DE2038517B2 - Verfahren zur Herstellung von hochreinem, wasserfreiem Fluorwasserstoff - Google Patents

Description

kopf temperatur betrug 200⁰C. Die Kolonne wurde 2 Stunden bei vollem Rücklauf betrieben. Eine von der Kolonne über Kopf genommene Dampfprobe ergab einen Arsengehalt von 100 Teilen je Milliarde Teile, bestimmt nach der Gutzeit-Methode. Eine ähnliche Destillation, jedoch unter Veränderung des Arbeitsdruckes, ergab:

Arbeitsdruck ata	Arsengehalt der Beschickung Teile je Milliarde Teile	Arsengehalt desUber- kopfgutes TeUe je Mil liarde Teile	Überkopf- temperatur 0C
1,22 1,45 1,8	72 000 72 000 72 000	400 1800 3000	20 22 31

Die Arbeitsbedingungen bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung sind nicht weiter entscheidend, ausgenommen die Druckbegrenzungen. Eine Destillattemperatur von —64 bis 21°C gibt den dem Gesamtdruck von 10 bis 1300 mm Hg abs. entsprechenden Siedepunkt reinen Fluorwasserstoffs wieder. Die Temperatur des Bodengutes variiert mit dessen Reinheit und wird im Bereich zwischen —64° C und dem Siedepunkt der vorliegenden Verunreinigungen bei dem Destillationsdruck liegen.
Da, wie oben ausgeführt, oft ein Fluorwasserstoffprodukt mit einem Arsengehalt von unter 100 Teilen je Milliarde Teile zu bevorzugen ist, wird das Verfahren gemäß der Erfindung vorzugsweise bei Drücken unter 1,2 ata, vorzugsweise unter 1,1 ata durchgeführt.

Während sich das Verfahren gemäß der Erfindung speziell zur Entfernung von Arsen aus Fluorwasserstoff eignet, werden auch alle anderen hochsiedenden Verunreinigungen entfernt, wie Antimon, Fluorschwefelsäure, Schwefel, Eisen, Schwefelsäure und

ao Wasser.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Sphärendruck destilliert aber nicht der reine, wasser- Patentansprüche: freie Fluorwasserstoff, sondern eine 35,4°/oige wäßrige Flußsäure.

1. Verfahren zur Herstellung von hochreinem, Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur wasserfreiem Fluorwasserstoff mit einem Arsen- 5 Herstellung von hochreinem, wasserfreiem Fluorgehalt von unter etwa 3000 Teilen je Milliarde wasserstoff mit einem Arsengehalt von unter etwa Gewichtsteile aus arsenhaltigem Fluorwasserstoff 3000 Teilen je Milliarde Gewichtsteile aus arsendurch Destillation, dadurch gekenn- haltigem Fluorwasserstoff durch Destillation, das zeichnet, daß man den arsenhaltigen Fluor- dadurch gekennzeichnet ist, daß man den arsenwasserstoff bei einem Druck unter 1,8 ata destil- io haltigen Fluorwasserstoff bei einem Druck unter liert und den hochreinen, wasserfreien Fluor- 1,8 ata destilliert und den hochreinen, wasserfreien wasserstoff als Überkopfprodukt abtrennt. Fluorwasserstoff als Überkopfprodukt abtrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Zur Herstellung von Fluorwasserstoff mit einem zeichnet, daß man zur Herstellung von Fluor- Arsengehalt von unter etwa 100 Teilen je Milliarde wasserstoff mit einem Arsengehalt von unter 15 Gewichtsteile führt man die Destillation vorteilhaft etwa 100 Teilen je Milliarde Gewichtsteile bei bei einem Druck unter 1,1 ata durch.

einem Druck unter 1,1 ata destilliert. In der Zeichnung erläutert

F i g. 1 schematisch den Ablauf des kontinuierlich durchgeführten Verfahrens gemäß der Erfindung und 20 F i g. 2 schematisch die diskontinuierliche Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Hochreiner, wasserfreier Fluorwasserstoff wird für Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung kann

die Herstellung von Uran-, Zirkonium- und Beryllium- der hochreine bzw. im wesentlichen reine, wasserfreie fluoriden benötigt. Diese Verbindungen werden für Fluorwasserstoff kontinuierlich erzeugt werden, indem die Erzeugung der hochreinen Oxide für den Reaktor- *5 man, wie in F i g. 1 gezeigt, unreinen Fluorwasserbau verwendet. Auch in der Elektronikmetallindustrie stoff 1 einer Destillierkolonne 2 zuführt, die bei benötigt man hochreinen Fluorwasserstoff. Er dient einem Druck unter 1,8 ata betrieben wird, und den bei Analysevorgängen zur Analyse auf Spurenmengen hochreinen Fluorwasserstoff über Kopf abnimmt und an Arsen in Siliciummetall der »Halbleitersorte« und einem Kühler 3 zuführt. Ein Teil des kondensierten in den siliciumhaltigen Verbindungen, wie Trichlor- 3o Überkopfproduktes wird bei 4 zu der Kolonne als silan, Siliciumtetrachlorid und Monosilan, die als Rücklauf zurückgeleitet und der Rest des ÜberRohstoffe für das Siliciummetall der »Halbleitersorte« kopfproduktes bei 5 der Speicherung als hochgerei-Verwendung finden. Fluorwasserstoff wird auch als nigter, wasserfreier Fluorwasserstoff zugeführt. Am Reinigungs- und Ätzmittel bei den fertigen elektro- Boden bei 6 wird Fluorwasserstoff geringer Reinheit nischen Siliciumeinrichtungen eingesetzt, insbesondere 35 (hohen Arsengehaltes) abgenommen. Zur Aufheizung als Reinigungsmittel bei der Herstellung von hoch- der Kolonne ist ein Erhitzer 7 vorgesehen,
reinem Epitaxialsilicium. Die F i g. 2 erläutert schematisch eine diskontinu-

Bei der Analyse auf den Arsengehalt von Materialien ierliche Arbeitsweise gemäß der Erfindung. Der in Art hochreinen Siliciums sind oft Arsenkonzen- Blase 8 wird diskontinuierlich oder kontinuierlich trationen von unter etwa 100 Teilen je Milliarde 40 unreiner Fluorwasserstoff 1 zugeführt, bis die Ver-Gewichtsteile anzutreffen. Das bei der Analyse und unreinigungskonzentration der Blase auf einen vor-Reinigung dieser Materialien verwendete Fluorwasser- gewählten Wert steigt. Eine Heizschlange 9 sorgt für stoffsäure-Reagens muß im wesentlichen arsenfrei den Dampfabtrieb zu einer Destillierkolonne 2. Vom sein und mit einem Arsengehalt unter 100 Teile je Kopf der Kolonne 2 strömt hochreiner HF-Dampf Milliarde Gewichtsteile liegen, um eine Verunreini- 45 einem Kondensator 3 zu, um verflüssigt zu werden, gung des vorliegenden Materials zu vermeiden. Ein Teil des hochreinen, flüssigen HF wird zum Kopf

Die Destillation von Fluorwasserstoff zur Her- der Kolonne 2 als Rücklauf zurückgeführt und der stellung eines reinen Produktes ist an sich vertraut. Rest des Flüssiggutes 5 zur Speicherung abgezogen. Solche Destillationen werden jedoch gewöhnlich bei Die hier genannten Arsengehalte entsprechen den

einem Druck zwischen 2,5 und 7 at abs. durchgeführt, 50 bei der »Gutzeit«-Analyse auf Arsen (vgl. Freeum Wasser als Kühlmittel zu verwenden und die man, N. H., »Standard Methods of Chemical Notwendigkeit einer Hochdruckapparatur zu ver- Analyses«, Sept. 1963,1, S. 118 bis 124) erhaltenen meiden und somit einen höchst wirtschaftlichen und könnten möglicherweise sowohl den Arsen- als Betrieb zu ermöglichen. auch den Antimon-Gehalt widerspiegeln.

Da eine Destillation bei Drücken zwischen 2,5 55 Im folgenden Beispiel beziehen sich Teil- und und 7 ata keine Abtrennung von Arsen von dem Prozentangaben auf das Gewicht.
Fluorwasserstoff ergibt, sind zur Entfernung dieser _R . .

Verunreinigung getrennte Reinigungsstufen notwendig Beispiel

gewesen. Für solche Reinigungsstufen beispielhaft ist Es wurde eine Vorrichtung nach F i g. 2 mit einer

das Verfahren nach USA.-Patentschrift 3 166 379, 60 Kolonne in Form eines Rohrs von 1,9 cm Innendas eine Oxidation oder Halogenierung des Arsens durchmesser aus rostfreiem Stahl verwendet, das verlangt, um dessen Entfernung durch Destillation 101,6 cm einer Metall-Füllung aus dem gleichen bei Atmosphärendruck zu erleichtern. Bei dem Stahl einer Korngröße von 4,1 mm enthielt. Die bekannten Verfahren wird jedoch nur eine arsen- Blase wurde mit 990 g Fluorwasserstoff mit einem bzw. phosphorfreie Fluorwasserstoffsäure, also kein 65 Arsengehalt von 72 000 Teilen je Milliarde Teile wasserfreier Fluorwasserstoff gewonnen. Denn die beschickt und dann auf eine Abtriebsgeschwindigkeit Destillation erfolgt dort bei Atmosphärendruck bei von ungefähr 25 g/Minute aufgeheizt. Der Kolonnenetwa 120⁰C. Bei dieser Temperatur unter Atmo- druck wurde auf 1,08 ata geregelt, und die Über-