CN113877313B - 一种医用级全氟丙烷的纯化装置及纯化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种医用级全氟丙烷的纯化装置及纯化方法，所述纯化装置包括壳体，以及在壳体内沿气体流动方向依次设置的第一颗粒过滤层、碳分子筛层、合金粉末层和第二颗粒过滤层；所述纯化方法包括：全氟丙烷原料通入纯化装置中，依次经第一颗粒过滤层进行一级过滤、碳分子筛层进行一级吸附、合金粉末层进行二级吸附以及第二颗粒过滤层进行二级过滤，得到医用级全氟丙烷。本发明所述纯化装置和纯化方法的产品纯度可达到99.999％以上，其中四氟甲烷，六氟乙烷，八氟环丁烷和六氟丙烯等杂质含量符合医用级纯度标准。

Description

一种医用级全氟丙烷的纯化装置及纯化方法
技术领域
本发明涉及分离提纯技术领域，尤其涉及一种医用级全氟丙烷的纯化装置及纯化方法。
背景技术
全氟丙烷是一种稳定性良好的全氟化合物。全氟丙烷在标准状态下为无色气体，在水和有机物中溶解度都很小。在半导体工业中，全氟丙烷与氧气的混合气用作等离子蚀刻材料，混合气会选择性地与硅片的金属基质作用。此外，全氟丙烷在医学领域的应用近年来也得到了长足的发展，特别是作为视网膜脱离手术及玻璃体手术的眼内气体填充材料。全氟丙烷气体有很大的惰性，化学性质稳定，且对于眼周组织无毒、无炎症反应，可吸收空气及血液中氮、氧而膨胀，通过向血液及眼内房水溶解而吸收，它还可使色素上皮与视网膜感觉层牢固粘连，可支撑视网膜复位，并限制增生的细胞和生长因子的活性。
全氟丙烷目前有多种制备工艺。包括烃类直接气相氟化法，在氟化氢中烃类的电化氟化和在碱金属中电解，氟氯烷烃氟化以及六氟丙烯的氟化加成。其中，由六氟丙烯和氟气在催化剂三氟化钴作用下加成得到全氟丙烷气体是目前比较成熟的工业生产法。值得关注的是，该法在制备全氟丙烷过程中，往往会放出大量热量，容易导致C-C键断裂，产生大量的小分子碎片，因此制得的全氟丙烷粗品气中一般都含有碳氟杂质，其成分主要为四氟甲烷，六氟乙烷，八氟环丁烷和六氟丙烯等，这些杂质往往难以通过普通纯化方法完全除去。且相对于惰性的全氟丙烷来说，这些杂质成分具有一定的生物毒性，倘若用于眼内填充有导致患者出现炎症，严重者甚至会导致患者失明的风险。
因此，在此基础上发展一种高效、安全的全氟丙烷纯化装置及纯化方法，具有重要意义。
目前全氟丙烷的纯化方法主要有精馏法、吸附法、杂质转化法和膜分离法。
精馏法虽然能有效除去粗品气中与全氟丙烷沸点差别较大的杂质，但难以分离沸点相接近的杂质或共沸化合物，且全氟丙烷常温下为气体，需要采用低温精馏的方式，这也导致了萃取精馏装置成本高，工艺复杂。杂质转化法能够除去特定的一种或几种杂质，但全氟丙烷中杂质种类较多，难以一次性取得全面的分离纯化效果。膜分离方法现阶段只适用于分离分子大小与全氟丙烷差别较大的杂质，如氟化氢、惰性气体等，且分离纯度有限，适用面窄，很难满足医用纯度的需求。
相较于以上除杂方法，吸附法操作简单，分离效果好，且分离剂能重复活化使用，降低了使用成本，工艺特点也决定了该法适用于连续生产过程，是目前全氟丙烷气体纯化中最有前景的分离方法。
CN1455699A公开了一种用于纯化全氟化碳的吸附剂、其生产方法、高纯八氟丙烷和八氟环丁烷和其用途，该方法将粗全氟丙烷与含60％～90％碱土金属化合物和5％～40％铁氧化合物组成的杂质分解剂在250～380℃下接触，然后与吸附剂接触，能除去一氯五氟乙烷、六氟丙烯、一氯三氟甲烷、二氯二氟甲烷和一氯二氟甲烷等氯化物，得到高纯度的全氟丙烷。
JP2004339187A公开了一种全氟化合物的纯化方法，其发展了能将全氟化合物中的氟化氢和水降到1×10-6以下的纯化方法。将含杂质的全氟化合物和吸附剂接触，例如和活性炭接触除去氟化氢，和分子筛接触除去水。
US20090249953A公开了一种含碳吸附剂除去氟化物中水的方法，该方法利用含碳吸附剂除去氟化物中的水，吸附剂中所含碳组分可来自活性炭、炭黑、石墨、碳纳米管等。将含杂质的氟化物粗品气和经干燥后的吸附剂接触，能除去氟化物中5×10-4或更微量的水，用该方法能除去氟化物粗品气中50％以上的水。
然而在上述现有的吸附方法中，主要针对氟氯烷烃，水等杂质进行纯化。但尚未有比较成熟完善且操作简便的针对六氟丙烯氟化法生产的全氟丙烷的吸附纯化装置及方法。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种医用级全氟丙烷的纯化装置及纯化方法。应用本发明内的方法处理由六氟丙烯氟化法工艺生产的全氟丙烷气体，经纯化后四氟甲烷、六氟乙烷、八氟环丁烷和六氟丙烯等杂质在成品气体中含量仅为几个ppb，其产品纯度可达到99.999％以上，符合医用级纯度标准。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种医用级全氟丙烷的纯化装置，所述纯化装置包括壳体，以及在壳体内沿气体流动方向依次设置的第一颗粒过滤层、碳分子筛层、合金粉末层和第二颗粒过滤层。
本发明所述纯化装置采用的多级串联吸附方式区别于普通吸附剂，以层层递进吸附除杂的方式进行纯化，这种方式具有良好的针对性和高效性，能快速吸附全氟丙烷气体中短链的氟碳杂质化合物。此外，多级串联装置中的过滤器还能有效滤除气体原料中可能存在的颗粒、细菌及其它微生物，确保产品气体达到医用级的无菌标准。
本发明中第一颗粒过滤装置能够除去固体颗粒杂质、细菌等微生物，碳分子筛层和合金粉末层能够针对全氟丙烷中的特定的杂质进行精准选择性吸附，第二颗粒过滤装置能够进一步除去固体颗粒杂质、细菌等微生物，也能去除碳分子筛层和合金粉末层带来的颗粒杂质等物质。本发明先经过碳分子筛层再经过合金粉末层，原料气体中的四氟甲烷、六氟乙烷和八氟环丁烷杂质，由于它们的分子体积与全氟丙烷差异较大，扩散速度不同，可以在碳分子筛中有效地吸附分离；而合金粉末层对于六氟丙烯等有一定活性的杂质拥有良好的吸附效果，达到较优的纯化作用。
本发明的吸附顺序相较于先经合金粉末层再经碳分子筛层而言，具有保护合金粉末层，延长合金粉末吸附剂使用寿命的优势。一般而言，CO2、O2等杂质会在合金粉末中进行永久吸收，很难通过活化处理脱附，这将导致合金粉末吸附剂的活化率和纯化效率下降，且难以循环再生使用。考虑到碳分子筛对此类杂质的吸附性较好，因此本装置将碳分子筛层置于合金粉末层之前，先行对CO2、O2等微量杂质气体预吸附，能有效延长吸附装置的整体使用寿命。
优选地，所述纯化装置处理的全氟丙烷为六氟丙烯氟化法工艺生产的全氟丙烷气体。
优选地，所述第二颗粒过滤层的孔径小于第一颗粒过滤层的孔径。本发明进一步优选第二颗粒过滤层的孔径更小，具有更佳的纯化效果。
优选地，所述第一颗粒过滤层包括至少三层滤膜。
优选地，所述第一颗粒过滤层中滤膜的孔径为0.18～0.22μm，例如可以是0.18μm、0.19μm、0.20μm、0.21μm或0.22μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一颗粒过滤层中滤膜的材质包括聚四氟乙烯。
优选地，所述第二颗粒过滤层包括至少三层滤膜。
优选地，所述第二颗粒过滤层中滤膜的孔径为0.10～0.17μm，例如可以是0.10μm、0.11μm、0.12μm、0.12μm、0.13μm、0.14μm、0.15μm、0.16μm或0.17μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二颗粒过滤层包括依次叠加设置的聚丙烯滤膜、醋酸纤维滤膜和聚四氟乙烯滤膜。本发明所述第二颗粒过滤层优选采用上述三层膜叠加，其中第一层聚丙烯膜能够拦截较大的颗粒类杂质，有较强的吸附性能，纳污量大，该特点是聚四氟乙烯滤膜无法达到的。它能有效防止大颗粒的吸附剂堵塞后端滤膜，对后端滤膜起到保护作用。第二、三层分别采用醋酸纤维滤膜和聚四氟乙烯滤膜，其中醋酸纤维滤膜为亲水性的滤膜，可以与疏水的聚四氟乙烯滤膜形成互补，针对亲水性和疏水性物质均能够起到良好的纯化效果。
优选地，所述碳分子筛层中碳分子筛的粒径为0.3～1mm，例如可以是0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述合金粉末层中合金粉末的粒径为20～70μm，例如可以是20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm或70μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述合金粉末层中金属元素包括铁、锆、钒、钛、镍或锰中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为铁、锆与钒的组合，钒和锆的组合，铁和钒的组合，铁和锰的组合，铁和钛的组合，镍、锆、钒和铁四者的组合。
优选地，所述合金粉末层含有钛锰合金相、钒钛合金相、锆钒铁合金相或镀镍锆钒铁合金相中的任意一种或至少两种的组合，优选同时含有钛和锆钒铁合金相。本发明的合金粉末层中由于进一步含有锆钒铁合金粉末，能够与六氟丙烯等有一定活性的杂质相互作用，具有优良的选择性吸附效果。
优选地，所述壳体的材质为316L不锈钢材质。
优选地，所述壳体的内壁的表面粗糙度Ra为0.28～0.4μm，例如可以是0.28μm、0.29μm、0.3μm、0.32μm、0.35μm、0.38μm或0.4μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
第二方面，本发明提供一种医用级全氟丙烷的纯化方法，所述纯化方法采用第一方面所述的医用级全氟丙烷的纯化装置进行。
本发明第二方面提供的纯化方法采用第一方面所述的装置进行，能够通过吸附的方式实现全氟丙烷的纯化，成本低且提纯效果优良。
优选地，所述纯化方法包括：
全氟丙烷原料通入纯化装置中，依次经第一颗粒过滤层进行一级过滤、碳分子筛层进行一级吸附、合金粉末层进行二级吸附以及第二颗粒过滤层进行二级过滤，得到医用级全氟丙烷。
优选地，所述全氟丙烷原料在纯化过程中的温度为20～30℃，例如可以是20℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述全氟丙烷原料在纯化装置中的流速为1～3L/min，例如可以是1L/min、1.3L/min、1.5L/min、1.7L/min、1.9L/min、2.2L/min、2.4L/min、2.6L/min、2.8L/min或3L/min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述全氟丙烷原料在纯化过程中压力为0.55～0.65MPa，例如可以是0.55MPa、0.56MPa、0.57MPa、0.58MPa、0.59MPa、0.6MPa、0.61MPa、0.62MPa、0.63MPa、0.64MPa或0.65MPa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述全氟丙烷原料中杂质的含量为100～10000ppm，例如可以是100ppm、1200ppm、2300ppm、3400ppm、4500ppm、5600ppm、6700ppm、7800ppm、8900ppm或10000ppm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明进一步优选上述参数的组合，各参数之间相互组合具有更佳的纯化效果。
优选地，所述全氟丙烷原料中杂质包括四氟甲烷、六氟乙烷、八氟环丁烷或六氟丙烯中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为四氟甲烷和六氟乙烷的组合，八氟环丁烷和六氟丙烯的组合，四氟甲烷和八氟环丁烷的组合，六氟丙烯和六氟乙烷的组合。
优选地，所述碳分子筛在纯化之前先经活化处理。
优选地，所述活化处理包括：碳分子筛于250～350℃条件下活化，例如可以是250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃或350℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述活化的时间为2～4h，例如可以是2h、2.1h、2.5h、3h、3.2h、3.4h、3.5h、3.7h、3.9h或4h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述活化之后再采用惰性气氛吹扫。
优选地，所述惰性气氛包括氩气、氮气或氦气中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为氩气和氮气的组合，氦气和氮气的组合，氩气和氦气的组合。
作为本发明第二方面优选的技术方案，所述纯化方法包括：
杂质的含量为100～10000ppm的全氟丙烷原料通入纯化装置中，在20～30℃、0.55～0.65MPa条件下，以1～3L/min的流速依次经第一颗粒过滤层进行一级过滤、碳分子筛层进行一级吸附、合金粉末层进行二级吸附以及第二颗粒过滤层进行二级过滤，得到医用级全氟丙烷。
本领域中医用级全氟丙烷标准是：全氟丙烷气体含量不低于99.999％，氟碳杂质含量如四氟甲烷、八氟环丁烷、六氟丙烯和六氟乙烷等不高于10ppb，且氟化氢不得检出，气体中0～0.3μm的颗粒含量不高于10个/m3，0.3～10μm的颗粒含量不高于3个/m3。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的医用级全氟丙烷的纯化装置采用复合吸附剂的方式进行气体纯化，对于四氟甲烷、八氟环丁烷、六氟丙烯和六氟乙烷有良好的吸附作用，达到进一步纯化的目的，复合吸附剂的使用克服了传统吸附法处理时杂质种类不够全面的缺点，对活性和非活性杂质都能起到良好的纯化作用；
(2)本发明提供的医用级全氟丙烷的纯化装置通过两级过滤装置实现了气体的颗粒物质和细菌等微生物的去除，达到了医用级全氟丙烷的要求；
(3)本发明提供的医用级全氟丙烷的纯化装置克服了其它纯化方式如精馏法、杂质转化法和膜分离法等分离效果不佳，分离杂质种类不多，纯度不高等本身的缺陷和局限，同时也有利于连续生产以及可重复使用的特点，降低了成本，其中吸附剂的饱和过滤体积在3.8m3/kg以上，优选条件下在7.5m3/kg以上；
(4)本发明提供的医用级全氟丙烷的纯化方法纯化后产品纯度高，四氟甲烷、八氟环丁烷、六氟丙烯和六氟乙烷等杂质含量低，在纯化后其各项氟碳化合物杂质的浓度均降到5ppb以下，其中0～0.3μm的颗粒含量不高于4个/m3，0.3～10μm的颗粒含量不高于3个/m3。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的医用级全氟丙烷的纯化装置图。
图中：1-第一颗粒过滤层；2-碳分子筛层；3-合金粉末层；4-第二颗粒过滤层；5-进气口；6-出气口；7-壳体。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
需要理解的是，在本发明的描述中，术语术语“一级”、“二级”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
实施例1
本实施例提供一种医用级全氟丙烷的纯化装置，如图1所示，所述纯化装置包括壳体7，以及在壳体7内沿气体流动方向依次设置的第一颗粒过滤层1、碳分子筛层2、合金粉末层3和第二颗粒过滤层4。
所述第二颗粒过滤层4的孔径小于第一颗粒过滤层1的孔径。所述第一颗粒过滤层1包括三层聚四氟乙烯滤膜；所述第一颗粒过滤层1中滤膜的孔径为0.22μm；所述第二颗粒过滤层4包括三层滤膜；所述第二颗粒过滤层4中滤膜的；所述第二颗粒过滤层4包括依次叠加设置的孔径为0.15μm的聚丙烯滤膜、孔径为0.1μm的醋酸纤维滤膜和孔径为0.1μm的聚四氟乙烯滤膜。
所述碳分子筛层2中碳分子筛为CMS-180型号的市售产品，将其进一步磨碎后得到粒径为0.3～0.4mm的碳分子筛粉末；所述合金粉末层3中合金粉末的粒径为50μm；所述合金粉末层3分别采用平均粒径30μm的钛粉末，平均粒径90μm的锆、钒、铁粉末混合于900℃和300MPa下压制得到合金粉末层3，所述合金粉末层3中含有锆钒铁合金相。锆钒铁合金由六方α-Zr固溶体和立方Zr(V1-xFex)2型的Laves相在一定的温度压力下形成，x的取值范围为0.1～0.5，下标是指质量分数。其中锆是吸气剂，对活性气体均能产生很强的化学吸附并具有较大的溶解能力；钒是催化剂，能降低激活温度；而铁对吸气剂的结构形成起主要作用。
所述壳体7的材质为316L不锈钢材质；所述壳体7的内壁的表面粗糙度为Ra＝0.4μm。所述壳体7呈圆柱形，高度为170mm，外径130mm；所述壳体7的顶部设置有进气口5；所述壳体7的底部设置有出气口6；所述进气口5和出气口6的长为50mm，外径为12mm。所述进气口5和出气口6用卡套式接头专用的密封环和螺母拧紧密封，与壳体7紧密相连。
实施例2
本实施例提供一种医用级全氟丙烷的纯化装置，所述纯化装置包括壳体，以及在壳体内沿气体流动方向依次设置的第一颗粒过滤层、碳分子筛层、合金粉末层和第二颗粒过滤层。
所述第二颗粒过滤层的孔径小于第一颗粒过滤层的孔径。所述第一颗粒过滤层包括三层聚四氟乙烯滤膜；所述第一颗粒过滤层中滤膜的孔径为0.20μm；所述第二颗粒过滤层包括三层滤膜；所述第二颗粒过滤层中滤膜的；所述第二颗粒过滤层包括依次叠加设置的市售孔径为0.12μm的聚丙烯滤膜、孔径为0.1μm的醋酸纤维滤膜和孔径为0.12μm的聚四氟乙烯滤膜。
所述碳分子筛层中碳分子筛为CMS-180型号的市售产品，将其进一步磨碎后得到粒径0.3～0.8mm的粉末；所述合金粉末层中合金粉末的粒径为70μm；所述合金粉末层分别采用平均粒径45μm的钛粉末，平均粒径120μm的锆、钒、铁粉末混合于900℃和300MPa下压制得到合金粉末层3，所述合金粉末层3中含有锆钒铁合金相。
所述壳体的材质为316L不锈钢材质；所述壳体的内壁的表面粗糙度为Ra＝0.3μm。所述壳体呈圆柱形，高度为180mm，外径140mm；所述壳体的顶部设置有进气口；所述壳体的底部设置有出气口；所述进气口和出气口的长为60mm，外径为13mm。所述进气口和出气口用卡套式接头专用的密封环和螺母拧紧密封，与壳体紧密相连。
实施例3
本实施例提供一种医用级全氟丙烷的纯化装置，所述纯化装置包括壳体，以及在壳体内沿气体流动方向依次设置的第一颗粒过滤层、碳分子筛层、合金粉末层和第二颗粒过滤层。
所述第二颗粒过滤层的孔径小于第一颗粒过滤层的孔径。所述第一颗粒过滤层包括三层聚四氟乙烯滤膜；所述第一颗粒过滤层中滤膜的孔径为0.18μm；所述第二颗粒过滤层包括三层滤膜；所述第二颗粒过滤层中滤膜的；所述第二颗粒过滤层包括依次叠加设置的孔径为0.1μm的聚丙烯滤膜、孔径为0.1μm的醋酸纤维滤膜和孔径为0.15μm的聚四氟乙烯滤膜。
所述碳分子筛层中碳分子筛CMS-180型号的市售产品，将其进一步磨碎后得到粒径为0.5～1mm；所述合金粉末层中合金粉末的粒径为60μm；所述合金粉末层分别采用平均粒径40μm的钛粉末，平均粒径100μm的锆、钒、铁粉末混合于900℃和300MPa下压制得到合金粉末层3，所述合金粉末层3中含有锆钒铁合金相。
所述壳体的材质为316L不锈钢材质；所述壳体的内壁的表面粗糙度为Ra＝0.3μm。所述壳体呈圆柱形，高度为160mm，外径120mm；所述壳体的顶部设置有进气口；所述壳体的底部设置有出气口；所述进气口和出气口的长为40mm，外径为10mm。所述进气口和出气口用卡套式接头专用的密封环和螺母拧紧密封，与壳体紧密相连。
实施例4
本实施例提供一种医用级全氟丙烷的纯化装置，所述纯化装置除第二颗粒过滤层中不含孔径为0.1μm的聚丙烯滤膜外，其余均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供一种医用级全氟丙烷的纯化装置，所述纯化装置除第二颗粒过滤层仅包括依次叠加设置的孔径为0.1μm的聚四氟乙烯滤膜、孔径为0.1μm的聚丙烯滤膜和孔径为0.1μm的醋酸纤维滤膜外，其余均与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种医用级全氟丙烷的纯化装置，所述纯化装置除第二颗粒过滤层中不含孔径为0.1μm的醋酸纤维滤膜外，其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种医用级全氟丙烷的纯化装置，所述纯化装置除第二颗粒过滤层中不含孔径为0.1μm的聚四氟乙烯滤膜外，其余均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供一种医用级全氟丙烷的纯化装置，所述纯化装置除合金粉末层采用单一的平均粒径40μm的钛粉外，其余均与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供一种全氟丙烷的纯化装置，所述纯化装置除第二颗粒过滤层与第一颗粒过滤层安装顺序颠倒外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供一种全氟丙烷的纯化装置，所述纯化装置除不含碳分子筛层外，其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种全氟丙烷的纯化装置，所述纯化装置除不含合金粉末层外，其余均与实施例1相同。
应用例1
本应用例提供一种医用级全氟丙烷的纯化方法，所述纯化方法采用实施例1提供的纯化装置进行，具体所述纯化方法包括：
全氟丙烷原料从进气口通入纯化装置中，在25℃、0.6MPa条件下，以1.5L/min的流速依次经第一颗粒过滤层进行一级过滤，去除固体颗粒杂质、细菌等微生物；经碳分子筛层进行一级吸附、合金粉末层进行二级吸附以及第二颗粒过滤层进行二级过滤，去除细菌等微生物，经出气口输出，得到医用级全氟丙烷。
应用例2
本应用例提供一种医用级全氟丙烷的纯化方法，所述纯化方法采用实施例1提供的纯化装置进行，具体所述纯化方法包括：
全氟丙烷原料从进气口通入纯化装置中，在30℃、0.65MPa条件下，以3L/min的流速依次经第一颗粒过滤层进行一级过滤，去除固体颗粒杂质、细菌等微生物；经碳分子筛层进行一级吸附、合金粉末层进行二级吸附以及第二颗粒过滤层进行二级过滤，去除细菌等微生物，经出气口输出，得到医用级全氟丙烷。
应用例3
本应用例提供一种医用级全氟丙烷的纯化方法，所述纯化方法采用实施例1提供的纯化装置进行，具体所述纯化方法包括：
全氟丙烷原料从进气口通入纯化装置中，在20℃、0.55MPa条件下，以1L/min的流速依次经第一颗粒过滤层进行一级过滤，去除固体颗粒杂质、细菌等微生物；经碳分子筛层进行一级吸附、合金粉末层进行二级吸附以及第二颗粒过滤层进行二级过滤，去除细菌等微生物，经出气口输出，得到医用级全氟丙烷。
应用例4～9
应用例4～9提供一种医用级全氟丙烷的纯化方法，所述纯化方法除分别采用实施例4～9所述的纯化装置进行外，其余均与实施例1相同。
应用对比例1～2
应用对比例1～2提供一种全氟丙烷的纯化方法，所述纯化方法除分别采用对比例1～2所述的纯化装置进行外，其余均与实施例1相同。
采用气相色谱/质谱联用仪对纯化后的全氟丙烷气体进行杂质含量分析，以上应用例和应用对比例的测试结果如表1所示(体积分数)。
按照《GB/T26570.1-2011气体中颗粒含量的测定》检测纯化后全氟丙烷气体中的颗粒含量。
表1
Figure BDA0003320128950000141
Figure BDA0003320128950000151
对比分析表1中应用例1-3与4-7，可见第二层颗粒过滤器中滤膜的缺失或者顺序变换虽然对于气体中颗粒含量影响不大，但是对于纯化寿命有较大影响。
对比分析表1中应用例1-3与应用例8，结果表明仅使用钛粉无法起到良好的除杂效果，六氟丙烯含量仍然超标，由此表明，本发明进一步优选合金粉末，显著提升了纯化的效果。
对比分析表1中应用例1-3与应用对比例1-2，发现仅单独使用碳分子筛层或者合金粉末层，无法起到良好的过滤效果，纯化效果不达标，由此表明，本发明通过组合采用碳分子筛层和合金粉末层，仅通过吸附即可实现全氟丙烷中特定杂质的脱除，达到医用级别。
对比分析表1中应用例1-3与应用例9，结果表明调换碳分子筛层与合金粉末层的纯化顺序，对装置的使用寿命有负面影响，由此表明，本发明通过合理的层间设置，显著提高了装置的使用寿命。
以上实施例表明，经过该纯化装置及纯化方法处理的全氟丙烷粗品气体，在纯化后其各项氟碳化合物杂质的浓度均降到5ppb以下，证明该纯化方法操作简便，纯化效果好。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (17)

1.一种医用级全氟丙烷的纯化装置，其特征在于，所述纯化装置包括壳体，以及在壳体内沿气体流动方向依次设置的第一颗粒过滤层、碳分子筛层、合金粉末层和第二颗粒过滤层；
所述第二颗粒过滤层的孔径小于第一颗粒过滤层的孔径；
所述第一颗粒过滤层包括至少三层滤膜；
所述第一颗粒过滤层中滤膜的孔径为0.18~0.22μm；
所述第一颗粒过滤层中滤膜的材质包括聚四氟乙烯；
所述第二颗粒过滤层包括至少三层滤膜；
所述第二颗粒过滤层中滤膜的孔径为0.10~0.17μm；
所述第二颗粒过滤层包括依次叠加设置的聚丙烯滤膜、醋酸纤维滤膜和聚四氟乙烯滤膜；
所述碳分子筛层中碳分子筛的粒径为0.3~1mm；
所述合金粉末层中金属元素包括铁、锆、钒和钛的组合；所述合金粉末层中含有锆钒铁合金相。
2.根据权利要求1所述的纯化装置，其特征在于，所述合金粉末层中合金粉末的粒径为20~70μm。
3.根据权利要求1或2所述的纯化装置，其特征在于，所述壳体的材质为316L不锈钢材质。
4.根据权利要求1或2所述的纯化装置，其特征在于，所述壳体的内壁的表面粗糙度Ra为0.25~0.5μm。
5.一种医用级全氟丙烷的纯化方法，其特征在于，所述纯化方法采用权利要求1~4任一项所述的医用级全氟丙烷的纯化装置进行。
6.根据权利要求5所述的纯化方法，其特征在于，所述纯化方法包括：
全氟丙烷原料通入纯化装置中，依次经第一颗粒过滤层进行一级过滤、碳分子筛层进行一级吸附、合金粉末层进行二级吸附以及第二颗粒过滤层进行二级过滤，得到医用级全氟丙烷。
7.根据权利要求6所述的纯化方法，其特征在于，所述全氟丙烷原料在纯化过程中的温度为20~30℃。
8.根据权利要求6所述的纯化方法，其特征在于，所述全氟丙烷原料在纯化装置中的流速为1~3L/min。
9.根据权利要求6所述的纯化方法，其特征在于，所述全氟丙烷原料在纯化过程中压力为0.55~0.65MPa。
10.根据权利要求6所述的纯化方法，其特征在于，所述全氟丙烷原料中杂质的含量为100~10000ppm。
11.根据权利要求6所述的纯化方法，其特征在于，所述全氟丙烷原料中杂质包括四氟甲烷、六氟乙烷、八氟环丁烷或六氟丙烯中的任意一种或至少两种的组合。
12.根据权利要求6所述的纯化方法，其特征在于，所述碳分子筛层中的碳分子筛在纯化之前先经活化处理。
13.根据权利要求12所述的纯化方法，其特征在于，所述活化处理包括：碳分子筛于250~350℃条件下活化。
14.根据权利要求13所述的纯化方法，其特征在于，所述活化的时间为2~4h。
15.根据权利要求13所述的纯化方法，其特征在于，所述活化之后再采用惰性气氛吹扫。
16.根据权利要求15所述的纯化方法，其特征在于，所述惰性气氛包括氩气、氮气或氦气中的任意一种或至少两种的组合。
17.根据权利要求6所述的纯化方法，其特征在于，所述纯化方法包括：
杂质的含量为100~10000ppm的全氟丙烷原料通入纯化装置中，在20~30℃、0.55~0.65MPa条件下，以1~3L/min的流速依次经第一颗粒过滤层进行一级过滤、碳分子筛层进行一级吸附、合金粉末层进行二级吸附以及第二颗粒过滤层进行二级过滤，得到医用级全氟丙烷。
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