JP2002087998A - オクタフルオロプロパンの精製方法及び製造方法、高純度オクタフルオロプロパン並びにその用途 - Google Patents
オクタフルオロプロパンの精製方法及び製造方法、高純度オクタフルオロプロパン並びにその用途Info
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Abstract
物を除去することができる吸着剤を用い、高純度のオク
タフルオロプロパンを得るための精製方法及び製造方
法、高純度オクタフルオロプロパン並びにその用途を提
供する。 【解決手段】 (1)原料炭を酸洗浄処理し水洗浄処理
する工程、(2)原料炭の脱酸素及び/または脱水を行
う工程、(3)500〜700℃の温度範囲で原料炭を
再炭化処理する工程、(4)不活性ガス、二酸化炭素及
び水蒸気を含有する混合ガス気流中、700〜900℃
の温度範囲で原料炭を賦活処理する工程、を行うことに
より製造できる吸着剤を用いてオクタフルオロプロパン
を精製する。
Description
ロパンの精製方法及び製造方法、高純度オクタフルオロ
プロパン並びにその用途に関する。
218」という。)は、半導体デバイス製造プロセスに
おいてエッチングガスまたはクリーニングガスとして用
いられ、FC−218の製造方法としては、1−クロル
プロパンを電解フッ素化する方法(米国特許第3709
800号公報)、トリフルオロペンタクロロプロパンと
三フッ化マンガンの反応(米国特許第2578721号
公報)、プロパン、プロピレン等をフッ化水素と塩素に
反応させる方法(米国特許第520083号公報)等が
知られている。しかしながら、それらの方法では、原料
等に塩素分を含む化合物等を使用しているため、含塩素
不純物が副生物として生成するという問題がある。
は、プロパンを電解フッ素化する方法(米国特許第38
400445号公報)等が知られているが、装置が極め
て複雑であり、収率が低く、工業的に有利な方法とは言
えない。また、ヘキサフルオロプロペン(以下「FC−
1216」という。)をフッ素化してFC−218を製
造する方法が知られている。例えば、不活性ガスと反応
生成ガスによる希釈下で、FC−1216とフッ素ガス
を反応させる方法(特公昭62−61682号公報)、
FC−1216をフッ化水素中電解フッ素化させる方法
(特公昭62−61115号公報)、三フッ化コバル
ト、三フッ化マンガン及び二フッ化銀から選択された、
少なくとも1種を含む高次金属フッ化物を反応させる方
法(特公昭62−54777号公報)等が知られてい
る。
HCFC−22の熱分解により製造する方法が知られて
いる。また、炭素原子数3のパーハロゲン化クロロフル
オロカーボンをフッ素化後、脱ハロゲン化してFC−1
216を製造する方法(米国特許第5057634号公
報)等が知られている。これらの方法も原料として含塩
素化合物を使用することから、FC−1216中には、
含塩素化合物が不純物として含まれることが多く、その
FC−1216を原料として製造されたFC−218中
には、未反応のFC−1216と共に含塩素不純物が含
まれている場合が多い。表1に含塩素不純物の沸点を示
したが、不純物の多くは蒸留により分離することができ
るが、クロロペンタフルオロエタン(以下「CFC−1
15」という。)とFC−1216の沸点はそれぞれF
C−218と沸点が近く、蒸留による分離は非常に困難
である。
留法、膜分離法、吸着分離法等を挙げることができる。
しかし、抽出蒸留法は設備コストが高く、プロセスが煩
雑である等の問題があり、膜分離法は、FC−218と
不純物を分離するために必要な特性を有する適当な膜が
なく、不純物含有量を1質量ppm以下まで精製するこ
とは困難である。また、表2にFC−218と不純物化
合物の分子径(安定型構造時における計算値)を示す
が、既存の吸着剤、例えば、活性炭、シリカゲル、ゼオ
ライト(モレキュラーシーブ)、モレキュラーシービン
グカーボン(以下「MSC」という。)等を用いた吸着
分離法は、FC−218と不純物の分子径にほとんど差
がないこと、FC−218と不純物の沸点差がないこ
と、さらにはFC−218と不純物の構造と物性が相似
しているためと考えられること、等の理由により精製は
困難である。
C−1216を吸着除去するには有効であるが、他の全
ての不純物を分離することは困難である。従来の精製法
では、特にCFC−115の濃度が1質量ppm以下で
あるFC−218を得ることは困難であった。
景の下になされたものであって、本発明はFC−218
中に含まれる、FC−1216、1H−ヘプタフルオロ
プロパン(以下「HFC−227ca」という。)、C
FC−115等の不純物を除去することができる吸着剤
を用い、高純度のオクタフルオロプロパンを得るための
精製方法及び製造方法、高純度オクタフルオロプロパン
並びにその用途を提供することを課題とする。
題を解決すべく鋭意検討した結果、原料炭を酸洗浄処理
し、原料炭中の金属、特にアルカリ金属を低減させた
後、一連の賦活処理を行うことにより得られる活性化さ
せた炭が、オクタフルオロプロパン中に含まれる不純物
を吸着する特性に優れた吸着剤であることを見いだし本
発明を完成するに至った。本発明は以下の[1]〜[2
9]に関する。
の4つの工程を含む方法を用いて製造できる吸着剤に接
触させて精製することを特徴とするオクタフルオロプロ
パンの精製方法。 (1)原料炭を酸洗浄処理し水洗浄処理する工程 (2)不活性ガス気流中、50〜250℃の温度範囲
で、工程(1)で得られる原料炭の脱酸素及び/または
脱水を行う工程 (3)不活性ガス気流中、500〜700℃の温度範囲
で、工程(2)で得られる原料炭を再炭化処理する工程 (4)不活性ガス、二酸化炭素及び水蒸気を含有する混
合ガス気流中、700〜900℃の温度範囲で、工程
(3)で得られる原料炭を賦活処理する工程 [2]原料炭が、ヤシ殻炭、石炭、木炭、タールピッチ
からなる群から選ばれる少なくとも1種が400〜60
0℃の温度範囲で炭化処理されたものである上記[1]
に記載のオクタフルオロプロパンの精製方法。 [3]工程(1)の酸洗浄処理に用いる酸が鉱酸であ
り、酸の濃度が、1〜1000mol/m3の範囲であ
る上記[1]または[2]に記載のオクタフルオロプロ
パンの精製方法。 [4]工程(1)の酸洗浄処理に用いる酸が塩酸及び/
または硫酸である上記[1]〜[3]のいずれかに記載
のオクタフルオロプロパンの精製方法。 [5]工程(2)の後、不活性ガス気流中で300〜5
00℃/hrの速度で工程(3)の再炭化処理温度まで
昇温して工程(3)を行う上記[1]〜[4]のいずれ
かに記載のオクタフルオロプロパンの精製方法。
で100〜200℃/hrの速度で工程(4)の賦活処
理温度まで昇温して工程(4)を行う上記[1]〜
[5]のいずれかに記載のオクタフルオロプロパンの精
製方法。 [7]工程(4)において、不活性ガス、二酸化炭素及
び水蒸気を含有する混合ガスが、不活性ガスを50〜8
9vol%、二酸化炭素を10〜30vol%、水蒸気
を1〜20vol%含有するものである上記[1]〜
[6]のいずれかに記載のオクタフルオロプロパンの精
製方法。 [8]工程(4)の後、不活性ガス気流中で200〜3
00℃/hrの速度で常温まで冷却する上記[1]〜
[7]のいずれかに記載のオクタフルオロプロパンの精
製方法。 [9]吸着剤のヨウ素吸着量が700〜1000mg/
gである上記[1]〜[8]のいずれかに記載のオクタ
フルオロプロパンの精製方法。 [10]吸着剤に含まれるアルカリ金属の総含有量が1
000ppm以下である上記[1]〜[9]のいずれか
に記載のオクタフルオロプロパンの精製方法。
量が500ppm以下である上記[10]に記載のオク
タフルオロプロパンの精製方法。 [12]粗オクタフルオロプロパンが、10〜1000
0ppmの不純物を含むものである上記[1]〜[1
1]のいずれかに記載のオクタフルオロプロパンの精製
方法。 [13]不純物が、クロロペンタフルオロエタン、ヘキ
サフルオロプロペン及び1H−ヘプタフルオロプロパン
からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である
上記[12]に記載のオクタフルオロプロパンの精製方
法。 [14]以下の(I)〜(III)の工程を含むことを特徴
とするオクタフルオロプロパンの製造方法。 (I)クロロジフルオロメタンを熱分解してヘキサフル
オロプロペンを得る工程 (II)工程(I)で得られるヘキサフルオロプロペンを
フッ素化して粗オクタフルオロプロパンを得る工程 (III)工程(II)で得られる粗オクタフルオロプロパ
ンを、以下の(1)〜(4)の工程を含む方法を用いて
製造できる吸着剤に接触させて精製する工程 (1)原料炭を酸洗浄処理し水洗浄処理する工程 (2)不活性ガス気流中、50〜250℃の温度範囲
で、工程(1)で得られる原料炭の脱酸素及び/または
脱水を行う工程 (3)不活性ガス気流中、500〜700℃の温度範囲
で、工程(2)で得られる原料炭を再炭化処理する工程 (4)不活性ガス、二酸化炭素及び水蒸気を含有する混
合ガス気流中、700〜900℃の温度範囲で、工程
(3)で得られる原料炭を賦活処理する工程 [15]原料炭が、ヤシ殻炭、石炭、木炭、タールピッ
チからなる群から選ばれる少なくとも1種が400〜6
00℃の温度範囲で炭化処理されたものである上記[1
4]に記載のオクタフルオロプロパンの製造方法。
酸が鉱酸であり、酸の濃度が、1〜1000mol/m
3の範囲である上記[14]または[15]に記載のオ
クタフルオロプロパンの製造方法。 [17]工程(1)の酸洗浄処理に用いる酸が塩酸及び
/または硫酸である上記[14]〜[16]のいずれか
に記載のオクタフルオロプロパンの製造方法。 [18]工程(2)の後、不活性ガス気流中で300〜
500℃/hrの速度で工程(3)の再炭化処理温度ま
で昇温して工程(3)を行う上記[14]〜[17]の
いずれかに記載のオクタフルオロプロパンの製造方法。 [19]工程(3)の後、不活性ガス気流中で100〜
200℃/hrの速度で工程(4)の賦活処理温度まで
昇温して工程(4)を行う上記[14]〜[18]のい
ずれかに記載のオクタフルオロプロパンの製造方法。 [20]工程(4)において、不活性ガス、二酸化炭素
及び水蒸気を含有する混合ガスが、不活性ガスを50〜
89vol%、二酸化炭素を10〜30vol%、水蒸
気を1〜20vol%含有するものである上記[14]
〜[19]のいずれかに記載のオクタフルオロプロパン
の製造方法。
中で200〜300℃/hrの速度で常温まで冷却する
上記[14]〜[20]のいずれかに記載のオクタフル
オロプロパンの製造方法。 [22]吸着剤のヨウ素吸着量が700〜1000mg
/gである上記[14]〜[21]のいずれかに記載の
オクタフルオロプロパンの製造方法。 [23]吸着剤に含まれるアルカリ金属の総含有量が1
000ppm以下である上記[14]〜[22]のいず
れかに記載のオクタフルオロプロパンの製造方法。 [24]吸着剤に含まれるカリウムの含有量が500p
pm以下である上記[23]に記載のオクタフルオロプ
ロパンの製造方法。 [25]粗オクタフルオロプロパンが、10〜1000
0ppmの不純物を含むものである上記[14]〜[2
4]のいずれかに記載のオクタフルオロプロパンの製造
方法。
エタン、ヘキサフルオロプロペン及び1H−ヘプタフル
オロプロパンからなる群から選ばれる少なくとも1種の
化合物である上記[25]に記載のオクタフルオロプロ
パンの製造方法。 [27]オクタフルオロプロパンの純度が99.999
9質量%以上である上記[14]〜[26]のいずれか
に記載のオクタフルオロプロパンの製造方法。 [28]純度が99.9999質量%以上のオクタフル
オロプロパンを含有することを特徴とするエッチングガ
ス。 [29]純度が99.9999質量%以上のオクタフル
オロプロパンを含有することを特徴とするクリーニング
ガス。
る。本発明のオクタフルオロプロパンの精製方法は、粗
オクタフルオロプロパンを、以下の4つの工程を含む方
法を用いて製造できる吸着剤に接触させて精製すること
を特徴とする。 (1)原料炭を酸洗浄処理し水洗浄処理する工程 (2)不活性ガス気流中、50〜250℃の温度範囲
で、工程(1)で得られる原料炭の脱酸素及び/または
脱水を行う工程 (3)不活性ガス気流中、500〜700℃の温度範囲
で、工程(2)で得られる原料炭を再炭化処理する工程 (4)不活性ガス、二酸化炭素及び水蒸気を含有する混
合ガス気流中、700〜900℃の温度範囲で、工程
(3)で得られる原料炭を賦活処理する工程 本発明のオクタフルオロプロパンの精製方法に用いる吸
着剤は、上記の処理工程を行うことにより、細孔(ミク
ロポア)径が制御された吸着剤として得ることができ
る。
の製造に使用される原料炭としては、ヤシ殻炭、石炭、
木炭及びタールピッチからなる群から選ばれる少なくと
も1種を用いることができる。細孔発達に必要な炭の緻
密性、吸着剤としての硬度等を考慮すると、ヤシ殻炭を
用いることが好ましい。また、原料炭の炭化温度は特に
制限はないが、ほとんど細孔の発達していない、400
〜600℃の範囲で炭化処理されたものを用いることが
でき、好ましくは400〜500℃の範囲で炭化処理さ
れたものがよい。
浄処理する工程(1)から、脱酸素及び/または脱水を
行う工程(2)、再炭化処理を行う工程(3)、賦活処
理する工程(4)までの処理工程について説明する。工
程(1)である、酸洗浄処理し水洗浄処理する工程は、
原料炭中に含まれる金属分、特にアルカリ金属を除去す
るために行う工程である。原料炭中の金属分、特にアル
カリ金属は、賦活処理工程(4)において触媒として作
用し、賦活ガス(水蒸気、二酸化炭素)と原料炭中の炭
素原子の反応を促進し、結果として細孔径の制御が困難
になる。従って、金属分、特にアルカリ金属を除去する
ために、酸及び水による洗浄工程(1)が行われる。
は、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の鉱酸、酢酸、トリフ
ルオロ酢酸等の有機酸を用いることができる。好ましく
は鉱酸を用いるのがよく、さらに好ましくは塩酸及び/
または硫酸を用いることがよく、生成する金属塩を考慮
すると、塩酸を用いることが特に好ましい。酸の濃度と
しては薄すぎると金属除去効果が小さくなり、濃すぎる
とその効果は飽和になるため、1〜1000mol/m
3であるのがよく、好ましくは200〜500mol/
m3であるのがよい。また、酸洗浄に用いる酸溶液の原
料炭に対する割合は、酸の濃度と同様、小さすぎると効
果がなく、大きすぎると飽和になるため、その容積比で
1:1〜5:1の範囲であるのがよく、好ましくは1:
1〜2:1の範囲であるのがよい。
でよく、常温程度に低い温度であっても一昼夜程度放置
すればよく、原料炭に含まれる金属分を十分に洗浄する
ことができる。また、酸洗浄後に行われる水洗浄処理
は、原料炭から溶解した金属塩を原料炭に残さないため
の洗浄であり、その洗浄方法は特に制限はない。例え
ば、上水等の金属塩の少ない水を使用し、連続あるいは
回分式のどちらでも十分に洗浄することができ、洗浄終
了は洗浄後の洗浄液のpH(pH3〜5)で知ることが
できる。
程(2)の前に単独で行ってもよく、脱酸素及び/また
は脱水を行う工程(2)で行ってもよい。工程(2)
は、再炭化処理を行う工程(3)における酸素源の影響
を少なくするための酸素ガス及び水分のパージ工程であ
り、パージガスとしては各種不活性ガスを用いることが
でき、好ましくは窒素ガスを用いるのがよい。パージガ
スの流量と処理時間は特に制限はなく、原料炭から放出
される酸素ガス及び水分を系外にスムースに排気できる
ガス流量と処理時間を適宜選択することができる。工程
(2)の温度は、工程(3)での炭化温度に速やかに昇
温させる目的もあり、再炭化処理工程(3)の温度より
低く、かつ一定温度であり、かつ再炭化しない温度であ
る、50〜250℃の温度範囲がよく、好ましくは、1
00〜250℃の温度範囲がよい。また、オクタフルオ
ロプロパンの精製に用いられる吸着剤は、少なくとも工
程(1)の方法を用いて洗浄した前記の原料炭を出発原
料とする場合は、工程(2)から工程(4)を含む方法
を用いて製造することができる。
(1)で金属除去された原料炭を加熱乾留することによ
り、タール分の分解、炭化マクロ孔の発現・発達及びタ
ール分の炭化を目的とするものであり、賦活処理工程
(4)における細孔の発現・発達に大きく関係する工程
である。そのため工程(3)では温度条件に留意する必
要がある。先ず、工程(2)から工程(3)に移行する
際の昇温速度は、昇温速度が遅いと、乾留揮発物として
タール分が除去されず、マクロ孔が発達しない傾向があ
る。昇温速度は速い程よいが、300〜500℃/hr
の範囲から選択することができる。また、昇温中は不活
性ガス気流下で行うことが好ましい。
度が低いと揮発分を十分に除去できず、細孔分布の幅が
広くなり、温度が高いと炭素基質が収縮し、ミクロ孔の
収縮が起こる。そのため再炭化処理は500〜700℃
の温度範囲で行うことがよく、好ましくは600〜70
0℃の温度範囲であるのがよい。再炭化処理を行う処理
時間としては、前記の目的のためには1〜2時間でよ
い。また、再炭化処理は不活性ガス気流中で行われ、不
活性ガスとしては各種不活性ガスを用いることができ、
窒素ガスが好ましく用いられる。不活性ガスの流量は、
処理原料炭1L当たり2〜10L/minがよく、好ま
しくは3〜5L/minがよい。
再炭化した原料炭とガスを反応させ、細孔を発達させる
工程であり、結晶体内の閉鎖された細孔を開放する第一
段階と、隣接する細孔間の壁が完全に消失して、径が大
きい細孔が形成されていく第二段階で進行する。
度、時間等の条件に留意する必要がある。先ず、賦活処
理工程(4)における処理ガスの種類であるが、空気
(酸素)は好ましくない。その理由としては、原料炭の
炭素との反応が、発熱の大きな反応のため、炉内の温度
調節が難しく、部分的に過熱してしまい均一な賦活がで
きにくいことが挙げられる。また水蒸気も炭素との反応
は比較的激しいため、単独で使用すると賦活処理工程で
の細孔径制御が難しくなる。そのため、炭素との反応が
水蒸気より比較的緩やかな二酸化炭素や、不活性ガスで
ある窒素などを混合させて、緩やかな反応にする必要が
あり、窒素等の不活性ガス、二酸化炭素及び水蒸気を含
有する混合ガスを用いることができる。
激しく反応する水蒸気は低い方がよく、好ましくは不活
性ガス、二酸化炭素及び水蒸気からなる混合ガスで、不
活性ガスを50〜89vol%、二酸化炭素を10〜3
0vol%、水蒸気を1〜20vol%含むものを用い
るのがよい。さらに好ましくは、窒素ガスを70〜80
vol%、二酸化炭素を15〜25vol%、水蒸気を
2〜10vol%含むものがよい。混合ガスの流量は、
処理原料炭1L当たり0.5〜3L/minがよく、好
ましくは1〜2L/minがよい。
れ加熱下で行うため、連続的に行うことが好ましく、特
により高温下での処理工程である工程(3)と工程
(4)は連続的に行うことが好ましい。工程(3)から
工程(4)に移行する際の昇温速度は、昇温速度が遅い
と、炭素結晶体内の閉鎖された細孔が開放せず、表面積
が増大しない。逆に昇温速度が速いと、比表面積、細孔
径が大きくなりすぎる傾向がある。そのため工程(3)
から工程(4)への昇温速度は100〜200℃/hr
であることが好ましい。
と、細孔の開放、拡大が十分に進行せず、温度が高いと
その制御が難しい。そのため賦活処理工程の温度は70
0〜900℃の温度範囲がよく、好ましくは800〜9
00℃がよい。処理時間は、処理時間を長くすると、賦
活の進行により活性炭の細孔径が大きくなる傾向がある
ため、処理時間は、吸着除去の対象となる不純物の大き
さにより決定することができる。FC−218中に含ま
れる不純物を吸着するためには、処理時間は1〜20時
間の範囲から選択することができる。好ましくは、処理
時間は5〜18時間がよい。
で原料炭を常温まで冷却させるが、その降温速度は速い
程よい。降温速度は200〜300℃/hrの範囲から
選択することができ、速度が遅いと、降温に時間を要す
るため、細孔径を制御した吸着剤に細孔の変化が起こる
傾向があるので好ましくない。不活性ガスの流量は吸着
剤の持つ熱量を系外へ円滑に除去するためには大きい方
がよいが、処理炭1L当たり1.5〜3L/minの範
囲から選択することができる。
クタフルオロプロパンを高純度に精製することができる
吸着剤を製造することができ、得られる吸着剤は、原料
炭を酸洗浄処理及び水洗浄処理しているので、特にアル
カリ金属の含有量が少ないことを特徴とする。吸着剤に
含まれるアルカリ金属の総含有量は1000ppm以下
であり、特にカリウムの含有量は500ppm以下であ
り、好ましくは200ppm以下である。吸着剤に含ま
れるアルカリ金属の含有量を測定する方法としては、例
えば吸着剤を灰化後、酸に溶解してICP測定すること
により求めることができる。また、吸着剤のヨウ素吸着
量は700〜1000mg/gであり、ヨウ素吸着量の
測定方法としてはJIS K 1474に基づいて求め
ることができる。
用いて、FC−218を精製する方法について説明す
る。粗FC−218中には、CFC−115、FC−1
216及びHFC227caからなる群から選ばれる少
なくとも1種の化合物が不純物として含まれており、不
純物の含有量は通常、10〜10000ppmの範囲で
ある。本発明のFC−218を精製する方法としては、
公知の方法、例えば固定床による流通法が利用できる。
流通法を用いる接触方法は、連続的処理が可能であるこ
とから好ましく用いられる。接触させる相は気相、液相
どちらでもよく、FC−218から効果的に不純物を除
去することができる。
は、気相接触法では1〜10m/minであり、好まし
くは2〜5m/minであるのがよい。液相接触法では
0.2〜5m/hrであり、好ましくは0.5〜2m/
hrであるのがよい。気相、液相共に線速度が上記より
大きくなると、吸着帯が長くなり、破過までの時間が短
くなってしまうため、吸着能力が低下する傾向がある。
また小さい場合でも、特に吸着能力の向上は見られず、
かえって処理時間が長くかかるため好ましくない。ま
た、精製する処理温度は室温程度でよく、特に冷却、加
温を行わなくてもよい。圧力については、ゲージ圧力で
0〜3MPaでよく、通常の取り扱い易い圧力で処理可
能であり、加圧等の操作は行わなくてもよい。
場合には、再生して使用することが可能である。吸着剤
を再生する場合は、不活性ガスを高められた温度で吸着
剤に通すことにより、FC−218を含む不純物を脱着
することができ、不活性ガスとしては窒素を用いること
ができる。再生温度は100〜400℃の範囲の温度が
よく、好ましくは100〜200℃の範囲で再生するの
がよい。
用いれば、高純度のFC−218を得ることができる。
従って、例えば工程(I)において、クロロジフルオロ
メタンを熱分解してヘキサフルオロプロペンを得る工程
を行い、工程(II)において、工程(I)で得られるヘ
キサフルオロプロペンをフッ素化して粗オクタフルオロ
プロパンを得る工程を行い、さらに工程(III)におい
て、工程(II)で得られる粗オクタフルオロプロパン
を、前記の方法を用いて製造できる吸着剤に接触させて
精製する工程、を行うことにより、高純度のFC−21
8を製造することができる。
量は通常、10〜10000ppmの範囲であるが、本
発明の製造方法を用いて得られるFC−218の純度は
99.9999質量%以上である。ここで、FC−21
8の純度は、FC−218以外のハロカーボン分を10
0質量%から差し引いた値として定義され、純度が9
9.9999質量%以上であるFC−218の分析方法
としては、(1)ガスクロマトグラフィ−(GC)のT
CD法、FID法(いずれもプレカット法を含む)、E
CD法、(2)ガスクロマトグラフィ−質量分析計(G
C−MS)等の分析機器を用いることができる。
バイス製造工程の中のエッチング工程におけるエッチン
グガスとして用いることができる。また、半導体デバイ
ス製造工程の中のクリーニング工程におけるクリーニン
グガスとしても用いることができる。LSIやTFTなどの半
導体デバイスの製造プロセスでは、CVD法、スパッタリ
ング法あるいは蒸着法などを用いて薄膜や厚膜を形成
し、回路パターンを形成するためにエッチングを行う。
また、薄膜や厚膜を形成する装置においては、装置内
壁、冶具等に堆積した不要な堆積物を除去するためのク
リーニングが行われる。これは不要な堆積物が生成する
とパーティクル発生の原因となるためであり、良質な膜
を製造するために随時除去する必要がある。
方法は、プラズマエッチング、マイクロ波エッチング等
の各種ドライエッチング条件で行うことができ、FC−
218とHe、N2、Arなどの不活性ガスあるいはH
Cl、O2、H2などのガスと適切な割合で混合して使用
してもよい。
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。 (実施例1)原料炭である、ヤシ殻炭(フィリピン産)
75Lを300mol/m3の濃度の塩酸で洗浄し、そ
の後水洗浄操作を3回繰り返した。300mol/m3
の濃度の塩酸の使用量は、洗浄する原料炭と同体積量で
あり、塩酸を原料炭に加えた後、15時間静置した後に
液抜きをした。水洗時の水の量は、原料炭の5倍体積量
であり、洗浄の完了は、洗浄後の洗浄液のpHが4とな
ったことにより確認した。
分析結果を示した。
に、酸洗浄を行うことにより原料炭中の金属含有量を低
減することができ、特に細孔径の制御の妨害物質である
アルカリ金属のうち、カリウムの含有量を著しく低減で
きることが分かった。
ータリーキルン:回転数8rpm設定、炉内径950m
m、直胴部620mm、50kw、150A(ma
x))に入れ、90℃で2時間窒素乾燥した。窒素は純
度99%以上のものを用い、その流量は50L/min
とした。さらに、乾燥した原料炭は前述の焼成炉におい
て、表4に示す条件で工程(2)〜工程(4)の処理を
行った。
mの吸着塔に、実施例1と同様の方法で賦活処理まで行
うことにより得られた55gの吸着剤を充填し、FC−
218中に含まれる不純物の吸着を行った。吸着剤中の
水分及び揮発分の除去のため、予め吸着剤は60℃で1
時間、160℃で7時間、計8時間窒素気流中(>1L
/min)で処理した後使用した。この吸着剤を用い
て、CFC−115を400質量ppm、FC−121
6を600質量ppm含むFC−218を、室温、0.
7MPaの加圧、1m/minの線速度で、気相で吸着
剤中に流通し、不純物を吸着させた。吸着剤で処理する
前と後の不純物の量は、ガスクロマトグラフィーで定量
した。ガスクロマトグラフィ−分析における分析条件は
次の通りである。
50、100、150、200分経過後の、吸着塔出口
でのFC−218中のCFC−115、FC−1216
の分析結果を示す。吸着塔出口での不純物濃度は、どち
らの物質の濃度も、200分経過後において1質量pp
m以下であることが分かる。この結果から、一連の賦活
処理した吸着剤を、上記の不純物を含むFC−218と
接触させることにより、不純物を効果的に吸着分離で
き、FC−218を高純度に精製できることが分かっ
た。
シ殻炭の酸洗浄及び水洗浄工程を行わない以外は、実施
例1と同様の賦活処理を行い、得られた吸着剤を用いて
実施例2と同様にFC−218中の不純物の吸着処理を
行った。吸着剤で処理する前と後の不純物の量を、同様
にガスクロマトグラフィーで定量した。表5には、FC
−218を流通し始めてから、50、100分経過後
の、吸着塔出口でのFC−218中のCFC−115及
びFC−1216の分析結果を示す。FC−1216に
ついては、実施例2と同様に吸着分離されているが、C
FC−115は、50分経過後、すでに破過が見られて
いる。この結果から、原料炭を処理する工程のうち、酸
洗浄処理及び水洗浄処理を行う工程を省くと、活性炭の
細孔径が制御されず、CFC−115が吸着分離されな
くなることが分かった。
モルシーボンX2M/6を46g(通称MSC−5A)
(比較例2)、味の素ファインテクノ(株)製のヤシ殻
活性炭Y−10を57g(比較例3)を吸着剤として、
比較例1の吸着剤の代わりに用いた以外は、実施例2と
同様にFC−218中の不純物の吸着を行った。上記活
性炭で処理する前と後の不純物の量を、同様にガスクロ
マトグラフィーで定量した。表5には、FC−218を
流通し始めてから、50、100分経過後の、吸着塔出
口でのFC−218中のCFC−115及びFC−12
16の分析結果を示す。FC−1216については、実
施例2と同様に吸着分離されているが、CFC−115
は、50分経過後、すでに破過が見られている。実施例
1の方法で得られた吸着剤と比べて、CFC−115の
吸着能が劣ることが分かった。
吸着剤に対する各不純物の吸着容量を表6に示した。不
純物の吸着容量は、吸着塔出口のガス中の不純物濃度
が、1質量ppmを超えるところを破過点とし、そこに
至るまでの各不純物の吸着容量を求め、その値を、用い
た吸着剤の重量で除することにより算出した。実施例2
と比較例1〜3の吸着剤を比較すると、実施例2で用い
た吸着剤は、不純物の吸着容量が比較例のものより向上
することが分かった。
の吸着剤101gを、内径22mm×塔長60cmの吸
着塔に充填し、120℃2時間、150℃4時間、ヘリ
ウム気流中で処理した後使用した。この吸着剤を用い
て、FC−1216のみを600質量ppm含むFC−
218を、吸着剤中に室温、0.7MPaの加圧、5m
/minの線速度で気相で流通し、不純物を吸着させ
た。吸着剤で処理する前と後の不純物の量を、同様にガ
スクロマトグラフィーで定量した。実施例2と同様に破
過点を求め、FC−1216の吸着容量を算出した。そ
の結果を表7に示す。
104g(比較例4)、粒状石炭系活性炭CL−Hを9
4g(味の素ファインテクノ(株)製)(比較例5)、
MSC−5Aを91g(比較例6)を吸着剤として、実
施例3の吸着剤の代わりに用いた以外は、実施例3と同
様にFC−1216の吸着を行った。吸着剤で処理する
前と後の不純物の量を、同様にガスクロマトグラフィー
で定量した。このとき実施例2と同様に、FC−121
6の吸着容量を算出した。その結果を表7に示した。
FC−1216単独での吸着は、従来の活性炭系では確
かに有効であったが、本発明の吸着剤の吸着容量は約1
0倍量を示すなど顕著に向上しており、従来の吸着剤よ
り、さらに有効であることが分かった。
18の製造方法を用いれば、高純度のFC−218を得
ることができ、本発明を用いて製造された、高純度のF
C−218は、半導体デバイスの製造工程でエッチング
ガスあるいはクリーニングガスとして用いることができ
る。
Claims (29)
- 【請求項1】 粗オクタフルオロプロパンを、以下の4
つの工程を含む方法を用いて製造できる吸着剤に接触さ
せて精製することを特徴とするオクタフルオロプロパン
の精製方法。 (1)原料炭を酸洗浄処理し水洗浄処理する工程 (2)不活性ガス気流中、50〜250℃の温度範囲
で、工程(1)で得られる原料炭の脱酸素及び/または
脱水を行う工程 (3)不活性ガス気流中、500〜700℃の温度範囲
で、工程(2)で得られる原料炭を再炭化処理する工程 (4)不活性ガス、二酸化炭素及び水蒸気を含有する混
合ガス気流中、700〜900℃の温度範囲で、工程
(3)で得られる原料炭を賦活処理する工程 - 【請求項2】 原料炭が、ヤシ殻炭、石炭、木炭、ター
ルピッチからなる群から選ばれる少なくとも1種が40
0〜600℃の温度範囲で炭化処理されたものである請
求項1に記載のオクタフルオロプロパンの精製方法。 - 【請求項3】 工程(1)の酸洗浄処理に用いる酸が鉱
酸であり、酸の濃度が、1〜1000mol/m3の範
囲である請求項1または2に記載のオクタフルオロプロ
パンの精製方法。 - 【請求項4】 工程(1)の酸洗浄処理に用いる酸が塩
酸及び/または硫酸である請求項1〜3のいずれかに記
載のオクタフルオロプロパンの精製方法。 - 【請求項5】 工程(2)の後、不活性ガス気流中で3
00〜500℃/hrの速度で工程(3)の再炭化処理
温度まで昇温して工程(3)を行う請求項1〜4のいず
れかに記載のオクタフルオロプロパンの精製方法。 - 【請求項6】 工程(3)の後、不活性ガス気流中で1
00〜200℃/hrの速度で工程(4)の賦活処理温
度まで昇温して工程(4)を行う請求項1〜5のいずれ
かに記載のオクタフルオロプロパンの精製方法。 - 【請求項7】 工程(4)において、不活性ガス、二酸
化炭素及び水蒸気を含有する混合ガスが、不活性ガスを
50〜89vol%、二酸化炭素を10〜30vol
%、水蒸気を1〜20vol%含有するものである請求
項1〜6のいずれかに記載のオクタフルオロプロパンの
精製方法。 - 【請求項8】 工程(4)の後、不活性ガス気流中で2
00〜300℃/hrの速度で常温まで冷却する請求項
1〜7のいずれかに記載のオクタフルオロプロパンの精
製方法。 - 【請求項9】 吸着剤のヨウ素吸着量が700〜100
0mg/gである請求項1〜8のいずれかに記載のオク
タフルオロプロパンの精製方法。 - 【請求項10】 吸着剤に含まれるアルカリ金属の総含
有量が1000ppm以下である請求項1〜9のいずれ
かに記載のオクタフルオロプロパンの精製方法。 - 【請求項11】 吸着剤に含まれるカリウムの含有量が
500ppm以下である請求項10に記載のオクタフル
オロプロパンの精製方法。 - 【請求項12】 粗オクタフルオロプロパンが、10〜
10000ppmの不純物を含むものである請求項1〜
11のいずれかに記載のオクタフルオロプロパンの精製
方法。 - 【請求項13】 不純物が、クロロペンタフルオロエタ
ン、ヘキサフルオロプロペン及び1H−ヘプタフルオロ
プロパンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合
物である請求項12に記載のオクタフルオロプロパンの
精製方法。 - 【請求項14】 以下の(I)〜(III)の工程を含むこ
とを特徴とするオクタフルオロプロパンの製造方法。 (I)クロロジフルオロメタンを熱分解してヘキサフル
オロプロペンを得る工程 (II)工程(I)で得られるヘキサフルオロプロペンを
フッ素化して粗オクタフルオロプロパンを得る工程 (III)工程(II)で得られる粗オクタフルオロプロパ
ンを、以下の(1)〜(4)の工程を含む方法を用いて
製造できる吸着剤に接触させて精製する工程 (1)原料炭を酸洗浄処理し水洗浄処理する工程 (2)不活性ガス気流中、50〜250℃の温度範囲
で、工程(1)で得られる原料炭の脱酸素及び/または
脱水を行う工程 (3)不活性ガス気流中、500〜700℃の温度範囲
で、工程(2)で得られる原料炭を再炭化処理する工程 (4)不活性ガス、二酸化炭素及び水蒸気を含有する混
合ガス気流中、700〜900℃の温度範囲で、工程
(3)で得られる原料炭を賦活処理する工程 - 【請求項15】 原料炭が、ヤシ殻炭、石炭、木炭、タ
ールピッチからなる群から選ばれる少なくとも1種が4
00〜600℃の温度範囲で炭化処理されたものである
請求項14に記載のオクタフルオロプロパンの製造方
法。 - 【請求項16】 工程(1)の酸洗浄処理に用いる酸が
鉱酸であり、酸の濃度が、1〜1000mol/m3の
範囲である請求項14または15に記載のオクタフルオ
ロプロパンの製造方法。 - 【請求項17】 工程(1)の酸洗浄処理に用いる酸が
塩酸及び/または硫酸である請求項14〜16のいずれ
かに記載のオクタフルオロプロパンの製造方法。 - 【請求項18】 工程(2)の後、不活性ガス気流中で
300〜500℃/hrの速度で工程(3)の再炭化処
理温度まで昇温して工程(3)を行う請求項14〜17
のいずれかに記載のオクタフルオロプロパンの製造方
法。 - 【請求項19】 工程(3)の後、不活性ガス気流中で
100〜200℃/hrの速度で工程(4)の賦活処理
温度まで昇温して工程(4)を行う請求項14〜18の
いずれかに記載のオクタフルオロプロパンの製造方法。 - 【請求項20】 工程(4)において、不活性ガス、二
酸化炭素及び水蒸気を含有する混合ガスが、不活性ガス
を50〜89vol%、二酸化炭素を10〜30vol
%、水蒸気を1〜20vol%含有するものである請求
項14〜19のいずれかに記載のオクタフルオロプロパ
ンの製造方法。 - 【請求項21】 工程(4)の後、不活性ガス気流中で
200〜300℃/hrの速度で常温まで冷却する請求
項14〜20のいずれかに記載のオクタフルオロプロパ
ンの製造方法。 - 【請求項22】 吸着剤のヨウ素吸着量が700〜10
00mg/gである請求項14〜21のいずれかに記載
のオクタフルオロプロパンの製造方法。 - 【請求項23】 吸着剤に含まれるアルカリ金属の総含
有量が1000ppm以下である請求項14〜22のい
ずれかに記載のオクタフルオロプロパンの製造方法。 - 【請求項24】 吸着剤に含まれるカリウムの含有量が
500ppm以下である請求項23に記載のオクタフル
オロプロパンの製造方法。 - 【請求項25】 粗オクタフルオロプロパンが、10〜
10000ppmの不純物を含むものである請求項14
〜24のいずれかに記載のオクタフルオロプロパンの製
造方法。 - 【請求項26】 不純物が、クロロペンタフルオロエタ
ン、ヘキサフルオロプロペン及び1H−ヘプタフルオロ
プロパンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合
物である請求項25に記載のオクタフルオロプロパンの
製造方法。 - 【請求項27】 オクタフルオロプロパンの純度が9
9.9999質量%以上である請求項14〜26のいず
れかに記載のオクタフルオロプロパンの製造方法。 - 【請求項28】 純度が99.9999質量%以上のオ
クタフルオロプロパンを含有することを特徴とするエッ
チングガス。 - 【請求項29】 純度が99.9999質量%以上のオ
クタフルオロプロパンを含有することを特徴とするクリ
ーニングガス。
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