CN108940129A - 一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统及生产方法 - Google Patents
一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统及生产方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108940129A CN108940129A CN201810994501.4A CN201810994501A CN108940129A CN 108940129 A CN108940129 A CN 108940129A CN 201810994501 A CN201810994501 A CN 201810994501A CN 108940129 A CN108940129 A CN 108940129A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- fluidized
- fluorization agent
- carbon material
- bed reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 title claims abstract description 31
- QLOAVXSYZAJECW-UHFFFAOYSA-N methane;molecular fluorine Chemical compound C.FF QLOAVXSYZAJECW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 125
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 64
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 25
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 18
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000012025 fluorinating agent Substances 0.000 claims description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 13
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 13
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- -1 perfluoro alkane Chemical class 0.000 claims description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 claims description 4
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 claims description 4
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 claims description 4
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 claims description 4
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(dinaphthalen-2-ylamino)phenyl]phenyl]-n-naphthalen-2-ylnaphthalen-2-amine Chemical compound C1=CC=CC2=CC(N(C=3C=CC(=CC=3)C=3C=CC(=CC=3)N(C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C3=CC4=CC=CC=C4C=C3)=CC=C21 QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UJMWVICAENGCRF-UHFFFAOYSA-N oxygen difluoride Chemical compound FOF UJMWVICAENGCRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000127 oxygen difluoride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021630 Antimony pentafluoride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 2
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 claims description 2
- VBVBHWZYQGJZLR-UHFFFAOYSA-I antimony pentafluoride Chemical compound F[Sb](F)(F)(F)F VBVBHWZYQGJZLR-UHFFFAOYSA-I 0.000 claims description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 2
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 claims description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 claims description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims 1
- 238000003682 fluorination reaction Methods 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000792 Monel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 3
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 230000000306 recurrent effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 2
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 2
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 2
- HUAUNKAZQWMVFY-UHFFFAOYSA-M sodium;oxocalcium;hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+].[Ca]=O HUAUNKAZQWMVFY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 206010054949 Metaplasia Diseases 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000015689 metaplastic ossification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1406—Multiple stage absorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1456—Removing acid components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/38—Removing components of undefined structure
- B01D53/40—Acidic components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/77—Liquid phase processes
- B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
- B01J8/26—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with two or more fluidised beds, e.g. reactor and regeneration installations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/40—Alkaline earth metal or magnesium compounds
- B01D2251/404—Alkaline earth metal or magnesium compounds of calcium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/102—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
- B01D2257/202—Single element halogens
- B01D2257/2027—Fluorine
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
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。
Description
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(CFx)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.
(CFx)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。
所述尾气处理系统的一级吸附塔内装有木炭、竹炭或活性炭，吸收尾气中多余的含氟气体。所述二级吸附塔内装有碱石灰、氟化钠、碱性溶液中的一种，进一步吸收尾气中的含氟气体。
气固分离器，将气相与携带的碳原料颗粒在锥体中实现分离，固体颗粒进入灰斗暂存，除尘后的尾气由气固分离器顶部引出。
尾气氟化剂浓度的定量/定性检测装置，通过检测尾气中氟化剂的含量确定氟化反应的进行程度以及尾气的循环状态。所述尾气氟化剂浓度的定量/定性检测装置可使用木炭升温速率检测氟化剂是否过量、气相色谱在线分析、碱液吸收尾气PH在线分析等检测手段检测尾气中氟化剂的余量。
回收气处理装置，包括依次连接的冷凝器、压缩机、回收气缓冲罐。回收气经冷凝器除掉高氟碳烷烃后经过压缩机与回收气缓冲罐可重新进入配气系统，补充新鲜氟化剂，也可直接进入流化床反应器。
任何可能与高浓度氟化剂接触的设备与管道的材质为碳钢、不锈钢、镍铜合金、紫铜合金及其它高温下耐氟元素侵蚀的合金材料中的至少一种。
一种使用所述的系统生产氟化碳材料的方法，包括以下步骤：
a.碳原料加入流化床反应器内,通入稀释气体，缓慢升温至100-600℃，脱除碳原料中的水分及其它杂质；
b.将氟化剂和稀释气混合均匀后，从流化床反应器的底部通入，顶部流出；
c.使流化床反应器内处于流化状态的碳原料，与氟化剂充分接触反应，生成不同氟含量的氟化碳材料；
d.尾气氟化剂浓度的定量/定性检测装置实时检测尾气中氟化剂含量，流化床尾气中氟化剂含量高于1％～5％时进行气体回收利用，回收气通过气固分离器顶部进入回收气处理装置后重新进入配气系统，进入流化床反应器进行反应；
e.物料进行提纯，烘干后得到氟含量为3％～66％不同氟含量的氟化碳材料产品。
碳原料为20目～15000目的石墨、碳纤维、石墨烯、活性炭、沥青、竹炭、富勒烯、炭黑、碳纳米管、焦炭、金刚石粉的至少一种；稀释气为氮气、氩气、氦气、四氟化碳、含氟烷烃、全氟烷烃中的至少一种；氟化剂为氟气、氟化氢、二氟化氧、三氟化氮、五氟化锑中的至少一种。
各级流化床系统中的气体总流量为0.1～1000Nm3/h，氟化剂在混合气中的体积浓度在0.1～60％。
本发明的有益效果为：本发明实现了尾气中氟化剂和稀释气的回收利用，降低尾气排放量，环保效益和成本效益明显。
尾气氟化剂浓度的定量/定性检测装置的设置有利于氟化反应状态的实时监测和控制，可根据尾气中氟化剂的余量判断反应的进行程度，工艺参数的调整更加有的放矢，进一步提升氟化碳材料的产品质量。
附图说明：
图1所示为本发明系统的基本结构示意图；
图2所示为本发明的流化床反应器的基本结构示意图。
图中，1-氟化剂/稀释气配气系统，2-流化床反应器，3-气固分离器，4-尾气氟化剂浓度的定量/定性检测装置，5-尾气处理系统，6-回收气处理装置，7-气室，8-布气板，9-卸料口，10-进料口，11-反应段，12-加热装置，13-物料沉降段，14-爆破片，15-抽真空系统接口。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例1
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2和气固分离器3，流化床反应器2的尾气出口与气固分离器3连接，气固分离器3出气口分别与尾气处理系统5、回收气处理装置6连接，回收气处理装置6和氟化剂/稀释气配气系统1都与流化床反应器2底部的进气口连接。
气固分离器3，将气相与携带的碳原料颗粒在锥体中实现分离，固体颗粒进入灰斗暂存，除尘后的尾气由气固分离器顶部引出。
回收气处理装置6，包括依次连接的冷凝器、压缩机、回收气缓冲罐。回收气经冷凝器除掉高氟碳烷烃后经过压缩机与回收气缓冲罐可重新进入配气系统，补充新鲜氟化剂，也可直接进入流化床反应器2。
任何可能与高浓度氟化剂接触的设备与管道的材质为碳钢、不锈钢、镍铜合金、紫铜合金及其它高温下耐氟元素侵蚀的合金材料中的至少一种。
实施例2
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2和气固分离器3，流化床反应器2的尾气出口与气固分离器3连接，气固分离器3出气口分别与尾气处理系统5、回收气处理装置6连接，回收气处理装置6和氟化剂/稀释气配气系统1都与流化床反应器2底部的进气口连接。
每级流化床系统的气固分离器3出气口处设置有尾气氟化剂浓度的定量/定性检测装置4。
所述的氟化剂/稀释气配气系统1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2由下到上依次包括气室7、反应段11、物料沉降段13；气室7与反应段11之间设置有布气板8，气室7底部设有进气口；反应段11下部侧壁上设有卸料口9，反应段11中部一侧设有进料口10；物料沉降段13顶部还设置有尾气出口以及抽真空系统接口15。
物料沉降段13顶部通过爆破片6连接泄放系统；反应段11外侧设有外部加热装置12。
气室7设置有压力检测点，反应段11内均匀分布3-4组的温度检测点，物料沉降段13内设有压力检测点。
尾气处理系统5包括依次连接的一级吸附塔和二级吸附塔。
所述尾气处理系统5的一级吸附塔内装有木炭、竹炭或活性炭，吸收尾气中多余的含氟气体。所述二级吸附塔内装有碱石灰、氟化钠、碱性溶液中的一种，进一步吸收尾气中的含氟气体。
气固分离器3，将气相与携带的碳原料颗粒在锥体中实现分离，固体颗粒进入灰斗暂存，除尘后的尾气由气固分离器顶部引出。
尾气氟化剂浓度的定量/定性检测装置4，通过检测尾气中氟化剂的含量确定氟化反应的进行程度以及尾气的循环状态。所述尾气氟化剂浓度的定量/定性检测装置4可使用木炭升温速率检测氟化剂是否过量、气相色谱在线分析、碱液吸收尾气PH在线分析等检测手段检测尾气中氟化剂的余量。
回收气处理装置6，包括依次连接的冷凝器、压缩机、回收气缓冲罐。回收气经冷凝器除掉高氟碳烷烃后经过压缩机与回收气缓冲罐可重新进入配气系统，补充新鲜氟化剂，也可直接进入流化床反应器2。
任何可能与高浓度氟化剂接触的设备与管道的材质为碳钢、不锈钢、镍铜合金、紫铜合金及其它高温下耐氟元素侵蚀的合金材料中的至少一种。
实施例3
下面以该生产系统中存在4级流化床系统为例简述该生产系统的运行过程。
每台流化床投入15Kg石墨,并分别通入稀释气体，缓慢升温至200℃，脱除碳原料中的水分及其它杂质。将氟化剂和稀释气体混合均匀后，通入1#、2#流化床，并升温至500℃进行氟化反应，反应18h后两流化床尾气中氟化剂浓度超过1％，尾气改为进回收气系统，同时3#、4#流化床开炉升温，通入1#、2#流化床的尾气进行反应，1#、2#尾气中氟化剂的浓度接近其进气中氟化剂浓度时，1#、2#流化床停炉卸料，重新装填石墨原料，3#、4#流化床在回收气缓冲罐压力不足时改为新鲜进气，待3#、4#尾气中氟化剂浓度超过1％时，1#、2#开炉升温，按照生产任务要求重复循环此生产过程。
对反应所得物料进行提纯，烘干后得到氟含量为3％～66％不同氟含量的氟化碳材料产品。生产50％氟化度的氟化石墨时不同工艺的数据对比见表1。
表1工艺对比
Claims (10)
1.一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统，其特征在于，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（2）和气固分离器（3），流化床反应器（2）的尾气出口与气固分离器（3）连接，气固分离器（3）出气口分别与尾气处理系统（5）、回收气处理装置（6）连接，回收气处理装置（6）和氟化剂/稀释气配气系统（1）都与流化床反应器（2）底部的进气口连接。
2.根据权利要求1所述的一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统，其特征在于，每级流化床系统的气固分离器（3）出气口处设置有尾气氟化剂浓度的定量/定性检测装置（4）。
3.根据权利要求1所述的一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统，其特征在于，所述的氟化剂/稀释气配气系统（1）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。
4.根据权利要求1所述的一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统，其特征在于，所述的流化床反应器（2）由下到上依次包括气室（7）、反应段（11）、物料沉降段（13）；气室（7）与反应段（11）之间设置有布气板（8），气室（7）底部设有进气口；反应段（11）下部侧壁上设有卸料口（9），反应段（11）中部一侧设有进料口（10）；物料沉降段（13）顶部还设置有尾气出口以及抽真空系统接口（15）。
5.根据权利要求4所述的一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统，其特征在于，物料沉降段（13）顶部通过爆破片（6）连接泄放系统；反应段（11）外侧设有外部加热装置（12）。
6.根据权利要求4所述的一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统，其特征在于，气室（7）设置有压力检测点，反应段（11）内均匀分布3-4组的温度检测点，物料沉降段（13）内设有压力检测点。
7.根据权利要求1所述的一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统，其特征在于，尾气处理系统（5）包括依次连接的一级吸附塔和二级吸附塔。
8.一种使用权利要求2所述的系统生产氟化碳材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a. 碳原料加入流化床反应器（2）内,通入稀释气体，缓慢升温至100-600℃，脱除碳原料中的水分及其它杂质；
b.将氟化剂和稀释气混合均匀后，从流化床反应器（2）的底部通入，顶部流出；
c.使流化床反应器（2）内处于流化状态的碳原料，与氟化剂充分接触反应，生成不同氟含量的氟化碳材料；
d. 尾气氟化剂浓度的定量/定性检测装置（4）实时检测尾气中氟化剂含量，流化床尾气中氟化剂含量高于1%~5%时进行气体回收利用，回收气通过气固分离器（3）顶部进入回收气处理装置（6）后重新进入配气系统，进入流化床反应器（2）进行反应；
e.物料进行提纯，烘干后得到氟含量为3%~66%不同氟含量的氟化碳材料产品。
9.根据权利要求8所述的一种生产氟化碳材料的方法，其特征在于，碳原料为20目~15000目的石墨、碳纤维、石墨烯、活性炭、沥青、竹炭、富勒烯、炭黑、碳纳米管、焦炭、金刚石粉的至少一种；稀释气为氮气、氩气、氦气、四氟化碳、含氟烷烃、全氟烷烃中的至少一种；氟化剂为氟气、氟化氢、二氟化氧、三氟化氮、五氟化锑中的至少一种。
10. 根据权利要求8所述的一种生产氟化碳材料的方法，其特征在于，各级流化床系统中的气体总流量为0.1~1000 Nm3/h，氟化剂在混合气中的体积浓度在0.1~60%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810994501.4A CN108940129A (zh) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统及生产方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810994501.4A CN108940129A (zh) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统及生产方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108940129A true CN108940129A (zh) | 2018-12-07 |
Family
ID=64473385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810994501.4A Pending CN108940129A (zh) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统及生产方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108940129A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109569203A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-04-05 | 安徽金禾实业股份有限公司 | 一种糠醛渣及尾气的处理方法及装置 |
| CN110511111A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-11-29 | 苏州工业园区捷仕通医疗设备有限公司 | 气体交换介质液 |
| CN111484389A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-08-04 | 山东重山光电材料股份有限公司 | 一种联产高纯电子级氟化氢与氟化碳的生产工艺 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3607816A1 (de) * | 1986-03-08 | 1987-09-10 | Hoechst Ag | Verfahren zur herstellung von graphitfluorid |
| CN1039736A (zh) * | 1985-12-09 | 1990-02-21 | 阿尔斯特罗姆公司 | 从循环式流化床反应器的反应室排出的排气中分离固体物质和将分离出的固体物质再循环到反应室的方法 |
| DE3841220A1 (de) * | 1988-12-07 | 1990-06-13 | Siemens Ag | Verfahren zum herstellen von kohlenstofftetrafluorid |
| US5710351A (en) * | 1996-03-07 | 1998-01-20 | Showa Denko K.K. | Process for producing hexafluoroethane |
| US6221948B1 (en) * | 1996-06-05 | 2001-04-24 | Daikin Industries, Ltd. | Carbon fluoride composition, paint, image forming material, complex material and method of manufacturing the same complex material |
| US20030163008A1 (en) * | 2001-02-23 | 2003-08-28 | Hiromoto Ohno | Process for producing perfluorocarbons and use thereof |
| US20070155996A1 (en) * | 2006-01-04 | 2007-07-05 | Honeywell International Inc. | Fluorination reactor |
| CN107128896A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-09-05 | 洛阳森蓝化工材料科技有限公司 | 一种氟化石墨管式反应炉 |
-
2018
- 2018-08-29 CN CN201810994501.4A patent/CN108940129A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1039736A (zh) * | 1985-12-09 | 1990-02-21 | 阿尔斯特罗姆公司 | 从循环式流化床反应器的反应室排出的排气中分离固体物质和将分离出的固体物质再循环到反应室的方法 |
| DE3607816A1 (de) * | 1986-03-08 | 1987-09-10 | Hoechst Ag | Verfahren zur herstellung von graphitfluorid |
| DE3841220A1 (de) * | 1988-12-07 | 1990-06-13 | Siemens Ag | Verfahren zum herstellen von kohlenstofftetrafluorid |
| US5710351A (en) * | 1996-03-07 | 1998-01-20 | Showa Denko K.K. | Process for producing hexafluoroethane |
| US6221948B1 (en) * | 1996-06-05 | 2001-04-24 | Daikin Industries, Ltd. | Carbon fluoride composition, paint, image forming material, complex material and method of manufacturing the same complex material |
| US20030163008A1 (en) * | 2001-02-23 | 2003-08-28 | Hiromoto Ohno | Process for producing perfluorocarbons and use thereof |
| US20070155996A1 (en) * | 2006-01-04 | 2007-07-05 | Honeywell International Inc. | Fluorination reactor |
| CN107128896A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-09-05 | 洛阳森蓝化工材料科技有限公司 | 一种氟化石墨管式反应炉 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109569203A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-04-05 | 安徽金禾实业股份有限公司 | 一种糠醛渣及尾气的处理方法及装置 |
| CN110511111A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-11-29 | 苏州工业园区捷仕通医疗设备有限公司 | 气体交换介质液 |
| CN111484389A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-08-04 | 山东重山光电材料股份有限公司 | 一种联产高纯电子级氟化氢与氟化碳的生产工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108940129A (zh) | 一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统及生产方法 | |
| CN108529589B (zh) | 一种工业化生产氟化碳材料的方法 | |
| CN106698352B (zh) | 一种制备高纯氟气或高纯含氟混合气的方法及装置 | |
| CN102101651B (zh) | 二氟一氯甲烷副产氯化氢的精制及三氟甲烷回收的方法与装置 | |
| WO2020024350A1 (zh) | 一种铜冶炼过程中回收硫磺的系统及方法 | |
| CN105603459B (zh) | 稀土电解烟气净化系统及方法 | |
| CN105858716A (zh) | 一种废旧铅蓄电池直接再生成铅粉的新方法 | |
| CN113247870B (zh) | 一种制备高纯三氟化氮气体的方法及装置 | |
| CN114275736B (zh) | 一种以赤泥为载氧体的化学链法co2分级再生工艺及系统 | |
| TW201731589A (zh) | 用於在至少兩個包括催化反應器和吸附反應器的反應模組中發生的多階段催化反應的裝置和製程 | |
| CN111085081A (zh) | 一种除去氟气中氟化氢的装置及方法 | |
| CN109158057A (zh) | 一种流化床反应器及用其制备氟化碳材料的方法 | |
| CN209034313U (zh) | 一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统 | |
| CN113562699B (zh) | 一种高纯级三氟化氯的纯化系统及制备系统 | |
| CN110041299A (zh) | 一种固定床连续气相催化氟化制备氟代碳酸乙烯酯的方法 | |
| CN111498808B (zh) | 一种气相白炭黑尾气处理系统及其处理方法 | |
| CN210131529U (zh) | 利用流化床废气中的HF生产AlF3的装置及系统 | |
| CN209034318U (zh) | 一种生产氟化碳材料的流化床反应器 | |
| CN106000075A (zh) | 苯氯化工艺中氯化尾气的净化吸收及循环利用方法和装置 | |
| CN103599672A (zh) | 多晶硅还原尾气的处理方法和系统 | |
| CN215540754U (zh) | 高纯级三氟化氯的反应装置 | |
| CN208642614U (zh) | 一种氟化碳材料的生产系统 | |
| CN115487774A (zh) | 一种制备氟化沥青的装置及制备方法 | |
| CN113371681A (zh) | 一种高纯级三氟化氯的纯化方法及制备方法 | |
| CN101130428A (zh) | 一种氯化氢催化氧化制氯气的工艺方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181207 |