CN102173393B - 一种四氟化硫的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种四氟化硫的生产工艺，属于氟化工领域。本发明的工艺包括氟气纯化、五氟化碘的制备、四氟化硫反应合成、四氟化硫分离和捕集、四氟化硫精馏与罐装、五氟化碘二次回收和尾气排放。电解氟通过低温冷凝装置纯化氟气，除去大量氟化氢气体，提高了氟气浓度，冷凝回收装置回收碘、五氟化碘，循环使用，碘的利用率可提高70%以上，减少原料损失，连续精馏的方法使四氟化硫产品纯度可达99.9%以上，产品常温充入钢瓶更加安全。另外，合成四氟化硫工艺生产全程采用DCS自动化装置控制，减少人为随意性、经验性，提高产品质量的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种氟化工产品的生产工艺，更具体地说，本发明涉及一种四氟化硫的生产工艺，属于氟化工领域。
背景技术
国外，美国用碱金属氟化物与硫反应合成四氟化硫；美国还有用氟气和硫磺直接反应生成四氟化硫(SF4)：其中含有六氟化硫(SF6)、二氟化硫(SF2)、及含毒性较高的十氟氧二硫(S20F10)等杂质；氟的利用率低，杂质含量多淋洗纯化处理难度大，回收率低，浪费大；国外尚无大规模工业化生产四氟化硫的工艺技术。
国内，目前只有少数公司利用间歇式实验装置生产四氟化硫，国家知识产权局2005年7月27日公开了公开号为CN1644490A，名称为“一种连续生产四氟化硫的方法”的发明专利，其技术是采用氟化卤素与液体硫磺合成四氟化硫的方法，该技术存在以下缺陷：
1、这种方法采用氟化氢含量高的电解氟气来制备氟化卤素作为氟化剂，因此杂质含量高，氟的利用率低，氟气中氟化氢也会腐蚀设备。
2、由于工艺缺陷，只能够少量生产四氟化硫，产品纯度不高，因为无检测手段，故理论上只能达到94%。
3、采用一般冷却分离SF4和卤素，但卤素的回收率低、浪费大，主要是因为无尾气回收装置，故气相提纯和混合气体抽空带走大量的原料碘和中间产物IF5及少量SF4产品，这样会造成大量原料损失，增加净化处理的成本。
4、采用酒精低温冷冻(-80℃)装瓶技术，对钢瓶造成的损伤大，危险性高。
5、各系统用原始手动调节控制，又无工序控制分析和产品分析手段，故人为随意性、经验性大，产品质量不稳定直接影响产品收率和生产成本。
由于以上缺陷和问题，大规模连续生产四氟化硫，投资大、生产成本高，所以国内尚无成熟的工业化生产四氟化硫的工艺技术。
发明内容
本发明旨在解决上述方法的问题，克服其氟气中氟化氢杂质含量高；原料回收率低，浪费大；产品纯度低；低温装瓶危险性高；手动调节人为随意性、经验性大，产品质量不稳定的缺陷，提供一种四氟化硫的生产工艺技术。
为了实现上述发明目的，具体技术方案如下：
一种四氟化硫的生产工艺，包括氟气纯化、五氟化碘的制备、四氟化硫反应合成，其特征在于：四氟化硫反应合成后进行四氟化硫分离和捕集、四氟化硫精馏与罐装、五氟化碘二次回收和尾气排放工序，具体工艺步骤如下：
A、氟气纯化：电解制得氟气，经过冷凝除去氟气中大量氟化氢气体，对氟气进行提纯；
B、五氟化碘的制备：用步骤A纯化的氟气和精碘制备液态五氟化碘，再用氟气纯化五氟化碘，获得含量≥99％的液态五氟化碘；
C、四氟化硫反应合成：将S含量≥99.5％的硫磺加热熔化后与步骤B制备的IF5含量≥99％的液态五氟化碘在四氟化硫反应器内合成四氟化硫，产生四氟化硫粗气，其中：
反应式为：4IF5 + 5S = 5SF4 + 2I2
D、四氟化硫分离和捕集：反应合成的四氟化硫粗气经过冷却、冷凝分离使粗气中的碘固化、五氟化碘液化留存，液态五氟化碘流回供四氟化硫反应循环使用，固态碘通入氟气反应产生五氟化碘液体，流回供四氟化硫反应循环使用；分离出的混合气体中的四氟化硫气体经冷凝捕集，冷凝成液态，与杂质气体分离，获得初级四氟化硫产品，采用液体输入方式装入钢瓶；
E、四氟化硫精馏与罐装：将步骤D生产出的初级四氟化硫产品升压后进行连续精馏，分离出杂质获得高纯度液态四氟化硫产品，连续充入钢瓶内；
F、五氟化碘二次回收和尾气排放：步骤D冷却、冷凝分离以及冷凝捕集四氟化硫粗气过程中和步骤E精馏过程中留存的杂质气体经经真空平衡，通过包括一级冷凝回收和二级冷凝回收的两级冷凝回收，使杂质气体中的碘固化、五氟化碘液化留存；残留的尾气通过木炭反应吸附和水喷式真空泵抽空排出。
上述步骤A中所述的电解制氟是将电解制得的氟气通过氟气缓冲罐，再通入氟化氢冷凝器，经过纯化提纯到≥97%的氟气进入氟气储罐；由一体化温度变送器控制冷凝温度为-100～0℃，由远传式压力传感器控制氟气的输送量。
上述步骤B中所述的五氟化碘制备是在五氟化碘反应器中进行的，反应压力由远传式压力传感器控制为-0.098～-0.01Mpa，反应温度由一体化温度变送器控制为30～100℃。
上述步骤C所述的四氟化硫反应合成是将熔硫罐中熔化的硫磺引入四氟化硫反应器中，再将五氟化碘反应器中的液态五氟化碘依次经过五氟化碘收集器和五氟化碘供料罐，引入四氟化硫反应器中与硫磺反应，产生四氟化硫粗气；控制IF5过量5～10%，反应压力由远传式压力传感器控制为0.5～1.5Mpa，反应温度由一体化温度变送器和自控智能PID温控仪控制为200～270℃。
上述步骤D中所述的四氟化硫分离和捕集是四氟化硫粗气中的五氟化碘和碘经过冷却装置进行冷却、冷凝分离器进行冷凝留存下来，四氟化硫粗气中的四氟化硫气体经过冷凝捕集器冷凝液化，得到纯度为≥95%的初级四氟化硫产品，采用液体输入方式直接装入钢瓶内，压力由远传式压力传感器控制为0.05～0.3Mpa；冷却装置的冷却温度由一体化温度变送器控制为10～30℃；冷凝分离器的冷凝温度由一体化温度变送器控制为-35～30℃；冷凝捕集器的冷凝温度由一体化温度变送器控制为-100～-40℃；通入氟气时冷却装置、冷凝分离器的温度由一体化温度变送器控制，均为30～100℃。
上述冷却装置为五氟化碘反应器或者独立设置的冷凝器。
上述步骤E中所述的四氟化硫精馏与罐装是将初级四氟化硫产品经过升压通入精馏塔，进行连续精馏，分离出杂质获得纯度为≥99.9%的四氟化硫产品，常温下连续充入钢瓶内；压力由远传式压力传感器控制为0.2～1.0Mpa。
上述步骤F中所述的五氟化碘二次回收和尾气排放具体如下：
所述的两级冷凝回收采用两台冷凝器，分别为一级冷凝回收器和二级冷凝回收器；先由一体化温度变送器控制两台冷凝器的冷凝温度为-40～-60℃，再将冷却、冷凝分离以及冷凝捕集四氟化硫粗气过程中和精馏过程中的杂质气体经真空平衡，通入两台冷凝器，至少留存30分钟，使杂质气体中的五氟化碘液化留存，碘固化留存；未冷凝残留在两台冷凝器中的杂质气体包括氮气、氧气、碘化物、氟化氢气体以及氟气的尾气通过木炭反应吸附和水喷式真空泵淋洗抽空排出；待两台冷凝器停止降温，温度回升至室温时，一级冷凝回收器和二级冷凝回收器中液化留存的五氟化碘流回四氟化硫反应循环使用；然后由一体化温度变送器控制两台冷凝器的温度为30～100℃，通入氟气与固化留存的碘反应产生五氟化碘液体，流回四氟化硫反应循环使用。
本发明带来的有益技术效果：
1、氟气通过低温冷凝装置纯化，除去大量氟化氢气体，提高了氟气浓度，避免了CN1644490A专利技术中氟化氢对设备的腐蚀；进一步提高了四氟化硫的转化率；系统中杂质氟化氢含量降低减少酸性气体净化处理量，同时氟化氢可回收使用，降低生产成本。
2、CN1644490A专利技术中虽然碘也经过回收重复利用，因为无尾气回收装置，故气相提纯和混合气体抽空带走大量的原料碘和中间产物IF5及少量SF4产品，造成很大的原料损失；而本发明的冷凝回收装置将杂质气体中的碘、五氟化碘冷凝回收，循环使用，碘的利用率可提高70%以上，除减少原料损失、降低生产成本外还减少净化处理量。
3、CN1644490A专利技术中的四氟化硫产品未采用连续精馏的技术，纯度只能达到本发明初级四氟化硫产品的纯度；而本发明采用了连续精馏的方法，四氟化硫产品纯度可达99.9%以上。
4、CN1644490A专利技术中采用的是将气态四氟化硫产品加入钢瓶，同时低温处理使气态四氟化硫在钢瓶中冷凝成液态，这样操作危险性非常大，容易造成生产事故；而本发明直接生产液态四氟化硫产品，液化装瓶，避免了低温装瓶对钢瓶造成的损伤，安全性更高。
5、本发明采用了系统工序控制分析和产品质普分析和化学分析手段，确保四氟化硫产品质量的稳定性，使生产得以连续稳定运行；合成四氟化硫工艺生产全程采用DCS自动化装置控制，减少人为随意性、经验性，提高产品质量的稳定性。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图。
图2为DCS电仪自动控制流程框图。
具体实施方式
实施例1
纯度为≥95%初级液态四氟化硫产品的生产（一）：
A、氟气纯化：电解制得氟气，经过冷凝温度为-100℃的冷凝除去氟气中大量氟化氢气体，对氟气进行提纯到97%；
B、五氟化碘的制备：用步骤A纯化的氟气和精碘制备液态五氟化碘，再用氟气纯化五氟化碘，获得含量≥99％的液态五氟化碘；反应压力控制为-0.098Mpa，反应温度控制为30℃；
C、四氟化硫反应合成：将S含量≥99.5％的硫磺加热熔化后与步骤B制备的IF5含量≥99％的液态五氟化碘在四氟化硫反应器内，产生四氟化硫粗气，其中：
反应式为：4IF5 + 5S = 5SF4 + 2I2
控制IF5过量5%，反应压力控制为0.5Mpa，反应温度控制为200℃；
D、四氟化硫分离和捕集：反应合成的四氟化硫粗气经过冷却、冷凝分离使粗气中的碘固化、五氟化碘液化留存，液态五氟化碘流回四氟化硫反应循环使用，固态碘通入氟气反应产生五氟化碘液体，流回四氟化硫反应循环使用；分离出的混合气体中的四氟化硫经冷凝捕集，冷凝成液态，与杂质气体分离，获得纯度为95%的初级四氟化硫产品；冷却温度控制为10℃；冷凝分离温度控制为-35℃；冷凝捕集温度控制为-100℃；通入氟气时的温度控制为30℃。
实施例2
纯度为≥95%初级液态四氟化硫产品的生产（二）：
A、电解制氟：电解制得氟气，经过冷凝温度为0℃的冷凝除去氟气中大量氟化氢气体，对氟气进行提纯到98%；
B、五氟化碘的制备：用步骤A纯化的氟气和精碘制备液态五氟化碘，再用氟气纯化五氟化碘，获得含量≥99％的液态五氟化碘；反应压力控制为-0.01Mpa，反应温度控制为100℃；
C、四氟化硫反应合成：将S含量≥99.5％的硫磺加热熔化后与步骤B制备的IF5含量≥99％的液态五氟化碘在四氟化硫反应器内，产生四氟化硫粗气，其中：
反应式为：4IF5 + 5S = 5SF4 + 2I2
控制IF5过量10%，反应压力控制为1.5Mpa，反应温度控制为270℃；
D、四氟化硫分离和捕集：反应合成的四氟化硫粗气经过冷却、冷凝分离使粗气中的碘固化、五氟化碘液化留存，液态五氟化碘流回四氟化硫反应循环使用，固态碘通入氟气反应产生五氟化碘液体，流回四氟化硫反应循环使用；分离出的混合气体中的四氟化硫经冷凝捕集，冷凝成液态，与杂质气体分离，获得纯度为99%的初级四氟化硫产品；冷却温度控制为30℃；冷凝分离温度控制为30℃；冷凝捕集温度控制为-40℃；通入氟气时的温度控制为100℃。
实施例3
纯度为≥95%初级液态四氟化硫产品的生产（三）：
A、氟气纯化：电解制得氟气，经过冷凝温度为-50℃的冷凝除去氟气中大量氟化氢气体，对氟气进行提纯到98%；
B、五氟化碘的制备：用步骤A纯化的氟气和精碘制备液态五氟化碘，再用氟气纯化五氟化碘，获得含量≥99％的液态五氟化碘；反应压力控制为-0.055Mpa，反应温度控制为60℃；
C、四氟化硫反应合成：将S含量≥99.5％的硫磺加热熔化后与步骤B制备的IF5含量≥99％的液态五氟化碘在四氟化硫反应器内，产生四氟化硫粗气，其中：
反应式为：4IF5 + 5S = 5SF4 + 2I2
控制IF5过量8%，反应压力控制为1.0Mpa，反应温度控制为225℃；
D、四氟化硫分离和捕集：反应合成的四氟化硫粗气经过冷却、冷凝分离使粗气中的碘固化、五氟化碘液化留存，液态五氟化碘流回四氟化硫反应循环使用，固态碘通入氟气反应产生五氟化碘液体，流回四氟化硫反应循环使用；分离出的混合气体中的四氟化硫经冷凝捕集，冷凝成液态，与杂质气体分离，获得纯度为98%的初级四氟化硫产品；冷却温度控制为20℃；冷凝分离温度控制为0℃；冷凝捕集温度控制为-70℃；通入氟气时的温度控制为65℃。
实施例4
纯度为≥99.9%液态四氟化硫产品的生产（一）：
A、氟气纯化：电解制得氟气，经过冷凝温度为-100℃的冷凝除去氟气中大量氟化氢气体，对氟气进行提纯到97%；
B、五氟化碘的制备：用步骤A纯化的氟气和精碘制备液态五氟化碘，再用氟气纯化五氟化碘，获得含量≥99％的液态五氟化碘；反应压力控制为-0.098Mpa，反应温度控制为30℃；
C、四氟化硫反应合成：将S含量≥99.5％的硫磺加热熔化后与步骤B制备的IF5含量≥99％的液态五氟化碘在四氟化硫反应器内，产生四氟化硫粗气，其中：
反应式为：4IF5 + 5S = 5SF4 + 2I2
控制IF5过量5%，反应压力控制为0.5Mpa，反应温度控制为200℃；
D、四氟化硫分离和捕集：反应合成的四氟化硫粗气经过冷却、冷凝分离使粗气中的碘固化、五氟化碘液化留存，液态五氟化碘流回四氟化硫反应阶段循环使用，固态碘通入氟气反应产生五氟化碘液体，流回四氟化硫反应阶段循环使用；分离出的气体中的四氟化硫经冷凝捕集，冷凝成液态，与杂质气体分离，获得纯度为95%的初级四氟化硫产品；冷却温度控制为10℃；冷凝分离温度控制为-35℃；冷凝捕集温度控制为-100℃；通入氟气时的温度控制为30℃。
E、四氟化硫精馏与罐装：将步骤D生产出的初级四氟化硫产品0.2Mpa下升压后进行连续精馏，分离出杂质获得纯度为≥99.9%的液态四氟化硫产品，常温下连续充入钢瓶内。
实施例5
纯度为≥99.9%液态四氟化硫产品的生产（二）：
A、氟气纯化：电解制得氟气，经过冷凝温度为0℃的冷凝除去氟气中大量氟化氢气体，对氟气进行提纯到99%；
B、五氟化碘的制备：用步骤A纯化的氟气和精碘制备液态五氟化碘，再用氟气纯化五氟化碘，获得含量≥99％的液态五氟化碘；反应压力控制为-0.01Mpa，反应温度控制为100℃；
C、四氟化硫反应合成：将S含量≥99.5％的硫磺加热熔化后与步骤B制备的IF5含量≥99％的液态五氟化碘在四氟化硫反应器内，产生四氟化硫粗气，其中：
反应式为：4IF5 + 5S = 5SF4 + 2I2
控制IF5过量10%，反应压力控制为1.5Mpa，反应温度控制为270℃；
D、四氟化硫分离和捕集：反应合成的四氟化硫粗气经过冷却、冷凝分离使粗气中的碘固化、五氟化碘液化留存，液态五氟化碘流回四氟化硫反应阶段循环使用，固态碘通入氟气反应产生五氟化碘液体，流回四氟化硫反应阶段循环使用；分离出的气体中的四氟化硫经冷凝捕集，冷凝成液态，与杂质气体分离，获得纯度为99%的初级四氟化硫产品；冷却温度控制为30℃；冷凝分离温度控制为30℃；冷凝捕集温度控制为-40℃；通入氟气时的温度控制为100℃。
E、四氟化硫精馏与罐装：将步骤D生产出的初级四氟化硫产品1.0Mpa下升压后进行连续精馏，分离出杂质获得纯度为≥99.9%的液态四氟化硫产品，常温下连续充入钢瓶内。
实施例6
纯度为≥99.9%液态四氟化硫产品的生产（三）：
A、氟气纯化：电解制得氟气，经过冷凝温度为-50℃的冷凝除去氟气中大量氟化氢气体，对氟气进行提纯到98%；
B、五氟化碘的制备：用步骤A纯化的氟气和精碘制备液态五氟化碘，再用氟气纯化五氟化碘，获得IF5含量≥99％的液态五氟化碘；反应压力控制为-0.055Mpa，反应温度控制为60℃；
C、四氟化硫反应合成：将S含量≥99.5％的硫磺加热熔化后与步骤B制备的IF5含量≥99％的液态五氟化碘在四氟化硫反应器内，产生四氟化硫粗气，其中：
反应式为：4IF5 + 5S = 5SF4 + 2I2
控制IF5过量8%，反应压力控制为1.0Mpa，反应温度控制为225℃；
D、四氟化硫分离和捕集：反应合成的四氟化硫粗气经过冷却、冷凝分离使粗气中的碘固化、五氟化碘液化留存，液态五氟化碘流回四氟化硫反应循环使用，固态碘通入氟气反应产生五氟化碘液体，流回四氟化硫反应循环使用；分离出的混合气体中的四氟化硫经冷凝捕集，冷凝成液态，与杂质气体分离，获得纯度为98%的初级四氟化硫产品；冷却温度控制为20℃；冷凝分离温度控制为0℃；冷凝捕集温度控制为-70℃；通入氟气时的温度控制为65℃。
E、四氟化硫精馏与罐装：将步骤D生产出的初级四氟化硫产品0.6Mpa下升压后进行连续精馏，分离出杂质获得纯度为≥99.9%的液态四氟化硫产品，常温下连续充入钢瓶内。
实施例7
五氟化碘二次回收与尾气排放（一）：
冷却、冷凝分离以及冷凝捕集四氟化硫粗气过程中和精馏过程中留存的杂质气体经经真空平衡，通过包括一级冷凝回收和二级冷凝回收的两级冷凝回收，使杂质混合气体中的碘固化、五氟化碘液化留存；残留的尾气通过木炭反应吸附和水喷式真空泵淋洗抽空排出。
所述的两级冷凝回收采用两台冷凝器，分别为一级冷凝回收器和二级冷凝回收器；先控制两台冷凝器的冷凝温度为-40℃，再将冷却、冷凝分离以及冷凝捕集四氟化硫粗气过程中和精馏过程中产生的杂质混合气体经真空平衡，通入两台冷凝器，留存35分钟，使杂质气体中的五氟化碘液化留存，碘固化留存；待两台冷凝器停止降温，温度回升至室温时，一级冷凝回收器和二级冷凝回收器中液化留存的五氟化碘流回四氟化硫反应循环使用；然后控制两台冷凝器的温度为30℃，通入氟气与固化留存的碘反应产生五氟化碘液体，流回四氟化硫反应循环使用；未冷凝残留在两台冷凝器中的包括氮气、碘化物、氧气、氟化氢气体以及氟气的尾气通过木炭反应吸附和水喷式真空泵淋洗抽空排出。
实施例8
五氟化碘二次回收与尾气排放（二）：
冷却、冷凝分离以及冷凝捕集四氟化硫粗气过程中和精馏过程中留存的杂质气体经经真空平衡，通过包括一级冷凝回收和二级冷凝回收的两级冷凝回收，使杂质气体中的碘固化、五氟化碘液化留存；残留的尾气通过水喷式真空泵淋洗抽空排出。
所述的两级冷凝回收采用两台冷凝器，分别为一级冷凝回收器和二级冷凝回收器；先控制两台冷凝器的冷凝温度为-60℃，再将冷却、冷凝分离以及冷凝捕集四氟化硫粗气过程中和精馏过程中产生的杂质气体经经真空平衡，通入两台冷凝器，留存40分钟，使杂质气体中的五氟化碘液化留存，碘固化留存；待两台冷凝器停止降温，温度回升至室温时，一级冷凝回收器和二级冷凝回收器中液化留存的五氟化碘流回四氟化硫反应循环使用；然后控制两台冷凝器的温度为100℃，通入氟气与固化留存的碘反应产生五氟化碘液体，流回四氟化硫反应循环使用；未冷凝残留在两台冷凝器中的包括氮气、碘化物、氧气、氟化氢气体以及氟气的尾气通过木炭反应吸附和水喷式真空泵淋洗抽空排出。
实施例9
五氟化碘二次回收与尾气排放（三）：
冷却、冷凝分离以及冷凝捕集四氟化硫粗气过程中和精馏过程中留存的杂质气体经经真空平衡空，通过包括一级冷凝回收和二级冷凝回收的两级冷凝回收，使杂质气体中的碘固化、五氟化碘液化留存；残留的尾气通过木炭反应吸附和水喷式真空泵淋洗抽空排出。
所述的两级冷凝回收采用两台冷凝器，分别为一级冷凝回收器和二级冷凝回收器；先控制两台冷凝器的冷凝温度为-50℃，再将冷却、冷凝分离以及冷凝捕集四氟化硫粗气过程中和精馏过程中产生的杂质气体经经真空平衡，通入两台冷凝器，留存50分钟，使杂质气体中的五氟化碘液化留存，碘固化留存；待两台冷凝器停止降温，温度回升至室温时，一级冷凝回收器和二级冷凝回收器中液化留存的五氟化碘流回四氟化硫反应循环使用；然后控制两台冷凝器的温度为60℃，通入氟气与固化留存的碘反应产生五氟化碘液体，流回四氟化硫反应循环使用；残留在两台冷凝器中的包括氮气、碘化物、氧气、氟化氢气体以及氟气的尾气通过木炭反应吸附和水喷式真空泵淋洗抽空排出。
实施例10
DCS电仪自动控制（一）：
A、将电解制得的氟气通过氟气缓冲罐，再通入氟化氢冷凝器，经过纯化提纯到97%的氟气进入氟气储罐；由一体化温度变送器控制冷凝温度为-100℃，由远传式压力传感器控制氟气的输送量。
B、五氟化碘制备是在五氟化碘制备反应器中进行的，反应压力由远传式压力传感器控制为-0.098Mpa，反应温度由一体化温度变送器控制为30℃。
C、将熔硫罐中熔化的硫磺引入四氟化硫反应器中，再将五氟化碘反应器中的液态五氟化碘依次经过五氟化碘收集器和五氟化碘供料罐，引入四氟化硫反应器中与硫磺反应，产生四氟化硫粗气；控制IF5过量5%，反应压力由远传式压力传感器控制为0.5Mpa，反应温度由一体化温度变送器和自控智能PID温控仪控制为200℃。
D、停止五氟化碘反应器的反应，四氟化硫粗气中的五氟化碘和碘经过五氟化碘反应器进行冷却、冷凝分离器进行冷凝留存下来，液化的五氟化碘通过五氟化碘收集器和五氟化碘供料罐回到四氟化硫反应器；固化的碘通入氟气，产生五氟化碘液体，通过五氟化碘收集器和五氟化碘供料罐回到四氟化硫反应器；四氟化硫粗气中的四氟化硫气体经过冷凝捕集器冷凝液化，产生纯度为95%的初级四氟化硫产品，采用液压方式直接装入钢瓶内，压力由远传式压力传感器控制为0.05Mpa；五氟化碘反应器的冷却温度由一体化温度变送器控制为10℃；冷凝分离器的冷凝温度由一体化温度变送器控制为-35℃；冷凝捕集器的冷凝温度由一体化温度变送器控制为-100℃；通入氟气时的温度由一体化温度变送器控制，均为30℃。
E、四氟化硫精馏与罐装是将初级四氟化硫产品经过升压通入精馏塔，进行连续精馏，分离出杂质获得纯度为≥99.9%的四氟化硫产品，常温下连续充入钢瓶内；压力由远传式压力传感器控制为0.2Mpa。
F、五氟化碘二次回收和尾气排放采用两台冷凝器，分别为一级冷凝回收器和二级冷凝回收器；先由一体化温度变送器控制两台冷凝器的冷凝温度为-40℃，再将冷却、冷凝分离以及冷凝捕集四氟化硫粗气过程中和精馏过程中的杂质气体经经真空平衡，通入两台冷凝器，留存40分钟，使杂质气体中的五氟化碘液化留存，碘固化留存；残留在两台冷凝器中的包括氮气、碘化物、氧气、氟化氢气体以及氟气的尾气通过木炭反应吸附和水喷式真空泵淋洗抽空排出；待两台冷凝器停止降温，温度回升至室温时，一级冷凝回收器和二级冷凝回收器中液化留存的五氟化碘流回四氟化硫反应阶段循环使用；然后由一体化温度变送器控制两台冷凝器的温度为30℃，通入氟气与固化留存的碘反应产生五氟化碘液体，流回四氟化硫反应阶段循环使用。
实施例11
DCS电仪自动控制（二）：
A、将电解制得的氟气通过氟气缓冲罐，再通入氟化氢冷凝器，经过纯化提纯到97%的氟气进入氟气储罐；由一体化温度变送器控制冷凝温度为0℃，由远传式压力传感器控制氟气的输送量。
B、五氟化碘制备是在五氟化碘制备反应器中进行的，反应压力由远传式压力传感器控制为-0.01Mpa，反应温度由一体化温度变送器控制为100℃。
C、将熔硫罐中熔化的硫磺引入四氟化硫反应器中，再将五氟化碘反应器中的液态五氟化碘依次经过五氟化碘收集器和五氟化碘供料罐，引入四氟化硫反应器中与硫磺反应，产生四氟化硫粗气；控制IF5过量10%，反应压力由远传式压力传感器控制为1.5Mpa，反应温度由一体化温度变送器和自控智能PID温控仪控制为270℃。
D、四氟化硫粗气中的五氟化碘和碘经过独立冷凝器进行冷却、冷凝分离器进行冷凝留存下来，液化的五氟化碘通过五氟化碘收集器和五氟化碘供料罐回到四氟化硫反应器；固化的碘通入氟气，产生五氟化碘液体，通过五氟化碘收集器和五氟化碘供料罐回到四氟化硫反应器；四氟化硫粗气中的四氟化硫气体经过冷凝捕集器冷凝液化，产生纯度为98%的初级四氟化硫产品，采用液压方式直接装入钢瓶内，压力由远传式压力传感器控制为0.3Mpa；独立冷凝器的冷却温度由一体化温度变送器控制为30℃；冷凝分离器的冷凝温度由一体化温度变送器控制为30℃；冷凝捕集器的冷凝温度由一体化温度变送器控制为-40℃；通入氟气时的温度由一体化温度变送器控制，均为100℃。
E、四氟化硫精馏与罐装是将初级四氟化硫产品经过升压通入精馏塔，进行连续精馏，分离出杂质获得纯度为≥99.9%的四氟化硫产品，常温下连续充入钢瓶内；压力由远传式压力传感器控制为1.0Mpa。
F、五氟化碘二次回收和尾气排放采用两台冷凝器，分别为一级冷凝回收器和二级冷凝回收器；先由一体化温度变送器控制两台冷凝器的冷凝温度为-60℃，再将冷却、冷凝分离以及冷凝捕集四氟化硫粗气过程中和精馏过程中的杂质气体经真空平衡，通入两台冷凝器，留存40分钟，使杂质气体中的五氟化碘液化留存，碘固化留存；残留在两台冷凝器中的包括氮气、氧气、碘化物、氟化氢气体以及氟气的尾气通过木炭反应吸附和水喷式真空泵淋洗抽空排出；待两台冷凝器停止降温，温度回升至室温时，一级冷凝回收器和二级冷凝回收器中液化留存的五氟化碘流回四氟化硫反应阶段循环使用；然后由一体化温度变送器控制两台冷凝器的温度为100℃，通入氟气与固化留存的碘反应产生五氟化碘液体，流回四氟化硫反应阶段循环使用。
Claims (8)
1.一种四氟化硫的生产工艺，包括氟气纯化、五氟化碘的制备、四氟化硫反应合成，其特征在于：四氟化硫反应合成后进行四氟化硫分离和捕集、四氟化硫精馏与罐装、五氟化碘二次回收和尾气排放工序，具体工艺步骤如下：
A、氟气纯化：电解制得氟气，经过冷凝除去氟气中大量氟化氢气体，对氟气进行提纯；
B、五氟化碘的制备：用步骤A纯化的氟气和精碘制备液态五氟化碘，再用氟气纯化五氟化碘，获得含量≥99％的液态五氟化碘；
C、四氟化硫反应合成：将S含量≥99.5％的硫磺加热熔化后与步骤B制备的IF5含量≥99％的液态五氟化碘在四氟化硫反应器内合成四氟化硫，产生四氟化硫粗气，其中：
反应式为：4IF5 + 5S = 5SF4 + 2I2
D、四氟化硫分离和捕集：反应合成的四氟化硫粗气经过冷却、冷凝分离使粗气中的碘固化、五氟化碘液化留存，液态五氟化碘流回供四氟化硫反应循环使用，固态碘通入氟气反应产生五氟化碘液体，流回供四氟化硫反应循环使用；分离出的混合气体中的四氟化硫气体经冷凝捕集，冷凝成液态，与杂质气体分离，获得初级四氟化硫产品，采用液体输入方式装入钢瓶；
E、四氟化硫精馏与罐装：将步骤D生产出的初级四氟化硫产品升压后进行连续精馏，分离出杂质获得高纯度液态四氟化硫产品，连续充入钢瓶内；
F、五氟化碘二次回收和尾气排放：步骤D冷却、冷凝分离以及冷凝捕集四氟化硫粗气过程中和步骤E精馏过程中留存的杂质气体经经真空平衡，通过包括一级冷凝回收和二级冷凝回收的两级冷凝回收，使杂质气体中的碘固化、五氟化碘液化留存；残留的尾气通过木炭反应吸附和水喷式真空泵抽空排出。
2.根据权利要求1所述的一种四氟化硫的生产工艺，其特征在于：在步骤A中所述的电解制氟是将电解制得的氟气通过氟气缓冲罐，再通入氟化氢冷凝器，经过纯化提纯到≥97%的氟气进入氟气储罐；由一体化温度变送器控制冷凝温度为-100～0℃，由远传式压力传感器控制氟气的输送量。
3.根据权利要求1所述的一种四氟化硫的生产工艺，其特征在于：在步骤B中所述的五氟化碘制备是在五氟化碘反应器中进行的，反应压力由远传式压力传感器控制为-0.098～-0.01Mpa，反应温度由一体化温度变送器控制为30～100℃。
4.根据权利要求1所述的一种四氟化硫的生产工艺，其特征在于：在步骤C所述的四氟化硫反应合成是将熔硫罐中熔化的硫磺引入四氟化硫反应器中，再将五氟化碘反应器中的液态五氟化碘依次经过五氟化碘收集器和五氟化碘供料罐，引入四氟化硫反应器中与硫磺反应，产生四氟化硫粗气；控制IF5过量5～10%，反应压力由远传式压力传感器控制为0.5～1.5Mpa，反应温度由一体化温度变送器和自控智能PID温控仪控制为200～270℃。
5.根据权利要求1所述的一种四氟化硫的生产工艺，其特征在于：在步骤D中所述的四氟化硫分离和捕集是四氟化硫粗气中的五氟化碘和碘经过冷却装置进行冷却、冷凝分离器进行冷凝留存下来，四氟化硫粗气中的四氟化硫气体经过冷凝捕集器冷凝液化，得到纯度为≧95%的初级四氟化硫产品，采用液体输入方式直接装入钢瓶内，压力由远传式压力传感器控制为0.05～0.3Mpa；冷却装置的冷却温度由一体化温度变送器控制为10～30℃；冷凝分离器的冷凝温度由一体化温度变送器控制为-35～30℃；冷凝捕集器的冷凝温度由一体化温度变送器控制为-100～-40℃；通入氟气时冷却装置、冷凝分离器的温度由一体化温度变送器控制，均为30～100℃。
6.根据权利要求5所述的一种四氟化硫的生产工艺，其特征在于：上述冷却装置为五氟化碘反应器或者独立设置的冷凝器。
7.根据权利要求1所述的一种四氟化硫的生产工艺，其特征在于：在步骤E中所述的四氟化硫精馏与罐装是将初级四氟化硫产品经过升压通入精馏塔，进行连续精馏，分离出杂质获得纯度为≥99.9%的四氟化硫产品，常温下连续充入钢瓶内；压力由远传式压力传感器控制为0.2～1.0Mpa。
8.根据权利要求1所述的一种四氟化硫的生产工艺，其特征在于：在上述步骤F中所述的五氟化碘二次回收和尾气排放具体如下：
所述的两级冷凝回收采用两台冷凝器，分别为一级冷凝回收器和二级冷凝回收器；先由一体化温度变送器控制两台冷凝器的冷凝温度为-40～-60℃，再将冷却、冷凝分离以及冷凝捕集四氟化硫粗气过程中和精馏过程中的杂质气体经真空平衡，通入两台冷凝器，至少留存30分钟，使杂质气体中的五氟化碘液化留存，碘固化留存；未冷凝残留在两台冷凝器中的杂质气体包括氮气、氧气、碘化物、氟化氢气体以及氟气的尾气通过木炭反应吸附和水喷式真空泵淋洗抽空排出；待两台冷凝器停止降温，温度回升至室温时，一级冷凝回收器和二级冷凝回收器中液化留存的五氟化碘流回四氟化硫反应循环使用；然后由一体化温度变送器控制两台冷凝器的温度为30～100℃，通入氟气与固化留存的碘反应产生五氟化碘液体，流回四氟化硫反应循环使用。
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