KR102612966B1 - 신규의 옥타플루오로시클로부탄(c4f8) 정제방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 옥타플루오로시클로부탄(C4F8, OCTAFLUOROCYCLOBUTANE)의 정제방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 옥타플루오로시클로부탄(C4F8)에 함유된 불순물인 C3F6(헥사플루오로프로필렌, Hexafluoropropylene) 및 C4F6(헥사플루오로-2-부틴, Hexafluoro-2-butyne)를 동시에 제거하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 신규의 옥타플루오로시클로부탄(C4F8, OCTAFLUOROCYCLO BUTANE) 정제방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 옥타플루오로시클로부탄(C4F8)에 함유된 불순물인 C3F6(헥사플루오로프로필렌, Hexafluoropropylene) 및 C4F6(헥사플루오로-2-부틴, Hexafluoro-2-butyne)를 동시에 제거하는 방법에 관한 것이다.
옥타플루오로사이클로부탄(Octafluorocyclobutane, C4F8)는 반도체 및 Display 제조공정 중 에칭(Etching)에 사용되는 가스로 공정의 건식 에칭에 사용된다. 옥타플루오로사이클로부탄(Octafluorocyclobutane, C4F8)은 통상적으로 액화 상태로 저장되어 사용 시 기화하여 사용하거나, 또는 정제 후 사용한다.
특히 최근에는 전자 장치의 고도화와 고성능화에 따라 반도체 제조 기술에 사용되는 원료의 고순도화 제조 기술이 중요해지고 있으며, 이에 따라 반도체 디바이스 제조에 있어서는 사용되는 에칭 가스의 순도에 대한 요구 사항도 점점 높아지고 있다.
고집적화된 반도체 디바이스 제조에 옥타플루오로시클로부탄(C4F8)을 세정 가스로 사용하는 경우, 옥타플루오로시클로부탄(C4F8)에 함유된 미량의 불순물로 인해 고밀도 집적회로 제품의 불량이 발생할 수 있다.
따라서 종래기술에서는 고순도의 옥타플루오로시클로부탄(C4F8)을 얻기 위한 다양한 방법, 즉 증류나 불순물 분해제를 이용한 방법이 시도되어 왔다(특허문헌 1, 2 등).
상기와 같은 용도를 갖는 옥타플루오로시클로부탄(C4F8)에 함유된 미량의 불순물로 C3F6(헥사플루오로프로필렌, Hexafluoropropylene) 및 C4F6(헥사플루오로-2-부틴, Hexafluoro-2-butyne) 등이 포함될 수 있다.
상기 특허문헌 1에서는 옥타플루오로시클로부탄(C4F8)과 헥사플루오로프로필렌(C3F6)의 분리는 상기 물질들의 끓는 점 차이를 이용한 증류로 가능한 것으로 기재하고 있으나, 상기 물질들은 분자 사이즈가 거의 동일하여 활성탄, 실리카겔, 제올라이트 등의 공지된 흡착제에 의한 흡착분리법은 불가능한 것으로 기재하고 있다.
이에 특허문헌 1에서는 산화철 및 알칼리토금속을 함유하는 불순물 분해제와 접촉반응시켜 불순물을 제거하고 있다.
한편, 특허문헌 2에서는 헥사플루오로프로필렌(C3F6)의 정제를 위하여 헥사플루오로프로필렌(C3F6)에 포함된 헥사플루오로-2-부틴(C4F6)만을 흡착제인 Molecular sieve 4A, 5A, 또는 13X에 흡착시켜 제거하는 방법에 관하여 기재하고 있다.
상기와 같은 증류나, 불순물 분해제의 사용과 같은 종래기술의 옥타플루오로시클로부탄(C4F8) 정제방법은 대량생산에 불리하며, 또한 헥사플루오로프로필렌(C3F6, Hexafluoropropylene) 및 헥사플루오로-2-부틴(C4F6, Hexafluoro-2-butyne)의 2가지 불순물을 동시에 제거할 수 없어 실질적으로 대량생산이 필요한 산업에 적용되는 것에 한계를 갖는다.
따라서 헥사플루오로프로필렌(C3F6, Hexafluoropropylene) 및 헥사플루오로-2-부틴(C4F6, Hexafluoro-2-butyne)의 2가지 불순물을 동시에 제거하면서도, 또한 산업에서 실질적으로 사용될 수 있고, 정제결과 우수한 순도를 갖는 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)의 정제방법에 관한 기술 개발이 절실히 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점인 산업에서 실질적으로 사용될 수 있도록 우수한 순도를 갖는 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)의 정제방법을 해결하기 위한 것으로서, 특정의 흡착제를 이용하여 옥타플루오로사이클로부탄 (C4F8) 내 불순물인 헥사플루오로프로필렌(Hexafluoropropylene, C3F6), 및 헥사플루오로-2-부틴(Hexafluoro-2-butyne, C4F6)을 선택적으로 동시에, 또는 헥사플루오로프로필렌(Hexafluoropropylene, C3F6), 및 헥사플루오로-2-부틴(Hexafluoro-2-butyne, C4F6)의 각각을 용이하게 제거하여 99.999% 이상의 순도를 갖는 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)의 정제방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 위에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 목적을 위하여, 본 발명의 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)의 정제방법은
(a) 정제가 이루어지는 정제컬럼에 흡착제의 충진 및 상기 충진된 흡착제를 전처리하는 단계; 및
(b) 상기 흡착제를 충진시킨 흡착 컬럼을 상온으로 식힌 후에 헥사플루오로프로필렌 (Hexafluoropropylene, C3F6), 및 헥사플루오로-2-부틴(Hexafluoro-2-butyne, C4F6)을 포함하는 불순물을 포함하는 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)을 공급하는 단계;
(c) 상기 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)에 포함된 불순물인 헥사플루오로프로필렌(Hexafluoropropylene, C3F6), 및 헥사플루오로-2-부틴(Hexafluoro-2-butyne, C4F6)을 상기 흡착제로 흡착하여 동시에 제거하여 99.999% 이상의 순도를 갖는 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)를 회수하는 단계;를 포함한다.
상기 불순물인 헥사플루오로프로필렌(Hexafluoropropylene, C3F6), 및 헥사플루오로-2-부틴(Hexafluoro-2-butyne, C4F6)의 포함량은 각각 100 ppm 이하일 수 있다.
상기 (a) 단계의 흡착제는 제올라이트이고, 상기 제올라이트는 골격 구조가 MFI형이고, SiO2/Al2O3 몰비는 10 내지 500, 바람직하게는 10 내지 250, 더욱 바람직하게는 15 내지 50이며, 비표면적은 200 내지 500 m2/g , 바람직하게는 250 내지 450 m2/g 이고, 세공 크기는 5.0 내지 7.0 Å, 바람직하게는 5.0 내지 6.0 Å, 더욱 바람직하게는 5.0 내지 5.6 Å이다.
구체적인 흡착제로서 MeZSM-5, 또는 상기 흡착제를 50% 이상 포함하는 혼합물일 수 있다.
상기 Me는 수소; NH4+; 또는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 금속;인 것이고, 바람직한 상기 금속은 Na, K, Mg, Ca, Rb, 또는 Ba일 수 있다.
상기 흡착제는, 상기 불순물에 대한 흡착능(불순물의 양 mg/흡착제의 양 g)이 헥사플루오로프로필렌 (Hexafluoropropylene, C3F6)의 경우 0 mg/g 초과 3.45 mg/g 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.01 mg/g 이상 3.40 mg/g 이하, 더욱 바람직하게는 0.01 mg/g 이상 3.30 mg/g 이하일 수 있다.
또한, 헥사플루오로-2-부틴 (Hexafluoro-2-butyne, C4F6)의 경우는 0 mg/g 초과 11.0 mg/g 미만일 수 있고, 바람직하게는 0.01 mg/g 이상 10.8 mg/g 이하, 더욱 바람직하게는 0.01 mg/g 이상 10.5 mg/g 이하일 수 있다.
상기 흡착제의 흡착능은 상기 불순물인 헥사플루오로프로필렌(Hexafluoropropylene, C3F6), 및 헥사플루오로-2-부틴(Hexafluoro-2-butyne, C4F6)의 포함량이 각각 100 ppm 이하인 경우에 150 내지 800℃ 전처리 온도, 압력 0.01 barg 내지 2.5 barg 미만, 바람직하게는 0.05 barg 내지 2 barg의 정제컬럼의 압력, 및 20 내지 30℃의 정제컬럼의 온도 조건에서의 흡착능일 수 있다.
상기 (a) 단계의 전처리는 헬륨 등의 불활성 가스를 이용하여 흡착제 및 정제컬럼에 포함된 공기를 치환 후, 진공펌프를 이용하여 정제컬럼 내의 상기 불활성 가스를 완전히 제거한다. 이때 전처리하는 단계에서의 온도는 150℃ 내지 800℃ 일 수 있으며, 전처리 단계의 시간은 30분 내지 15시간 일 수 있다.
상기 (b) 및 (c) 단계의 온도는 20 내지 30℃일 수 있다.
상기 (b) 단계에서의 상기 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)의 공급 유량은 일정한 압력, 즉 0.01 barg 내지 2.5 barg의 압력에서 액화가 일어나지 않는 범위까지의 양일 수 있으며, 상기 공급 유량은 상기 (c) 단계에서도 이어진다.
또한, 상기 (b) 단계는 옥타플루오로시클로부탄(C4F8)의 공급으로 상기 정제컬럼의 압력은 0.01 barg 내지 2.5 barg 일 수 있으며, 상기 압력은 상기 (c) 단계에서도 이어진다.
상기 (c) 단계에서 얻어진 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)는 순도 99.999% 이상일 수 있다.
본 발명의 옥타플루오로시클로부탄(C4F8)의 정제방법에 의하면, 옥타플루오로시클로부탄(C4F8)에 불순물로 포함되어 있으면서도 옥타플루오로시클로부탄(C4F8)와 분자 사이즈가 거의 유사한 헥사플루오로프로필렌 (Hexafluoropropylene, C3F6), 및 헥사플루오로-2-부틴 (Hexafluoro-2-butyne, C4F6)을 옥타플루오로시클로부탄(C4F8)으로부터 선택적으로 동시에, 또는 각각을 용이하게 제거할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 옥타플루오로시클로부탄(C4F8)의 정제방법은 상기와 같은 불순물의 선택적 용이 제거성에 따라 설비 투자가 적고 생산 능력이 높으며 공업적 대규모 생산에 적합한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 옥타플루오로사이클로부탄 정제 장치의 전제 구성도에 관한 간략도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은, 옥타플루오로시클로부탄(C4F8)의 정제방법에 관한 것으로서,
(a) 정제가 이루어지는 정제컬럼에 흡착제의 충진 및 상기 충진된 흡착제를 전처리하는 단계; 및
(b) 상기 흡착제를 충진시킨 흡착 컬럼을 상온으로 식힌 후에 헥사플루오로프로필렌 (Hexafluoropropylene, C3F6), 및 헥사플루오로-2-부틴(Hexafluoro-2-butyne, C4F6)을 포함하는 불순물을 포함하는 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)을 공급하는 단계;
(c) 상기 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)에 포함된 불순물인 헥사플루오로프로필렌 (Hexafluoropropylene, C3F6), 및 헥사플루오로-2-부틴 (Hexafluoro-2-butyne, C4F6)을 상기 흡착제로 동시 흡착 제거하여 순도 99.999% 이상의 옥타플루오로사이클로부탄를 회수하는 단계;를 포함한다.
상기 불순물인 헥사플루오로프로필렌(Hexafluoropropylene, C3F6), 및 헥사플루오로-2-부틴(Hexafluoro-2-butyne, C4F6)의 포함량은 각각 100 ppm 이하일 수 있다.
상기 (a) 단계의 흡착제는 제올라이트이고, 상기 제올라이트는 골격 구조가 MFI형이고, SiO2/Al2O3 몰비는 10 내지 500, 바람직하게는 10 내지 250, 더욱 바람직하게는 15 내지 50이며, 비표면적은 200 내지 500 m2/g , 바람직하게는 250 내지 450 m2/g 이고, 세공 크기는 5.0 내지 7.0 Å, 바람직하게는 5.0 내지 6.0 Å, 더욱 바람직하게는 5.0 내지 5.6 Å이다.
구체적인 흡착제로서 MeZSM-5, 또는 상기 흡착제를 50% 이상 포함하는 혼합물일 수 있다.
상기 Me는 수소; NH4+; 또는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 금속;인 것이고, 바람직한 상기 금속은 Na, K, Mg, Ca, Rb, 또는 Ba일 수 있다.
상기 흡착제는 상기 불순물에 대한 흡착능(불순물의 양 mg/흡착제의 양 g, 불순물이 모두 흡착되는 양)이 헥사플루오로프로필렌 (Hexafluoropropylene, C3F6)의 경우 0 mg/g 초과 3.45 mg/g 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.01 mg/g 이상 3.40 mg/g 이하, 더욱 바람직하게는 0.01 mg/g 이상 3.30 mg/g 이하일 수 있으며, 헥사플루오로-2-부틴 (Hexafluoro-2-butyne, C4F6)의 경우는 0 mg/g 초과 11 mg/g 미만일 수 있고, 바람직하게는 0.01 mg/g 이상 10.8 mg/g 이하, 더욱 바람직하게는 0.01 mg/g 이상 10.5 mg/g 이하일 수 있다.
상기 흡착제의 흡착능은 상기 불순물인 헥사플루오로프로필렌(Hexafluoropropylene, C3F6), 및 헥사플루오로-2-부틴(Hexafluoro-2-butyne, C4F6)의 포함량이 각각 100 ppm 이하인 경우에 150 내지 800℃ 전처리 온도, 압력 0.01 barg 내지 2.5 barg 미만, 바람직하게는 0.05 barg 내지 2 barg의 정제컬럼의 압력, 및 20 내지 30℃, 더욱 바람직하게는 20 내지 25℃의 정제컬럼의 온도 조건에서의 흡착능일 수 있다.
상기 (a) 단계의 전처리는, 헬륨 등의 불활성 가스를 이용하여 흡착제 및 정제컬럼에 포함된 공기를 치환 후, 진공펌프를 이용하여 정제컬럼 내의 상기 불활성 가스를 완전히 제거하는 것이다. 이때 전처리하는 단계에서의 온도는 150 내지 800℃에서 30분 내지 15시간, 바람직하게는 150 내지 600℃에서 2 내지 10시간, 더욱 바람직하게는 200 내지 500℃에서 3 내지 5시간 가열처리 하는 것일 수 있다.
상기 가열처리 온도가 150℃ 미만이면 제올라이트 내부에 존재하는 수분이 불순물이 흡착되는 자리를 대부분 차지하여 표면 활성도가 저하되고, 결국 불순물의 흡착 효율이 낮아지는 현상이 발생하며, 상기 가열처리 온도가 800℃ 이상인 조건에서 장시간 가열처리 하면 제올라이트의 기공 및 결정구조가 변화 또는 파괴되어 흡착 능력이 낮아지고, 불순물이 포화 흡착되는 시간이 단축되는 문제가 발생한다.
상기와 같은 (a) 단계의 전처리는 흡착제 및 정제컬럼에 포함된 수분 등의 불순물을 제거하여 흡착제의 흡착능을 향상시키기 위한 것이다.
또한, (b) 단계에서 공급되는 옥타플루오로사이클로부탄의 압력은 0.01 내지 2.5 barg 미만일 수 있으며, 바람직하게는 0.05 내지 2.0 barg 일 수 있다. 상기 압력은 (c) 단계에서도 적용된다.
상기 압력이 0.01 barg 보다 낮으면 원료가스의 공급이 원활하지 않아 공정의 경제적인 손실이 일어나며, 2.5 barg 보다 높으면 옥타플루오로사이클로부탄이 액화되어 흡착 효과가 낮아지는 문제가 있다.
상기 (b) 및 (c) 단계의 온도는 20 내지 30℃일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 20 내지 25℃(상온)일 수 있다.
상기 (c) 단계에서 얻어진 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)는 순도 99.999% 이상일 수 있다.
상기와 같은 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)의 정제방법에서의 정제컬럼은 필요에 따라 그 수를 1개 이상으로 할 수 있으며, 또한 상기 컬럼은 수직 또는 수평으로 위치할 수 있다.
또한, 상기 흡착제는 흡착능의 장기간 사용에 의한 파과 시, 재생하여 다시 사용할 수 있다.
이하에서는 바람직한 실시예 등을 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
하기에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 이용하여 본 발명을 설명한다.
<실시예 1>
Na-ZSM-5의 흡착제 20g을 반응기에 설치하고, 헬륨 가스를 사용하여 반응기 내의 공기를 치환 후, 진공펌프를 사용하여 반응기 내의 가스를 완전제거한다. 이때의 처리 온도는 200℃에서 진행하였다. 이후 상온으로 식힌 후, 용기에 들어있는 C3F6 및 C4F6의 불순물이 각각 100ppm 포함된 C4F8(crudesample)을 50cc/min의 유량으로 반응기를 0.2 barg 까지 채운 후 동일한 유량으로 유통시켜 정제를 진행하였다.
상기 정제의 진행 중 불순물인 C3F6 및 C4F6가 모두 검출되기 전, 즉 상기 불순물이 모두 제거되는 시점의 흡착제 Na-ZSM-5의 C3F6 흡착능은 3.29 mg/g이었으며, C4F6 흡착능은 3.55mg/g이었다.
<비교예 1>
상기 실시예 1의 흡착제를 CMS(Carbon Molecular Sieve)로 대체 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 정제를 진행하였다.
<비교예 2>
상기 실시예 1의 흡착제를 MS 4A로 대체 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 정제를 진행하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1, 2의 각각의 흡착제별 C4F8 정제율을 가스 크로마토그래피(Agilent, 5975 Series MSD and 7890A GC)로 분석하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 흡착제 |
통과시간
(시간) |
각각의 불순물의 농도 변화 (mol ppm) | C 4 F 8 순도 (%) | 흡착능 (mg/g) | ||
| C 3 F 6 | C 4 F 6 | C 3 F 6 | C 4 F 6 | |||
| Crude sample | 100 | 100 | 99.98 | - | - | |
| CMS | 1 | 100 | 100 | - | - | - |
| MS 4A | 1 | 100 | 100 | - | - | - |
| Na-ZSM-5 | 36 | 0 | 0 | 99.9999 이상* | 3.29 | 3.55 |
| 38 | 1.16 | 0 | - | 3.47 | 3.75 | |
| 110 | 100 | 0 | - | - | 10.85 | |
| 116 | 100 | 1.04 | - | - | 11.44 | |
*상기 GC 분석 검출한계, 1ppm 이하
상기 표 1에서 보는 바와 같이 실시예 1의 본 발명 흡착제인 Na-ZSM-5의 경우, 흡착제로 비교적 적은 양인 20g을 사용함에도 불구하고 38시간의 장시간의 정제공정 동안 C4F8에 포함된 C3F6 및 C4F6의 불순물을 동시에 제거하는 효과를 나타낸다.
이에 반하여 비교예 1 및 2의 CMS 및 MS 4A의 경우는, 1시간의 단시간 내 C3F6 및 C4F6가 검출되어 C4F8에 포함된 C3F6 및 C4F6의 불순물을 산업적으로 필수조건인 장시간의 공정에서 동시에 제거되는 것이 불가능한 것을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 흡착제는 C4F8에 포함된 C3F6 및 C4F6의 불순물을 산업적으로 동시에 제거할 수 있어 대량생산이 필요한 산업상 적용에 큰 장점을 가지고 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
10 : 불순물이 포함된 옥타플루오로사이클로부탄가스
20 : 정제컬럼
30 : GC-MS 분석장치
40 : 순도 99.999% 이상의 정제된 옥타플루오로사이클로부탄가스의 저장탱크
50 : 유량계
60 : 유량조절기
61 : 역유량조절기
20 : 정제컬럼
30 : GC-MS 분석장치
40 : 순도 99.999% 이상의 정제된 옥타플루오로사이클로부탄가스의 저장탱크
50 : 유량계
60 : 유량조절기
61 : 역유량조절기
Claims (9)
- (a) 정제가 이루어지는 정제컬럼에 흡착제의 충진 및 상기 충진된 흡착제를 전처리하는 단계;
(b) 상기 흡착제를 충진시킨 흡착 컬럼을 상온으로 식힌 후에 헥사플루오로프로필렌 (Hexafluoropropylene, C3F6), 및 헥사플루오로-2-부틴(Hexafluoro-2-butyne, C4F6)을 포함하는 불순물을 포함하는 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)을 공급하는 단계; 및
(c) 상기 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)에 포함된 불순물인 헥사플루오로프로필렌 (Hexafluoropropylene, C3F6)과 헥사플루오로-2-부틴 (Hexafluoro-2-butyne, C4F6)을 상기 흡착제로 동시에 흡착 제거하여 순도 99.999% 이상의 옥타플루오로사이클로부탄를 회수하는 단계;를 포함하며,
상기 흡착제는 제올라이트계 물질이고, 상기 제올라이트계 물질은 골격 구조가 MFI형이고, SiO2/Al2O3 몰비는 10 내지 500이며, 비표면적은 200 내지 500 m2/g 이고, 세공 크기는 5.0 내지 7.0 Å인 것을 특징으로 하는, 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)의 정제방법 - 제1항에 있어서
상기 (a) 단계의 전처리는, 불활성 가스를 이용하여 흡착제 및 정제컬럼에 포함된 공기를 치환 후, 진공펌프를 이용하여 정제컬럼 내의 상기 불활성 가스를 완전히 제거하며, 이때 전처리하는 단계에서의 온도는 150℃ 내지 800℃ 일 수 있으며, 전처리 단계의 시간은 30분 내지 15시간인 것을 특징으로 하는, 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)의 정제방법. - 제1항에 있어서
상기 흡착제의 상기 불순물에 대한 흡착능(불순물의 양 mg/흡착제의 양 g)은 헥사플루오로프로필렌(Hexafluoropropylene, C3F6)의 경우 0mg/g 초과 3.45mg/g 이하이고, 헥사플루오로-2-부틴(Hexafluoro-2-butyne, C4F6)의 경우는 0mg/g 초과 11.0mg/g 미만이고,
상기 불순물인 헥사플루오로프로필렌(Hexafluoropropylene, C3F6) 및 헥사플루오로-2-부틴(Hexafluoro-2-butyne, C4F6)의 양은 각각 100ppm 이하이며,
상기 흡착능은 0.01 barg 내지 2.5 barg의 정제컬럼의 압력, 및 20 내지 30℃의 정제컬럼의 온도 조건에서의 흡착능인 것을 특징으로 하는, 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)의 정제방법. - 제3항에 있어서
상기 흡착제의 상기 불순물에 대한 흡착능(불순물의 양 mg/흡착제의 양 g)은 헥사플루오로프로필렌(Hexafluoropropylene, C3F6)의 경우 0.01mg/g 이상 3.40mg/g 이하이고, 헥사플루오로-2-부틴(Hexafluoro-2-butyne, C4F6)의 경우는 0.01mg/g 이상 10.8mg/g 이하인 것을 특징으로 하는, 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)의 정제방법. - 제1항에 있어서
상기 흡착제는 Me-ZSM-5 또는 Me-ZSM-5를 50중량% 이상 포함하며,
상기 Me는 수소; NH4+; 또는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 금속;인 것을 특징으로 하는, 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)의 정제방법. - 제5항에 있어서
상기 Me의 알칼리 금속 및 알칼리 토금속은 Na, K, Mg, Ca, Rb, 또는 Ba인 것을 특징으로 하는, 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)의 정제방법. - 제1항에 있어서
상기 흡착제는 Na-ZSM-5 또는 Na-ZSM-5를 50중량% 이상 포함한 것을 특징으로 하는, 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)의 정제방법. - 제1항에 있어서
상기 (b) 및 (c) 단계의 온도, 및 압력은 각각 20 내지 30℃ 및 0.01 barg 내지 2.5 barg 이며,
상기 (b) 및 (c) 단계에서의 상기 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)의 공급 유량은 0.01 barg 내지 2.5 barg의 압력에서 액화가 일어나지 않는 범위까지의 양인 것을 특징으로 하는, 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)의 정제방법. - 제8항에 있어서
상기 (b) 및 (c) 단계에서의 압력은, 0.05 barg 내지 2 barg 인 것을 특징으로 하는, 옥타플루오로사이클로부탄(C4F8)의 정제방법.
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2542394B2 (ja) | 1987-08-06 | 1996-10-09 | イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | ヘキサフロロプロピレンの精製方法 |
| KR20020082875A (ko) * | 2001-01-15 | 2002-10-31 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 옥타플루오로시클로부탄의 정제방법, 그 제조방법 및그것의 용도 |
| JP2010005542A (ja) * | 2008-06-27 | 2010-01-14 | Tosoh Corp | Ｐｆｃ吸着剤及びそれを用いたｐｆｃ除害方法 |
| JP2017196601A (ja) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 大旺新洋株式会社 | ガスの分子径の制御方法及びガスの分離方法 |
| KR20210107767A (ko) * | 2018-12-28 | 2021-09-01 | 다이킨 고교 가부시키가이샤 | 헥사플루오로부타디엔의 정제 방법 |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2542394B2 (ja) | 1987-08-06 | 1996-10-09 | イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | ヘキサフロロプロピレンの精製方法 |
| KR20020082875A (ko) * | 2001-01-15 | 2002-10-31 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 옥타플루오로시클로부탄의 정제방법, 그 제조방법 및그것의 용도 |
| KR100516574B1 (ko) | 2001-01-15 | 2005-09-22 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 옥타플루오로시클로부탄의 정제방법, 그 제조방법 및그것의 용도 |
| JP2010005542A (ja) * | 2008-06-27 | 2010-01-14 | Tosoh Corp | Ｐｆｃ吸着剤及びそれを用いたｐｆｃ除害方法 |
| JP2017196601A (ja) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 大旺新洋株式会社 | ガスの分子径の制御方法及びガスの分離方法 |
| KR20210107767A (ko) * | 2018-12-28 | 2021-09-01 | 다이킨 고교 가부시키가이샤 | 헥사플루오로부타디엔의 정제 방법 |
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