[发明专利]一种碳酰氟的纯化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳酰氟的纯化方法，属于氟化工、电子工业气体技术领域。

背景技术

目前，在半导体制造装置和液晶制造工序中，通常用以全氟烃为代表的气体，如全氟化碳（PFC）或三氟化氮（NF₃），作为常规的刻蚀气体和清洁气体，但是上述常规气体通常具有较大的全球变暖潜能（GWP,Global Warming Potential）值，均属于温室气体，为了减少温室效应，需要开发具有低GWP值的替代产品。

碳酰氟（COF₂）又称碳基氟、氟光气，清洗特性优良，清洗效果不逊于全氟化碳和三氟化氮，具有较低GWP值。由于碳酰氟与水共存分解为二氧化碳（CO₂），其在大气中能迅速分解，即使考虑生成的CO₂，其GWP值100年也仅为0.7左右。因此，碳酰氟与所述常规清洁气体相比具有大大消弱温室效应的效果；另外，由于碳酰氟遇水分解为CO₂，工业应用中残余的碳酰氟，可用水清洗机轻松除去，不需要全氟化碳和三氟化氮的废气去除装置，减少了制造工序的能量消耗，目前己有碳酰氟在液晶工业中实用化的报道（日本经济产业新闻“转换成液晶生产用清洗气COF₂”，2005年6月30日）。因此，碳酰氟作为全氟化碳和三氟化氮等化学气相沉积（CVD）腔室清洁气体的最有效的替代产品，具有广阔的发展潜力，可用于半导体制造装置的清洁气体和蚀刻气体，有机化合物的氟化气和原料以及有机合成的中间体、氟化剂，作为半导体制造装置用的清洁气体需要高纯度的碳酰氟。

碳酰氟的生产制备方法，一般可大致分为以下四种方法：1）使用一氧化碳或二氧化碳与氟气、二氟化银等氟化剂反应的方法；2）使用光气（COCl₂）与氟化氢、三氟化锑、三氟化砷、氟化钠等氟化剂反应的方法；3）使用三氟甲烷与氧气反应的方法；4）使用四氟乙烯与氧气反应的方法。

COF₂的合成制备，已经有数篇专利进行介绍，但是关于COF₂纯化的专利非常少。通过不同的COF₂生产制备方法和不同反应条件制备生产的COF₂粗产品气体，往往可能含有HCl、HF、COCl₂、CF₄、CO₂、CO、空气中的N₂和O₂等杂质。在常压下（101.325kPa），COF₂的沸点为-84.57℃，HCl的沸点为-85℃，HF的沸点为19.52℃，COCl₂的沸点为7.56℃，CF₄的沸点为-128.06℃，CO₂的沸点是-78.45℃，CO的沸点是-191.45℃，N₂的沸点为-195.8℃，O₂的沸点为-182.98℃；其中，COF₂与HCl、CO₂的沸点接近差别较小，因此分离较难。

对于COF₂与HCl的纯化分离，中国专利CN200980139487（申请日：2009年10月2日）介绍了一种分离COF₂和HCl的方法，将包含COF₂和HCl的混合物和与HCl有共沸关系但与COF₂没有共沸关系的有机溶剂进行混合，对它们进行精馏来分离出COF₂。

对于COF₂和CO₂的纯化分离，由于二者不仅沸点非常接近，仅差6℃，并且二者物理化学性质和分子大小比较接近，因此通过现有的吸附法、精馏法进行纯化分离具有较大难度；此外，由于COF₂和CO₂都容易与碱性物质反应，因此通过中和分离二者也较困难。

发明内容

针对现有技术中COF₂粗产品气体中碳酰氟纯度低，杂质气体含量多，难以分离纯化得到碳酰氟的缺陷，本发明的目的在于提供一种碳酰氟的纯化方法，所述纯化方法制得的碳酰氟具有安全性高、纯度高以及更经济的优点。

本发明的目的是通过下述技术手段实现的。

一种碳酰氟的纯化方法，所述方法中，涉及的压力均为绝对压力（或绝对压强），步骤如下：

步骤一、初步精馏纯化