[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工艺装置，其特征是：包括蒸腾循环反应器、循环流化床蒸馏塔、洗涤吸收冷凝塔组件。
[0005] 蒸腾循环反应器包括氧化反应釜、气液分离器、循环储槽、沉淀池、降液排管、沸腾排管、回流排管、集液箱。
[0006] 所述气液分离器包括分离槽、挡液板。所述循环储槽底部设计有沉淀池，用于汇集沉淀的络合物微粒。所述集液箱通过沸腾排管与氧化反应釜连通，所述氧化反应釜通过降液排管与循环储槽连通，所述循环储槽通过回流排管与集液箱连通，形成集液箱、沸腾排管、氧化反应釜、降液排管、循环储槽、回流排管、集液箱的循环连通的回路，自上而下依次布置氧化反应釜、集液箱、循环储槽，氟化氢蒸腾循环的路径是自集液箱经沸腾排管气化蒸腾上升，到氧化反应釜氧化后气液分离，由降液排管冷凝液化下流至循环储槽，部分氟化氢冷凝液从回流排管回流汇集到集液箱中，部分作为中间产品引出。
[0007] 循环流化床蒸馏塔包括多级旋液分离冷凝器Ⅰ、循环流化床蒸馏塔体、料液入口、恒温再沸器、多级旋液分离冷凝器Ⅱ、U型液封组件、回流管、布液盘。
[0008] 所述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。
[0009] 所述恒温再沸器包括换热管组件、翼板，翼板安装在换热管组件上并一级级规整排列。
[0010] 所述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。
[0011] 所述多级旋液分离冷凝器Ⅰ设计在循环流化床蒸馏塔体内，多级旋液分离冷凝器Ⅱ设计在循环流化床蒸馏塔体外，上述两者均设计有通冷却水的夹套。
[0012] 洗涤吸收冷凝塔组件包括洗涤吸收塔、循环贮槽、循环泵组件、冷凝塔，洗涤吸收塔、冷凝塔的底部与循环贮槽连通，形成U型连通器。
[0013] 所述洗涤吸收塔包括集液管、洗涤吸收塔体、进气导管、填料、布液栅板、喷淋管件、排气导管，所述冷凝塔包括尾气进口、冷凝塔体、冷凝管板、除液装置、尾气排放口、冷凝液出口。
[0014] 尾气依次经进气导管、填料、布液栅板、喷淋管件、排气导管、尾气进口、冷凝管板、除液装置、尾气排放口完成冷凝过程，冷凝下来的氢氟酸冷凝液与气体分离经集液管和冷凝液出口汇集到循环贮槽中，循环泵组件将循环贮槽中的氢氟酸冷凝液返回喷淋管件洗涤冷凝尾气。
[0015] 冷凝塔的尾气进口与冷凝塔体采用文丘里管原理设计，目的是使尾气经直径较小的尾气进口压缩后进入直径较大的冷凝塔体扩散，使液滴在尾气内分布均匀，从而提高在冷凝管板的冷凝效率。
[0016] 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、MAsF（6 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。氟化氢精馏产生中的尾气主要成分为HF蒸汽,还有易挥发组分SO2、SiF4、PF3、POF3、AsF5、SF6、PF5等，这部分尾气完全可以用纯水洗涤冷凝回收制备工业级氢氟酸。
[0017] 发明人发现，利用蒸腾循环的原理能够很好的解决采用氟气做为氧化剂容易泄漏造成人员伤亡及遇到氢气发生爆炸等严重安全事故的问题，具体来说就是贮存在集液箱的无水氟化氢经沸腾排管的加热气化上升送入氧化反应釜，加热温度30～31℃，由于沸腾排管中的氟化氢气化后呈沸腾状态，鼓泡上升成为气液混合流进入氧化反应釜，氧化反应釜内设计有气液分离器，气液分离器包括挡液板、分离槽，氟化氢气液混合流经挡液板后，液相部分因挡液板的阻碍失去动能并在重力的作用富集到氧化反应釜底部，气相部分上升充满氧化反应釜上部并与氟气混合充分传质，由于气化体积膨胀压力的驱动及重力的作用，气液混合流进入降液排管冷凝，降液排管冷凝温度为9～10℃，氟化氢再次被冷凝为液体，氟气因为沸点较低在分离槽与氟化氢冷凝液分离回到氧化反应釜上部，冷凝液经降液排管汇集到循环储槽中，循环储槽通过回流排管与集液箱连通，部分氟化氢冷凝液经回流排管进入集液箱，回流液流量与中间产品引出流量比值即回流比设计为0.2～0.25。循环储槽底部设计有沉淀池，用于汇集沉淀的络合物微粒。由于蒸腾循环的作用，氟化氢不断重复气化蒸腾上升，冷凝液化下流两相循环变化过程，在气相阶段与氟气经氟气混合迅速完成氧化反应又即刻形成冷凝液富集到循环储槽中，运行一段时间后，循环储槽中经过氧化的氟化氢冷凝液浓度越来越高，达标后作为中间产品引出。
[0018] 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20～25℃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。
[0019] 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20～25℃）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。
[0020] 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。
[0021] 发明人发现，尾气中HF蒸汽及常温不凝气SO2、SiF4、PF3、POF3、AsF5、SF6、PF5可以用纯水洗涤冷凝吸收的方法回收利用，洗涤吸收塔和冷凝塔并用的实施过程中往往发生冷凝液液面上升堵塞进气导管并回流的问题，原因是洗涤吸收塔和冷凝塔没能有效连通而实现气液两相平衡的缘故，洗涤吸收塔和冷凝塔中的气液两相处于剧烈的传质传热工作状态，其温度、压力处于极复杂变化之中，工作环境中的任意一个工作面都难于实现平衡其气液两相要求，比如循环贮槽夹杂的气体较多，洗涤吸收塔输送到循环贮槽的管道中就会发生气封现象，导致洗涤吸收塔底部的储液无法输送导致液面升高淹没进气导管并回流的问题，因此在工艺条件允许的情况下，实现洗涤吸收塔和冷凝塔的有效连通无疑是很好的办法。具体实施方式就是洗涤吸收塔、冷凝塔的底部与循环贮槽连通，形成U型连通器，两者的氢氟酸冷凝液汇集在循环贮槽中，氢氟酸冷凝液液面距进气导管和尾气排放口1000mm以上，从而在洗涤吸收塔和冷凝塔的底部形成液封，即使工作中循环贮槽中的氢氟酸冷凝液源源不断的制备产品或返回洗涤吸收塔冷凝洗涤尾气，由于彼此连通，其液面可以保持有效平衡，液封始终保持有效工作状态。尾气依次经进气导管、填料、布液栅板、喷淋管件、排气导管、尾气进口、冷凝管板、除液装置、尾气排放口完成冷凝过程，冷凝下来的氢氟酸冷凝液与气体分离经集液管和冷凝液出口汇集到循环贮槽中，由于液封的作用，尾气无法窜流到循环贮槽中发生返混现象，就不会发生输送尾气的进气导管堵塞甚至回流的问题。
[0022] 发明人发现，冷凝塔的尾气进口与冷凝塔体采用文丘里管原理设计，目的是使尾气经直径较小的尾气进口压缩后进入直径较大的冷凝塔体扩散，使液滴在尾气内分布均匀，从而提高在冷凝管板的冷凝效率。
[0023] 发明人发现，由于洗涤吸收塔、冷凝塔的底部与循环贮槽连通，洗涤吸收塔的洗涤液和冷凝塔的冷凝液均汇集到循环贮槽中，冷凝液经循环泵组件输送返回洗涤吸收塔持续冷却洗涤尾气，那么循环贮槽中的纯水吸收的氢氟酸浓度越来越高，可根据需要获得各种浓度的工业氢氟酸。
[0024] 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20～25℃），价格低廉，无需高品味的冷剂，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；第三，由于蒸腾循环的作用，氟化氢不断重复气化蒸腾上升，冷凝液化下流两相循环变化过程，在气相阶段与氟气经氟气混合迅速完成氧化反应又即刻形成冷凝液富集到循环储槽中，运行一段时间后，循环储槽中经过氧化的氟化氢冷凝液浓度越来越高，达标后作为中间产品引出。
