[发明专利]一种制备氟气和含氟混合气的装置及方法

说明书

本发明涉及一种制备氟气和含氟混合气的装置及方法，属于氟气和含氟混合气制备技术领域。所述装置包括无水氟化氢储存钢瓶、连接管道、电解槽、微粒过滤器、一级冷凝器、二级冷凝器、气体混配器、配气储存瓶、充装压缩机、气体储罐、吸附塔和控制系统。在电解槽电解无水氟化氢生成氟气和氢气；进入微粒过滤器过滤；经过两级冷凝液化除杂；气体进入吸附塔，通过氟化钠化学吸附除去大部分气相氟化氢，获得纯度达到99.9％以上的高纯氟气；如需制备含氟混合气，使配气进入气体混配器中与所述高纯氟气混合得到含氟混合气。所述装置及方法制得的氟气纯度高，可根据需求与配气混合，广泛用于电子、新材料、航空航天、医药卫生等领域。

技术领域

本发明涉及一种制备氟气和含氟混合气的装置及方法，属于氟气和含氟混合气制备技术领域。

背景技术

氟气是元素氟的气体单质，化学式为F₂，淡黄色，氟气化学性质十分活泼，具有很强的氧化性，除全氟化合物外，可以与几乎所有有机物和无机物反应。工业上氟气可作为火箭燃料中的氧化剂，卤化氟的原料，冷冻剂，等离子蚀刻等。

其中，高纯氟气(F₂)是精细化工领域的重要原料，广泛应用于电子、激光技术、医药塑料等领域，大多用于电子、新材料、航空航天等高新领域，普遍具有技术含量及附加值高的特点，高纯氟气还用于电子、医药、卫生、科研等领域，也可作为火箭推进剂，还可用于制造航空汽油的催化剂。

现有技术中，传统的氟气工业制法所生产的氟气纯度较低，其中HF、CF等杂质含量较高，对于氟气的过滤提纯仅仅采用氟化钠吸附纯化，吸附后的纯度远无法满足精细化工和高端电子行业中的应用。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种制备氟气和含氟混合气的装置及方法。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种制备氟气和含氟混合气的装置，所述装置包括无水氟化氢储存钢瓶、连接管道、电解槽、微粒过滤器、一级冷凝器、二级冷凝器、气体混配器、配气储存瓶、充装压缩机、气体储罐、吸附塔和控制系统。

带有进气阀门的无水氟化氢储存钢瓶的输出端通过连接管与电解槽的输入端相连通，连接管道上设有流量计，设有温控装置的电解槽的输出端通过连接管道与微粒过滤器的输入端相连通，微粒过滤器的输出端通过连接管道与一级冷凝器的输入端相连通，一级冷凝器的输出端通过连接管道与二级冷凝器输入端相连通，二级冷凝器的输出端通过连接管道与吸附塔的输入端相连通，吸附塔的输出端通过连接管道与气体混配器的输入端相连通，配气储存瓶带有配气阀门，输出端通过连接管道与气体混配器的输入端相连通，气体混配器的输出端通过连接管道与充装压缩机的输入端相连通，充装压缩机的输出端通过连接管道与气体储罐的输入端相连通。

所述控制系统为分布式控制系统(DCS)或可编程逻辑控制器(PLC)，控制系统进行自动化控制流量计具实时数据传输，流量的大小通过控制系统指挥调节进气阀门进行额定流量的控制调节，其中，电解温度由温控装置中的温度传感器进行数据的实时传输，当温度高于额定值时，控制温度冷却降温，当温度低于额定值时，控制温度升高加热，实现电解温度的自控。

优选一级冷凝器和二级冷凝器所采用的冷媒均为液氮。

优选配气储存瓶内装有的配气为氮气、氦气、氖气和氩气中的一种以上。

优选微粒过滤器的孔径为7μm。

一种制备氟气和含氟混合气的方法，所述方法采用本发明所述的一种制备氟气和含氟混合气的装置，包括以下步骤：

1)注入无水氟化氢：压力控制在0.1MPa～0.2MPa，将无水氟化氢储存钢瓶的进气阀门关闭，可对无水氟化氢储存钢瓶进行加压，再次打开无水氟化氢储存钢瓶的进气阀门时，无水氟化氢在无水氟化氢储存钢瓶内压力作用下，注入电解槽的内部；