用于產(chǎn)生氟的電解池中的液位控制的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，該電解池具有彼此由隔離壁隔開的陽極腔室和陰極腔室、是用于通過電解包含KF的HF加合物的含氟化氫混合熔融鹽的電解浴(電解質(zhì))來產(chǎn)生氟氣，其中該方法包括以下步驟：(a)在氟氣產(chǎn)生期間由壓力感測(cè)裝置來檢測(cè)該陽極腔室和該陰極腔室中的至少一個(gè)腔室中的壓力，該壓力感測(cè)裝置包括伸入(浸入)該電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)；以及優(yōu)選地，(b)在任何時(shí)間和/或在測(cè)量和/或控制該陽極腔室和/或該陰極腔室中的該電解浴(電解質(zhì))液位期間將有效量的氟化氫供應(yīng)穿過該壓力感測(cè)裝置的該管，以由此去除和/或防止在這些壓力感測(cè)裝置的該管中由可能的結(jié)晶的KF的HF加合物引起的堵塞。
【專利說明】用于產(chǎn)生氟的電解池中的液位控制
[0001]本發(fā)明要求在2011年12月22日提交的EP專利申請(qǐng)?zhí)?1195431.9的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，該專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容出于所有目的通過引用結(jié)合在此。
[0002]本發(fā)明涉及一種對(duì)電解池(電解槽)中的電解質(zhì)進(jìn)行液位控制的改進(jìn)方法，該電解池是用于由KF的HF加合物的熔融鹽電解產(chǎn)生單質(zhì)氟；并且優(yōu)選地涉及一種進(jìn)行液位控制并且同時(shí)防止和/或去除在用于控制電解池(電解槽)中的電解質(zhì)的液位的管中的堵塞物的改進(jìn)方法，該電解池是用于由KF的HF加合物的熔融鹽電解產(chǎn)生單質(zhì)氟。
[0003]電解產(chǎn)生的單質(zhì)氟經(jīng)常打算在一種用于制造電子器件的方法中用于供應(yīng)(輸送)。單質(zhì)氟(F2)不具有GWP(全球變暖潛力)并且對(duì)臭氧層沒有影響。單質(zhì)氟適用作氟化劑，例如用于制造在表面上被氟化的聚合物、用于制造尤其用于Li離子電池的被氟化的溶劑；用作用于制造電子器件的腔室清潔劑和蝕刻劑，這些電子器件尤其是半導(dǎo)體、光生伏打電池、微電子機(jī)械系統(tǒng)(“MEMS”)、TFT(平板顯示器或液晶顯示器的薄膜晶體管)等等。
[0004]關(guān)于用作制造電子器件，尤其是半導(dǎo)體、光生伏打電池、MEMS以及TFT的蝕刻劑，沉積多個(gè)層并且蝕刻這些層的一部分的若干個(gè)連續(xù)步驟是必要的。氟可以用于蝕刻由極為不同的構(gòu)造組成的多個(gè)層，例如用于蝕刻含硅層或形成揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物(例如鎢)的化合物的其他層。蝕刻尤其可以在光輔助下、以熱方式或在等離子體輔助下進(jìn)行。
[0005]關(guān)于用于腔室清潔，通常在處理腔室(經(jīng)常是CVD腔室(其中多個(gè)層是通過化學(xué)氣相沉積，例如等離子體增強(qiáng)CVD、金屬有機(jī)CVD或低壓CVD而沉積在多個(gè)項(xiàng)目上的腔室))中進(jìn)行的沉積工藝期間，不希望有的沉積物在腔室的壁上和內(nèi)部構(gòu)成部分上形成并且必須定期去除。這是通過用單質(zhì)氟作為腔室清潔劑以熱方式或等離子體增強(qiáng)方式處理沉積物來實(shí)現(xiàn)的。
[0006]尤其對(duì)于單質(zhì)氟用作蝕刻劑來說，而且當(dāng)它用作腔室清潔劑時(shí)，所希望的是該單質(zhì)氟非常純。水、二氧化碳、氮?dú)庖约把鯕獾那秩氡徽J(rèn)為是不希望有的。
[0007]單質(zhì)氟可以通過不同的方法產(chǎn)生，但是經(jīng)常以電解方式(如上文已提到)由氟化氫(HF)產(chǎn)生，該氟化氫是作為用于電解的給料物質(zhì)和單質(zhì)氟的來源。在一種電解質(zhì)鹽存在下，如果施加至少2.9V電壓的話，那么HF釋放氟。實(shí)際上，電壓經(jīng)常保持在8伏特到11伏特的范圍內(nèi)。
[0008]典型地，常具有式KF (1.8-2.3) HF、KF的熔融HF的加合物是優(yōu)選的電解質(zhì)鹽。將HF送入含有熔融電解質(zhì)鹽的反應(yīng)器中，并且通過施加電壓并且使電流通過該熔融鹽，根據(jù)反應(yīng)式(I)由HF以電解方式形成F2:
[0009]2HF — H2+F2(I)
[0010]氟化氫特別適用作化學(xué)制造工藝(如通過分子氟(F2)電解來制造)的給料物質(zhì)，適用作例如半導(dǎo)體行業(yè)中的腔室清潔氣體，并且適用于制造其他氟化的化學(xué)品，如氟化烴。
[0011]通過電解制造(或任何其他方法)制造氟之后，可以將它存儲(chǔ)在增壓缸中并且運(yùn)輸?shù)绞褂脠?chǎng)所。在具有更高F2需求的工廠中，優(yōu)選地直接在現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生F2。
[0012]WO 2004/009873披露了一種用于通過氟化氫電解來產(chǎn)生氟的設(shè)備和方法。氟是通過在氟產(chǎn)生箱中由HF電解而產(chǎn)生的。氟可以在制造電子器件中使用，例如在生產(chǎn)TFT中使用。
[0013]該設(shè)備包括:多個(gè)單獨(dú)的氟產(chǎn)生箱；所述單獨(dú)的氟產(chǎn)生箱可操作地連接到一個(gè)氟氣分配系統(tǒng)上用于遠(yuǎn)程使用并消耗所述氟氣；所述氟產(chǎn)生箱與所述氣體分配系統(tǒng)是單獨(dú)地可分離的并且從設(shè)備上是可卸下的以用于遠(yuǎn)程維護(hù)。根據(jù)參考文件WO 2004/009873，液態(tài)氟化氫的供應(yīng)品是容納在一個(gè)儲(chǔ)罐中。一個(gè)氟化氫汽化器使液態(tài)氟化氫從儲(chǔ)罐中汽化并且將它供應(yīng)給這些箱以維持恒定濃度的電解質(zhì)，該電解質(zhì)包括如前面所提到的KF的熔融HF的加合物。
[0014]在電解和形成單質(zhì)氟期間，氟化氫(HF)被消耗。氟化氫(HF)的消耗影響了電解池中電解質(zhì)(例如KF的熔融HF的加合物)的量并且因此影響電解質(zhì)的液位。因此，對(duì)于持續(xù)形成氟來說，必須將新鮮的HF不時(shí)地送入電解池中以使可用作氟來源的HF的液位保持在一定范圍內(nèi)，在該范圍內(nèi)可進(jìn)行電解以得到具有可接受純度的氟。通常，例如就KF的熔融HF的加合物的優(yōu)選電解質(zhì)鹽來說，HF的范圍通常根據(jù)化學(xué)式KF (1.8-2.3) HF而變化。并且，電解質(zhì)的高度(電解質(zhì)液位)必須保持在一定范圍內(nèi)以確保電解在適當(dāng)條件下運(yùn)行，從而產(chǎn)生具有所需品質(zhì)的單質(zhì)氟。因此，重要的是監(jiān)測(cè)電解池中的電解質(zhì)液位作為電解池中HF含量的一個(gè)指標(biāo)并且調(diào)節(jié)氟化氫作為給料物質(zhì)送入電解池中的量和時(shí)間間隔，例如以便在所需電解質(zhì)液位的范圍內(nèi)并且使用KF的熔融HF的加合物的電解質(zhì)鹽(HF的范圍通常根據(jù)式KF (1.8-2.3) HF而變化)來運(yùn)行該電解池。
[0015]如果電解池中的條件(包括池中的電解質(zhì)液位)沒有得到充分控制和調(diào)節(jié)以滿足前面所提到的電解池中的操作條件的話，那么這可能導(dǎo)致在使溫度和電解質(zhì)組成在空間和時(shí)間上保持均勻方面出現(xiàn)問題，并且后果是雜質(zhì)(如cf4、of2、o2)的形成可能實(shí)質(zhì)上增加，從而導(dǎo)致氟在純度方面具有低品質(zhì)。對(duì)于許多應(yīng)用來說，需要高純度氟或至少是存在最少雜質(zhì)的氟，特別是在現(xiàn)場(chǎng)工藝中，這些現(xiàn)場(chǎng)工藝應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，具有較少的人為干擾，連續(xù)產(chǎn)生高純度氟并且對(duì)附加的純化措施的需求最少。
[0016]典型地，在現(xiàn)有技術(shù)水平下，通過電解一種包含呈KF的HF加合物的熔融鹽形式的氟化氫的電解浴來產(chǎn)生(高)純氟氣的電解池將配備有多個(gè)液位感測(cè)裝置，它們能夠?qū)?yīng)地感測(cè)陽極腔室中和陰極腔室中的電解浴(電解質(zhì))的液位。
[0017]對(duì)于按需的和現(xiàn)場(chǎng)的操作來說，電解池中電解質(zhì)液位的自動(dòng)控制對(duì)于自動(dòng)操作中的安全性是不可或缺的。關(guān)于控制電解質(zhì)液位波動(dòng)的技術(shù)，例如，已公開的專利EP0728228BUEP0852267BUEP0965661B1 以及 USP5688384 提出了所謂的起動(dòng) / 停止(開 /關(guān))控制。然而，當(dāng)使用這種技術(shù)進(jìn)行電解時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)問題。即，在液位出現(xiàn)一定程度的波動(dòng)時(shí)電解被中斷，并且在電解質(zhì)液位回到原始液位之前電解無法重新起動(dòng)。
[0018]已公開的專利申請(qǐng)EP1367149A1披露了一種通過電解一種包含呈熔融混合鹽形式的氟化氫的電解浴來產(chǎn)生高純氟氣的氟氣產(chǎn)生器，該產(chǎn)生器包括:一個(gè)電解池，該電解池被一個(gè)隔離壁分成一個(gè)內(nèi)部安置有陽極的陽極腔室以及一個(gè)內(nèi)部安置有陰極的陰極腔室；多個(gè)壓力維持裝置，它們用于將電解池內(nèi)部維持在大氣壓下；以及多個(gè)液位感測(cè)裝置，它們能夠?qū)?yīng)地感測(cè)陽極腔室中和陰極腔室中的電解浴處于三個(gè)或更多個(gè)液位級(jí)的液位。根據(jù)這種構(gòu)造，可以檢測(cè)到液位的微小波動(dòng)，并且可以借助于壓力維持裝置將陽極腔室內(nèi)部和陰極腔室內(nèi)部維持在大氣壓下。其結(jié)果是，作為一個(gè)整體的電解浴的液位得到穩(wěn)定。因此，可以減少電解期間電解條件的波動(dòng)，并且氟氣的穩(wěn)定供應(yīng)成為可能。此外，因?yàn)殛枠O腔室內(nèi)部和陰極腔室內(nèi)部被維持在大氣壓下，所以可以防止空氣等從外部流到腔室中，從而可以穩(wěn)定方式產(chǎn)生高純氟氣。
[0019]此外，已公開的專利申請(qǐng)EP1457587A1披露了一種通過電解一種包括含氟化氫混合熔融鹽的電解浴來產(chǎn)生氟氣的氟氣產(chǎn)生器，該產(chǎn)生器包括彼此由一個(gè)隔離壁隔開的一個(gè)陽極腔室和一個(gè)陰極腔室并且設(shè)置有電解浴液位控制裝置，用于控制在氟氣產(chǎn)生的暫停期間陽極腔室和陰極腔室中至少一個(gè)腔室中的電解浴液位的高度。該電解浴液位控制包括多個(gè)壓力感測(cè)裝置以及與這些壓力感測(cè)裝置相關(guān)聯(lián)地操作的多個(gè)壓力控制裝置。在一種變化型式中，用于控制陽極腔室中的液位的電解浴液位控制裝置(尤其是用于確定5個(gè)位級(jí)的液位)包括一個(gè)壓力感測(cè)裝置和一個(gè)壓力控制裝置，該壓力控制裝置與該壓力感測(cè)裝置相關(guān)聯(lián)地操作并且控制陽極腔室中的壓力以通過向陽極供應(yīng)適宜的電流來控制陽極腔室與陰極腔室中的液位差。
[0020]本發(fā)明的目的在于提供一種用來測(cè)量和/或控制電解質(zhì)液位的方法，該方法允許測(cè)量不分位級(jí)的液位，而是測(cè)量任何所希望的液位。
[0021]根據(jù)第一實(shí)施方案，本發(fā)明提供一種測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，該電解池具有彼此由隔離壁隔開的至少一個(gè)陽極腔室和至少一個(gè)陰極腔室并且用于通過電解包含KF的HF加合物的含氟化氫混合熔融鹽的電解浴(電解質(zhì))來產(chǎn)生氟氣，其中該方法包括以下步驟:(a)在氟氣產(chǎn)生期間由包括伸入(浸入)該電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)的壓力感測(cè)裝置來檢測(cè)陽極腔室和陰極腔室中至少一個(gè)腔室中的壓力。優(yōu)選地，該管中的液體借助于一種置換了該管中液體的惰性氣體來置換，并且測(cè)定該惰性氣體與該陽極腔室和陰極腔室中至少一個(gè)的氣體空間之間的壓力差。
[0022]浸入式管是本發(fā)明框架中的一種優(yōu)選的測(cè)量感測(cè)裝置。
[0023]在一個(gè)替代方案中，優(yōu)選地測(cè)定陽極腔室的電解質(zhì)液位。在另一個(gè)替代方案中，優(yōu)選地測(cè)定陰極腔室中的電解質(zhì)液位。不必說的是，所用的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)對(duì)電解質(zhì)和H2具有抗性，如果分析陰極液位的話(例如PTFE材料是適合的)；并且對(duì)電解質(zhì)和F2具有抗性，如果分析陽極液位的話(可使用例如陶瓷材料)。
[0024]一種測(cè)定電解質(zhì)液位的優(yōu)選方式是將一種惰性氣體壓入該管中，使得一些惰性氣體離開該管。置換該管中的電解質(zhì)所需的壓力是電解質(zhì)液位高度的一種指示:液位越低，置換該管中液體所需的壓力越低，并且相應(yīng)地，陽極隔室和陰極隔室中與氣體空間的壓力差越低。取決于對(duì)應(yīng)的管、池等，可在所測(cè)量的壓力差與電解質(zhì)液位之間進(jìn)行校準(zhǔn)。如果有必要或如果希望的話，如液位測(cè)定所指示的，可手動(dòng)或自動(dòng)地供應(yīng)電解質(zhì)?？梢詼y(cè)定壓力差或絕對(duì)壓力。
[0025]可以在陰極腔室中或在陽極腔室中測(cè)定電解質(zhì)液位。經(jīng)常，電解質(zhì)液位測(cè)量將在陽極腔室中進(jìn)行。N2是一種優(yōu)選的惰性氣體，尤其是對(duì)于陰極腔室中的測(cè)量，F(xiàn)2也可以用于陽極腔室中；這是優(yōu)選的，因?yàn)镕2氣體在陽極腔室中不會(huì)由此產(chǎn)生污染。如果在陰極腔室中測(cè)定液位的話，N2或H2是優(yōu)選的惰性氣體。同樣可以使用其他惰性氣體。
[0026]還有可能施加HF作為用于這兩個(gè)隔室中的液位測(cè)定的惰性氣體，但是結(jié)果可能不如使用F2或N2—樣準(zhǔn)確。
[0027]必須指出，本發(fā)明的方法可以在具有一個(gè)或多個(gè)陽極以及一個(gè)或多個(gè)陰極(具有對(duì)應(yīng)的腔室)的電解槽中以及在具有一個(gè)或多個(gè)陽極并且其中電解槽容器用作陰極的設(shè)備中應(yīng)用。術(shù)語“腔室”意在包括術(shù)語“隔室”。如上文所指示的方法允許測(cè)定任何所希望的電解質(zhì)液位；它并不限于測(cè)定液位級(jí)。盡管如此，本發(fā)明的這種方法仍存在下文所述的一個(gè)缺點(diǎn)。
[0028]已觀察到，當(dāng)使用多個(gè)壓力感測(cè)裝置來測(cè)量和控制電解質(zhì)的液位時(shí)，由于KF的熔融HF的加合物的電解質(zhì)鹽的組成隨時(shí)間變化而可能出現(xiàn)問題，其中HF的范圍通常根據(jù)式KF(1.8-2.3) HF而變化，如前面所提到。當(dāng)KF的熔融HF的加合物的組成發(fā)生變化時(shí)，例如當(dāng)根據(jù)式KF (1.8-2.3) HF的鹽中的HF含量降到低于值2時(shí)，熔點(diǎn)變得相對(duì)較高并且可能導(dǎo)致浸入式壓力測(cè)量管內(nèi)部的加合物鹽結(jié)晶(結(jié)晶的鹽也被稱為“凍結(jié)”鹽)；隨后會(huì)結(jié)晶的噴濺電解質(zhì)也會(huì)在管中造成問題。其結(jié)果是，在管內(nèi)部直徑減小時(shí)并且特別是當(dāng)管發(fā)生堵塞時(shí)，電解浴的壓力測(cè)量和液位控制因?yàn)檫@種結(jié)晶而受損。
[0029]因此，本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種由壓力感測(cè)和控制裝置來測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟的電解池中的電解質(zhì)液位的改進(jìn)方法，在該電解池中電解質(zhì)鹽是KF的熔融HF的加合物。該改進(jìn)方法也應(yīng)該允許在穩(wěn)定并安全地產(chǎn)生(高)純氟氣的電解中在通過壓力感測(cè)和/或控制裝置進(jìn)行可靠的并且特別是連續(xù)的液位測(cè)量和/或控制下來運(yùn)行電解池，例如，這是因?yàn)榭梢詫⒁何粶y(cè)量和/或控制管內(nèi)部不希望有的HF-KF加合物鹽結(jié)晶減到最少并且可以防止管堵塞。
[0030]本發(fā)明的這個(gè)目的是通過本發(fā)明的第二實(shí)施方案來實(shí)現(xiàn)的，該實(shí)施方案包括修改由壓力感測(cè)和/或控制裝置來測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟的電解池中的電解質(zhì)液位的這種方法，在該電解池中電解質(zhì)鹽是KF的熔融HF的加合物。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案由壓力感測(cè)和/或控制裝置來測(cè)量和/或控制電解質(zhì)液位的改進(jìn)方法應(yīng)如圖1所繪，并且圖2繪不了本發(fā)明方法的第一實(shí)施方案。
[0031]如圖1中所概述的本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方案，S卩，包括根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)的這種方法，是一個(gè)非常優(yōu)選的實(shí)施方案，并且在下文中參考圖示來進(jìn)一步描述。
[0032]附圖簡(jiǎn)要說明
[0033]圖1示出了該第二實(shí)施方案，即，根據(jù)本發(fā)明由壓力感測(cè)和/或控制裝置來測(cè)量和/或控制電解池中的電解質(zhì)液位的改進(jìn)方法。
[0034]圖2描述了該第一實(shí)施方案，S卩，借助于施加惰性氣體(例如氮?dú)?以用于測(cè)量壓力差，由壓力感測(cè)和/或控制裝置來測(cè)量和/或控制電解池中的電解質(zhì)液位的方法。由“X”標(biāo)記的閥門不再是必需的。
[0035]發(fā)明詳細(xì)說明
[0036]根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施方案(見圖2)，在不時(shí)地進(jìn)行的電解質(zhì)液位測(cè)量中，將氮?dú)饣蛞环N適合的稀有氣體(例如氦氣或氬氣)或者如上文所述對(duì)應(yīng)地將F2或H2或甚至是HF在一定超壓下借助于一個(gè)伸入電解質(zhì)中的管施加到電解池。取決于電解池中電解質(zhì)的高度，檢測(cè)壓力差作為電解質(zhì)液位的一個(gè)指標(biāo)。在這種構(gòu)造下，如果根據(jù)式KF (1.8-2.3)HF的鹽中的HF含量降到低于值2的話，那么KF的凍結(jié)HF加合物可能導(dǎo)致用于壓力測(cè)量的管每周直到每天發(fā)生阻塞。這種凍結(jié)鹽無法通過用氮?dú)獯捣鞴軄砗?jiǎn)單地去除。因此，凝固的電解質(zhì)，例如KF的凍結(jié)HF加合物，必須不時(shí)地通過刮擦來去除，這種操作相當(dāng)麻煩。
[0037]本發(fā)明的改進(jìn)方法(見圖1)的目的是通過一種由壓力感測(cè)和/或控制裝置來測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟的電解池中的電解質(zhì)液位的修正方法來實(shí)現(xiàn)的，在該電解池中電解質(zhì)鹽是KF的熔融HF的加合物，根據(jù)本發(fā)明的修正方法的特征在于除了氮?dú)饣蛉魏纹渌m合的惰性氣體之外，在一定超壓下借助于伸入電解質(zhì)中的同一個(gè)管還將氟化氫(HF)施加到電解池，該管是用于測(cè)量和/或控制電解質(zhì)液位的。
[0038]在本發(fā)明的背景下，措辭“惰性氣體”意在指代不干擾電解質(zhì)以及由電解產(chǎn)生的任何產(chǎn)物-例如不與它們發(fā)生化學(xué)反應(yīng)-的一種氣體(如果希望的話，可能是一種氣體混合物)。
[0039]具體來說，本發(fā)明的目的是通過一種測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法來實(shí)現(xiàn)的，該電解池具有彼此由隔離壁隔開的至少一個(gè)陽極腔室和至少一個(gè)陰極腔室并且是用于通過電解包含KF的HF加合物的含氟化氫混合熔融鹽的電解浴(電解質(zhì))來產(chǎn)生氟氣，其中該方法包括以下步驟:(a)在氟氣產(chǎn)生期間由包括伸入電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)的壓力感測(cè)裝置來檢測(cè)陽極腔室和陰極腔室中至少一個(gè)腔室中的壓力；以及(b)在任何時(shí)間和/或在測(cè)量和/或控制陽極腔室和/或陰極腔室中的電解浴(電解質(zhì))液位期間將有效量的氟化氫供應(yīng)穿過該壓力感測(cè)裝置的管，由此去除和/或防止在該壓力感測(cè)裝置的管中由可能的結(jié)晶的KF的HF加合物引起的堵塞。
[0040]如上文所提到，其他類型的電解槽應(yīng)用了一個(gè)或多個(gè)陽極并且使用電解槽的容器作為陰極。經(jīng)常，20個(gè)或更多個(gè)、多達(dá)30個(gè)并且甚至更多個(gè)陽極被容納在一個(gè)電解池中。每個(gè)陽極周圍的空間與包圍的液體例如由“裙圍(skirt) ”隔開，以防止所形成的F2消散在電解質(zhì)中或以氣態(tài)形式到達(dá)陰極隔室，這是因?yàn)樵陉帢O隔室中F2與H2再結(jié)合形成HF，引起了一種強(qiáng)烈而危險(xiǎn)的化學(xué)反應(yīng)。在這種陽極隔室中的氣體空間是由F2形成的，抽出并收集F2以供進(jìn)一步純化、存儲(chǔ)或輸送。這種類型的一個(gè)尤其適合的設(shè)備描述于國際專利申請(qǐng)WO2012/066054(申請(qǐng)?zhí)朠CT/EP 2011/070286，在2011年11月16日提交)中，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合在此。
[0041]措辭“一個(gè)”，例如在如“一個(gè)步驟”的表述中，并不意在將該表述限制為一個(gè)單一步驟。術(shù)語“包含”包括含義“由......組成”。
[0042]措辭“管”表示一個(gè)具有允許氣態(tài)和/或液態(tài)物質(zhì)流過的一定內(nèi)徑的中空管線，并且在本領(lǐng)域中可以與措辭“管道”或“管線”同義地使用。
[0043]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種在如上文所定義的用于產(chǎn)生氟氣的電解池中測(cè)量和/或控制電解浴液位的方法，在該電解池中熔融鹽電解質(zhì)是KF的熔融HF的加合物，優(yōu)選具有根據(jù)式KF (1.8-2.3) HF的HF的范圍的、KF的熔融HF的加合物。
[0044]使用根據(jù)本發(fā)明的氟化氫(HF)來去除和/或防止在壓力感測(cè)裝置的管中由可能結(jié)晶的KF的HF加合物引起的任何阻塞，是一種簡(jiǎn)單而有利的措施，這是因?yàn)樘貏e的是氟化氫(HF)不管怎樣都是用作在用于產(chǎn)生氟氣的電解中的給料物質(zhì)。因此，它可以從用于在通過電解制造氟時(shí)供應(yīng)HF的相同存儲(chǔ)容器中引出。通過將有效量的氟化氫(HF)供應(yīng)穿過該壓力感測(cè)裝置的管，可以有效地溶解該管本身和/或管附近區(qū)域中的任何可能凍結(jié)的、KF的HF加合物或可以通過局部增加HF而有效地防止KF的HF加合物的凍結(jié)。在本發(fā)明的這個(gè)背景下，措辭“有效的”或“有效地”具有以下含義:根據(jù)式KF (1.8-2.3) HF的鹽中的HF含量增加到等于或大于2的值，特別是在管本身和/或管附近區(qū)域中。由此，根據(jù)本發(fā)明，可以在任何時(shí)間和/或在測(cè)量和/或控制陽極腔室和/或陰極腔室中的電解浴(電解質(zhì))液位期間簡(jiǎn)單地去除和/或防止產(chǎn)生這種凍結(jié)鹽。
[0045]氟化氫(HF)可以按液態(tài)HF形式或氣態(tài)HF形式供應(yīng)給該液位感測(cè)管?！胺瘹洹?HF)應(yīng)理解為特別指代無水氟化氫。當(dāng)包括在一個(gè)存儲(chǔ)容器中時(shí)，氟化氫通常是液體。因此，在供應(yīng)液態(tài)HF的情況下，HF可以按所需的量直接從存儲(chǔ)容器中引出并且轉(zhuǎn)移到該液位感測(cè)管中，例如通過泵送或簡(jiǎn)單地通過向該容器施加壓力并且將HF壓入液位感測(cè)管中來轉(zhuǎn)移。在供應(yīng)氣態(tài)HF的情況下，該存儲(chǔ)容器另外配備有一個(gè)蒸發(fā)器，并且液態(tài)HF隨后從存儲(chǔ)容器中蒸發(fā)并轉(zhuǎn)移到液位感測(cè)管中。
[0046]此外，根據(jù)本發(fā)明的方法(該方法的步驟(a)和(b))可以應(yīng)用于電解池的任一種類型的腔室，例如，它可以同等地應(yīng)用于陽極腔室(氟產(chǎn)生側(cè))和陰極腔室(氫產(chǎn)生側(cè))。優(yōu)選的是陽極腔室(氟產(chǎn)生側(cè))，并且在這種情況下用于液位測(cè)量的氮?dú)饣蛳∮袣怏w可以任選地由氟氣置換。如果本發(fā)明應(yīng)用于陰極腔室(氫產(chǎn)生側(cè))(在根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(a)和(b)中)的話，那么在這種情況下用于液位測(cè)量的氮?dú)饣蛳∮袣怏w可以任選地由氫氣置換。
[0047]在更詳細(xì)地描述本發(fā)明之前，本發(fā)明應(yīng)首先闡述用于產(chǎn)生氟的電解池的內(nèi)容，在該電解池中電解質(zhì)鹽是KF的熔融HF的加合物。氟氣是在包括一個(gè)陽極腔室和一個(gè)陰極腔室的一個(gè)電解池中產(chǎn)生的。電解池主體通常是由N1、蒙乃爾合金(Monel)、碳鋼等或?qū)2、F2、KF以及HF具有抗性的其他材料制成。在電解池主體的底部，安置一個(gè)由鎳或聚四氟乙烯等制成的底板以防止在導(dǎo)電底部產(chǎn)生的氫氣進(jìn)入一個(gè)陽極隔室中、與F2混合以及進(jìn)入形成HF的反應(yīng)中。被電解池主體填充有一種電解浴，即，一種呈熔融鹽形式的氟化鉀-氟化氫系統(tǒng)(在本文中通常稱作“KF-HF加合物”等)。池或浴借助于一個(gè)由蒙乃爾合金等制成的裙圍分成至少一個(gè)陽極腔室或陽極隔室以及至少一個(gè)陰極腔室或隔室。每個(gè)池優(yōu)選地含有若干個(gè)陽極，典型地20到30個(gè)，它們可以例如由鎳、碳、燒結(jié)材料、涂布了金剛石的陽極或可比的材料制成，但是通常由碳制成。在陽極腔室中所含的一個(gè)碳或鎳陽極與陰極腔室中所含的一個(gè)鎳陰極之間施加電壓時(shí)，發(fā)生電解并且產(chǎn)生氟氣。所產(chǎn)生的氟氣通過一個(gè)產(chǎn)品管線排出，并且在陰極側(cè)所形成的氫氣通過一個(gè)氫氣排出管線排出。
[0048]可以檢測(cè)到液位的微小波動(dòng)，并且可以借助于壓力維持裝置將陽極腔室內(nèi)部和陰極腔室內(nèi)部維持在大氣壓下或優(yōu)選地稍高于大氣壓。氟氣產(chǎn)生器中的壓力維持裝置通常包括與對(duì)應(yīng)地連接到陽極腔室和陰極腔室上的多個(gè)壓力計(jì)相關(guān)聯(lián)地操作(打開/關(guān)閉)的多個(gè)自動(dòng)閥，以及與對(duì)應(yīng)地安置在陽極腔室和陰極腔室中的液位感測(cè)裝置相關(guān)聯(lián)地操作的多個(gè)自動(dòng)閥。這種構(gòu)造使得以一種容易而可靠的方式控制電解池內(nèi)部壓力成為可能。這些自動(dòng)閥與液位感測(cè)裝置的相關(guān)聯(lián)的操作以及將有效量的氟化氫HF供應(yīng)穿過該壓力感測(cè)裝置的管使得自動(dòng)控制電解浴的液位成為可能。因此，有可能容易地以一種可靠的方式在任何時(shí)間和/或在測(cè)量和/或控制陽極腔室和/或陰極腔室中的電解浴(電解質(zhì))液位期間進(jìn)行連續(xù)而不需維護(hù)的電解質(zhì)液位測(cè)量。根據(jù)本發(fā)明，有可能在任何時(shí)間和/或在測(cè)量和/或控制陽極腔室和/或陰極腔室中的電解浴(電解質(zhì))液位期間檢測(cè)電解池中的電解浴液位，并且因此檢測(cè)甚至很小的液位變化。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的這些實(shí)施方案，該方法包括由壓力感測(cè)裝置來檢測(cè)電解池內(nèi)部壓力，例如，該方法包括以下步驟:(a)在氟氣產(chǎn)生期間由包括伸入(浸入)電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)的壓力感測(cè)裝置來檢測(cè)陽極腔室和陰極腔室中至少一個(gè)腔室中的壓力。
[0050]可以在低于周圍壓力的壓力下、在周圍壓力下以及在高于周圍壓力的壓力下進(jìn)行測(cè)定，這是因?yàn)樵硎菧y(cè)定壓力差。
[0051]因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，通到這一個(gè)或多個(gè)陰極腔室的稀有氣體(例如，如氦氣(He氣)、氖氣(Ne氣)、氬氣(Ar氣)或氪氣(Kr氣)的稀有氣體)或另一種惰性氣體(例如氮?dú)?N2氣))或氫氣(H2)或通到這一個(gè)或多個(gè)陽極腔室的氟氣(F2氣)，是通過多個(gè)自動(dòng)閥送入陰極腔室和/或陽極腔室中的，以在對(duì)應(yīng)的腔室中提供一定的超壓。也可能施加不與電解質(zhì)或所產(chǎn)生的氣體反應(yīng)或不干擾它們的其他氣體。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在稍高于大氣壓的壓力下進(jìn)行電解，并且隨后可能將所述稀有氣體或優(yōu)選地將氮?dú)獬志玫厥┘拥綄?duì)應(yīng)腔室中的一個(gè)腔室，例如陰極腔室或陽極腔室?？商娲鼗蛄硗獾?，在電解期間所產(chǎn)生的F2和H2可以提供壓力。必須指出，所述惰性氣體可能產(chǎn)生不希望的雜質(zhì)，尤其在所產(chǎn)生的F2中。
[0052]這種構(gòu)造可以使以下情況成為可能:例如，更精確地控制由于差壓引起的電解浴上升或下降而導(dǎo)致的電解質(zhì)液位波動(dòng)，并且防止被安置在下游管道和管線中的過濾器等由于電解浴的噴濺而堵塞。
[0053]這種控制使得確保以一種安全而穩(wěn)定的方式操作并且檢測(cè)甚至很小的液位變化成為可能。
[0054]在下文中，應(yīng)按照用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生單質(zhì)氟的電解池中的電解浴液位的優(yōu)選實(shí)施方案和變化型式來更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
[0055]包括由壓力感測(cè)裝置來檢測(cè)電解池內(nèi)部壓力并且然后由所觀測(cè)到的差壓來計(jì)算電解池中的液位的本發(fā)明方法包括以下步驟:(a)在氟氣產(chǎn)生期間由包括伸入電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)的壓力感測(cè)裝置來檢測(cè)陽極腔室和陰極腔室中至少一個(gè)腔室中的壓力?？梢栽陔娊獬氐年枠O腔室(例如表示產(chǎn)生氟的隔室(“匕側(cè)”))中檢測(cè)壓力；但是優(yōu)選的是測(cè)定陰極隔室中的壓力。因此，一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案提供一種測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟的電解池中的電解浴液位的方法，其中伸入(浸入)電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)是用于在電解池的陰極腔室(“仏側(cè)”)中進(jìn)行壓力檢測(cè)。
[0056]本發(fā)明還針對(duì)一種測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中該電解浴(電解質(zhì))液位是通過借助于稀有氣體或氮?dú)饣蚱淙魏位旌衔?、?yōu)選地借助于氮(N2)氣來測(cè)量差壓(ΛΡ)而測(cè)定的，所述氣體是被借助于該伸入(浸入)電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)壓入電解池中。為了測(cè)量差壓(△?，在沒有壓力補(bǔ)償?shù)臈l件下，借助于伸入電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)將上文所提到的稀有氣體或氮?dú)饣蚱淙魏位旌衔镏械囊环N壓入電解池中；在這種條件下，用于在管與電解池中的液態(tài)電解質(zhì)上方的氣體區(qū)之間進(jìn)行壓力補(bǔ)償?shù)倪@個(gè)閥門被關(guān)閉(見圖2)或優(yōu)選地甚至不存在。由此，在管中逐步形成壓力P1，并且取決于電解質(zhì)的實(shí)際液位以及電解池中的液態(tài)電解質(zhì)上方的氣體區(qū)的壓力P2，確定差壓(delta-P，ΛΡ)。憑經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)人員可以隨后從ΛΡ來計(jì)算池中電解質(zhì)的液位。經(jīng)常，由過程控制系統(tǒng)(“PCS”)或數(shù)字控制系統(tǒng)(“DCS”)自動(dòng)地執(zhí)行計(jì)算。在測(cè)量之后，補(bǔ)償電解池中的壓力并且該池回到測(cè)量之前的先前條件。然而，通過壓力補(bǔ)償，電解質(zhì)可能被提升到管中并且存在熔融電解質(zhì)鹽在管內(nèi)結(jié)晶并且可能隨后導(dǎo)致不希望發(fā)生的管堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。有可能以一定量連續(xù)供應(yīng)N2壓力氣體以便將少量N2持久地鼓入電解質(zhì)中，由此試圖保持管暢通，但是即使有極少量的N2，也無法防止少量電解質(zhì)噴濺在管周圍并且仍然會(huì)引起結(jié)晶并最終導(dǎo)致管堵塞。
[0057]根據(jù)本發(fā)明，預(yù)見使氟化氫與氮?dú)庖黄?HF+N2)(這是優(yōu)選的)或分開地(僅HF)通過該管。為了防止當(dāng)停止供應(yīng)HF時(shí)電解質(zhì)回流到供應(yīng)管線中，可以繼續(xù)供應(yīng)N2。HF傾向于溶解KF-HF加合物的積垢?，F(xiàn)在，當(dāng)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法時(shí)，例如如果根據(jù)本發(fā)明的步驟(b)，將有效量的氟化氫(HF)供應(yīng)穿過該壓力感測(cè)裝置的管，那么氟化氫由此有可能去除和/或防止在壓力感測(cè)裝置的管中由可能結(jié)晶的KF的HF加合物引起的堵塞。存在N2或供應(yīng)氟化氫(HF)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，在使用液態(tài)HF的情況下，如上文所述的常規(guī)壓力補(bǔ)償不是必須的。在將液態(tài)HF供應(yīng)給管的情況下，壓力補(bǔ)償可以通過加入的HF本身來完成(見圖1)。因此，如果希望簡(jiǎn)化電解池并且減少其維護(hù)的話，例如在按需的和現(xiàn)場(chǎng)的操作中，那么可以除去圖2中所示的壓力補(bǔ)償閥，在這些操作中自動(dòng)并安全地控制電解池中的電解浴液位是不可或缺的，但是手動(dòng)維護(hù)應(yīng)盡可能地通過簡(jiǎn)化電解池和電解過程而減到最少。
[0058]盡管有可能通過在步驟(b)中將有效量的氟化氫連續(xù)供應(yīng)穿過該壓力感測(cè)裝置的管來實(shí)施本發(fā)明，但是在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，該測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法是以一種只是周期性地供應(yīng)有效量的氟化氫的方式來允許的。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案中，氟化氫優(yōu)選地與氮?dú)庖黄?hf+n2)供應(yīng)；如果在停止供應(yīng)HF之后繼續(xù)供應(yīng)N2的話，那么可以防止電解質(zhì)回流到供應(yīng)管線中。作為替代方案，將HF分開地供應(yīng)(即，只供應(yīng)HF)穿過這個(gè)伸入(浸入)電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)。這樣，該測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法的這個(gè)實(shí)施方案提供了當(dāng)中斷供應(yīng)HF時(shí)繼續(xù)供應(yīng)N2。
[0059]供應(yīng)有效量的氟化氫的周期(間隔)可能甚至為從幾周到一整周(例如七天)的周期、從若干天(例如七天)到一天(例如24小時(shí))的周期、從若干小時(shí)(例如24小時(shí))到一小時(shí)(例如60分鐘)的周期，或從若干分鐘(例如60分鐘)到一分鐘(例如60秒)的周期，或甚至從若干秒到幾秒的周期。在處于運(yùn)行中的電解池中，周期或間隔對(duì)應(yīng)地取決于(b)在任何時(shí)間和/或在測(cè)量和/或控制陽極腔室和/或陰極腔室中的電解浴(電解質(zhì))液位期間將有效量的氟化氫供應(yīng)穿過該壓力感測(cè)裝置的管以由此去除和/或防止在壓力感測(cè)裝置的管中由可能結(jié)晶的KF的HF加合物引起的堵塞的實(shí)際需求。
[0060]在這個(gè)背景下，如果周期是以周測(cè)量的話，那么措辭“幾”表示對(duì)應(yīng)周期的持續(xù)時(shí)間是大于一周，例如四周，但通常不超過三周或優(yōu)選兩周；或如果周期是以秒測(cè)量的話，那么它表示大于一秒，例如至少五秒，但是通常至少十秒或優(yōu)選至少20秒，并且更優(yōu)選的是約三十(30)秒。
[0061]舉例來說而并不是限制，如果周期是以周或天測(cè)量的話，那么一周或更優(yōu)選一天的周期是可取的。如果周期是以小時(shí)測(cè)量的話，那么例如I小時(shí)到5小時(shí)、優(yōu)選I小時(shí)到4小時(shí)、更優(yōu)選I小時(shí)到3小時(shí)并且甚至更優(yōu)選I小時(shí)到2小時(shí)的較短間隔是可取的。如果周期是以分鐘測(cè)量的話，那么例如I分鐘到60分鐘、I分鐘到50分鐘、I分鐘到40分鐘、I分鐘到30分鐘、I分鐘到20分鐘或I分鐘到10分鐘的較短間隔是實(shí)際上適用的間隔；可以選擇優(yōu)選地更短的間隔，例如I分鐘到5分鐘、優(yōu)選I分鐘到4分鐘、更優(yōu)選I分鐘到3分鐘并且甚至更優(yōu)選I分鐘到2分鐘的間隔并且最優(yōu)選約一分鐘的間隔是非常可取的。如果周期是以秒測(cè)量的話，那么例如I秒到60秒、I秒到50秒、優(yōu)選20秒到50秒、I到40秒、優(yōu)選20秒到40秒、I秒到30秒、優(yōu)選約30秒、I秒到20秒或I秒到10秒的甚至更短的間隔是實(shí)際上適用且可取的間隔；可以選擇甚至更短的間隔，例如I秒到5秒、I秒到4秒、I秒到3秒、I秒到2秒的間隔以及約一秒的間隔，但是這些非常短的間隔是不太優(yōu)選的。
[0062]在本發(fā)明的更優(yōu)選實(shí)施方案中，間隔是至少一整周，優(yōu)選一天，更優(yōu)選上文所指示的以秒測(cè)量的任何周期，并且甚至更優(yōu)選上文所指示的以秒測(cè)量的任何優(yōu)選周期。
[0063]在本發(fā)明的甚至更優(yōu)選實(shí)施方案中，間隔是I分鐘到5分鐘、優(yōu)選I分鐘到4分鐘、更優(yōu)選I分鐘到3分鐘并且甚至更優(yōu)選I分鐘到2分鐘的周期，并且最優(yōu)選約一分鐘的間隔。
[0064]在本發(fā)明的甚至更優(yōu)選實(shí)施方案中，間隔是20秒到50秒、更優(yōu)選20秒到40秒并且最優(yōu)選約30秒。
[0065]根據(jù)本發(fā)明，有可能在步驟(b)中在任何時(shí)間和/或在測(cè)量和/或控制電解浴(電解質(zhì))液位期間將有效量的氟化氫供應(yīng)穿過該壓力感測(cè)裝置的管。因此，有可能使氟化氫與氮?dú)庖黄?HF+N2)或分開地(僅HF)穿過該管。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，用于壓力測(cè)量的氟化氫(HF)和氮?dú)?N2)分開地穿過該管，例如，表示在不同時(shí)間或周期下，例如，如前面所述的周期(間隔)下施加步驟(a)的氮?dú)?N2)和步驟(b)的氟化氫(HF)。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明特別涉及一種測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中步驟(a)檢測(cè)陽極腔室和陰極腔室中的至少一個(gè)中的壓力以及步驟(b)供應(yīng)有效量的氟化氫是在不同時(shí)間進(jìn)行的，并且優(yōu)選地步驟(a)和(b)是以交替模式進(jìn)行的。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的交替模式是非常有利的，這是因?yàn)樗试S電解時(shí)的條件更平穩(wěn)并且由此提供實(shí)際上實(shí)現(xiàn)連續(xù)(“持久”)而不需維護(hù)的電解質(zhì)液位測(cè)量的可能性。如果選擇較短交替周期的話，那么它還對(duì)所產(chǎn)生的氟的品質(zhì)具有有益影響，這是因?yàn)?，?2、OF2和/或CF4的雜質(zhì)的含量由于電解操作更穩(wěn)定和均勻而保持較低。舉例來說，O2和OF2濃度只是以小幅度上下波動(dòng)，并且CF4含量在幾小時(shí)周期下保持低于20ppmv并且在幾分鐘周期下可能甚至更低。
[0067]本發(fā)明的步驟(a)和(b)的交替周期可彼此相同或不同。對(duì)于步驟(a)和(b)中的每個(gè)步驟來說，上文所指示的周期(間隔)可能單獨(dú)地適用。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(a)和(b)中，上文所指示的周期(間隔)具有大致相同的持續(xù)時(shí)間。因此，在涉及交替模式的本發(fā)明的這個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，步驟(a)和(b)的兩種間隔都是上文所指示的以分鐘測(cè)量的任何周期，并且甚至更優(yōu)選的是上文所指示的以秒測(cè)量的任何優(yōu)選周期。
[0068]在具有步驟(a)和(b)的間隔的交替模式的、本發(fā)明的甚至更優(yōu)選實(shí)施方案中，間隔是I分鐘到5分鐘、優(yōu)選I分鐘到4分鐘、更優(yōu)選I分鐘到3分鐘并且甚至更優(yōu)選I分鐘到2分鐘的周期，并且最優(yōu)選約一分鐘的間隔。在具有步驟(a)和(b)的間隔的交替模式的、本發(fā)明的甚至更優(yōu)選實(shí)施方案中，間隔是20秒到50秒、更優(yōu)選20秒到40秒并且最優(yōu)選約30秒。
[0069]因此，作為一個(gè)實(shí)例而并不是限制，在測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的本發(fā)明方法中，其中該電解池具有彼此由隔離壁隔開的陽極腔室和陰極腔室并且是用于通過電解包含KF的HF加合物的含氟化氫混合熔融鹽的電解浴(電解質(zhì))來產(chǎn)生氟氣，(a)在氟氣產(chǎn)生期間由包括伸入(浸入)電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)的壓力感測(cè)裝置來檢測(cè)陽極腔室和陰極腔室中的至少一個(gè)腔室中的壓力的步驟具有20秒到40秒的時(shí)間、優(yōu)選約30秒的時(shí)間，并且(b)將有效量的氟化氫供應(yīng)穿過該壓力感測(cè)裝置的管以由此去除和/或防止在壓力感測(cè)裝置的管中由可能結(jié)晶的KF的HF加合物引起的堵塞的這個(gè)步驟具有20秒到40秒的時(shí)間、優(yōu)選約30秒的時(shí)間。
[0070]如果本發(fā)明的前面所述的實(shí)施方案與利用了包括伸入(浸入)電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)(其中該管是由一個(gè)具有特定內(nèi)徑的流量孔口限定的)的一個(gè)壓力感測(cè)裝置的本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施方案組合的話，那么前面所述的實(shí)施方案是特別適用的。
[0071]一個(gè)給定池的內(nèi)徑取決于將HF供應(yīng)穿過該孔口的入口壓力、池中的壓力以及池的生產(chǎn)能力。高HF入口壓力下的孔口直徑可能小于低HF入口壓力下的孔口直徑。
[0072]如下文詳細(xì)描述的，HF供應(yīng)量低于20kg/h并且經(jīng)常是在7kg/h與9kg/h之間的工廠涉及一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。因此，在本發(fā)明的這個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，伸入電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)的特征為在管中具有約2.5_(內(nèi)部)直徑的流量孔口。在這個(gè)背景下，術(shù)語“約”表示2.5mm的值可能稍有變化,例如最大限度±0.1mm到±0.25mm,優(yōu)選地變化±0.1mm到±0.2mm。因此，流量孔口直徑的特征可能如下:2.5mm±0.25mm、2.5mm±0.2mm或2.5mm±0.1mm,等等。必須指出，該孔口可能取決于每小時(shí)供應(yīng)的HF的量以及HF的入口壓力而變化。對(duì)于每小時(shí)供應(yīng)的HF超過低于20kg/h的情況來說，具有較大直徑的孔口可能適用。對(duì)于以比例如6kg/h低得多的速率供應(yīng)HF來說，具有較小直徑的孔口可能有利。對(duì)于2.5mm的孔口來說,橫截面積為約5mm2。橫截面積應(yīng)與每小時(shí)通過它的HF的量相關(guān)聯(lián)。假定每小時(shí)HF給料量與橫截面積之間的關(guān)系是呈線性的。假定如果每小時(shí)HF的量加倍，那么應(yīng)使用橫截面積也增大到兩倍的孔口。假定直徑在從Imm到Icm的范圍內(nèi)的孔口可以應(yīng)用于供應(yīng)管線中。盡管如此，如果有必要的話，也可以使用具有更小或更大直徑的孔口。
[0073]在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，伸入(浸入)電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)除了發(fā)揮根據(jù)本發(fā)明方法的步驟(a)的功能之外，還可能同時(shí)充當(dāng)用以產(chǎn)生單質(zhì)氟的電解作用的(主要)氟化氫給料供應(yīng)管線。然后，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案，不需要一個(gè)獨(dú)立的HF給料管線和一個(gè)獨(dú)立的液位感測(cè)管。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案特別適用于與特征為在管中具有約2.5mm(內(nèi)部)直徑的流量孔口的一個(gè)液位感測(cè)管以及根據(jù)本發(fā)明的上文所述的方法組合，其中(a)在氟氣產(chǎn)生期間由包括伸入(浸入)電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)的壓力感測(cè)裝置來檢測(cè)陽極腔室和陰極腔室中的至少一個(gè)中的壓力的步驟操作了 20秒到40秒的時(shí)間、優(yōu)選約30秒的時(shí)間，并且(b)將有效量的氟化氫供應(yīng)穿過該壓力感測(cè)裝置的管以由此去除和/或防止在壓力感測(cè)裝置的管中由可能結(jié)晶的KF的HF加合物引起的堵塞的步驟操作了 20秒到40秒的時(shí)間、優(yōu)選約30秒的時(shí)間。通過這個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明提供一種通過電解一種電解質(zhì)中所含的HF來制造F2的方法，其中形成F2和H2并且通過供應(yīng)新鮮的HF來補(bǔ)充所消耗的HF，其中新鮮HF的供應(yīng)限于每噸電解質(zhì)最多10kg/h HF的HF流量。優(yōu)選地，HF流量限于每噸電解質(zhì)最多5kg/h HF。術(shù)語“HF流量”與術(shù)語“每小時(shí)HF給料量”是可互換的。術(shù)語“噸”在本發(fā)明框架中是指公噸。
[0074]必須指出，用于電解制造F2 (H2作為副產(chǎn)物以基本上等摩爾量產(chǎn)生)的常用設(shè)備具有每小時(shí)每噸電解質(zhì)約Ikg到3kg HF的消耗量。因此，必須向具有2噸電解質(zhì)容量的設(shè)備每小時(shí)供應(yīng)2kg到6kg的新鮮HF以補(bǔ)充所消耗的HF。經(jīng)常，在具有約2噸電解質(zhì)容量的這種設(shè)備中的消耗量是每小時(shí)從3kg到6kg的HF。
[0075]因此，如上文已提到，有可能容易地以一種可靠方式在任何時(shí)間和/或在測(cè)量和/或控制陽極腔室和/或陰極腔室中的電解浴(電解質(zhì))液位期間進(jìn)行連續(xù)而不需維護(hù)的電解質(zhì)液位測(cè)量。除了在液位控制方面以及去除和/或防止該伸入電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)堵塞方面的優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還提供另外的優(yōu)點(diǎn):02和OF2的雜質(zhì)濃度低并且以小幅度上下波動(dòng)。并且，通過本發(fā)明，自動(dòng)HF給料系統(tǒng)是可實(shí)現(xiàn)的并且近似(“粗略”)的HF給料測(cè)量(在HF給料期間的差壓)成為可能，尤其是通過使液位感測(cè)管適應(yīng)以下定量需求:相對(duì)于電解池的容量，在給定的時(shí)間內(nèi)將作為給料物質(zhì)的氟化氫-例如所需量的氟化氫(kg/h)_供應(yīng)給用于由熔融鹽電解質(zhì)(電解地)產(chǎn)生單質(zhì)氟的電解池(電解槽)。
[0076]在下文中，應(yīng)按照用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生單質(zhì)氟的電解池中的電解浴液位的優(yōu)選實(shí)施方案和變化型式來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中供應(yīng)HF的步驟(b)除了執(zhí)行液位測(cè)量和/或控制的功能之外，還作為用于電解產(chǎn)生氟的HF給料供應(yīng)，例如，意味著該伸入(浸入)電解質(zhì)中的液位感測(cè)管還用作單一 HF給料供應(yīng)管線。
[0077]根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案，在電解中所消耗的HF是通過在更有益的間隔期間以一種更平穩(wěn)的方式加入所需量的新鮮HF來補(bǔ)償?shù)?。舉例來說，措辭“平穩(wěn)的”意在表示對(duì)物理化學(xué)過程參數(shù)或電解質(zhì)具有較小的可能為負(fù)面的干擾，由此在HF給料期間在電解中保持更穩(wěn)定的條件，例如使溫度和電解質(zhì)組成在空間和時(shí)間上保持更加均勻，同時(shí)不會(huì)負(fù)面地影響氟的生產(chǎn)效率。措辭“平穩(wěn)的”還使得雜質(zhì)的形成減到最少或甚至可以防止雜質(zhì)的形成。因此，本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案提供了以下總體優(yōu)點(diǎn):盡管將HF加入到電解池中，但是可以較容易地將其中的溫度保持在一個(gè)所希望的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，并且電解質(zhì)組成在空間和時(shí)間上(例如在包括HF給料或入口區(qū)域的整個(gè)電解池中)保持更均勻。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于可以使雜質(zhì)的形成減到最少或防止雜質(zhì)的形成，由此所得到的氟只需要有限的附加純化措施或所得到的氟的純度已準(zhǔn)備好用于應(yīng)該使用氟的工藝中。
[0078]經(jīng)常，HF供應(yīng)管線經(jīng)過構(gòu)造用于提供高得多的HF流量以進(jìn)行補(bǔ)充。舉例來說，供應(yīng)管線被構(gòu)造成使得可將高達(dá)80kg/h并且甚至更多的HF引入到電解設(shè)備中。每小時(shí)所供應(yīng)的HF的量可簡(jiǎn)單地通過使用適當(dāng)管線來調(diào)整。內(nèi)徑為8mm的管線足以提供80kg/h的HF。但是這只是作為一個(gè)實(shí)例而提到的，并沒有任何限制意圖。根據(jù)本發(fā)明，最大的HF流量明顯較低。因此，在這個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種用于將氟化氫作為給料物質(zhì)供應(yīng)給用于由一種熔融鹽電解質(zhì)(電解地)產(chǎn)生單質(zhì)氟的電解池(電解槽)的方法，該方法包括經(jīng)由浸入該電解質(zhì)中的液位感測(cè)管供應(yīng)氟化氫(HF)，該管由此還充當(dāng)通到電解池的單一HF給料供應(yīng)管線，其中經(jīng)過如上文所述的規(guī)定的給料間隔以每小時(shí)HF(優(yōu)選氣態(tài)的)給料量(kg/h)將針對(duì)規(guī)定的氟生產(chǎn)能力的所需量的氟化氫給料送入該電解池中，該HF給料方法由此實(shí)質(zhì)上不同于如迄今常規(guī)方法中所應(yīng)用的在較短的完全HF給料間隔內(nèi)80kg/h并且甚至更高的完全(最大)HF給料能力。
[0079]在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案的背景下，單質(zhì)氟是通過使用氟化氫(HF)作為用于電解的給料物質(zhì)以及單質(zhì)氟的來源進(jìn)行電解而產(chǎn)生的。在一種電解質(zhì)鹽、典型地為優(yōu)選具有式KF(1.8-2.3)HF的KF的熔融HF的加合物的存在下，如果施加至少2.9V的電壓的話，那么HF釋放氟。實(shí)際上，電壓經(jīng)常保持在8伏特到11伏特的范圍內(nèi)。
[0080]有利地供應(yīng)HF以使得對(duì)應(yīng)池中電解質(zhì)鹽和HF的水平不超過特定上限和下限水平。優(yōu)選地，電解池還包括多個(gè)感測(cè)器，這些感測(cè)器測(cè)定池中的溫度、一個(gè)或多個(gè)池中的液位、壓力和壓力差、陽極電流和電壓以及氣體溫度。這些池是用溫度為約80°C到95°C的冷卻水冷卻。
[0081]在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于具有2噸電解質(zhì)容量的設(shè)備來說，與電解池的氟生產(chǎn)能力相關(guān)的所需量的氟化氫給料是在2kg/h-5kg/h HF的HF給料量的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在3kg/h-4kg/h HF的范圍內(nèi)。
[0082]典型地，在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種用于供應(yīng)氟化氫的方法，其中對(duì)于具有2噸電解質(zhì)容量的設(shè)備來說，每小時(shí)HF給料量(kg/h)是低于20kg/h，優(yōu)選低于15kg/h，并且更優(yōu)選低于10kg/h。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案的一個(gè)變化型式中，對(duì)于每2噸電解質(zhì)，每小時(shí)HF給料量(kg/h)是在lkg/h-20kg/h的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在lkg/h-15kg/h的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選地在lkg/h-10kg/h的范圍內(nèi)。在該測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，該方法被應(yīng)用于通過電解一種電解質(zhì)中所含的HF來制造F2，在該方法中形成F2和H2并且通過供應(yīng)新鮮的HF來補(bǔ)充所消耗的HF，其中新鮮HF的供應(yīng)限于每噸電解質(zhì)最多10kg/h HF的HF流量(HF給料量)。
[0083]更具體地說，對(duì)于每2噸電解質(zhì)，取決于壓力的每小時(shí)HF給料量(kg/h)是在2kg/h-10kg/h的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在4kg/h-10kg/h的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選地在6kg/h_10kg/h的范圍內(nèi)，并且甚至更優(yōu)選地在7kg/h-9kg/h的范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選地每小時(shí)HF給料量為約8kg/h。在這個(gè)背景下，措辭“約”具有以下含義:每小時(shí)HF給料量可在8kg/h的值左右略微變化，例如稍低于或稍高于8kg/h。因此，該值可變化約±0.5kg/h，并且因此HF給料量于是優(yōu)選地是8kg/h±0.5kg/h。
[0084]在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案中，將HF (優(yōu)選以氣體形式)被送入電解池中，并且每小時(shí)HF給料量(kg/h)是通過調(diào)節(jié)這個(gè)同時(shí)充當(dāng)了氟化氫供應(yīng)管線的液位感測(cè)管中的流量孔口的直徑、優(yōu)選地借助于一個(gè)具有約2.5mm內(nèi)徑的流量孔口來獲得的。術(shù)語“流量孔口”表示液位感測(cè)管同時(shí)充當(dāng)了氟化氫供應(yīng)管線，它本身在從HF存儲(chǔ)容器到流量孔口所處位置的部分中以及此后再一次地在浸入電解質(zhì)中的部分中可能具有并且通常將具有比該流量孔口的所述2.5_更大的內(nèi)徑。出于本發(fā)明的目的，如果在流量孔口之前和之后的內(nèi)徑大于所述2.5mm的這種HF供應(yīng)管線的內(nèi)徑在HF供應(yīng)管線的伸入電解質(zhì)中的末端部分的位置處減小到2.5mm的直徑，就完全足夠了。HF供應(yīng)管線的內(nèi)徑的這種減小在最寬泛的意義上可以由任何適合的構(gòu)造性裝置來實(shí)現(xiàn)，這些裝置是用以減小一個(gè)管道內(nèi)部的單個(gè)點(diǎn)處的內(nèi)徑，以產(chǎn)生具有所需直徑的孔口。
[0085]氟化氫的供應(yīng)的特征優(yōu)選地進(jìn)一步在于HF給料量(kg)和給料間隔(h)是由自動(dòng)閥來調(diào)節(jié)。典型地，這個(gè)自動(dòng)閥在預(yù)設(shè)條件下操作，任選地在制造氟的工藝期間在適當(dāng)時(shí)不時(shí)地修改HF給料參數(shù)的情況下操作，這取決于電解池中在電解進(jìn)行時(shí)隨時(shí)間而變的總體條件，例如取決于在熔融鹽電解質(zhì)電解時(shí)的溫度、HF含量、電解質(zhì)液位、電流或任何其他相關(guān)參數(shù)，或所產(chǎn)生的氟的品質(zhì)。具體地說，HF給料量至少除了其他方式之外，還通過根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量和/或控制電解浴液位的上述方法來調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，每小時(shí)HF的最大可能流量是大于每小時(shí)HF的總消耗量。舉例來說，HF流量為6kg/h到10kg/h，并且所消耗的HF為2kg/h到6kg/h。在這種情況下，每小時(shí)HF供應(yīng)流量可能大于實(shí)際消耗量，并且因此HF的供應(yīng)可以中斷一定的時(shí)間范圍。在不供應(yīng)HF的時(shí)間內(nèi)，有利的是將一種惰性氣體弓I入到HF的給料管線中。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在不供應(yīng)HF的時(shí)間內(nèi)測(cè)定電解質(zhì)液位。電解質(zhì)液位可以例如按以下段落中所述的方式來測(cè)量的。
[0086]該液位感測(cè)管和HF供應(yīng)管線浸入熔融電解質(zhì)中。通常，供應(yīng)管線的浸入部分中的電解質(zhì)液位與包圍著浸入管線的電解質(zhì)的液位是基本上相同的。當(dāng)停止供應(yīng)HF并且將如上文所提到的惰性氣體壓入該浸入式液位感測(cè)管和HF供應(yīng)管線中時(shí)，浸入式管中基本上沒有電解質(zhì)，這是因?yàn)槎栊詺怏w的壓力防止了熔融電解質(zhì)的進(jìn)入。取決于熔融電解質(zhì)的液位，該惰性氣體的壓力必須較高或較低以防止電解質(zhì)進(jìn)入該浸入式管中。有可能相對(duì)于池中電解質(zhì)的液位來校準(zhǔn)為防止電解質(zhì)進(jìn)入所需的壓力。取決于所測(cè)定的壓力，可以調(diào)節(jié)HF的供應(yīng):如果電解質(zhì)的液位相對(duì)較低的話，那么可以將HF流量調(diào)節(jié)到一個(gè)較高值，和/或可以延長(zhǎng)供應(yīng)時(shí)間；并且，如果液位相對(duì)較高的話，那么可以將HF流量調(diào)節(jié)到一個(gè)較低值，和/或可以縮短供應(yīng)時(shí)間。
[0087]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，HF流量(kg/h)與HF消耗量(kg/h)的比率是在1.2: I與4: I之間。優(yōu)選地，該比率是在1.5:1與3:1之間。因此，有可能提供供應(yīng)HF的間隔以及不供應(yīng)HF的間隔，但是電解質(zhì)液位如上文所提到是通過將一種惰性氣體引入到液位感測(cè)管和HF供應(yīng)管線中來測(cè)定的。優(yōu)選的是具有相當(dāng)高頻率的HF供應(yīng)和電解質(zhì)液位測(cè)定。舉例來說，可以預(yù)見每小時(shí)有多達(dá)30個(gè)HF供應(yīng)周期并且相對(duì)應(yīng)地有多達(dá)30個(gè)電解質(zhì)液位測(cè)定周期。在這種情況下，取決于HF流量和消耗量的比率，對(duì)于時(shí)間比為1.2: I來舉例，HF供應(yīng)將持續(xù)33秒，之后27秒用于進(jìn)行液位測(cè)定，之后33秒用于供應(yīng)HF，之后27秒用于進(jìn)行液位測(cè)定，等等。這表示在HF流動(dòng)期間，所供應(yīng)的HF的量必須為以無中斷的連續(xù)HF供應(yīng)模式所供應(yīng)的量的約1.9倍。對(duì)于1:1的時(shí)間比來說，例如，如果30秒的HF供應(yīng)將中斷30秒以測(cè)定電解質(zhì)液位等等，那么HF的量將為以無中斷的連續(xù)模式所供應(yīng)的量的2倍。當(dāng)然，專家可以根據(jù)他的意愿來預(yù)先確定HF供應(yīng)和液位測(cè)定的持續(xù)時(shí)間。頻率越高，產(chǎn)生F2的操作就越平穩(wěn)。在供應(yīng)時(shí)間與測(cè)定時(shí)間期間所消耗的HF的量都是在供應(yīng)的間隔內(nèi)提供的。
[0088]當(dāng)然，并不必需在不供應(yīng)HF的每個(gè)間隔內(nèi)測(cè)定壓力。
[0089]可以在池的F2隔室中或在H2隔室中進(jìn)行壓力測(cè)定。如果在F2隔室中進(jìn)行壓力測(cè)定(這是優(yōu)選的)的話，那么N2或F2是優(yōu)選的惰性氣體。如果在H2隔室中進(jìn)行壓力測(cè)定(這是優(yōu)選的)的話，那么N2或H2是優(yōu)選的惰性氣體。
[0090]甚至有可能使用一種調(diào)節(jié)待供給的HF的量、HF給料的持續(xù)時(shí)間以及液位測(cè)定(取決于液位測(cè)定所提供的數(shù)據(jù))的自動(dòng)系統(tǒng)。
[0091]在本發(fā)明的這些實(shí)施方案的背景下，HF可以從任何類型的氟化氫存儲(chǔ)容器中供應(yīng)。氟化氫存儲(chǔ)容器可以是具有不同尺寸的單一氟化氫存儲(chǔ)容器，或者它可以是包括多個(gè)固定的或任選地可運(yùn)輸?shù)姆瘹浯鎯?chǔ)容器的一個(gè)氟化氫存儲(chǔ)單元，這些存儲(chǔ)容器可以通過一個(gè)氟化氫供應(yīng)管線與電解槽連接。一個(gè)用于蒸發(fā)液態(tài)HF的蒸發(fā)器可以設(shè)置有氟化氫存儲(chǔ)容器或者這種用于蒸發(fā)液態(tài)HF的蒸發(fā)器在將要提供HF用于制造氟的工廠當(dāng)?shù)乜色@得、并且可以連接到氟化氫存儲(chǔ)容器或單元上并連接到氟化氫供應(yīng)管線上。其他附加裝置，例如，如HF感測(cè)器、HF破壞系統(tǒng)的安全裝置也可以存在于氟化氫存儲(chǔ)容器或單元所處的位置處。本發(fā)明中所用的HF存儲(chǔ)容器通常包括一個(gè)自動(dòng)HF液位感測(cè)器。具體來說，HF存儲(chǔ)容器可以安裝在磅秤上。在這個(gè)實(shí)施方案中，優(yōu)選地，一個(gè)過程控制系統(tǒng)、特別是一個(gè)自動(dòng)過程控制系統(tǒng)，是可操作的以關(guān)閉第一個(gè)空的HF容器的遠(yuǎn)程控制閥并且打開另一個(gè)第二個(gè)含HF的氟化氫存儲(chǔ)容器的遠(yuǎn)程控制閥。這個(gè)實(shí)施方案特別有效地避免了手動(dòng)操作多個(gè)HF閥門并且確保了連續(xù)HF供應(yīng)。優(yōu)選地，這些閥門是可操作的以在非正常操作狀態(tài)的情況下自動(dòng)關(guān)閉，例如在連接到HF供應(yīng)管線的工藝設(shè)施中的過程中斷。并且，這些閥門是可操作以在根據(jù)本發(fā)明的氟化氫供應(yīng)單元中的HF泄漏情況下自動(dòng)關(guān)閉。這種HF泄漏可能例如是由HF存儲(chǔ)容器內(nèi)部的多個(gè)任選的法蘭連接件的泄漏所引起的。這特別避免了在這種情況下接近氟化氫供應(yīng)單元的必要性。
[0092]此外，這些存儲(chǔ)容器可以由具有一個(gè)閉合的隔離空間的雙隔離閥而與HF供應(yīng)管線隔離。在那種情況下，根據(jù)本發(fā)明的氟化氫供應(yīng)單元適宜地進(jìn)一步包括與一個(gè)或多個(gè)閉合的隔離空間連接的至少一個(gè)間隙排氣閥。該間隙排氣閥通常是可操作的以從該閉合的隔離空間中去除任選地存在的氟化氫。去除可以例如通過施加真空來進(jìn)行。以另外的方式，這種去除可以例如通過用一種惰性氣體和/或一種加壓的吹掃氣體(例如無水空氣或優(yōu)選氮?dú)?吹掃該閉合的隔離空間來進(jìn)行。這種去除可以連續(xù)地進(jìn)行，但是優(yōu)選地，去除是間斷地進(jìn)行的，特別是當(dāng)HF存儲(chǔ)容器被連接到液位感測(cè)和HF供應(yīng)管線上和/或與之?dāng)嚅_時(shí)。如果適當(dāng)?shù)脑?，那么從閉合的隔離空間中回收的氣體適宜地被排放到一個(gè)HF破壞單元，例如一個(gè)洗漆器。
[0093]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的特征在于在電解池中所產(chǎn)生的單質(zhì)氟打算用于一種制造電子器件的方法中，優(yōu)選地在一種用于制造電子器件的方法中用作蝕刻劑或用作腔室清潔劑。
[0094]優(yōu)選地，這些電子器件是選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成:半導(dǎo)體、光生伏打電池、MEMS以及TFT。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，氟是用作用于制造電子器件的腔室清潔劑和蝕刻劑，這些電子器件尤其是半導(dǎo)體、光生伏打電池、微電子機(jī)械系統(tǒng)(“MEMS”)、TFT(平板顯示器或液晶顯示器的薄膜晶體管)等等。關(guān)于氟用作制造電子器件，尤其是半導(dǎo)體、光生伏打電池、MEMS以及TFT的蝕刻劑，沉積多個(gè)層并且蝕刻這些層的一部分的若干連續(xù)步驟是必要的。氟可以用于蝕刻由極為不同的構(gòu)造組成的層，例如用于蝕刻含硅層或形成揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物(例如鎢)的化合物的其他層。蝕刻可以按熱方式或在等離子體輔助下進(jìn)行。關(guān)于用于腔室清潔，通常在處理腔室(經(jīng)常是CVD腔室(多個(gè)層通過化學(xué)氣相沉積，例如等離子體增強(qiáng)CVD、金屬有機(jī)CVD或低壓CVD而沉積在多個(gè)項(xiàng)目上的腔室))中進(jìn)行的沉積工藝期間，不希望的沉積物在腔室的壁上和內(nèi)部構(gòu)成部分上形成并且必須定期去除。這是通過用單質(zhì)氟作為腔室清潔劑以熱方式或等離子體增強(qiáng)方式處理沉積物來實(shí)現(xiàn)的。
[0095]尤其對(duì)于單質(zhì)氟用作蝕刻劑來說，而且當(dāng)它用作腔室清潔劑時(shí)，所希望的是單質(zhì)氟非常純。水、二氧化碳、氮?dú)庖约把鯕獾那秩氡徽J(rèn)為是不希望的。如上文已經(jīng)更詳細(xì)地說明，根據(jù)本發(fā)明所產(chǎn)生的單質(zhì)氟滿足這些品質(zhì)要求。
[0096]在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的特征在于氟是在生產(chǎn)工廠的“現(xiàn)場(chǎng)”或“場(chǎng)外(over the fence) ”產(chǎn)生的，優(yōu)選地用于制造電子器件的方法中。
[0097]如果希望的話，氟可以在現(xiàn)場(chǎng)制造。這是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。氟可以在一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星廠中生產(chǎn)，例如在如WO 2004/009873中所述的一個(gè)氟產(chǎn)生箱中生產(chǎn)。如果希望的話，每個(gè)箱可以分配給一個(gè)或多個(gè)在其中進(jìn)行蝕刻的處理腔室；或多個(gè)氟產(chǎn)生箱連接到一個(gè)氟氣分配系統(tǒng)上，該氟氣分配系統(tǒng)連接到這些腔室上。用于低溫純化的本發(fā)明方法可以整合到該箱中。本發(fā)明方法還可以根據(jù)如PCT申請(qǐng)WO 2012/034978(申請(qǐng)?zhí)朠CT/EP2011/065773，2011年9月12日提交)中所述的滑橇概念(skid concept)整合到一個(gè)工廠中，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合在此。
[0098]在制造和純化之后，將氟輸送到使用地點(diǎn)。這優(yōu)選地在高于周圍壓力的壓力下進(jìn)行。
[0099]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，借助于壓縮機(jī)對(duì)氟進(jìn)行加壓，并且不施加加壓氣體(除非是單質(zhì)氟)。
[0100]存儲(chǔ)步驟(如果預(yù)見有的話)優(yōu)選地表示單質(zhì)氟存儲(chǔ)在適合的儲(chǔ)罐(例如不銹鋼瓶)中。
[0101]氟優(yōu)選地在它的使用地點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)通過在與一個(gè)或多個(gè)處理腔室處于流體連通的一個(gè)設(shè)備中進(jìn)行電解而產(chǎn)生。這表示所產(chǎn)生的單質(zhì)氟不填充到隨后將與輸送管線斷開的一個(gè)儲(chǔ)罐中或多個(gè)加壓瓶中。如果希望的話，氟被存儲(chǔ)在只保持連接到輸送管線上的多個(gè)儲(chǔ)罐或多個(gè)瓶中。氟產(chǎn)生器經(jīng)常與使用它的工具位于同一個(gè)工廠中，即，與制造工具的距離小于500m;該產(chǎn)生器經(jīng)常將位于工具附近，例如與工具的距離為10m或更短。它們可能甚至位于作為使用地點(diǎn)的處理腔室的鄰近處，例如距離可為1m或更短。
[0102]輸送步驟優(yōu)選地表示將氟通過管道、尤其是通過保持永久連接的管道從制造設(shè)備傳遞到使用地點(diǎn)，以防止空氣侵入氟中并且防止氟泄漏出。
[0103]在另一個(gè)方面，本發(fā)明還涉及一種用于通過電解KF的熔融HF的加合物來產(chǎn)生單質(zhì)氟的電解池，其中該電解質(zhì)配備有一個(gè)液位感測(cè)管，該液位感測(cè)管還充當(dāng)可連接到氟化氫供應(yīng)單元上的氟化氫供應(yīng)管線，并且其中還充當(dāng)了氟化氫供應(yīng)管線的該液位感測(cè)管具有直徑(這表示內(nèi)徑)優(yōu)選地在從Imm到Icm的范圍內(nèi)并且尤其優(yōu)選為約2.5mm(內(nèi)部)直徑的流量孔口。術(shù)語“流量孔口”和性質(zhì)以及用以獲得所述內(nèi)徑的方式在上文已有描述。上文所給出的所述描述和說明同等地適用于本發(fā)明的這個(gè)方面，這個(gè)方面涉及一種用于通過電解KF的熔融HF的加合物來產(chǎn)生單質(zhì)氟的電解池。
[0104]在關(guān)于用于通過電解產(chǎn)生單質(zhì)氟的電解池的本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，氟是在箱中產(chǎn)生的，優(yōu)選地是在用于在電子器件的生產(chǎn)工廠的“現(xiàn)場(chǎng)”或“場(chǎng)外”產(chǎn)生氟的箱中產(chǎn)生的，這些電子器件優(yōu)選地選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成:半導(dǎo)體、光生伏電池、MEMS以及TFT。生產(chǎn)工廠的“現(xiàn)場(chǎng)”或“場(chǎng)外”的概念和性質(zhì)以及實(shí)現(xiàn)方式在上文將HF供應(yīng)給一個(gè)用于制造單質(zhì)氟的電解池中的方法的背景下已有描述。上文所給出的所述描述和說明同等地適用于本發(fā)明的這個(gè)方面，這個(gè)方面涉及一種用于通過電解KF的熔融HF的加合物來產(chǎn)生單質(zhì)氟的電解池。
[0105]為了給出用于通過電解產(chǎn)生單質(zhì)氟(通過電解KF的熔融HF的加合物產(chǎn)生氟)的本發(fā)明的一個(gè)非常適合的池的實(shí)例，向一個(gè)電解池提供每天(24h)50kg到10kg氟(F2)的生產(chǎn)能力，優(yōu)選每天(24h)80kg到10kg氟(F2)的生產(chǎn)能力，并且更優(yōu)選每天(24h)約80kg到90kg氟(F2)的生產(chǎn)能力。其他池也適合，例如每天生產(chǎn)更少F2或更多F2的池。日產(chǎn)量的一個(gè)優(yōu)選范圍是每天從40kg到200kg F2。
[0106]根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施方案的方法允許測(cè)定任何所希望的電解質(zhì)液位而并不限于位級(jí)；第二個(gè)實(shí)施方案另外允許持續(xù)很長(zhǎng)的時(shí)間周期進(jìn)行測(cè)定。
[0107]以下實(shí)例意在詳細(xì)說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明。
[0108]實(shí)例1:在用于制造單質(zhì)氟的電解池中，在供應(yīng)HF下進(jìn)行液位檢測(cè)以去除和/或防止液位測(cè)量管的堵塞
[0109]常規(guī)地，將組成為約KF.2HF的一種電解質(zhì)鹽填充到一個(gè)電解池中，加熱到約800C _120°C并且在其中熔融。施加8V到1V之間的電壓，并且使電流通過電解質(zhì)鹽溶解于氟化氫中的組合物；使池中的內(nèi)含物保持在約80°C到100°C的范圍內(nèi)。單質(zhì)氟和單質(zhì)氫在對(duì)應(yīng)的電極隔室中形成。使所產(chǎn)生的單質(zhì)氟通過一種蒙乃爾合金金屬玻璃料以去除固體并且借助于一個(gè)壓縮機(jī)加壓到約10巴的絕對(duì)壓力，并且然后通過一個(gè)冷卻到_80°C的阱；在這個(gè)阱中，被截留的HF冷凝。使離開該阱的氣態(tài)F2通過一個(gè)NaF床以去除任何殘留的HF。
[0110]在電解期間，在某些周期中，將一定量的HF通過液位感測(cè)管引入到電解池中以去除并防止在檢測(cè)電解浴液位期間這個(gè)管的進(jìn)一步堵塞。在約I分鐘后中斷HF供應(yīng)，并且然后在I分鐘內(nèi)在沒有壓力補(bǔ)償?shù)臈l件下通過將氮?dú)鈮喝胛挥陔娊獬氐姆a(chǎn)生腔室(陽極)中的液位感測(cè)管中來測(cè)定電解池中的差壓。在這種條件下，用于在管與電解池中的液態(tài)電解質(zhì)上方的氣體區(qū)之間進(jìn)行壓力補(bǔ)償?shù)拈y門被關(guān)閉。在管中逐步形成壓力P1，并且取決于電解質(zhì)的實(shí)際液位以及電解池中的液態(tài)電解質(zhì)上方的氣體區(qū)的壓力P2，確定差壓(ΛΡ)。然后，由Λ P來計(jì)算池中電解質(zhì)的液位。在測(cè)量之后，補(bǔ)償電解池中的壓力并且該池回到測(cè)量之前的先前條件。
[0111]在電解進(jìn)行時(shí)可以在適當(dāng)時(shí)不時(shí)地重復(fù)上述液位檢測(cè)。對(duì)于上述液位檢測(cè)可以應(yīng)用不同的周期。
[0112]實(shí)例2:在用于制造單質(zhì)氟的電解池中，在供應(yīng)HF下進(jìn)行液位檢測(cè)以去除和/或防止液位測(cè)量管的堵塞
[0113]電解是根據(jù)實(shí)例I進(jìn)行設(shè)置的。此外，根據(jù)實(shí)例1，在電解期間進(jìn)行液位檢測(cè)，其中使用具有流量孔口的液位感測(cè)管，其中該流量孔口的內(nèi)徑為2.5mm并且每小時(shí)HF給料量為約8kg/h。HF給料量(kg)和給料間隔(h)由自動(dòng)閥來調(diào)節(jié)以鑒于電解池的生產(chǎn)能力(2kg)來提供3kg/h到4kg/h HF的給料。
[0114]實(shí)例3:交替的液位檢測(cè)以及將氣態(tài)HF送入用于制造單質(zhì)氟的電解池中
[0115]將組成為約KF *2HF的一種電解質(zhì)鹽填充到一個(gè)電解池中、加熱到約80°C _120°C并且在其中熔融。將氣態(tài)HF通過一個(gè)HF供應(yīng)管線引入到電解池中，其中流量孔口的內(nèi)徑為2.5mm并且每小時(shí)HF給料量為約8kg/h。HF給料量(kg)和給料間隔(h)由自動(dòng)閥來調(diào)節(jié)以鑒于電解池的生產(chǎn)能力(2kg)來提供3kg/h到4kg/h HF的給料，這取決于下文進(jìn)一步詳述的交替的液位檢測(cè)。施加8V到1V之間的電壓，并且使電流通過電解質(zhì)鹽溶解于氟化氫中的組合物；使池中的內(nèi)含物保持在約80°C到100°C的范圍內(nèi)。單質(zhì)氟和單質(zhì)氫在對(duì)應(yīng)的電極隔室中形成。使所產(chǎn)生的單質(zhì)氟通過一個(gè)蒙乃爾合金金屬玻璃料以去除固體并且借助于一個(gè)壓縮機(jī)加壓到約10巴的絕對(duì)壓力，并且然后通過一個(gè)冷卻到_80°C的阱；在這個(gè)阱中，被截留的HF冷凝。使離開該阱氣態(tài)F2通過一個(gè)NaF床以去除任何殘留的HF。
[0116]在停止供應(yīng)HF的間隔期間，通過將N2氣壓入HF供應(yīng)管線中來測(cè)定電解質(zhì)液位。取決于所測(cè)定的電解質(zhì)液位，使HF的供應(yīng)減少、增加或保持恒定。在這個(gè)實(shí)例中，優(yōu)選的是具有相當(dāng)高頻率的HF供應(yīng)和電解質(zhì)液位測(cè)定。該頻率是由HF流量(kg/h)與HF消耗量(kg/h)的比率決定，在這個(gè)實(shí)例中該比率為1.8: I的比率。因此，每小時(shí)進(jìn)行多達(dá)30個(gè)周期的HF供應(yīng)并且相對(duì)應(yīng)地多達(dá)30個(gè)周期的電解質(zhì)液位測(cè)定。在這個(gè)實(shí)例中，當(dāng)HF流量與消耗量的時(shí)間比為1.2: I時(shí)，HF供應(yīng)將持續(xù)33秒，之后27秒用于進(jìn)行液位測(cè)定，之后33秒用于供應(yīng)HF，之后27秒用于進(jìn)行液位測(cè)定，等等。
[0117]在這個(gè)實(shí)例的一個(gè)變化型式中，對(duì)于2: I的比率來說，30秒的HF供應(yīng)將被中斷30秒來測(cè)定電解質(zhì)液位，等等。
[0118]實(shí)例4:交替的液位檢測(cè)以及將氣態(tài)HF送入用于制造單質(zhì)氟的電解池中
[0119]將組成為約KF *2HF的一種電解質(zhì)鹽填充到一個(gè)電解池中、加熱到約80°C _120°C并且在其中熔融。將氣態(tài)HF通過一個(gè)HF供應(yīng)管線引入到電解池中，其中流量孔口的內(nèi)徑為2.5mm并且每小時(shí)HF給料量為約8kg/h。HF給料量(kg)和給料間隔(h)由自動(dòng)閥來調(diào)節(jié)以鑒于電解池的生產(chǎn)能力(2kg)來提供3kg/h到4kg/h HF的給料，這取決于下文進(jìn)一步詳述的交替的液位檢測(cè)。施加8V到1V之間的電壓，并且使電流通過電解質(zhì)鹽溶解于氟化氫中的組合物；使池中的內(nèi)含物保持在約80°C到100°C的范圍內(nèi)。單質(zhì)氟和單質(zhì)氫在對(duì)應(yīng)的電極隔室中形成。使所產(chǎn)生的原始單質(zhì)氟通過一個(gè)使用保持在約_75°C到_80°C下的液態(tài)HF操作的噴射洗滌器以去除固體和一部分被截留的HF。經(jīng)過部分純化的F2借助于一個(gè)壓縮機(jī)加壓到約10巴的絕對(duì)壓力、并且然后通過一個(gè)冷卻到_80°C的阱；在這個(gè)阱中，被截留的HF冷凝。使離開該阱氣態(tài)F2通過一個(gè)NaF床以去除任何殘留的HF。
[0120]在停止供應(yīng)HF的間隔期間，通過將N2氣壓入HF供應(yīng)管線中來測(cè)定電解質(zhì)液位。取決于所測(cè)定的電解質(zhì)液位，使HF的供應(yīng)減少、增加或保持恒定。在這個(gè)實(shí)例中，優(yōu)選的是具有相當(dāng)高頻率的HF供應(yīng)和電解質(zhì)液位測(cè)定。該頻率是由HF流量(kg/h)與HF消耗量(kg/h)的比率決定，在這個(gè)實(shí)例中該比率為1.8: I的比率。因此，每小時(shí)進(jìn)行多達(dá)30個(gè)周期的HF供應(yīng)并且相對(duì)應(yīng)地多達(dá)30個(gè)周期的電解質(zhì)液位測(cè)定。在這個(gè)實(shí)例中，當(dāng)HF流量與消耗量的時(shí)間比為1.2: I時(shí)，HF供應(yīng)將持續(xù)33秒，之后27秒用于進(jìn)行液位測(cè)定，之后33秒用于供應(yīng)HF，之后27秒用于進(jìn)行液位測(cè)定，等等。
[0121]如果任何通過引用結(jié)合在此的專利、專利申請(qǐng)以及公開物中的披露內(nèi)容與本說明書相沖突的程度到了可能使得一個(gè)術(shù)語得不清楚，那么本說明書應(yīng)該優(yōu)先。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，該電解池具有彼此由隔離壁隔開的至少一個(gè)陽極腔室和至少一個(gè)陰極腔室，用于通過電解包含KF的HF加合物的含氟化氫混合熔融鹽的電解浴(電解質(zhì))來產(chǎn)生氟氣，其中該方法包括以下步驟:(a)在氟氣產(chǎn)生期間由包括伸入(浸入)該電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)的壓力感測(cè)裝置來檢測(cè)該陽極腔室和該陰極腔室中的至少一個(gè)中的壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，該電解池具有彼此由隔離壁隔開的至少一個(gè)陽極腔室和至少一個(gè)陰極腔室，用于通過電解包含KF的HF加合物的含氟化氫混合熔融鹽的電解浴(電解質(zhì))來產(chǎn)生氟氣，其中該方法包括以下步驟:(a)在氟氣產(chǎn)生期間由包括伸入(浸入)該電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)的壓力感測(cè)裝置來檢測(cè)該陽極腔室和該陰極腔室中的至少一個(gè)中的壓力；以及(b)在任何時(shí)間和/或在測(cè)量和/或控制該陽極腔室和/或該陰極腔室中的電解浴(電解質(zhì))液位期間將有效量的氟化氫供應(yīng)穿過該壓力感測(cè)裝置的該管，以由此去除和/或防止在該壓力感測(cè)裝置的該管中由可能的結(jié)晶的KF的HF加合物引起的堵塞。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中惰性氣體置換該管中的液體，該方法包括以下步驟:測(cè)定該惰性氣體與該陽極腔室和該陰極腔室中的至少一個(gè)的氣體空間之間的壓力差。
4.如權(quán)利要求1至3所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中該熔融鹽電解質(zhì)是KF的熔融的HF加合物，優(yōu)選為具有根據(jù)式KF(1.8-2.3) HF的HF范圍的、KF的熔融的HF加合物。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中該伸入(浸入)該電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)用于在該電解池的該陰極腔室(“仏側(cè)”)中進(jìn)行壓力檢測(cè)。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中該伸入(浸入)該電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)用于在該電解池的該陽極腔室(“匕側(cè)”)中進(jìn)行壓力檢測(cè)。
7.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中該電解浴(電解質(zhì))液位是通過借助于稀有氣體或氮?dú)饣蚱淙魏位旌衔?、?yōu)選地借助于氮(N2)氣來測(cè)量差壓(ΛΡ)而測(cè)定的，該氣體被借助于該伸入(浸入)該電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)壓入該電解池中。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中該方法是以一種只周期性地供應(yīng)有效量的氟化氫的方式來操作的，以使得該氟化氫與氮?dú)庖黄?HF+N2)供應(yīng)或使得該氟化氫分開地(僅HF)供應(yīng)穿過該伸入(浸入)該電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)。
9.如權(quán)利要求8所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中該方法是以一種只周期性地供應(yīng)有效量的氟化氫的方式來操作的，以使得該氟化氫與氮?dú)庖黄?hf+n2)供應(yīng)穿過該伸入(浸入)該電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)。
10.如權(quán)利要求9所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中當(dāng)中斷HF的供應(yīng)時(shí)繼續(xù)供應(yīng)N2。
11.如權(quán)利要求8、9或10中任一項(xiàng)所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中該有效量的氟化氫是以從若干天(例如七天)到一天(例如24小時(shí))的周期、從若干小時(shí)(例如24小時(shí))到一小時(shí)(例如60分鐘)的周期、或從若干分鐘(例如60分鐘)到一分鐘(例如60秒)的周期、或甚至從若干秒到幾秒的周期而周期性地供應(yīng)的。
12.如權(quán)利要求11所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中有效量的液態(tài)氟化氫是以I分鐘到5分鐘、優(yōu)選I分鐘到4分鐘、更優(yōu)選I分鐘到3分鐘并且甚至更優(yōu)選I分鐘到2分鐘的周期并且最優(yōu)選以約一分鐘的間隔供應(yīng)的。
13.如權(quán)利要求11所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中有效量的液態(tài)氟化氫是以20秒到50秒、更優(yōu)選20秒到40秒并且最優(yōu)選約30秒的周期供應(yīng)的。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中步驟(a)檢測(cè)該陽極腔室和該陰極腔室中的至少一個(gè)中的壓力以及步驟(b)供應(yīng)有效量的氟化氫是在不同時(shí)間進(jìn)行的，并且優(yōu)選地步驟(a)和(b)是以交替模式進(jìn)行的。
15.如權(quán)利要求13和/或14所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中(a)在氟氣產(chǎn)生期間由包括伸入(浸入)該電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)的壓力感測(cè)裝置來檢測(cè)該陽極腔室和該陰極腔室中的至少一個(gè)中的壓力的步驟是20秒到40秒的時(shí)間、優(yōu)選約30秒的時(shí)間，并且(b)將有效量的氟化氫供應(yīng)穿過該壓力感測(cè)裝置的該管以由此去除和/或防止在該壓力感測(cè)裝置的該管中由可能結(jié)晶的KF的HF加合物引起的堵塞的步驟是20秒到40秒的時(shí)間、優(yōu)選約30秒的時(shí)間。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中該伸入(浸入)該電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)的特征為流量孔口、優(yōu)選地特征為在該管中的具有約2.5mm(內(nèi)部)直徑的流量孔口。
17.如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中該伸入(浸入)該電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)除了發(fā)揮根據(jù)步驟(a)的功能之外，還同時(shí)充當(dāng)用以產(chǎn)生單質(zhì)氟的電解作用的(主要)氟化氫給料供應(yīng)管線。
18.如權(quán)利要求13至17中任一項(xiàng)所述的由于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中該方法包括液位感測(cè)管與在該管中的具有約2.5mm(內(nèi)部)直徑的流量孔口的組合，并且(a)在氟氣產(chǎn)生期間由包括伸入(浸入)該電解浴(電解質(zhì))中的管(液位感測(cè)管)的壓力感測(cè)裝置來檢測(cè)該陽極腔室和該陰極腔室中的至少一個(gè)中的壓力的步驟進(jìn)行20秒到40秒的時(shí)間、優(yōu)選約30秒的時(shí)間，并且(b)將有效量的氟化氫供應(yīng)穿過該壓力感測(cè)裝置的該管以由此去除和/或防止在該壓力感測(cè)裝置的該管中由可能的結(jié)晶的KF的HF加合物引起的堵塞的步驟進(jìn)行20秒到40秒的時(shí)間、優(yōu)選約30秒的時(shí)間。
19.如權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中該方法被應(yīng)用于通過電解電解質(zhì)中所含的HF來制造F2，其中形成了 F2和H2并且通過供應(yīng)新鮮的HF來補(bǔ)充所消耗的HF，其中新鮮HF的供應(yīng)限于每噸電解質(zhì)最多10kg/h HF的HF流量(HF給料量)。
20.如權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中在該電解中，對(duì)于具有2噸電解質(zhì)容量的設(shè)備來說，與該電解池的氟生產(chǎn)能力相關(guān)的氟化氫給料的所需量在2kg/h-5kg/h HF的HF給料量范圍內(nèi)，優(yōu)選地在3kg/h-4kg/h HF的范圍內(nèi)。
21.如權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中在該電解中，HF給料量(kg)和給料間隔(h)是由自動(dòng)閥調(diào)節(jié)的。
22.如權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的用于測(cè)量和/或控制在用于產(chǎn)生氟氣的電解池中的電解浴液位的方法，其中在該電解中，氟是在生產(chǎn)工廠的“現(xiàn)場(chǎng)”或“場(chǎng)外”產(chǎn)生的，優(yōu)選地被用于制造電子器件的方法中。
23.一種用于通過電解KF的熔融的HF加合物來產(chǎn)生單質(zhì)氟的電解池，其中該電解池配備有液位感測(cè)管，該液位感測(cè)管用于在氟氣產(chǎn)生期間由壓力感測(cè)裝置來檢測(cè)陽極腔室和陰極腔室中的至少一個(gè)中的壓力，并且該管還充當(dāng)可連接到氟化氫供應(yīng)單元上的氟化氫供應(yīng)管線，并且其中該液位感測(cè)管和氟化氫供應(yīng)管線具有(內(nèi)部)直徑為從約Imm到Icm的流量孔口，優(yōu)選地具有(內(nèi)部)直徑為約2.5mm的流量孔口。
24.如權(quán)利要求21所述的用于通過電解產(chǎn)生單質(zhì)氟的電解池，其中氟是在箱中產(chǎn)生的，優(yōu)選地是在用于在生產(chǎn)工廠的“現(xiàn)場(chǎng)”或“場(chǎng)外”產(chǎn)生氟的箱中產(chǎn)生的，這些生產(chǎn)工廠優(yōu)選地用于生產(chǎn)電子器件，這些電子器件優(yōu)選地選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成:半導(dǎo)體、光伏電池、MEMS以及TFT。
25.如權(quán)利要求23或24所述的用于通過電解產(chǎn)生單質(zhì)氟的電解池，其提供每天(24h)50kg到10kg氟(F2)的生產(chǎn)能力，優(yōu)選每天(24h)80kg到10kg氟(F2)的生產(chǎn)能力，并且更優(yōu)選每天(24h)約80kg到90kg氟(F2)的生產(chǎn)能力。
【文檔編號(hào)】C25B1/24GK104350181SQ201280070188
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月22日
【發(fā)明者】H.佩尼塞, P.M.普雷迪坎特, O.蒂亞納, P.莫雷勒, C.索梅, H.克魯伊格, A.伯塔尼 申請(qǐng)人:索爾維公司