CN105873857B - 利用放射线的六氟化硫处理方法、副产物回收及处理装置 - Google Patents

利用放射线的六氟化硫处理方法、副产物回收及处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种六氟化硫处理方法、副产物回收及处理装置，本发明的六氟化硫处理方法、副产物回收及处理装置是能够用低成本安全地处理六氟化硫的很有效的方法和装置。

Description

利用放射线的六氟化硫处理方法、副产物回收及处理装置
技术领域
本发明涉及一种六氟化硫处理方法、副产物回收及处理装置，更详细地，涉及一种向六氟化硫(SF6)和氢气(H2)的混合气体照射放射线，从而将六氟化硫和氢气分解为氟化氢(HF)和硫(S)，并对所产生的氟化氢和硫进行安全的处理，由此可进行回收并实现资源化的六氟化硫处理方法、副产物回收及处理装置。
背景技术
含有F、Cl、Br、I等卤族元素的化合物大部分反应性强，因此在杀菌、玻璃工艺、胶卷等工业领域中得到广泛的应用。
特别是，含有氟的气体中SF6、HFC、PFC属于联合国气候变化框架公约(UnitedNations Framework Convention on Climate Change，UNFCCC)及京都议定书(KyotoProtocol，1997年12月)中明示的六大温室气体，最近NF3温室效应的危害性也引起了关注。
这些气体被用作重型电气设备的绝缘气体、半导体蚀刻及制冷剂，SF6的温室效应指数为CO2的23,900倍，且具有约3,000年的寿命，一旦被排放到大气中则起到几乎永久性提高地球温度的作用，因此为了防止全球变暖而对每个国家的排放量进行限制，并且需要进行处理。
现有的处理这些氟化合物等温室气体的技术有高温焚烧、热分解、催化氧化及等离子体处理法等，但高温焚烧处理法由于产生SOx、NOx等而引起大气二次污染，而热分解处理法由于消耗的能量多且分解副产物导致的装置的腐蚀，而且催化剂中毒、等离子体分解法存在消耗能量多、分解率低等问题，因此在工业应用方面存在局限性。
例如，韩国授权专利第0860835号公开了一种在不提供水分的全氧环境条件下对六氟化硫进行处理的方法，然而其具有上述的问题。
特别是，90％以上的高浓度氟化物气体的处理效率低，因此需要不仅分解效率高而且具有经济性的处理方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提供一种安全高效地处理温室效应指数高的六氟化硫的同时再利用分解副产物的回收方法。
此外，本发明提供一种有效而具有经济效益的六氟化硫处理装置。
(二)技术方案
本发明涉及一种六氟化硫处理方法、副产物回收及处理装置，本发明的六氟化硫处理方法及副产物回收方法包括以下步骤：a)通过照射放射线来使六氟化硫与氢气发生反应，从而分解并转化为硫和氟化氢；以及
b)将上述步骤中的氟化氢冷凝成液态而回收液态氟化氢，或者将上述步骤中的氟化氢注入到金属或非金属离子溶液中而形成处理安全性高的氟化盐后进行回收。
本发明的一个实施例的金属离子溶液的金属离子可以为IA族金属、IIB族金属、IIIA族金属、IVA族金属、VA族金属、VIA族金属、VIIA族金属、VIIIA族金属(8A族)、IB族金属、IIIB族金属或它们的混合金属中选择的金属离子。具体地，所述金属离子可以是选自Li、K、Mg、Ca、Sc、Y、La、Ac、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、B、Al、Ga、In的一种或两种以上的金属离子。
本发明的一个实施例的放射线可以是电子束、γ射线或离子束，所述放射线的总照射量为50KGy至500KGy。
本发明的一个实施例的氢气相对于1摩尔的所述六氟化硫，所述氢气可以为3至6摩尔。
本发明的六氟化硫由将所述六氟化硫用作绝热、绝缘气体或半导体刻蚀气体的工艺或装置产生。
并且，本发明提供一种六氟化硫处理装置，本发明的利用放射线的六氟化硫处理装置包括：六氟化硫分解室，六氟化硫(SF6)和氢气(H2)流入其中；放射线照射装置，向流入到所述六氟化硫分解室的六氟化硫和氢气照射放射线；硫回收单元，通过照射放射线被分解为氟化氢(HF(v))和硫(S(s))而从所述六氟化硫分解室流出的氟化氢和硫的混合物中回收硫；液态氟化氢回收单元，对从所述硫回收单元流出的氟化氢进行冷凝而回收液态的氟化氢；以及管道，将所述六氟化硫分解室、所述硫回收单元及所述液态氟化氢回收单元分别连接，以使氟化氢或硫流通，
或者，所述六氟化硫处理装置包括：六氟化硫分解室，六氟化硫和氢气流入其中；放射线照射装置，向流入到所述六氟化硫分解室的六氟化硫和氢气照射放射线；硫回收单元，通过照射放射线被分解为氟化氢和硫而从所述六氟化硫分解室流出的氟化氢和硫的混合物中回收硫；氟化盐回收单元，将从所述硫回收单元流出的氟化氢投入到金属或非金属离子溶液中，并以与所述金属或非金属离子反应而产生的氟化盐的形式回收；以及管道，将所述六氟化硫分解室、所述硫回收单元及所述氟化盐回收单元分别连接，以使氟化氢或硫流通。
(三)有益效果
本发明的六氟化硫处理方法是利用放射线将六氟化硫分解并转化为具有附加价值的硫和氟化氢，从而能够减少引发全球变暖的温室气体的排放，同时生产出商业上可再利用的高纯度的物质，因此从经济和环境角度考虑很实用。
本发明的六氟化硫处理方法利用放射线对六氟化硫进行处理，尤其，能够高效地处理高浓度的六氟化硫，因此经济又有效。
本发明的六氟化硫处理方法利用放射线以及金属或非金属离子溶液对温室效应指数高的六氟化硫进行处理，从而与现有技术不同，不仅不产生大气二次污染，而且将所述六氟化硫转化为可再利用的物质，因此经济又环保。
利用放射线的六氟化硫的分解反应在常温、常压下进行，且其为几乎不产生废弃物的工艺，因此是一种更安全更清洁的技术，在处理过程中完全不发生氧化分解反应，因此其副产物单纯，非常环保。
用旋风分离器代替现有的过滤器来回收硫，从而能够解决过滤器被堵塞的问题，并消除阻碍排放气体(氟化氢)的流动的因素，具有增加排放流动性的效果。
特别是，利用放射线，即具体利用电子束，从而对大量的高浓度的六氟化硫进行高效处理，因此经济又有效。
并且，将分解六氟化硫时所产生的有害物质即氟化氢以氟化盐的形式回收，从而能够以无危害性的安全的物质的形式回收。
并且，还可对氟化氢进行冷凝来以高纯度的液态氟化氢的形式回收，这与以氟化盐等形式回收的方法相比，可将回收物重新用作半导体蚀刻工艺等的工业原料，从而能够大幅度降低处理费用，因此经济效益很高。
并且，本发明的六氟化硫处理装置通过未反应气体回收装置回收未发生反应而剩余的氢气和六氟化硫，并再次流入到六氟化硫分解室中而使其完全分解，从而能够提高分解率。
这种作为温室气体的六氟化硫的稳定的处理及分解副产物的回收技术，从环境角度考虑，可用作应对各种法规的技术。并且，由于分解效率优异，因此与其他技术相比，其技术性优异。
并且，从经济和工业应用角度考虑，通过不仅将半导体及电子产业工艺中产生的低浓度的六氟化硫，而且将重型电气设备中产生的高浓度的六氟化硫分解、转化及回收为具有附加价值的硫和氟化氢的技术，能够期待创造经济利益。
附图说明
图1是表示本发明的利用放射线的六氟化硫处理装置的一个实施例的图。
图2是表示图1的另一种形式的示意图。
图3是表示本发明的利用放射线的六氟化硫的处理装置的另一个实施例的图。
图4是表示图3的另一种形式的示意图。
图5是表示本发明的利用放射线的六氟化硫处理装置的另一个实施例的框图。
附图说明标记
100：六氟化硫分解室 110：窗口
200：放射线照射装置 300：硫回收单元
400：液态氟化氢回收单元 410：冷却装置
420：贮存容器 430：第一回收管路
500：氟化盐回收单元 510：鼓泡装置
520：反应容器 530：第二回收管路
600：管道
具体实施方式
本发明涉及一种不仅安全而且处理效率和经济效益高的六氟化硫处理方法及副产物的回收，本发明的六氟化硫处理及回收方法包括以下步骤：
a)通过照射放射线来使六氟化硫与氢气发生反应，从而分解并转化为硫和氟化氢；以及
b)将上述步骤中的氟化氢冷凝成液态而回收液态氟化氢，或者将上述步骤中的氟化氢注入到金属或非金属离子溶液中，形成处理安全性高的氟化盐，然后进行回收。
本发明的六氟化硫处理方法由于使用放射线，因此，具有经济性，尤其是高浓度六氟化硫的分解效率很高。
本发明的一个实施例的放射线可以是电子束、γ射线或离子束，从六氟化硫的分解效率角度考虑，优选使用电子束。
本发明中用于分解六氟化硫的放射线，尤其电子束是具有规定方向的电子的流动，电子作为原子或分子的组成元素，是质量约为原子核的1/1800的带负电荷的基本粒子的一种。为了用电子束分解结合在六氟化硫的氟，首先需要生成用于形成电子束的电子，而电子是由电子枪(Electron Gun)产生。即，让电流通过电子枪的灯丝(Filament)来对灯丝进行加热，则灯丝的温度上升至约2700℃的高温，此时从灯丝发射许多自由电子。所生成的自由电子的速度即能量被正极(Anode)的电势差来调节，且根据对象物质及处理目的来调节能量并照射(irradiation)处理对象物质。
电子束加速器中的电子被加速到接近光速的速度，当被加速的电子与被照射物质碰撞时，转化为热能、被照射物质的原子或分子的电离能以及激发能。由于电子的质量小，碰撞时只损失少量的能量，且进行无数次的连锁的碰撞直到消耗所有的能量为止。通过连锁作用由一个电子产生的总的电子数量达到数万个，在此过程中由于产生离子、原子团(radical)、激发状态的分子以及原子，在数秒内结束反应。
商业用电子束加速器的电子束利用大约100KeV～10MeV的能量，由于其能量远比红外线(IR)、紫外线(UV)、χ射线或γ射线的能量高，不仅分解效率高，而且对物体的透射深度也大，因此能够进行大量的处理。特别是，利用电子束的分解反应在常温、常压下进行，且该工艺几乎不产生废弃物，因此是一种清洁的技术，而且在处理过程中不产生氧化分解反应，因此属于环保技术。
本发明的一个实施例的放射线的总照射量，具体地，电子束的总照射量可以为50KGy至500KGy，从六氟化硫的有效分解及经济性方面考虑，优选地，可以为50KGy至200KGy。
虽然对本发明的一个实施例的金属离子溶液中的金属离子不作限定，但是，可以是IA族金属、IIB族金属、IIIA族金属、IVA族金属、VA族金属、VIA族金属、VIIA族金属、VIIIA族金属、IB族金属、IIIB族金属或它们的混合金属，优选地，可以是IA族金属、IIB族金属及它们的混合金属的离子。
对在本发明的一个实施例的金属离子溶液中以离子形式存在的金属不作限定，但是，具体可以是选自Li、K、Mg、Ca、Sc、Y、La、Ac、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、B、Al、Ga、In的一种或两种以上的元素，从经济又有效地形成氟化盐的角度考虑，优选地，可以是选自Li、K、Mg、Ca、Co、Ba的一种或两种以上的元素，更优选地，可以是选自K、Mg、Ca、Co、Ba的一种或两种以上的元素。
从经济和氟化氢的有效反应角度考虑，优选地，本发明的一个实施例的金属离子溶液的金属可以是Ca或K。
对本发明的一个实施例的金属离子溶液的浓度不作限定，但是，可以是技术人员可根据与金属离子反应而形成氟化盐的氟化氢的浓度来识别的范围，因所述氟化氢是基于所流入的六氟化硫的浓度，可通过考虑所流入的氟化氢的浓度和量来变更金属离子溶液的浓度。
本发明的一个实施例的氢气与六氟化硫反应而分解并转化为硫和氟化氢，用以下反应式1来表示。
[反应式1]
SF6(g)+3H2(g)＝6HF(g)+S(g)
如上述反应式1所示，本发明的一个实施例的氢气相对于1摩尔的所述六氟化硫为3摩尔以上，优选地，可以为3至6摩尔。
本发明的六氟化硫可以由将六氟化硫用作绝热或绝缘气体的工艺或装置产生，例如，可以是重型电气设备，本发明的重型电气设备属于本领域的技术人员显而易见地认知的范围，例如，可以是所有的输配电设备，具体可以是发电机、电动机、变压器以及气体绝缘开关装置等，本发明的重型电气设备可以是具有高浓度六氟化硫的输配电设备(例如，变压器、气体绝缘开关装置等)。
本发明的六氟化硫处理方法还可包括为了在商业上利用而将所述步骤b)中获得的液态氟化氢或氟化盐进行分离而回收的步骤。
本发明的六氟化硫处理方法是，六氟化硫和氢气通过高能量的放射线分解并转化为硫和氟化氢，此时形成的硫以固体粉末的形式被回收，氟化氢被冷凝而以液态氟化氢的形式被回收，或者利用金属离子溶液进行处理而以氟化盐的形式，即以处理安全性高的非水溶性氟化盐的形式被回收。
进而，本发明的通过处理六氟化硫而产生的硫和液态氟化氢或氟化盐在商业上可再利用，因此经济又环保。
在本发明中要进行分解处理的六氟化硫(SF6)是典型的难降解温室气体，其通过包括重型电气设备的绝缘气体以及半导体工艺(例如，蚀刻工艺、化学沉积工艺等)的各种工业活动来产生。特别是，变压器以及气体绝缘开关装置等重型电气设备使用高纯度的六氟化硫，相对于所产生的总的气体，六氟化硫大约占80％以上。
图1是表示本发明的利用放射线的六氟化硫处理装置的一个实施例的示意图，参照图1，本发明的一个实施例的六氟化硫处理装置包括六氟化硫分解室100、放射线照射装置200、硫回收单元300、液态氟化氢回收单元400以及管道600。
所述六氟化硫分解室100的内部设置有六氟化硫(SF6)和氢气(H2)可流入并流动的空间，其可形成为沿一个方向延长的长长的盒子形状。
所述放射线照射装置200是用于向流入到六氟化硫分解室100中的六氟化硫及氢气照射放射线的装置。
在图1中示出的六氟化硫处理装置的一个实施例中，六氟化硫分解室100的上部形成有用于使放射线通过的窗口110，由放射线照射装置200产生的放射线通过窗口110而照射到六氟化硫分解室100的内部。例如，窗口110可以是设置于六氟化硫分解室100的上端开口部的钛箔(titanium foil)。
具体地，在六氟化硫和氢气流入到六氟化硫分解室100的内部并流动的过程中，通过形成于六氟化硫分解室100的一侧的窗口110，并照射由放射线照射装置200产生的放射线，在放射线的照射下，六氟化硫和氢气被分解为氟化氢和硫。
所述反应式1表示在放射线的照射下，六氟化硫与氢气发生反应而被分解为氟化氢和硫。
如所述反应式1所示，相对于1摩尔的六氟化硫，氢气可以为3摩尔以上，优选地，可以为3摩尔至6摩尔。优选地，氢气的摩尔数至少为六氟化硫的摩尔数的3倍以上，以便六氟化硫能够完全被分解并转化为硫和氟化氢。如果氢气的摩尔数没有达到六氟化硫摩尔数的3倍，则会产生六氟化硫的一部分不被分解而直接被流出的问题。因而，应当具有六氟化硫摩尔数的至少3倍以上的摩尔数的氢气同时流入到六氟化硫分解室100中。
另外，图1中示出的所述方射线照射装置200位于接近于六氟化硫分解室100窗口110上部的位置，使得高速电子能量能够高效地传递，但这只是本发明的一个实施例而已。图2是表示图1的另一种形式的示意图，图2中的放射线照射装置是通常使用的常用放射线加速器(未示出)，将六氟化硫分解室100设置在放射线加速器的下部，以使其接收放射线的照射。
在本发明中，放射线的总照射量可以是50KGy至500KGy，但从六氟化硫的有效分解和经济角度考虑，优选地，可以是50KGy至200KGy。然而，所述总照射量可根据放射线照射装置200、六氟化硫分解室100的规格或需要处理的物质的流入量等而进行多种变更。
此时，放射线照射装置200还可包括用于调节照射量、照射时间等的控制单元(未示出)。
并且，当放射线加速器内的六氟化硫分解室100暴露在持续地照射放射线的环境时，六氟化硫分解室100的温度会逐渐上升而引发装置的热变形，因此，为了降低六氟化硫分解室100的温度，还可在外面设置六氟化硫分解室冷却装置(未示出)。
其次，所述硫回收单元300是通过照射放射线被分解为氟化氢(HF(v))和硫(S(s))而从所述六氟化硫分解室100流出的氟化氢和硫的混合物中回收硫的装置。此时，流入到硫回收单元300的硫可以是固体粒子状，可利用过滤器单独地回收硫。更优选地，如图1和图2所示，硫回收单元300可以是利用离心力来回收硫粒子的旋风分离器，在使用旋风分离器时，不存在长时间使用过滤器时会出现的过滤器堵塞的问题。由此，消除妨碍排放气体(氟化氢)流动的因素，因此具有增加排放气体的流动性的效果。
在对所述液体氟化氢回收单元400进行说明之前，首先对所述管道600进行说明，管道600将六氟化硫分解室100、硫回收单元300以及液态氟化氢回收单元400分别连接，从而起到使氟化氢或硫流通的作用。此时，考虑到连接六氟化硫分解室100和硫回收单元300的管道600使粒子状的硫流通这一点，所述管道可制作成大直径，更优选地，如图1和图2所示，将所述管道倾斜地设置，从而在旋风分离器中最大程度地回收硫粒子。
另外，在本发明中，从六氟化硫分解室100中被分解而排出的氟化氢具有在19.5℃的温度下被冷凝的特性。由于在本发明中优选使氟化氢以具有良好的流动性的气体状态来流通，因此，优选地，硫回收单元300和管道600还设置用于将温度保持在冷凝温度以上的加热装置(未示出)，以防止氟化氢冷凝。加热装置可使用通常使用的热线，只要是具有产生热或保持温度的作用的装置就不作特别限定。
并且，为了防止由从六氟化硫分解室100排出的氟化氢造成的腐蚀，优选地，氟化氢流通的硫回收单元300和管道600的内部涂覆聚乙烯(PE)或聚四氟乙烯。
氟化氢具有很强的毒性和腐蚀性，其为常温下容易向周围扩散的不稳定的物质，是难以处理的有害物质。
用于处理这种氟化氢的液态氟化氢回收单元400是对由硫回收单元300回收硫并排放的气体即氟化氢进行冷凝从而回收液态氟化氢的装置。以液态形式回收氟化氢的液态氟化氢回收单元400包括：冷却装置410，对流入的氟化氢进行冷凝并转化为液态；以及液态氟化氢储存容器420，冷凝的液态氟化氢填充于其中。图1和图2中，冷却装置410设置在储存容器420的外部，且内部循环冷却气体的管状，但这种冷却装置410只要能起到冷凝氟化氢的作用，对其不作特别限定。
并且，在储存容器420的下部形成流出口，以便能够回收被冷凝成接近于100％的纯度的氟化氢。
相比于为了将有害性大的氟化氢气体转变为稳定的盐状而另外添加试剂的现有的方法，能够减少试剂费用，且将回收的液态氟化氢使用于半导体蚀刻工艺等从而能够提高经济效益。即，不仅大幅度减少氟化氢的处理费用，而且还可应用于其他的工业领域，因此具有一举两得的效果。
并且，在本发明的六氟化硫处理装置的一个实施例中，还可包括第一回收管路430，其回收未被在氟化氢回收单元400冷凝而剩余的气体。如图1所示，第一回收管路430连接在储存容器420的上部，能够回收未被冷凝的气体或未反应气体，并且，连接在六氟化硫分解室100的流入通道上，能够使回收的气体再次流入到六氟化硫分解室100。
当蒸汽状的氟化氢通过冷却装置冷却到19.5℃以下时，其被冷凝而以液态填充于储存容器420中，但是，六氟化硫和氢气在六氟化硫分解室100中未完全分解而流出的氢气或未被分解的六氟化硫、SF5、SF4等未被冷凝而聚集在储存容器420的上部。通过第一回收管路430重新使所述剩余的气体流入到六氟化硫分解室100中，可以继续循环的同时完全分解六氟化硫，因此可提高处理效率。
并且，虽然未在图中示出，本发明可包括多个硫回收单元300和多个液态氟化氢回收单元400，从而能够实现连续工艺。例如，在回收聚集于一个硫回收单元300和液态氟化氢回收单元400的硫和液态氟化氢期间，与其他硫回收单元300和液态氟化氢回收单元400连接而实现装置的驱动。
图3是表示本发明的利用放射线的六氟化硫处理装置的另一个实施例的图。
在本实施例中，对与前面所述的一个实施例相对应的组件使用相同的附图标记。
如图3所示，本发明的另一个实施例的六氟化硫处理装置包括六氟化硫分解室100、放射线照射装置200、硫回收单元300、氟化盐回收单元500以及管道600。
与图1中示出的一个实施例相比，六氟化硫分解室100、放射线照射装置200、硫回收单元300、以及管道600均相同，而区别在于，包括氟化盐回收单元500来替代液态氟化氢回收单元400，所述液态氟化氢回收单元400是将蒸汽状态的氟化氢进行冷凝并以液态形式进行回收，所述氟化盐回收单元500是将氟化氢以鼓泡的形式投入到金属或非金属离子溶液中，且以与所述金属或非金属离子反应而产生的氟化盐的形式进行回收。
另外，图4是表示图3的另一个形式的示意图，如上所述，是将图3中的六氟化硫处理装置设置在放射线加速器(未示出)的下端部的形式。
参照图3和图4，所述氟化盐回收单元500包括：鼓泡装置510，将所流入的氟化氢以微气泡的形状形成气泡并投入到金属或非金属离子溶液中；以及反应容器520，填充有金属或非金属离子溶液，且以微气泡的形状投入的所述氟化氢与金属或非金属离子反应而产生氟化盐。
如上所述，当使氟化氢气体形成气泡以微气泡的形状注入到溶液中时，氟化氢气泡与金属或非金属离子溶液的接触的表面积会变大，因此具有提高反应效率的效果。此时，将微气泡以微米单位的尽可能小的尺寸形成对反应效率有利。
另外，虽然对金属或非金属离子溶液不作特别限定，从经济又有效地形成无危害性且溶解度低的氟化盐的方面考虑，优选地，可以是选自K、Mg、Ca、Co、Ba的一种或两种以上的离子。代表性的是存在Ca离子的CaCl2溶液，下面表示氟化氢与CaCl2溶液的反应式2。
[反应式2]
2HF+CaCl2＝CaF2(s)+2HCl
HF是一种离子化倾向大的物质，当注入到CaCl2溶液中时，被离子化为H+、F-，如所述反应式，所述离子与Ca++离子结合而形成CaF2盐。由于CaF2是具有溶解度低的特性的物质，其不会被溶解而沉淀在反应容器520中，因此能够以氟化盐的形式回收。
另外，氟化氢与CaCl2溶液反应而形成CaF2的同时也形成盐酸(HCL)，因此存在需要进行废酸处理的问题。
因而，更优选地，采用CaO(生石灰)溶液、Ca(OH)2(熟石灰)，或KOH溶液来代替CaCl2溶液。所述溶液形成的是水而不是盐酸，因此不存在需额外进行废酸处理的问题，可减少废酸处理费用。
并且，与图1中表示的六氟化硫处理装置的一个实施例相同地，还可包括第二回收管路530，其回收未被在氟化盐回收单元500溶解于金属或非金属溶液而剩余的气体，第二回收管路530连接在反应容器520的上部和六氟化硫分解室100的流入通道上，从而能够使回收的气体再流入到六氟化硫分解室100。
并且，与以上所述的一个实施例相同地，可设置多个硫回收单元300和多个氟化盐回收单元500，从而能够使本发明的六氟化硫处理装置不中断而连续驱动。因而，在去除沉淀在一个硫回收单元300和氟化盐回收单元500的硫和氟化盐期间，能够与其他硫回收单元300和氟化盐回收单元500连接而实现装置的驱动。
另外，图5是表示本发明的利用放射线的六氟化硫处理装置的另一个实施例的框图，本发明的另一个实施例还可包括气体混合器，其将六氟化硫与氢气混合而使其流入到六氟化硫分解室100中，并且，六氟化硫分解室100的流入通道上还可设置过滤装置，以防止除了六氟化硫和氢气以外的其他物质流入。
这是为了在对六氟化硫进行处理的过程中避免产生除硫和氟化氢之外的副产物。例如，通过半导体工艺产生的六氟化硫中可含有利用于半导体工艺的氮气(N2)。氮气在对六氟化硫进行处理的过程中有可能引起不必要的反应，因此提前去除。
所述过滤装置可以是选择性气体薄膜，图5中示出过滤装置设置在气体混合器与六氟化硫分解室100之间。但并不限定于此，过滤装置也可设置在气体混合器的前端。
根据需要，气体混合器和过滤装置还可分别包括可控制气体量、过滤量等的控制单元和供给气体的泵。
在本附图中示例剩余的氢气和未分解的六氟化硫等从过滤装置与六氟化硫分解室100之间的通道流入，但并不限定于此，也可构成为从气体混合器的前端或后端流入。
并且，本发明的六氟化硫处理装置被设计成与外部隔离且密封的结构，以使处理六氟化硫的过程中所产生的有害物质即氟化氢不被泄露。
这种温室气体中的一种的六氟化硫的稳定的处理及回收技术，从环境角度考虑，可用作应对各种法规的技术。并且，可期待因分解效率提高而减少能量的效果。
并且，从经济和工业应用角度考虑，通过不仅将半导体和电子产业工艺中产生的六氟化硫，而且将重型电气设备中产生的高浓度的六氟化硫分解和转化为具有附加价值的硫和氟化氢的技术，能够期待创造经济利益。
特别是，与以氟化盐等稳定的形式回收的方法相比，对氟化氢进行冷凝来以高纯度的液态氟化氢的形式回收的方法，能够大幅度降低处理成本，同时可用作工业原料，因此具有很高的经济效益。
下面对本发明的六氟化硫处理方法举一个具体例子来进行说明，但本发明的权利要求范围并不限定于此。
[实施例1]
将10L的六氟化硫和40L的氢气以50L/min的速度注入到放射线照射装置中，并照射电子束而总照射量达到200KGy。
然后，将产生的硫和氟化氢流入到硫回收单元来回收11g的硫，并将从硫回收单元流出的氟化氢流入到含有CaCl2溶液的氟化盐回收单元中而获得90g的CaF2。
在本发明的六氟化硫处理方法中，可通过分解六氟化硫以80％以上的收率获得硫，并以氟或氟化盐的形式回收90％以上。
[实施例2]
除了使用KOH溶液来替代所述实施例1中包括在氟化盐回收单元的CaCl2溶液之外，其实施方式与实施例1相同，通过该实施例2回收了9g的硫、88g的KF。
通过上述实施例能够得知，本发明的六氟化硫处理方法是以低成本安全地处理作为温室气体的六氟化硫，同时通过所述方式回收的硫和氟化盐能够在工业上被再利用，因此是经济又有效的处理方法。

Claims (26)

1.一种六氟化硫处理方法，包括以下步骤：
a)在常温常压下通过照射放射线来使六氟化硫与氢气发生反应，从而分解并转化为硫和氟化氢；以及
b)将上述步骤a)中形成的硫以固体粉末进行回收，将上述步骤a)中形成的氟化氢冷凝成液态而获得液态氟化氢，或者将上述步骤a)中形成的氟化氢注入到金属或非金属离子溶液中而形成非水溶性氟化盐。
2.根据权利要求1所述的六氟化硫处理方法，其中，所述金属离子溶液的金属离子为IA族金属、IIB族金属、IIIA族金属、IVA族金属、VA族金属、VIA族金属、VIIA族金属、VIIIA族金属、IB族金属、IIIB族金属或它们的混合金属的离子。
3.根据权利要求2所述的六氟化硫处理方法，其中，所述金属离子是选自Li、K、Mg、Ca、Sc、Y、La、Ac、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、B、Al、Ga、In的一种或两种以上的金属的离子。
4.根据权利要求1所述的六氟化硫处理方法，其中，所述放射线是电子束、γ射线或离子束。
5.根据权利要求4所述的六氟化硫处理方法，其中，所述放射线的总照射量为50KGy至500KGy。
6.根据权利要求1所述的六氟化硫处理方法，其中，相对于1摩尔的所述六氟化硫，所述氢气为3至6摩尔。
7.根据权利要求1所述的六氟化硫处理方法，其中，所述六氟化硫由将所述六氟化硫用作绝热或绝缘气体的工艺或装置产生。
8.根据权利要求1所述的六氟化硫处理方法，还包括将在所述步骤b)中获得的液态氟化氢或氟化盐分离并回收的步骤。
9.一种六氟化硫处理装置，其包括：
六氟化硫分解室，六氟化硫和氢气流入其中；
放射线照射装置，向流入到所述六氟化硫分解室的六氟化硫和氢气在常温常压下照射放射线；
硫回收单元，通过照射放射线被分解为氟化氢和硫而从所述六氟化硫分解室流出的氟化氢和硫的混合物中以固体粉末回收硫；
液态氟化氢回收单元，对从所述硫回收单元流出的氟化氢进行冷凝而回收液态的氟化氢；以及
管道，将所述六氟化硫分解室、所述硫回收单元及所述液态氟化氢回收单元分别连接，以使氟化氢或硫流通。
10.一种六氟化硫处理装置，其包括：
六氟化硫分解室，六氟化硫和氢气流入其中；
放射线照射装置，向流入到所述六氟化硫分解室的六氟化硫和氢气在常温常压下照射放射线；
硫回收单元，通过照射放射线被分解为氟化氢和硫而从所述六氟化硫分解室流出的氟化氢和硫的混合物中以固体粉末回收硫；
氟化盐回收单元，将从所述硫回收单元流出的氟化氢投入到金属或非金属离子溶液中，并回收投入的氟化氢与所述金属或非金属离子反应而产生的非水溶性氟化盐；以及
管道，将所述六氟化硫分解室、所述硫回收单元及所述氟化盐回收单元分别连接，以使氟化氢或硫流通。
11.根据权利要求9或10所述的六氟化硫处理装置，其特征在于，所述六氟化硫分解室的一侧形成有使放射线通过的窗口，使得由所述放射线照射装置产生的放射线通过所述窗口而照射到所述六氟化硫分解室的内部。
12.根据权利要求9或10所述的六氟化硫处理装置，其特征在于，所述六氟化硫处理装置还包括六氟化硫分解室冷却装置，其设置在所述六氟化硫分解室的外面，且用于降低所述六氟化硫分解室的温度。
13.根据权利要求9或10所述的六氟化硫处理装置，其特征在于，所述硫回收单元是利用离心力来回收硫粒子的旋风分离器。
14.根据权利要求9或10所述的六氟化硫处理装置，其特征在于，所述六氟化硫处理装置还包括加热装置，用于使所述硫回收单元及所述管道保持氟化氢的冷凝温度以上的温度。
15.根据权利要求9或10所述的六氟化硫处理装置，其特征在于，为了防止由氟化氢引起的腐蚀，所述硫回收单元及所述管道的内部涂覆聚乙烯或聚四氟乙烯。
16.根据权利要求9或10所述的六氟化硫处理装置，其特征在于，所述六氟化硫处理装置还包括气体混合器，其将六氟化硫与氢气混合并使其流入到所述六氟化硫分解室中。
17.根据权利要求9或10所述的六氟化硫处理装置，所述六氟化硫处理装置还包括过滤装置，其设置在所述六氟化硫分解室的流入通道上，防止其他化合物流入。
18.根据权利要求9所述的六氟化硫处理装置，其特征在于，所述液态氟化氢回收单元包括：冷却装置，对流入的氟化氢进行冷凝并转化为液态；以及液态氟化氢储存容器，用于填充通过所述冷却装置被冷凝的高纯度的液态氟化氢。
19.根据权利要求9所述的六氟化硫处理装置，其特征在于，所述六氟化硫处理装置还包括第一回收管路，用于回收从所述液态氟化氢回收单元中未被冷凝而剩余的气体。
20.根据权利要求19所述的六氟化硫处理装置，其特征在于，所述第一回收管路连接在所述六氟化硫分解室的流入通道上，使回收的气体再次流入到所述六氟化硫分解室。
21.根据权利要求10所述的六氟化硫处理装置，其特征在于，所述氟化盐回收单元包括：
鼓泡装置，将所流入的氟化氢以微气泡的形状形成气泡并投入到金属或非金属离子溶液中；以及
反应容器，填充有所述金属或所述非金属离子溶液，且所述以微气泡形状投入的氟化氢与金属或非金属离子反应而产生氟化盐。
22.根据权利要求21所述的六氟化硫处理装置，其特征在于，所述金属或非金属离子溶液是将选自KOH、CaCl2、CaO、Ca(OH)2的任一种物质溶解的溶液。
23.根据权利要求10所述的六氟化硫处理装置，其特征在于，所述六氟化硫处理装置还包括第二回收管路，其回收在所述氟化盐回收单元中未被溶解于所述金属或所述非金属溶液而剩余的气体。
24.根据权利要求23所述的六氟化硫处理装置，其特征在于，所述第二回收管路连接在所述六氟化硫分解室的流入通道上，使回收的气体再次流入到所述六氟化硫分解室。
25.根据权利要求9所述的六氟化硫处理装置，其特征在于，所述六氟化硫处理装置包括多个硫回收单元和多个液态氟化氢回收单元，以便能够进行连续工艺。
26.根据权利要求10所述的六氟化硫处理装置，其特征在于，所述六氟化硫处理装置包括多个硫回收单元和多个氟化盐回收单元，以便能够进行连续工艺。
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