一种铝电解及微电子工业产生的碳氟化合物的分解方法技术

一种铝电解及微电子工业产生的碳氟化合物的分解方法，属废气处理领域。本发明专利技术按照以下步骤进行：（1）将固体金属放入一个坩埚内，通过真空系统将反应器内空气抽尽，通入保护气体氩气后进行加热，加热到预定温度；（2）当温度升至预定温度后，通过真空系统抽出保护性气体，并通入待分解的PFCs气体，密闭反应条件下进行反应，反应时间为：30～40分钟；将反应器冷却到室温后，取出反应物，坩埚内反应产物自然分层，得到可回收利用的碳和金属氟化物、氯化物。本发明专利技术实现了处理PFCs的零排放，降低了能耗和处理成本。而且整个处理流程短，过程简单，加上反应条件不是很苛刻，对反应器的要求也不是很高，这样也可以降低设备的费用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属废气处理领域，特别涉及。
技术介绍
全氟碳化物PFCs，主要包括CF4 ,C2F6和C3H8等，是造成全球温室效应的高潜势气体。其中CF4和C2F6的CO2温室效应等效值分别为6500和9200，吨铝的CF4和C2F6物排放量相当于I. 35吨CO2，超过生产每吨电解铝直接产生的I. 22吨C02。即，铝电解排放烟气中CF4和C2F6对温室效应的影响超过CO2的影响。其中90%的CF4和C2F6来源于铝电解工业，其余的由微电子工业产生。我国不仅是铝生产大国，而且生产大量的微电子产品，排放大量的PFCs。因此，将CF4、C2F6和C3H8分解或转化，减少温室气体的排放，达到国家的减排的目标，是我国急需解决的问题。·目前在微电子工业采用等离子分解法处理废气CF4和C2F6。但该分解方法尽管可以消除PFCs，但在消除分解中产生C02、CO、COF2或HF，需要后继多工序处理这些气体，而且由于PFCs性质稳定，也要消耗相当多的能量。空气燃烧法会产生有毒的NOx和大量的污染废水。化学分解法还未找到一种能高效而且能大量处理PFCs的催化剂。
技术实现思路
本专利技术针对已存在处理方法的缺点，利用金属单质，包括铝、镁、钠、钙等活泼金属，分解PFCs，如CF4、C2F6、C3F8以及氟里昂(CCl2F2),产生的C和金属的氟化物或氯化物，可以回收进行循环利用，也实现了 PFCs的零排放，且分解率可达到93%-99%。本专利技术，按照以下步骤进行 (1)将固体金属放入一个坩埚内，通过真空系统将反应器内空气抽尽，通入保护气体氩气后进行加热，加热到预定温度； (2)当温度升至预定温度后，通过真空系统抽出保护性气体，并通入待分解的PFCs气体，密闭反应条件下进行反应，反应时间为30 40分钟；将反应器冷却到室温后，取出反应物，坩埚内反应产物自然分层，得到可回收利用的碳和金属氟化物、氯化物。所述固体金属为铝、镁、钠、钙。所述预定温度，当固体金属为铝时，预定温度大于660°C，当固体金属为镁时，预定温度大于649°C;当固体金属为钠时，预定温度大于98°C，当固体金属为钙时，预定温度大于842。。。所述预定温度，当固体金属为铝时，预定温度为700°C -950°C;当固体金属为镁时，预定温度为660°C -900°C ;当固体金属为钠时，预定温度为120°C -450°C ;当固体金属为钙时，预定温度为860°C -1000°C。所述PFCs气体为CF4、C2F6、C3F8、CCl2F2或者上述气体中的一种或几种按照任意比混合。本专利技术中金属与气体反应后的反应产物均为金属氟化物和碳粉。反应过程金属和气体的相对的加入量按照反应产物为金属氟化物(当分解CCl2F2时产物为氟化物何氯化物)和碳粉的化学计量计算加入。本专利技术的优点是反应所需要的原料较廉价易得，特别对金属铝而言，电解产生的铝液可直接注入反应器，减少了把金属熔化所需要的热量，此反应为放热反应，反应过程中会放出热量，可以弥补由于散热损失的热量，降低外界向反应器提供能量用于维持反应。铝的价电子为3，分解单位体积的的PFCs所消耗的反应物铝也较少。反应后得到的产物由于密度的不同，静置冷却后分层，这样为产物的回收提供了可能。产生的碳送回炭阳极厂生产炭阳极，金属的氟化物可作为电解质或添加剂加入到电解槽中补充消耗的电解质。这样整个反应过程的物质和能量既得到了高效利用，产物也能完全得到回收再利用，实现了处理PFCs的零排放，降低了能耗和处理成本。而且整个处理流程短，过程简单，加上反应条件不是很苛刻，对反应器的要求也不是很高，这样也可以降低设备的费用。 具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术的内容做进一步详细说明。实施例I 本专利技术用铝处理铝电解槽电解产生的烟气PFCs。将固体铝放入一个坩埚内，通过真空泵将反应器内空气抽尽，通入保护气体氩气后进行加热。加热到700°C后，抽出保护性气体并通入CF4气体后在密闭反应条件下进行反应，30分钟后，冷却后产物都分为颜色明显的三层，第一层为AlF3，中间一层为反应产物C，最下面一层为未反应的Al，700°C下CF4的反应分解率达到95%。实施例2 本专利技术用铝处理铝电解槽电解产生的烟气PFCs。将固体铝放入一个坩埚内，通过真空泵将反应器内空气抽尽，通入保护气体氩气后进行加热。加热到730°C后，抽出保护性气体并通入CF4气体后在密闭反应条件下进行反应，35分钟后，冷却后产物都分为颜色明显的三层，第一层为AlF3，中间一层为反应产物C，最下面一层为未反应的Al，700°C下CF4的反应分解率达到97%。实施例3 本专利技术用铝处理铝电解槽电解产生的烟气PFCs。将固体铝放入一个坩埚内，通过真空泵将反应器内空气抽尽，通入保护气体氩气后进行加热。加热到830°C后，抽出保护性气体并通入CF4气体后在密闭反应条件下进行反应，35分钟后，冷却后产物都分为颜色明显的三层，第一层为AlF3，中间一层为反应产物C，最下面一层为未反应的A1，830°C下CF4的反应分解率达到99%。实施例4 本专利技术用铝处理铝电解槽电解产生的烟气PFCs。将固体铝放入一个坩埚内，通过真空泵将反应器内空气抽尽，通入保护气体氩气后进行加热。加热到914°C°C后，抽出保护性气体并通入CF4气体后在密闭反应条件下进行反应，40分钟后，冷却后产物都分为颜色明显的三层，第一层为AlF3，中间一层为反应产物C，最下面一层为未反应的A1，830°C下CF4的反应分解率达到98%。实施例5 将固体铝放入一个坩埚内，通过真空泵将反应器内空气抽尽，通入保护气体氩气后进行加热。加热到700°C后，抽出保护性气体并通入C2F6气体后在密闭反应条件下进行反应，35分钟后，冷却后产物都分为颜色明显的三层，第一层为AlF3，中间一层为反应产物C，最下面一层为未反应的Al，700°C下C2F6的反应分解率达到93%。实施例6 本专利技术用铝处理铝电解槽电解产生的烟气PFCs。将固体铝放入一个坩埚内，通过真空泵将反应器内空气抽尽，通入保护气体氩气后进行加热。加热到730°C后，抽出保护性气体并通入C2F6气体后在密闭反应条件下进行反应，35分钟后，冷却后产物都分为颜色明显的三层，第一层为AlF3，中间一层为反应产物C， 最下面一层为未反应的Al，730°C下C2F6的反应分解率达到96%。实施例7 本专利技术用铝处理铝电解槽电解产生的烟气PFCs。将固体铝放入一个坩埚内，通过真空泵将反应器内空气抽尽，通入保护气体氩气后进行加热。加热到830°C后，抽出保护性气体并通入C2F6气体后在密闭反应条件下进行反应，35分钟后，冷却后产物都分为颜色明显的三层，第一层为AlF3，中间一层为反应产物C，最下面一层为未反应的A1，830°C下C2F6的反应分解率达到96%。实施例8 本专利技术用铝处理铝电解槽电解产生的烟气PFCs。将固体铝放入一个坩埚内，通过真空泵将反应器内空气抽尽，通入保护气体氩气后进行加热。加热到914°C后，抽出保护性气体并通入C2F6气体后在密闭反应条件下进行反应，35分钟成后，冷却后产物都分为颜色明显的三层，第一层为AlF3，中间一层为反应产物C，最下面一层为未反应的A1，830°C下C2F6的反应分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝电解及微电子工业产生的碳氟化合物的分解方法，其特征在于按照以下步骤进行：（1）将固体金属放入一个坩埚内，通过真空系统将反应器内空气抽尽，通入保护气体氩气后进行加热，加热到预定温度；（2）当温度升至预定温度后，通过真空系统抽出保护性气体，并通入待分解的PFCs气体，密闭反应条件下进行反应，反应时间为：30～40分钟；将反应器冷却到室温后，取出反应物，坩埚内反应产物自然分层，得到可回收利用的碳和金属氟化物、氯化物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石忠宁，唐卫，王兆文，高炳亮，胡宪伟，徐君莉，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：