進入20世紀90年代以后, 隨著我國高新技術的快速發(fā)展，集成電路（IC）、發(fā)光二極管（LED）、太陽能電池（SOLAR CELL）、光導纖維（Light-guide Fiber）等高新技術領域迅猛發(fā)展。超高純（電子級）二氧化碳在此背景下，具有廣闊的應用空間，其主要用于激光、電子工業(yè)、反應堆氣體冷卻劑、醫(yī)學的臨界萃取、科學研究等高新技術領域。在高新領域產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，超高純（電子級）二氧化碳氣體對產(chǎn)品的最終質量起著十分重要的作用，其質量指標控制十分嚴格。目前國內(nèi)市場上純度≥99.995%的產(chǎn)品便稱為高純CO2產(chǎn)品，其水分、氧氣等雜質的含量較高，與國外的高純CO₂產(chǎn)品相比存在著明顯的差距，因而使得國內(nèi)的高純二氧化碳在高端技術領域應用具有較大的局限性。
　　杭州快凱超高純（電子級）二氧化碳技術

　　杭州快凱高效節(jié)能新技術有限公司為打破國內(nèi)高純CO₂產(chǎn)品依賴進口的局面，成功研發(fā)超高純（電子級）二氧化碳生產(chǎn)技術，已獲得國家專利。目前已在福建智勝化工股份有限公司建立年產(chǎn)1200噸超高純（電子級）二氧化碳生產(chǎn)基地，生產(chǎn)的超高純（電子級）二氧化碳產(chǎn)品純度≥99.999%（二氧化碳純度≥99.999%，揮發(fā)烴含量≤0.5ppm，水分含量≤1.0ppm），產(chǎn)品質量達到日本昭和電工高純二氧化碳質量標準要求，并將于2016年5月份投放市場。我公司可根據(jù)不同客戶的質量要求，制備不同質量標準的CO₂系列產(chǎn)品。

超高純（電子級）二氧化碳制備方法及技術展望核心技術

　　摘要：本文針對超高純（電子級）二氧化碳的生產(chǎn)過程及技術特點，展望了超高純（電子級）二氧化碳未來的發(fā)展。 

　　關鍵詞：超高純（電子級），二氧化碳，技術，發(fā)展；

　　1 前言

　　進入20世紀90年代以后, 隨著我國高新技術的快速發(fā)展，集成電路（IC）、發(fā)光二極管（LED）、太陽能電池（SOLAR CELL）、光導纖維（Light-guide Fiber）等高新領域都獲得迅猛發(fā)展。上述高新領域產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，從芯片的生長到最后器件的封裝，幾乎每一步、每一個環(huán)節(jié)都離不開高純(電子級)氣體，才能保證制造出性能可靠的各種器件。其中高純(電子級)二氧化碳主要用于激光切割機的激光氣體、電子工業(yè)、反應堆氣體冷卻劑、醫(yī)學的臨界萃取、半導體制造中氧化、擴散，化學氣相淀積，超臨界清洗氣體等領域。

　　同光電子、微電子工業(yè)一樣，我國高純(電子級)二氧化碳氣體的研究與生產(chǎn)起步較晚，資金投入量也顯得相對不足。改革開放以來，我國政府已將IC產(chǎn)業(yè)列為國家重點發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，電子工業(yè)、光電子產(chǎn)業(yè)、光纖制造業(yè)發(fā)展迅猛。隨著IC產(chǎn)業(yè)國際化競爭日益加劇，我國依賴進口電子氣體生產(chǎn)IC的現(xiàn)狀正面臨著嚴峻的市場考驗。因此，中國的IC制造商一直渴望國內(nèi)開展高純(電子級)二氧化碳氣體的研究與生產(chǎn)，以解決IC生產(chǎn)的“源”的問題，從根本上解除IC制造業(yè)的后顧之憂，打通兆位級集成電路和VLSI級集成電路發(fā)展的“瓶頸”問題。

　　2 高純（電子級）二氧化碳技術及現(xiàn)狀

　　國際上高純二氧化碳制造商十分重視高純(電子級)二氧化碳質量指標控制，特別是對電子工業(yè)產(chǎn)品和醫(yī)學科學研究有害的雜質，如各種碳氫化合物、氨、硫化物、氮氧化合物、氰化物、醇、醛、酯、醚等限制嚴格，并加以量化控制。目前國際上生產(chǎn)高純(電子級)二氧化碳的企業(yè)有日本昭和電工株式會社（Showa Denko），其擬訂并執(zhí)行企業(yè)設定的高純二氧化碳質量標準。隨著我國市場經(jīng)濟與國際市場的接軌，關系到電子工業(yè)領域產(chǎn)品質量和醫(yī)學科學研究成果的高純(電子級)二氧化碳產(chǎn)品質量與國際接軌也勢在必行。我國于2009年9月頒布了高純二氧化碳GB/T 23938-2009質量標準，該標準制定的指標質量要求相對較低。

　　隨著激光、超臨界萃取、反應堆氣體冷卻及科學領域的發(fā)展，尤其是電子工業(yè)的日益繁榮，近年來發(fā)光二極管和平板顯示器中對高純(電子級)二氧化碳的需求量激增。而我國目前市場上幾乎無連續(xù)穩(wěn)定的高純(電子級)二氧化碳生產(chǎn)線。在這個背景下，杭州快凱公司利用在食品級二氧化碳領域的十多年的研究、開發(fā)先進生產(chǎn)工藝技術，并獲得了較多的專利，進一步深化研究，精心優(yōu)化設計并建成一套千噸級/年的超高純（電子級）二氧化碳生產(chǎn)線，裝置試車運行后，一次成功實現(xiàn)了各項指標優(yōu)于日本昭和、臺灣三福的標準。其純度大于99.999%。

　　表1.1杭州快凱公司超高純二氧化碳產(chǎn)品品質與各標準對比表

　　3 技術特點

　　因高純(電子級)二氧化碳對產(chǎn)品純度要求不僅要達到99.999%以上，對部分雜質濃度要求甚至要達到PPb級（part per billion），因此在裝置的工藝設計、過程控制、分析精度等方面都有極高的要求。杭州快凱公司十多年來利用在食品級液體二氧化碳上的專業(yè)技術優(yōu)勢，選取品質較好的食品級液體二氧化碳做原料，采用物理吸附及化學處理等并配合相關專利技術的新工藝，實現(xiàn)產(chǎn)品純度穩(wěn)定達到99.999%以上的超高純（電子級）二氧化碳產(chǎn)品，產(chǎn)品質量可達到日本昭和電工高純二氧化碳質量標準要求及國家高純二氧化碳標準的要求。

杭州快凱高純二氧化碳制造工藝過程如下：

　　原料－→預處理－→純化（新工藝）－→深度凈化－→產(chǎn)品儲罐

　?。?9.9%CO2）                          （化學、物理吸附）

　　該工藝選用食品級液體二氧化碳做為原料，此類原料純度一般在99.9%以上，雜質較少，一氧化碳、氫氣含量較低，利用純化新工藝，能有效的除去產(chǎn)品中相關的雜質；生產(chǎn)過程中原料損耗低、純化新工藝中的能量平衡并回收利用，電耗等較低，流程相對簡單可靠，產(chǎn)品收率高，投資省。因為對雜質含量要求很高，因此多級精餾為該生產(chǎn)過程的控制難點，杭州快凱公司經(jīng)過多次試驗選用進口的高效填料，有效降低純化塔高度，實現(xiàn)了輕重組分的有效分離，大量節(jié)省了設備投資和能量消耗。最為關鍵的是整個裝置實現(xiàn)了撬塊化布置，從原料進料至產(chǎn)品產(chǎn)出，整個裝置可實現(xiàn)緊湊、美觀、操作方便的一體化布置，并且占地面積很小，投資省。

　　4 我國高純二氧化碳制造技術展望

　　我國高純(電子級)二氧化碳氣體的發(fā)展從整體上看，相對落后于國外同行水平。不過，高純(電子級)二氧化碳在其應用領域中的重要性，以及對我國尖端技術的牽制作用，已經(jīng)引起中國高層主管部門的高度重視。因此，國家從多個資金渠道，已開始對國產(chǎn)化超高純（電子級）二氧化碳氣體的研究及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供資金扶持。

　　杭州快凱公司已建成的千噸級/年高純(電子級)二氧化碳項目已順利投產(chǎn)，產(chǎn)品經(jīng)國家權威機構檢測，各項指標優(yōu)于日本昭和、臺灣三福、及國家標準的要求。這是個良好的開端，對平衡國際電子氣體在中國的價格起了重要作用，隨著我國電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，中國高純(電子級)二氧化碳氣體將有會有更大的突破，市場占有率也必將不斷提高。

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