一种纯化六氟乙烷的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及六氟乙烷的纯化方法。
【背景技术】
[0002] 高纯度（99. 999%以上）六氟乙烷主要应用在半导体设备制造工艺上作为等离子 蚀刻剂。在六氟乙烷的生产过程中，会产生一些副产物，如四氟化碳（CF 4)、八氟丙烷（C3F8)、 三氟甲烷（CHF3)、二氟二氯甲烷（CF 2Cl2)、三氟一氯甲烷（CF3Cl)或三氯一氟甲烷（CFCl3) 等氟碳烃或氟氯烃。通过常规吸附、精馏等提纯工艺，可以将大部分杂质去除，但是还有一 些杂质性质相对稳定，并且能够与六氟乙烷形成共沸混合物，普通提纯方法较难去除。
[0003] 在纯化六氟乙烷方面，专利文献CN1165509A介绍了一种采用共沸蒸馏的方法来 提纯六氟乙烷，在塔顶去除HC1 -六氟乙烷共沸或类共沸物，在-5 0 °C以下液化冷却分离 得到纯六氟乙烷和含三氟甲烷或其与HCl的共沸物，以去除六氟乙烷中的氟氯烃，得到的 六氟乙烷纯度达99. 9999 %，但该文献所采用的去除方法比较复杂，且蒸馏过程中需添加 HC1，存在一定的危险。
[0004] CN1464872A中也介绍了提纯六氟乙烷的方法，将六氟乙烷中体积含量低于 500ppm的三氟一氯甲烷与氟化氢在氟化催化剂及200?450°C条件下反应，使三氟一氯甲 烷氟化成四氟化碳，达到去除三氟一氯甲烷的目的。最终六氟乙烷纯度达到99. 9997%，三 氟一氯甲烷的含量不大于lppm。但该方法需控制六氟乙烷与HF的比例，过程中需添加 HF， 也增加了过程的风险。
[0005] CN1049295A中介绍了一种催化分解氯氟烷烃的方法，将氯氟烷烃与含有 Al2O3-SiOj^催化剂，在350?650°C温度下与过量水蒸汽或空气接触反应，将氯氟烷烃转 化为HF、HC1、C0 2、⑶及1，1，1_三卤代乙酰卤。该法需控制Al2O3与3丨02比例，且其分解能 力有限，如〇：1&在570°C时，其分解率最高仅能达到51. 8%，且分解能力下降较快，Ih后分 解率仅为46. 1%。分解后产物需进一步去除，对生产工艺不利。
[0006] CN102895868A介绍了 一种催化水解氟利昂的方法，将硫酸铝、磷酸铝、磷酸铁装入 两段U形反应器，分别控制两段反应器的温度，并控制氟利昂与水蒸汽的流速，使其与催化 剂的接触时间控制在3?5min，以达到分解去除氟利昂的目的，氟利昂的分解率达到95%。 但该法所用催化剂需控制混配比例，且反应装置较为复杂，不利于工业化。
[0007] Karmakar S，Greene H L (Catalyst. J Catal，1995,151 (2) :394 ?406)提及反应 温度为300°C时，CCl2F2在TiO 2催化剂上的分解转化率高于90%，连续反应4天，CCl 2F2转 化率不低于85 %，但其催化剂催化能力降低较快。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题是提供一种新的纯化六氟乙烷的方法。该方法可使六氟 乙烷中的氟氯烃含量去除至Ippmv以下。
[0009] 本发明纯化六氟乙烷的方法，包括以下步骤：
[0010] 将粗品六氟乙烷依次引入水洗塔和碱洗塔，洗去其中的酸性气体，洗涤后气体进 入反应器，反应器内装填有金属催化剂，反应温度控制在300?800°C，六氟乙烷流量为 15?30kg/h，之后气体依次经过吸附塔吸附C0 2、H20、HF，精馏塔精馏去除H2、02、N2、CH 4、 CF4、SF6、C3F8等杂质，可得到纯度为99. 999 %的六氟乙烷气体。
[0011] 所述金属催化剂为负载型，载体为活性氧化铝、沸石分子筛、活性碳等中的一种， 主体为金属氧化物TiO 2、ZnO、W03、SnO2、Fe2O3或SrTiO 3等中的一种或者几种。优选反应器 温度在400?650°C，六氟乙烷的流量为15?20kg/h。
[0012] 本发明方法能使六氟乙烷中的氟氯烃含量去除至Ippmv以下，去除过程简单，易 于操控，能达到实际生产需要，且催化剂使用寿命长，分解产物过吸附塔后均能完全吸收， 不会对后续工艺造成影响。
【具体实施方式】
[0013] 以下结合实施例对本发明做进一步说明。
[0014] 实施例1
[0015] 六氟乙烷先通过水洗塔、碱洗塔，然后经过反应器，反应器内装有负载Fe2O 3和 SrTiO3的活性氧化铝催化剂，气体经过反应器后，先进入吸附塔，再进入精馏塔精馏。具体 操作步骤：
[0016] (1)将含有 H2、02、N2、CH4、CF4、C0、C0 2、SF6、氟氯烃、C3F8、H20、HF 等杂质的六氟乙 烷气体通入水洗塔和碱洗塔，去除HF ;
[0017] (2)将碱洗塔出口的六氟乙烷气体通入反应器，反应器内装有负载Fe2O 3和SrTiO 3 的活性氧化铝催化剂，反应器温度控制在400°C，控制六氟乙烷的流速为15kg/h，过反应器 后的气体中氟氯烃含量降低至Ippm以下；
[0018] (3)步骤（2)处理后的气体先进入吸附塔，再进入精馏塔，精馏后C2F 6气体纯度达 到99. 999%。结果见表1。
[0019] 实施例2
[0020] 反应器温度控制在650 °C，反应器内装负载冊3和ZnO的沸石分子筛催化剂，六氟 乙烷流速为15kg/h，其他同实施例1，结果见表1。
[0021] 实施例3
[0022] 反应器温度控制在300°C，反应器内装负载1102的活性炭催化剂，六氟乙烷流速为 20kg/h，其他同实施例1，结果见表1。
[0023] 实施例4
[0024] 反应器温度控制在800°C，反应器内装负载SnOjP SrTiOj^活性炭催化剂，六氟 乙烷流速为20kg/h，其他同实施例1，结果见表1。
[0025] 表1六氟乙烷纯化参数
[0026]
【主权项】
1. 一种纯化六氟乙烷的方法，包括以下步骤： 将粗品六氟乙烷依次引入水洗塔和碱洗塔，洗去其中的酸性气体，洗涤后气体进入反 应器，反应器内装填有金属催化剂，反应温度控制在300?800°C，六氟乙烷流量为15? 30kg/h，之后气体依次经过吸附塔吸附C0 2、H20、HF，精馏塔精馏去除H2、02、N2、CH 4、CF4、SF6、 C3F8等杂质，得到纯度为99. 999%的六氟乙烷气体；所述金属催化剂为负载型，载体为活 性氧化铝、沸石分子筛、活性碳中的一种，主体为金属氧化物Ti0 2、ZnO、W03、Sn02、Fe203或 SrTi0 3中的一种或者几种。
2. 根据权利要求1所述的纯化六氟乙烷的方法，其特征是反应器温度在400?650°C， 六氟乙烷的流量为15?20kg/h。
【专利摘要】本发明公开了一种纯化六氟乙烷的方法，包括以下步骤：将粗品六氟乙烷依次引入水洗塔和碱洗塔，洗去其中的酸性气体，洗涤后气体进入反应器，反应器内装填有金属催化剂，反应温度控制在300～800℃，六氟乙烷流量为15～30kg/h，之后气体依次经过吸附塔吸附CO2、H2O、HF，精馏塔精馏去除H2、O2、N2、CH4、CF4、SF6、C3F8等杂质，可得到纯度99.999％的六氟乙烷气体；所述金属催化剂为负载型，载体为活性氧化铝、沸石分子筛、活性碳中的一种，主体为金属氧化物TiO2、ZnO、WO3、SnO2、Fe2O3或SrTiO3等中的一种或几种。该方法可使六氟乙烷中的氟氯烃含量去除至1ppmv以下。
【IPC分类】C07C19-08, C07C17-38
【公开号】CN104529692
【申请号】CN201510020423
【发明人】袁胜芳, 张金彪, 黄晓磊, 赵国辉, 吴旭飞, 张景利, 李贤武, 汤月贞
【申请人】黎明化工研究设计院有限责任公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月7日