[发明专利]一种氟碳反应自动安全控制系统及其使用办法

说明书

本发明公开了一种氟碳反应自动安全控制系统及其使用办法，包括氟碳反应系统和反应安全控制系统两个部分；氟碳反应系统包括反应器，氟气进气管接反应器顶部，管路上设有控制阀，四氟化碳出气管和放空管接反应器底部，管路上设有控制阀，反应器配有温度传感器、冷媒夹套，冷媒出口管配有流量传感器；反应安全控制系统包括温度高报警连锁停车程序和流量低报警连锁停车程序，温度高报警连锁停车程序能够分别设定温度高报警值和温度高连锁值，流量低报警连锁停车程序能够分别设定流量低报警值和流量低连锁值；温度传感器和流量传感器接入反应安全控制系统。通过该系统可以实现氟碳反应过程超温自动停车，提高氟碳反应过程的本质安全。

技术领域

本发明涉及四氟化碳制备技术，特别涉及其安全控制系统。

背景技术

四氟化碳是微电子行业重要的原材料，是应用最大的等离子刻蚀气体，广泛用于硅、二氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃及钨等薄膜材料的刻蚀，在电子器件表面清洗、光纤光缆制造、激光技术等多个领域有广泛的应用。其粗气的制备方法很多，公知的有采用烷烃直接氟化法、氟氯甲烷氟化法、氢氟甲烷氟化法及氟碳直接合成法等。目前行业内主要采用氟碳直接合成法进行粗气制备，即将氟气引入装填有固体碳的反应器内进行反应，反应过程是剧烈的燃烧放热反应，反应过程会释放大量的热量，若不加以控制会导致反应失控，轻则设备损毁，重则发生燃烧爆炸。公知的控制方式有两种，一是在反应过程引入惰性气体如氮气作为稀释气降低反应热，但是会降低反应效率，提高后续精制纯化成本；二是在反应器设置冷媒夹套将反应过程释放的热量由冷媒进行持续转移，从而实现反应过程安全可控。

专利文献CN103521138A公开了一种四氟化碳反应器、反应系统及四氟化碳制备工艺，其反应器本体外设置水冷外夹套用于反应器本体降温。专利文献CN202864909U公开了一种四氟化碳反应器，其反应器结构由一级反应器和二级反应器构成，其中一级反应器外也设置有降温夹套用于降温。专利文献CN106397107A公开了一种四氟化碳纯化系统，其中公开的第一反应器包括冷却箱，冷却箱设置有开口，布置有进水管和溢流管，用于反应过程降温。然而在已公开的四氟化碳粗品制备的反应器及方法中均未引入氟碳反应过程安全控制办法，在实际氟碳反应过程中冷媒异常或失效无法得到有效监控及处置，反应器温度高也不能立即响应进行处置，一直未从根本上降低甚至解决热失控的巨大风险。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种氟碳反应自动安全控制系统，通过该系统可以实现氟碳反应过程超温自动停车，提高氟碳反应过程的本质安全。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种该系统的使用方法。

为解决第一个技术问题，本发明的技术方案为：一种氟碳反应自动安全控制系统，包括氟碳反应系统和反应安全控制系统两个部分；氟碳反应系统包括反应器，氟气进气管接反应器顶部，管路上设有控制阀，四氟化碳出气管和放空管接反应器底部，管路上设有控制阀，反应器配有温度传感器、冷媒夹套，冷媒出口管配有流量传感器；反应安全控制系统包括温度高报警连锁停车程序和流量低报警连锁停车程序，温度高报警连锁停车程序能够分别设定温度高报警值和温度高连锁值，流量低报警连锁停车程序能够分别设定流量低报警值和流量低连锁值；温度传感器和流量传感器接入反应安全控制系统。

本发明所述系统中所用的阀门均为带远程控制的阀门。

所述的一种氟碳反应自动安全控制系统，温度传感器输出的温度信号和流量传感器输出的流量信号接入的氟碳反应安全控制系统后组成“或”门逻辑关系电路，其中温度或流量超过连锁值均可触发氟碳反应安全控制系统，实现安全停车。

进一步的，该氟碳反应自动安全控制系统，所述的温度传感器输出的信号值高于报警值即可触发声光报警，高于连锁值即可触发温度高连锁停车程序。

进一步的，该氟碳反应自动安全控制系统，所述的流量传感器输出的信号值低于报警值即可触发声光报警，低于连锁值即可触发流量低报警连锁停车程序。