DE2038517C3 - Verfahren zur Herstellung von hochreinem, wasserfreiem Fluorwasserstoff - Google Patents

Description

kopftemperatur betrug 20^c C. Die Kolonne wurde 2 Stunden bei vollem Rücklauf betrieben. Eine von der Kolonne über Kopf genommene Dampfprobe ergab einen Arsengehalt von lOOTeräen je Milliarde Teile, bestimmt nach der Gut?ftit-Methode. Eine ähnliche Destillation, jedoch unter Veränderung des Arbeitsdruckes, ergab:

Arbeitsdruck ata	Arsengehalt der Beschickung Teile je Milliarde Teile	Arsengehalt des Uber- kopfgutes Teile je Mil liarde Teile	Uberkopi- temperatur 0C
1,22 1,45 1,8	72000 72 000 72 000	400 1800 3000	25 27 36

Die Arbeitsbedingungen bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung sind nicht weiter entscheidend, ausgenommen d.e Dnidcbegrenzungen. Eine Destillattemperatur von -64 bis +26 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 ..nd dem Siedepunkt der vorliegenden Verunreinigungen bei dem Destillationsdruck liegen.

Da wie oben ausgeführt, oit ein Fluorwasserstoffprodükt mit einem Arsengehalt von unter 100 Teilen ie Milliarde Teile zu bevorzugen ist, wird das Verfahren gemäß der Erfindung vorzugsweise bei Drücken unter 1,2 ata, vorzugsweise unter 1,1 ata durch-

^SeWährend 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, Schwefelsaure und ι Wasser.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 sphärendruck destilliert aber nicht der reine, wasser- Patentansprüche: frere Fluorwasserstoff, sondern eine 35,4°/^ε wäßrige Flulisäure.

1. Verfahren zur Herstellung von hochreinem. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur wasserfreiem Fluorwasserstoff mit einem Arsen- 5 Heistellung 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 Uberkopfprodukt 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

Fig. 1 schematisch den Ablauf des kontinuierlich

durchgeführten Verfahrens gemäß der Erfindung und

so Fig. 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 siüciumhaltigen Verbindungen, wie Trichlor- 3° Überkopfproduktes wird bei 4 zu der Kolonne als silan, Siliciumtetrachlorid und Monosilan, die als Rücklauf zu.-ückgeleitet und der Rest des ÜberRohstoffe für das Siliciummetali 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-

Beider Analyse auf den Arsengehalt vor. 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 4° 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 100Teile 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. Free-

um 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 Abtrenrung 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 Innen-

das 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 Kolonnen-

etwa 12O⁰C. Bei dieser Temperatur unter Atmo- druck wurde auf 1,08 ata geregelt, und die Über-