一种异丙醇废液提纯方法及装置与流程

1.本发明涉及属于半导体制造技术领域，尤其是涉及一种半导体制程产生的异丙醇废液提纯方法及装置。


背景技术：

2.异丙醇在半导体制造工序中用于清洗及干燥。使用过程中，异丙醇含水量会逐渐增加，甚至还会含去胶液以及光刻胶，上述水分和杂质混合在异丙醇中，形成异丙醇废液，现阶段，这些废液往往集中排放，搜集后请环保机构进行处理。这样不仅造成了大量的浪费，而且还产生了废液处理的成本。


技术实现要素：

3.本发明提供一种异丙醇废液提纯方法及装置，以解决上述技术问题。
4.本发明提供一种异丙醇废液提纯方法，应用于半导体产品生产过程中去胶清洗和干燥产生的异丙醇废液，包括以下步骤： 对异丙醇废液进行过滤，以去除废液中的部分光刻胶及杂质；将过滤后的异丙醇废液通入至蒸发模组进行加热蒸发，使得异丙醇-水共沸物蒸发成气态，沸点较高的去胶液仍然保持液态，实现两者的气液分离；将所述异丙醇-水共沸物的蒸汽通过渗透汽化膜分离模组，以分离异丙醇蒸汽和水蒸汽；冷却异丙醇蒸汽，以获得提纯后的液化异丙醇。
5.进一步地，所述步骤中，在将过滤后的异丙醇废液加热之前，对异丙醇废液进行预热。
6.进一步地，在分离异丙醇蒸汽和水蒸汽之前，所述步骤还包括对所述异丙醇-水共沸物的蒸汽进行过热处理，以避免所述异丙醇-水共沸物的蒸汽液化。
7.进一步地，所述渗透汽化膜组件包括至少一组渗透汽化膜组件，所述步骤中，所述异丙醇-水共沸物的蒸汽在通过每一组渗透汽化膜组件之后时，对所述异丙醇-水共沸物的蒸汽进行补热处理。
8.进一步地，所述步骤中，在分离异丙醇蒸汽和水蒸汽的同时，还包括在所述渗透汽化膜组件的外侧抽吸所述水蒸汽。
9.本发明还提供一种应用如上述所述的异丙醇废液提纯方法的装置，包括过滤模组、蒸发模组、渗透汽化膜分离模组以及第一冷凝器，所述过滤模组、蒸发模组、渗透汽化膜分离模组依次通过管路连接；所述过滤模组对异丙醇废液进行过滤，以去除废液中的部分光刻胶及杂质；所述蒸发模组将所述异丙醇-水共沸物蒸发成气态，沸点较高的去胶液仍然保持液态，实现两者的气液分离；所述渗透汽化膜分离模组用于分离异丙醇蒸汽和水蒸汽；所述第一冷凝器用于将异丙醇蒸汽液化。
10.进一步地，所述渗透汽化膜分离模组包括至少两组渗透汽化膜组件、过热器以及
补热器，所述过热器位于所有渗透汽化膜组件之前，并与其中一个所述渗透汽化膜组件通过管路连接，所述补热器通过管路连接在至少两组所述渗透汽化膜组件之间。
11.进一步地，所述渗透汽化膜组件为具有中空部的管状结构，所述装置还包括抽真空模组，所述抽真空模组对所述渗透汽化膜组件的中空部进行抽真空。
12.进一步地，所述装置还包括设置在所述过滤模组和所述蒸发模组之间的预热器，所述预热器两端通过管路分别与所述过滤模组和所述蒸发模组连接。
13.进一步地，所述蒸发模组包括蒸发器以及第二冷凝器，所述第二冷凝器的上侧和下侧分别通过管路连通蒸发器的顶部区域和中部区域，以实现回流。
14.本发明的有益效果为：本发明异丙醇废液提纯方法及装置通过使用过滤模组，去除废液中的部分胶溶状光刻胶和颗粒物，再使用蒸发模组将含有异丙醇-水共沸物会蒸发成气态，沸点较高的去胶液仍然保持液态，实现两者的气液分离，最终将异丙醇-水共沸物的蒸汽通过渗透汽化膜分离模组，以分离异丙醇蒸汽和水蒸汽，将异丙醇蒸汽冷凝液化即可提取到纯度达到99.7%以上的异丙醇，体系中水和去胶液杂质的总含量低于0.3%，而且该体系中不引入任何其他的杂质污染物，故提纯后的异丙醇可以继续用于半导体制程工序中的去胶清洗及干燥，从而实现循环利用，节约能源，避免了环境污染。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明异丙醇废液提纯方法的流程示意图。
17.图2为本发明异丙醇废液提纯装置的结构示意图。
18.图3为本发明异丙醇废液提纯装置的渗透汽化膜组件的结构示意图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.本发明提供一种异丙醇废液提纯方法，应用于半导体产品生产过程中去胶清洗和干燥产生的异丙醇废液。在进行去胶清洗时，首先将覆有光刻胶掩蔽层的半导体产品浸入去胶液中，以剥离光刻胶；然后利用异丙醇对剥离光刻胶后的半导体产品表面进行清洗，通过溶解的方式，去掉半导体产品表面残留的去胶液及部分剥离的光刻胶。在进行干燥工艺时，表面残留有水分的半导体产品放入异丙醇溶液中，表面的水溶于异丙醇中，然后将产品取出放入干燥设备中，通过异丙醇自身易挥发的特点，达到产品快速干燥的效果。
21.请参见图1所示，本发明异丙醇废液提纯方法，包括以下步骤：对异丙醇废液进行过滤，以去除废液中的部分胶溶状光刻胶或其他杂质，如可能存在的颗粒物。具体地，将异丙醇废液通过一过滤模组，该过滤模组包括腔体与过滤器。废液经
过过滤器后，溶胶状的光刻胶和杂质会被过滤，从废液中分离出来。
22.将过滤后的异丙醇废液进行预热，具体地，将过滤后的异丙醇废液通过预热器进行预热，以降低能耗。在其他实施方式中，过滤后的异丙醇废液也可直接通入下述的蒸发模组进行加热蒸发。
23.将预热后的异丙醇废液通入蒸发模组进行加热蒸发，其温度操作范围在110度~120度，由于异丙醇-水共沸物沸点在80度，此时，异丙醇-水共沸物会蒸发成气态，沸点较高的去胶液仍然保持液态，实现两者的气液分离。具体地，蒸发模组包括蒸发器和第二冷凝器，预热后的异丙醇废液此时内部包括去胶液，如ekc溶液，将异丙醇废液自蒸发器的底部进口送入其内部进行加热，沸点较低的异丙醇-水共沸物会蒸发成气态，并自蒸发器的顶部出口流出。沸点较高的去胶液呈液态保存在蒸发器的底部，通过打开蒸发器的底部开口定期清除去胶液。
24.为了进一步提高分离效果，蒸发器顶部区域设有第二冷凝器，第二冷凝器的上侧和下侧分别通过管路连通蒸发器的顶部区域和中部区域，以实现部分溶液的回流至蒸发器内部，异丙醇-水共沸蒸汽蒸发后，部分蒸汽通过管路进入到过热器中，另一部分蒸汽进入到第二冷凝器中，经过第二冷凝后回流至蒸发器内，以实现简单的精馏分离功能。这组带回流装置的蒸发器避免了传统化工行业精馏塔高度太高的问题，而且对该体系具有很高的分离度。
25.将异丙醇-水共沸物的蒸汽通过渗透汽化膜分离模组，以分离异丙醇蒸汽和水蒸汽。在异丙醇-水共沸物的蒸汽通过所有渗透汽化膜组件之前，对异丙醇-水共沸物的蒸汽进行过热处理，以避免该异丙醇-水共沸物的蒸汽液化。具体地，自蒸发器的顶部出口流出的异丙醇-水共沸物蒸汽先通过过热器进行加热，过热器的温度操作范围为125度~140度。渗透汽化膜分离模组包括至少一个通过管路连接的渗透汽化膜组件，经过热器流出的异丙醇蒸汽通过渗透汽化膜组件，此时的水蒸汽会穿过渗透汽化膜组件，由于渗透汽化膜组件的特性，异丙醇蒸汽会被截留，从而分离异丙醇蒸汽和水蒸汽。在每一组渗透汽化膜组件之后还串接有补热器，在异丙醇-水共沸物的蒸汽经过渗透汽化膜组件之后的补热器时，可以对异丙醇-水共沸物的蒸汽进行补热，以防止蒸汽液化，补热的温度范围为125度~140度。该补热器可以设置多个，每个补热器设置在每组渗透汽化膜组件之后。如果包含多个渗透汽化膜组件，则在相邻两个渗透汽化膜组件之间串接有补热器，在异丙醇-水共沸物的蒸汽经过其中两组渗透汽化膜组件之间的补热器时，可以对异丙醇-水共沸物的蒸汽进行补热，以防止蒸汽液化，补热的温度范围为125度~140度。
26.冷却异丙醇蒸汽，以获得提纯后的液化异丙醇。具体地，渗透汽化膜组件包括渗透汽化膜，如果包含多个渗透汽化膜组件，多个渗透汽化膜组件通过管路串联在一起，最后一个渗透汽化膜组件输出端连接至预热器，通过蒸汽热量对原材料进行预热，预热器出口端与第一冷凝器相接，蒸汽通过预热器后进入到第一冷凝器中进行进一步冷却液化，再进入回收箱中进行收集，以获得提纯后的异丙醇，经试验验证，其纯度可以达到99.7%以上，且未引入其他杂质，故可用于半导体产品的再次清洗和干燥，实现循环利用，节约能源，避免了环境污染。如果包含单个渗透汽化膜组件，渗透汽化膜组件输出端连接至预热器，通过蒸汽热量对原材料进行预热，预热器出口端与第一冷凝器相接，蒸汽通过预热器后进入到第一冷凝器中进行进一步冷却液化，再进入回收箱中进行收集，以获得提纯后的异丙醇。
27.为了增加水蒸汽的通过动力，在将共沸物通入渗透汽化膜组件内时，对渗透汽化膜组件的内侧抽吸水蒸汽，以增大渗透汽化膜两侧的压力差，使得水蒸汽顺利通过渗透汽化膜，在本实施方式中，渗透汽化膜包括截留侧和渗透侧，截留侧压力为0.2~0.4mpa，渗透侧操作压力为绝压3000pa以下。异丙醇-水共沸物的蒸汽通过渗透汽化膜组件的压降为10kpa。
28.请参见图2~图3所示，本发明还提供一种利用上述异丙醇废液提纯方法的装置100，包括过滤模组10、预热器20、蒸发模组30、渗透汽化膜分离模组40、冷凝器50以及抽真空模组60。过滤模组10包括容器以及设置在容器内的过滤器，容器具有进入端和出口端，其出口端与预热器20通过管路连接，预热器20为换热器。蒸发模组30包括蒸发器31以及第二冷凝器32，第二冷凝器32的上侧和下侧分别通过管路连通蒸发器31的顶部区域和底部区域，以实现回流。
29.渗透汽化膜分离模组40包括至少一组渗透汽化膜组件41、过热器42以及补热器43，过热器42与其中一个渗透汽化膜组件41通过管路连接，补热器43的进入端和出口端分别通过管路与相邻两组渗透汽化膜组件41连接。渗透汽化膜组件41为具有中空部的管状结构，其包括壳体411、设置在壳体411内的至少一组膜管412，膜管412的内侧与外界连通，膜管412优选为透水型中空纤维分子筛膜。膜管412的内侧为渗透汽化膜的渗透侧，膜管412与壳体411之间的腔体区域为渗透汽化膜的截留侧，壳体411的底部设有进入口4111，壳体411的顶部设有流出口4112，异丙醇蒸汽和水蒸汽在膜管412与壳体411之间流动时，水蒸汽会透过膜管412至渗透侧，而异丙醇蒸汽则会被截留在膜管412与壳体411之间的截留侧。
30.抽真空模组60对渗透汽化膜组件内侧的中空部，即膜管412的渗透侧进行抽真空，以增加渗透汽化膜两侧的压力差，产生推动力，促进水蒸汽的分离。
31.每组渗透汽化膜组件41的流出口4112连接预热器20的接入端，预热器20的输出端与第一冷凝器50的接入端，通过蒸汽热量对原材料进行预热，蒸汽通过预热器后进入到第一冷凝器50中进行进一步冷却液化，再进入回收箱中进行收集，以获得提纯后的异丙醇。
32.综上所述，本发明异丙醇废液提纯方法及装置通过使用过滤模组，去除废液中的部分胶溶状光刻胶和颗粒物，再使用蒸发模组将含有异丙醇-水共沸物会蒸发成气态，沸点较高的去胶液仍然保持液态，实现两者的气液分离，最终将异丙醇-水共沸物的蒸汽通过渗透汽化膜分离模组，以分离异丙醇蒸汽和水蒸汽，将异丙醇蒸汽冷凝液化即可提取到纯度达到99.7%以上的异丙醇，体系中水和去胶液杂质的总含量低于0.3%，而且该体系中不引入任何其他的杂质污染物，故提纯后的异丙醇可以继续用于半导体制程工序中的去胶清洗及干燥，从而实现循环利用，节约能源，避免了环境污染。
33.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。