本發(fā)明涉及一種六氟化硫的制備方法,尤其涉及一種電解制取六氟化硫的方法。
背景技術(shù):
工業(yè)上SF6通常是由電解產(chǎn)生的氟在高溫下與硫反應(yīng)來(lái)制備的,除SF6外,還生成少量的副產(chǎn)物。各種實(shí)現(xiàn)方式均相似,但是電解液有所不同。在無(wú)水氟化氫和強(qiáng)導(dǎo)電性溶質(zhì)(如氟化鈉)存在下電解硫化氫、二硫化碳、氯化硫等無(wú)機(jī)共價(jià)硫化物可以得到SF6。這種方法所耗電能大,由于氣體副產(chǎn)物較多,SF6的分離和純化亦很復(fù)雜。電解法的陽(yáng)極材料主要是鎳,但是鎳陽(yáng)極腐蝕速度比較快,污染電解質(zhì),在電解槽底部形成底渣,同時(shí),電解過(guò)程伴隨著電鍍過(guò)程,隨著時(shí)間的積累,鎳以海綿鎳的形式電鍍到陰極上,使陰極加厚,這樣就降低了電解槽的電流效率,為消除底渣和陰極電鍍對(duì)電解質(zhì)的不利影響,必須對(duì)電解槽進(jìn)行定期處理。由于鎳電極材料的價(jià)格遠(yuǎn)高于碳電極的價(jià)格,并且鎳電極的價(jià)格仍在迅速上漲,隨著SF6在集成電路方面的應(yīng)用及各大生產(chǎn)企業(yè)的擴(kuò)產(chǎn)、提高氣體質(zhì)量,為了提高SF6的競(jìng)爭(zhēng)力,降低生產(chǎn)成本,更換應(yīng)用時(shí)間更長(zhǎng)、價(jià)格更低的碳電極成為一項(xiàng)不錯(cuò)的選擇。CN101949025A公開了一種采用電解合成法生產(chǎn)六氟化硫的技術(shù),主要由制作一體的電解槽外殼、其內(nèi)部腔壁連接套裝絕緣襯里,內(nèi)部中間連接安裝其上設(shè)計(jì)有陽(yáng)極下部穿孔和陽(yáng)極上部穿孔的陽(yáng)極,電解槽外殼頂部連接安裝其上設(shè)計(jì)有氫氣出口管和六氟化硫出口管的槽蓋,槽蓋沿電解槽外殼內(nèi)部向下連接安裝裙板,裙板向下連接安裝深入到陽(yáng)極池液中的隔膜,電解槽外殼的外圓上連接安裝陰極電極,并在其內(nèi)部腔壁連接套裝絕緣襯里共有的穿孔連接安裝加料管,陽(yáng)極連接陽(yáng)極電極,總裝一體而構(gòu)成。CN102330109A公開了一種采用電解合成法生產(chǎn)六氟化硫的技術(shù),將硫直接加到制氟電解槽中,配成KHF2-HF-S混合物,電解熔融的此種混合物時(shí),產(chǎn)生的氟立即與電解質(zhì)中的硫反應(yīng)而生成SF6,加入硫后電解槽的電解電壓并不升高,也不引起電流損失。用此法制備SF6時(shí),由于陽(yáng)極室內(nèi)產(chǎn)生的氟立即與硫反應(yīng)而消耗掉,故可防止因氟與氫混合而產(chǎn)生的爆炸,同時(shí)減少了電解槽排出的氣體量,從而也減少了氟化氫的帶出量,減輕了其回收裝置的負(fù)擔(dān)。此外,還可省去反應(yīng)裝置。現(xiàn)有氟化氫銨電解制取六氟化硫技術(shù)中,陽(yáng)極效應(yīng)主要是因?yàn)樘茧姌O表面的碳-氟膜,雖然碳-氟膜可導(dǎo)電,但是陽(yáng)極氣體易附著于碳-氟膜上,造成整個(gè)電解體系的導(dǎo)電電流急劇下降,需要尋找更高效的電極。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處,提供一種電解制取六氟化硫的方法。制得納米鈰修飾碳電極,作為電解反應(yīng)陽(yáng)極使用;四氟化硫和氫氟酸配成電解液連續(xù)注入電解槽中,電解槽陽(yáng)極為制得的納米鈰修飾碳電極,在適宜的電解溫度、壓力、電壓條件下電解,陽(yáng)極生成氣體含有SF6,SF4以及一些微量雜質(zhì),該混合氣體經(jīng)過(guò)業(yè)內(nèi)公知的系列精制工藝,包括脫除雜質(zhì)氟,除酸性雜質(zhì),再經(jīng)過(guò)分子篩吸附SF6,吸附后的SF6再經(jīng)過(guò)業(yè)內(nèi)公知的脫雜質(zhì)精制技術(shù),得到高純的六氟化硫產(chǎn)品。一種電解制取六氟化硫的方法,其特征在于包括如下步驟:步驟1、納米氧化鈰修飾碳電極的制備將納米氧化鈰,納米氧化鈰質(zhì)量10-15倍的硫酸(質(zhì)量百分比濃度5-20),納米氧化鈰質(zhì)量百分比含量0.1-0.5的4-溴硼酸重氮苯四氟硼酸鹽,混合10-50分鐘制得懸浮液,將碳電極放入懸浮液中浸泡20-80h,然后加入納米氧化鈰質(zhì)量1-5倍的間卟啉二甲酯、納米氧化鈰質(zhì)量百分比濃度0.1-0.5的醋酸鈷,20-60℃浸泡20-80h,取出烘干,制得納米氧化鈰修飾碳電極,作為電解反應(yīng)陽(yáng)極使用。步驟2、六氟化硫的制備將四氟化硫和氫氟酸按摩爾比1-6∶1配成電解液連續(xù)注入電解槽中,電解槽陽(yáng)極為步驟1的納米鈰修飾碳電極,電解溫度-60~-30℃,壓力0.5-5MPa,電壓20-50V,陽(yáng)極生成氣體含有SF6,SF4以及一些微量雜質(zhì),該混合氣體經(jīng)過(guò)業(yè)內(nèi)公知的系列精制工藝,包括脫除雜質(zhì)氟,除酸性雜質(zhì),再經(jīng)過(guò)分子篩吸附SF6,吸附后的SF6再經(jīng)過(guò)業(yè)內(nèi)公知的脫雜質(zhì)精制技術(shù),得到高純的六氟化硫產(chǎn)品。所述的納米氧化鈰為市售產(chǎn)品,如杭州景天納米科技有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品;所述的4-溴硼酸重氮苯四氟硼酸鹽為市售產(chǎn)...