专利名称：一种制备高纯四氟化碳的方法
技术领域：
发明涉及一种化工产品，特别是一种利用共沸精馏或萃取精馏来高效分离四氟化碳/三氟化氮混合物制备高纯四氟化碳的技术，适合于生产四氟化碳。
背景技术：
四氟化碳是不燃烧的无色、无味的高压液化气体。四氟化碳是目前微电子工业中用量最大的等离子蚀刻气体，在电子器件表面清洗，太阳能电池的生产，激光技术、气相绝缘、低温制冷、泄漏检验剂、控制宇宙火箭姿态，印刷电路生产中的去污剂等方面也大量使用。由于它的化学稳定性，四氟化碳可用于金属冶炼，例如铜、不锈钢，碳钢、铝、蒙乃尔等；还可用于塑料行业；如合成橡胶、氯丁橡胶、还可广泛应用于硅、二氧化硅、氮化硅，磷硅玻璃及钨等薄膜材料的蚀刻，在电子器件表面清洗。原有技术采用吸附法，用吸附剂吸附全氟烷，然后再解吸的方法来提纯全氟烷，吸附剂采用FAU\BEA或MOR结构的富硅中孔吸附剂，η (si)/n (AL)大于 50，孔径大于 4. 5 X 10-10M。吸附在 15_75°C、0. 01-0. IMpa 下进行， 最好采用变压吸附或变温吸附。达到饱和后，通过使其在20-150°C、0. 01-0. IMpa下解吸回收四氟甲烷，该工艺存在的问题是吸附剂造价非常高，而且吸附剂寿命非常短，容易老化， 分离效果一般，很难达到99. 99%以上纯度。原有技术是氟氯甲烷与氟化氢(HF)进行气相反应来制备四氟甲烷，由于氟氯甲烷的氟化较相应的甲烷困难，得到四氟甲烷非常困难，成本也非常高。
发明内容
本发明所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种新的制备方法。本发明公开了一种利用共沸精馏或萃取精馏来高效分离四氟化碳/三氟化氮混合物制备高纯四氟化碳的技术，共沸剂通常用HCl，它与CF4形成一种低沸点共沸物，从而改变了 CF4与NF3的相对挥发度，使两者能够精馏分离。混合气从中部进入精馏塔(1)，HCl从混合气入口以下进入，从塔底回收纯NF3。CF4*HC1的混合气从塔顶进入冷凝器(2)，液化后一部分作为回流返回，其余进入冷凝器(3 )，进而进入分离器(4 )。富含HCl的液流最后循环回到精馏塔(1)，富含CF4的液流被送入精馏塔(5 )。从塔底回收纯CF4，塔顶混合气进入冷凝器(6)，液化后一部分作为回流，其余的返回冷凝器(3) 循环。如果需要，富含HCl的物流还可进入另一个精馏塔(7)，从塔底回收纯HC1，气相部分经冷凝器(8)液化后循环。本方法采用的共沸方案完美的解决了原先技术存在的不足，因三氟化氮和四氟甲烷沸点只差rc，所以在提纯中一直没有找到很好的方法，其中精馏方案无疑是最经济的， 但是由于实际操作沸点问题的存在，设备规模、制造成本、操作稳定性都一直困扰着精馏方案，精馏方法只是在理论上可行，本方案成功的引入了共沸物，从而改变了四氟化碳和三氟化氮的相对挥发度，此项技术可同时得到99. 999%纯度的三氟化氮和四氟化碳，适合工业化生产。
本发明制备的四氟化碳，具有如下的性质 熔点-183. 6°C，
沸点-128. I0C,
液体密度(_130°C) 1.613g/cm3， 液体折光率(_173°C) 1.515， 固体转变点72. 2K, 临界温度-45. 67 V， 临界压力3. 73MPa， 临界密度7. Idm3/mol0本发明提供的制备高纯四氟化碳的方法与现有技术相比，具有以下优点
(1)本方法可以连续稳定的提纯四氟化碳，解决了原有间歇精馏的不能稳定提纯的弊端。(2) 一体化连续精馏可以更好的利用冷量与热量，使生产成本更低。(3)连续生产后质量稳定，可以大规模工业化生产。
图1四氟化碳精制工艺流程示意图；其中1，5，7-精馏塔；2，3，6，8_冷凝器；4-分离器。
具体实施例方式
下面结合实施例说明本发明，这里所述实施例的方案，不限制本发明，本领域的专业人员按照本发明的精神可以对其进行改进和变化，所述的这些改进和变化都应视为在本发明的范围内，本发明的范围和实质由权利要求来限定。实施例1
A.将混合气(指的是Cl，CF4)从中部进入精馏塔(1)，然后将混合气从塔顶进入冷凝器 (2)，液化后一部分作为回流返回，其余进入冷凝器(3)，进而进入分离器(4)；其中CF4加入量30升/分和HCl加入量加入量为2升/分；
B.膜分离器使液体分为2份，富含HCl的液流最后循环回到精馏塔(1)，富含CF4的液流被送入精馏塔(5)，从塔底回收纯CF4,
C.塔顶混合气进入冷凝器(6)，液化后一部分作为回流，其余的返回冷凝器(3)循环。D.富含HCl的物流还可进入另一个精馏塔(7)，从塔底回收纯HC1，气相部分经冷凝器(8)液化后循环。实施例2
A.将混合气(指的是HC1，CF4)从中部进入精馏塔(1)，然后将混合气从塔顶进入冷凝器(2)，液化后一部分作为回流返回，其余进入冷凝器(3)，进而进入分离器(4);其中CF4加入量35升/分和HCl加入量加入量3升/分；
B.膜分离器使液体分为2份，富含HCl的液流最后循环回到精馏塔(1)，富含CF4的液流被送入精馏塔(5)，从塔底回收纯CF4，
C.塔顶混合气进入冷凝器(6)，液化后一部分作为回流，其余的返回冷凝器(3)循环。D.富含HCl的物流还可进入另一个精馏塔(7)，从塔底回收纯HC1，气相部分经冷凝器(8)液化后循环。实施例3A.将HC1，CF4混合气从中部进入精馏塔(1)，然后将混合气从塔顶进入冷凝器(2)，液化后一部分作为回流返回，其余进入冷凝器(3)，进而进入分离器(4);其中CF4加入量32升 /分和HCl加入量为2. 5升/分；
B.膜分离器使液体分为2份，富含HCl的液流最后循环回到精馏塔(1)，富含CF4的液流被送入精馏塔(5)，从塔底回收纯CF4,
C.塔顶混合气进入冷凝器(6)，液化后一部分作为回流，其余的返回冷凝器(3)循环；
D.富含HCl的物流还可进入另一个精馏塔(7)，从塔底回收纯HC1，气相部分经冷凝器 (8)液化后循环。
权利要求
1. 一种制备高纯四氟化碳的方法，其特征在于A.将HC1，CF4混合气从中部进入精馏塔(1)，然后将混合气从塔顶进入冷凝器(2)， 液化后一部分作为回流返回，其余进入冷凝器(3)，进而进入分离器(4);其中CF4加入量 30-35升/分和HCl加入量为2-3升/分；B.膜分离器使液体分为2份，富含HCl的液流最后循环回到精馏塔(1)，富含CF4的液流被送入精馏塔(5)，从塔底回收纯CF4,C.塔顶混合气进入冷凝器(6)，液化后一部分作为回流，其余的返回冷凝器(3)循环；D.富含HCl的物流还可进入另一个精馏塔(7)，从塔底回收纯HC1，气相部分经冷凝器 (8)液化后循环。
全文摘要
本发明公开了一种制备高纯四氟化碳的方法，混合气从中部进入精馏塔，HCl从混合气入口以下进入，从塔底回收纯NF3。CF4和HCl的混合气从塔顶进入冷凝器，液化后一部分作为回流返回，其余进入冷凝器，进而进入分离器。本发明的精馏工艺连续进行，适合于大规模的工业化生产。
文档编号C01B21/083GK102516018SQ20111042339
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者李中元 申请人:天津市泰亨气体有限公司