電子級氯化氫

電子級氯化氫（液體）的制備與工藝劉楊灝權(quán)大武斌蔡鈺泓羅玉敏姚菓池淑儀林佳惠王媚（輕工化工學(xué)院08級化工提高班）摘要：敘述了五種制備電子級氯化氫的方法。前三種是以往國內(nèi)采用的發(fā)生法、鹽酸脫析法、合成法的傳統(tǒng)制備工藝。但隨著技術(shù)的發(fā)展，為了大幅度降低動力消耗和提高產(chǎn)品質(zhì)量，將合成法進行改進為吸附法，而目前大多數(shù)以石油化工副產(chǎn)氯化氫進行提純來制備電子級氯化氫。關(guān)鍵詞：電子工業(yè)，電子級，氯化氫，提純，生產(chǎn)工藝前言隨著微電子工業(yè)向著大尺寸、高集成化、高均勻性和高完整性方向的飛速發(fā)展，對廣泛用于單晶硅氣相拋光和外延機座腐蝕的電子級氯化氫也有了新的要求。除了應(yīng)具有99.999%以上的純度，還要求氯化氫的THC、H2O和金屬離子等有機雜質(zhì)的含量越低越好。電子級氯化氫主要用于外延生長前硅和砷化鎵高溫氣相刻蝕，清除鈉離子。另外高純氯化氫也用于金屬表面化學(xué)處理，激光用混合氣、膠片生產(chǎn)及碳纖維表面處理。過去我國大多從美、日等國進口電子級氯化氫，但近年來，我國電子工業(yè)所需的化學(xué)氣體的研制，在技術(shù)上已有不少突破和發(fā)展。氯化氫的物化性質(zhì)無水氯化氫是無色氣體，在濕空氣中強烈發(fā)煙。對人體皮膚產(chǎn)生強烈刺激，有令人窒息的刺激性臭味。沸點-85℃，熔點-114.2℃，臨界溫度51.4℃，臨界壓力8260kPa，臨界密度420kg/m3，18kPa下三相點-111℃。在沸點下蒸發(fā)潛熱443.1kJ/kg，在熔點下熔化潛熱54.64kJ/kg。156℃和101.3kPa下氣體比熱容Cp0.8118kJ/(kg·K)Cy為0.5757kJ/(kg·K)。0℃下在水中溶解度0.823(重量比)，-16.7℃下液體密度1kg/L。鋼瓶裝氯化氫在其自身蒸氣壓下(21.1℃下為4226kPa)作為液化壓縮氣體運輸。它比空氣重。在無水狀態(tài)下氯化氫相對來說不活潑，無腐蝕性，但是，它極易被水所吸收，生成強腐蝕性鹽酸。它極易在乙醇和乙醚中分解，與許多有機物質(zhì)反應(yīng)迅速。在高溫下(1782℃以上)氯化氫分解成成分元素。電子級氯化氫（液態(tài)）的生產(chǎn)概況2.1電子級氯化氫（氣體）按其原料來源的不同已有三種傳統(tǒng)制備方法。2.1.1發(fā)生法反應(yīng)原理：H2SO4+NaCl=NaHSO4+HClH2SO4+2NaCl加熱Na2SO4+HCl七十年代以前，電子工業(yè)用高純度氯化氫的制備一直是將濃硫酸滴加到濃鹽酸中，將其中的水吸收掉，使得過飽和的氯化氫氣體析出。到了七十年代到八十年代初期，制備方法發(fā)展到用濃硫酸與焙烘干的食鹽反應(yīng)，生成高純度的氯化氫氣體，再用壓縮機壓入鋼瓶中。2.1.2鹽酸脫析法豬反應(yīng)呼原理屬：踩濃鹽夢酸困舅贏柔六HC星l己將濃嘆鹽酸攏置于含脫析掛塔鐘頃加熱辨脫析皂制備篩氯化準氫氣抓體，仿在七羅十年禍代末挺期發(fā)懇展出釘來的襪。然傷后，日經(jīng)過蓄一系井列的嫁常溫蠶、低夠溫干討燥、犬吸附蓬除水腸以及粥二氧古化碳掏，壓蜜縮至肢1.甜2M條pa前，進掘行低秀溫精濫餾，嫌再經(jīng)鴿過低渠溫吸定附除兵去氮傷后壓脊縮至歇4.簽2M朽pa湊，然底后再理進行責裝瓶傳。簽2.招1.蹲3偵合成喜法皆反應(yīng)董原理元：囑H糞2搞+紹C夏l著2鄙點燃概銜2H胖Cl菌+1織84潔21疏9.五2焦攤耳裙用氯視和氫堤在合較成爐內(nèi)中進新行燃般燒反側(cè)應(yīng)生持成氯央化氫隨氣體額是八獸十年免代初僵為適餅應(yīng)我指國電離子工末業(yè)的碼迅速增發(fā)展耗而提廈出的艦，在循技術(shù)左上較擱為先錢進，察由合妨成爐蜜出來乏的氯軍化氫風氣體怖經(jīng)常幣溫、打低溫別干燥埋和吸拒附凈握化，第在低職溫、赴低壓融下冷楚凝，行排除蟲不凝緣氣體搏雜質(zhì)痰，以類液態(tài)斃裝瓶淡。氯心、氫禿合成威中，滑氫過隙量鈴5讓％左育右，儀氯化亞氫氣送體中猛含氫港高，縫以間誠歇精策餾裝物置除述氫。舟此外寬，原代料氫上是經(jīng)御鈀膜員擴散欄提純誰，生堵產(chǎn)規(guī)罪模受口到一互定限駐制。例發(fā)生里法以誓及脫索析法桃生產(chǎn)誦規(guī)模怒較大巾。鋤2敲.2因三種練生產(chǎn)提方法擴技術(shù)涂經(jīng)濟轉(zhuǎn)優(yōu)劣化點比令較項項目生產(chǎn)方法環(huán)裝置洞水平使每公與斤產(chǎn)莖品的尺原材哥料及起動力攝消耗招產(chǎn)品熊質(zhì)量倦的技界術(shù)指求標陵發(fā)生塊法讓工藝票簡單寺，操級作麻拋煩洞低諒HC吧l>弟=9歷9.悅99核5%棒；絕H2替O<狼10攏；葵O2乘<1派0柏N2瓜<2旬0冶鹽酸伶脫析烘法褲流程莖長，斯冷量危利用耽不合泡理瞞較高毒HC盼l>洽=9遵9.股99盡5%課；明H2寒O<慕10覽；粘O2探<1險0擠N2方<2奴0隱；此CO露2<答10級；備TH維C<州5羊；圾合成猾法蠻工藝超較合好理，堆液氮弊用量顧大而高糟HC趁l>愿=9芹9.折99量5%隱；爭H2贊O<竭10兵；議O2調(diào)<1轎0躍N2戲<2筍0軌；迷CO催2<悅10揪；熱CH傘4<工5拼；刮表搬3.卻2內(nèi)三種蜂電子糕級氯蠶化氫碰（氣蒜體）憂生產(chǎn)坊方法雞的技貞術(shù)經(jīng)旦濟比費較硬研制察的進停展艱3瀉.1鼻烤吸附漠法制償備電哨子級蒜氯化訂氫氣獎體罪吸附良法總寬結(jié)了時前述呼三種撤合成鞋方法跪的優(yōu)貍點。部氯化蠻氫合炊成前燦后的適凈化傲全部丑采用科吸附住過程態(tài)，您生產(chǎn)臉規(guī)模體不受茅限制爽，能虛大幅喪度降搶低動硬力消匯耗和液提高迅產(chǎn)品賊質(zhì)量武。友3脊.1毒.1豪實驗厭試劑惑：黎氫氣除，氯妹氣念3會.1尿.2征實驗什裝置升：柿干燥磨器肝沸石愉床芹多層邊床眉自動葡點火摧裝置吐石英榨合成遼爐配水冷沫卻器柄膜壓私機死吸氧撥劑床兵冷凝榮器時去匯叉流排資3忘.1篇.3充反應(yīng)本方程慌式譽：菌H稀2誦+C偵I守2橋→2乳Hc亂I+擺18征42耳19岸.2趴焦耳丹3垂.1緊.4瞇工藝女流程求簡述妄：走工業(yè)販氯經(jīng)扇干燥焦器南1跟干燥淹后進兼入化狼學(xué)處乖理的藥沸石匹床肢2撤除去尖痕量鄙水、出二氧腔化碳友和烴貧類。碗工業(yè)屯氫在燦3爭A注、蛇5垃A重、合艷成絲樂光沸州石等嗎分子廢篩的勉多層牙床坊3吊中脫簽除水勞、副二氧違化碳店、烴撲類、稈氧、走氮等性后．徐與氯彎配成波1呢．裝05剛：嬸1汗的比伍例。圍由自根動點筐火裝匙置授5撿點燃醉。在幣具有戚冷卻望水夾談套的括石英凡合成厚爐姥6楊中反漫應(yīng)生贈成氯殖化氫起氣體支，經(jīng)狀水冷睡卻器螺7加冷卻飽，到濫化學(xué)揮處理錢的沸暑石床蜘8儲中進窩一步疤除去重水和欺二氧命化碳脾等雜約質(zhì)。鈔然后朝經(jīng)膜建壓機廁9盯升壓觀至迷4也MP宗a墓左右潛入吸倦氧劑滅床恥l0太中除繼去氧粗，再帖進冷那凝器首11微冷凝書。高癢純氯厚化氫仍去匯辨流排睬12慰分裝區(qū)到產(chǎn)置品氯性化氫歡鋼瓶結(jié)中。榴3遇.1猛.5膛工藝造流程廈示意煩圖：工業(yè)氯工業(yè)氯干燥器沸石床多層床自動點火裝置石英合成爐水冷卻器沸石床膜壓機吸氧劑床匯流排除去痕量水、二氧化碳和烴類工業(yè)氫除水、氧、氮、烴類后進入點燃匯流排除去水和二氧化碳除氧由圖且3島.1握.5淺吸附誰法制腔備電前子級岡氯化央氫氣長體的大工藝暮流程講圖釘3挖.2惕以工榨業(yè)氯砌化氫傅為原菠料的物提純鞏路線劫3.東2.所1鵲實驗視試劑桌：石均油化牌工副愿產(chǎn)物勉氯化礎(chǔ)氫酸3.扛2.桌2判實驗寶設(shè)備五及要削求彈：炮精餾怖塔填宵料為淋抗腐似蝕罪31余6L嗎雙絲榨網(wǎng)高誕效填姜料，西不僅沙效率狐高，爪而且勿耐腐違蝕。睬本裝銷置的駝管道農(nóng)、設(shè)遞備和鬼儀表靠均采萄用不稅銹鋼往材質(zhì)動，閥簡門及積連接鵝件采義用抗允腐蝕異31皮6L累不銹泉鋼，莊控制械閥及掏截止餓閥均絲采用誤隔膜約式結(jié)勵構(gòu)，曾氦氣遇檢漏碎率小濁于畝2賣×涉10攔-1摸0陰S飼．誤C員．芹C雞／扮S自。狗管路獵及設(shè)裕備均紋經(jīng)過紫拋光土、除應(yīng)油、惰清洗梁、鈍欠化等秩處理濁，封潔頭焊沸縫內(nèi)感側(cè)為枯三角敘對縫茅焊接田，保育證內(nèi)債壁不疲留疤占痕。常3.畝2.邪3擦實驗鋼機理治：幼以石濕油化匙工副灑產(chǎn)物盆氯化弟氫作脅為原串料來械制備激高純貫度氯售化氫寺。石著油化黑工副舍產(chǎn)氯揮化氫泰所，鼻其中纖水含催量低閣，對活不銹暖鋼和綠碳鋼攤基本肚無腐異蝕，士但其谷中通援常會惜含有挺達梨1份00救0p紙pm肚甚至舍更多取的乙敗炔和宮乙烯萌雜質(zhì)換。對遲于此鋪種氣酷體的幸凈化萍通常法采用訪精餾體或吸糟附的董方法晃，但冷由于洪其中弓乙炔喘和乙傻烯雜透技的窯沸點雅與氯貧化氫壘的沸盜點相送近，氣很難打采用貸精餾惑的方?jīng)龇撆D除得榨較干懶凈，鉤而吸賭附方打法操微作過珠程煩漁瑣，簽需要鞋頻繁輝的更浩換吸若附劑峽，生潮產(chǎn)成宿本高芬。因迅此在外生產(chǎn)截工藝纖中應(yīng)郵用催轟化劑車存在科的條站件下字，乙委炔、朗乙烯壞與氯剖化氫陰反應(yīng)疏轉(zhuǎn)化栗為相映應(yīng)的深相對尚氯化勝氫沸領(lǐng)點較加高的梨易于他脫除楚的鹵饑代烴艇，再置用精婦餾法算脫除煎。倆3.炕2.舞4貼工藝步流程杯簡述毀：裂（環(huán)1銜）殊原料居氣預(yù)醬處理疑：過釋濾、傲除水券、壓件縮、涂蒸餾全，提仇純制妹得化化學(xué)純予氯化計氫。租進入值低壓攔吸附傘器，斧除去騎氯化利氫中略95唱%頸以上劑水分閥；再悄進人立低溫恥吸附休器及兇中壓緩吸附妨器除斤水，洽經(jīng)蓋JM校T霉型干尿燥劑商干燥梨后，宏氯化消氫氣繩體含刺水量私可降毯到嶄10術(shù)×1黃0浙-6些以下梳。在算低溫積吸附窮時，梅采用寨耐酸擱性好蛇的菌X矮吸附芳劑低轎來脫前除寨CO千2繼，可孔將二堆氧化勁碳含籃量脫施凈到歸10據(jù)×1雷0-虧6淺以下盛，爺TH杜C非＜鞠1×鋤10寄-6捐。肢（講2療）進黨入反赤應(yīng)罐滔中進嚷行催鏟化轉(zhuǎn)女化，騰用自真制評HY部-0敘1湖復(fù)合酬催化染劑脫貞除接C橫2密H淺2恥和皮C睜2豪H涼4貢等不辛飽和吹烴。嬌在多P池≥亞0.潛1頌MP權(quán)a果、醋T內(nèi)≥縮13勾0惡℃幕和汽w六≤懂0.出25香妙h隔-1倡的條捕件下蛋，該影兩種具不飽儲和烴泡能與霉HC企l熄在催譜化劑款上發(fā)曬生氫驚氯化零反應(yīng)頃：到C警2譯H壯2序+旬H斬Cl見豎凍云柴C未2京H起3闊C1習(xí)C朋2滑H它3籠CI粗+搶H撈Cl杏案套腿哪C磚2量H皂4街C1程2陡C下2學(xué)H窩4犧+注H趟Cl賄貝怒竄滴C北2牢H彼5舞C1昏（仇3推）符再進可入膜晨壓機燦二段妨，壓貸縮到貧4.逝2M通Pa看以上輔送到獲冷凝甩器，鞭使氯街化氫幸液化綱后進宅入精走餾塔朱以低忽溫精六餾法羊脫除撒C跟2妹H來n屆Cl錫m廊等反尺應(yīng)產(chǎn)稱物，例再進乓一步痰脫除構(gòu)輕組吳分拍N豬2巴、標0幟2鄭、喂Ar繼、奇CH蜘4夜等低尸沸點敬雜質(zhì)法。蒼（姓4疾）經(jīng)梳緩沖魯罐進民入躍膜壓析機二遼段，盯壓縮原到扣4.清2M手Pa妖，經(jīng)巴冷凝盞器冷境凝液紫化充書瓶。滾系統(tǒng)跡中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