[发明专利]一种四氟甲烷的制备方法

说明书

本发明公开了一种四氟甲烷的制备方法，将生产氟烃类产品过程中排放的废气以及氟化氢按比例通入装有催化剂的微通道反应器中，于150～350℃温度下反应1～30分钟，反应产物经纯化得四氟甲烷，催化剂由碱金属或碱土金属的过硫酸盐、氟化盐或氟氢化盐以及钛、钒、铬、铁、钴、镍、铜、铝的氧化物或碳酸盐中的一种或一种以上混合物与载体焙烧制得，载体为活性炭、分子筛、硅藻土或二氧化硅中的一种或一种以上混合物。本发明的催化剂可以连续使用，反应时间短，工艺简单，安全，成本低，产品纯度高，达99.99%；是一项绿色清洁、节能环保、可持续发展的生产技术。

技术领域

本发明涉及一种利用氟烃类产品生产的废气制备四氟甲烷的方法。

背景技术

四氟甲烷(CF₄)在常温常压下是一种无色、无味、易于压缩的不燃气体，不溶于水，具有高稳定性，常温下不与酸、碱及氧化剂反应，900℃以下不与Cu，Ni，W，Mo等过渡金属反应，1000 ℃以下不与碳、氢及甲烷反应。室温下可与液氨-金属钠试剂反应, 高温下可与碱金属、碱土金属及 SiO2反应。由于碳氟键的化学稳定性极强，因此以CF₄为代表的全氟烃可认为是无毒的。CF₄是微电子工业中用量最大的等离子蚀刻气体,广泛用于硅、二氧化硅、氮化硅和磷硅玻璃等材料的蚀刻,在电子器件表面清洗、太阳能电池的生产、激光技术、低温制冷、气体绝缘、泄漏检测剂、控制宇宙火箭姿态、印刷电路生产中的去污剂、润滑剂及制动液等方面也有大量应用。由于它的化学稳定性极强,CF₄还可用于金属冶炼和塑料行业等。随着超大规模集成电路的发展，需求超纯、超净和多品种、多规模的特种电子气体的量越来越大。为了微电子工业的快速发展, 开发特种电子气体的生产技术刻不容缓，具有广阔的发展前景。

目前制备四氟甲烷的方法是：1）以四氯化碳为原料，在催化剂作用下氟化氢逐步进行取代制得。在一般反应条件下，反应进行至三氟氯甲烷，就易发生分解，催化剂活性降低；2）利用元素氟与碳、一氧化碳或碳化硅直接氟代制得；3）利用废聚四氟乙烯裂解成四氟乙烯或以四氟乙烯为原料高温条件下直接制备四氟甲烷；4）工业上最早采用烷烃直接氟化法制备四氟甲烷。但该反应剧烈放热,难以控制,需要采用特别的措施。杜邦(法国)公司的专利介绍了一种在有催化剂存在下, 使甲烷与 Cl2和HF于气态下反应来制备。反应在填充催化剂的管式反应器或流化床反应器中进行, 采用预先经HF活化的金属氧化物或卤化物作催化剂，控制反应温度在450～550℃制得；5）氟氯烃化合物以金属氧化物作催化剂，由氟化氢或氟气直接氟化法制得四氟甲烷，也是采用在填充催化剂的管式反应器或流化床反应器中进行制得。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种利用氟烃类产品制备排放的废气来制备四氟甲烷的方法。

为解决以上技术问题，本发明所述四氟甲烷的制备方法，将生产氟烃类产品过程中排放的废气以及氟化氢按比例通入装有催化剂的微通道反应器中，于150～350℃温度下反应1～30分钟，经气相色谱仪跟踪检测，反应产物经纯化得四氟甲烷，

所述催化剂由碱金属或碱土金属的过硫酸盐、氟化盐或氟氢化盐以及钛、钒、铬、铁、钴、镍、铜、铝的氧化物或碳酸盐中的一种或一种以上混合物与载体焙烧制得，所述载体为活性炭、分子筛、硅藻土或二氧化硅中的一种或一种以上混合物。

进一步地，气体通入的质量流量50kg/h，反应在1kg/cm²绝对压力下进行。

进一步地，所述废气与氟化氢的投料体积比为1:1～6。

进一步地，所述废气中含有二氯甲烷、三氯甲烷、二氟甲烷、二氟一氯甲烷、三氟甲烷、二氟二氯甲烷、氯气和氟化氢。

进一步地，所述微通道反应器的毛细管为内径1.0毫米的不锈钢毛细管。