电子级硫酸的制备方法与流程

本发明涉及电子化学品领域，具体涉及一种电子级硫酸的制备方法。

背景技术：

1、电子级硫酸属于半导体湿电子化学品中的一种超净高纯试剂，主体成分纯度大于99.99wt％，杂质离子和微粒数需严格符合要求，是一种微电子技术发展过程中不可缺少的关键基础化学试剂，广泛应用于半导体、集成电路装配和加工过程中硅晶圆的清洗和蚀刻。

2、目前，电子级硫酸的生产工艺主要有精馏法和气体吸收法。精馏是利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，要包括化学预处理系统、连续蒸馏系统、超净多级过滤系统及超净罐装系统四部分。气体吸收法是将提纯后的三氧化硫直接用超纯水或者超纯硫酸吸收，三氧化硫的提纯是产品达标的关键。由此生产的电子级硫酸被大量用于半导体、集成电路等微电子行业的蚀刻和清洗，从而有大量的硫酸溶液亟需被回收。随着国家环保政策越来越严格和追求企业效益最大化，硫酸回收利用的课题受到了越来越多的关注。回收利用硫酸的主要目的是去除回收的低浓度硫酸中的杂质，同时对硫酸增浓，主要工艺有将回收的低浓度硫酸浓缩、化学氧化、高温裂解、萃取、结晶、生产化肥等。一般根据回收的低浓度硫酸的量和浓度、杂质成分及含量、处理后硫酸的用途等采取不同的处理工艺，有时需要几种工艺配合使用。因此，有效地回收硫酸溶液是目前所要解决的重要课题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的由半导体、集成电路等微电子行业的蚀刻和清洗产生的大量硫酸溶液处理工艺复杂且不能高效利用的问题，提供一种电子级硫酸的制备方法，该方法以回收的低浓度硫酸为原料再生电子级硫酸，既能够避免硫酸的污染，又能够使硫酸得到高质且高效的利用。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种电子级硫酸的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

3、步骤s1：将回收的低浓度硫酸进行浓缩，得到浓缩硫酸液，然后将所述浓缩硫酸液与液硫混合进行氧化还原反应，得到含二氧化硫气体，再将所述含二氧化硫气体进行净化处理，得到净化后二氧化硫；

4、步骤s2：在催化剂存在下，将所述净化后二氧化硫和氧化剂混合进行反应，得到含三氧化硫气体；

5、步骤s3：将所述含三氧化硫气体进行液化、蒸发、除雾和过滤，得到高纯三氧化硫气体；

6、步骤s4：将所述高纯三氧化硫气体与超纯水混合进行反应，得到所述电子级硫酸。

7、通过上述技术方案，本发明的有益效果为：

8、电子级硫酸被大量用于半导体、集成电路等微电子行业的蚀刻和清洗，产生大量的硫酸溶液亟需回收。本发明将回收的低浓度硫酸进行浓缩后与液硫反应生成含二氧化硫气体，与通过裂解反应获得二氧化硫相比，通过化学反应获取二氧化硫大大降低了反应温度，从而降低了能耗；本发明将含二氧化硫气体净化后氧化为含三氧化硫气体，含三氧化硫气体经液化、蒸发、除雾和过滤能得到高纯度的三氧化硫气体，从而被超纯水吸收后能够制得高纯度的电子级硫酸，能够再次应用于半导体、集成电路等微电子行业的刻蚀和清洗。

9、在本发明的优选实施方式中，通过选择合适的浓缩硫酸液和液硫的氧化还原反应温度，含二氧化硫气体净化处理的温度，净化后二氧化硫的氧化条件，含三氧化硫气体的液化温度以及含三氧化硫液体的蒸发温度，制得了浓度为96-97wt％，符合g5级电子级硫酸的标准的电子级硫酸。

1.一种电子级硫酸的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述浓缩硫酸液的浓度为85-95wt％。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述氧化还原反应的温度为120-180℃，优选为130-150℃；时间为3-5h。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述净化处理的温度为50℃以下，优选为20-30℃。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述催化剂选自五氧化二钒、二氧化钛和硅铝氧化物中的至少一种；

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述的反应为三段反应，第一段反应的温度为350-400℃，时间为2-3h；第二段反应的温度为400-470℃，时间为3-4h；第三段反应的温度为400-460℃，时间为2-3h。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述液化的温度为20-40℃，优选为25-35℃。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述蒸发的温度为60-90℃，优选为70-80℃。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：将所述除雾后脱除的水、硫酸、硫酸盐和二氧化硫与回收的低浓度硫酸进行混合，然后重复进行步骤s1-s4。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，采用精密过滤器进行所述过滤，所述精密过滤器至少包括三级过滤柱；