超高纯度无水氟化氢及超高纯度氢氟酸的连续化制备方法与流程

本发明属于化工领域，涉及无水氟化氢，尤其涉及超高纯度无水氟化氢及超高纯度氢氟酸的连续化制备方法，本发明可以连续化生产制得金属杂质小于10ppt超高纯度无水氟化氢以及金属杂质小于1ppt的超高纯度氟化氢酸。

背景技术：

1、全球高纯度氟化氢及氢氟酸的制造，日本企业拥有主权。其制造方法在1900年代末已经确立，之后的技术上没有大的进展，现在可以批量生产grade4(semi标准，upss)的主要金属杂质在100ppt以下的产品。

2、通常，ppt级别的高纯度hf是将3n左右的无水hf作为原料，进行数段蒸馏而制造的。对于杂质中具有as(砷)、s(硫)等拥有多个氧化价位数的杂质原子，通过具有强氧化力的f2气体将该杂质原子完全转化为最高氧化价位数的氧化物进行去除。另外，可以明确可以通过f2气体，将原料的无水hf中的水分也可以转化为hf而除去。

3、然而，以上都是仅在精馏工序中进行基于f2气体的吸收处理。

4、为了解决该问题，stella公司提出了通过在精馏工序的中途使无水氟化氢吸收氟化气体，将具有多个氧化价位数的杂质元素氟化为最高阶的氧化价位数的方案。

5、另外，对于具有多个氧化价位数的元素在氧化价位数不同的状态之间的平衡反应，也暗示了对无水氟化氢中的h2o的影响，提出了氟化氢的完全无水化。

6、作为代表性的杂质，可以举出as，将以往难以除去的as氟化到asf5，作为比hf还要低沸点物除去。

7、然而，上述f2气体的吸收的处理也在精馏工序中进行。

8、因此，在现有的hf精馏技术中，在除去沸点低于hf的杂质和除去沸点高于hf的杂质时，具有多个氧化价位数的元素在氧化价位数不同的状态之间发生平衡反应，该平衡受精馏状况的影响，得不到充分的精馏效果。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了超高纯度无水氟化氢及超高纯度氢氟酸的连续化制备方法，本发明通过在精馏工序之前完全进行f2气体的吸收处理，比以往的精馏效果，可以实现更高纯度，获得金属杂质小于10ppt超高纯度无水氟化氢以及金属杂质小于1ppt的超高纯度氟化氢酸，能够降低精馏引起的hf的损失，提高精馏效率。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供了完全无水化氟化氢精馏原料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

4、1)通过氟素完全氧化无水氟化氢中的水分进行无水化；

5、2)通过氟素将具有多个氧化价位数的杂质元素氟化为最高氧化价位数的氧化物。

6、作为本发明的一种优选方案，步骤1)所述的完全无水化后，无水氟化氢中水分浓度为1ppm以下。进而，更优选为将无水氟化氢中水分浓度为100ppb以下

7、作为本发明的一种优选方案，所述杂质元素至少包括as、b、s或p中的一种或一种以上的元素。

8、利用上述的完全无水化氟化氢作为精馏原料在连续化制造3000t以上的杂质浓度为50ppt以下的高纯度氟化氢中的应用。

9、利用上述的完全无水化氟化氢作为精馏原料在连续化制造3000t以上的杂质浓度为5ppt以下的高纯度无水氟化氢中的应用。

10、利用上述的完全无水化氟化氢作为精馏原料在连续化制造3000t以上的杂质浓度为1ppt以下的高纯度无水氟化氢中的应用。

11、上述的完全无水化氟化氢作为氢氟酸制造的原料。

12、上述的完全无水化氟化氢作为精馏原料在制备金属杂质小于5ppt的超高纯度氟化氢酸中的应用。

13、上述的完全无水化氟化氢作为精馏原料在制备金属杂质小于1ppt的超高纯度氟化氢酸中的应用。

14、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

15、1)本发明首先通过用f2完全氧化无水氟化氢中的h2o进行无水化，消除会成为杂质的氧氟化物的生成；然后通过f2将具有多个氧化价位数的杂质氟化为最高氧化价位数的氧化物，使其稳定化；最后在f2气体的气氛下维持精馏，以使被氟化后的最高价位的氧化物的杂质不会通过平衡反应引起向低阶的氧化物的分解反应。

16、2)本发明的方法可以使金属杂质的浓度为ppq级别的超高纯度氟化氢的量产成为可能。

17、3)通过利用超纯水的稀释本发明方法制得的超高纯度氟化氢，可能能生产供给ppq级别的超高纯度氟化氢酸，可以实现与单纳米或更高的器件制造工艺相对应的氟化氢的高纯度化。

技术特征：

1.完全无水化氟化氢精馏原料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的完全无水化氟化氢精馏原料的制备方法，其特征在于，步骤1)所述的完全无水化后，无水氟化氢中水分浓度为1ppm以下。

3.根据权利要求1所述的完全无水化氟化氢精馏原料的制备方法，其特征在于，步骤1)所述的完全无水化后，无水氟化氢中水分浓度为100ppb以下。

4.根据权利要求1所述的完全无水化氟化氢精馏原料的制备方法，其特征在于，所述杂质元素至少包括as、b、s或p中的一种或一种以上的元素。

5.利用权利要求1-4任一项所述的完全无水化氟化氢作为精馏原料在连续化制造3000t以上的杂质浓度为50ppt以下的高纯度氟化氢中的应用。

6.利用权利要求1-4任一项所述的完全无水化氟化氢作为精馏原料在连续化制造3000t以上的杂质浓度为5ppt以下的高纯度无水氟化氢中的应用。

7.利用权利要求1-4任一项所述的完全无水化氟化氢作为精馏原料在连续化制造3000t以上的杂质浓度为1ppt以下的高纯度无水氟化氢中的应用。

8.利用权利要求1-4任一项所述的完全无水化氟化氢作为氢氟酸制造的原料。

9.权利要求1-4任一项所述的完全无水化氟化氢作为精馏原料在制备金属杂质小于5ppt的超高纯度氟化氢酸中的应用。

10.权利要求1-4任一项所述的完全无水化氟化氢作为精馏原料在制备金属杂质小于1ppt的超高纯度氟化氢酸中的应用。

技术总结
本发明公开了超高纯度无水氟化氢及超高纯度氢氟酸的连续化制备方法，通过在精馏工序之前完全进行F<subgt;2</subgt;气体的吸收处理，比以往的精馏效果，可以实现更高纯度，获得金属杂质小于10ppt超高纯度无水氟化氢以及金属杂质小于1ppt的超高纯度氟化氢酸，能够降低精馏引起的HF的损失，提高精馏效率。

技术研发人员：藪根辰弘,何正纲
受保护的技术使用者：四达氟塑股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7