Патент на изобретение №2303570
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ГЕКСАФТОРИДА ВОЛЬФРАМА
(57) Реферат:
Изобретение относится к способам очистки гексафторида вольфрама с целью получения гексафторида вольфрама, пригодного по чистоте для применения его в микроэлектронике и материаловедении, когда предельно допустимое содержание примесей регламентируется величинами менее 10-2%. Способ очистки гексафторида вольфрама включает ректификацию гексафторида вольфрама, в процессе которой отбирают сначала низкокипящую фракцию, а затем – товарный гексафторид вольфрама в виде промежуточной фракции. Низкокипящую и оставшуюся высококипящую фракции подвергают сорбционной очистке и возвращают на ректификацию. Ректификацию проводят при давлении 1,2-4,0 атм. Сорбционную очистку низкокипящей и высококипящей фракций осуществляют на фторидах бария и/или лития при температуре 20-40°С. Результат изобретения: разработка способа очистки гексафторида вольфрама от примесей, обеспечивающего высокую степень чистоты продукта и его высокий выход. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к способам очистки гексафторида вольфрама с целью получения гексафторида вольфрама, пригодного по чистоте для применения его в микроэлектронике и материаловедении, когда предельно допустимое содержание примесей регламентируется величинами менее 10-2%. Известен способ очистки гексафторида вольфрама по А.С.СССР №498268, МПК С01G 41/00, опубл. 05.01.76, выбранный за прототип. Согласно способу гексафторид вольфрама сорбируют фторидом натрия при температуре 170-190°С и давлении 15-40 мм рт.ст. с последующей десорбцией при температуре 300-350°С. При этом примесь (фторид водорода) проходит через сорбент, не сорбируясь. Полученный гексафторид вольфрама практически не содержит фторида водорода. Об очистке упомянутым способом от других примесей не сообщается. Задача, решаемая изобретением, – разработка способа очистки гексафторида вольфрама от примесей, обеспечивающего высокую степень чистоты продукта и его высокий выход. Задача решается тем, что в способе очистки гексафторида вольфрама, включающем сорбционную очистку от примесей на неорганических фторидах, проводят ректификацию гексафторида вольфрама, в процессе которой отбирают сначала низкокипящую фракцию, а затем – товарный гексафторид вольфрама в виде промежуточной фракции, низкокипящую же и оставшуюся высококипящую фракции подвергают сорбционной очистке и возвращают на ректификацию. Ректификацию проводят под давлением 1,2-4,0 атм. Сорбционную очистку низкокипящей и высококипящей фракций осуществляют на фторидах бария и/или лития при температуре 20-40°С. Способ осуществляют следующим образом. Технический гексафторид вольфрама помещают в куб ректификационной колонны периодического действия и осуществляют процесс ректификации. В результате ректификации из дефлегматора вначале отбирают низкокипящую фракцию, основным содержанием которой является азеотроп WF6-HF. Фракцию отбирают до полного исчерпания легколетучих примесей, что определяют по температуре дефлегматора и аналитическим контролем состава дистиллята. Низкокипящую фракцию направляют на селективную сорбцию примесей на фторидах бария и/или лития при температуре 20-40°С.Основная цель этой операции – разрушить азеотропы и извлечь из низкокипящей фракции основное количество HF и других примесей. Это достигается при температуре 20-40°С, когда фториды бария и/или лития селективно сорбируют фторид водорода и другие примеси, но не сорбируют гексафторид вольфрама. При температуре менее 20°С реакция хемосорбции HF на ВаР2 или LiF протекает слишком медленно, что требует увеличения времени контакта, т.е. снижается производительность процесса. Верхний предел заявленного параметра в 40°С обусловлен тем, что выше этого значения возрастает проскок фторида водорода вследствие повышения давления его пара над образующимся при сорбции комплексом HF с BaF2 или LiF, и существенно теряется селективность из-за увеличения степени взаимодействия сорбентов с гексафторидом вольфрама. Прошедшую сорбционную очистку низкокипящую фракцию ректификации объединяют с исходным потоком гексафторида вольфрама, направляемым на ректификацию. После отбора низкокипящей фракции из дефлегматора колонны отбирают целевой продукт – товарный гексафторид вольфрама. Отбор ведут до появления в дефлегматоре высококипящих примесей. Оставшуюся в колонне высококипящую фракцию направляют на сорбционную очистку на фторидах бария и/или лития и после этого возвращают на ректификацию. Исходный гексафторид вольфрама может содержать примеси фтороксидов хрома и ванадия, малорастворимых в гексафториде вольфрама, вследствие чего эти примеси осаждаются в дефлегматоре, осложняя ректификационный процесс. Чтобы перевести их в жидкое состояние, повышают давление ректификации выше 1,2 атм. Указанные вещества, будучи переведенными в жидкое состояние и имея более низкие, чем у гексафторида вольфрама коэффициенты летучести, концентрируются в кубе колонны, способствуя более глубокой очистке WF6. Повышенное давление ректификации способствует также более эффективному отделению HF и MoF6 от основного количества WF6 в виде низкокипящих азеотропов WF6 – HF, MoF6 – HF. Кроме того, ведение ректификационного процесса под давлением 1,2-4,0 атм характеризуется более высокой эффективностью и удельной производительностью, что уменьшает количество оборотного гексафторида вольфрама и снижает нагрузку на сорбционную стадию. С дальнейшим повышением давления возрастают трудности конструирования и эксплуатации оборудования. При сравнении способа- прототипа и заявленного способа представляется целесообразным привести следующие рассуждения. Достоинствами сорбции как технологической операции является отсутствие дополнительных фракций, содержащих существенные количества очищаемого вещества, и сравнительно небольшая задержка, что позволяет перерабатывать в одной колонне как большие, так и малые количества продукта. К недостаткам его следует отнести относительно малую производительность, более низкую по сравнению с ректификацией чистоту получаемого продукта и недостаточную универсальность по спектру примесей. Ректификация же характеризуется высокой удельной производительностью, универсальностью и практически неограниченным потенциалом по чистоте продукта. Но при этом фракции, в которые уходят примеси, содержат помимо примесей значительные количества целевого продукта, и количество целевого продукта, уходящего с этими фракциями, пропорционально связано с производительностью процесса и заданной чистотой продукта. В заявленном способе недостатки, присущие каждой операции в отдельности, взаимно компенсируются, а преимущества суммируются, а именно: на стадии ректификации получают товарный продукт – высокочистый гексафторид вольфрама – при высокой производительности, а сорбционной очистке подвергают лишь фракции, содержащие примеси, получают на стадии сорбционной очистки полупродукт – грубо очищенный WF6, который объединяют с исходным сырьем и возвращают в голову процесса. Такая взаимосвязь ректификации и сорбции позволяет получить целевой продукт с выходом практически 100%. Пример 1. 100 кг технического гексафторида вольфрама, содержащего 3,5% примесей фторида водорода, фторидов молибдена, серы, фосфора, кремния, хрома, ванадия и др., подавали в двухкаскадную насадочную ректификационную колонну периодического действия с высотой разделяющей части 4,8 м. Ректификацию осуществляли при давлении 2,5 атм, нагрузке колонны 17-20 кг час-1м-2 и скорости отбора дистиллята не более 0,2 кг час-1. Промежуточную фракцию выводили из процесса в виде товарного продукта, низкокипящую и высококипящую фракции, масса которых составляла 3,2%, пропускали через сорбционную колонну с порошкообразным фторидом бария при температуре 30°С и времени контакта 160 с. Прошедший сорбционную очистку гексафторид вольфрама возвращали на ректификацию с исходным сырьем. В результате осуществления способа в опытно-промышленных условиях достигнуты показатели, приведенные в таблице. Пример 2. 100 кг гексафторида вольфрама подвергали ректификации под атмосферным давлением при значениях остальных параметров, как в примере 1. В результате осуществления способа в опытно-промышленных условиях достигнуты показатели, приведенные в таблице.
Формула изобретения
1. Способ очистки гексафторида вольфрама, включающий сорбционную очистку от примесей на неорганических фторидах, отличающийся тем, что проводят ректификацию гексафторида вольфрама, в процессе которой отбирают сначала низкокипящую фракцию, а затем – товарный гексафторид вольфрама в виде промежуточной фракции, низкокипящую же и оставшуюся высококипящую фракции подвергают сорбционной очистке и возвращают на ректификацию. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ректификацию проводят при давлении 1,2-4,0 атм. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сорбционную очистку низкокипящей и высококипящей фракций осуществляют на фторидах бария и/или лития при температуре 20-40°С.
PD4A – Изменение наименования обладателя патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
(73) Новое наименование патентообладателя:
Адрес для переписки:
Извещение опубликовано: 27.03.2009 БИ: 09/2009
|
||||||||||||||||||||||||||
10-2-10-3