【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及特种气体合成，尤其涉及一种六氟丁二烯的合成方法及中间二聚体的合成系统。
技术介绍
1、在半导体芯片制造过程中，电子特气广泛应用于硅片制造、氧化、光刻、气相沉积、蚀刻、离子注入等工艺环节，其是决定半导体芯片产品质量的核心产品要素。随着近年来下游产业技术快速更迭，要求更大的晶圆尺寸，更细微化的制程技术，电子特气的精细化程度与稳定性持续提高，对先进制程用的中高端气体材料需求持续突出。
2、电子六氟丁二烯为8-12寸半导体先进制程的战略性核心气体，以其作为半导体的等离子蚀刻具有更快的蚀刻速率、高选择性和高深宽比，在大气中寿命较短，全球变暖潜值与传统刻蚀剂相比可忽略不计，是刻蚀气中唯一兼具应用性能和环保性能的产品。目前，主流合成六氟丁二烯的方法为：
3、
4、但上述方式涉及的原料及溶剂较多，且部分为有毒有害原料，反应过程复杂，成本高，且中间二聚体分离难度比较高，目标产物收率较低。
5、为解决上述问题，申请人申请了公布号cn116283481a的专利技术专利，公开一种六氟丁二烯的合成方法，对催化剂进行改进并在催化剂的参与下使得三氟氯乙烯(ctfe)发生二聚化反应，获得中间二聚体及副产物，最终获得的ctfe的转化率可以达到80％。此方法存在催化剂需要定期清理更换的缺点，反应时间长了，副产品会覆盖在催化剂表面，容易造成催化剂失效。定期清理更换催化剂对于连续生产及产业化生产操作存在一定难度。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提供一
2、为实现上述目的，本专利技术提出一种区别于前述六氟丁二烯的合成方法，包括如下步骤：将稳定剂与三氟氯乙烯汽化后混合均匀得到混合物料，混合物料在加热的条件下发生二聚化反应得到反应产物，对反应产物进行分离提纯得到中间二聚体，中间二聚体经脱氯后处理得到六氟丁二烯，其中，稳定剂为纯度≥99.5％、沸点≥120℃的化学键饱和态氟化物。
3、本方案采用三氟氯乙烯为原料，以纯度≥99.5％、沸点≥120℃的化学键饱和态氟化物作为稳定剂，汽化后混合均匀在加热条件下发生二聚化反应得到中间二聚体，添加上述稳定剂后可以均匀反应时的热量，不易导致局部温度升高，同时在稳定剂的作用下，原料的流量会更加稳定，降低由于温度波动导致的副反应的产生，在本方案中反应的压力一般为常压，最高不超过0.2mpa。本专利技术除获得与催化剂相当的ctfe转化率和中间二聚体收率外，还提高了产物中主目标二聚体的摩尔占比，具有良好的转化效果。具体的，可使三氟氯乙烯的转化率达到95％以上，主目标二聚体摩尔占比在60％以上，此外，上述稳定剂可以分离循环使用，经济效益高，系统维护成本低。
4、在本方案中，当沸点较低时，氟化物作为稳定剂的稳定性较差，当氟化物纯度较低或带不饱和键，容易在高温下断链产生新杂质，或者容易诱发原料或反应产物之间的自聚，生成高聚物杂质，反而会比在反应中不添加稳定剂的转化效果更差。与现有技术相比，此方法无需使用催化剂，不存在催化剂的清理与更换的问题。
5、具体的，反应产物包括中间二聚体和副产物，中间二聚体为cf2cl-cf＝cf-cf2cl的立体同分异构体(主目标二聚体)及cf2cl-cfcl-cf＝cf2(次目标二聚体)。
6、优选的，对反应产物的分离包括二次分离，第一次分离采用一级精馏的方式得到包括用于回收再反应的未反应原料；第二次分离采用多级精馏的方式分别得到包括中间二聚体、副产物及稳定剂，其中，进行精馏时的温度为-10℃至100℃。由于氟化物的沸点与二聚化反应产物的沸点相差较大、且二者不互溶，其作为稳定剂与二聚化反应产物的分离较为容易，将稳定剂及未反应原料用于回收利用、循环反应，不仅降低损耗与成本，而且显著提高原料转化率。
7、优选的，氟化物的来源为化学通式为cxf2(x+1)或cxf(y+2x+2)ny的化合物中的至少一种，其中x和y取正整数；或者氟化物的来源为全氟壬烯基三氟乙基醚或全氟聚醚中的至少一种。
8、仅作示例的，分子通式为cxf(y+2x+2)ny中的化合物具体可以为c12f18n(全氟丁三胺)、c21f48n2等等，分子通式为cxf2(x+1)的化合物具体可以为c10f22(全氟癸烷)等等，在此不作穷举。
9、优选地，氟化物的沸点为z，120℃≤z≤300℃。
10、优选的，脱氯后处理为在锌的存在下于溶剂中将中间二聚体脱氯，获得六氟丁二烯。进一步优选的，溶剂为乙醇。本方案中的溶剂优选为乙醇，分散效果较好，且后续过程中会挥发掉，不影响反应产物的性能，也不会产生其他杂质。本方案中的其他溶剂还可选用丙醇或四氢呋喃等。
11、优选的，加热条件为500～700℃，压力≤0.2mpa。三氟氯乙烯与前述稳定剂在上述加热温度段时，转化效果较好，能较好的保障本方案中二聚化反应的进行。
12、进一步优选的，稳定剂占混合物料的20～30％(重量)，混合物料以流量为30-80nl/h进入反应器发生二聚化反应。稳定剂在上述占比和流量范围内，单次反应原料转化率高、循环次数少，工序能耗低。
13、进一步优选的，加热温度为600～700℃，稳定剂占混合物料的20～30％(重量)，混合物料以流量为66-80nl/h进入反应器发生二聚化反应。
14、本专利技术还提供一种六氟丁二烯中间二聚体的合成系统，包括原料储罐、稳定剂储罐、预混合器、汽化器、第一气体流量控制器、第二气体流量控制器、反应器、第一精馏塔和第二精馏塔，第一精馏塔在塔顶设有第一出料口和侧线采出装置，第二精馏塔在塔顶设有第二出料口，在塔底设有第三出料口。
15、原料储罐和稳定剂储罐均设有第一通道与预混合器连通，原料储罐中的三氟氯乙烯和稳定剂储罐中的氟化物分别经汽化器进行汽化后，将第一气体流量控制器设于第一通道内用于控制两者通入预混合器中的重量比例，在预混合器中将三氟氯乙烯和氟化物混合均匀得到混合物料；
16、预混合器设有第二通道与反应器连通，将第二气体流量控制器设于第二通道内用于控制混合物料通入反应器的流量，在反应器中加热进行二聚化反应；
17、反应器设有第三通道与第一精馏塔连通，第一精馏塔设有第四通道与第二精馏塔连通，反应产物进入第一精馏塔进行一级精馏，经一级精馏在塔顶侧线采出未反应原料，在第一出料口输出气相轻组分，此处气相轻组分主要指氮氧、二氧化碳类物质，剩余反应产物经第四通道进入第二精馏塔进行多级精馏，经多级精馏在第二出料口输出中间二聚体产物，在第三出料口输出氟化物。
18、具体的，气体流量控制器采用mfc。
19、与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：本方案以纯度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：将稳定剂与三氟氯乙烯汽化后混合均匀得到混合物料，所述混合物料在加热的条件下发生二聚化反应得到反应产物，对所述反应产物进行分离提纯得到中间二聚体，所述中间二聚体经脱氯后处理得到六氟丁二烯，
2.根据权利要求1所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，所述反应产物包括所述中间二聚体和副产物，所述中间二聚体为CF2Cl-CF＝CF-CF2Cl的立体同分异构体及CF2Cl-CFCl-CF＝CF2。
3.根据权利要求2所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，对所述反应产物的分离包括二次分离，第一次分离采用一级精馏的方式得到用于回收再反应的未反应原料；第二次分离采用多级精馏的方式分别得到所述中间二聚体、所述副产物及所述稳定剂，其中，进行精馏时的温度为-10℃至100℃。
4.根据权利要求1所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，所述氟化物的来源为化学通式为CXF2(X+1)或CXF(Y+2X+2)NY的化合物中的至少一种，其中X和Y取正整数；
5.根据权利要求1所述的六氟丁二烯的合成方法，其
6.根据权利要求1所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，所述脱氯后处理为在锌的存在下于溶剂中将所述中间二聚体脱氯，获得六氟丁二烯。
7.根据权利要求1所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，加热条件为500～700℃，压力≤0.2MPA。
8.根据权利要求7所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，所述稳定剂占所述混合物料的20～30％(重量)，所述混合物料以流量为30-80NL/h进入反应器发生二聚化反应。
9.根据权利要求7所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，所述加热温度为600～700℃，所述稳定剂占所述混合物料的20～30％(重量)，所述混合物料以流量为66-80NL/h进入反应器发生二聚化反应。
10.一种六氟丁二烯中间二聚体的合成系统，其特征在于，包括原料储罐(11)、稳定剂储罐(12)、预混合器(2)、汽化器(3)、第一气体流量控制器(41)、第二气体流量控制器(42)、反应器(5)、第一精馏塔(6)和第二精馏塔(7)，所述第一精馏塔(6)在塔顶设有第一出料口(62)和侧线采出装置(63)，所述第二精馏塔(7)在塔顶设有第二出料口(72)，在塔底设有第三出料口(73)，
...【技术特征摘要】
1.一种六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：将稳定剂与三氟氯乙烯汽化后混合均匀得到混合物料，所述混合物料在加热的条件下发生二聚化反应得到反应产物，对所述反应产物进行分离提纯得到中间二聚体，所述中间二聚体经脱氯后处理得到六氟丁二烯，
2.根据权利要求1所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，所述反应产物包括所述中间二聚体和副产物，所述中间二聚体为cf2cl-cf＝cf-cf2cl的立体同分异构体及cf2cl-cfcl-cf＝cf2。
3.根据权利要求2所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，对所述反应产物的分离包括二次分离，第一次分离采用一级精馏的方式得到用于回收再反应的未反应原料；第二次分离采用多级精馏的方式分别得到所述中间二聚体、所述副产物及所述稳定剂，其中，进行精馏时的温度为-10℃至100℃。
4.根据权利要求1所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，所述氟化物的来源为化学通式为cxf2(x+1)或cxf(y+2x+2)ny的化合物中的至少一种，其中x和y取正整数；
5.根据权利要求1所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，所述氟化物的沸点为z，120℃≤z≤300℃。
...【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊豪，陈艳珊，傅铸红，茹高艺，谢武中，陈志炜，张政政，
申请(专利权)人：广东华特气体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。