六氟乙烷的生产方法及其应用技术

高纯度六氟乙烷的生产方法，其中让含有六氟乙烷和氯三氟甲烷的混合气体与氟化氢在气相中于氟化催化剂的存在下在２００－４５０℃下反应，以使氯三氟甲烷氟化；或者让含有１－３碳原子氯化合物的五氟乙烷与氢在气相中于氢化催化剂的存在下在１５０－４００℃下反应，然后此产物与氟在气相中于稀释气的存在下反应。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及六氟乙烷的生产方法和应用。
技术介绍
六氟乙烷(CF3CF3)可用作，例如，半导体用的清洗气或蚀刻气。关于CF3CF3的生产已知有很多种常规方法，例如(1)使用乙烷和/或乙烯作为起始物料的电解氟化方法，(2)热分解方法，包括四氟乙烯的热分解，(3)使用金属氟化物氟化乙炔、乙烯和/或乙烷的方法，(4)使用氟化氢在氟化催化剂的存在下氟化二氯四氟乙烷或氯五氟乙烷的方法，和(5)直接氟化方法，包括将四氟乙烷和/或五氟乙烷与氟反应。然而，当使用上述(4)的方法时，例如，所得的CF3CF3中含有杂质，其形式是得自于起始物料的化合物或者是反应所新产生的化合物。这些杂质中特别难解决的问题是氯化合物，很难将它与CF3CF3分开。当使用上述(5)的方法时，例如，所得的CF3CF3中也含有杂质，其形式是得自于起始物料的化合物或者是反应所新产生的化合物。这些杂质也包括很难与CF3CF3分开的氯化合物。在与氟气反应之前可以进行纯化，以减少起始物料中的氯化合物，但在大多数情况中，常规已知的纯化工艺很难工业应用。CF3CF3中的氯化合物包括诸如氯甲烷、氯二氟甲烷、氯三氟甲烷、氯五氟乙烷、二氯四氟乙烷、氯四氟乙烷、氯三氟乙烷和氯三氟乙烯等化合物。在这些氯化合物当中，氯三氟甲烷很难分离，因为它与CF3CF3形成共沸混合物。含氯三氟甲烷的CF3CF3纯化方法的实例包括US专利5,523,499中所述的方法，其中将含杂质如三氟甲烷(CHF3)和氯三氟甲烷(CClF3)的CF3CF3与诸如活性炭或分子筛的吸附剂接触，以吸附和除去杂质。使用这种吸附剂的纯化方法需要专门的设备，以便在恒定操作的情况下以大概不变的间隔再生吸附剂，但要根据杂质的含量来定。例如，在设置有两个吸附塔并且操作要在吸附杂质步骤和再生吸附剂步骤之间交替转换的方法中，可能要处理大量的气体，但由于特定的氟里昂牵扯到可能会破坏臭氧层，因而不能将被吸附和除去的氯三氟甲烷直接释放到大气中，并由此必须要使用一些设施来使它无害。另一方面，五氟乙烷(CF3CHF2)，例如，可用作低温制冷剂或用作生产六氟乙烷(CF3CF3)的起始物料。作为五氟乙烷的常规已知的生产方法的实例，可以提及以下方法(1)用氟化氢氟化全氯乙烯(CCl2＝CCl2)或其氟化产物的方法(JP未审专利公开号8-268932，JP未审专利公开号9-511515)，(2)对氯五氟乙烷(CClF2CF3)进行氢解处理的方法(JP专利2540409)，和(3)将氟气与含卤乙烯反应的方法(JP未审专利公开号1-38034)。当使用这些方法时，目标产物(五氟乙烷)中的主要杂质自然是分子中含氯原子的氯化合物。这种氯化合物的实例包括具有一个碳原子的化合物，如氯甲烷、氯二氟甲烷和氯三氟甲烷，具有两个碳原子的化合物，如氯五氟乙烷、二氯四氟乙烷、氯四氟乙烷和氯三氟乙烷，以及不饱和化合物，如氯三氟乙烯。当通过五氟乙烷与氟气(F2)反应的直接氟化反应来生产六氟乙烷时，五氟乙烷中所含的任何这些氯化合物都会与氟气反应，产生氯、氯化氢、氯氟化物或各种含氯氟烃。尽管五氟乙烷中含有全氟烃(PFCs)不会存在任何值得注意的问题，但氯甲烷(CH3Cl)和氯二氟甲烷(CHClF2)会与氟气反应形成氯三氟甲烷(CClF3)。六氟乙烷和氯三氟甲烷形成共沸混合物，即使通过蒸馏或吸附纯化，很难除去氯三氟甲烷。因此，当将五氟乙烷和氟气反应来生产六氟乙烷时，优选使用含最少量氯化合物的五氟乙烷。对五氟乙烷的常规生产方法而言，五氟乙烷中的氯化合物含量可以总共高至约1vol％。因此应考虑反复蒸馏来除去五氟乙烷中的氯化合物并由此增加其纯度，但由于蒸馏增加了生产成本，再加上蒸馏损失，该过程是不经济的，同时一些氯化合物与五氟乙烷也形成了共沸混合物或类似共沸物的混合物并且产生非常难以单独通过蒸馏来分离氯化合物的态势。特别是，五氟乙烷中经常含有浓度为几千ppm或更多的氯五氟乙烷(CCl2CF3)，但是由于五氟乙烷和氯五氟乙烷形成共沸混合物，它们很难通过蒸馏分开，而蒸馏是常用的分离和纯化的方法。
技术实现思路
本专利技术是在上述状况下得以完成的，本专利技术的一个目的是提供一种高纯度六氟乙烷的工业有利的生产方法，其中所说的六氟乙烷可用作半导体设备制造步骤中的蚀刻气或清洗气，本专利技术还提供通过此方法获得的高纯度六氟乙烷的应用。鉴于如上所述的现有技术的状况，本专利技术者进行了深入研究，结果发现上述问题可以通过使用如下步骤来解决，由此完成了本专利技术，其中在所说的步骤中，让含有六氟乙烷和氯三氟甲烷的混合气体与氟化氢在气相中于氟化催化剂的存在下并且在一定的温度下反应，以使氯三氟甲烷氟化。因此，本专利技术提供一种六氟乙烷的生产方法，该方法包括以下步骤让含有六氟乙烷和氯三氟甲烷的混合气体与氟化氢在气相中于氟化催化剂的存在下在200-450℃下反应，以使氯三氟甲烷氟化。本专利技术还提供一种六氟乙烷的生产方法，该方法包括以下步骤(1)和(2)(1)让含有六氟乙烷和氯三氟甲烷的混合气体与氟化氢在气相中于氟化催化剂的存在下在200-450℃下反应，以将氯三氟甲烷氟化，使其转化成四氟甲烷；(2)将步骤(1)获得的含有六氟乙烷和四氟甲烷的混合气体蒸馏，得到纯化的六氟乙烷。本专利技术还提供一种使用前述方法获得的含有99.9997vol％纯度或更高纯度六氟乙烷的六氟乙烷产品。本专利技术还提供一种含有前述六氟乙烷产品的蚀刻气。本专利技术还提供一种含有前述六氟乙烷产品的清洗气。通过更细致的研究，本专利技术发现上述问题还可以通过使用如下的生产方法来解决，由此完成了本专利技术，其中所说的生产方法包括如下步骤(1)让含有1-3碳原子氯化合物的五氟乙烷与氢在气相中于氢化催化剂的存在下在一定的温度下反应，以使氯化合物氢化，以及(2)让步骤(1)的产物与氟在气相中于稀释气的存在下反应，以生产六氟乙烷。因此，本专利技术提供一种六氟乙烷的生产方法，该方法包括如下步骤(1)让含有1-3碳原子氯化合物的五氟乙烷与氢在气相中于氢化催化剂的存在下在150-400℃下反应，以使氯化合物氢化，以及(2)让步骤(1)的产物与氟在气相中于稀释气的存在下反应，以生产六氟乙烷。本专利技术还提供一种使用前述方法获得的含有99.9997vol％纯度或更高纯度六氟乙烷的六氟乙烷产品。本专利技术还提供一种含有前述六氟乙烷产品的蚀刻气。本专利技术还提供一种含有前述六氟乙烷产品的清洗气。专利技术的优选实施方式下面将详细说明本专利技术第一个方面的六氟乙烷生产方法。如上所述，已知有各种常规的六氟乙烷的生产方法。作为具有工业安全性和经济性的方法，可以提及的有如下方法(1)使用氟化氢在氟化催化剂的存在下，将二氯四氟乙烷或氯五氟乙烷氟化的方法；(2)让四氟乙烷和/或五氟乙烷与氟气反应的方法。在这些(1)和(2)的方法中，用作起始物料的化合物，如二氯四氟乙烷、氯五氟乙烷或五氟乙烷，可以使用例如四氯乙烯(CCl2＝CCl2)作为起始物料来生产，而诸如四氟乙烷的化合物可使用三氯乙烯(CHCl2＝CCl2)作为起始物料来生产。然而，不考虑所用的方法，所得的六氟乙烷中含有得自起始物料的氯化合物杂质，并且反应温度越高，杂质的含量趋于增加。例如，可商购获得的作为制冷剂的五氟乙烷(CF3CHF2)中便含有这种氯化合物杂质。当让含氯化合物的五氟乙烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六氟乙烷的生产方法，该方法包括步骤（１）让含有１－３碳原子氯化合物的五氟乙烷与氢在气相中于氢化催化剂的存在下在１５０－４００℃下反应，使氯化合物氢化，以及步骤（２）让步骤（１）的产物与氟在气相中于稀释气的存在下反应，生产六氟乙烷。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大野博基，大井敏夫，
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]