CN116443854B - 一种基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及四氟化碳生产技术领域，揭露了一种基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法及装置，包括：启动四氟化碳生产设备，其中，四氟化碳生产设备包括反应炉、活性炭存储仓、氟气供给仓、废气回收仓、碱洗仓及脱水精馏仓，将活性炭存储仓中所存储的活性炭，并将氟气供给仓内的氟气通入至反应炉，得到粗制四氟化碳，根据所述粗制四氟化碳的质量计算得到碱液质量，并在碱洗仓内配置相同碱液质量的碱液后，利用碱液对粗制四氟化碳执行杂质清洗，得到细制四氟化碳，在脱水精馏仓内脱水所述细制四氟化碳，得到脱水四氟化碳，并对脱水四氟化碳执行精馏操作，得到提纯四氟化碳。本发明可解决用于生成四氟化碳的氟气原材料浪费的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法及装置，属于四氟化碳生产技术领域。
背景技术
四氟化碳可用于各种集成电路的等离子刻蚀工艺，也用作激光气体，用于低温制冷剂、溶剂、润滑剂、绝缘材料、红外检波管的冷却剂，具有广泛的应用价值。目前，伴随生产工艺水平的不断发展，四氟化碳的制备过程智能化程度也越来越高。
目前用于生产四氟化碳的工衣流程主要包括反应阶段和除杂阶段，其中，反应阶段主要生成粗制四氟化碳，除杂阶段主要去除粗制四氟化碳的杂质，从而达到提纯的目的。
反应阶段和除杂阶段的互相配合，可生成具有应用价值的四氟化碳，但目前多数四氟化碳制造方法，并没有考虑氟气对四氟化碳的影响，从而造成部分氟气等原材料浪费的现象。
发明内容
本发明提供一种基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法、装置及计算机可读存储介质，其主要目的在于解决用于生成四氟化碳的氟气原材料浪费的问题。
为实现上述目的，本发明提供的一种基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法，包括：
接收四氟化碳生产指令，根据四氟化碳制备指令启动四氟化碳生产设备，其中，四氟化碳生产设备包括反应炉、活性炭存储仓、氟气供给仓、废气回收仓、碱洗仓及脱水精馏仓；
将粒状的活性炭存储仓中所存储的活性炭导入至反应炉中，其中，反应炉内由反应仓、加热器和冷却器组成，根据所导入的活性炭质量，计算得到氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率；
根据所述通入速率，将氟气供给仓内的氟气通入至反应炉， 利用加热器加热包括氟气与活性炭的反应仓，并持续至指定时间后，利用冷却器冷却反应仓，得到粗制四氟化碳；
根据所述粗制四氟化碳的质量计算得到碱液质量，并在碱洗仓内配置相同碱液质量的碱液后，利用碱液对粗制四氟化碳执行杂质清洗，得到细制四氟化碳；
在脱水精馏仓内脱水所述细制四氟化碳，得到脱水四氟化碳，并对脱水四氟化碳执行精馏操作，得到提纯四氟化碳。
可选地，所述根据所导入的活性炭质量，计算得到氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率，包括：
获取反应仓的体积及所导入的活性炭的体积，分别得到反应仓体积与活性炭体积；
计算反应仓体积与活性炭体积的差值，得到空余体积；
根据所述空余体积计算若通入氟气后，氟气在反应仓的最大体积；
构建基于所述最大体积的约束函数，并确定基于活性炭质量确认通入速率的速率计算函数；
求解所述速率计算函数，得到利用氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率。
可选地，所述构建基于所述最大体积的约束函数，包括：
获取活性炭在单位体积下，氟气与活性炭反应时每秒的体积消耗值；
基于体积消耗值与最大体积构建约束函数，其中，约束函数由第一约束函数及第二约束函数组成，且第一约束函数为：
其中，表示第一约束函数，/>表示氟气供给仓每秒将氟气通入至反应炉的单位通入体积，且/>为需要约束的变量，/>表示活性炭体积，/>表示氟气与活性炭反应时每秒的体积消耗值，/>表示所述最大体积；
确定氟气供给仓将氟气导入至反应炉的氟气导管，并获取氟气导管的单位体积，得到导管单位体积，根据所述导管单位体积确定氟气的最大通入速率；
基于所述最大通入速率，构建第二约束函数，其中，第二约束函数为：
其中，表示第二约束函数，/>表示待求解的氟气通入至反应炉的通入速率，且为需要约束的变量，/>表示最大通入速率，/>表示氟气导管的单位体积。
可选地，所述确定基于活性炭质量确认通入速率的速率计算函数，包括：
获取反应仓的环境参数，其中，环境参数包括温度值、湿度值、含氧量；
根据环境参数、活性炭质量，构建影响通入速率的速率影响参数集；
以支持向量机为模型，速率影响参数集为输入参数，构建得到速率计算函数，其中，速率计算函数的表现形式为：
其中，表示待求解的氟气通入至反应炉的通入速率，/>表示支持向量机，/>表示输入参数，/>表示活性炭质量，/>表示活性炭体积，/>表示反应仓的环境参数。
可选地，所述利用加热器加热包括氟气与活性炭的反应仓，包括：
设定加热器的初始加热功率，并基于初始加热功率启动加热器，为包括氟气与活性炭的反应仓供热；
不断调整加热器的加热功率，得到动态加热功率；
直至动态加热功率达到阈值加热功率后，保持阈值加热功率不变，直至加热时间达到指定时间，完成对反应仓的加热。
可选地，所述动态加热功率的计算方法为：
其中，表示动态加热功率，/>表示加热时间，/>及/>表示预先设定的权重值，表示初始加热功率。
可选地，所述利用冷却器冷却反应仓，得到粗制四氟化碳，包括：
启动冷却器生成制冷气，并将制冷气通入至反应仓；
当反应仓的温度降低到指定温度后，开启废气回收仓与反应炉的连接管，利用所述连接管回收反应炉内的废气至废气回收仓；
直至反应炉内的废气浓度降低到指定浓度后，提取反应仓内的粗制四氟化碳。
可选地，所述根据所述粗制四氟化碳的质量计算得到碱液质量，包括：
获取粗制四氟化碳的质量，若粗制四氟化碳的质量小于预设的最低粗制质量，则等待反应炉内下次所传送的粗制四氟化碳，直至粗制四氟化碳的质量大于或等于最低粗制质量；
若粗制四氟化碳的质量大于预设的最高粗制质量，则在碱洗仓内对粗制四氟化碳执行分类，得到多组粗制四氟化碳，其中每组粗制四氟化碳的质量均小于或等于最高粗制质量；
当粗制四氟化碳的质量大于或等于最低粗制质量，且小于或等于最高粗制质量时，基于下式计算得到碱液质量：
其中，表示碱液质量，/>表示粗制四氟化碳的质量，/>为碱液质量的计算公式的预设权重值。
可选地，所述在脱水精馏仓内脱水所述细制四氟化碳，得到脱水四氟化碳，包括：
启动脱水精馏仓中的脱水室，其中，脱水室为无菌状态，且脱水室内由加热模块和通风模块组成；
将细制四氟化碳放入至脱水室，并启动通风模块让脱水室内空气流通；
在脱水室内空气流通的同时，利用加热模块对脱水室的细制四氟化碳执行非线性加热，其中，非线性加热的计算方法为：
其中，表示在当前时间点/>下加热模块的加热温度，/>表示细制四氟化碳的初始温度，/>为加热模块在对细制四氟化碳执行非线性加热的起始时间点，/>为非线性加热的当前时间点，/>为非线性加热函数的权重因子，/>为在当前时间点/>下细制四氟化碳的质量值，/>是以/>为自变量的正比函数，伴随/>的不断减少，/>值也对应变小；
直至加热模块的加热时间达到预设的时间阈值，完成脱水操作，得到脱水四氟化碳。
为了解决上述问题，本发明还提供一种基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制装置，所述装置包括：
四氟化碳生产设备启动模块，用于接收四氟化碳生产指令，根据四氟化碳制备指令启动四氟化碳生产设备，其中，四氟化碳生产设备包括反应炉、活性炭存储仓、氟气供给仓、废气回收仓、碱洗仓及脱水精馏仓；
氟气通入模块，用于将粒状的活性炭存储仓中所存储的活性炭导入至反应炉中，其中，反应炉内由反应仓、加热器和冷却器组成，根据所导入的活性炭质量，计算得到氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率；
粗制四氟化碳制作模块，用于根据所述通入速率，将氟气供给仓内的氟气通入至反应炉， 利用加热器加热包括氟气与活性炭的反应仓，并持续至指定时间后，利用冷却器冷却反应仓，得到粗制四氟化碳；
四氟化碳提纯模块，用于根据所述粗制四氟化碳的质量计算得到碱液质量，并在碱洗仓内配置相同碱液质量的碱液后，利用碱液对粗制四氟化碳执行杂质清洗，得到细制四氟化碳，在脱水精馏仓内脱水所述细制四氟化碳，得到脱水四氟化碳，并对脱水四氟化碳执行精馏操作，得到提纯四氟化碳。
为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以实现上述所述的基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法。
为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被电子设备中的处理器执行以实现上述所述的基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法。
相比于背景技术所述问题，本发明实施例先接收四氟化碳生产指令，根据四氟化碳制备指令启动四氟化碳生产设备，其中，四氟化碳生产设备包括反应炉、活性炭存储仓、氟气供给仓、废气回收仓、碱洗仓及脱水精馏仓，可见本发明实施例中，细化了反应阶段和除杂阶段，其中，反应阶段由反应炉、活性炭存储仓、氟气供给仓组成，除杂阶段由碱洗仓及脱水精馏仓组成，且为了保护环境，本发明实施例还加入了废气回收仓，用于回收反应中所产生的废气。进一步地，所述将粒状的活性炭存储仓中所存储的活性炭导入至反应炉中，其中，反应炉内由反应仓、加热器和冷却器组成，根据所导入的活性炭质量，计算得到氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率，可见，本发明实施中，会根据所导入的活性炭质量，计算出氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率，由于过高的通入速率会造成氟气的过度浪费，而过低的通入速率会造成氟气与活性炭反应的不充分，因此根据活性炭质量确认合适的通入速率，可有效规避上述问题。然后，根据所述通入速率，将氟气供给仓内的氟气通入至反应炉， 利用加热器加热包括氟气与活性炭的反应仓，并持续至指定时间后，利用冷却器冷却反应仓，得到粗制四氟化碳，可见本发明实施例实时控制反应仓的温度，通过高低温的转化提高制备四氟化碳的制备环境，此外，根据所述粗制四氟化碳的质量计算得到碱液质量，并在碱洗仓内配置相同碱液质量的碱液后，利用碱液对粗制四氟化碳执行杂质清洗，得到细制四氟化碳，碱液可有效去除四氟化碳内的杂质，最后，在脱水精馏仓内脱水所述细制四氟化碳，得到脱水四氟化碳，并对脱水四氟化碳执行精馏操作，得到提纯四氟化碳，从而得到具有高纯度的四氟化碳。因此本发明可解决用于生成四氟化碳的氟气原材料浪费的问题。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法的其中一个流程示意图；
图3为本发明一实施例提供的基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法的另一个流程示意图；
图4为本发明一实施例提供的基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制装置的功能模块图；
图5为本发明一实施例提供的实现所述基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法的电子设备的结构示意图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请实施例提供一种基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法。所述基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本申请实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。
实施例1
参照图1所示，为本发明一实施例提供的基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法的流程示意图。在本实施例中，所述基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法包括：
S1、接收四氟化碳生产指令，根据四氟化碳制备指令启动四氟化碳生产设备，其中，四氟化碳生产设备包括反应炉、活性炭存储仓、氟气供给仓、废气回收仓、碱洗仓及脱水精馏仓。
可理解的是，四氟化碳生产指令一般由四氟化碳生产人员发出。示例性的，小张为某四氟化碳生产厂的生产人员，现需要生产一批四氟化碳，故发起四氟化碳生产指令。
重点地，本发明实施例中，四氟化碳生产设备包括反应炉、活性炭存储仓、氟气供给仓及监控系统，其中，反应炉、活性炭存储仓及氟气供给仓用于生成粗制四氟化碳，废气回收仓用于回收在生成粗制四氟化碳时的废气，以防止环境污染，而碱洗仓及脱水精馏仓，其主要作用在于提纯粗制四氟化碳，得到精制化的四氟化碳。
S2、将粒状的活性炭存储仓中所存储的活性炭导入至反应炉中，其中，反应炉内由反应仓、加热器和冷却器组成，根据所导入的活性炭质量，计算得到氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率。
可理解的是，活性炭存储仓中预先存储了大量的活性炭，因此若需要生产四氟化碳时，则先将活性炭存储仓中所存储的活性炭导入至反应炉。且不同质量的活性炭需要导入不同通入速率的氟气，以防止因通入速率过高造成氟气浪费，或通入速率过低导致反应不充分的问题发生。
详细地，参阅图2所示，所述根据所导入的活性炭质量，计算得到氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率，包括：
S21、获取反应仓的体积及所导入的活性炭的体积，分别得到反应仓体积与活性炭体积；
S22、计算反应仓体积与活性炭体积的差值，得到空余体积；
S23、根据所述空余体积计算若通入氟气后，氟气在反应仓的最大体积；
S24、构建基于所述最大体积的约束函数，并确定基于活性炭质量确认通入速率的速率计算函数；
S25、求解所述速率计算函数，得到利用氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率。
需解释的是，因四氟化碳生产人员操作、生成四氟化碳的目标等原因，每一次导入至反应炉的活性炭的质量均有所不同，且由于不同活性炭生产厂家的生产标准的差异性，即使同质量的活性炭，彼此之间的体积也存在差异，因此如何根据反应仓内的活性炭质量及活性炭体积，确认最合适的通入速率，是本发明实施例第一个所解决的技术问题。
示例性的，若反应仓体积为500L，而本次导入至反应仓的活性炭体积为200L，则对应的空余体积为300L。此外，所述最大体积的计算一般需综合考虑，如确定空余体积内氧气与氟气的比例等因素，在此不再赘述。
进一步地，所述构建基于所述最大体积的约束函数，包括：
获取活性炭在单位体积下，氟气与活性炭反应时每秒的体积消耗值；
基于体积消耗值与最大体积构建约束函数，其中，约束函数由第一约束函数及第二约束函数组成，且第一约束函数为：
其中，表示第一约束函数，/>表示氟气供给仓每秒将氟气通入至反应炉的单位通入体积，且/>为需要约束的变量，/>表示活性炭体积，/>表示氟气与活性炭反应时每秒的体积消耗值，/>表示所述最大体积；
确定氟气供给仓将氟气导入至反应炉的氟气导管，并获取氟气导管的单位体积，得到导管单位体积，根据所述导管单位体积确定氟气的最大通入速率；
基于所述最大通入速率，构建第二约束函数，其中，第二约束函数为：
其中，表示第二约束函数，/>表示待求解的氟气通入至反应炉的通入速率，且为需要约束的变量，/>表示最大通入速率，/>表示氟气导管的单位体积。
需解释的是，约束函数的主要目的在于计算得到的通入速率需要满足实际条件，防止因所计算得到的通入速率明显不满足四氟化碳生产设备所在的实际生产条件而引发生产安全性问题。
进一步地，所述确定基于活性炭质量确认通入速率的速率计算函数，包括：
获取反应仓的环境参数，其中，环境参数包括温度值、湿度值、含氧量；
根据环境参数、活性炭质量，构建影响通入速率的速率影响参数集；
以支持向量机为模型，速率影响参数集为输入参数，构建得到速率计算函数，其中，速率计算函数的表现形式为：
其中，表示待求解的氟气通入至反应炉的通入速率，/>表示支持向量机，/>表示输入参数，/>表示活性炭质量，/>表示活性炭体积，/>表示反应仓的环境参数。
可理解的是，本发明实施例获取多种可能影响通入速率的参数，并基于具有强预测能力的支持向量机和约束函数，预测出可满足实际条件使用下的通入速率，从而避免通入速率过大造成氟气浪费或过小导致反应不充分的问题。
S3、根据所述通入速率，将氟气供给仓内的氟气通入至反应炉， 利用加热器加热包括氟气与活性炭的反应仓，并持续至指定时间后，利用冷却器冷却反应仓，得到粗制四氟化碳。
可理解的是，当计算得到最优的通入速率以后，以该通入速率启动氟气供给仓，并利用所述氟气导管将氟气循环导入至反应炉内。
此外还需解释的是，由于氟气与活性炭的反映过程是非线性化的，即伴随活性炭的不断减少，其反应的激烈程度也随之减少，因此为了保证整个反应过程的高效，本发明实施例并非线性加热反应仓，详细地，参阅图3所示，所述利用加热器加热包括氟气与活性炭的反应仓，包括：
S31、设定加热器的初始加热功率，并基于初始加热功率启动加热器，为包括氟气与活性炭的反应仓供热；
S32、不断调整加热器的加热功率，得到动态加热功率；
S33、直至动态加热功率达到阈值加热功率后，保持阈值加热功率不变，直至加热时间达到指定时间，完成对反应仓的加热。
详细地，所述动态加热功率的计算方法为：
其中，表示动态加热功率，/>表示加热时间，/>及/>表示预先设定的权重值，表示初始加热功率。
根据上述描述可知，利用不断变化的加热功率，可动态的为反应仓供热，从而帮助氟气与活性炭更好的完成化学反应，提高四氟化碳生产的生产效率。
此外，由于在完成化学反应以后，反应仓的温度较高，且在反应过程中也会产生大量的废气等，因此需要及时导出废气并给反应仓降温，详细地，所述利用冷却器冷却反应仓，得到粗制四氟化碳，包括：
启动冷却器生成制冷气，并将制冷气通入至反应仓；
当反应仓的温度降低到指定温度后，开启废气回收仓与反应炉的连接管，利用所述连接管回收反应炉内的废气至废气回收仓；
直至反应炉内的废气浓度降低到指定浓度后，提取反应仓内的粗制四氟化碳。
需解释的是，本发明实施例先启动冷却器生成制冷气，而并非是先利用连接管回收反应炉内的废气，其主要原因在于，在反应仓内执行化学反应时，会造成反应仓内的气压降低，若此时直接开启连接管，则会因气压差导致废气回收仓差生气压骤降的现象，从而造成安全隐患，同时若不先降温，也会导致废气温度过高造成连接管烫坏等现象。
S4、根据所述粗制四氟化碳的质量计算得到碱液质量，并在碱洗仓内配置相同碱液质量的碱液后，利用碱液对粗制四氟化碳执行杂质清洗，得到细制四氟化碳；
本发明实施例中，碱液是用氢氧化钠和碳酸钠或磷酸三钠配制成的高强度碱液，具有清洗效果，且利用碱液对粗制四氟化碳执行杂质清洗，可以除去粗制四氟化碳中，包括HF、CoF2、SiF4及CO2等杂质，从而保证了四氟化碳的纯度。
需解释的是，粗制四氟化碳的质量与碱液质量呈正比关系，即粗制四氟化碳的质量越大，则碱液质量也越大，但两者并非严格正比，因为当碱液质量过大时，会影响四氟化碳的活性，即合理控制碱液质量具有重要意义。详细地，所述根据所述粗制四氟化碳的质量计算得到碱液质量，包括：
获取粗制四氟化碳的质量，若粗制四氟化碳的质量小于预设的最低粗制质量，则等待反应炉内下次所传送的粗制四氟化碳，直至粗制四氟化碳的质量大于或等于最低粗制质量；
若粗制四氟化碳的质量大于预设的最高粗制质量，则在碱洗仓内对粗制四氟化碳执行分类，得到多组粗制四氟化碳，其中每组粗制四氟化碳的质量均小于或等于最高粗制质量；
当粗制四氟化碳的质量大于或等于最低粗制质量，且小于或等于最高粗制质量时，基于下式计算得到碱液质量：
其中，表示碱液质量，/>表示粗制四氟化碳的质量，/>为碱液质量的计算公式的预设权重值。
需解释的是，本发明实施例预先确定了粗制四氟化碳的最低粗制质量与最高粗制质量，确定最低粗制质量的目的是防止因粗制四氟化碳质量过少而需要多次执行杂质清洗造成的资源浪费，而最高粗制质量的确定是为了防止因粗制四氟化碳质量过高，造成杂质清洗不充分的问题。可理解的是，根据上述计算公式可计算得到与粗制四氟化碳的质量对应的碱液质量，因此进一步地，可在碱洗仓内配置相同碱液质量的碱液后，利用碱液充分对粗制四氟化碳进行杂质清洗，从而去除HF、CoF2、SiF4及CO2等杂质，得到细制四氟化碳。
S5、在脱水精馏仓内脱水所述细制四氟化碳，得到脱水四氟化碳，并对脱水四氟化碳执行精馏操作，得到提纯四氟化碳。
需解释的是，在上述利用氟气和活性炭反应生成粗制四氟化碳时，由于在反应过程中执行加热和制冷等处理，且后续又加入碱液清洗等，因此在所得到的细制四氟化碳中存在较多水分，为了保证过多水分影响四氟化碳质量，本发明实施例还对细制四氟化碳执行脱水操作，其中，脱水操作可基于真空环境下的加热、风干等操作，详细地，所述在脱水精馏仓内脱水所述细制四氟化碳，得到脱水四氟化碳，包括：
启动脱水精馏仓中的脱水室，其中，脱水室为无菌状态，且脱水室内由加热模块和通风模块组成；
将细制四氟化碳放入至脱水室，并启动通风模块让脱水室内空气流通；
在脱水室内空气流通的同时，利用加热模块对脱水室的细制四氟化碳执行非线性加热，其中，非线性加热的计算方法为：
其中，表示在当前时间点/>下加热模块的加热温度，/>表示细制四氟化碳的初始温度，/>为加热模块在对细制四氟化碳执行非线性加热的起始时间点，/>为非线性加热的当前时间点，/>为非线性加热函数的权重因子，/>为在当前时间点/>下细制四氟化碳的质量值，/>是以/>为自变量的正比函数，伴随/>的不断减少，/>值也对应变小；
直至加热模块的加热时间达到预设的时间阈值，完成脱水操作，得到脱水四氟化碳。
根据上述描述可知，本发明实施例采用了非线性加热，且非线性加热的过程主要在于细制四氟化碳的质量值变化，即时刻监视细制四氟化碳在脱水过程的质量变化，进而根据质量变化对应性的调整温度，避免了传统线性加热的资源浪费问题。此外，对脱水四氟化碳执行精馏操作，可用去除脱水四氟化碳中包括O2、N2及H2等物质，从而得到提纯四氟化碳，精馏操作为已公开技术，本发明实施例在此不再赘述。
相比于背景技术所述问题，本发明实施例先接收四氟化碳生产指令，根据四氟化碳制备指令启动四氟化碳生产设备，其中，四氟化碳生产设备包括反应炉、活性炭存储仓、氟气供给仓、废气回收仓、碱洗仓及脱水精馏仓，可见本发明实施例中，细化了反应阶段和除杂阶段，其中，反应阶段由反应炉、活性炭存储仓、氟气供给仓组成，除杂阶段由碱洗仓及脱水精馏仓组成，且为了保护环境，本发明实施例还加入了废气回收仓，用于回收反应中所产生的废气。进一步地，所述将粒状的活性炭存储仓中所存储的活性炭导入至反应炉中，其中，反应炉内由反应仓、加热器和冷却器组成，根据所导入的活性炭质量，计算得到氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率，可见，本发明实施中，会根据所导入的活性炭质量，计算出氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率，由于过高的通入速率会造成氟气的过度浪费，而过低的通入速率会造成氟气与活性炭反应的不充分，因此根据活性炭质量确认合适的通入速率，可有效规避上述问题。然后，根据所述通入速率，将氟气供给仓内的氟气通入至反应炉， 利用加热器加热包括氟气与活性炭的反应仓，并持续至指定时间后，利用冷却器冷却反应仓，得到粗制四氟化碳，可见本发明实施例实时控制反应仓的温度，通过高低温的转化提高制备四氟化碳的制备环境，此外，根据所述粗制四氟化碳的质量计算得到碱液质量，并在碱洗仓内配置相同碱液质量的碱液后，利用碱液对粗制四氟化碳执行杂质清洗，得到细制四氟化碳，碱液可有效去除四氟化碳内的杂质，最后，在脱水精馏仓内脱水所述细制四氟化碳，得到脱水四氟化碳，并对脱水四氟化碳执行精馏操作，得到提纯四氟化碳，从而得到具有高纯度的四氟化碳。因此本发明可解决用于生成四氟化碳的氟气原材料浪费的问题。
实施例2
如图4所示，是本发明一实施例提供的基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制装置的功能模块图。
本发明所述基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制装置100可以安装于电子设备中。根据实现的功能，所述基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制装置100可以包括四氟化碳生产设备启动模块101、氟气通入模块102、粗制四氟化碳制作模块103及四氟化碳提纯模块104。本发明所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。
所述四氟化碳生产设备启动模块101，用于接收四氟化碳生产指令，根据四氟化碳制备指令启动四氟化碳生产设备，其中，四氟化碳生产设备包括反应炉、活性炭存储仓、氟气供给仓、废气回收仓、碱洗仓及脱水精馏仓；
所述氟气通入模块102，用于将粒状的活性炭存储仓中所存储的活性炭导入至反应炉中，其中，反应炉内由反应仓、加热器和冷却器组成，根据所导入的活性炭质量，计算得到氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率；
所述粗制四氟化碳制作模块103，用于根据所述通入速率，将氟气供给仓内的氟气通入至反应炉， 利用加热器加热包括氟气与活性炭的反应仓，并持续至指定时间后，利用冷却器冷却反应仓，得到粗制四氟化碳；
所述四氟化碳提纯模块104，用于根据所述粗制四氟化碳的质量计算得到碱液质量，并在碱洗仓内配置相同碱液质量的碱液后，利用碱液对粗制四氟化碳执行杂质清洗，得到细制四氟化碳，在脱水精馏仓内脱水所述细制四氟化碳，得到脱水四氟化碳，并对脱水四氟化碳执行精馏操作，得到提纯四氟化碳。
详细地，本发明实施例中所述基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制装置100中的所述各模块在使用时采用与上述的图1中所述的基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法一样的技术手段，并能够产生相同的技术效果，这里不再赘述。
实施例3
如图5所示，是本发明一实施例提供的实现基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法的电子设备的结构示意图。
所述电子设备1可以包括处理器10、存储器11、总线12和通信接口13，还可以包括存储在所述存储器11中并可在所述处理器10上运行的计算机程序，如基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制程序。
其中，所述存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如：SD或DX存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器11在一些实施例中可以是电子设备1的内部存储单元，例如该电子设备1的移动硬盘。所述存储器11在另一些实施例中也可以是电子设备1的外部存储设备，例如电子设备1上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡（SmartMediaCard，SMC）、安全数字（SecureDigital，SD）卡、闪存卡（FlashCard）等。进一步地，所述存储器11还可以既包括电子设备1的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器11不仅可以用于存储安装于电子设备1的应用软件及各类数据，例如基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述处理器10在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器（CentralProcessingunit，CPU）、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器10是所述电子设备的控制核心（ControlUnit），利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器11内的程序或者模块（例如基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制程序等），以及调用存储在所述存储器11内的数据，以执行电子设备1的各种功能和处理数据。
所述总线可以是外设部件互连标准（peripheralcomponentinterconnect，简称PCI）总线或扩展工业标准结构（extendedindustrystandardarchitecture，简称EISA）总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器11以及至少一个处理器10等之间的连接通信。
图5仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图5示出的结构并不构成对所述电子设备1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
例如，尽管未示出，所述电子设备1还可以包括给各个部件供电的电源（比如电池），优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器10逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备1还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。
进一步地，所述电子设备1还可以包括网络接口，可选地，所述网络接口可以包括有线接口和/或无线接口（如WI-FI接口、蓝牙接口等），通常用于在该电子设备1与其他电子设备之间建立通信连接。
可选地，该电子设备1还可以包括用户接口，用户接口可以是显示器（Display）、输入单元（比如键盘（Keyboard）），可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED（OrganicLight-EmittingDiode，有机发光二极管）触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
所述电子设备1中的所述存储器11存储的基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制程序是多个指令的组合，在所述处理器10中运行时，可以实现：
接收四氟化碳生产指令，根据四氟化碳制备指令启动四氟化碳生产设备，其中，四氟化碳生产设备包括反应炉、活性炭存储仓、氟气供给仓、废气回收仓、碱洗仓及脱水精馏仓；
将粒状的活性炭存储仓中所存储的活性炭导入至反应炉中，其中，反应炉内由反应仓、加热器和冷却器组成，根据所导入的活性炭质量，计算得到氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率；
根据所述通入速率，将氟气供给仓内的氟气通入至反应炉， 利用加热器加热包括氟气与活性炭的反应仓，并持续至指定时间后，利用冷却器冷却反应仓，得到粗制四氟化碳；
根据所述粗制四氟化碳的质量计算得到碱液质量，并在碱洗仓内配置相同碱液质量的碱液后，利用碱液对粗制四氟化碳执行杂质清洗，得到细制四氟化碳；
在脱水精馏仓内脱水所述细制四氟化碳，得到脱水四氟化碳，并对脱水四氟化碳执行精馏操作，得到提纯四氟化碳。
具体地，所述处理器10对上述指令的具体实现方法可参考图1至图4对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
进一步地，所述电子设备1集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。所述计算机可读存储介质可以是易失性的，也可以是非易失性的。例如，所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序在被电子设备的处理器所执行时，可以实现：
接收四氟化碳生产指令，根据四氟化碳制备指令启动四氟化碳生产设备，其中，四氟化碳生产设备包括反应炉、活性炭存储仓、氟气供给仓、废气回收仓、碱洗仓及脱水精馏仓；
将粒状的活性炭存储仓中所存储的活性炭导入至反应炉中，其中，反应炉内由反应仓、加热器和冷却器组成，根据所导入的活性炭质量，计算得到氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率；
根据所述通入速率，将氟气供给仓内的氟气通入至反应炉， 利用加热器加热包括氟气与活性炭的反应仓，并持续至指定时间后，利用冷却器冷却反应仓，得到粗制四氟化碳；
根据所述粗制四氟化碳的质量计算得到碱液质量，并在碱洗仓内配置相同碱液质量的碱液后，利用碱液对粗制四氟化碳执行杂质清洗，得到细制四氟化碳；
在脱水精馏仓内脱水所述细制四氟化碳，得到脱水四氟化碳，并对脱水四氟化碳执行精馏操作，得到提纯四氟化碳。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法，其特征在于，所述方法包括：
接收四氟化碳生产指令，根据四氟化碳制备指令启动四氟化碳生产设备，其中，四氟化碳生产设备包括反应炉、活性炭存储仓、氟气供给仓、废气回收仓、碱洗仓及脱水精馏仓；
将粒状的活性炭存储仓中所存储的活性炭导入至反应炉中，其中，反应炉内由反应仓、加热器和冷却器组成，根据所导入的活性炭质量，计算得到氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率；
根据所述通入速率，将氟气供给仓内的氟气通入至反应炉， 利用加热器加热包括氟气与活性炭的反应仓，并持续至指定时间后，利用冷却器冷却反应仓，得到粗制四氟化碳；
根据所述粗制四氟化碳的质量计算得到碱液质量，并在碱洗仓内配置相同碱液质量的碱液后，利用碱液对粗制四氟化碳执行杂质清洗，得到细制四氟化碳；
在脱水精馏仓内脱水所述细制四氟化碳，得到脱水四氟化碳，并对脱水四氟化碳执行精馏操作，得到提纯四氟化碳;
所述根据所导入的活性炭质量，计算得到氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率，包括：
获取反应仓的体积及所导入的活性炭的体积，分别得到反应仓体积与活性炭体积；
计算反应仓体积与活性炭体积的差值，得到空余体积；
根据所述空余体积计算若通入氟气后，氟气在反应仓的最大体积；
构建基于所述最大体积的约束函数，并确定基于活性炭质量确认通入速率的速率计算函数；
求解所述速率计算函数，得到利用氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率;
所述构建基于所述最大体积的约束函数，包括：
获取活性炭在单位体积下，氟气与活性炭反应时每秒的体积消耗值；
基于体积消耗值与最大体积构建约束函数，其中，约束函数由第一约束函数及第二约束函数组成，且第一约束函数为：
；
其中，表示第一约束函数，/>表示氟气供给仓每秒将氟气通入至反应炉的单位通入体积，且/>为需要约束的变量；/>表示活性炭体积，/>表示获取活性炭在单位体积下氟气与单位体积活性炭反应时每秒的体积消耗值，/>表示所述最大体积；
确定氟气供给仓将氟气导入至反应炉的氟气导管，并获取氟气导管的单位体积，得到导管单位体积，根据所述导管单位体积确定氟气的最大通入速率；
基于所述最大通入速率，构建第二约束函数，其中，第二约束函数为：
；
其中，表示第二约束函数，/>表示待求解的氟气通入至反应炉的通入速率，且/>为需要约束的变量，/>表示最大通入速率，/>表示氟气导管的单位体积;
所述确定基于活性炭质量确认通入速率的速率计算函数，包括：
获取反应仓的环境参数，其中，环境参数包括温度值、湿度值、含氧量；
根据环境参数、活性炭质量，构建影响通入速率的速率影响参数集；
以支持向量机为模型，速率影响参数集为输入参数，构建得到速率计算函数，其中，速率计算函数的表现形式为：
；
其中，表示待求解的氟气通入至反应炉的通入速率，/>表示支持向量机，/>表示输入参数，/>表示活性炭质量，/>表示活性炭体积，/>表示反应仓的环境参数。
2.如权利要求1所述的基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法，其特征在于，所述利用加热器加热包括氟气与活性炭的反应仓，包括：
设定加热器的初始加热功率，并基于初始加热功率启动加热器，为包括氟气与活性炭的反应仓供热；
不断调整加热器的加热功率，得到动态加热功率；
直至动态加热功率达到阈值加热功率后，保持阈值加热功率不变，直至加热时间达到指定时间，完成对反应仓的加热。
3.如权利要求2所述的基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法，其特征在于，所述动态加热功率的计算方法为：
；
其中，表示动态加热功率，/>表示加热时间，/>及/>表示预先设定的权重值，/>表示初始加热功率。
4.如权利要求3所述的基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法，其特征在于，所述利用冷却器冷却反应仓，得到粗制四氟化碳，包括：
启动冷却器生成制冷气，并将制冷气通入至反应仓；
当反应仓的温度降低到指定温度后，开启废气回收仓与反应炉的连接管，利用所述连接管回收反应炉内的废气至废气回收仓；
直至反应炉内的废气浓度降低到指定浓度后，提取反应仓内的粗制四氟化碳。
5.如权利要求4所述的基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法，其特征在于，所述根据所述粗制四氟化碳的质量计算得到碱液质量，包括：
获取粗制四氟化碳的质量，若粗制四氟化碳的质量小于预设的最低粗制质量，则等待反应炉内下次所传送的粗制四氟化碳，直至粗制四氟化碳的质量大于或等于最低粗制质量；
若粗制四氟化碳的质量大于预设的最高粗制质量，则在碱洗仓内对粗制四氟化碳执行分类，得到多组粗制四氟化碳，其中每组粗制四氟化碳的质量均小于或等于最高粗制质量；
当粗制四氟化碳的质量大于或等于最低粗制质量，且小于或等于最高粗制质量时，基于下式计算得到碱液质量：
；
其中，表示碱液质量，/>表示粗制四氟化碳的质量，/>为碱液质量的计算公式的预设权重值。
6.如权利要求1所述的基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法，其特征在于，所述在脱水精馏仓内脱水所述细制四氟化碳，得到脱水四氟化碳，包括：
启动脱水精馏仓中的脱水室，其中，脱水室为无菌状态，且脱水室内由加热模块和通风模块组成；
将细制四氟化碳放入至脱水室，并启动通风模块让脱水室内空气流通；
在脱水室内空气流通的同时，利用加热模块对脱水室的细制四氟化碳执行非线性加热，其中，非线性加热的计算方法为：
；
其中，表示在当前时间点/>下加热模块的加热温度，/>表示细制四氟化碳的初始温度，/>为加热模块在对细制四氟化碳执行非线性加热的起始时间点，/>为非线性加热的当前时间点，/>为非线性加热函数的权重因子，/>为在当前时间点/>下细制四氟化碳的质量值，/>是以/>为自变量的正比函数，伴随/>的不断减少，/>值也对应变小；
直至加热模块的加热时间达到预设的时间阈值，完成脱水操作，得到脱水四氟化碳。
7.一种应用如权利要求1所述的基于四氟化碳制备的炭粒与氟气反应流量控制方法的流量控制装置，其特征在于，所述流量控制装置包括：
四氟化碳生产设备启动模块，用于接收四氟化碳生产指令，根据四氟化碳制备指令启动四氟化碳生产设备，其中，四氟化碳生产设备包括反应炉、活性炭存储仓、氟气供给仓、废气回收仓、碱洗仓及脱水精馏仓；
氟气通入模块，用于将粒状的活性炭存储仓中所存储的活性炭导入至反应炉中，其中，反应炉内由反应仓、加热器和冷却器组成，根据所导入的活性炭质量，计算得到氟气供给仓将氟气通入至反应炉的通入速率；
粗制四氟化碳制作模块，用于根据所述通入速率，将氟气供给仓内的氟气通入至反应炉， 利用加热器加热包括氟气与活性炭的反应仓，并持续至指定时间后，利用冷却器冷却反应仓，得到粗制四氟化碳；
四氟化碳提纯模块，用于根据所述粗制四氟化碳的质量计算得到碱液质量，并在碱洗仓内配置相同碱液质量的碱液后，利用碱液对粗制四氟化碳执行杂质清洗，得到细制四氟化碳，在脱水精馏仓内脱水所述细制四氟化碳，得到脱水四氟化碳，并对脱水四氟化碳执行精馏操作，得到提纯四氟化碳。
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2023
- 2023-06-16 CN CN202310719510.3A patent/CN116443854B/zh active Active
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