氯氣于工業(yè)中用途廣泛,工業(yè)級(jí)的氯氣除一般已知添加于自來(lái)水中用以消毒,亦可用于作為鹽酸、漂白粉、聚氯乙烯塑膠PVC之制造原料。同時(shí)也運(yùn)用在制造溶劑四氯化碳CCl4及氯仿CHCl3。另外與磷,三氯化磷等磷系化合物亦可合成亞磷酸二甲酯、亞磷酸二乙酯等作為塑膠添加劑、抗氧化劑、難燃劑及農(nóng)藥等用途。電子級(jí)的氯氣,則因其具強(qiáng)氧化性且對(duì)硅、二氧化硅具良好選擇性,而使用于半導(dǎo)體之乾式蝕刻制程與熱氧化層之品質(zhì)改善工作。
本制程為以工業(yè)級(jí)的氯氣作為原料,利用吸附,蒸餾等化工單元操作方式,使原料中雜質(zhì)與氯氣分離,達(dá)到將工業(yè)級(jí)的氯氣純化為純度更高的電子級(jí)的氯氣之目的,作為下游半導(dǎo)體業(yè)者蝕刻等用途。制程中,蒸餾塔之操作條件對(duì)產(chǎn)品純度具有關(guān)鍵之作用。反應(yīng)曲面法(Response Surface Methodology)為一實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,此方法透過(guò)因子設(shè)計(jì)、篩選等步驟,配合所欲達(dá)成之結(jié)果或特性,利用曲面之不斷逼近方式找出試驗(yàn),制程之適合操作點(diǎn)。
本研究之內(nèi)容即在于以反應(yīng)曲面法針對(duì)氯氣純化制程中最關(guān)鍵之蒸餾單元,以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方式進(jìn)行一有系統(tǒng)之試驗(yàn),先透過(guò)因子的篩選實(shí)驗(yàn),決定對(duì)于反應(yīng)變數(shù)具顯著影響的因子。接著進(jìn)行反應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn),利用數(shù)據(jù)解析與相關(guān)的統(tǒng)計(jì)技術(shù),建立一可靠的迴歸模型,并依此找出最適化之操作變數(shù),減少因頻繁改變因子所產(chǎn)生之系統(tǒng)擾動(dòng),達(dá)成制程改善之目標(biāo)。
化學(xué)小常識(shí):
氯氣的物理性質(zhì):
物態(tài) 氣態(tài)
密度 (0 °C, 101.325 kPa) 3.2 g/L
沸點(diǎn)時(shí)液體密度 1.5625 g·cm−3
熔點(diǎn) 171.6 K,-101.5 °C,-150.7 °F
沸點(diǎn) 239.11 K,-34.04 °C,-29.27 °F
臨界點(diǎn) 416.9 K,7.991 MPa
熔化熱 (Cl2) 6.406 kJ·mol−1
汽化熱 (Cl2) 20.41 kJ·mol−1
比熱容 (Cl2) 33.949 J·mol−1·K−1
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