一種反應(yīng)精餾去除氟化氫中水分的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種反應(yīng)精餾去除氟化氫中水分的方法，屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氟化氫是一種有著廣泛應(yīng)用的化學(xué)品，其主要應(yīng)用領(lǐng)域如下:(I)作為制備含氟化合物的原料，是制備氟鹽、含氟制冷劑、含氟塑料、含氟橡膠、含氟樹脂以及含氟醫(yī)藥或者農(nóng)藥等物質(zhì)的氟源；(2)作為強(qiáng)酸性腐蝕劑，用于刻蝕玻璃、酸洗金屬以及刻蝕半導(dǎo)體表面；(3)作為進(jìn)行烷基化反應(yīng)的催化劑；(4)作為分析試劑；(5)作為清洗氣體。
[0003]工業(yè)用的氟化氫是由螢石與硫酸加熱反應(yīng)生成:
[0004]CaF2+H2S04— 2HF+CaS0 4
[0005]利用此種方法制備的氟化氫中存在水、砷、硫化物、磷化物以及重金屬等多種雜質(zhì)，其中的水分通過常規(guī)的純化方法極難去除到較低的值，且氟化氫中水分的存在會(huì)影響氟硅酸、二氧化硫等雜質(zhì)的去除。在氟化氫的電子工業(yè)應(yīng)用中，氟化氫中水分的存在對(duì)集成電路的成品率、電性能及可靠性都有著巨大的影響。
[0006]對(duì)于氟化氫中水分的去除，現(xiàn)用的方法有氟氣接觸反應(yīng)后蒸餾除水、活性炭吸附、碳分子篩吸附、碳酰氟反應(yīng)除水、負(fù)載氟化鎂的活性炭吸附等?，F(xiàn)有的去除氟化氫中水分的技術(shù)，存在操作風(fēng)險(xiǎn)性大、除水效率低、帶來其他難分離雜質(zhì)等問題。目前，在公開的專利及其他文獻(xiàn)中未見有關(guān)使用反應(yīng)精餾去除氟化氫中水分的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種反應(yīng)精餾去除氟化氫中水分的方法，所述方法可以將氟化氫中的水分含量降至Ippm以下，純度高，能夠應(yīng)用于半導(dǎo)體和大規(guī)模集成電路等行業(yè)。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0009]—種反應(yīng)精餾去除氟化氫中水分的方法，所述方法步驟如下:
[0010]步驟1.四氟化鎢加入到反應(yīng)釜中；
[0011]步驟2.對(duì)整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行抽真空置換處理后，向反應(yīng)釜中加入液化氟化氫；
[0012]步驟3.對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱，對(duì)冷凝器進(jìn)行降溫，使反應(yīng)釜與冷凝器之間的溫度差為5?10°C，壓力差為0.01?0.02MPa，將精餾塔的除水精餾溫度控制在60?100°C，進(jìn)行精餾，使得四氟化鎢和氟化氫中的水分充分接觸反應(yīng)；
[0013]步驟4.對(duì)冷凝器中的氟化氫進(jìn)行分析，當(dāng)氟化氫中的含水量降至Ippm以下，將精餾塔的精餾收集溫度調(diào)整為20?40°C，保持0.01?0.02MPa的壓差，將冷凝器中的氟化氫收集至低溫存儲(chǔ)器中。
[0014]所述精餾塔從下至上主要由反應(yīng)釜、精餾柱以及冷凝器組成。
[0015]所述四氟化鎢與液化氟化氫的質(zhì)量比為1:100?1:1000，優(yōu)選1:400?1:600。
[0016]所述四氟化媽為多孔球狀固體顆粒，直徑為0.1?1mm，優(yōu)選0.4?0.6mm。
[0017]所述除水精餾溫度優(yōu)選70?90°C。
[0018]所述精餾收集溫度優(yōu)選25?35°C。
[0019]有益效果:
[0020]本發(fā)明所述方法，先通過精餾使得水分富集，再使水分與四氟化鎢進(jìn)行反應(yīng)，從而去除氟化氫中的水分。所述方法除水效率高，氟化氫中的水分含量可以降至Ippm以下；工藝簡單，操作安全；雜質(zhì)易于分離，適合于工業(yè)化生產(chǎn)高純氟化氫。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明去除氟化氫中水分的裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖中，1-反應(yīng)釜，2-進(jìn)料口 I，3-冷凝器，4-真空栗，5-氦氣鋼瓶，6-進(jìn)料口 II，7-低溫存儲(chǔ)器，8-精餾柱，9-取樣口，10-加熱爐。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
[0024]圖1為實(shí)施例中去除氟化氫中水分的裝置結(jié)構(gòu)圖，所述裝置主要由反應(yīng)釜1、進(jìn)料口 I 2、冷凝器3、真空栗4、氦氣鋼瓶5、進(jìn)料口 II 6、低溫存儲(chǔ)器7、精餾柱8、取樣口 9以及加熱爐10組成。
[0025]其中，精餾塔從下至上主要由反應(yīng)釜1、精餾柱8以及冷凝器3組成；反應(yīng)釜I在加熱爐10的上面；進(jìn)料口 I 2和進(jìn)料口 II 6分布在反應(yīng)釜I上部的兩側(cè)；從冷凝器3頂部引出的管路分別與取樣口 9、低溫存儲(chǔ)器7相連；與真空栗4相連的管路分別與氦氣鋼瓶5、冷凝器3、低溫存儲(chǔ)器7相連。真空栗4對(duì)整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行抽真空處理；利用氦氣鋼瓶5中的氦氣對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行吹掃。
[0026]去除氟化氫中水分的工藝流程為:四氟化鎢通過進(jìn)料口 I 2加到反應(yīng)釜I中，用真空栗4對(duì)整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行抽真空，利用氦氣鋼瓶5中的氦氣進(jìn)行吹掃，反復(fù)進(jìn)行10次抽真空置換處理；液化氟化氫通過進(jìn)料口 II 6加入到反應(yīng)釜I中；利用加熱爐10對(duì)反應(yīng)釜I進(jìn)行加熱，利用冷凝器3進(jìn)行降溫，使反應(yīng)釜I與冷凝器3之間的溫度差為5?10°C，壓力差為0.01?0.02MPa，將精餾塔的除水精餾溫度控制在60?100°C，進(jìn)行精餾；通過取樣口9從冷凝器3中取出少量氟化氫進(jìn)行分析，當(dāng)氟化氫中的含水量降至Ippm以下，將精餾塔的精餾收集溫度調(diào)整為20?40°C，保持0.01?0.02MPa的壓差，將冷凝器3中的氟化氫收集至低溫存儲(chǔ)器7中。
[0027]實(shí)施例1
[0028]將直徑為0.1mm的Ikg四氟化媽通過進(jìn)料口 I 2加入到反應(yīng)Il I中，用真空栗4對(duì)整個(gè)反應(yīng)裝置進(jìn)行抽真空，利用氦氣鋼瓶5中的氦氣進(jìn)行吹掃，反復(fù)進(jìn)行10次抽真空置換處理。然后通過進(jìn)料口 II 6將10kg的液化氟化氫加入到反應(yīng)釜I中。利用加熱爐10對(duì)反應(yīng)釜I進(jìn)行加熱，利用冷凝器3進(jìn)行降溫，使反應(yīng)釜I與冷凝器3之間的溫度差為5?10C，壓力差為0.01?0.02MPa，將精餾塔的除水精餾溫度控制在60?80°C，進(jìn)行精餾。通過取樣口 9從冷凝器3中取出少量氟化氫進(jìn)行分析，當(dāng)氟化氫中的含水量降至Ippm以下，將精餾塔的精餾收集溫度調(diào)整為20?30°C，保持0.01?0.02MPa的壓差，將冷凝器3中的氟化氫收集至低溫存儲(chǔ)器7中。
[0029]實(shí)施例2
[0030]將直徑為Imm的Ikg四氟化媽通過進(jìn)料口 I 2加入到反應(yīng)爸I中，用真空栗4對(duì)整個(gè)反應(yīng)裝置進(jìn)行抽真空，利用氦氣鋼瓶5中的氦氣進(jìn)行吹掃，反復(fù)進(jìn)行10次抽真空置換處理。然后通過進(jìn)料口 II 6將800kg的液化氟化氫加入到反應(yīng)釜I中。利用加熱爐10對(duì)反應(yīng)釜I進(jìn)行加熱，利用冷凝器3進(jìn)行降溫，使反應(yīng)釜I與冷凝器3之間的溫度差為5?10°C，壓力差為0.01?0.02MPa，將精餾塔的除水精餾溫度控制在80?100°C，進(jìn)行精餾。通過取樣口 9從冷凝器3中取出少量氟化氫進(jìn)行分析，當(dāng)氟化氫中的含水量降至Ippm以下，將精餾塔的精餾收集溫度調(diào)整為30?40°C，保持0.01?0.02MPa的壓差，將冷凝器3中的氟化氫收集至低溫存儲(chǔ)器7中。
[0031]實(shí)施例3
[0032]將直徑為0.5mm的0.5kg四氟化鎢通過進(jìn)料口 I 2加入到反應(yīng)釜I中，用真空栗4對(duì)整個(gè)反應(yīng)裝置進(jìn)行抽真空，利用氦氣鋼瓶5中的氦氣進(jìn)行吹掃，反復(fù)進(jìn)行10次抽真空置換處理。然后通過進(jìn)料口 II 6將500kg的液化氟化氫加入到反應(yīng)釜I中。利用加熱爐10對(duì)反應(yīng)釜I進(jìn)行加熱，利用冷凝器3進(jìn)行降溫，使反應(yīng)釜I與冷凝器3之間的溫度差為5?10°C，壓力差為0.01?0.02MPa，將精餾塔的除水精餾溫度控制在70?90°C，進(jìn)行精餾。通過取樣口 9從冷凝器3中取出少量氟化氫進(jìn)行分析，當(dāng)氟化氫中的含水量降至Ippm以下，將精餾塔的精餾收集溫度調(diào)整為25?35°C，保持0.01?0.02MPa的壓差，將冷凝器3中的氟化氫收集至低溫存儲(chǔ)器7中。
[0033]本發(fā)明包括但不限于以上實(shí)施例，凡是在本發(fā)明的精神和原則之下進(jìn)行的任何等同替換或局部改進(jìn)，都將視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種反應(yīng)精餾去除氟化氫中水分的方法，其特征在于:所述方法步驟如下: 步驟1.四氟化鎢加入到反應(yīng)釜中； 步驟2.對(duì)整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行抽真空置換處理后，向反應(yīng)釜中加入液化氟化氫； 步驟3.對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱，對(duì)冷凝器進(jìn)行降溫，使反應(yīng)釜與冷凝器之間的溫度差為5?10°C，壓力差為0.0l?0.02MPa，將精餾塔的除水精餾溫度控制在60?100°C，進(jìn)行精飽; 步驟4.對(duì)冷凝器中的氟化氫進(jìn)行分析，當(dāng)氟化氫中的含水量降至Ippm以下，將精餾塔的精餾收集溫度調(diào)整為20?40°C，保持0.01?0.02MPa的壓差，將冷凝器中的氟化氫收集至低溫存儲(chǔ)器中； 所述四氟化鎢與液化氟化氫的質(zhì)量比為1:100?1:1000 ； 所述精餾塔從下至上主要由反應(yīng)釜、精餾柱以及冷凝器組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)精餾去除氟化氫中水分的方法，其特征在于:所述四氟化鎢為多孔球狀固體顆粒，直徑為0.1?1mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)精餾去除氟化氫中水分的方法，其特征在于:所述四氟化鎢與液化氟化氫的質(zhì)量比為1:400?1:600。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)精餾去除氟化氫中水分的方法，其特征在于:所述除水精餾溫度為70?90°C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)精餾去除氟化氫中水分的方法，其特征在于:所述精餾收集溫度為25?35°C。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)精餾去除氟化氫中水分的方法，其特征在于:所述四氟化媽顆粒粒徑為0.4?0.6mm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種反應(yīng)精餾去除氟化氫中水分的方法，屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。所述方法步驟如下：將四氟化鎢加入到反應(yīng)釜中，對(duì)整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行抽真空置換處理后，向反應(yīng)釜中加入液化氟化氫；對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱，對(duì)冷凝器進(jìn)行降溫，調(diào)整反應(yīng)釜與冷凝器之間的溫度差為5～10℃，壓力差為0.01～0.02MPa，將精餾塔的除水精餾溫度控制在60～100℃進(jìn)行精餾；從冷凝器中取出少量氟化氫進(jìn)行分析，當(dāng)氟化氫中的含水量降至1ppm以下，將精餾塔的精餾收集溫度調(diào)整為20～40℃，保持0.01～0.02MPa的壓差，將冷凝器中的氟化氫收集至低溫存儲(chǔ)器中。所述方法除水效率高，氟化氫中的水分含量可以降至1ppm以下；工藝簡單，操作安全；雜質(zhì)易于分離，適合于工業(yè)化生產(chǎn)高純氟化氫。
【IPC分類】C01B7/19
【公開號(hào)】CN105217575
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510605558
【發(fā)明人】柳彤, 李翔宇, 宋富財(cái), 鄭秋艷, 胡帥, 張凈普, 朱文東, 孫秋麗
【申請(qǐng)人】中國船舶重工集團(tuán)公司第七一八研究所
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年9月22日