CN116425202A - 一种六氟化钨气体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子化工领域，尤其涉及一种三氟化氮的制备方法。所述方法包括：将含三氟化氮气体的反应气通入装有钨原料的反应器内进行反应，反应后所制得的粗品气依次通过多级冷凝器回收产物，尾气通过冷阱处理回收。本发明技术方案通过对现有六氟化钨的三氟化氮法进行改进，使得整体工艺具备高效性、连续性，无需反复停机回收再重启制备，大大降低了时间成本和能耗成本，也精简了设备、节约了设备和场地成本，提高了制备效率并能够稳定、连续地获得高纯度六氟化钨产品。
Description
技术领域
本发明属于电子化工领域，尤其涉及一种三氟化氮的制备方法。
背景技术
六氟化钨是氟与钨形成的无机化合物，其化学式为WF6，是一种无色、剧毒且具备强腐蚀性的气体。对于半导体器件制造行业，六氟化钨是一种常见、常用的气体物料，如其能够用于化学气相沉积形成钨膜以实现超低电阻率的金属互联等效果，属于十七种已知的二元六氟化物中的一种，具有极大的工业价值。
目前，六氟化钨主要存在以下若干种制备方法。如常见的，钨粉与氟气直接与350～400 ℃条件下进行反应，直接得到六氟化钨，随后经过冷凝回收、蒸馏和精馏得到高纯的六氟化钨产品，又如三氧化钨直接与氟化氢和/或三氟化溴和/或四氟化硫等反应物进行混合反应，还能够直接以六氯化钨直接合成，将六氯化钨直接与氟化氢、三氟化砷、五氟化锑等反应物进行混合反应，进而得到六氟化钨产品，并通过冷凝、蒸馏和精馏进行产物提纯和回收。但以上反应过程中均存在一定的安全隐患。而目前相对较为安全的制备方法，即采用高纯度的钨原料与三氟化氮进行反应，并同时导通氮气作为保护气，以提高反应的安全性、控制反应效率，随后经过多级冷凝回收提高产物得率，通过蒸馏和精馏提高产物的纯度。
在以上的制备过程中，其容易产生较多的气体杂质，其中主要包括氮氟化物、四氟氧化钨等，其中虽然部分杂质沸点与目标产物六氟化钨差异巨大，但出于制备安全性考虑，通常也需要直接冷凝并去除部分危险气体杂质后通过蒸馏和精馏以纯化目标产物。该方法耗时长，并且实际制备效率低下。
对此，现有的技术人员对三氟化氮制备法（以三氟化氮作为氧化剂进行制备的方法）进行了改进。如CN106587159B，其采用氟化物催化剂避免了氮气的使用，减少了杂质成分的产生，提高了合成效率，且有效保障了安全性。但对于该技术方案，其实际催化剂的使用成本高，难以重复利用，并且催化剂在长期使用后反而更加容易产生难以分离去除的杂质成分，因而实际的工业价值有限。且该方法仍无法避免需要进行阶段性的粗产物收集，通过蒸馏和精馏实现产物的纯化，进而最后获得高纯的目标产物，因此整体的制备生产效率也同样较为低下。
发明内容
为解决现有的三氟化氮制备六氟化钨的工艺存在耗时长、效率低下，实际生产制备过程中无法进行连续生产制备等问题，本发明提供了一种六氟化钨的制备方法。
本发明的主要目的在于：一、能够实现六氟化钨的连续制备，提高六氟化钨的制备效率；二、确保制备过程的安全性；三、能够获得纯度较高的六氟化钨产品。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种六氟化钨气体的制备方法，所述方法包括：将含三氟化氮气体的反应气通入装有钨原料的反应器内进行反应，反应后所制得的粗品气依次通过多级冷凝器回收产物，尾气通过冷阱处理回收。
作为优选，所述反应气中还含有氮气；所述反应气中氮气与三氟化氮的体积比为（0.2～0.5）：1。
作为优选，所述钨原料为废钨；所述废钨为废钨杆和/或废钨粉和/或废钨条和/或废物切头；所述废钨纯度≥99 %。
作为优选，所述反应器内控制反应温度为250～320 ℃，反应时间为16～32 h。
作为优选，所述粗品气依次通过温度为-5～0 ℃的一级冷凝器、温度为-15～-9℃的二级冷凝器和温度为-25～-15 ℃的三级冷凝器回收。
作为优选，所述粗品器通过一级冷凝器时，控制气体流量为5～8 BV/min。
作为优选，所述一级冷凝器回收后余气通过一级升温管进行升温膨胀后通过二级冷凝器；所述一级升温管控制温度为45～60 ℃；所述通过二级冷凝器时控制气体流量为2～3 BV/min。
作为优选，所述二级冷凝器回收后余气通过二级升温管进行升温膨胀后通过三级冷凝器；所述二级升温管控制温度为65～80 ℃；所述通过三级冷凝器时控制气体流速≤1BV/min。
于本发明技术方案中，应当根据冷凝器的实际有效工作内容积计算流速，但由于市面冷凝器型号较多且杂，内容积不定，因而将固定流速根据内容积换算为容积流速，设定气体流速/流量单位为BV/min（Behind volume/minute），即每分钟一个冷凝器内容积单位，如气体流速为1 m3/min，冷凝器实际冷凝工作内容积为1 m3时，于本发明记载即1 BV/min。并且采用不同型号、具备不同冷凝工作内容积的冷凝器进行试验，以上参数设定能够确保方案有效性，如常见常用的壳管式冷凝器、板片式冷凝器、翅片管式冷凝器等，均有良好适用性。
对于整体技术方案而言，本发明是基于现有的三氟化氮制备法的一个技术性创新和改进方案，其制备原理与三氟化氮制备法基本相同，反应过程即：
，上述的反应过程是由原料转变为目标产物的主要总反应，而在此中，还包括了大量如三氟化氮裂解产生氟自由基，并逐步氧化单质钨的过程。
而对于本发明技术方案而言，最重要的两个区别于现有工艺的技术关键在于多级冷凝工艺的改进，以及气体升温膨胀技术的运用。
在多级冷凝工艺中，通常并不会采用过低的冷凝温度，以提高设备成本和能耗成本，通常采用5～10 ℃的温度即能够实现产物的有效回收，得到较高的回收率，而后通过定期、定量地回收粗产物对其进行蒸馏和精馏得到高纯的产品。而本发明技术方案中，采用更低的温度梯度对产物进行回收，则主要目的在于对于回收物成分的控制，并结合升温膨胀法实现部分高纯产物的直接获取。在本发明技术方案中，一级冷凝器所得的粗产物中，将会混有大量的低沸点杂质成分，如常见的主要杂质成分四氟氧化钨，以及部分氮氟化物等。该部分产物为非直接回收型产物，为产物粗品，其能够配合常规的蒸馏和精馏进行提纯得到纯度＞99.99 %的良品产物。而在一级冷凝器处理后，本发明通过一级升温管进行可控升温，在此过程中，由于一级冷凝器在冷凝过程中产生了少量部分微液滴、甚至于微量极为细小的冰晶，会在未被吸附和回收的情况下虽粗品气进入到二级冷凝器中，而此类的微液滴和微冰晶往往是产物和杂质共存，在常规的多级冷凝系统中，这也是在多级回收产物中均能够检出理应早就去除的高沸点杂质的原因，而通过升温膨胀过程，能够使此类的微液滴和微冰晶再次气化或液化，首先实现了一定程度的杂质和目标产物分离，增大气体熵后使得气体微观层面无序性增强，形成体积膨胀并加速部分高沸点杂质的去除，同时延长了一级冷凝器至二级冷凝器之间的气体运输时间，可使得液滴回落，分离杂质，进而在第二阶段的二级冷凝器冷却过程中，通过控制气体流量能够更加有效地直接获得高品质的、纯度≥99.99 %的良品六氟化钨产物，并且直接的高纯产物回收率占理论最大产物收率的约33～37 %。而在一级冷凝器回收粗品和二级冷凝器收获良品后，气体中残余有一定量的杂质和目标产物，再次进行二级升温管的升温膨胀，目标产物的经过二级冷凝器的高效回收后，由于流出气体中还有部分物质也呈微液滴或微冰晶态，此类物质中仍含有杂质，若未及时处理则存在回落影响二级冷凝器良品产物纯度的隐患，因而二级升温管升温目的在于气化此类物质使其能够虽气流流向三级冷凝器，且通过升温膨胀实现对气体的加速，避免微液滴或微冰晶回落，最后的三级冷凝器实现几乎全部目标产物的回收，提高产物收得率。而基于本发明技术方案的特点，一级冷凝器和三级冷凝器的回收所得均为粗产物，二级冷凝器能够直接获得高品、高纯的目标产物，因而二级冷凝器产物能够直接导出并经过品控验证后封装保存，整体工艺具备连续性，无需如现有多级冷凝法般定期或定量收集多级回收的粗产物并进行纯化，需要不断地停机、重启操作，工业化效率得到显著提升，此外由于本发明技术方案的独特性，二级冷凝器能够直接获得高纯的产物，因而一级冷凝器和三级冷凝器的回收物能够直接通过升温至20 ℃以上使目标产物气化后，与前述三氟化氮-钨反应所得的粗品气混合，再次进去多级冷凝系统中，进行循环，实现了非常有效的连续制备。
本发明的有益效果是：本发明技术方案通过对现有六氟化钨的三氟化氮法进行改进，使得整体工艺具备高效性、连续性，无需反复停机回收再重启制备，大大降低了时间成本和能耗成本，也精简了设备、节约了设备和场地成本，提高了制备效率并能够稳定、连续地获得高纯度六氟化钨产品。
附图说明
图1为本发明实施例1所用系统以及流程示意图。
图2为本发明实施例1所用U型管液封示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和说明书附图对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如无特殊说明，本发明实施例所用原料均为市售或本领域技术人员可获得的原料；如无特殊说明，本发明实施例所用方法均为本领域技术人员所掌握的方法。
如无特殊说明，本发明所用钨原料均为纯度≥99 %的废钨条。
实施例1：基于如图1所示的系统以及流程，进行六氟化钨的制备。
具体的，所述系统中包含有：反应器，一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器构成的多级冷凝子系统，冷阱，以及一级升温管、二级升温管和恒温管；其中反应器设有反应气进气口和抽斗式连续密封加料阀，反应气进气口通入反应器，抽斗式连续密封加料阀，用于在连续循环制备过程中添加废钨条，经过反应器反应后得到的粗品气管道输送至多级冷凝子系统中，依次通过一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器，一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器设置形成高度差，一级冷凝器设置高度最低、三级冷凝器设置高度最高，且一级冷凝器和二级冷凝器之间设有竖向的一级升温管，二级冷凝器和三级冷凝器之间设有竖向的二级升温管，粗品气依次通过一级冷凝器、一级升温管、二级冷凝器、二级升温管和三级冷凝器后，将尾气排放至冷阱中进行冷却和后处理，二级冷凝器所得的良品产物通过如图2所示结构的U型管液封方式连续送至回收容器中，而一级冷凝器和二级冷凝器的回收物也通过如图2所示结构的U型管液封方式连续送至恒温管中，恒温管如无特殊说明，在本实施例以及后续的全部实施例中均设置为35 ℃恒温，一级冷凝器回收物和三级冷凝器回收物通过恒温管的时长为10 min，将目标产物气化后作为回收气与反应器导出的粗品气混合，循环再次进去到多级冷凝子系统中进行良品产物的回收；其中，一级升温管和二级升温管前后端均设有单向控制阀。
于本实施例中，为方便计量实际产物得率，仅进行单个周期制备，控制设备参数如下所示：反应器参数设置：反应温度280 ℃，反应时长24 h，反应气中三氟化氮含量为理论所需的1.2 倍；一级冷凝器参数设置：温度为-2 ℃，气体流量为6.0 BV/min（冷凝工作内容积为1.2 m3，实际气体流速为7.2 m3/min）；一级升温管参数设置：温度为50 ℃；二级冷凝器参数设置：温度为-12 ℃，气体流量为2.5 BV/min（冷凝工作内容积为1.8 m3，实际气体流速为4.5 m3/min）；二级升温管参数设置：温度为75 ℃；三级冷凝器参数设置：温度为-20℃，气体流量为1.0 BV/min（冷凝工作内容积为3.0 m3，实际气体流速为3.0 m3/min）。
基于上述设备参数，进行六氟化钨的制备：将氮气与三氟化氮气体以体积比0.35：1的比例混合作为反应气，将废钨条加入至反应器中并充入反应器，于反应温度下进行保温反应，至反应结束后管道输送至多级冷凝器中，依次通过一级冷凝器、一级升温管、二级冷凝器、二级升温管和三级冷凝器，尾气通过冷阱回收并进行常规的净化处理，二级冷凝器产物直接回收并进行品控检测表征，合格后储藏，一级冷凝器和三级冷凝器回收所得产物流经恒温管，液体排出系统并进行相应常规的后处理，气体作为回收气与粗品气混合，再次进入多级冷凝器中。一级冷凝器回收物和三级冷凝器回收物进入到恒温管前，二级冷凝器初次回收良品产物达到总产量的约36.2%，可见二级冷凝器具有较高的回收率。
以废钨条计算最大六氟化钨产物理论产量（
），至恒温管处理后几乎没有液体残留后冷凝回收全部产物并结束反应，表征产物纯度以及实际产量（/>
），计算产物得率
。经计算，本实施例中，产物得率约为98.7 %，产物纯度≥99.99 %。可见整体工艺的物料利用率高、产物得率以及产品纯度均表现十分良好。
实施例2：于本实施例中，为方便计量实际产物得率，仅进行单个周期制备，控制设备参数如下所示：反应器参数设置：反应温度320 ℃，反应时长16 h，反应气中三氟化氮含量为理论所需的1.2 倍；一级冷凝器参数设置：温度为-2 ℃，气体流量为6.0 BV/min；一级升温管参数设置：温度为50 ℃；二级冷凝器参数设置：温度为-12 ℃，气体流量为2.5 BV/min；二级升温管参数设置：温度为75 ℃；三级冷凝器参数设置：温度为-20 ℃，气体流量为1.0 BV/min。
基于上述设备参数，进行六氟化钨的制备：将氮气与三氟化氮气体以体积比0.35：1的比例混合作为反应气，将废钨条加入至反应器中并充入反应器，于反应温度下进行保温反应，至反应结束后管道输送至多级冷凝器中，依次通过一级冷凝器、一级升温管、二级冷凝器、二级升温管和三级冷凝器，尾气通过冷阱回收并进行常规的净化处理，二级冷凝器产物直接回收并进行品控检测表征，合格后储藏，一级冷凝器和三级冷凝器回收所得产物流经恒温管，液体排出系统并进行相应常规的后处理，气体作为回收气与粗品气混合，再次进入多级冷凝器中。一级冷凝器回收物和三级冷凝器回收物进入到恒温管前，二级冷凝器初次回收良品产物达到总产量的约35.3 %，可见二级冷凝器具有较高的回收率。
以废钨条计算最大六氟化钨产物理论产量（
），至恒温管处理后几乎没有液体残留后冷凝回收全部产物并结束反应，表征产物纯度以及实际产量（/>
），计算产物得率
。经计算，本实施例中，产物得率约为98.3 %，产物纯度≥99.99 %。
实施例3：
于本实施例中，为方便计量实际产物得率，仅进行单个周期制备，控制设备参数如下所示：
反应器参数设置：反应温度250 ℃，反应时长32 h，反应气中三氟化氮含量为理论所需的1.2 倍；一级冷凝器参数设置：温度为-2 ℃，气体流量为6.0 BV/min；一级升温管参数设置：温度为50 ℃；二级冷凝器参数设置：温度为-12 ℃，气体流量为2.5 BV/min；二级升温管参数设置：温度为75 ℃；三级冷凝器参数设置：温度为-20 ℃，气体流量为1.0 BV/min。
基于上述设备参数，进行六氟化钨的制备：将氮气与三氟化氮气体以体积比0.35：1的比例混合作为反应气，将废钨条加入至反应器中并充入反应器，于反应温度下进行保温反应，至反应结束后管道输送至多级冷凝器中，依次通过一级冷凝器、一级升温管、二级冷凝器、二级升温管和三级冷凝器，尾气通过冷阱回收并进行常规的净化处理，二级冷凝器产物直接回收并进行品控检测表征，合格后储藏，一级冷凝器和三级冷凝器回收所得产物流经恒温管，液体排出系统并进行相应常规的后处理，气体作为回收气与粗品气混合，再次进入多级冷凝器中。一级冷凝器回收物和三级冷凝器回收物进入到恒温管前，二级冷凝器初次回收良品产物达到总产量的约36.0 %，可见二级冷凝器具有较高的回收率。
以废钨条计算最大六氟化钨产物理论产量（
），至恒温管处理后几乎没有液体残留后冷凝回收全部产物并结束反应，表征产物纯度以及实际产量（/>
），计算产物得率
。经计算，本实施例中，产物得率约为99.1 %，产物纯度≥99.99 %。
实施例4：
基于实施例1的具体制备过程，仅对一级冷凝器的参数进行调整。
其保持一级冷凝器参数设置气体流量为6.0 BV/min的情况下时，调节温度为-7～2 ℃（温度梯度为1 ℃）。并记录二级冷凝器初次回收良品产物达到总产量比例（
）、产物得率（/>
）以及产物纯度（/>
），如下表所示。
可以明显看出，在更低温度的情况下，二级冷凝器的回收效率明显下降，这是因为在一级冷凝器中有更多的目标产物冷凝，虽然控制了一级冷凝器采用较大的流量，但仍会影响效率，实际-7 ℃条件下完成以上制备过程所需时间相较于-2 ℃条件下延长了约31%，而-5 ℃条件下完成以上制备过程所需时间相较于-2 ℃仅延长了9 %，而温度过高则会导致部分杂质伴随进入到二级冷凝器中，导致产物纯度产生一定的下降。
而保持一级冷凝器温度为-2 ℃，调节流量为3～10 BV/min（流量梯度为1 BV/min），记录一级冷凝器初次回收产物达到总产量比例（
）、产物得率（/>
）以及产物纯度（
），如下表所示。
同样的，在上述过程中，低流量情况下将会导致一级冷凝器截留过多的产物，所需的循环次数增多，制备效率显著下降，而流量过大的情况下，过多的杂质将进入到二级冷凝器中被回收，导致产物的实际纯度下降。
实施例5：
基于实施例1的具体制备过程，仅对二级冷凝器的参数进行调整。
其保持二级冷凝器参数设置气体流量为2.5 BV/min的情况下时，调节温度为-18～-6 ℃（温度梯度为3 ℃）。并记录二级冷凝器初次回收良品产物达到总产量比例（
）、产物得率（/>
）以及产物纯度（/>
），如下表所示：
从上表数据可以看出，在对二级冷凝器的参数调整后，降低二级冷凝器的温度将会提高单次收得率，实际能够产生提高制备效率的效果，但将导致产物的纯度产生较为明显的下降，而随着冷却温度的升高，也将导致实际产物的收得率产生明显的下降。
而保持二级冷凝器温度为-12 ℃，调节流量为1～4 BV/min（流量梯度为1 BV/min），记录二级冷凝器初次回收良品产物达到总产量比例（
）、产物得率（/>
）以及产物纯度（/>
），如下表所示：
同样，可以明显看出二级冷凝器的流量控制同样对于产物的制备回收效率以及回收纯度有着较为显著的影响，流速过低容易导致杂质掺入回收物中，而流量过大，则容易导致产物流失、所需循环数增大，制备效率下降。
对比例1：
基于实施例1设备进行六氟化钨的制备，设备不同之处仅在于不设置一级升温管，具体的设备控制参数如下：反应器参数设置：反应温度280 ℃，反应时长24 h，反应气中三氟化氮含量为理论所需的1.2 倍；一级冷凝器参数设置：温度为-2 ℃，气体流量为6.0 BV/min（冷凝工作内容积为1.2 m3，实际气体流速为7.2 m3/min）；二级冷凝器参数设置：温度为-12 ℃，气体流量为2.5 BV/min（冷凝工作内容积为1.8 m3，实际气体流速为4.5 m3/min）；二级升温管参数设置：温度为75 ℃；三级冷凝器参数设置：温度为-20 ℃，气体流量为1.0 BV/min（冷凝工作内容积为3.0 m3，实际气体流速为3.0 m3/min）。
具体操作流程为：将氮气与三氟化氮气体以体积比0.35：1的比例混合作为反应气，将废钨条加入至反应器中并充入反应器，于反应温度下进行保温反应，至反应结束后管道输送至多级冷凝器中，依次通过一级冷凝器、二级冷凝器、二级升温管和三级冷凝器，尾气通过冷阱回收并进行常规的净化处理，二级冷凝器产物直接回收并进行品控检测表征，合格后储藏，一级冷凝器和三级冷凝器回收所得产物流经恒温管，液体排出系统并进行相应常规的后处理，气体作为回收气与粗品气混合，再次进入多级冷凝器中。一级冷凝器回收物和三级冷凝器回收物进入到恒温管前，二级冷凝器初次回收产物达到总产量的约37.2%。
以废钨条计算最大六氟化钨产物理论产量（
），至恒温管处理后几乎没有液体残留后冷凝回收全部产物并结束反应，表征产物纯度以及实际产量（/>
），计算产物得率
。经计算，本实施例中，产物得率约为99.0 %，产物纯度约为97.82 %。而在试验中，通过在管道上设置侧阀，通过采样实施例1和本对比例1中二级冷凝器进气口处的气体样本，并向20 ℃恒温水浴中的S型透明石英管通气5 min（流速0.75 m3/min），实施例1中的气体样本通过S型透明石英管无明显现象，出现极微量的油滴，而本对比例1中的气体样本在S型透明石英管壁上残留明显的油滴，可见存在更多的微液滴杂质，收集杂质进行分析，表明其中含有一定量的目标产物六氟化钨、杂质四氟氧化钨以及部分氮氟化物。可见一级升温管对于提高产物回收纯度、分离杂质具有显著作用。此外，一级升温管的升温温度也需要进行控制，当温度低于40 ℃时，实际效果有限，主要表现在二级冷凝器的回收效率下降，初次回收产物将会降至32 %以下，而温度过高时、高于70 ℃时，则会导致部分杂质进入到二级冷凝器中，导致产物纯度的下降。因而综合验证表明，一级升温管的最佳温度应当控制在45～60 ℃左右。
对比例2：基于实施例1设备进行六氟化钨的制备，设备不同之处仅在于不设置二级升温管，具体的设备控制参数如下：反应器参数设置：反应温度280 ℃，反应时长24 h，反应气中三氟化氮含量为理论所需的1.2 倍；一级冷凝器参数设置：温度为-2 ℃，气体流量为6.0 BV/min（冷凝工作内容积为1.2 m3，实际气体流速为7.2 m3/min）；一级升温管参数设置：温度为50 ℃；二级冷凝器参数设置：温度为-12 ℃，气体流量为2.5 BV/min（冷凝工作内容积为1.8 m3，实际气体流速为4.5 m3/min）；三级冷凝器参数设置：温度为-20 ℃，气体流量为1.0 BV/min（冷凝工作内容积为3.0 m3，实际气体流速为3.0 m3/min）。
具体操作流程为：将氮气与三氟化氮气体以体积比0.35：1的比例混合作为反应气，将废钨条加入至反应器中并充入反应器，于反应温度下进行保温反应，至反应结束后管道输送至多级冷凝器中，依次通过一级冷凝器、二级冷凝器、二级升温管和三级冷凝器，尾气通过冷阱回收并进行常规的净化处理，二级冷凝器产物直接回收并进行品控检测表征，合格后储藏，一级冷凝器和三级冷凝器回收所得产物流经恒温管，液体排出系统并进行相应常规的后处理，气体作为回收气与粗品气混合，再次进入多级冷凝器中。一级冷凝器回收物和三级冷凝器回收物进入到恒温管前，二级冷凝器初次回收产物达到总产量的约36.5%。
以废钨条计算最大六氟化钨产物理论产量（
），至恒温管处理后几乎没有液体残留后冷凝回收全部产物并结束反应，表征产物纯度以及实际产量（/>
），计算产物得率
。经计算，本实施例中，产物得率约为98.6 %，产物纯度约为99.62 %。
与实施例1相比可以明显看出，不设置二级升温管的情况下，也将导致产物的纯度产生明显下降，如对比例1所述的，二级冷凝器中的产物中还含有极微量的杂质，而不设置二级升温管的情况下，部分杂质冷凝为液滴仍容易进入到直接回收的二级冷凝器回收产物中，或同样的，当二级升温管采用过低的温度（≤60 ℃）时也容易出现该现象，而温度过高时，将会导致三级冷凝器需要更长的时间或更低的流量以实现产物的高程度回收，将导致实际的制备效率产生一定的下降，且也提高了能耗成本，并不能产生显著的效益。因而二级升温管的合理控制温度应当为65～80 ℃。
Claims (8)
1.一种六氟化钨气体的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将含三氟化氮气体的反应气通入装有钨原料的反应器内进行反应，反应后所制得的粗品气依次通过多级冷凝器回收产物，尾气通过冷阱处理回收。
2.根据权利要求1所述的一种六氟化钨气体的制备方法，其特征在于，所述反应气中还含有氮气；所述反应气中氮气与三氟化氮的体积比为（0.2～0.5）：1。
3.根据权利要求1所述的一种六氟化钨气体的制备方法，其特征在于，所述钨原料为废钨；
所述废钨为废钨杆和/或废钨粉和/或废钨条和/或废物切头；所述废钨纯度≥99 %。
4.根据权利要求1所述的一种六氟化钨气体的制备方法，其特征在于，所述反应器内控制反应温度为250～320 ℃，反应时间为16～32 h。
5.根据权利要求1所述的一种六氟化钨气体的制备方法，其特征在于，所述粗品气依次通过温度为-5～0 ℃的一级冷凝器、温度为-15～-9 ℃的二级冷凝器和温度为-25～-15℃的三级冷凝器回收。
6.根据权利要求1或5所述的一种六氟化钨气体的制备方法，其特征在于，所述粗品器通过一级冷凝器时，控制气体流量为5～8 BV/min。
7.根据权利要求1或5所述的一种六氟化钨气体的制备方法，其特征在于，所述一级冷凝器回收后余气通过一级升温管进行升温膨胀后通过二级冷凝器；所述一级升温管控制温度为45～60 ℃；所述通过二级冷凝器时控制气体流量为2～3 BV/min。
8.根据权利要求1或5所述的一种六氟化钨气体的制备方法，其特征在于，所述二级冷凝器回收后余气通过二级升温管进行升温膨胀后通过三级冷凝器；所述二级升温管控制温度为65～80 ℃；所述通过三级冷凝器时控制气体流速≤1 BV/min。
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