[发明专利]一种利用涡流技术提纯六氟-1,3-丁二烯的方法和装置

说明书

本发明公开了一种利用涡流技术提纯六氟‑1,3‑丁二烯的方法，首先将液态的电子级气体转化为气态，经吸附塔脱除其中的酸性组分及水分，接着再将其转化为液态，然后经过一级精馏塔脱除卤代烃类杂质，最后经过二级精馏塔进行精馏提纯，获得4N级电子级气体；所述液态的气体转化为气态、再转化为液态中所需的热量和冷量，以及所述吸附塔、一级精馏塔、二级精馏塔中所需的热量和冷量，均利用空气作为制冷剂，采用涡流制冷为所述装置提供。本发明采用吸附和精馏结合的方式对六氟丁二烯进行提纯，利用空气作为制冷剂，采用涡流制冷技术为装置提供需要的热量和冷量，可以节能降耗，并且制冷剂易得无需存储，大大降低生产成本和管理强度。

技术领域

本发明属于气体生产技术领域，特别涉及一种利用涡流技术提纯六氟-1,3-丁二烯的方法和装置。

背景技术

电子特种气体(简称“电子特气”)是指用于半导体、平板显示及其它电子产品生产的特种气体。芯片制造主要包括清洗、沉积/CVD、光刻、刻蚀、离子注入、成膜等工艺，从单个芯片生成到最后器件的封装，几乎每一个环节都离不开电子气体。电子特气属于半导体八大核心材料之一，全球半导体行业协会(SEMI)数据显示，电子特气在半导体芯片制造材料价值占比13.50％，电子特气是继硅片之后的第二大半导体材料。电子气体中含氟电子气体主要用作清洗和蚀刻气，含氟电子气体中使用最多的CF₄、C₂F₆、c-C₄F₈等全氟烷烃(PFCs)在《京都议定书》中被认定为温室气体，随着人们对环境要求的不断提高，传统含氟电子气体的使用将会受到极大的限制。因此，新的环保型含氟电子气体六氟-1,3-丁二烯凭借其各方面的优异性能成为传统含氟电子气体的最佳替代品之一；六氟-1,3-丁二烯的使用使在排气中可分别降低温室气体全氟化合物(PFCs)体积分数80％和82％。有专家指出，六氟-1,3-丁二烯是当前唯一能满足蚀刻条件要求而减少PFCs排放的蚀刻气。

六氟丁二烯原料一般在99％(体积分数)左右，其中杂质组分主要有氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、水、卤代烃类如二溴四氟乙烷、六氟-2-丁炔、六氟环丁烯、三氟乙烯、三氟溴乙烯、七氟丁烯等，要得到电子级(体积分数99.99％)的六氟丁二烯必须将杂质组分脱除，对六氟丁二烯进行提纯。

目前的提纯方法主要有吸附分离、精馏分离、精馏和吸附联合分离方法。但目前条件下，吸附分离不能将杂质组分全部脱除到满足要求，不能单独使用；精馏分离虽然可以单独使用，但是分离能耗较高，且由于同分异构体杂质六氟环丁烯的沸点与六氟丁二烯非常接近，分离难度极大，再加上能耗很高，操作上经济效益较小。精馏和吸附联合使用是目前普遍使用的方法，但是由于没有考虑节能降耗，只是得到产品，操作费用高，整体经济效益差。此外还需要制冷机进行制冷，额外增加制冷剂和载冷剂成本，且通常制冷剂与载冷剂属于可燃物，需要严格按要求存放使用，增加了存储和管理成本。

涡流管制冷制热技术：经过压缩并冷却到常温的气体进入喷嘴，在喷嘴中膨胀并加速到音速，从切线方向射入涡流室，形成自由涡流。自由涡流的旋转角速度愈靠近中心愈大，由于角速度不同，在自由涡流的层与层之间就产生了摩擦。中心部分的气流就速度最大，摩擦结果是将能量传递给外层角速度较低的气流，中心层部分的气流失去能量，动能低，速度降低，温度降低，通过涡流管中心的孔板从一端引出，得到制冷需要的冷气流。而外层部分的气流获得动量，动能增加，同时又与涡轮管壁摩擦，将部分动能转换成热能，从涡流管的另一端通过控制阀被引出，形成热气流。可以通过控制控制阀，调节冷热两股气流的流量和温度。

发明内容

为解决现有技术问题，本发明公开了一种利用涡流技术提纯六氟-1,3-丁二烯的方法和装置，采用吸附和精馏结合的方式对六氟丁二烯进行提纯，利用空气作为制冷剂，采用涡流制冷技术为装置提供需要的热量和冷量，可以节能降耗，并且制冷剂易得无需存储，大大降低生产成本和管理强度。