制造六氟乙烷的方法及其用途技术

一种制造六氟乙烷的方法，包括将含有各具有两个碳原子的氯化合物的粗制六氟乙烷蒸馏以便将六氟乙烷作为顶流从蒸馏塔顶部馏出并将含有氯化合物的六氟乙烷混合物作为底流从蒸馏塔底部分离的步骤，和在氟化催化剂的存在下、在３００至５００℃的温度下将底流与氟化氢在气相中接触以便将氯化合物氟化的步骤。该方法提供了可主要在半导体器件生产过程中用作清洁气体的六氟乙烷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种制造六氟乙烷的方法及其用途。
技术介绍
使用六氟乙烷(CF3CF3)作为例如半导体的清洁或蚀刻气体。迄今为止已经知道多种制造CF3CF3的方法。其例子包括(1)在氟化催化剂的存在下用氟化氢将二氯四氟乙烷、一氯五氟乙烷或类似物氟化的方法，以及(2)用氟气直接将四氟乙烷和/或五氟乙烷氟化的方法。但是，例如，当采用上述(1)的方法时，在制得的CF3CF3中含有作为杂质的来自原材料中的化合物或通过该反应新制成的化合物。在这些杂质中，含氯化合物难以与CF3CF3分离，并成为问题。此外，当采用上述(2)的方法时，在制得的CF3CF3中也含有作为杂质的来自原材料中的化合物或通过该反应新制成的化合物。同样，在这些杂质中，难以与CF3CF3分离的含氯化合物成为一个问题。为了解决这个问题，可以在将原材料提纯以减少其中所含的含氯化合物后再进行与氟气的反应，但是通常已知的提纯方法的工业实践在许多情况下是困难的。在通过前述方法制造的CF3CF3中所含的含氯化合物的例子包括一氯二氟甲烷、一氯三氟甲烷、二氯四氟乙烷、一氯五氟乙烷、1-氯-2，2，2-三氟乙烷、1，1-二氯-2，2，2-三氟乙烷和1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷之类的化合物。在这些含氯化合物中，一氯三氟甲烷与CF3CF3形成共沸混合物，该化合物难于分离。至于提纯这种含一氯三氟甲烷的CF3CF3的方法，例如，美国专利5,523,499描述了一种将含有杂质三氟甲烷(CHF3)或一氯三氟甲烷(CClF3)的CF3CF3与诸如活性炭或分子筛之类的吸附剂接触以吸附并由此去除杂质的方法。按照使用此类吸附剂的提纯方法，在固定操作的情况下，必须以大致规则的间隔使吸附剂再生，其所用设备是必需的，当然这可随杂质含量而改变。同时，可以采用例如下述方法连续处理大量气体安装两个吸附塔单元并在吸附杂质的步骤与使吸附剂再生的步骤之间交替转换操作，但是被吸附并由此去除的一氯三氟甲烷不能就这样释放到空气中，并且必须用一定的方法处理，因为一氯三氟甲烷是被列出的被认为破坏臭氧层的氟碳化合物之一。此外，例如，作为制造CF3CF3的原材料之一的一氯五氟乙烷(CF3CClF2)不与CF3CF3形成共沸混合物，但是，当残留在产品中时，该化合物难以分离。为了提纯这种一氯五氟乙烷，例如，日本国际申请国内公开9-508626号描述了加入萃取剂、使用萃取蒸馏的提纯方法。在这种使用萃取蒸馏的提纯方法中，必须进一步使用蒸馏塔以经过蒸馏回收加入的萃取剂，这产生了如设备或能量成本提高之类的问题，并几乎无法完全去除杂质一氯五氟乙烷。因此，在制造CF3CF3的步骤中和在制得的气体中含有作为杂质的含氯化合物。通常从蒸馏塔顶部回收作为低沸点组分的目标CF3CF3，并进一步经过提纯步骤获得作为产物的高纯CF3CF3。另一方面，所含的杂质含氯化合物作为高沸点组分，即作为蒸馏塔塔底组分，被分离。在该塔底组分中，有时含有浓度为大约90至97摩尔％的CF3CF3。例如，在通过五氟乙烷与氟气的反应制造CF3CF3的方法中，原材料中所含的氯化合物不会参与与氟气进行的置换反应，并因此逐渐富集在蒸馏塔底部。根据富集程度，例如通过燃烧处理或类似方法去除含氯化合物的步骤是必需的。但是，如上所述，在塔底组分中含有高浓度CF3CF3，并需要通过提纯操作回收CF3CF3。
技术实现思路
在这些情况下作出本专利技术，本专利技术的目的在于提供一种可主要在半导体器件制造过程中用作清洁气体的六氟乙烷的工业上有利的制造方法，以及六氟乙烷的用途。作为为实现上述目的深入研究的结果，本专利技术人已经发现，可以使用下述制造六氟乙烷的方法以良好的效率制造六氟乙烷，该方法包括将含有各具有两个碳原子的氯化合物的粗制六氟乙烷蒸馏以便将六氟乙烷作为顶流从蒸馏塔顶部馏出并将含有氯化合物的六氟乙烷混合物作为底流从蒸馏塔底部分离的步骤，和在氟化催化剂的存在下、在300至500℃的温度下将底流与氟化氢在气相中接触以便将氯化合物氟化的步骤。基于此发现完成了本专利技术。因此，本专利技术包括，例如，下列内容至。一种制造六氟乙烷的方法，包括将含有各具有两个碳原子的氯化合物的粗制六氟乙烷蒸馏以便将六氟乙烷作为顶流从蒸馏塔顶部馏出并将含有氯化合物的六氟乙烷混合物作为底流从蒸馏塔底部分离的步骤，和在氟化催化剂的存在下、在300至500℃的温度下将底流与氟化氢在气相中接触以便将氯化合物氟化的步骤。一种制造六氟乙烷的方法，包括(I)制造含有各自具有两个碳原子的氯化合物的粗制六氟乙烷的步骤，(II)蒸馏该粗制六氟乙烷，以便将六氟乙烷作为顶流从蒸馏塔顶部馏出并将含有氯化合物的六氟乙烷混合物作为底流从蒸馏塔底部分离的步骤，以及(III)在氟化催化剂的存在下，在300至500℃的温度下将底流与氟化氢在气相中接触以便将氯化合物氟化的步骤。如上述或所述的制造六氟乙烷的方法，其中粗制六氟乙烷中所含的具有两个碳原子的氯化合物是至少一种选自由二氯四氟乙烷、一氯五氟乙烷、1-氯-2，2，2-三氟乙烷、1，1-二氯-2，2，2-三氟乙烷和1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷组成的组的化合物。如上述至任一项所述的制造六氟乙烷的方法，其中所述顶流含有至少80体积％的加入蒸馏塔中的六氟乙烷。如上述至任一项所述的制造六氟乙烷的方法，其中所述氟化催化剂为含有三价铬氧化物作为主要成分的负载型或散装(bulk)催化剂。如上述至任一项所述的制造六氟乙烷的方法，其中氟化氢与底流中所含的六氟乙烷混合物的摩尔比(氟化氢/六氟乙烷混合物)为0.05至10。如上述至任一项所述的制造六氟乙烷的方法，其中六氟乙烷混合物中所含的氯化合物的浓度为1体积％或更低。如上述至任一项所述的制造六氟乙烷的方法，其中粗制六氟乙烷是通过使二氯四氟乙烷和/或一氯五氟乙烷与氟化氢在氟化催化剂的存在下在气相中反应而获得的气体。如上述至任一项所述的制造六氟乙烷的方法，其中粗制六氟乙烷是通过使含有杂质氯化合物的1，1，1，2-四氟乙烷和/或五氟乙烷与氟气反应而获得的气体。如上述所述的制造六氟乙烷的方法，其中与氟气的反应是在稀释气体的存在下在气相中进行的。如上述所述的制造六氟乙烷的方法，其中所述稀释气体是含有四氟甲烷、六氟乙烷、八氟丙烷和氟化氢的至少一种的气体。如上述或所述的制造六氟乙烷的方法，其中所述稀释气体是富含氟化氢的气体。如上述至任一项所述的制造六氟乙烷的方法，其中与氟气的反应在250至500℃的温度下进行。如上述至任一项所述的制造六氟乙烷的方法，其中在与氟气的反应中，反应器入口处的1，1，1，2-四氟乙烷的浓度为4摩尔％或更低。如上述至任一项所述的制造六氟乙烷的方法，其中在与氟气的反应中，反应器入口处的五氟乙烷的浓度为6摩尔％或更低。如上述至任一项所述的制造六氟乙烷的方法，其中与氟气的反应是在0至3兆帕的压力下进行的。如上述至任一项所述的制造六氟乙烷的方法，其中在从通过步骤(III)制得的气体中去除酸性组分后，将至少一部分气体再循环到步骤(I)和/或步骤(II)中。含有通过上述至任一项所述的制造方法制得的六氟乙烷的六氟乙烷产品，其中，六氟乙烷中所含的各自具有两个碳原子的氯化合物的含量为1体积ppm或更低。一种含有上述所述的六氟乙烷产品的清洁气体。附图的简要说明附图说明图1是可用于本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造六氟乙烷的方法，其包括将含有各具有两个碳原子的氯化合物的粗制六氟乙烷蒸馏以便将六氟乙烷作为顶流从蒸馏塔顶部馏出并将含有所述氯化合物的六氟乙烷混合物作为底流从蒸馏塔底部分离的步骤，和在氟化催化剂的存在下、在３００至５００℃的温度下将所述底流与氟化氢在气相中接触以便将所述氯化合物氟化的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大野博基，新井龙晴，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]