Сборник тезисов докладов VIII Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2005

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Экономика и международное сотрудничество в области ядерных технологий»

Все доклады секции


ПРОИЗВОДСТВО ТРИФТОРИДА АЗОТА, КАК ПЕРСПЕКТИВНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ФТОРИДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Фиськов А.А., Макасеев А.Ю.

Северский государственный технологический институт

Мочалов Ю.С., Кузьминых С.А.

ФГУП «Сибирский химический комбинат»

В настоящее время промышленное  производство элементного фтора освоено только в экономически развитых странах, таких как Япония, США, Великобритания, Франция и Россия.

В России производственные мощности по фтору были созданы после второй мировой войны. Фтор в промышленных масштабах в основном применяли для получения гексафторида урана, использующегося в технологии разделения 235-U и 238-U, а также использовали в качестве окислителя ракетных двигателей.

В настоящей работе, на примере создаваемого на ФГУП «Сибирский химический комбинат» производства трифторида азота, рассматриваются новые возможности диверсификации фторидных технологий.

В последние годы на мировом рынке электронных газов (фторсодержащие газообразные вещества, применяемые в электронной промышленности (перфторуглероды, NF3, SF6)) наблюдалось значительное увеличение спроса на достаточно давно известное соединение — трифторид азота NF3. Особенность этого газа в том, что в отличие от других газов для травления электронных плат он способен образовывать летучие соединения, благодаря чему появилась возможность еще более миниатюризировать и усложнить микросхемы. К тому же, в ходе травления образуются безвредные и легко улавливаемые соединения, что позволит исключить загрязнение атмосферы.

Трехфтористый азот (ТФА) — бесцветный газ с температурой кипения — минус 129,1оС и температурой замерзания — минус 206,79оС.

Применяется ТФА в электронной промышленности в следующих направлениях:

·         в качестве фторирующего агента при плазмохимическом производстве микропроцессоров и других электронных устройств на основе кремниевых кристаллов;

·         для очистки камер плазмохимического травления;

·         при производстве жидкокристаллических дисплеев (LCD).

По мере миниатюризации электронных схем и расширения рынка LCD, ТФА все более вытесняет ранее использовавшиеся в указанных целях перфторуглероды.

На долю четырех компаний производителей ТФА приходится около ~85% всего рынка ТФА. Крупнейшие производители:

Air products (США) ~ 1000 тонн; Mitsui (Япония) ~ 500-600; Kanto Denka (Япония) ~ 500; Central Glass (Япония) ~ 300; Daibeck (Корея) ~ 50.

Каждая компания имеет несколько заводов по производству трифторида азота, так Mitsui (Япония) - завод в США и Японии. Air products (США) имеет свою систему каналов сбыта. В настоящее время крупнейшие компании-производители планируют наращивание объемов производства, и ввод новых мощностей. На рынке появляются новые компании-производители, такие как Formosa Plastics.

Китайская компания Formosa Plastics (Тайвань) приступила к строительству завода по производству трифторида азота с проектной мощностью 200 тонн в год. Компания планирует к концу 2006 года увеличить производство до 800 тонн в год.

По оценкам аналитиков, строительство мощностей подобной специализации связано с прогнозами по поводу роста спроса на ТФА в Тайване.

Так, на конец 2004 года спрос на ТФА достиг отметки в 600 тонн, а к 2006 году достигнет уровня в 1300 тонн. В связи с этим следует отметить, что в настоящее время в Тайване компаниями Central Glass и Kyushu Dentsu co, ltd.(kdk) (Japan) также ведется строительство двух заводов по производству трифторида азота.

Крупнейшими компаниями-потребителями являются: AMD, IBM Corporation, Samsung, Hitachi, Intel Corporation, Fujitsu, Acer Inc., Mitsubishi Corporation, Nec Electronics Inc и др.

Трифторид азота применяется при производстве мощных микропроцессоров (чистота продукта 99,999 %); менее чистый
(99,9-99,99 %) применяют для очистки камер парофазного осаждения и при производстве плоско панельных дисплеев. Применение для этих целей достигает 80-85% всего производства ТФА. Одним из основных требований предъявляемых к трифториду азота, применяемому в электронной промышленности, является чистота продукта. Основным компонентом, загрязняющим трифторид азота, является тетрафторэтан (CF4), его количество должно быть минимизировано.

В связи со снижением цен на сотовые телефоны, LCD мониторы, они становятся доступны большему количеству потребителей, поэтому на рынке наблюдается на них постоянный рост спроса. В соответствии с данными компании Displaysearch количество телевизоров с жидкокристаллическим экраном, производимое в мире в прошлом году составило 9,7 миллионов единиц (по сравнению с 2003 выросло более чем в два раза), а в 2005 достигнет почти 15 миллионов.

Рынок трифторида азота на протяжении последних 4 лет непрерывно растет и в настоящее время составляет около 3000 тонн в год, что в денежном выражении составляет около $500 000 000.

Вместе с тем, на рынке наблюдается ценовая борьба конкурентов. Так если на период 1999-2000 гг. цена за 1 кг составляла ~ 210$, то уже к 2003-2004 гг. за счет ценовой политики в основном китайских производителей трифторида азота  цена упала до 130$/кг. А Formosa Plastics предлагает ТФА по 70 $/кг.

Исходя из сложившейся на рынке благоприятной ситуации, ФГУП «Сибирский химический комбинат» в 2004году приступил к работам по созданию производства трифторида азота. В основе технологии лежит разработанный ООО «Нью-Кем» (Санкт-Петербург) способ получения NF3 путем фторирования газообразным фтором расплава кислых фторидов аммония при атмосферном давлении и температуре до 150оС.

Основным сырьем для производства ТФА является фтор. ФГУП «Сибирский химический комбинат» располагает собственными мощностями по производству фтора. Так же в производстве трифторида азота используется бифторид аммония (разовая загрузка) и аммиак. На рынке бифторида аммония наблюдается превышение предложения над спросом. Большинство производителей обладают свободными объемами аммиака.

Планируемое качество ТФА — не менее 99,9%. Ввод первой очереди производства в эксплуатацию — начало 2006 года. Выход на проектную мощность 300 тонн — вторая половина 2006 года. Ориентация сбыта готового продукта — страны Юго-Восточной Азии, напрямую непосредственным потребителям или через компании дистрибьюторы.