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四氟化碳的提纯生产工艺技术
来源: | 作者:sirloong | 发布时间: 2023-01-04 | 698 次浏览 | 分享到:


      四氟化碳除了叫四氟化碳之外,还叫作四氟甲烷,全氟化碳,R14,目前在工业中广泛应用于等离子蚀刻气体,还用作低温制冷剂等多方面用途。不慎吸入,根据所吸浓度的不同,引起不同的症状,四氟化碳密度较大,不通风会引起窒息。

      电子工业中使用的CF4因此,荧光膏的纯度要达到CF4产品的制作要格外小心。常用的精制工艺主要有以下几种。

1、吸收法

      意大利一家公司的专利介绍了一种用特殊合金去除全氟烷烃中水分和氧气的方法(Succi M ;Solcia C.Process for the purification for the purification of fluorine-containing gas [P].EP: 501933,1992-02-27.).该合金由Zr47%~70%、V24%~45%、Fe5%~10%(质量分数)加工成直径小于125μm的颗粒,在真空或惰性气体保护,将全氟烷烃处理到300℃以下,能有效去除水分和氧气。

      EIDu Pont公司专利介绍了一种全氟烷烃和含有空气和CO的MnO,使2与CuO等物质接触,在高温下使CO氧化成CO2 ,然后用苏打水吸收CO。蛭石携带的石灰或NaOH颗粒。

      最后用4A分子筛干燥提纯全氟烷烃技术(Gumprecht W H. Removal of carbon monoxide from perfluoroalkanes [P].EP:128506,1984-12-19.)。催化剂颗粒一般为8~24目,组成MnO267%~86%,CuO14%~33%(质量分数),反应温度200℃。该方法可以连续进行,对去除全氟烷烃中的含氧杂质具有较好的效果。

      パイノニ网ス株式会社的专利介绍了一种用含镍催化剂去除CF4中的CO和CO2[P] .JP:06 116180 of. Ha ロゲ Application charing water, 1994-04-26.) 为孝田、岛、太平田亚子.Metallic普通采用负载的镍或氧化镍作催化剂,负载方式有2种:1.将载体分散在镍盐溶液中,然后用碱性化学沉淀法在120~150℃下过滤回干,并在300℃以上煅烧℃,再粉碎。2.使可分解的镍盐加热煅烧,粉碎后与水泥混合,再进行煅烧处理。这样得到的催化剂的BET比表面积在10~300m2/g,Ni质量分数为5%~95% .催化剂使用前应先进行加氢活化,温度控制在350℃以下, 2 Volume(tric)fraction 分别为 10 * 10-6 和 5 * 10-6 4 / N 2混合气体进料的 CF,风速 10cm/s,100min 后出口气体中的CO和CO2的体积积分数均值降低到GC检测限以下(<0.01 * 10-6)。

      昭和电工K.K的专利报道了一种使用孔径为(3.5~11)×10 -10 m的沸石或含碳吸附剂去除CF4中CHF3的技术。接触方式可采用气-具体实施例中,在填料塔中填充13X沸石(孔径10 * 10 -10 M),真空干燥后冷却至室温。加入CHF,然后 3 Massfraction为1.2%液体CF4,搅拌20h,CHF3的质量分数降至10 * 10 -6[0021] 以下。该厂商采用最近专利的一件中平均孔径在(3.5~11)×10-10 M,n(Si/Al)≤1.5的沸石或含碳吸附剂处理CF-50 ~50℃ 4,可将CF 4碳氢化合物、氟代碳氢化合物、CO、CO2等杂质的质量分数降低到2 * 10 -6以下,CF4纯度可达99.9997%以上。

      BOC公司的专利介绍了一种用吸附剂吸附全氟烷烃,进而脱附提纯全氟烷烃的方法。吸附材料采用FAU、BEA或MOR结构的富硅介孔吸附材料,n(Si/Al)>50,且孔径大于4.5×10 -10 M。吸附在15~75℃、0.01~0.1MPa下进行,最好采用变温吸附或变温吸附。达到饱和之后,将CF在20~150℃、0.01~0.1MPa4条件下解吸回收,回收率达98%以上。该工艺可大大提高净化效率,节约精制成本。

2、膜分离工艺

      美国Air gas liquefaction公司的专利介绍了一种含有多种杂质的全氟烷烃在给定条件下与特殊的气体分离膜接触,得到一个富含SF6全氟烷烃截留馏分;然后在规定的条件下,用一定的吸附剂去除SF6分离和提纯全氟烷烃的方法。气体分离膜可以使用任何可以保留全氟烷烃和SF6的方法,同时可以使其他掺杂剂渗透的薄膜,如玻璃态聚合物膜,复合气体分离膜等。使用前,将此薄膜与氟化聚合物一起涂敷,也可以将其压在一起以增加分离能力。在25~60℃下,进行膜分离,通过压缩原始气体或在膜的反面抽真空使膜两面产生0.14~0.41MPa的压降。膜分离后,保留馏分的体积分数分别为全氟烷烃60%~99%、SF60.5%~4%和少量其他杂质。在0.3~2MPa、30~100℃下吸附,可采用沸石、活性炭、分子筛等吸附剂或聚合物聚合物吸附剂。该技术可用于回收全氟烷烃和SF6个空气公司的液化在另一项专利中介绍了一种类似的技术。它是先使薄膜接触从粗全氟烷烃气体中分离出来,得到一个富含CHF3全氟烷烃保留馏分,进一步提纯然后用冷法或低温精馏法,得到高纯度的全氟烷烃。

      日本东芝公司的专利介绍了一种第一步先脱除CHF3,然后分离和浓缩全氟烷烃的技术。脱除全氟烷烃的方法有多种,如燃烧分解、催化歧化第二步分离浓缩全氟烷烃可采用吸收法、膜分离法、低温精馏法等,分离后的组分可循环使用,也可进一步纯化得到高纯度CF4。

3、低温精馏法

      核工业部理化工程研究所研究了用低温分馏技术提纯全氟烷烃的技术。其技术是先碱洗脱除F2、HF和SiF4等酸性杂质,分离出各种全氟烷烃然后烷烃和空气经过低温分馏。在短程处理时,通常采用间歇分馏法。本院技术人员计算了相关工艺参数,在采用高效填料塔时,可以有效降低塔的高度。

      光明化工研究所在此基础上开发了吸附-低温蒸馏技术,用于生产蚀刻级CF4从降低生产成本、提高装置效率等方面,他们采用多种吸附剂材料分层盛装的方式进行一次吸附塔。在低温蒸馏过程中,选用负压乙烯作制冷剂,较好地满足了工艺要求。

      高纯四氟甲烷的精制工艺主要有以上三种,我司主要通过冷冻抽真空、闪蒸吸收的方法,含纯度为80%的H2、O2、N2、CO2、CO、SF6、C2F6、C3F8、HF四氟甲烷等杂质纯度达到99.9995以上。首先采用抽真空的方法去除CF4在H2、O2、N2、CO2等轻组分中,它优于吸收法的是不需要优质吸附剂,也不需要经常做吸附剂的再生,这样既加速了技术过程,提高了原料利用率,也降低了生产成本。利用闪蒸可以很好地分离出CF。

      避免了精馏的能源浪费,而且闪蒸操作简单,工艺稳定。采用普通4A和13X分子筛吸附再次闪蒸后,更深的程度去除SF6、C2F6、C3F8、H2O、CO2,使其含量均<0.1ppm,分子筛使用寿命长,再生方便。

      这三种纯化工艺各有弊端,吸附法纯化采用的吸附剂材料比较特殊,制造成本高,除杂选择性高,一般只能去除CO、CO2、H2O,O2其中的几种杂质。膜分离只能去除小分子量杂质,也会在得到的产品中富集更多的重组分。低温分馏消耗的能量多,操作更简单很大。

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