[發明專利]惰性氣體保護的高純全氟碳電子特氣吸附純化方法

有效

• 申請號: 202111672465.8
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114307517B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 周言;黃國強;胡號;鐘強
• 申請（專利權）人: 天津大學浙江紹興研究院
• 主分類號: B01D53/00
• 分類號: B01D53/00;B01D53/04;C01B9/08;C07C17/389;C07C19/08;C07C21/20;C07C23/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 陸藝

本發明公開了惰性氣體保護的高純全氟碳電子特氣吸附純化方法，步驟為：(1)將高純惰性氣體與全氟碳電子特氣粗品原料氣按高純惰性氣體體積濃度為100％～0的比例，由高至低濃度混配，得到液態混配氣；(2)將液態混配氣進行吸附，凈化氣冷凝，得到液態全氟碳電子特氣中間氣，不凝高純惰性氣體循環；(3)當液態混配氣中的高純惰性氣體體積占比為0時，將液態全氟碳電子特氣中間氣替代液態混配氣切入吸附塔并通入冷凝器，循環吸附，得到高純全氟碳電子特氣產品氣。本發明深度脫除全氟碳電子特氣粗品原料氣中的雜質，適用于連續化生產中高純、超高純電子級全氟碳電子特氣的制備，裝置簡單，操作性好、適用范圍廣泛、操作彈性大、安全高效。

技術領域

本發明屬于電子特氣分離純化技術領域，涉及惰性氣體保護的高純全氟碳電子特氣吸附純化方法。

背景技術

全氟碳電子特種氣體(簡稱：全氟碳電子特氣)是僅含有氟和碳兩種元素構成的電子化學品。由于氟原子獨特的化學特性(半徑小、電負性大、鍵能高)，能夠顯著提高電子化學品的活性。目前，含氟電子化學品已成為現有眾多電子化學品中的重要替代品，是太陽能、液晶面板、集成電路等行業制作過程中的關鍵性基礎化工材料之一。

全氟碳電子特氣作為蝕刻劑和清洗劑廣泛用于太陽能、半導體、IC、液晶屏等行業，對純度要求極為嚴格，往往需要大于99.999％，甚至99.9999％才能獲得高品質的電子材料。目前，在全氟碳電子特氣制備過程中，往往伴隨著裂解副反應而生成高氟碳烷烴、烯烴、甲烷等副產物，同時也會由于催化劑的燒結生成一氧化碳、二氧化碳雜質以及水堿洗除酸過程引入的水份雜質。因此，電子級高純全氟碳氣體制備涉及到多種雜質的深度脫除技術，甚至對某些雜質的含量限定在1ppm以下。

目前用于全氟碳電子特氣分離純化的手段有低溫精餾法、膜分離法、吸收法、催化燃燒法和吸附法等。相較于前面四種，吸附法具有能耗低、操作彈性大和自動化程度高等優勢廣泛應用于深度除雜領域。在全氟碳電子特氣除雜中常用的吸附劑有分子篩、活性炭、活性氧化鋁、硅膠等，其中尤為活性炭和分子篩應用最為廣泛。

昭和電工株式會社專利US 6967260B2中公開了一種采用碳質吸附劑從具有一種或多種乙烯或烴化合物、一氧化碳和/或二氧化碳雜質中純化四氟甲烷的方法，最終可獲得雜質含量10ppm的滿足半導體蝕刻和清洗要求的高純四氟甲烷氣體。該方法采用原料與吸附劑液相攪拌的方式除雜，存在泄露等安全風險，密封不好容易帶入其它雜質，且處理能力有限，處理后仍有10ppm雜質殘余，不適合規模化生產。

美國杜邦公司專利US 5523499中公開了一種采用活性炭或5A分子篩作為吸附劑從含有三氟氯甲烷和三氟甲烷雜質中純化六氟乙烷的方法，最終可獲得純度³99.999％的高純六氟乙烷氣體。該方法過程復雜，處理量小，未考慮一氧化碳、二氧化碳、甲烷和水分等雜質的脫除，原料中夾帶的無機氯化物雜質會造成設備的腐蝕，高溫下解吸操作能耗高且存在較大的安全風險，不適合超高純度六氟乙烷的規模化制備。

昭和電工株式會社專利US 7041264B2中公開了一種采用鐵氧化物或堿土金屬氧化物的為雜質分解劑和活性炭或分子篩為吸附劑在250-380℃下從五氟氯乙烷、六氟丙烯、三氟氯甲烷、二氯二氟甲烷和氯二氟甲烷等雜質中純化八氟丙烷的方法，最終可獲得雜質濃度￡1ppm的高純八氟丙烷氣體用于半導體制造工序中的蝕刻氣體或清洗氣體。該方法在高溫下操作，危險性大且能耗高，工藝復雜且處理效率低，也未考慮一氧化碳、二氧化碳、甲烷和水分等雜質的脫除，不適合工業化生產。

總之，目前文獻和專利中公開的高純全氟碳電子特氣吸附純化方法中屬于單一類型雜質的脫除，未涉及到多種不同類別的雜質同時高效地去除，且初次開車或連續化生產中存在較大的安全風險，工藝復雜，能耗高，處理量小，不適合規模化放大生產。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術的不足，提供一種安全高效的惰性氣體保護的高純全氟碳電子特氣吸附純化方法。

本發明的技術方案概述如下：