技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種碳酰氟的純化方法，屬于氟化工、電子工業(yè)氣體技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，在半導(dǎo)體制造裝置和液晶制造工序中，通常用以全氟烴為代表的氣體，如全氟化碳（PFC）或三氟化氮（NF3），作為常規(guī)的刻蝕氣體和清潔氣體，但是上述常規(guī)氣體通常具有較大的全球變暖潛能（GWP,GlobalWarmingPotential）值，均屬于溫室氣體，為了減少溫室效應(yīng)，需要開發(fā)具有低GWP值的替代產(chǎn)品。
碳酰氟（COF2）又稱碳基氟、氟光氣，清洗特性優(yōu)良，清洗效果不遜于全氟化碳和三氟化氮，具有較低GWP值。由于碳酰氟與水共存分解為二氧化碳（CO2），其在大氣中能迅速分解，即使考慮生成的CO2，其GWP值100年也僅為0.7左右。因此，碳酰氟與所述常規(guī)清潔氣體相比具有大大消弱溫室效應(yīng)的效果；另外，由于碳酰氟遇水分解為CO2，工業(yè)應(yīng)用中殘余的碳酰氟，可用水清洗機(jī)輕松除去，不需要全氟化碳和三氟化氮的廢氣去除裝置，減少了制造工序的能量消耗，目前己有碳酰氟在液晶工業(yè)中實(shí)用化的報道（日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)新聞“轉(zhuǎn)換成液晶生產(chǎn)用清洗氣COF2”，2005年6月30日）。因此，碳酰氟作為全氟化碳和三氟化氮等化學(xué)氣相沉積（CVD）腔室清潔氣體的最有效的替代產(chǎn)品，具有廣闊的發(fā)展?jié)摿?，可用于半?dǎo)體制造裝置的清潔氣體和蝕刻氣體，有機(jī)化合物的氟化氣和原料以及有機(jī)合成的中間體、氟化劑，作為半導(dǎo)體制造裝置用的清潔氣體需要高純度的碳酰氟。
碳酰氟的生產(chǎn)制備方法，一般可大致分為以下四種方法：1）使用一氧化碳或二氧化碳與氟氣、二氟化銀等氟化劑反應(yīng)的方法；2）使用光氣（COCl2）與氟化氫、三氟化銻、三氟化砷、氟化鈉等氟化劑反應(yīng)的方法；3）使用三氟甲烷與氧氣反應(yīng)的方法；4）使用四氟乙烯與氧氣反應(yīng)的方法。
COF2的合成制備，已經(jīng)有數(shù)篇專利進(jìn)行介紹，但是關(guān)于COF2純化的專利非常少。通過不同的COF2生產(chǎn)制備方法和不同反應(yīng)條件制備生產(chǎn)的COF2粗產(chǎn)品氣體，往往可能含有HCl、HF、COCl2、CF4、CO2、CO、空氣中的N2和O2等雜質(zhì)。在常壓下（101.325kPa），COF2的沸點(diǎn)為-84.57℃，HCl的沸點(diǎn)為-85℃，HF的沸點(diǎn)為19.52℃，COCl2的沸點(diǎn)為7.56℃，CF4的沸點(diǎn)為-128.06℃，CO2的沸點(diǎn)是-78.45℃，CO的沸點(diǎn)是-191.45℃，N2的沸點(diǎn)為-195.8℃，O2的沸點(diǎn)為-182.98℃；其中，COF2與HCl、CO2的沸點(diǎn)接近差別較小，因此分離較難。
對于COF2與HCl的純化分離，中國專利CN200980139487（申請日：2009年10月2日）介紹了一種分離COF2和HCl的方法，將包含COF2和HCl的混合物和與HCl有共沸關(guān)系但與COF2沒有共沸關(guān)系的有機(jī)溶劑進(jìn)行混合，對它們進(jìn)行精餾來分離出COF2。
對于COF2和CO2的純化分離，由于二者不僅沸點(diǎn)非常接近，僅差6℃，并且二者物理化學(xué)性質(zhì)和分子大小比較接近，因此通過現(xiàn)有的吸附法、精餾法進(jìn)行純化分離具有較大難度；此外，由于COF2和CO2都容易與堿性物質(zhì)反應(yīng)，因此通過中和分離二者也較困難。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中COF2粗產(chǎn)品氣體中碳酰氟純度低，雜質(zhì)氣體含量多，難以分離純化得到碳酰氟的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種碳酰氟的純化方法，所述純化方法制得的碳酰氟具有安全性高、純度高以及更經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的。
一種碳酰氟的純化方法，所述方法中，涉及的壓力均為絕對壓力（或絕對壓強(qiáng)），步驟如下：
步驟一、初步精餾純化
將COF2粗產(chǎn)品氣體通過脫輕處理除去低沸點(diǎn)雜質(zhì)，如CF4、CO、N2和O2等，通過脫重處理除去高沸點(diǎn)雜質(zhì)如HF和COCl2；其中，脫輕處理時，純化裝置的底部溫度為-112℃～-48℃，壓力控制為0.01MPa～0.6MPa，頂部溫度比底部溫度低0.5℃～30℃；脫重處理時，純化裝置底部溫度為-81℃～80℃，壓力為0.01MPa～0.6MPa，頂部溫度比底部溫度低0.5℃～30℃；初步精餾純化后，得到初步精餾混合氣體，所述初步精餾混合氣體的主要成分為COF2，還含有CO2以及其他少量雜質(zhì)。
其中，所述碳酰氟粗產(chǎn)品氣體為采用現(xiàn)有技術(shù)中COF2制備方法制備得到的COF2粗產(chǎn)品氣體，所述COF2粗產(chǎn)品氣體主要成分為COF2，還可包括HCl、HF、COCl2、CF4、CO2、CO、N2和O2等雜質(zhì)；所述低沸點(diǎn)雜質(zhì)為所述脫輕處理壓力下，沸點(diǎn)低于碳酰氟沸點(diǎn)的雜質(zhì)，高沸點(diǎn)雜質(zhì)為所述脫重處理壓力下，沸點(diǎn)高于碳酰氟沸點(diǎn)的雜質(zhì)。
步驟二、二次精餾純化
將步驟一制得的初步精餾混合氣體進(jìn)行二次精餾純化如下：純化裝置底部溫度為-123℃～-36℃，壓力為0.01MPa～1.03MPa，頂部溫度比底部溫度低0.2℃～45℃，在純化裝置頂部收集得到純化后的氣體。
優(yōu)選純化裝置底部溫度為-118℃～-47℃，壓力為0.01MPa～0.67MPa，頂部溫度比底部溫度低0.5℃～30℃。
更優(yōu)選純化裝置底部溫度為-113℃～-62℃，壓力為0.01MPa～0.35MPa，頂部溫度比底部溫度低0.5℃～15℃。
優(yōu)選在純化裝置頂部以0.05m3/h～10m3/h的流量收集得到純化后的氣體。
步驟二完成后，在純化裝置底部得到雜質(zhì)含量較高的混合物雜質(zhì)，如產(chǎn)生的分離后的反應(yīng)原料、產(chǎn)品尾氣和釜液等，將所述混合物雜質(zhì)排出純化裝置后可進(jìn)一步進(jìn)行后處理或回收處理，再次作為步驟一種所述的COF2粗產(chǎn)品氣體重新進(jìn)行純化，可減少尾氣排放。
本發(fā)明所述的一種碳酰氟的純化方法中，所采用的純化裝置為現(xiàn)有技術(shù)中能夠?qū)崿F(xiàn)精餾操作的純化裝置；優(yōu)選純化裝置為精餾塔，精餾塔可包括填料精餾塔或板式精餾塔；精餾塔＞1個時，可串聯(lián)使用，數(shù)個精餾塔串聯(lián)使用時，后一個精餾塔的精餾釜（再沸器）的液態(tài)物料通過輸送泵裝置輸送到前一個精餾塔的冷凝器中。
精餾方式可以采用間歇精餾方式或連續(xù)精餾方式。
所述純化裝置優(yōu)選內(nèi)部裝有填料，填料選自鐵、不銹鋼、銅、鎳、蒙乃爾合金、哈斯特洛依耐蝕鎳基合金或聚四氟乙烯中的至少一種；為了提高填料的比表面積，填料類型優(yōu)選為鮑爾環(huán)、矩鞍環(huán)、共輒環(huán)或θ環(huán)中的至少一種；填料的比表面積為10～2500m2/m3；填料的公稱尺寸≤76mm，優(yōu)選≤5mm，采用散堆或規(guī)整方式；填料總的填裝高度優(yōu)選為100mm～45000mm。所述純化裝置為板式精餾塔時，不使用填料，板式精餾塔的理論塔板數(shù)為10～500。
所述純化裝置全部或表面部分由耐碳酰氟、氟化氫和氫氟酸腐蝕的材料制成，所述耐碳酰氟、氟化氫和氫氟酸腐蝕的材料選自鐵、不銹鋼、蒙乃爾合金、哈斯特洛依耐蝕鎳基合金、Ni-Cr合金、Ni-Mo合金、Ni-Cu合金、鎳、銅或鉑中的至少一種，優(yōu)選所述材料為蒙乃爾合金、不銹鋼SUS304、不銹鋼SUS316或鎳中的至少一種。
通過本發(fā)明所述一種碳酰氟的純化方法純化得到的碳酰氟的用途沒有特別限定，優(yōu)選可用作，例如，半導(dǎo)體制造裝置的清洗氣和刻蝕氣；有機(jī)合成的氟化劑、原料、中間體等其他廣闊的領(lǐng)域中。其中，由于純化得到的碳酰氟純度高，特別適用于半導(dǎo)體制造裝置的清洗氣和刻蝕氣?？涛g和清洗條件可為等離子體刻蝕、氣相刻蝕、離子束刻蝕、微波刻蝕、反應(yīng)性刻蝕等，以及相應(yīng)的清洗條件。碳酰氟可以單獨(dú)使用，或者與其他刻蝕氣、清洗氣作為混合物一起使用，所述其他氣體包括三氟化氮（NF3）、四氟化碳（CF4）、六氟乙烷（C2F6）、八氟丙烷（C3F8）、八氟環(huán)丁烷（C4F8）、1,3-丁二烯、氟化氫（HF）、氯化氫（HCl）、溴化氫（HBr）、氯氣（Cl2）、六氟化硫（SF6）、四氟化硅（SiF4）、三氟化氯（ClF3）、CHF3、CClF3、C2ClF5、BCl3、HFCl2、氟氣（F2）等等，以及上述氣體與惰性氣體、稀釋氣體（如He、N2、Ar、O2、H2等）的混合氣體，混合的量的比例并不受限制并且可以根據(jù)用途進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。
有益效果
本發(fā)明提供了一種碳酰氟的純化方法，所述純化方法通過兩次精餾，分別采用適當(dāng)?shù)捏w系溫度和壓力狀態(tài)對COF2粗產(chǎn)品氣體中進(jìn)行純化，純化后的氣體中，碳酰氟純度≥99%乃至更高，特別地，CO2雜質(zhì)大幅度降低，含量小于1000ppm乃至更低。本發(fā)明所述純化方法尤其適用于CO2含量較多的COF2粗產(chǎn)品氣體，所述純化方法可以將COF2與CO2有效分離，更安全性、更經(jīng)濟(jì)地得到高純度COF2。
附圖說明
圖1為實(shí)施例中的純化裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1—精餾柱，2—再沸器，3—冷凝器，4—進(jìn)氣管，5—產(chǎn)品取出管。
具體實(shí)施方式
以下，通過部分非限定性的具體實(shí)施例子用于更詳細(xì)地說明本發(fā)明，但是，本發(fā)明不限定于以下的實(shí)施例，實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理；也就是說，以下所述僅僅是本發(fā)明的一部分優(yōu)選實(shí)施例子，不能以此來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明精神、原理和范圍的前提下，本發(fā)明還可作出各種變化、改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)的額外特征可以單獨(dú)或者以任意組合形式存在，這些變化、改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的要求保護(hù)的發(fā)明范圍之內(nèi)。
以下實(shí)施例1～10中：
所述壓力均為絕對壓力；
純化得到的氣體測試方法如下：
將所述氣體導(dǎo)入氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）（型號為日本島津公司GC-2014）和傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR）（型號為Nicolet6700），分析所述氣體組成。通過GC-MS和FT-IR確定所述氣體的主要成分為碳酰氟，根據(jù)氣相色譜數(shù)據(jù)結(jié)果的碳酰氟的積分面積計算碳酰氟的純度和收率。
氣相色譜測定使用He氣作為載氣，使用TCD檢測器，He載氣流速為100mL/min，柱溫為40℃，進(jìn)樣口溫度為100℃，TCD溫度為100℃，氣相色譜上的最大峰即為碳酰氟的色譜峰。
實(shí)施例1
本實(shí)例中使用的純化裝置為如圖1所示的精餾塔，所述精餾塔包括再沸器2、精餾柱1、冷凝器3、進(jìn)氣管4和產(chǎn)品取出管5。其中，再沸器2、精餾柱1、冷凝器3由下向上依次排列，進(jìn)氣管4分別與精餾塔的再沸器2底部和精餾柱1底部連通，精餾塔的再沸器2頂部與精餾柱1下部分連通，精餾柱1頂部與冷凝器3頂部連通，冷凝器3底部與精餾柱1上部分連通，產(chǎn)品取出管5位于冷凝器3底部與精餾柱1頂部之間。進(jìn)氣管4用于進(jìn)料，產(chǎn)品取出管5用于純化之后的產(chǎn)品的取出。冷凝器3外面帶有冷卻夾套，再沸器2外面帶有冷卻夾套和加熱裝置。將圖1所示的兩個精餾塔通過產(chǎn)品取出管5和進(jìn)氣管4相串聯(lián)，分別用于步驟一的初步精餾純化、步驟二的二次精餾純化。
所述精餾塔工作時，通過冷卻介質(zhì)冷卻再沸器2外面的冷卻夾套冷卻再沸器2，COF2粗產(chǎn)品氣體從所述精餾塔的進(jìn)氣管4進(jìn)料至精餾塔的再沸器2?？刂扑?nèi)溫度由上到下連續(xù)升高，沸點(diǎn)低、易揮發(fā)的輕組分相對地從液相向氣相中擴(kuò)散傳遞，而氣相在由下向上流動的過程中，由于溫度連續(xù)降低，沸點(diǎn)高、揮發(fā)度較低的重組分則相對地向液相中凝集傳遞，同時熱量從氣相向液相傳遞。然后通過塔頂?shù)睦淠?進(jìn)行冷卻，經(jīng)過在裝有填料的精餾柱1內(nèi)反復(fù)多次連續(xù)地進(jìn)行這種氣液之間的熱質(zhì)傳遞，最終實(shí)現(xiàn)輕組分在塔頂?shù)睦淠?高濃度集聚、重組分在塔底的再沸器2的高濃度集聚的分離過程，實(shí)現(xiàn)精餾純化操作，最后通過產(chǎn)品取出管5將純化后的氣體產(chǎn)品取出，得到純化后的氣體產(chǎn)品。
所述精餾塔各個部分均由鎳制成，精餾柱1直徑為100mm，高為3500mm，采用填料填裝于精餾塔的精餾柱1內(nèi)，填料為公稱尺寸為5mm的材質(zhì)為鎳的θ環(huán)填料，鎳的純度為99.5%，填料總的填裝高度為1000mm，填料的比表面積為350m2/m3。
COF2粗產(chǎn)品氣體通過所述精餾塔的進(jìn)氣管4進(jìn)入精餾塔中進(jìn)行純化，所述COF2粗產(chǎn)品氣體的具體組成成分及各成分體積百分含量見表1。
步驟一、初步精餾純化
脫輕處理時，精餾塔的再沸器2溫度為-112℃，壓力為0.01MPa，冷凝器3溫度比再沸器2溫度低5℃，低沸點(diǎn)雜質(zhì)在塔頂?shù)睦淠?聚集，通過抽真空的方式，將聚集在塔頂?shù)睦淠?的低沸點(diǎn)雜質(zhì)除去；脫重處理時，精餾塔再沸器2溫度為-81℃，壓力為0.01MPa，冷凝器3溫度比再沸器2溫度低5℃，高沸點(diǎn)雜質(zhì)在塔底的再沸器2聚集，將提純之后的產(chǎn)品從塔頂?shù)漠a(chǎn)品取出管5取出之后，將塔底的再沸器2聚集的高沸點(diǎn)雜質(zhì)，通過抽真空的方式除去；得到的提純之后的產(chǎn)品即為初步精餾的混合氣體。
步驟二、二次精餾純化
將步驟一制得的初步精餾混合氣體通入與所述的精餾塔串聯(lián)的另一個精餾塔進(jìn)行二次精餾純化如下：精餾塔再沸器2溫度為-123℃，壓力為0.01MPa；冷凝器3溫度比再沸器2溫度低30℃；通過產(chǎn)品取出管5以0.15m3/h的流量收集得到純化后的氣體。
對純化得到的氣體組成成分及各成分體積含量進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表1，可知COF2的純度＞99.9%，CO2雜質(zhì)含量＜900ppm。
表1
序號氣體組成名稱純化之前氣體含量純化之后氣體含量1COF2>90%>99.9%2N2<8%<10ppm3O2+Ar<1%<10ppm4CF4<1000ppm<10ppm5CO2<2500ppm<900ppm6CO<1000ppm<10ppm7COCl2未檢出未檢出8HCl未檢出未檢出9HF<1000ppm<10ppm10其他雜質(zhì)<1000ppm<10ppm
實(shí)施例2
本實(shí)施例使用的純化裝置中填料的比表面積為2500m2/m3，其余同實(shí)施例1。
COF2粗產(chǎn)品氣體通過所述精餾塔的進(jìn)氣管4進(jìn)入精餾塔中進(jìn)行純化，所述COF2粗產(chǎn)品氣體的具體組成成分及各成分體積百分含量見表2。
步驟一、初步精餾純化
脫輕處理時，精餾塔的再沸器2溫度為-48℃，壓力為0.6MPa，冷凝器3溫度比再沸器2溫度低0.5℃，低沸點(diǎn)雜質(zhì)在塔頂?shù)睦淠?聚集，通過抽真空的方式，將聚集在塔頂?shù)睦淠?的低沸點(diǎn)雜質(zhì)除去；脫重處理時，精餾塔再沸器2溫度為80℃，壓力為0.6MPa，冷凝器3溫度比再沸器2溫度低0.5℃，高沸點(diǎn)雜質(zhì)在塔底的再沸器2聚集，將提純之后的產(chǎn)品從塔頂?shù)漠a(chǎn)品取出管5取出之后，將塔底的再沸器2聚集的高沸點(diǎn)雜質(zhì)，通過抽真空的方式除去；得到的提純之后的產(chǎn)品即為初步精餾的混合氣體。
步驟二、二次精餾純化
將步驟一制得的初步精餾混合氣體通入與所述的精餾塔串聯(lián)的另一個精餾塔進(jìn)行二次精餾純化如下：精餾塔再沸器2溫度為-36℃，壓力為1.03MPa；冷凝器3溫度比再沸器2溫度低45℃；通過產(chǎn)品取出管5以0.15m3/h的流量收集得到純化后的氣體。
對純化得到的氣體組成成分及各成分體積百分含量進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表2，可知COF2的純度＞99.9%，CO2雜質(zhì)含量＜900ppm。
表2
序號氣體組成名稱純化之前氣體含量純化之后氣體含量1COF2>90%>99.9%2N2<8%<10ppm3O2+Ar<1%<10ppm4CF4<1000ppm<10ppm5CO2<2500ppm<900ppm6CO<1000ppm<10ppm7COCl2未檢出未檢出8HCl未檢出未檢出9HF<1000ppm<10ppm10其他雜質(zhì)<1000ppm<10ppm
實(shí)施例3
本實(shí)施例使用的純化裝置中填料的比表面積為10m2/m3，其余同實(shí)施例1。
COF2粗產(chǎn)品氣體通過所述精餾塔的進(jìn)氣管4進(jìn)入精餾塔中進(jìn)行純化，所述COF2粗產(chǎn)品氣體的具體組成成分及各成分體積百分含量見表3。
步驟一、初步精餾純化
脫輕處理時，精餾塔的再沸器2溫度為-84℃，壓力為0.1MPa，冷凝器3溫度比再沸器2溫度低30℃，低沸點(diǎn)雜質(zhì)在塔頂?shù)睦淠?聚集，通過抽真空的方式，將聚集在塔頂?shù)睦淠?的低沸點(diǎn)雜質(zhì)除去；脫重處理時，精餾塔再沸器2溫度為19℃，壓力為0.1MPa，冷凝器3溫度比再沸器2溫度低30℃，高沸點(diǎn)雜質(zhì)在塔底的再沸器2聚集，將提純之后的產(chǎn)品從塔頂?shù)漠a(chǎn)品取出管5取出之后，將塔底的再沸器2聚集的高沸點(diǎn)雜質(zhì)，通過抽真空的方式除去；得到的提純之后的產(chǎn)品即為初步精餾的混合氣體。
步驟二、二次精餾純化
將步驟一制得的初步精餾混合氣體通入與所述的精餾塔串聯(lián)的另一個精餾塔進(jìn)行二次精餾純化如下：精餾塔再沸器2溫度為-118℃，壓力為0.01MPa；冷凝器3溫度比再沸器2溫度低15℃；通過產(chǎn)品取出管5以0.05m3/h的流量收集得到純化后的氣體。
對純化得到的氣體組成成分及各成分體積百分含量進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表3，可知COF2的純度＞99.9%，CO2雜質(zhì)含量＜900ppm。
表3
序號氣體組成名稱純化之前氣體含量純化之后氣體含量1COF2>90%>99.9%2N2<8%<10ppm3O2+Ar<1%<10ppm4CF4<1000ppm<10ppm5CO2<2500ppm<900ppm6CO<1000ppm<10ppm7COCl2未檢出未檢出8HCl未檢出未檢出9HF<1000ppm<10ppm
10其他雜質(zhì)<1000ppm<10ppm
實(shí)施例4
本實(shí)施例使用的純化裝置中填料的公稱尺寸為76mm，填料總的填裝高度為100mm，其余同實(shí)施例1。
COF2粗產(chǎn)品氣體通過所述精餾塔的進(jìn)氣管4進(jìn)入精餾塔中進(jìn)行純化，所述COF2粗產(chǎn)品氣體的具體組成成分及各成分體積百分含量見表4。
步驟一、初步精餾純化
脫輕處理時，精餾塔的再沸器2溫度為-78℃，壓力為0.15MPa，冷凝器3溫度比再沸器2溫度低4℃，低沸點(diǎn)雜質(zhì)在塔頂?shù)睦淠?聚集，通過抽真空的方式，將聚集在塔頂?shù)睦淠?的低沸點(diǎn)雜質(zhì)除去；脫重處理時，精餾塔再沸器2溫度為32℃，壓力為0.15MPa，冷凝器3溫度比再沸器2溫度低4℃，高沸點(diǎn)雜質(zhì)在塔底的再沸器2聚集，將提純之后的產(chǎn)品從塔頂?shù)漠a(chǎn)品取出管5取出之后，將塔底的再沸器2聚集的高沸點(diǎn)雜質(zhì)，通過抽真空的方式除去；得到的提純之后的產(chǎn)品即為初步精餾的混合氣體。
步驟二、二次精餾純化
將步驟一制得的初步精餾混合氣體通入與所述的精餾塔串聯(lián)的另一個精餾塔進(jìn)行二次精餾純化如下：精餾塔再沸器2溫度為-47℃，壓力為0.67MPa；冷凝器3溫度比再沸器2溫度低1℃；通過產(chǎn)品取出管5以10m3/h的流量收集得到純化后的氣體。
對純化得到的氣體組成成分及各成分體積百分含量進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表4，可知COF2的純度＞99%，CO2雜質(zhì)含量＜1000ppm。
表4
序號氣體組成名稱純化之前氣體含量純化之后氣體含量1COF2>90%>99%2N2<8%<5000ppm3O2+Ar<1%<2000ppm4CF4<1000ppm<200ppm
5CO2<2500ppm<1000ppm6CO<1000ppm<200ppm7COCl2未檢出未檢出8HCl未檢出未檢出9HF<1000ppm<200ppm10其他雜質(zhì)<1000ppm<200ppm
實(shí)施例5
本實(shí)施例使用的純化裝置為15個精餾塔串聯(lián)，每個精餾塔的填料的填裝高度為3000mm，填料總的填裝高度為45000mm，其余同實(shí)施例1。15個精餾塔采用串聯(lián)操作，后一個精餾塔的再沸器2的液態(tài)物料通過輸送泵裝置輸送到前一個精餾塔的冷凝器3中。
COF2粗產(chǎn)品氣體通過所述精餾塔的進(jìn)氣管4進(jìn)入精餾塔中進(jìn)行純化，所述COF2粗產(chǎn)品氣體的具體組成成分及各成分體積百分含量見表5。
步驟一、初步精餾純化
脫輕處理時，精餾塔的再沸器2溫度為-94℃，壓力為0.05MPa，冷凝器3溫度比再沸器2溫度低10℃，低沸點(diǎn)雜質(zhì)在塔頂?shù)睦淠?聚集，通過抽真空的方式，將聚集在塔頂?shù)睦淠?的低沸點(diǎn)雜質(zhì)除去；脫重處理時，精餾塔再沸器2溫度為1℃，壓力為0.05MPa，冷凝器3溫度比再沸器2溫度低10℃，高沸點(diǎn)雜質(zhì)在塔底的再沸器2聚集，將提純之后的產(chǎn)品從塔頂?shù)漠a(chǎn)品取出管5取出之后，將塔底的再沸器2聚集的高沸點(diǎn)雜質(zhì)，通過抽真空的方式除去；得到的提純之后的產(chǎn)品即為初步精餾的混合氣體。
步驟二、二次精餾純化
將步驟一制得的初步精餾混合氣體通入與所述的精餾塔串聯(lián)的精餾塔進(jìn)行二次精餾純化如下：精餾塔再沸器2溫度為-113℃，壓力為0.01MPa；冷凝器3溫度比再沸器2溫度低0.2℃；通過產(chǎn)品取出管5以0.15m3/h的流量收集得到純化后的氣體。
對純化得到的氣體組成成分及各成分體積百分含量進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表5，可知COF2的純度＞99.99%，CO2雜質(zhì)含量＜50ppm。
表5
序號氣體組成名稱純化之前氣體含量純化之后氣體含量1COF2>90%>99.99%2N2<8%<10ppm3O2+Ar<1%<10ppm4CF4<1000ppm<10ppm5CO2<2500ppm<50ppm6CO<1000ppm<100ppm7COCl2未檢出未檢出8HCl未檢出未檢出9HF<1000ppm<10ppm10其他雜質(zhì)<1000ppm<10ppm
實(shí)施例6
本實(shí)施例使用的純化裝置中，精餾柱1高為1500mm，填料總的填裝高度為1000mm，填料的比表面積為350m2/m3，其余同實(shí)施例1。
COF2粗產(chǎn)品氣體通過所述精餾塔的進(jìn)氣管4進(jìn)入精餾塔中進(jìn)行純化，所述COF2粗產(chǎn)品氣體的具體組成成分及各成分體積百分含量見表6。
步驟一、初步精餾純化
脫輕處理時，精餾塔的再沸器2溫度為-65℃，壓力為0.05MPa，冷凝器3溫度比再沸器2溫度低3℃，低沸點(diǎn)雜質(zhì)在塔頂?shù)睦淠?聚集，通過抽真空的方式，將聚集在塔頂?shù)睦淠?的低沸點(diǎn)雜質(zhì)除去；脫重處理時，精餾塔再沸器2溫度為54℃，壓力為0.05MPa，冷凝器3溫度比再沸器2溫度低3℃，高沸點(diǎn)雜質(zhì)在塔底的再沸器2聚集，將提純之后的產(chǎn)品從塔頂?shù)漠a(chǎn)品取出管5取出之后，將塔底的再沸器2聚集的高沸點(diǎn)雜質(zhì)，通過抽真空的方式除去；得到的提純之后的產(chǎn)品即為初步精餾的混合氣體。
步驟二、二次精餾純化
將步驟一制得的初步精餾混合氣體通入與所述的精餾塔串聯(lián)的精餾塔進(jìn)行二次精餾純化如下：精餾塔再沸器2溫度為-62℃，壓力為0.35MPa；冷凝器3溫度比再沸器2溫度低4℃；通過產(chǎn)品取出管5以0.15m3/h的流量收集得到純化后的氣體。
對純化得到的氣體組成成分及各成分體積百分含量進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表6，可知COF2的純度＞99.9%，CO2雜質(zhì)含量＜700ppm。
表6
序號氣體組成名稱純化之前氣體含量純化之后氣體含量1COF2>90%>99.9%2N2<8%<10ppm3O2+Ar<1%<10ppm4CF4<1000ppm<10ppm5CO2<2500ppm<700ppm6CO<1000ppm<10ppm7COCl2<1000ppm<100ppm8HCl<1000ppm<100ppm9HF<1000ppm<10ppm10其他雜質(zhì)<1000ppm<10ppm
實(shí)施例7
本實(shí)施例所使用的純化裝置中沒有使用填料，其余同實(shí)施例5。
對純化得到的氣體組成成分及各成分體積百分含量進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表7，可知COF2的純度＞99.9%，CO2雜質(zhì)含量＜300ppm。
表7
序號氣體組成名稱純化之前氣體含量純化之后氣體含量1COF2>90%>99.9%2N2<8%<100ppm3O2+Ar<1%<100ppm
4CF4<1000ppm<100ppm5CO2<2500ppm<300ppm6CO<1000ppm<200ppm7COCl2未檢出未檢出8HCl未檢出未檢出9HF<1000ppm<100ppm10其他雜質(zhì)<1000ppm<100ppm
實(shí)施例8
本實(shí)施例所使用的純化裝置中沒有使用填料，其余同實(shí)施例6。
對純化得到的氣體組成成分及各成分體積百分含量進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表8，可知COF2的純度＞99.7%，CO2雜質(zhì)含量＜1000ppm。
表8
序號氣體組成名稱純化之前氣體含量純化之后氣體含量1COF2>90%>99.7%2N2<8%<100ppm3O2+Ar<1%<100ppm4CF4<1000ppm<100ppm5CO2<2500ppm<1000ppm6CO<1000ppm<100ppm7COCl2<1000ppm<500ppm8HCl<1000ppm<500ppm9HF<1000ppm<100ppm10其他雜質(zhì)<1000ppm<100ppm
實(shí)施例9
本實(shí)施例所使用的純化裝置中沒有使用填料，為塔板精餾塔，理論塔板數(shù)為10。塔板精餾塔的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1所述精餾塔結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別是沒有使用填料，而是使用了塔板，其余同實(shí)施例4。
對純化得到的氣體組成成分及各成分體積百分含量進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表9，可知COF2的純度＞99%，CO2雜質(zhì)含量＜1000ppm。
表9
序號氣體組成名稱純化之前氣體含量純化之后氣體含量1COF2>90%>99%2N2<8%<5000ppm3O2+Ar<1%<2000ppm4CF4<1000ppm<200ppm5CO2<2500ppm<1000ppm6CO<1000ppm<200ppm7COCl2未檢出未檢出8HCl未檢出未檢出9HF<1000ppm<200ppm10其他雜質(zhì)<1000ppm<200ppm
實(shí)施例10
本實(shí)施例所使用的純化裝置中沒有使用填料，為20個塔板精餾塔串聯(lián)，后一個精餾塔的再沸器2的液態(tài)物料通過輸送泵裝置輸送到前一個精餾塔的冷凝器3中。每個精餾塔的理論塔板數(shù)為25，理論塔板數(shù)為500，塔板精餾塔的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1所述精餾塔結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別是沒有使用填料，而是使用了塔板，其余同實(shí)施例5。
對純化得到的氣體組成成分及各成分體積百分含量進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表10，可知COF2的純度＞99.99%，CO2雜質(zhì)含量＜50ppm。
表10
序號氣體組成名稱純化之前氣體含量純化之后氣體含量
1COF2>90%>99.99%2N2<8%<10ppm3O2+Ar<1%<10ppm4CF4<1000ppm<10ppm5CO2<2500ppm<50ppm6CO<1000ppm<100ppm7COCl2未檢出未檢出8HCl未檢出未檢出9HF<1000ppm<10ppm10其他雜質(zhì)<1000ppm<10ppm