KR101198350B1 - 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기 - Google Patents

고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저장체 내에 원료대상이 되는 HFP를 충진 또는 유입하되, 상기 저장체는 내설하면서 저장체의 내부온도를 비점 조절수단에 의해 온도조절이 가능토록 하고, 최외곽을 진공상태로 형성하여 단열 및 열손실을 방지함과 동시에, 저장체 내부의 길이방향에 따른 온도 측정이 가능하며, 비점 조절수단에 의한 비점차이로 인해 분리되는 저비점 불순물, 고비점 불순물의 배기 및 불순물이 분리된 고순도의 HFP의 이송이 손쉬운 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기에 관한 것이다.

Description

고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기{Purifying Cold trap for High Purity HexaFluoroPropylen}
본 발명은 고순도의 HFP 정제를 위해 진공을 통한 단열 및 용기 내부의 온도조절을 통한 비점차이를 이용해, HFP에서 불순물을 분리할 수 있도록 한 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기에 관한 것이다.
현재 반도체 및 LCD 제조공정에서는 퍼플루오르메탄(Perfluoromethane, CF4), 퍼플루오르에탄(Perfluoroethane, C2F6), 퍼플루오르부탄(Perfluorobutane, C4F8) 등의 난분해성 퍼플루오르화합물이 플라즈마 에칭 및 세정공정에서 대량으로 사용되고 있다. 그러나 퍼플루오르화합물은 대기 중에서 수명이 길고 안정한 화합물이며 적외선 흡수도가 높아 지구온난화지수(GWP, Global Warming Potential)가 이산화탄소에 비하여 퍼플루오르메탄S라서 현재 반도체 및 LCD 제조공정에서 지구온난화지수가 극히 높은 온실가스인 퍼플루오르화합물을 대체할 수 있는 가스가 절실하게 필요한 실정이다.
이에, 클로로디플루오르메탄의 열분해 및 폴리테트라플루오르에틸렌의 열분해에 의해서 제조된 HFP(헥사플루오르프로필렌)을 사용하고자 함에 있어서도, 이러한 상기 HFP 내에는 탄소수 2 내지 6 범위인 퍼플루오르화합물을 불순물로 포함하고 있으며, HFP의 충진공정 및 제품 제조 공정상 저비점의 O2, N2, CO, CO2, CH4, CF4 등의 불순물 혼재할 가능성이 많기에, 반도체 및 LCD 제조 공정상 불필요한 요소이며 제거 대상이 되는 이러한 불순물을 제거하여 고순도의 HFP를 얻을 수 있는 정제용기의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 HFP가 충진 또는 유입되는 저장체를 형성하되, 저장체 외부를 진공상태로 유지하여 단열 및 열손실이 방지되도록 함과 동시에, 비점 조절수단을 통한 저장체 내부의 온도조절로 HFP에서 HFP 내에 함유된 저비점 또는 고비점의 불순물이 비점차이로 분리되도록 하고, 분리된 불순물의 배기와 고순도의 HFP의 이송이 용이한 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시 예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 원료대상이 되는 HFP가 유입 또는 충진되는 저장체(10); 상기 저장체(10)가 내설되며, 비점 조절수단(23)이 유입되어 저장체(10) 내부온도를 조절할 수 있도록 하는 비점조절 하우징(20); 상기 비점조절 하우징(20)이 내설되며, 내부를 진공상태로 유지하여 저장체(10) 및 비점조절 하우징(20)이 단열되도록 하는 진공 하우징(30); 상기 저장체(10) 내부에 길이방향으로 설치되어, 저장체(10) 내부의 온도를 측정하는 온도감지부(40); 상기 저장체(10) 내에서 비점차이에 의해 기체화된 HFP 또는 불순물을 외부로 배기하는 배기관(50); 상기 저장체(10) 내에서 비점차이에 의해 액체화된 HFP를 외부로 이송시키는 이송관(60); 으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 HFP와 불순물과의 비점차이를 이용하여 HFP에 포함되어 있는 O2, N2, CO, CH4 등 비점이 낮은 불순물 및 PerFluorocompound와 같은 고비점 불순물을 효과적으로 손쉽게 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기존의 흡착 방법 및 암모니아 반응에 의한 불순물 제거 방법보다 용이하게 고순도의 HFP를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기존의 추출증류법, 알칼리 반응 또는 암모니아 반응과 같은 작용기에 의한 정제시 필요한 정제 시설과 수세 시설이 불필요하며, 조작이 간단한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 내부에서 비점차이로 분리된 불순물의 배기 및 불순물이 분리된 고순도 HFP의 이송이 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 HFP가 저장되는 저장체 내부의 온도조절이 가능하고, 진공을 통한 단열로 열손실이 방지되어 정제효율이 증대되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기를 나타낸 일실시예의 정면 단면도.
본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등 물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이를 위한 본 발명의 일실시예는 원료대상이 되는 HFP(HexaFluoroPropylen)가 유입 또는 충진되는 저장체(10); 상기 저장체(10)가 내설되며, 비점 조절수단(23)이 유입되어 저장체(10) 내부온도를 조절할 수 있도록 하는 비점조절 하우징(20); 상기 비점조절 하우징(20)이 내설되며, 내부를 진공상태로 유지하여 저장체(10) 및 비점조절 하우징(20)이 단열되도록 하는 진공 하우징(30); 상기 저장체(10) 내부에 길이방향으로 설치되어, 저장체(10) 내부의 온도를 측정하는 온도감지부(40); 상기 저장체(10) 내에서 비점차이에 의해 기체화된 HFP 또는 불순물을 외부로 배기하는 배기관(50); 상기 저장체(10) 내에서 비점차이에 의해 액체화된 HFP를 외부로 이송시키는 이송관(60); 으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비점 조절수단(23)은 액화질소(LN2)가 사용되며, 상기 비점조절 하우징(20)의 유입부(21) 및 배출부(22)를 통해, 유입/배출이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이송관(60)은 일단에 절곡부(61)를 형성하고, 상기 절곡부(61)는 저장체(10)의 내부 저면에 수평을 이루며 인접하게 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도감지부(40)는 다수의 온도감지센서(41)가 길이방향으로 이격설치되어, 저장체(10) 내부의 길이방향 위치에 따른 온도를 각각 측정할 수 있도록 한다.
또한, 상기 비점 조절수단(23)은 비점차이에 의해, HFP에 함유된 저비점 불순물 또는 저비점 불순물이 HFP와 분리될 수 있도록, 상기 저장체(10) 내부온도를 HFP의 비점보다는 낮되 HFP에 함유된 저비점 불순물의 비점보다는 높도록 유지시키거나, 또는, 저장체(10) 내부온도를 HFP의 비점보다는 높되 HFP에 함유된 고비점 불순물의 비점보다는 낮도록 유지시키거나 또는, 저장체(10) 내부온도가 HFP에 함유된 고비점 불순물의 비점보다 높게 유지시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기를 상세히 설명하도록 한다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기(100)는 저장체(10), 비점조절 하우징(20), 진공 하우징(30), 온도감지부(40), 배기관(50), 이송관(60)을 포함한다.
상기 저장체(10)는 본 발명의 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기의 중심부에 형성되는 것으로서, 내부에 정제를 위한 원료대상이 되는 HFP가 유입 또는 충진되어 저장되는 곳이다. 물론, 상기 저장체(10)의 내부에 HFP를 유입 또는 충진시키기 위해서는, 상기 저장체(10)의 내부와 일단이 연통되는 유입관(12)이 형성되어 있어야 함은 당연할 것이며, 상기 유입관(12)을 통해 사전에 흡착제 등을 이용해 내부의 잔여수분이 제거된 HFP가 저장체(10) 내부에 저장될 수 있도록 한다.
상기 비점조절 하우징(20)은 전술된 저장체(10)가 내설되는 것으로서, 다시 말해 비점조절 하우징(20)이 저장체(10)의 외주연을 이격거리를 두고 감싸는 형태를 가진다.
이러한 상기 비점조절 하우징(20)은 비점조절 하우징(20)의 저면과 일단이 연통되는 유입부(21) 및 비점조절 하우징(20)의 외주연 일측면에 일단이 연통되는 배출부(22)가 형성되어, 상기 유입부(21)를 통해 비점조절 하우징(20) 내에 비점 조절수단(23)이 유입되고, 배출부(22)를 통해 비점조절 하우징(20)의 외부로의 배출 또한 가능하게 한다.
상기 비점조절 하우징(20) 내에 유입된 비점 조절수단(23)은 저장체(10)의 온도를 조절(대게 온도를 낮추는 역할을 한다)하는 역할을 한다. 본 발명에서의 비점 조절수단(23)으로는 액화질소(LN2)가 사용되었다.
이러한, 상기 비점 조절수단(23)을 통해 저장체(10)의 온도를 낮춤으로써, 저장체(10) 내부에 유입 또는 충진되어 있는 HFP의 온도 또한 낮춰지도록 하되, 비점차이에 의해 HFP에 함유된 저비점 불순물 또는 저비점 불순물이 저장체(10) 내부에서 HFP와 분리될 수 있도록 하는 것으로, 그 일실시예를 살펴보면,
상기 저장체(10) 내부온도를 HFP의 비점보다는 낮되 HFP에 함유된 저비점 불순물의 비점보다는 높도록 하거나(HFP는 액체상태가 되고, HFP에 함유된 저비점 불순물은 기체상태가 되어 상호간 분리된다.- 제1경우), 또는, 저장체(10) 내부온도를 HFP의 비점보다는 높되 HFP에 함유된 고비점 불순물의 비점보다는 낮도록 유지하거나(HFP는 기체상태가 되고, HFP에 함유된 고비점 불순물은 액체상태가 되어 상호간 분리된다.- 제2경우) 또는, 저장체(10) 내부온도가 HFP에 함유된 고비점 불순물의 비점보다 높게 유지시키는 것( 상기 제 1경우를 통해 기체상태의 저비점 불순물을 외부로 배기하여 제거하고, 제 2경우를 통해 기체상태의 HFP를 외부로 배출하여 저장한 다음 시행하는 것으로, 저장체(10) 내부에 고비점 불순물만이 존재할 시 저장체(10) 내부온도에 의해 고비점 불순물을 기체상태가 된다.)이다.
상기 진공 하우징(30)은 전술된 비점조절 하우징(20)을 내설하는 것으로, 본 발명의 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기의 최외각에 위치되는 부분이다.
이러한, 상기 진공 하우징(30)은 비점조절 하우징(20)을 이격거리를 두고 내설하고 있는 것으로, 본 발명에서는 비점조절 하우징(20)이 내설된 진공 하우징(30) 내부를 흡입관(31)을 통해 내부의 공기를 빼내어, 상기 비점조절 하우징(20) 내부를 진공상태로 사용한다.
상기 진공 하우징(30)의 내부가 진공상태가 됨으로 인하여, 상기 진공 하우징(30)의 내측에 위치하게 되는 비점조절 하우징(20) 및 저장체(10)가 단열되고 열손실이 방지되는 효과를 가지게 되는 것이다.
상기 온도감지부(40)는 전술된 저장체(10)의 내부에 길이방향으로 설치되어, 상기 저장체(10) 내부의 온도를 측정하는 것으로서, 상기 온도감지부(40)는 저장체(10)의 길이방향으로 다수의 온도감지센서(41)를 이격시키며 배치설치함으로써, 상기 저장체(10) 내부의 길이방향에 따른 온도를 각각 측정할 수 있도록 한다.
상기 배기관(50)은 전술된 저장체(10)의 상부에 일단에 연통연결되어 있는 것으로서, 상기 저장체(10) 내부에서 비점 조절수단(23)에 의해, 비점차이로 인해 분리된 기체상태의 물질을 외부로 배기할 수 있도록 것으로, 상기 저장체(10) 내에서 HFP는 액체, 저비점 불순물은 기체상태로 분리되는 경우에는 기체상태의 저비점 불순물을 외부로 배기하는 용도로 사용될 수 있고, 상기 저장체(10) 내에서 HFP는 기체, 고비점 불순물은 액체상태로 분리되는 경우에는 기체상태의 HFP를 외부로 배기하여 별도의 저장수단(ex: 저장탱크(Storage Vessel))에 저장되어 사용될 수 있도록 하는 것이다.
다시 말해, 상기 배기관(50)은 저장체(10) 내부에서 기체화된 물질을 외부로 배기하여 방출하거나 외부로 배기하여 저장될 수 있도록 하는 것이다.
상기 이송관(60)은 일단이 저장체(10) 내부에 내입되어 저장체(10)의 저면 또는 저면 부근까지 위치되도록 하고, 타단은 저장체(10)의 외부로 돌출되도록 한다.
이러한, 상기 이송관(60)은 저장체(10) 내에서 비점차이로 인해 분리된 액체상태의 물질을 외부로 이송시킬 수 있도록 하는 것으로, 상기 저장체(10) 내에서 HFP는 액체, 저비점 불순물은 기체상태로 분리되는 경우, 기체상태의 저비점 불순물을 상기 배기관(50)을 통해 외부로 배기한 후에 저장체(10)에 남게 되는 액체상태의 HFP를 외부로 이송하기 위한 것이다.
물론, 본 발명에 따른 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기는 HFP에서 저비점 불순물 및 고비점 불순물을 제거하는데 각각 하나씩 사용될 수 있는 것으로, 이 경우, 액체상태의 HFP는 또 다른 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기(100')의 유입관(12)과 연결된 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기(100)의 이송관(60)을 통해 이송이 되는 것이다.
즉, 상기 이송관(60)은 저장체(10) 내부에서 액체(액상)화된 물질을 외부로 이송할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 이러한 상기 이송관(60)의 일단에는 소정각도로 절곡되는 절곡부(61)가 형성되도록 하여, 상기 절곡부(61)의 단부가 저장체(10)의 내부 저면에 수평을 이루며 인접하게 배치되도록 하는 것으로, 직립형태로 저장체(10) 내부에 내입되던 이송관(60)의 일단이 절곡부(61)를 통해 소정각도 기울어짐으로써, 직립형태로 이송관(60)의 내부 저면에 배치되는 것보다, 소정각도로 기울어져 있는 절곡부(61)의 단부를 저장체(10)의 내부 저면과 수평을 유지시키는 것이, 절곡부(61)의 단부 부분으로 더욱 많은 액상의 물질을 흡입할 수 있는 것이다.
더불어, 전술된 바와 같은 본 발명의 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기는 최상단에 커버(11)가 형성되어 있으며, 이러한 커버(11)의 저면에는 저장체(10) 및 진공 하우징(30)의 상부가 각각 연결되어 있고, 상기 비점조절 하우징(20)의 상부는 저장체(10)의 상부측 외주연 연결되어 있도록 하며, 전술된 유입관(12), 배기관(50), 이송관(60)은 모두 커버(11)를 관통하여 일단이 저장체(10)에 연통되거나 내입될 수 있도록 하되, 타단은 커버(11)의 상부로 돌출될 수 있도록 한다. 더불어, 온도감지부(40) 또한 상단부가 커버(11)를 관통하여 외부로 돌출되도록 한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.
10: 저장체 11: 커버
12: 유입관 20: 비점조절 하우징
21: 유입부 22: 배출부
23: 비점 조절수단 30: 진공 하우징
31: 흡입관 40: 온도감지부
41: 온도감지센서 50: 배기관
60: 이송관
100, 100': 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기

Claims (5)

  1. 원료대상이 되는 HFP(HexaFluoroPropylen)가 유입 또는 충진되는 저장체(10);
    상기 저장체(10)가 내설되며, 비점 조절수단(23)이 유입되어 저장체(10) 내부온도를 조절할 수 있도록 하는 비점조절 하우징(20);
    상기 비점조절 하우징(20)이 내설되며, 내부를 진공상태로 유지하여 저장체(10) 및 비점조절 하우징(20)이 단열되도록 하는 진공 하우징(30);
    상기 저장체(10) 내부에 길이방향으로 설치되어, 저장체(10) 내부의 온도를 측정하는 온도감지부(40);
    상기 저장체(10) 내에서 비점차이에 의해 기체화된 HFP 또는 불순물을 외부로 배기하는 배기관(50);
    상기 저장체(10) 내에서 비점차이에 의해 액체화된 HFP를 외부로 이송시키는 이송관(60);
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 비점 조절수단(23)은
    액화질소(LN2)가 사용되며, 상기 비점조절 하우징(20)의 유입부(21) 및 배출부(22)를 통해, 유입/배출이 가능한 것을 특징으로 하는 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 이송관(60)은
    일단에 절곡부(61)를 형성하고, 상기 절곡부(61)는 저장체(10)의 내부 저면에 수평을 이루며 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 온도감지부(40)는
    다수의 온도감지센서(41)가 길이방향으로 이격설치되어, 저장체(10) 내부의 길이방향 위치에 따른 온도를 각각 측정할 수 있도록 하는 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 비점 조절수단(23)은
    비점차이에 의해, HFP에 함유된 저비점 불순물 또는 저비점 불순물이 HFP와 분리될 수 있도록,
    상기 저장체(10) 내부온도를 HFP의 비점보다는 낮되 HFP에 함유된 저비점 불순물의 비점보다는 높도록 유지시키거나, 또는, 저장체(10) 내부온도를 HFP의 비점보다는 높되 HFP에 함유된 고비점 불순물의 비점보다는 낮도록 유지시키거나 또는, 저장체(10) 내부온도가 HFP에 함유된 고비점 불순물의 비점보다 높게 유지시키는 것을 특징으로 하는 고순도 헥사플루오르프로필렌 정제용기.
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