较大。如果采用双亚沸的 方法，可以将绝大多数的金属杂质含量降低到O.lppb0.5ppb,如果在对沾污控制非常严格的情 况下，可以有望得到金屈杂质在0. Ippb以下的产品。亚沸蒸馆器匸艺特点：采用亚沸法制备高纯盐酸，一般都选用石英材料制作亚沸蒸馆器，以免对产品造成 沾污。在亚沸蒸锚器中加入试剂级（分析纯或化学纯）盐酸，通过位于液而上方的加热列管中的电 炉丝或其他辐射热源，使液面表层产生汽化，可以避免液面内部气泡的产生，从而杜绝了在深度提 纯中对产品质量影

10、响极大的雾沫夹带现象的发生。如采用双亚沸蒸馆时，第一个亚沸蒸懈器中的产 品通过四氟管道流入第二个亚沸蒸懈器中，经过两次亚沸蒸饰后，可以进一步提高产品质帚:。亚沸 蒸镭初始时，产品浓度较高。如选用32%原料，初始浓度一般可达到36%38%,随着蒸镭的过 程的进行，浓度逐渐降低到恒沸酸的浓度（20.24%） o如果想得到不同浓度的产品，可以在不同 的时间段收集不同浓度的镉分。如果设计成连续加料的亚沸蒸惴装置，其镉出浓度由进料速度决定, 而塔釜液由溢流管不断排出。亚沸蒸饰装置一般由高位罐、石英亚沸蒸饰器、成品储罐、冷却设备等组成。双亚沸蒸帑器由 两个亚沸蒸镉器以及连接的四氟管件组成。4.精饰法精懈法

11、提纯高纯盐酸是目前的主流技术，其特点是产量大、纯度高、设备相对复杂、操作比较 复杂、设备设计加工难度高、但可以制成较大规模设备。如果沾污控制得当，设备设计、加工比较科学合理，其产品金属杂质可以控制在Ippb0. 2ppb 以下。盐酸精饰塔主要由原料输入泵、原料储罐、流最计、精懈塔釜、精饰柱、冷凝器、成品储罐, 如需控制颗粒，还盂要过滤器、超净台及相应管线组成。其中，精馆柱分为提懈段和稱馆段。进料 方式可以采用连续进料方式或间歇进料式。在换热效率一定的情况下，产品的浓度由进料速度决定。精懈塔的设计、加工水平体现很高的技术含金量。目前，虽然有很多单位采用精镭塔作为盐酸 提纯的主要设备，但是一些精镭

12、塔提纯产率很低，也有的精佣塔提纯后盐酸的纯度不高，这些都是 由于精饰塔的设计不合理、加工不规范造成的。在高纯盐酸的研制中，+0采用的是填料精镭塔，其主要功能都是为了使上升蒸气与回流 液体充分接触，保证气液两相之间能在良好的条件下进行质最与热最的传递。在酸的精懈过程中, 液泛、爆沸、雾沫夹带都将导致精饰效率的下降，而使产品质量受到影响，尤其是对Semi C8 Semi C12级产品质量的影响更大。因为在液体精镭过程中产生的液泛、爆沸、雾沫夹带等使可溶性杂质 及不容性颗粒附在气泡和液体界而上并在精饰中进入气流中，因此可以预见所有这些杂质及颗粒都 将会在气流的夹带下进入产品。在精镭塔中增加了二次加热

13、，为蒸气气液界面平稳进行提供了更高 的热交换效率。二次加热可以消除在精佣过程中产生的液泛、爆沸、雾沫夹带等不利因素带來的影 响而在塔内提供第二次汽化点，使液泡充分汽化，减少了可溶性杂质及颗粒夹带进入气相中，使产 品的质量得到保证。精饰塔的特点是使用了反向环，它与填料结合，使沸点较高的组分通过整流，在精馆塔的中 央区域向下运动，因此形成明显的平稳汽化，并且填料柱作为有效的逆流杂质洗涤器，反向连续洗 涤上升的气体，并使杂质及颗粒返回塔釜。这一特点确保了平稳有效的汽化，进一步洗涤蒸气和回 流液体组分以及重新组合气相在精懈塔中的分布。在半稳对流的过程中，沸点较低的组分从中心区 域扩散至内壁液化，然后通

14、过反向环进入中央区域升温汽化，在精倔过程中，内回流作用结合反向 环能有效的去除可溶性杂质和不溶性颗粒，进一步提高了精懈塔的提纯效率。三、电子级盐酸的价格及主要厂家目前国内电子产品生产厂家主要使用美国、徳国产品，价格为13 77/吨，我国生产厂家出售9 万/吨，但是市场占有最不到30%。主要生产厂家有苏州市博洋化学品有限公司（一家集研发、生 产、销售为一体的大型精细化工企业，公司主要提供电子、化工、医药、印染、汽车等行业的化学 品解决方案）、 苏州市晶协高新电子材料有限公司（主要开发，生产电子行业所需的超净高纯的 化学品）、粘关高科祥高新材料有限公司（GR优级纯硫酸、AR分析纯硫酸、AR分析纯盐

15、酸、GR 优级纯硫酸、双氧水、通用化学试剂等产品专业生产和销售的公司）等。四、企业标准盐酸英文名称:Hydrochloric acid分子式：HC1分子量：36. 46CAS 号： 7647-01-0物化性质：盐酸是一种强酸，浓盐酸具有极强的挥发性，因此盛有浓盐酸的容器打开后能在上方看 见酸雾。高纯盐酸一般由工业品通过恒沸蒸馆I法提纯而成。主要用途：在半导体和集成电路中用作配置晶片表面及金属涂层的酸性洗液和蚀刻液。10 lOOPPb.序号项目AR级1含量（%）N362色度（黑曾）103灼烧残渣（以硫酸盐计）mg/kgW54游离氯（C12） mg/kg5硫酸盐（S04） mg/kgW26亚硫酸盐

16、（S03） mg/kgW27磷酸盐（P04） mg/kg/8颗粒M0. 5 Mm （个/ml）z9锡（Sn） mg/kgW210铁（Fe） mg/kg36-3836-3810W10W1010W3W2W0.5W0.4W2W05W0.4W2W08W0.6/WQ 05W0. 051W25W10W0 050.01W0 0008W01W0.01W0 0008W0 050.01W0 0008W01W0 03W0 001W0 05W0.01W0 0008无色透明液体无色透明液体无色透明液体优丁羌国SEME Cl 标准,控制1 um颗 粒，控制十参个金屈 元素单顶金属元索 控制在lOOPPb =介于EL与UP-HZ等同丁美国SEME C8 间，控制0. 5 um颗!标准，控制03um颗粒，控制三十多个金1札控制三十多个金属元索，单项金属元:属元素单项金属元索控制在素控制在IPPb以下。