一种六氟丁二烯的纯化方法及纯化装置制造方法及图纸

技术编号:20087335 阅读:23 留言:0更新日期:2019-01-15 06:31
本发明专利技术涉及一种六氟丁二烯的纯化方法及纯化装置,属于精细化工领域。所述纯化方法先采用两塔连续精馏工艺流程进行初步纯化,再采用吸附塔吸附碳卤化合物杂质,特别是含氯、溴的碳氟化合物,接着用第三精馏塔进行进一步纯化,再经过滤器纯化。该纯化方法可除去六氟丁二烯中有机溶剂、碳卤化合物、O2、N2、CO、CO2、H2O和颗粒物等杂质,降低纯化过程中所耗费的冷量和热量,设备投入少,操作简单,生产能力大,收率高,经纯化后,六氟丁二烯纯度在99.99%以上。所述纯化装置包括:第一精馏塔、第二精馏塔、吸附塔、第三精馏塔和过滤器。

【技术实现步骤摘要】
一种六氟丁二烯的纯化方法及纯化装置
本专利技术涉及一种六氟丁二烯的纯化方法及纯化装置,属于精细化工领域。
技术介绍
六氟丁二烯电子气体主要用于半导体产品的等离子介质蚀刻加工技术,超大规模集成电路的干蚀刻。六氟丁二烯具有较低的氟碳比,在蚀刻室的等离子区分解成多种活性游离基,并以蚀刻活性较低的CF·为主,使得蚀刻过程中,一方面材料侧壁表面快速沉积一层厚度较薄、密度较低的氟碳聚合物保护膜,另一方面又具有适中的蚀刻强度,能实现近乎垂直的蚀刻加工。和四氟化碳、六氟乙烷、八氟丙烷、八氟环丁烷相比,六氟丁二烯在等离子介质蚀刻中表现出高选择性和高深宽比。被认为是目前性能最好的电子线路蚀刻气体。同时,六氟丁二烯的GWP100值仅为290,在大气中的寿命较短(<1-2天),降解速度快,温室效应小,且分子中不含氯,不损害臭氧层(ODP)。因此,六氟丁二烯是一种温室效应极低,蚀刻性能优良的干蚀刻气体。六氟丁二烯中含有杂质,在蚀刻中,会形成较宽的线,或导致半导体产品的缺陷。随着半导体器件性能更高、尺寸更小,对刻蚀精度的要求越来越高,对六氟丁二烯的纯度要求也越来越高。一般而言,应用于大规模集成电路的高纯六氟丁二烯纯度大于99.99%。文献报道了多条合成六氟丁二烯的路线,主要是围绕制备四卤六氟丁烷和卤化三氟乙烯基锌两类中间体进行。在制备过程中,往往涉及多步卤化及偶联反应,过程中溶剂和副产物种类较多,使其含有较多种类的杂质,包括有机溶剂和碳卤化合物,特别是含氯、溴的碳氟化合物,及O2、N2、CO、CO2、H2O和颗粒物等杂质,因此为了制得高纯六氟丁二烯,需要对制备得到的六氟丁二烯进行纯化,除去所述杂质。TWI249514报道了将六氟丁二烯以与吸附剂接触,除去水、醇、氢氟酸和氟化烯中至少两种杂质,得到纯度大于99.9%的六氟丁二烯,但吸附过程放热,会使得部分六氟丁二烯转变为六氟-2-丁炔。RU2371229C2中报道了间歇精馏和吸附结合纯化六氟丁二烯的方法,分三个步骤:步骤一,在合成过程中或合成后,5~12℃精馏六氟丁二烯,步骤二,用分子筛吸附,步骤三,15~40℃精馏六氟丁二烯。但该方法工艺复杂,收率较低。现有技术中利用间歇精馏的方法,所排出的轻组分和重组分较多。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷,本专利技术的目的之一在于提供了一种六氟丁二烯的纯化方法,所述纯化方法可除去六氟丁二烯中有机溶剂、碳卤化合物、O2、N2、CO、CO2、H2O和颗粒物等杂质,降低纯化过程中所耗费的冷量和热量,设备投入少,操作简单,生产能力大,收率高,经纯化后,各项指标均符合要求,六氟丁二烯纯度在99.99%以上,可用于半导体行业及其它相关行业。本专利技术的目的之二在于提供了一种能连续纯化六氟丁二烯的装置,适合于工业化大规模生产。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。一种六氟丁二烯的纯化方法,首先采用两塔连续精馏工艺流程进行初步纯化,包括第一精馏塔和第二精馏塔,再采用吸附塔吸附碳卤化合物杂质,特别是含氯、溴的碳氟化合物,接着用第三精馏塔进行进一步纯化,再经过滤器纯化,所述纯化方法步骤如下:将待纯化的六氟丁二烯粗品输送至第一精馏塔(3)中,在塔底温度为10℃~35℃,塔顶温度为5℃~30℃,精馏压力为0MPa~0.25MPa的条件下进行精馏操作,并从塔顶排出轻组分;其中,六氟丁二烯粗品的纯度小于99.99%,六氟丁二烯粗品中的杂质为有机溶剂、碳卤化合物、O2、N2、CO、CO2、H2O和颗粒物;将脱除轻组分后待纯化的六氟丁二烯粗品从第一精馏塔底部采出,输送至第二精馏塔中,在塔底温度为5℃~30℃,塔顶温度0℃~25℃,精馏压力为-0.03MPa~0.20MPa条件下进行精馏操作,从塔底排出重组分;将脱除重组分后待纯化的六氟丁二烯粗品从第二精馏塔塔顶采出,输送至吸附塔进行吸附,吸附压力为-0.03MPa~0.20MPa;将吸附后待纯化的六氟丁二烯粗品输送至第三精馏塔中,在塔底温度为0℃~25℃,塔顶温度0℃~20℃,精馏压力为-0.03MPa~0.15MPa条件下进行精馏操作,塔顶排出轻组分,塔底排出重组分,并将第三精馏塔上侧出口采出的六氟丁二烯通过过滤器进行再纯化,对纯化后的气体进行分析检测,当O2、N2、CO、CO2、H2O和碳卤化合物杂质的含量均低于表1中要求后,即满足高纯六氟丁二烯对杂质含量的要求,采出纯化后的六氟丁二烯气体,当检测到纯化后的气体组分中的杂质含量大于等于表1中的杂质含量时,停止收集六氟丁二烯气体;表1杂质种类O2N2COCO2H2O碳卤化合物含量/ppm510551060其中,碳卤化合物是指含有碳(C)和卤素原子的杂质,特别是含氯、溴的有机碳氟化合物;所述第一精馏塔、第二精馏塔和第三精馏塔为填料精馏塔;填料为鲍尔环、θ环或拉西环;所述填料的材质为聚四氟乙烯、不锈钢、镍或蒙乃尔合金,所述填料的直径为2mm~30mm;所述第一精馏塔、第二精馏塔和第三精馏塔的材质为不锈钢、镍或蒙乃尔合金;所述第一精馏塔、第二精馏塔和第三精馏塔的高度为2m~15m;所述第一精馏塔、第二精馏塔和第三精馏塔中精馏柱的直径为50mm~500mm;所述吸附塔的直径为50mm~500mm,高度为0.5m~6m,吸附塔中填装的吸附剂由活性炭纤维、硝酸银、氯化锌和锌粉混合而成,其中,硝酸银占活性炭纤维质量分数的1%~5%,氯化锌占活性炭纤维质量分数的1%~5%,锌粉占活性炭纤维质量分数的1%~2%;所述过滤器的过滤精度为0.003微米~0.5微米。优选的,所述输送待纯化六氟丁二烯的温度为0℃~50℃。优选的,所述输送入第一精馏塔待纯化六氟丁二烯的流量为1kg/h~100kg/h,第一精馏塔塔顶排轻流量为0.05kg/h~2kg/h。优选的,所述输送入第二精馏塔脱除轻组分后待纯化的六氟丁二烯的流量为0.95kg/h~98kg/h,第二精馏塔塔底排重流量为0.05kg/h~2kg/h。优选的,所述输送入吸附塔脱除重组分后待纯化的六氟丁二烯的流量为0.90kg/h~96kg/h。优选的,所述输送入第三精馏塔吸附后待纯化的六氟丁二烯的流量为0.90kg/h~96kg/h,第三精馏塔塔顶排轻流量为0.01kg/h~0.4kg/h,第三精馏塔塔底排重流量为0.01kg/h~0.4kg/h,第三精馏塔上侧六氟丁二烯采出流量为0.88kg/h~95.2kg/h。优选的,所述第一精馏塔回流比为5~300,第二精馏塔回流比为0.5~10,第三精馏塔回流比为2~20。优选的,所述第一精馏塔、第二精馏塔和第三精馏塔中填料的材质为不锈钢;所述填料的直径为2mm~10mm。优选的,所述第一精馏塔、第二精馏塔和第三精馏塔中的高度为3m~8m;精馏柱的直径为100mm~300mm。一种六氟丁二烯的纯化装置,所述纯化装置适用于本专利技术所述的一种六氟丁二烯的纯化方法使用,所述纯化装置包括:所述纯化装置包括依次连接的第一精馏塔、第二精馏塔、吸附塔、第三精馏塔和过滤器;其中,第一精馏塔包括第一精馏塔塔底加热装置、塔体和第一精馏塔塔顶冷凝装置,塔底有测压点P-2、测温点T-2、第一精馏塔出料口,塔体中部有第一精馏塔进料口,塔顶有测压点P-1、测温点T-1和第一精馏塔排轻出口;第二精馏塔包括第二精馏塔塔底本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种六氟丁二烯的纯化方法,其特征在于:所述纯化方法步骤如下:将待纯化的六氟丁二烯粗品输送至第一精馏塔(3)中,在塔底温度为10℃~35℃,塔顶温度为5℃~30℃,精馏压力为0MPa~0.25MPa的条件下进行精馏操作,并从塔顶排出轻组分;其中,六氟丁二烯粗品的纯度小于99.99%,六氟丁二烯粗品中的杂质为有机溶剂、碳卤化合物、O2、N2、CO、CO2、H2O和颗粒物;将脱除轻组分后待纯化的六氟丁二烯粗品从第一精馏塔(3)底部采出,输送至第二精馏塔(15)中,在塔底温度为5℃~30℃,塔顶温度0℃~25℃,精馏压力为‑0.03MPa~0.20MPa条件下进行精馏操作,从塔底排出重组分;将脱除重组分后待纯化的六氟丁二烯粗品从第二精馏塔(15)塔顶采出,输送至吸附塔(27)进行吸附,吸附压力为‑0.03MPa~0.20MPa;将吸附后待纯化的六氟丁二烯粗品输送至第三精馏塔(32)中,在塔底温度为0℃~25℃,塔顶温度0℃~20℃,精馏压力为‑0.03MPa~0.15MPa条件下进行精馏操作,塔顶排出轻组分,塔底排出重组分,并将第三精馏塔(32)上侧出口采出的六氟丁二烯通过过滤器(45)进行再纯化,对纯化后的气体进行分析检测,当O2、N2、CO、CO2、H2O和碳卤化合物杂质的含量均低于表1中要求后,采出纯化后的六氟丁二烯气体,当检测到纯化后的气体组分中的杂质含量大于等于表1中的杂质含量时,停止收集六氟丁二烯气体;表1...

【技术特征摘要】
2017.12.29 CN 201711476859X1.一种六氟丁二烯的纯化方法,其特征在于:所述纯化方法步骤如下:将待纯化的六氟丁二烯粗品输送至第一精馏塔(3)中,在塔底温度为10℃~35℃,塔顶温度为5℃~30℃,精馏压力为0MPa~0.25MPa的条件下进行精馏操作,并从塔顶排出轻组分;其中,六氟丁二烯粗品的纯度小于99.99%,六氟丁二烯粗品中的杂质为有机溶剂、碳卤化合物、O2、N2、CO、CO2、H2O和颗粒物;将脱除轻组分后待纯化的六氟丁二烯粗品从第一精馏塔(3)底部采出,输送至第二精馏塔(15)中,在塔底温度为5℃~30℃,塔顶温度0℃~25℃,精馏压力为-0.03MPa~0.20MPa条件下进行精馏操作,从塔底排出重组分;将脱除重组分后待纯化的六氟丁二烯粗品从第二精馏塔(15)塔顶采出,输送至吸附塔(27)进行吸附,吸附压力为-0.03MPa~0.20MPa;将吸附后待纯化的六氟丁二烯粗品输送至第三精馏塔(32)中,在塔底温度为0℃~25℃,塔顶温度0℃~20℃,精馏压力为-0.03MPa~0.15MPa条件下进行精馏操作,塔顶排出轻组分,塔底排出重组分,并将第三精馏塔(32)上侧出口采出的六氟丁二烯通过过滤器(45)进行再纯化,对纯化后的气体进行分析检测,当O2、N2、CO、CO2、H2O和碳卤化合物杂质的含量均低于表1中要求后,采出纯化后的六氟丁二烯气体,当检测到纯化后的气体组分中的杂质含量大于等于表1中的杂质含量时,停止收集六氟丁二烯气体;表1杂质种类O2N2COCO2H2O碳卤化合物含量/ppm510551060其中,碳卤化合物是指含有碳和卤素原子的化合物;所述第一精馏塔(3)、第二精馏塔(15)和第三精馏塔(32)为填料精馏塔;填料为鲍尔环、θ环或拉西环;所述填料的材质为聚四氟乙烯、不锈钢、镍或蒙乃尔合金,所述填料的直径为2mm~30mm;所述第一精馏塔(3)、第二精馏塔(15)和第三精馏塔(32)的材质为不锈钢、镍或蒙乃尔合金;所述第一精馏塔(3)、第二精馏塔(15)和第三精馏塔(32)的高度为2m~15m;所述第一精馏塔(3)、第二精馏塔(15)和第三精馏塔(32)中精馏柱的直径为50mm~500mm;所述吸附塔(27)的直径为50mm~500mm,高度为0.5m~6m,吸附塔中填装的吸附剂由活性炭纤维、硝酸银、氯化锌和锌粉混合而成,其中,硝酸银占活性炭纤维质量分数的1%~5%,氯化锌占活性炭纤维质量分数的1%~5%,锌粉占活性炭纤维质量分数的1%~2%;所述过滤器(45)的过滤精度为0.003微米~0.5微米。2.根据权利要求1所述的一种六氟丁二烯的纯化方法,其特征在于:所述输送待纯化六氟丁二烯的温度为0℃~50℃。3.根据权利要求1所述的一种六氟丁二烯的纯化方法,其特征在于:所述输送入第一精馏塔(3)待纯化六氟丁二烯的流量为1kg/h~100kg/h,第一精馏塔(3)塔顶排轻流量为0.05kg/h~2kg/h。4.根据权利要求1所述的一种六氟丁二烯的纯化方法,其特征在于:所述输送入第二精馏塔(15)脱除轻组分后待纯化的六氟丁二烯的流量为0.95kg/h~98kg/h,第二精馏塔(15)塔底排重流量为0.05kg/h~2kg/h。5.根据权利要求1所述的一种六氟丁二烯的纯化方法,其特征在于:所述输送入吸附塔(27)脱除重组分后待纯化的六氟丁二烯的流量为0.90kg/h~96kg/h。6.根据权利要求1所述的一种六氟丁二烯的纯化方法...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄华璠姚刚徐海云曹红梅罗建志王志民李丹丹罗文键
申请(专利权)人:中国船舶重工集团公司第七一八研究所
类型:发明
国别省市:河北,13

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