一种用于生产电子级一氟甲烷的装置的制作方法

专利2026-02-14  14


本技术涉及一氟甲烷分离提纯,具体为一种用于生产电子级一氟甲烷的装置。


背景技术:

1、电子气体中含氟电子气体主要用作清洗和蚀刻气,含氟电子气体主要品种有ch3f、c2f6、c3f8、c5f8、c4f6、cf4、c-c4f8等。目前广泛使用最多的cf4、c2f6、c-c4f8等全氟烷烃(pfcs)在《京都议定书》中被认定为温室气体,随着人们对环境要求的不断提高,传统含氟电子气体的使用将会受到极大的限制。因此新的环保型含氟电子气体一氟甲烷凭借其各方面的优异性能成为传统含氟电子气体的最佳替代品之一;一氟甲烷在等离子体介质蚀刻中对氮化硅和二氧化硅及硅的选择性蚀刻表现出高的选择性,对硅化物薄膜的蚀刻选择性好,因其具有主流蚀刻气体中最低的c/f比(摩尔比1:1),选择性极高,主要用于氮化膜的蚀刻气,对sio2及si有较高的选择比,在最前端微细结构中的蚀刻制程中收到关注,用于3dnand,dram及fin-fet半导体器件的制造。

2、目前,工业化生产一氟甲烷粗气的方法主要是气相加氢脱氯法和气相催化氟化法,受反应原料和工艺条件的影响,粗气中会引入一些杂质气体,如氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、水分、氟化氢、氯化氢、三氟甲烷、一氟一氯甲烷、一氟二氯甲烷、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、六氟乙烷等杂质组分,粗原料一般纯度只有99.9%(体积分数)要想获得高纯度电子级的一氟甲烷产品,还需对一氟甲烷粗气进一步分离纯化,以满足电子工业领域需要。现有的分离纯化系统一般是通过多个精馏塔进行精馏,从而脱除产品气中的轻组分杂质和重组分杂质;但是由于一氟甲烷常压沸点-78.33℃,六氟乙烷常压沸点为-78.2℃,上述两者的沸点较为接近,因此采用常规的精馏方式难以将两者分开,从而得到高纯度的一氟甲烷的难度较大,进一步地,根据前文可知杂质中含有酸性气体,当采用原料气直接进行精馏时易腐蚀精馏塔内部的塔件,从而影响精馏塔的使用寿命。


技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种用于生产电子级一氟甲烷的装置,以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:

3、一种用于生产电子级一氟甲烷的装置,包括原料气钢瓶以及产品气钢瓶,所述原料气钢瓶与用于脱除六氟乙烷的催化塔相连,催化塔的出口与用于脱除酸性气体以及水分的吸附部相连,吸附部的出口通过精馏部与充装部相连,充装部的出口通过产品气钢瓶相连。

4、本实用新型的有益效果为:通过设置催化塔对原料气中的六氟乙烷进行脱除,从而达到降低后续精馏部中能源消耗和分离难度的目的,为得到电子级一氟甲烷气体奠定了基础,进一步的本实用新型通过在精馏部的前部设置吸附部以达到除杂、脱除酸组分和水分的目的,不仅能够降低后续精馏部中的能源消耗,还能够避免腐蚀精馏部内件的特点。

5、优选的,所述催化塔为两台,且为并联设置;所述催化塔的进口和出口分别设有催化塔进口阀门和催化塔出口阀门。

6、优选的,所述吸附部包括至少两套串联设置的吸附件,吸附件包括两台并联设置的吸附塔,两台吸附塔的底部进口分别通过相应的原料气进口阀门与第一三通相连,第一三通的第三端与相应前一工序的出口相连;两台吸附塔的顶部出口分别通过相应的原料气出口阀门与第二三通相连,第二三通的第三端与相应后一工序的进口相连。

7、优选的,所述吸附部中吸附塔的顶部出口和原料气出口阀门之间设有第三三通,第三三通的第三端分别通过再生气进口阀门与再生气单元相连;吸附部中吸附塔的底部出口与原料气进口阀门之间设有第四三通,第四三通的第三端分别通过再生气出口阀门与第一尾气处理装置相连;再生气单元包括氮气管网,氮气管网通过换热器与吸附部中吸附塔的各个再生气进口阀门相连。

8、优选的,所述精馏部包括一级精馏塔,一级精馏塔的中部设有原料气进口,一级精馏塔底部的塔釜液出口通过管道与二级精馏塔中下部的原料液进口相连,二级精馏塔中部的产品气出口与充装部相连。

9、优选的,所述一级精馏塔和二级精馏塔的顶部分别设有塔顶冷凝器,塔顶冷凝器的气相出口分别与第二尾气处理装置相连。

10、优选的,所述一级精馏塔和二级精馏塔的下部分别设有用于为相应精馏塔提供热源的再沸器;二级精馏塔的底部液相出口与废液处理装置相连。

11、优选的,所述充装部包括二级精馏塔中部的产品气出口相连的产品缓冲罐产品缓冲罐通过压缩机和控制阀与产品气钢瓶相连,产品气钢瓶的底部设有地磅。

12、按照上述方案制成的一种用于生产电子级一氟甲烷的装置,通过设置催化塔对原料气中的六氟乙烷进行脱除,从而达到降低后续精馏部中能源消耗和分离难度的目的,为得到电子级一氟甲烷气体奠定了基础,同时在催化塔和精馏部之间吸附部,从而达到除杂、脱除酸组分和水分的特点,其不仅能够降低后续精馏塔处理负荷,降低精馏塔的能耗,同时还能避免原料气中的酸性物质腐蚀精馏部内件的优点;本实用新型中所述的催化塔为两个,并采用一开一备的方式,以实现整个系统的长时间稳定运行;本实用新型中所述的吸附部由多层级吸附构成,优选的采用两级吸附的形式,用于脱除酸组分,以及部分杂质,在每级吸附形式的基础上采用吸附塔并联,从而达到一台吸附塔进行吸附,另一台吸附塔用于再生的特点;本实用新型在脱除六氟乙烷和酸组分的基础上,使原料气进入精馏部,以实现在降低能耗、减轻精馏塔运行负荷、延长精馏塔使用寿命和能够生产出电子级一氟甲烷的特点。



技术特征:

1.一种用于生产电子级一氟甲烷的装置,包括原料气钢瓶(1)以及产品气钢瓶(2),其特征在于:所述原料气钢瓶(1)与用于脱除六氟乙烷的催化塔(3)相连,催化塔(3)的出口与用于脱除酸性气体以及水分的吸附部相连,吸附部的出口通过精馏部与充装部相连,充装部的出口通过产品气钢瓶(2)相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于生产电子级一氟甲烷的装置,其特征在于:所述催化塔(3)为两台,且为并联设置;

3.根据权利要求1所述的一种用于生产电子级一氟甲烷的装置,其特征在于:所述吸附部包括至少两套串联设置的吸附件,

4.根据权利要求3所述的一种用于生产电子级一氟甲烷的装置,其特征在于:所述吸附部中吸附塔(4)的顶部出口和原料气出口阀门(27)之间设有第三三通(22),第三三通(22)的第三端分别通过再生气进口阀门(28)与再生气单元相连;吸附部中吸附塔(4)的底部出口与原料气进口阀门(26)之间设有第四三通(23),第四三通(23)的第三端分别通过再生气出口阀门(29)与第一尾气处理装置(5)相连;

5.根据权利要求1所述的一种用于生产电子级一氟甲烷的装置,其特征在于:所述精馏部包括一级精馏塔(8),一级精馏塔(8)的中部设有原料气进口(9),一级精馏塔(8)底部的塔釜液出口(10)通过管道与二级精馏塔(11)中下部的原料液进口(12)相连,二级精馏塔(11)中部的产品气出口(13)与充装部相连。

6.根据权利要求5所述的一种用于生产电子级一氟甲烷的装置,其特征在于:所述一级精馏塔(8)和二级精馏塔(11)的顶部分别设有塔顶冷凝器(14),塔顶冷凝器(14)的气相出口分别与第二尾气处理装置(15)相连。

7.根据权利要求5所述的一种用于生产电子级一氟甲烷的装置,其特征在于:所述一级精馏塔(8)和二级精馏塔(11)的下部分别设有用于为相应精馏塔提供热源的再沸器(16);二级精馏塔(11)的底部液相出口与废液处理装置(17)相连。

8.根据权利要求5所述的一种用于生产电子级一氟甲烷的装置,其特征在于:所述充装部包括二级精馏塔(11)中部的产品气出口(13)相连的产品缓冲罐(18),产品缓冲罐(18)通过压缩机(31)和控制阀(30)与产品气钢瓶(2)相连,产品气钢瓶(2)的底部设有地磅(19)。


技术总结
本技术涉及一种用于生产电子级一氟甲烷的装置;包括原料气钢瓶以及产品气钢瓶,所述原料气钢瓶与用于脱除六氟乙烷的催化塔相连,催化塔的出口与用于脱除酸性气体以及水分的吸附部相连,吸附部的出口通过精馏部与充装部相连,充装部的出口通过产品气钢瓶相连;能够在脱除六氟乙烷和酸组分的基础上,使原料气进入精馏部,以实现在降低能耗、减轻精馏塔运行负荷、延长精馏塔使用寿命和能够生产出电子级一氟甲烷的特点。

技术研发人员:张帆,张永涛,郭伟,宋涛,刘尚静,周飞宇
受保护的技术使用者:赛可特气体技术(上海)有限公司
技术研发日:20240304
技术公布日:2024/11/11
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