[发明专利]一种用于四氟化碳无水裂解反应的脱氟剂及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于四氟化碳无水裂解反应的脱氟剂及其应用方法。

背景技术

人为排放的温室气体导致地球气候日趋变暖，引起了人们的广泛关注。1997年12月，149个国家和地区的代表在日本召开的《联合国气候变化框架公约》缔约方第三次会议上，通过了限制二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟化碳、全氟化碳、六氟化硫等六种主要温室气体排放量的《京都议定书》。2005年2月16日，该议定书正式生效。金属冶炼、电子工业是全氟化碳废气的主要排放源，主要排放物是四氟化碳。这些四氟化碳废气如不经处理直接排放到大气中，会对生态环境造成严重危害。

现行的对温室气体中四氟化碳的处理方法，一般采用高温煅烧法和催化水解法。其中，高温煅烧法要求煅烧温度1000℃以上，不仅会产生二恶英等致癌物质，而且只有达到1500℃以上时才能得到较高的转化率，能耗非常高。

而现有的催化水解法分解四氟化碳废气，是在水存在下进行的，借助于催化剂的作用，把四氟化碳分解为二氧化碳和氟化氢，氟化氢气体遇水生成氢氟酸，对反应器有强腐蚀作用，且操作流程复杂。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种用于四氟化碳无水裂解反应的脱氟剂及其制备方法，该脱氟剂既具有较高的反应性能，又具有价廉、制备工艺简单的优点。

本发明提供的技术方案是：

一种用于四氟化碳无水裂解反应的脱氟剂，其特征在于：其由以下组分组成：氟化钠21％～39％，金属氧化物41％～53％，硅粉8％～38％，以上百分比均为摩尔百分比；

其中，金属氧化物为：三氧化二铝、三氧化二镧、二氧化铈、氧化钙和氧化镁中的任一种，或者其中两种以上按任意比例混合。

金属氧化物优选：三氧化二铝、三氧化二镧、氧化钙和氧化镁中的任一种，或者其中两种以上按任意比例混合。

金属氧化物最好是氧化镁。

脱氟剂的粒子粒径为20～30目。

用于四氟化碳无水裂解反应的脱氟剂的应用方法，其特征在于：将含有CF₄的工业废气引入到反应炉中，反应炉中加入本脱氟剂，反应温度700-850℃，气体空间流速1.5-3.0升/小时/克。

反应温度优选750--850℃。

氟化钠、金属氧化物和硅粉之间的摩尔比是经过大量实验研究得到的数据范围。氟化钠过多会降低其有效利用率，过少会降低四氟化碳的裂解速率；金属氧化物过多会降低其有效利用率，过少会降低固氟效果和反应性能；硅粉过多会降低其有效利用率，过少会降低四氟化碳的裂解速率。

金属氧化物的选择也是本发明的关键技术，所选择的金属氧化物具有比较好的固氟效果。

脱氟剂的粒子粒径为20～30目，该粒径如果过大，会产生沟流现象，降低反应性能；如果过小，会造成反应气体受阻的问题。

本发明提供了用于四氟化碳无水裂解反应的脱氟剂及其应用方法，无水裂解四氟化碳，是在无水条件下通过四氟化碳与固态脱氟剂之间的气-固反应，将四氟化碳分解为单质炭和金属氟化物，不产生氟化氢气体，对反应器无腐蚀，操作简单。使用本脱氟剂处理工业废气时，所要求的反应温度明显低于煅烧法，具有便于操作，能耗显著降低的突出特点。

本发明还具有以下突出特点：

1)、本发明制备脱氟剂的三种原料氟化钠、金属氧化物、硅粉，均为固体状，使用前磨成粉末，对人体和环境无危害。且原料价格低廉。

2)、脱氟剂可在室温制备，制备工艺简单，工艺参数易控制。

3)、反应性能高，详细数据参见模拟实施例一至五。

具体实施方式

下面结合脱氟剂制备例、工业废气处理例和模拟实施例进一步描述本发明。

一、脱氟剂制备例

本发明提供的无水裂解四氟化碳的脱氟剂的基本组成为：21～39％氟化钠、41～53％金属氧化物，其余为硅粉，以上为摩尔百分数。

按上述配比，用氟化钠、金属氧化物、硅粉混合，研磨均匀制成脱氟剂。

本发明脱氟剂的制备工艺如下：

1、脱氟剂的基本组成为：氟化钠、金属氧化物、硅粉。

2、氟化钠、硅粉为商用化学品。

3、金属氧化物为：三氧化二铝、三氧化二镧、二氧化铈、氧化钙或氧化镁中的任一种或者其中两种以上按任意比例混合。

4、金属氧化物的制备方法：配制硝酸盐溶液，滴加碱液，洗涤沉淀物，750--850℃焙烧处理。

5、金属氧化物选用氧化钙时，为商用化学品，预先750--850℃热处理2小时以上。