[发明专利]一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统及生产方法

说明书

本发明公开了一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统及生产方法。所述的多级利用氟化剂的氟化碳材料生产系统，包括一级以上的流化床系统，所述的流化床系统包括流化床反应器和气固分离器，流化床反应器的尾气出口与气固分离器连接，气固分离器出气口分别与尾气处理系统、回收气处理装置连接，回收气处理装置和氟化剂/稀释气配气系统都与流化床反应器底部的进气口连接。本发明对反应后期高浓度的氟化剂进行回收利用，实现氟化剂资源的综合利用。

技术领域

本发明属于氟化碳材料生产技术领域，具体为一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统及生产方法。

背景技术

高温气相法合成氟化碳材料是目前氟化碳材料的工业化较为成熟的工艺。将各种固体碳原料和氟化剂(以F₂为例论证)在200-600℃的范围内加热合成。一般情况下上述生成(CF_x)_n(0<x<1.25)反应，反应式如下：

当然一些副反应也会随着上述反应同时进行，副反应如下：

C+F₂→CF₄,C₂F₆,etc.

(CF_x)_n→C+CF₄,C₂F₆,etc.

氟化反应后期仍需要一定的气量维持碳原料正常流态化，同时需要较高浓度的氟化剂作为主反应的推动力，而随着反应极限的逼近，氟化反应的反应速率逐渐减小，因此在反应后期，流化床排出的尾气中含有大量的未参与反应的氟化剂。在氟化碳材料工业化生产过程中，常用的氟化剂为氟气、氟化氢、二氟化氧、三氟化氮和五氟化锑等剧毒、强氧化类的含氟物质，此类原料成本较高，同时尾气中含量过高也会增加尾气处理装置的负荷及设备运行成本，因此，如何设计一种工艺简单、效率高的多级利用氟化剂的生产系统及对应的生产方法成为本发明亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明就是针对上述存在的缺陷而提供一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统及生产方法。本发明利用尾气氟化剂浓度的定量/定性检测装置(4)对氟化反应进行实时监控，将每级流化床氟化反应后期所产生的氟化剂浓度较高的尾气回收并作为其它流化床的进气，回收气处理装置的设置，有效利用了反应后期尾气中高浓度的氟化剂，减轻尾气处理系统的负荷以及减少氟化剂资源的浪费，可以满足氟化碳材料的工业化规模生产。

本发明的一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统及生产方法技术方案为，一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统，包括一级以上的流化床系统，所述的流化床系统包括流化床反应器和气固分离器，流化床反应器的尾气出口与气固分离器连接，气固分离器出气口分别与尾气处理系统、回收气处理装置连接，回收气处理装置和氟化剂/稀释气配气系统都与流化床反应器底部的进气口连接。

每级流化床系统的气固分离器出气口处设置有尾气氟化剂浓度的定量/定性检测装置。

所述的氟化剂/稀释气配气系统包括静态混合器，以及与静态混合器连接的氟化剂进气流量仪表及阀组、稀释气进气流量仪表及阀组和氟化剂原料气浓度检测单元。

所述的流化床反应器由下到上依次包括气室、反应段、物料沉降段；气室与反应段之间设置有布气板，气室底部设有进气口；反应段下部侧壁上设有卸料口，反应段中部一侧设有进料口；物料沉降段顶部还设置有尾气出口以及抽真空系统接口。

物料沉降段顶部通过爆破片连接泄放系统；反应段外侧设有外部加热装置。

气室设置有压力检测点，反应段内均匀分布3-4组的温度检测点，物料沉降段内设有压力检测点。

尾气处理系统包括依次连接的一级吸附塔和二级吸附塔。