專(zhuān)利名稱(chēng)：一種四氟化硫的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氟化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種四氟化硫的生產(chǎn)工藝，屬于氟化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
國(guó)外，美國(guó)用堿金屬氟化物與硫反應(yīng)合成四氟化硫；美國(guó)還有用氟氣和硫磺直接反應(yīng)生成四氟化硫(SF4)其中含有六氟化硫(SF6)、二氟化硫(SF2)、及含毒性較高的十氟氧二硫(S2OFltl)等雜質(zhì)；氟的利用率低，雜質(zhì)含量多淋洗純化處理難度大，回收率低，浪費(fèi)大；國(guó)外尚無(wú)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)四氟化硫的工藝技術(shù)。國(guó)內(nèi)，目前只有少數(shù)公司利用間歇式實(shí)驗(yàn)裝置生產(chǎn)四氟化硫，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局 2005年7月27日公開(kāi)了公開(kāi)號(hào)為CN1644490A，名稱(chēng)為“一種連續(xù)生產(chǎn)四氟化硫的方法” 的發(fā)明專(zhuān)利，其技術(shù)是采用氟化鹵素與液體硫磺合成四氟化硫的方法，該技術(shù)存在以下缺陷
1、這種方法采用氟化氫含量高的電解氟氣來(lái)制備氟化鹵素作為氟化劑，因此雜質(zhì)含量高，氟的利用率低，氟氣中氟化氫也會(huì)腐蝕設(shè)備。2、由于工藝缺陷，只能夠少量生產(chǎn)四氟化硫，產(chǎn)品純度不高，因?yàn)闊o(wú)檢測(cè)手段，故理論上只能達(dá)到94%。3、采用一般冷卻分離SF4和鹵素，但鹵素的回收率低、浪費(fèi)大，主要是因?yàn)闊o(wú)尾氣回收裝置，故氣相提純和混合氣體抽空帶走大量的原料碘和中間產(chǎn)物IF5及少量SF4產(chǎn)品， 這樣會(huì)造成大量原料損失，增加凈化處理的成本。4、采用酒精低溫冷凍(_80°C )裝瓶技術(shù)，對(duì)鋼瓶造成的損傷大，危險(xiǎn)性高。5、各系統(tǒng)用原始手動(dòng)調(diào)節(jié)控制，又無(wú)工序控制分析和產(chǎn)品分析手段，故人為隨意性、經(jīng)驗(yàn)性大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定直接影響產(chǎn)品收率和生產(chǎn)成本。由于以上缺陷和問(wèn)題，大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)四氟化硫，投資大、生產(chǎn)成本高，所以國(guó)內(nèi)尚無(wú)成熟的工業(yè)化生產(chǎn)四氟化硫的工藝技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述方法的問(wèn)題，克服其氟氣中氟化氫雜質(zhì)含量高；原料回收率低，浪費(fèi)大；產(chǎn)品純度低；低溫裝瓶危險(xiǎn)性高；手動(dòng)調(diào)節(jié)人為隨意性、經(jīng)驗(yàn)性大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的缺陷，提供一種四氟化硫的生產(chǎn)工藝技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，具體技術(shù)方案如下
一種四氟化硫的生產(chǎn)工藝，包括氟氣純化、五氟化碘的制備、四氟化硫反應(yīng)合成，其特征在于四氟化硫反應(yīng)合成后進(jìn)行四氟化硫分離和捕集、四氟化硫精餾與罐裝、五氟化碘二次回收和尾氣排放工序，具體工藝步驟如下
A、氟氣純化電解制得氟氣，經(jīng)過(guò)冷凝除去氟氣中大量氟化氫氣體，對(duì)氟氣進(jìn)行提純；
B、五氟化碘的制備用步驟A純化的氟氣和精碘制備液態(tài)五氟化碘，再用氟氣純化五氟化碘，獲得含量> 99%的液態(tài)五氟化碘；
C、四氟化硫反應(yīng)合成將S含量>99. 5%的硫磺加熱熔化后與步驟B制備的IF5含量 ^ 99%的液態(tài)五氟化碘在四氟化硫反應(yīng)器內(nèi)合成四氟化硫，產(chǎn)生四氟化硫粗氣，其中
反應(yīng)式為:4IF5 + 5S = 5SF4 + 2I2
D、四氟化硫分離和捕集反應(yīng)合成的四氟化硫粗氣經(jīng)過(guò)冷卻、冷凝分離使粗氣中的碘固化、五氟化碘液化留存，液態(tài)五氟化碘流回供四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用，固態(tài)碘通入氟氣反應(yīng)產(chǎn)生五氟化碘液體，流回供四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用；分離出的混合氣體中的四氟化硫氣體經(jīng)冷凝捕集，冷凝成液態(tài)，與雜質(zhì)氣體分離，獲得初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品，采用液體輸入方式裝入鋼瓶；
E、四氟化硫精餾與罐裝將步驟D生產(chǎn)出的初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品升壓后進(jìn)行連續(xù)精餾， 分離出雜質(zhì)獲得高純度液態(tài)四氟化硫產(chǎn)品，連續(xù)充入鋼瓶?jī)?nèi)；
F、五氟化碘二次回收和尾氣排放步驟D冷卻、冷凝分離以及冷凝捕集四氟化硫粗氣過(guò)程中和步驟E精餾過(guò)程中留存的雜質(zhì)氣體經(jīng)經(jīng)真空平衡，通過(guò)包括一級(jí)冷凝回收和二級(jí)冷凝回收的兩級(jí)冷凝回收，使雜質(zhì)氣體中的碘固化、五氟化碘液化留存；殘留的尾氣通過(guò)木炭反應(yīng)吸附和水噴式真空泵抽空排出。上述步驟A中所述的電解制氟是將電解制得的氟氣通過(guò)氟氣緩沖罐，再通入氟化氫冷凝器，經(jīng)過(guò)純化提純到> 97%的氟氣進(jìn)入氟氣儲(chǔ)罐；由一體化溫度變送器控制冷凝溫度為-100 0°C，由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制氟氣的輸送量。上述步驟B中所述的五氟化碘制備是在五氟化碘反應(yīng)器中進(jìn)行的，反應(yīng)壓力由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制為-0. 098 -0. OlMpa,反應(yīng)溫度由一體化溫度變送器控制為30 100°C。上述步驟C所述的四氟化硫反應(yīng)合成是將熔硫罐中熔化的硫磺引入四氟化硫反應(yīng)器中，再將五氟化碘反應(yīng)器中的液態(tài)五氟化碘依次經(jīng)過(guò)五氟化碘收集器和五氟化碘供料罐，引入四氟化硫反應(yīng)器中與硫磺反應(yīng)，產(chǎn)生四氟化硫粗氣；控制IF5過(guò)量5 10%，反應(yīng)壓力由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制為0. 5 1. 5Mpa，反應(yīng)溫度由一體化溫度變送器和自控智能 PID溫控儀控制為200 270°C。上述步驟D中所述的四氟化硫分離和捕集是四氟化硫粗氣中的五氟化碘和碘經(jīng)過(guò)冷卻裝置進(jìn)行冷卻、冷凝分離器進(jìn)行冷凝留存下來(lái)，四氟化硫粗氣中的四氟化硫氣體經(jīng)過(guò)冷凝捕集器冷凝液化，得到純度為> 95%的初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品，采用液體輸入方式直接裝入鋼瓶?jī)?nèi)，壓力由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制為0. 05 0. 3Mpa ；冷卻裝置的冷卻溫度由一體化溫度變送器控制為10 30°C ；冷凝分離器的冷凝溫度由一體化溫度變送器控制為-35 300C ；冷凝捕集器的冷凝溫度由一體化溫度變送器控制為-100 -40°C ；通入氟氣時(shí)冷卻裝置、冷凝分離器的溫度由一體化溫度變送器控制，均為30 100°C。上述冷卻裝置為五氟化碘反應(yīng)器或者獨(dú)立設(shè)置的冷凝器。上述步驟E中所述的四氟化硫精餾與罐裝是將初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品經(jīng)過(guò)升壓通入精餾塔，進(jìn)行連續(xù)精餾，分離出雜質(zhì)獲得純度為> 99. 9%的四氟化硫產(chǎn)品，常溫下連續(xù)充入鋼瓶?jī)?nèi)；壓力由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制為0. 2 1. OMpa0上述步驟F中所述的五氟化碘二次回收和尾氣排放具體如下
所述的兩級(jí)冷凝回收采用兩臺(tái)冷凝器，分別為一級(jí)冷凝回收器和二級(jí)冷凝回收器；先由一體化溫度變送器控制兩臺(tái)冷凝器的冷凝溫度為-40 -60°C，再將冷卻、冷凝分離以及冷凝捕集四氟化硫粗氣過(guò)程中和精餾過(guò)程中的雜質(zhì)氣體經(jīng)真空平衡，通入兩臺(tái)冷凝器，至少留存30分鐘，使雜質(zhì)氣體中的五氟化碘液化留存，碘固化留存；未冷凝殘留在兩臺(tái)冷凝器中的雜質(zhì)氣體包括氮?dú)?、氧氣、碘化物、氟化氫氣體以及氟氣的尾氣通過(guò)木炭反應(yīng)吸附和水噴式真空泵淋洗抽空排出；待兩臺(tái)冷凝器停止降溫，溫度回升至室溫時(shí)，一級(jí)冷凝回收器和二級(jí)冷凝回收器中液化留存的五氟化碘流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用；然后由一體化溫度變送器控制兩臺(tái)冷凝器的溫度為30 100°C，通入氟氣與固化留存的碘反應(yīng)產(chǎn)生五氟化碘液體，流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用。本發(fā)明帶來(lái)的有益技術(shù)效果
1、氟氣通過(guò)低溫冷凝裝置純化，除去大量氟化氫氣體，提高了氟氣濃度，避免了 CN1644490A專(zhuān)利技術(shù)中氟化氫對(duì)設(shè)備的腐蝕；進(jìn)一步提高了四氟化硫的轉(zhuǎn)化率；系統(tǒng)中雜質(zhì)氟化氫含量降低減少酸性氣體凈化處理量，同時(shí)氟化氫可回收使用，降低生產(chǎn)成本。2、CN1644490A專(zhuān)利技術(shù)中雖然碘也經(jīng)過(guò)回收重復(fù)利用，因?yàn)闊o(wú)尾氣回收裝置，故氣相提純和混合氣體抽空帶走大量的原料碘和中間產(chǎn)物IF5及少量SF4產(chǎn)品，造成很大的原料損失；而本發(fā)明的冷凝回收裝置將雜質(zhì)氣體中的碘、五氟化碘冷凝回收，循環(huán)使用，碘的利用率可提高70%以上，除減少原料損失、降低生產(chǎn)成本外還減少凈化處理量。3、CN1644490A專(zhuān)利技術(shù)中的四氟化硫產(chǎn)品未采用連續(xù)精餾的技術(shù)，純度只能達(dá)到本發(fā)明初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品的純度；而本發(fā)明采用了連續(xù)精餾的方法，四氟化硫產(chǎn)品純度可達(dá)99. 9%以上。4、CN1644490A專(zhuān)利技術(shù)中采用的是將氣態(tài)四氟化硫產(chǎn)品加入鋼瓶，同時(shí)低溫處理使氣態(tài)四氟化硫在鋼瓶中冷凝成液態(tài)，這樣操作危險(xiǎn)性非常大，容易造成生產(chǎn)事故；而本發(fā)明直接生產(chǎn)液態(tài)四氟化硫產(chǎn)品，液化裝瓶，避免了低溫裝瓶對(duì)鋼瓶造成的損傷，安全性更
尚ο5、本發(fā)明采用了系統(tǒng)工序控制分析和產(chǎn)品質(zhì)普分析和化學(xué)分析手段，確保四氟化硫產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，使生產(chǎn)得以連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；合成四氟化硫工藝生產(chǎn)全程采用DCS自動(dòng)化裝置控制，減少人為隨意性、經(jīng)驗(yàn)性，提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明工藝流程示意圖。圖2為DCS電儀自動(dòng)控制流程框圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
純度為≥95%初級(jí)液態(tài)四氟化硫產(chǎn)品的生產(chǎn)(一)
A、氟氣純化電解制得氟氣，經(jīng)過(guò)冷凝溫度為-100°C的冷凝除去氟氣中大量氟化氫氣體，對(duì)氟氣進(jìn)行提純到97%;
B、五氟化碘的制備用步驟A純化的氟氣和精碘制備液態(tài)五氟化碘，再用氟氣純化五氟化碘，獲得含量≥ 99%的液態(tài)五氟化碘；反應(yīng)壓力控制為-0. 098Mpa，反應(yīng)溫度控制為 30 0C ；C、四氟化硫反應(yīng)合成將S含量>99. 5%的硫磺加熱熔化后與步驟B制備的IF5含量 ^ 99%的液態(tài)五氟化碘在四氟化硫反應(yīng)器內(nèi)，產(chǎn)生四氟化硫粗氣，其中
反應(yīng)式為:4IF5 + 5S = 5SF4 + 2I2
控制IF5過(guò)量5%，反應(yīng)壓力控制為0. 5Mpa,反應(yīng)溫度控制為200°C ；
D、四氟化硫分離和捕集反應(yīng)合成的四氟化硫粗氣經(jīng)過(guò)冷卻、冷凝分離使粗氣中的碘固化、五氟化碘液化留存，液態(tài)五氟化碘流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用，固態(tài)碘通入氟氣反應(yīng)產(chǎn)生五氟化碘液體，流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用；分離出的混合氣體中的四氟化硫經(jīng)冷凝捕集，冷凝成液態(tài)，與雜質(zhì)氣體分離，獲得純度為95%的初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品；冷卻溫度控制為10°C ；冷凝分離溫度控制為_(kāi)35°C ；冷凝捕集溫度控制為-100°C ；通入氟氣時(shí)的溫度控制為 30 0C ο實(shí)施例2
純度為彡95%初級(jí)液態(tài)四氟化硫產(chǎn)品的生產(chǎn)(二)
A、電解制氟電解制得氟氣，經(jīng)過(guò)冷凝溫度為0°C的冷凝除去氟氣中大量氟化氫氣體， 對(duì)氟氣進(jìn)行提純到98% ；
B、五氟化碘的制備用步驟A純化的氟氣和精碘制備液態(tài)五氟化碘，再用氟氣純化五氟化碘，獲得含量> 99%的液態(tài)五氟化碘；反應(yīng)壓力控制為-0. OlMpa,反應(yīng)溫度控制為 IOO0C ；
C、四氟化硫反應(yīng)合成將S含量>99. 5%的硫磺加熱熔化后與步驟B制備的IF5含量 ^ 99%的液態(tài)五氟化碘在四氟化硫反應(yīng)器內(nèi)，產(chǎn)生四氟化硫粗氣，其中
反應(yīng)式為:4IF5 + 5S = 5SF4 + 2I2
控制IF5過(guò)量10%，反應(yīng)壓力控制為1. 5Mpa,反應(yīng)溫度控制為270°C ；
D、四氟化硫分離和捕集反應(yīng)合成的四氟化硫粗氣經(jīng)過(guò)冷卻、冷凝分離使粗氣中的碘固化、五氟化碘液化留存，液態(tài)五氟化碘流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用，固態(tài)碘通入氟氣反應(yīng)產(chǎn)生五氟化碘液體，流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用；分離出的混合氣體中的四氟化硫經(jīng)冷凝捕集，冷凝成液態(tài)，與雜質(zhì)氣體分離，獲得純度為99%的初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品；冷卻溫度控制為30°C ；冷凝分離溫度控制為30°C ；冷凝捕集溫度控制為_(kāi)40°C ；通入氟氣時(shí)的溫度控制為 100°C。實(shí)施例3
純度為彡95%初級(jí)液態(tài)四氟化硫產(chǎn)品的生產(chǎn)(三)
A、氟氣純化電解制得氟氣，經(jīng)過(guò)冷凝溫度為-50°C的冷凝除去氟氣中大量氟化氫氣體，對(duì)氟氣進(jìn)行提純到98%;
B、五氟化碘的制備用步驟A純化的氟氣和精碘制備液態(tài)五氟化碘，再用氟氣純化五氟化碘，獲得含量> 99%的液態(tài)五氟化碘；反應(yīng)壓力控制為-0. 055Mpa，反應(yīng)溫度控制為 60 0C ；
C、四氟化硫反應(yīng)合成將S含量>99. 5%的硫磺加熱熔化后與步驟B制備的IF5含量 ^ 99%的液態(tài)五氟化碘在四氟化硫反應(yīng)器內(nèi)，產(chǎn)生四氟化硫粗氣，其中
反應(yīng)式為:4IF5 + 5S = 5SF4 + 2I2
控制IF5過(guò)量8%，反應(yīng)壓力控制為1. OMpa,反應(yīng)溫度控制為225°C ；
D、四氟化硫分離和捕集反應(yīng)合成的四氟化硫粗氣經(jīng)過(guò)冷卻、冷凝分離使粗氣中的碘固化、五氟化碘液化留存，液態(tài)五氟化碘流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用，固態(tài)碘通入氟氣反應(yīng)產(chǎn)生五氟化碘液體，流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用；分離出的混合氣體中的四氟化硫經(jīng)冷凝捕集，冷凝成液態(tài)，與雜質(zhì)氣體分離，獲得純度為98%的初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品；冷卻溫度控制為20°C ；冷凝分離溫度控制為0°C ；冷凝捕集溫度控制為-70°C ；通入氟氣時(shí)的溫度控制為 65 "C。實(shí)施例4
純度為彡99. 9%液態(tài)四氟化硫產(chǎn)品的生產(chǎn)(一)
A、氟氣純化電解制得氟氣，經(jīng)過(guò)冷凝溫度為-100°C的冷凝除去氟氣中大量氟化氫氣體，對(duì)氟氣進(jìn)行提純到97%;
B、五氟化碘的制備用步驟A純化的氟氣和精碘制備液態(tài)五氟化碘，再用氟氣純化五氟化碘，獲得含量> 99%的液態(tài)五氟化碘；反應(yīng)壓力控制為-0. 098Mpa，反應(yīng)溫度控制為 30 0C ；
C、四氟化硫反應(yīng)合成將S含量>99. 5%的硫磺加熱熔化后與步驟B制備的IF5含量 ^ 99%的液態(tài)五氟化碘在四氟化硫反應(yīng)器內(nèi)，產(chǎn)生四氟化硫粗氣，其中
反應(yīng)式為:4IF5 + 5S = 5SF4 + 2I2
控制IF5過(guò)量5%，反應(yīng)壓力控制為0. 5Mpa,反應(yīng)溫度控制為200°C ；
D、四氟化硫分離和捕集反應(yīng)合成的四氟化硫粗氣經(jīng)過(guò)冷卻、冷凝分離使粗氣中的碘固化、五氟化碘液化留存，液態(tài)五氟化碘流回四氟化硫反應(yīng)階段循環(huán)使用，固態(tài)碘通入氟氣反應(yīng)產(chǎn)生五氟化碘液體，流回四氟化硫反應(yīng)階段循環(huán)使用；分離出的氣體中的四氟化硫經(jīng)冷凝捕集，冷凝成液態(tài)，與雜質(zhì)氣體分離，獲得純度為95%的初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品；冷卻溫度控制為10°C ；冷凝分離溫度控制為_(kāi)35°C ；冷凝捕集溫度控制為-100°C ；通入氟氣時(shí)的溫度控制為30 0C οE、四氟化硫精餾與罐裝將步驟D生產(chǎn)出的初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品0. 2Mpa下升壓后進(jìn)行連續(xù)精餾，分離出雜質(zhì)獲得純度為>99. 9%的液態(tài)四氟化硫產(chǎn)品，常溫下連續(xù)充入鋼瓶?jī)?nèi)。實(shí)施例5
純度為彡99. 9%液態(tài)四氟化硫產(chǎn)品的生產(chǎn)(二)
A、氟氣純化電解制得氟氣，經(jīng)過(guò)冷凝溫度為0°C的冷凝除去氟氣中大量氟化氫氣體， 對(duì)氟氣進(jìn)行提純到99% ；
B、五氟化碘的制備用步驟A純化的氟氣和精碘制備液態(tài)五氟化碘，再用氟氣純化五氟化碘，獲得含量> 99%的液態(tài)五氟化碘；反應(yīng)壓力控制為-0. OlMpa,反應(yīng)溫度控制為 IOO0C ；
C、四氟化硫反應(yīng)合成將S含量>99. 5%的硫磺加熱熔化后與步驟B制備的IF5含量 ^ 99%的液態(tài)五氟化碘在四氟化硫反應(yīng)器內(nèi)，產(chǎn)生四氟化硫粗氣，其中
反應(yīng)式為:4IF5 + 5S = 5SF4 + 2I2
控制IF5過(guò)量10%，反應(yīng)壓力控制為1. 5Mpa,反應(yīng)溫度控制為270°C ；
D、四氟化硫分離和捕集反應(yīng)合成的四氟化硫粗氣經(jīng)過(guò)冷卻、冷凝分離使粗氣中的碘固化、五氟化碘液化留存，液態(tài)五氟化碘流回四氟化硫反應(yīng)階段循環(huán)使用，固態(tài)碘通入氟氣反應(yīng)產(chǎn)生五氟化碘液體，流回四氟化硫反應(yīng)階段循環(huán)使用；分離出的氣體中的四氟化硫經(jīng)冷凝捕集，冷凝成液態(tài)，與雜質(zhì)氣體分離，獲得純度為99%的初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品；冷卻溫度控制為30°C ；冷凝分離溫度控制為30°C ；冷凝捕集溫度控制為-40°C ；通入氟氣時(shí)的溫度控制為100°C。Ε、四氟化硫精餾與罐裝將步驟D生產(chǎn)出的初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品1. OMpa下升壓后進(jìn)行連續(xù)精餾，分離出雜質(zhì)獲得純度為>99. 9%的液態(tài)四氟化硫產(chǎn)品，常溫下連續(xù)充入鋼瓶?jī)?nèi)。實(shí)施例6
純度為彡99. 9%液態(tài)四氟化硫產(chǎn)品的生產(chǎn)(三)
Α、氟氣純化電解制得氟氣，經(jīng)過(guò)冷凝溫度為-50°C的冷凝除去氟氣中大量氟化氫氣體，對(duì)氟氣進(jìn)行提純到98%;
B、五氟化碘的制備用步驟A純化的氟氣和精碘制備液態(tài)五氟化碘，再用氟氣純化五氟化碘，獲得IF5含量> 99%的液態(tài)五氟化碘；反應(yīng)壓力控制為-0. 055Mpa，反應(yīng)溫度控制為 60 0C ；
C、四氟化硫反應(yīng)合成將S含量>99. 5%的硫磺加熱熔化后與步驟B制備的IF5含量 ^ 99%的液態(tài)五氟化碘在四氟化硫反應(yīng)器內(nèi)，產(chǎn)生四氟化硫粗氣，其中
反應(yīng)式為:4IF5 + 5S = 5SF4 + 2I2
控制IF5過(guò)量8%，反應(yīng)壓力控制為1. OMpa,反應(yīng)溫度控制為225°C ；
D、四氟化硫分離和捕集反應(yīng)合成的四氟化硫粗氣經(jīng)過(guò)冷卻、冷凝分離使粗氣中的碘固化、五氟化碘液化留存，液態(tài)五氟化碘流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用，固態(tài)碘通入氟氣反應(yīng)產(chǎn)生五氟化碘液體，流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用；分離出的混合氣體中的四氟化硫經(jīng)冷凝捕集，冷凝成液態(tài)，與雜質(zhì)氣體分離，獲得純度為98%的初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品；冷卻溫度控制為20°C ；冷凝分離溫度控制為0°C ；冷凝捕集溫度控制為-70°C ；通入氟氣時(shí)的溫度控制為 65 "C。E、四氟化硫精餾與罐裝將步驟D生產(chǎn)出的初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品0. 6Mpa下升壓后進(jìn)行連續(xù)精餾，分離出雜質(zhì)獲得純度為>99. 9%的液態(tài)四氟化硫產(chǎn)品，常溫下連續(xù)充入鋼瓶?jī)?nèi)。實(shí)施例7
五氟化碘二次回收與尾氣排放(一)
冷卻、冷凝分離以及冷凝捕集四氟化硫粗氣過(guò)程中和精餾過(guò)程中留存的雜質(zhì)氣體經(jīng)經(jīng)真空平衡，通過(guò)包括一級(jí)冷凝回收和二級(jí)冷凝回收的兩級(jí)冷凝回收，使雜質(zhì)混合氣體中的碘固化、五氟化碘液化留存；殘留的尾氣通過(guò)木炭反應(yīng)吸附和水噴式真空泵淋洗抽空排出。所述的兩級(jí)冷凝回收采用兩臺(tái)冷凝器，分別為一級(jí)冷凝回收器和二級(jí)冷凝回收器；先控制兩臺(tái)冷凝器的冷凝溫度為-40°C，再將冷卻、冷凝分離以及冷凝捕集四氟化硫粗氣過(guò)程中和精餾過(guò)程中產(chǎn)生的雜質(zhì)混合氣體經(jīng)真空平衡，通入兩臺(tái)冷凝器，留存35分鐘， 使雜質(zhì)氣體中的五氟化碘液化留存，碘固化留存；待兩臺(tái)冷凝器停止降溫，溫度回升至室溫時(shí)，一級(jí)冷凝回收器和二級(jí)冷凝回收器中液化留存的五氟化碘流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用；然后控制兩臺(tái)冷凝器的溫度為30°C，通入氟氣與固化留存的碘反應(yīng)產(chǎn)生五氟化碘液體，流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用；未冷凝殘留在兩臺(tái)冷凝器中的包括氮?dú)狻⒌饣?、氧氣、氟化氫氣體以及氟氣的尾氣通過(guò)木炭反應(yīng)吸附和水噴式真空泵淋洗抽空排出。
實(shí)施例8
五氟化碘二次回收與尾氣排放(二)
冷卻、冷凝分離以及冷凝捕集四氟化硫粗氣過(guò)程中和精餾過(guò)程中留存的雜質(zhì)氣體經(jīng)經(jīng)真空平衡，通過(guò)包括一級(jí)冷凝回收和二級(jí)冷凝回收的兩級(jí)冷凝回收，使雜質(zhì)氣體中的碘固化、五氟化碘液化留存；殘留的尾氣通過(guò)水噴式真空泵淋洗抽空排出。所述的兩級(jí)冷凝回收采用兩臺(tái)冷凝器，分別為一級(jí)冷凝回收器和二級(jí)冷凝回收器；先控制兩臺(tái)冷凝器的冷凝溫度為-60°C，再將冷卻、冷凝分離以及冷凝捕集四氟化硫粗氣過(guò)程中和精餾過(guò)程中產(chǎn)生的雜質(zhì)氣體經(jīng)經(jīng)真空平衡，通入兩臺(tái)冷凝器，留存40分鐘，使雜質(zhì)氣體中的五氟化碘液化留存，碘固化留存；待兩臺(tái)冷凝器停止降溫，溫度回升至室溫時(shí)，一級(jí)冷凝回收器和二級(jí)冷凝回收器中液化留存的五氟化碘流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用；然后控制兩臺(tái)冷凝器的溫度為100°C，通入氟氣與固化留存的碘反應(yīng)產(chǎn)生五氟化碘液體，流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用；未冷凝殘留在兩臺(tái)冷凝器中的包括氮?dú)?、碘化物、氧氣、氟化氫氣體以及氟氣的尾氣通過(guò)木炭反應(yīng)吸附和水噴式真空泵淋洗抽空排出。實(shí)施例9
五氟化碘二次回收與尾氣排放(三)
冷卻、冷凝分離以及冷凝捕集四氟化硫粗氣過(guò)程中和精餾過(guò)程中留存的雜質(zhì)氣體經(jīng)經(jīng)真空平衡空，通過(guò)包括一級(jí)冷凝回收和二級(jí)冷凝回收的兩級(jí)冷凝回收，使雜質(zhì)氣體中的碘固化、五氟化碘液化留存；殘留的尾氣通過(guò)木炭反應(yīng)吸附和水噴式真空泵淋洗抽空排出。所述的兩級(jí)冷凝回收采用兩臺(tái)冷凝器，分別為一級(jí)冷凝回收器和二級(jí)冷凝回收器；先控制兩臺(tái)冷凝器的冷凝溫度為-50°C，再將冷卻、冷凝分離以及冷凝捕集四氟化硫粗氣過(guò)程中和精餾過(guò)程中產(chǎn)生的雜質(zhì)氣體經(jīng)經(jīng)真空平衡，通入兩臺(tái)冷凝器，留存50分鐘，使雜質(zhì)氣體中的五氟化碘液化留存，碘固化留存；待兩臺(tái)冷凝器停止降溫，溫度回升至室溫時(shí)，一級(jí)冷凝回收器和二級(jí)冷凝回收器中液化留存的五氟化碘流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用；然后控制兩臺(tái)冷凝器的溫度為60°C，通入氟氣與固化留存的碘反應(yīng)產(chǎn)生五氟化碘液體，流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用；殘留在兩臺(tái)冷凝器中的包括氮?dú)?、碘化物、氧氣、氟化氫氣體以及氟氣的尾氣通過(guò)木炭反應(yīng)吸附和水噴式真空泵淋洗抽空排出。實(shí)施例10
DCS電儀自動(dòng)控制(一)
A、將電解制得的氟氣通過(guò)氟氣緩沖罐，再通入氟化氫冷凝器，經(jīng)過(guò)純化提純到97%的氟氣進(jìn)入氟氣儲(chǔ)罐；由一體化溫度變送器控制冷凝溫度為-ioo°c，由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制氟氣的輸送量。B、五氟化碘制備是在五氟化碘制備反應(yīng)器中進(jìn)行的，反應(yīng)壓力由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制為-0. 098Mpa，反應(yīng)溫度由一體化溫度變送器控制為30°C。C、將熔硫罐中熔化的硫磺引入四氟化硫反應(yīng)器中，再將五氟化碘反應(yīng)器中的液態(tài)五氟化碘依次經(jīng)過(guò)五氟化碘收集器和五氟化碘供料罐，引入四氟化硫反應(yīng)器中與硫磺反應(yīng)，產(chǎn)生四氟化硫粗氣；控制IF5過(guò)量5%，反應(yīng)壓力由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制為0. 5Mpa，反應(yīng)溫度由一體化溫度變送器和自控智能PID溫控儀控制為200°C。D、停止五氟化碘反應(yīng)器的反應(yīng)，四氟化硫粗氣中的五氟化碘和碘經(jīng)過(guò)五氟化碘反應(yīng)器進(jìn)行冷卻、冷凝分離器進(jìn)行冷凝留存下來(lái)，液化的五氟化碘通過(guò)五氟化碘收集器和五氟化碘供料罐回到四氟化硫反應(yīng)器；固化的碘通入氟氣，產(chǎn)生五氟化碘液體，通過(guò)五氟化碘收集器和五氟化碘供料罐回到四氟化硫反應(yīng)器；四氟化硫粗氣中的四氟化硫氣體經(jīng)過(guò)冷凝捕集器冷凝液化，產(chǎn)生純度為95%的初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品，采用液壓方式直接裝入鋼瓶?jī)?nèi)，壓力由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制為0. 05Mpa ；五氟化碘反應(yīng)器的冷卻溫度由一體化溫度變送器控制為10°C;冷凝分離器的冷凝溫度由一體化溫度變送器控制為-35°C;冷凝捕集器的冷凝溫度由一體化溫度變送器控制為-ioo°c ；通入氟氣時(shí)的溫度由一體化溫度變送器控制，均為 30 0C οE、四氟化硫精餾與罐裝是將初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品經(jīng)過(guò)升壓通入精餾塔，進(jìn)行連續(xù)精餾，分離出雜質(zhì)獲得純度為> 99. 9%的四氟化硫產(chǎn)品，常溫下連續(xù)充入鋼瓶?jī)?nèi)；壓力由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制為0. 2Mpa。F、五氟化碘二次回收和尾氣排放采用兩臺(tái)冷凝器，分別為一級(jí)冷凝回收器和二級(jí)冷凝回收器；先由一體化溫度變送器控制兩臺(tái)冷凝器的冷凝溫度為-40°C，再將冷卻、冷凝分離以及冷凝捕集四氟化硫粗氣過(guò)程中和精餾過(guò)程中的雜質(zhì)氣體經(jīng)經(jīng)真空平衡，通入兩臺(tái)冷凝器，留存40分鐘，使雜質(zhì)氣體中的五氟化碘液化留存，碘固化留存；殘留在兩臺(tái)冷凝器中的包括氮?dú)?、碘化物、氧氣、氟化氫氣體以及氟氣的尾氣通過(guò)木炭反應(yīng)吸附和水噴式真空泵淋洗抽空排出；待兩臺(tái)冷凝器停止降溫，溫度回升至室溫時(shí)，一級(jí)冷凝回收器和二級(jí)冷凝回收器中液化留存的五氟化碘流回四氟化硫反應(yīng)階段循環(huán)使用；然后由一體化溫度變送器控制兩臺(tái)冷凝器的溫度為30°C，通入氟氣與固化留存的碘反應(yīng)產(chǎn)生五氟化碘液體，流回四氟化硫反應(yīng)階段循環(huán)使用。實(shí)施例11
DCS電儀自動(dòng)控制(二)
A、將電解制得的氟氣通過(guò)氟氣緩沖罐，再通入氟化氫冷凝器，經(jīng)過(guò)純化提純到97%的氟氣進(jìn)入氟氣儲(chǔ)罐；由一體化溫度變送器控制冷凝溫度為0°C，由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制氟氣的輸送量。B、五氟化碘制備是在五氟化碘制備反應(yīng)器中進(jìn)行的，反應(yīng)壓力由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制為-0. OlMpa，反應(yīng)溫度由一體化溫度變送器控制為100°C。C、將熔硫罐中熔化的硫磺引入四氟化硫反應(yīng)器中，再將五氟化碘反應(yīng)器中的液態(tài)五氟化碘依次經(jīng)過(guò)五氟化碘收集器和五氟化碘供料罐，引入四氟化硫反應(yīng)器中與硫磺反應(yīng)，產(chǎn)生四氟化硫粗氣；控制IF5過(guò)量10%，反應(yīng)壓力由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制為1. 5Mpa，反應(yīng)溫度由一體化溫度變送器和自控智能PID溫控儀控制為270°C。D、四氟化硫粗氣中的五氟化碘和碘經(jīng)過(guò)獨(dú)立冷凝器進(jìn)行冷卻、冷凝分離器進(jìn)行冷凝留存下來(lái)，液化的五氟化碘通過(guò)五氟化碘收集器和五氟化碘供料罐回到四氟化硫反應(yīng)器；固化的碘通入氟氣，產(chǎn)生五氟化碘液體，通過(guò)五氟化碘收集器和五氟化碘供料罐回到四氟化硫反應(yīng)器；四氟化硫粗氣中的四氟化硫氣體經(jīng)過(guò)冷凝捕集器冷凝液化，產(chǎn)生純度為 98%的初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品，采用液壓方式直接裝入鋼瓶?jī)?nèi)，壓力由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制為0. 3Mpa ；獨(dú)立冷凝器的冷卻溫度由一體化溫度變送器控制為30°C ；冷凝分離器的冷凝溫度由一體化溫度變送器控制為30°C ；冷凝捕集器的冷凝溫度由一體化溫度變送器控制為_(kāi)40°C ；通入氟氣時(shí)的溫度由一體化溫度變送器控制，均為100°C。Ε、四氟化硫精餾與罐裝是將初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品經(jīng)過(guò)升壓通入精餾塔，進(jìn)行連續(xù)精餾，分離出雜質(zhì)獲得純度為> 99. 9%的四氟化硫產(chǎn)品，常溫下連續(xù)充入鋼瓶?jī)?nèi)；壓力由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制為1. OMpa0 F、五氟化碘二次回收和尾氣排放采用兩臺(tái)冷凝器，分別為一級(jí)冷凝回收器和二級(jí)冷凝回收器；先由一體化溫度變送器控制兩臺(tái)冷凝器的冷凝溫度為-60°C，再將冷卻、冷凝分離以及冷凝捕集四氟化硫粗氣過(guò)程中和精餾過(guò)程中的雜質(zhì)氣體經(jīng)真空平衡，通入兩臺(tái)冷凝器，留存40分鐘，使雜質(zhì)氣體中的五氟化碘液化留存，碘固化留存；殘留在兩臺(tái)冷凝器中的包括氮?dú)?、氧氣、碘化物、氟化氫氣體以及氟氣的尾氣通過(guò)木炭反應(yīng)吸附和水噴式真空泵淋洗抽空排出；待兩臺(tái)冷凝器停止降溫，溫度回升至室溫時(shí)，一級(jí)冷凝回收器和二級(jí)冷凝回收器中液化留存的五氟化碘流回四氟化硫反應(yīng)階段循環(huán)使用；然后由一體化溫度變送器控制兩臺(tái)冷凝器的溫度為100°C，通入氟氣與固化留存的碘反應(yīng)產(chǎn)生五氟化碘液體，流回四氟化硫反應(yīng)階段循環(huán)使用。
權(quán)利要求
1.一種四氟化硫的生產(chǎn)工藝，包括氟氣純化、五氟化碘的制備、四氟化硫反應(yīng)合成，其特征在于四氟化硫反應(yīng)合成后進(jìn)行四氟化硫分離和捕集、四氟化硫精餾與罐裝、五氟化碘二次回收和尾氣排放工序，具體工藝步驟如下A、氟氣純化電解制得氟氣，經(jīng)過(guò)冷凝除去氟氣中大量氟化氫氣體，對(duì)氟氣進(jìn)行提純；B、五氟化碘的制備用步驟A純化的氟氣和精碘制備液態(tài)五氟化碘，再用氟氣純化五氟化碘，獲得含量> 99%的液態(tài)五氟化碘；C、四氟化硫反應(yīng)合成將S含量>99. 5%的硫磺加熱熔化后與步驟B制備的IF5含量 ^ 99%的液態(tài)五氟化碘在四氟化硫反應(yīng)器內(nèi)合成四氟化硫，產(chǎn)生四氟化硫粗氣，其中反應(yīng)式為:4IF5 + 5S = 5SF4 + 2I2D、四氟化硫分離和捕集反應(yīng)合成的四氟化硫粗氣經(jīng)過(guò)冷卻、冷凝分離使粗氣中的碘固化、五氟化碘液化留存，液態(tài)五氟化碘流回供四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用，固態(tài)碘通入氟氣反應(yīng)產(chǎn)生五氟化碘液體，流回供四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用；分離出的混合氣體中的四氟化硫氣體經(jīng)冷凝捕集，冷凝成液態(tài)，與雜質(zhì)氣體分離，獲得初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品，采用液體輸入方式裝入鋼瓶；E、四氟化硫精餾與罐裝將步驟D生產(chǎn)出的初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品升壓后進(jìn)行連續(xù)精餾， 分離出雜質(zhì)獲得高純度液態(tài)四氟化硫產(chǎn)品，連續(xù)充入鋼瓶?jī)?nèi)；F、五氟化碘二次回收和尾氣排放步驟D冷卻、冷凝分離以及冷凝捕集四氟化硫粗氣過(guò)程中和步驟E精餾過(guò)程中留存的雜質(zhì)氣體經(jīng)經(jīng)真空平衡，通過(guò)包括一級(jí)冷凝回收和二級(jí)冷凝回收的兩級(jí)冷凝回收，使雜質(zhì)氣體中的碘固化、五氟化碘液化留存；殘留的尾氣通過(guò)木炭反應(yīng)吸附和水噴式真空泵抽空排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四氟化硫的生產(chǎn)工藝，其特征在于在步驟A中所述的電解制氟是將電解制得的氟氣通過(guò)氟氣緩沖罐，再通入氟化氫冷凝器，經(jīng)過(guò)純化提純到彡97%的氟氣進(jìn)入氟氣儲(chǔ)罐；由一體化溫度變送器控制冷凝溫度為-100 0°C，由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制氟氣的輸送量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四氟化硫的生產(chǎn)工藝，其特征在于在步驟B中所述的五氟化碘制備是在五氟化碘反應(yīng)器中進(jìn)行的，反應(yīng)壓力由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制為-0. 098 -0. OlMpa,反應(yīng)溫度由一體化溫度變送器控制為30 100°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四氟化硫的生產(chǎn)工藝，其特征在于在步驟C所述的四氟化硫反應(yīng)合成是將熔硫罐中熔化的硫磺引入四氟化硫反應(yīng)器中，再將五氟化碘反應(yīng)器中的液態(tài)五氟化碘依次經(jīng)過(guò)五氟化碘收集器和五氟化碘供料罐，引入四氟化硫反應(yīng)器中與硫磺反應(yīng)，產(chǎn)生四氟化硫粗氣；控制IF5過(guò)量5 10%，反應(yīng)壓力由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制為 0. 5 1. 5Mpa,反應(yīng)溫度由一體化溫度變送器和自控智能PID溫控儀控制為200 270°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四氟化硫的生產(chǎn)工藝，其特征在于在步驟D中所述的四氟化硫分離和捕集是四氟化硫粗氣中的五氟化碘和碘經(jīng)過(guò)冷卻裝置進(jìn)行冷卻、冷凝分離器進(jìn)行冷凝留存下來(lái)，四氟化硫粗氣中的四氟化硫氣體經(jīng)過(guò)冷凝捕集器冷凝液化，得到純度為3 95%的初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品，采用液體輸入方式直接裝入鋼瓶?jī)?nèi)，壓力由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制為0. 05 0. 3Mpa ；冷卻裝置的冷卻溫度由一體化溫度變送器控制為10 30°C; 冷凝分離器的冷凝溫度由一體化溫度變送器控制為-35 30°C ；冷凝捕集器的冷凝溫度由一體化溫度變送器控制為-100 -40°C ；通入氟氣時(shí)冷卻裝置、冷凝分離器的溫度由一體化溫度變送器控制，均為30 100°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種四氟化硫的生產(chǎn)工藝，其特征在于上述冷卻裝置為五氟化碘反應(yīng)器或者獨(dú)立設(shè)置的冷凝器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四氟化硫的生產(chǎn)工藝，其特征在于在步驟E中所述的四氟化硫精餾與罐裝是將初級(jí)四氟化硫產(chǎn)品經(jīng)過(guò)升壓通入精餾塔，進(jìn)行連續(xù)精餾，分離出雜質(zhì)獲得純度為>99. 9%的四氟化硫產(chǎn)品，常溫下連續(xù)充入鋼瓶?jī)?nèi)；壓力由遠(yuǎn)傳式壓力傳感器控制為0. 2 1. OMpa0
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四氟化硫的生產(chǎn)工藝，其特征在于在上述步驟F中所述的五氟化碘二次回收和尾氣排放具體如下所述的兩級(jí)冷凝回收采用兩臺(tái)冷凝器，分別為一級(jí)冷凝回收器和二級(jí)冷凝回收器；先由一體化溫度變送器控制兩臺(tái)冷凝器的冷凝溫度為-40 -60°C，再將冷卻、冷凝分離以及冷凝捕集四氟化硫粗氣過(guò)程中和精餾過(guò)程中的雜質(zhì)氣體經(jīng)真空平衡，通入兩臺(tái)冷凝器，至少留存30分鐘，使雜質(zhì)氣體中的五氟化碘液化留存，碘固化留存；未冷凝殘留在兩臺(tái)冷凝器中的雜質(zhì)氣體包括氮?dú)?、氧氣、碘化物、氟化氫氣體以及氟氣的尾氣通過(guò)木炭反應(yīng)吸附和水噴式真空泵淋洗抽空排出；待兩臺(tái)冷凝器停止降溫，溫度回升至室溫時(shí)，一級(jí)冷凝回收器和二級(jí)冷凝回收器中液化留存的五氟化碘流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用；然后由一體化溫度變送器控制兩臺(tái)冷凝器的溫度為30 100°C，通入氟氣與固化留存的碘反應(yīng)產(chǎn)生五氟化碘液體，流回四氟化硫反應(yīng)循環(huán)使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種四氟化硫的生產(chǎn)工藝，屬于氟化工領(lǐng)域。本發(fā)明的工藝包括氟氣純化、五氟化碘的制備、四氟化硫反應(yīng)合成、四氟化硫分離和捕集、四氟化硫精餾與罐裝、五氟化碘二次回收和尾氣排放。電解氟通過(guò)低溫冷凝裝置純化氟氣，除去大量氟化氫氣體，提高了氟氣濃度，冷凝回收裝置回收碘、五氟化碘，循環(huán)使用，碘的利用率可提高70%以上，減少原料損失，連續(xù)精餾的方法使四氟化硫產(chǎn)品純度可達(dá)99.9%以上，產(chǎn)品常溫充入鋼瓶更加安全。另外，合成四氟化硫工藝生產(chǎn)全程采用DCS自動(dòng)化裝置控制，減少人為隨意性、經(jīng)驗(yàn)性，提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)C01B17/45GK102173393SQ201110060319
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者李學(xué)慶 申請(qǐng)人:李學(xué)慶