催化剂二氟化钴的制备

吴祥虎，王百林，程 紧

·研究与开发·

催化剂二氟化钴的制备

吴祥虎1，王百林2，程 紧3

(1.广东华特气体股份有限公司，广东 佛山 528241；2.郴州湘能半导体气体有限公司，湖南 郴州 423000；3.江西华特电子化学品有限公司，江西 九江 330321)

在特定的温度和介质中，将潮湿的二氯化钴放在特制的烘箱中烘干，得到硬化成型的二氯化钴，造粒过筛并装入反应塔，在通入氩气加热进一步脱水后与氟化氢反应，通过控制反应温度与通入氟化氢的流量制备二氟化钴。分析了得到的二氟化钴的纯度与性能，与理论计算值非常接近。实验结果表明，在特定的工艺条件下，由二氯化钴与氟化氢反应制备的二氟化钴纯度可达99%以上，还原性良好，所产生的氯化氢也可以回收利用。

二氟化钴；二氯化钴；氟化氢；氯化氢

0 引 言

随着时代的发展，电子产品的应用日渐广泛，电子芯片生产中必不可少的氟碳类气体更是供不应求，虽然氟碳类气体应用广泛，但是产量却是少之又少，20世纪90年代氟碳类气体产品主要靠国外进口，近年来我国自主研发的氟碳类气体产品也有所增加，进而稳固了我国电子气的市场。

氟碳类产品的生产中应用较为广泛的催化剂主要是CoF2，由于CoF2属于无机金属盐类，难以固化成型，且CoF2易潮解，故对产量造成了一定影响。

本文就CoF2的制备方法和设备(见图1)做了一定的研究，得到了纯度为99%且还原性较好的CoF2，用此方法制得的CoF2作催化剂，合成的C3F8粗品纯度最高可达99.8%，大大降低了C3F8精馏纯化的时间，节约了生产成本，提高了生产效率。

1 CoCl2脱水

CoCl2干燥箱装置见图1，将潮湿的CoCl2依次均匀的装入托盘内，装好后依次放于干燥箱托盘支架2上，关上箱盖7并用石墨盘根密封，紧好螺栓后将干燥箱放入烘箱，接好Ar进口管6和排气管7。

CoCl2脱水流程见图2，依次打开碱洗罐5、水洗罐4、干燥箱3的进、排气阀，开启氩气瓶1的阀门，并调节好压力和流量，将烘箱2的温度设定为50℃，1 h后加热至80℃，保持4 h后升温至120℃，之后依次以40℃/2 h的加热速率加热至280℃。共计脱水24 h后，打开烘箱，待干燥箱3冷却至常温后打开干燥箱盖取出呈天蓝色干燥好的CoCl2，将硬化的CoCl2造粒后过筛称重，并做好相关记录。

1.Ar进气管分布器；2.托盘支架；3.螺栓孔；4.箱体； 5.混合气出口接头；6.Ar进口接头；7.箱盖；8.手柄图1 CoCl2干燥箱Fig.1 CoCl2 oven

图2 CoCl2干燥流程Fig.2 CoCl2 drying process

2 CoF2的制备

本次共取300 kg干燥成型后的CoCl2装特制反应塔内，再一次通入Ar并加热，温度控制在280℃，以进一步脱水干燥。干燥24 h后开始通入HF合成CoF2，CoCl2与HF反应的化学方程式如下：

CoCl2+2HF→CoF2+2HCl
130 40 97 73
300 kgM1M2

由以上反应式可得出300 kg CoCl2完全转换为CoF2所需HF重量为：M1=40×300÷130=92 kg；生成的CoF2重量为：M2=97×300÷130=224 kg。

CoCl2与HF的反应流程见图3，依次打开碱洗罐5、水洗罐4、反应器3的进、排气阀，打开N2瓶2阀门对系统吹扫置换5次后保成常压，同时给HF罐1外部加热，温度控制在45℃，关闭N2瓶2阀门后开启HF罐1阀门给反应器通入HF，并将温度控制在280℃，HF流量控制在1～2 m3/h。并做好相关数据记录。

1.HF罐；2.N2钢瓶；3.反应器；4.水洗罐；5.碱洗罐图3 CoCl2与HF反应流程Fig.3 CoCl2 reaction flow with HF

本次所用的HF纯度为99.9%，理论所需HF原料重量为：92/0.999=92.1 kg，当通入的HF达(92.1×80%)=74 kg时开始在反应器3出口取样检测，当通入的HF原料达90 kg时，样品中开始有HF成分，此时停止进HF原料，并开始对系统用氮气吹扫置换。当反应器3出口取样检测没有HF成分时，停止吹扫，并从反应器3顶部、中部和底部各取样3 kg，以每一个样1 kg进行检测分析，结果见表1。

表1 反应器3 CoF2纯度检测结果Table 1 CoF2 purity test results for reactor 3

由表1可知CoF2的纯度约为97.1%，用本次反应制得的CoF2做催化剂制备C3F8，取C3F8粗品进行检测分析，结果见表2。

表2 C3F8粗品纯度检测结果Table 2 Purity test results of C3F8 crude product

注：1) X表示原料。

3 结 论

由表2可得，多次使用此CoF2所制备的C3F8平均纯度可达99.4%，反应过程稳定，易控制，原料平均转换率高达99.2%。由本文所述的方法制备CoF2过程中会产生大量的HCl，可以由图3中水洗罐4回收再利用，过剩的HF和HCl经过碱洗罐5后再经过喷淋塔即可达到标准排放要求。本文制备CoF2所用的干燥箱结构简单，成本较低，操作简便，环保节能，CoF2的纯度高，较为适合氟碳类产品的合成，可运用到生产中提高生产效率。

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The Preparation Method of a Kind of COF2and Equipment

WU Xianghu1，WANG Bailin2，CHENG Jin3

[ 1.Guangdong Huate Gas Co.,Ltd.,Foshan 528241,China; 2.Xiangneng Semi Gas (Chenzhou) Co.,Ltd.,Chenzhou 423000,China; 3.Jiangxi Huate Electronic Chemicals Co.,Ltd.,Jiujiang 330321,China ]

In specific temperature and medium,put wet CoCl2special baking in the oven,CoCl2by hardening molding granulation sieving and load reaction tower,the heating ventilation with Ar further and HF after dehydration reaction,by controlling the reaction temperature and the flow of ventilation with HF preparation CoF2,the purity of the CoF2and performance were analyzed,with the theoretical calculation value is very close.Experimental results show that under certain technological conditions,CoCl2and HF synthesis get CoF2purity can reach more than 99%,good reducibility,produced by the HCl can also be recycled.

cobalt difluoride; cobalt chloride; hydrogen fluoride; hydrogen chloride

2017-07-01

TQ13

A

1007-7804(2017)04-0009-03

10.3969/j.issn.1007-7804.2017.04.003

吴祥虎(1989)，男，大学本科，广东华特气体股份有限公司，广东佛山，研发中心，从事特种气体产品研发工作。