[发明专利]一种电子级三氟甲烷的纯化方法

说明书

本发明公开了一种电子级三氟甲烷的纯化方法，该方法为：将粗品三氟甲烷原料和甲醇‑锌粉浆料进行预反应，反应后得到混合气并排出固体废料；再将混合气通入脱轻塔中进行一级蒸馏脱除轻组分杂质，一级精馏后得到脱轻后混合气，并排出轻组分杂质；将脱轻后混合气通入脱重塔中进行二级精馏脱除重组分杂质，最终得到纯度大于99.999wt％的电子级三氟甲烷。本发明中粗品三氟甲烷原料与甲醇‑锌粉浆料先进行预反应，能够先脱除氟化氢和三氟一氯甲烷等杂质，可有效减少后续用精馏方法难以脱除的杂质，降低精馏的难度，同时使塔板数和回流比降低。

技术领域

本发明属于气体纯化的技术领域，具体涉及一种电子级三氟甲烷的纯化方法。

背景技术

三氟甲烷(CHF₃，又称氟仿、R23)，无色无味气体，不易燃，微溶于水，能溶于大部分有机溶剂，主要用作制冷剂、灭火剂和蚀刻剂。在制冷剂和灭火剂领域，对产品纯度要求不高，一般定位99.5％。

三氟甲烷具有腐蚀二氧化硅速度快、腐蚀硅的速度慢的特点，满足在等离子刻蚀或反应离子刻蚀二氧化硅工艺中，以硅为衬底表面氧化一层二氧化硅薄膜的硅片蚀刻的工艺要求，是硅片的主要蚀刻剂之一。在电子及微电子行业，高纯度三氟甲烷是制作高水平、高质量硅片的保证，产品纯度要求≥99.999％。

工业上采用二氟一氯甲烷与无水氟化氢催化氟化制备三氟甲烷，所得粗品三氟甲烷含有副产物与杂质，包括低沸点组分氮气、一氧化碳、二氧化碳、氧气、甲烷，高沸点组分三氟一氯甲烷、二氟一氯甲烷、二氟二氯甲烷、氟化氢和水。

通过常规方法精馏提纯，三氟甲烷产品纯度可达99.9％，若进一步纯化至99.999％以上的电子级产品，难点在于：首先，杂质三氟一氯甲烷与产品三氟甲烷沸点相近，精馏方法难以脱除；其次，杂质水进入低温精馏系统会凝固，不利于设备运行；此外，杂质氟化氢为酸性气体，易腐蚀设备。因此，开发出一种电子级三氟甲烷的纯化方法尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种电子级三氟甲烷的纯化方法。该方法通过粗品三氟甲烷与甲醇-锌粉浆料进行预反应，脱除氟化氢和三氟一氯甲烷等杂质，再经一级精馏和二级精馏分别脱除轻组分杂质和重组分杂质，最终得到纯度大于99.999wt％的电子级三氟甲烷。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电子级三氟甲烷的纯化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、预反应：将粗品三氟甲烷原料与甲醇-锌粉浆料在温度为80℃～110℃，压力为0.6MPa～1.0MPa的条件下进行反应，反应后得到混合气并排出固体废料；

S2、一级精馏：将S1中所述混合气通入脱轻塔中进行一级精馏，脱除轻组分杂质，所述脱轻塔的操作温度为-36℃～-24℃，操作压力为8bar～12bar，一级精馏后得到脱轻后混合气，并排出轻组分杂质；

S3、二级精馏：将S2中所述脱轻后混合气通入脱重塔中进行二级精馏，脱除重组分杂质，所述脱重塔的操作温度为-15℃～0℃，操作压力为15bar～25bar，二级精馏后得到电子级三氟甲烷，并排出重组分杂质。

上述的一种电子级三氟甲烷的纯化方法，其特征在于，S1中所述预反应在鼓泡反应器中进行。

上述的一种电子级三氟甲烷的纯化方法，其特征在于，S1中粗品三氟甲烷原料与甲醇-锌粉浆料的质量比为1：(2～5)，所述甲醇-锌粉浆料物流中包括甲醇和锌粉，所述甲醇-锌粉浆料中甲醇和锌粉的质量比为1：(5～15)。

上述的一种电子级三氟甲烷的纯化方法，其特征在于，S1中所述混合气包括三氟甲烷、氟化氢、三氟一氯甲烷、二氟一氯甲烷、二氟二氯甲烷、水和甲醇，所述固体废料包括氯化锌和氢氧化锌。

上述的一种电子级三氟甲烷的纯化方法，其特征在于，S2中所述脱轻塔的理论板数为50～60块，回流比为200～300。