【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及特種氣體合成，尤其涉及一種六氟丁二烯的合成方法及中間二聚體的合成系統。
技術介紹
1、在半導體芯片制造過程中，電子特氣廣泛應用于硅片制造、氧化、光刻、氣相沉積、蝕刻、離子注入等工藝環節，其是決定半導體芯片產品質量的核心產品要素。隨著近年來下游產業技術快速更迭，要求更大的晶圓尺寸，更細微化的制程技術，電子特氣的精細化程度與穩定性持續提高，對先進制程用的中高端氣體材料需求持續突出。
2、電子六氟丁二烯為8-12寸半導體先進制程的戰略性核心氣體，以其作為半導體的等離子蝕刻具有更快的蝕刻速率、高選擇性和高深寬比，在大氣中壽命較短，全球變暖潛值與傳統刻蝕劑相比可忽略不計，是刻蝕氣中唯一兼具應用性能和環保性能的產品。目前，主流合成六氟丁二烯的方法為：
3、
4、但上述方式涉及的原料及溶劑較多，且部分為有毒有害原料，反應過程復雜，成本高，且中間二聚體分離難度比較高，目標產物收率較低。
5、為解決上述問題，申請人申請了公布號cn116283481a的專利技術專利，公開一種六氟丁二烯的合成方法，對催化劑進行改進并在催化劑的參與下使得三氟氯乙烯(ctfe)發生二聚化反應，獲得中間二聚體及副產物，最終獲得的ctfe的轉化率可以達到80％。此方法存在催化劑需要定期清理更換的缺點，反應時間長了，副產品會覆蓋在催化劑表面，容易造成催化劑失效。定期清理更換催化劑對于連續生產及產業化生產操作存在一定難度。
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的是提供一
2、為實現上述目的，本專利技術提出一種區別于前述六氟丁二烯的合成方法，包括如下步驟：將穩定劑與三氟氯乙烯汽化后混合均勻得到混合物料，混合物料在加熱的條件下發生二聚化反應得到反應產物，對反應產物進行分離提純得到中間二聚體，中間二聚體經脫氯后處理得到六氟丁二烯，其中，穩定劑為純度≥99.5％、沸點≥120℃的化學鍵飽和態氟化物。
3、本方案采用三氟氯乙烯為原料，以純度≥99.5％、沸點≥120℃的化學鍵飽和態氟化物作為穩定劑，汽化后混合均勻在加熱條件下發生二聚化反應得到中間二聚體，添加上述穩定劑后可以均勻反應時的熱量，不易導致局部溫度升高，同時在穩定劑的作用下，原料的流量會更加穩定，降低由于溫度波動導致的副反應的產生，在本方案中反應的壓力一般為常壓，最高不超過0.2mpa。本專利技術除獲得與催化劑相當的ctfe轉化率和中間二聚體收率外，還提高了產物中主目標二聚體的摩爾占比，具有良好的轉化效果。具體的，可使三氟氯乙烯的轉化率達到95％以上，主目標二聚體摩爾占比在60％以上，此外，上述穩定劑可以分離循環使用，經濟效益高，系統維護成本低。
4、在本方案中，當沸點較低時，氟化物作為穩定劑的穩定性較差，當氟化物純度較低或帶不飽和鍵，容易在高溫下斷鏈產生新雜質，或者容易誘發原料或反應產物之間的自聚，生成高聚物雜質，反而會比在反應中不添加穩定劑的轉化效果更差。與現有技術相比，此方法無需使用催化劑，不存在催化劑的清理與更換的問題。
5、具體的，反應產物包括中間二聚體和副產物，中間二聚體為cf2cl-cf＝cf-cf2cl的立體同分異構體(主目標二聚體)及cf2cl-cfcl-cf＝cf2(次目標二聚體)。
6、優選的，對反應產物的分離包括二次分離，第一次分離采用一級精餾的方式得到包括用于回收再反應的未反應原料；第二次分離采用多級精餾的方式分別得到包括中間二聚體、副產物及穩定劑，其中，進行精餾時的溫度為-10℃至100℃。由于氟化物的沸點與二聚化反應產物的沸點相差較大、且二者不互溶，其作為穩定劑與二聚化反應產物的分離較為容易，將穩定劑及未反應原料用于回收利用、循環反應，不僅降低損耗與成本，而且顯著提高原料轉化率。
7、優選的，氟化物的來源為化學通式為cxf2(x+1)或cxf(y+2x+2)ny的化合物中的至少一種，其中x和y取正整數；或者氟化物的來源為全氟壬烯基三氟乙基醚或全氟聚醚中的至少一種。
8、僅作示例的，分子通式為cxf(y+2x+2)ny中的化合物具體可以為c12f18n(全氟丁三胺)、c21f48n2等等，分子通式為cxf2(x+1)的化合物具體可以為c10f22(全氟癸烷)等等，在此不作窮舉。
9、優選地，氟化物的沸點為z，120℃≤z≤300℃。
10、優選的，脫氯后處理為在鋅的存在下于溶劑中將中間二聚體脫氯，獲得六氟丁二烯。進一步優選的，溶劑為乙醇。本方案中的溶劑優選為乙醇，分散效果較好，且后續過程中會揮發掉，不影響反應產物的性能，也不會產生其他雜質。本方案中的其他溶劑還可選用丙醇或四氫呋喃等。
11、優選的，加熱條件為500～700℃，壓力≤0.2mpa。三氟氯乙烯與前述穩定劑在上述加熱溫度段時，轉化效果較好，能較好的保障本方案中二聚化反應的進行。
12、進一步優選的，穩定劑占混合物料的20～30％(重量)，混合物料以流量為30-80nl/h進入反應器發生二聚化反應。穩定劑在上述占比和流量范圍內，單次反應原料轉化率高、循環次數少，工序能耗低。
13、進一步優選的，加熱溫度為600～700℃，穩定劑占混合物料的20～30％(重量)，混合物料以流量為66-80nl/h進入反應器發生二聚化反應。
14、本專利技術還提供一種六氟丁二烯中間二聚體的合成系統，包括原料儲罐、穩定劑儲罐、預混合器、汽化器、第一氣體流量控制器、第二氣體流量控制器、反應器、第一精餾塔和第二精餾塔，第一精餾塔在塔頂設有第一出料口和側線采出裝置，第二精餾塔在塔頂設有第二出料口，在塔底設有第三出料口。
15、原料儲罐和穩定劑儲罐均設有第一通道與預混合器連通，原料儲罐中的三氟氯乙烯和穩定劑儲罐中的氟化物分別經汽化器進行汽化后，將第一氣體流量控制器設于第一通道內用于控制兩者通入預混合器中的重量比例，在預混合器中將三氟氯乙烯和氟化物混合均勻得到混合物料；
16、預混合器設有第二通道與反應器連通，將第二氣體流量控制器設于第二通道內用于控制混合物料通入反應器的流量，在反應器中加熱進行二聚化反應；
17、反應器設有第三通道與第一精餾塔連通，第一精餾塔設有第四通道與第二精餾塔連通，反應產物進入第一精餾塔進行一級精餾，經一級精餾在塔頂側線采出未反應原料，在第一出料口輸出氣相輕組分，此處氣相輕組分主要指氮氧、二氧化碳類物質，剩余反應產物經第四通道進入第二精餾塔進行多級精餾，經多級精餾在第二出料口輸出中間二聚體產物，在第三出料口輸出氟化物。
18、具體的，氣體流量控制器采用mfc。
19、與現有技術相比，本專利技術的技術方案具有以下有益效果：本方案以純度本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，包括如下步驟：將穩定劑與三氟氯乙烯汽化后混合均勻得到混合物料，所述混合物料在加熱的條件下發生二聚化反應得到反應產物，對所述反應產物進行分離提純得到中間二聚體，所述中間二聚體經脫氯后處理得到六氟丁二烯，
2.根據權利要求1所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，所述反應產物包括所述中間二聚體和副產物，所述中間二聚體為CF2Cl-CF＝CF-CF2Cl的立體同分異構體及CF2Cl-CFCl-CF＝CF2。
3.根據權利要求2所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，對所述反應產物的分離包括二次分離，第一次分離采用一級精餾的方式得到用于回收再反應的未反應原料；第二次分離采用多級精餾的方式分別得到所述中間二聚體、所述副產物及所述穩定劑，其中，進行精餾時的溫度為-10℃至100℃。
4.根據權利要求1所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，所述氟化物的來源為化學通式為CXF2(X+1)或CXF(Y+2X+2)NY的化合物中的至少一種，其中X和Y取正整數；
5.根據權利要求1所述的六氟丁二烯的合成方法，其
6.根據權利要求1所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，所述脫氯后處理為在鋅的存在下于溶劑中將所述中間二聚體脫氯，獲得六氟丁二烯。
7.根據權利要求1所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，加熱條件為500～700℃，壓力≤0.2MPA。
8.根據權利要求7所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，所述穩定劑占所述混合物料的20～30％(重量)，所述混合物料以流量為30-80NL/h進入反應器發生二聚化反應。
9.根據權利要求7所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，所述加熱溫度為600～700℃，所述穩定劑占所述混合物料的20～30％(重量)，所述混合物料以流量為66-80NL/h進入反應器發生二聚化反應。
10.一種六氟丁二烯中間二聚體的合成系統，其特征在于，包括原料儲罐(11)、穩定劑儲罐(12)、預混合器(2)、汽化器(3)、第一氣體流量控制器(41)、第二氣體流量控制器(42)、反應器(5)、第一精餾塔(6)和第二精餾塔(7)，所述第一精餾塔(6)在塔頂設有第一出料口(62)和側線采出裝置(63)，所述第二精餾塔(7)在塔頂設有第二出料口(72)，在塔底設有第三出料口(73)，
...【技術特征摘要】
1.一種六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，包括如下步驟：將穩定劑與三氟氯乙烯汽化后混合均勻得到混合物料，所述混合物料在加熱的條件下發生二聚化反應得到反應產物，對所述反應產物進行分離提純得到中間二聚體，所述中間二聚體經脫氯后處理得到六氟丁二烯，
2.根據權利要求1所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，所述反應產物包括所述中間二聚體和副產物，所述中間二聚體為cf2cl-cf＝cf-cf2cl的立體同分異構體及cf2cl-cfcl-cf＝cf2。
3.根據權利要求2所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，對所述反應產物的分離包括二次分離，第一次分離采用一級精餾的方式得到用于回收再反應的未反應原料；第二次分離采用多級精餾的方式分別得到所述中間二聚體、所述副產物及所述穩定劑，其中，進行精餾時的溫度為-10℃至100℃。
4.根據權利要求1所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，所述氟化物的來源為化學通式為cxf2(x+1)或cxf(y+2x+2)ny的化合物中的至少一種，其中x和y取正整數；
5.根據權利要求1所述的六氟丁二烯的合成方法，其特征在于，所述氟化物的沸點為z，120℃≤z≤300℃。
...【專利技術屬性】
技術研發人員：楊俊豪，陳艷珊，傅鑄紅，茹高藝，謝武中，陳志煒，張政政，
申請(專利權)人：廣東華特氣體股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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