六氟化钨气体的制备方法技术

六氟化钨气体的制备方法，涉及一种钨的氟化物。将氟化氢通入电解槽中进行电解制氟，将产生的低纯度氟气依次通过纯化塔、第1深冷罐和第2深冷罐进行净化，净化后的氟气通入反应系统进行反应，生成粗品六氟化钨；将净化后的氟气再通入装有废钨切头的第1卧式固定床反应器和第2卧式固定床反应器进行反应，所制备的六氟化钨气体依次通过初级冷凝器、中级冷凝器和高级冷凝器收集，分别解冻流至第1储罐、第2储罐和第3储罐进行收集，未被冷凝或未反应的杂质气体通过尾部管道排放到淋洗塔进行碱液吸收，通过第1储罐、第2储罐和第3储罐收集的粗品六氟化钨进行升温，经过过滤器蒸馏至精馏塔进行精馏提纯。利用废钨切头，工艺操作安全，纯度较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钨的氟化物，尤其是涉及一种利用废钨切头制备六氟化钨的方法。
技术介绍
在钨的氟化物中，六氟化钨(WF6)是唯一稳定并被工业化生产的品种。它的主要用途是在电子工业中作为金属钨化学气相沉积(CVD)工艺的原材料，特别是用它制成的WSi2可用作大规模集成电路(LSI)种的配线材料。通过混合金属的CVD工艺制得钨和铼的复合涂层，可用于X-射线的发射电极和太阳能吸收器的制造。此外，WF6在电子行业中还主要用作半导体电极和导电浆糊原材料。WF6还有许多非电子行业方面的应用，如通过CVD技术使钨在钢的表面上生成坚硬的碳化钨可用来改善钢的表面性能。它还可用于制造某些钨制部 件，如钨管、毛细管、异型件和坩埚等。此外，WF6还被广泛用作氟化剂、聚合催化剂及光学材料的原料等。用于微电子工业超大规模集成电路的六氟化钨气体要求很高的纯度，一般不低于99. 999%。高纯的六氟化钨气体一般要经过粗品六氟化钨合成、纯化精制等多个步骤才能得到。初级合成的六氟化钨气体的纯度好坏将直接影响高纯六氟化钨气体的纯度，特别是粗品六氟化钨气体中的氟化氢含量过高时，纯化精制生产高纯六氟化钨的成本会很高。中国专利CN1281823公开一种生产超高纯(UHP)六氟化钨的方法，通过将一定量粗六氟化钨引入一个蒸发过程，分离为一定量含有挥发性杂质的六氟化钨和一定量的非挥发性金属杂质；将一定量含有挥发性杂质的六氟化钨通过一个气相吸附过程，分离为一定量的半粗六氟化钨产品和一定量的氟化氢非挥发性残余物；将一定量的半粗六氟化钨产品通过一个采用UHP氦气的鼓泡系统，分离为非挥发性的UHP六氯化钨产品。中国专利CN101070189公开一种，将氟气(F2)与高纯氮(N2)按I : O. 5 20比例混合通入裂解器中，预热温度为10 100°C，压力为O O. 6MPa，时间为Imin 20min，后进入反应器，反应器内有5 15Kg原料钨(W)，反应器中氟气与原料钨的反应温度为20 400°C，反应时间为Imin 20min，所制备的六氟化钨(WF6)气体由低温收集器液化收集，通过抽真空去除其中的氟气、氮气和三氟化氮低沸点杂质，低温收集器中收集IOkg 50kg的WF6气体后，停止收集并升温将WF6气体压入钢瓶保存，所述的裂解器、反应器和低温收集器之间通过管道相连。六氟化钨气体的纯度可达到99. 5%以上。中国专利CN101070190公开一种六氟化钨气体的纯化方法，首先将粗品储罐内的不纯的六氟化钨气体通入内部装填有多孔球状的氟化钠或氟化钾填料的吸附塔的底部，在10 80°C下除去其中的绝大部分氟化氢杂质，再经管道进入精馏塔中液化，液化5kg 50kg后停止通入六氟化钨气体，在3 20°C下,在六氟化钨液体的底部通入高纯氦气使液体保持沸腾，蒸发的气体进入精馏柱并上升，在上升的过程中逐渐冷凝回流，进一步精馏除去杂质，用气相色谱分析检测，当塔顶排除气体中各类沸点高于六氟化钨气体沸点的杂质浓度降低到要求指标时，停止通入高纯氦气，当氦气指标达到要求后，将高纯六氟化钨气体收集到精品储罐。中国专利CN101827788A公开一种用于纯化WF6气体的适用新设备和方法，具体提供使用含碳材料通过去除基本所有高挥发性气体杂质和棘手的过渡金属杂质从而生产高纯WF6的设备和方法。本专利技术尤其适合用于从WF6气体去除铬和钥杂质。中国专利CN101723465A估开一种用于制备六氟化鹤的反应系统,该系统通过使比重为19. 25g/cm3的钨在反应器的整个内部均匀分布，并使其与反应气体的接触面积极大化，可以显著减少反应器的体积，此外还可以使反应热的控制变得更容易，使反应效率得到显著改善。本专利技术还提供一种使用流化床反应器来制备六氟化钨的方法，通过使钨与氟化剂接触进行反应来制备六氟化钨(WF6)，该方法包括，向密闭的反应器内投入钨粉末，通过向其中喷射加压的惰性气体来使钨粉末流化，然后向其中连续地供给加压了的气态氟化剂和钨粉末，使其在流化状态下接触进行反应。中国专利CN101428858公开一种用流化床制备高纯六氟化钨的方法及其设备，将氟气通入预热器中预热至温度为50 200°C，预热后气体进入流化床反应器中，床内温度 200 400°C，压力为O. I O. 5MPa，反应器中部连续加入计量的钨粉，上部得到的粗品六氟化钨进入冷冻收集器，冷冻温度为-35 0°C，收集器顶部抽真空去除不凝性气体杂质，得到的固体六氟化钨液化后进入精馏塔精馏去除其中的重组分杂质，制备的六氟化钨气体纯度可达到99. 99%以上。该工艺可实现反应器自动控温，自动给料，操作易于控制，安全可靠，反应器内置过滤管并配置氮气反吹装置可避免产品夹带钨粉。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为了克服上述现有技术存在的缺点，提供一种利用废钨切头，工艺操作安全，纯度较高的。本专利技术包括以下步骤I)将氟化氢通入电解槽中进行电解制氟，将产生的低纯度氟气依次通过纯化塔、第I深冷罐和第2深冷罐进行净化，净化后的氟气通入反应系统进行反应，生成粗品六氟化鹤，原料鹤米用废鹤切头；2)将步骤I)净化后的氟气再通入装有废钨切头的第I卧式固定床反应器和第2卧式固定床反应器进行反应，所制备的六氟化钨气体依次通过初级冷凝器、中级冷凝器和高级冷凝器收集，到150kg时分别解冻流至第I储罐、第2储罐和第3储罐进行收集，未被冷凝或未反应的杂质气体通过尾部管道排放到淋洗塔进行碱液吸收，通过第I储罐、第2储罐和第3储罐收集的粗品六氟化钨进行升温，经过过滤器蒸馏至精馏塔进行精馏提纯；在步骤I)中，所述废钨切头的直径可为4 10mm，长度可为5 20mm，废钨切头的纯度在99. 9%以上,有利于制备高纯六氟化钨气体；所述电解槽可采用额定电流为4000A的电解槽；所述纯化塔的温度可控制在100 120°C，所述纯化塔再生温度可控制在300 400°C，所述纯化塔内可装有多孔球状氟化钠填料，所述多孔球状氟化钠填料的直径可为5 30mm ;所述第I深冷罐的温度可控制在-185 _175°C;所述第2深冷罐的温度可控制在-185 -175°C ;所述净化的要求可为氟气的纯度为99%以上，其中水的含量在Ippmv以下，氟化氢杂质的含量要求在IOOppmv以下。在步骤2)中，所述反应前，可对六氟化钨生产系统进行预处理，所述预处理可包括对废钨切头、对整个六氟化钨生产系统管道设备采用经过氮气储罐出来的冷氮气再经加热器加热后出来的热氮气进行吹扫干燥，吹扫完成后通过真空泵组进行抽真空去除残留的空气以及水分，预处理结束后采用电加热套对第I卧式固定床反应器和第2卧式固定床反应器进行预热以触发氟气与废钨切头反应；所述预热的温度可为150 200°C，第I卧式固定床反应器和第2卧式固定床反应器内氟气与废钨切头的反应温度控制在250 400°C，压力为O O. IMPa,反应时间可为20 50h ;所述初级冷凝器的温度可控制在_5 (TC，所述中级冷凝器的温度可控制在-5 0°C，所述高级冷凝器的温度可控制在-20 0°C ;所述纯化塔、第I深冷罐、第2深冷罐、第I卧式固定床反应器、第2卧式固定床反应器、初级冷凝器、中级冷凝器、高级冷凝器、第I储罐、第2储罐、第3储罐、氮气储罐、加热器和真空泵本文档来自技高网...

【技术保护点】
六氟化钨气体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）将氟化氢通入电解槽中进行电解制氟，将产生的低纯度氟气依次通过纯化塔、第1深冷罐和第2深冷罐进行净化，净化后的氟气通入反应系统进行反应，生成粗品六氟化钨，原料钨采用废钨切头；2）将步骤1）净化后的氟气再通入装有废钨切头的第1卧式固定床反应器和第2卧式固定床反应器进行反应，所制备的六氟化钨气体依次通过初级冷凝器、中级冷凝器和高级冷凝器收集，到150kg时分别解冻流至第1储罐、第2储罐和第3储罐进行收集，未被冷凝或未反应的杂质气体通过尾部管道排放到淋洗塔进行碱液吸收，通过第1储罐、第2储罐和第3储罐收集的粗品六氟化钨进行升温，经过过滤器蒸馏至精馏塔进行精馏提纯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志刚，陈财华，冯振雷，庄志刚，颜彬游，孙小宝，杨金洪，钱文连，
申请(专利权)人：厦门钨业股份有限公司，厦门嘉鹭金属工业有限公司，
类型：发明
国别省市：