Газогидратный способ очистки гексафторида серы

• Автор: Тарабуров, Павел Григорьевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 146 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Проблема получения гексафторид серы высокой чистоты

1.1.1. Основные физикохимические свойства гексафторида серы

1.1.2. Способы получения гексафторида серы.

1.1.3. Методы глубокой очистки гексафторида серы.

1.1.3.1. Метод ректификации.

1.1.3.2. Метод мембранного газоразделения.

1.1.3.3. Кристаллизационные методы

1.2. Газовые гидраты гексафторида серы.

1.2.1. Структура газовых гидратов
1.2.2. Физикохимические свойства газовых гидратов.
1.2.2.1. Физикохимические модели образования газовых гидратов
1.2.2.2. Расчет коэффициентов Лэнгмюра
1.2.3. Кинетика образования, роста и разложения газовых гидратов
1.2.4. Свойства газового гидрата гексафторида серы.
1.3. Перераспределение компонентов смеси при образовании смешанных газовых гидратов.
1.3.1. Влияние состава газовой смеси на условия образования газовых гидратов.
1.3.2. Коэффициенты распределения молекул газовой смеси в полостях смешанных гидратов.
Глава 2. Теоретическая часть
2.1. Расчет коэффициентов распределения примесей при образовании
газовых гидратов в гексафториде серы.
2.1.1. Определение параметров потенциала Кихара
2.1.2. Исследование зависимости коэффициента распределения от условий гидратообразования и концентрации примесей в газовой смеси
2.1.2.1. Трехкомпонентная газовая смесь.
2.1.2.2. Четырехкомпонентная газовая смесь
2.2. Математические модели процесса газогидратной кристаллизации
2.2.1. Газогидратная кристаллизация при постоянном давлении и направленная кристаллизация
2.2.2. Непрерывная газогидратная кристаллизация.
2.2.3. Результаты расчетов и их обсуждение
Глава 3. Экспериментальная часть
3.1. Приготовление модельных систем.
3.2. Описание экспериментальной установки и методика эксперимента
3.1.1. Газогидратная кристаллизация при постоянном давлении и направленная кристаллизация
3.1.2. Непрерывная газогидратная кристаллизация.
3.1.2.1. Расчет системы подачи исходной смеси.
3.3. Методики анализа модельных систем
3.3.1. Методика анализа гексафторида серы на содержание примесей С2С2иС2СВт.
3.3.2. Методика анализа гексафторида серы на содержание примеси СНС.
3.4 Результаты экспериментов и их обсуждение
Глава 4. Газогидратный способ очистки гексафторида серы элегаза
4.1. Методы анализ гексафторида серы.
4.1.1. Анализ гексафторида серы на содержание примеси СГ4
4.1.2. Анализ гексафторида серы на содержание постоянных газов и С.
4.2. Газогидратный способ очистки гексафторда серы.
4.2.1. Очистка гексафторида серы от гидратообразующих примесей методом газогидратной кристаллизации.
4.2.2. Очистка гексафторида серы от воды методом низкотемпературной фильтрации.
4.2.3. Очистка гексафторида серы от постоянных газов методом низкотемпературной дистилляции.
4.3. Описание установки глубокой очистки гексафторида серы.
Выводы.
Список литературы


ПРОБЛЕМА ПОЛУЧЕНИЯ ГЕКСАФТОРИДА СЕРЫ ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ. ОСНОВНЫЕ ФИЗЖОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГЕКСАФТОРИДА СЕРЫ. Гексафторид серы при нормальных условиях представляет собой газообразное вещество. БРб был синтезирован Муассаном в году по реакции взаимодействия серы с фтором. В году Чарлтон обнаружил, что электроизоляционные свойства этого вещества значительно лучше, чем у воздуха, и в году началось его применение в качестве электроизоляционного газа в кабелях, конденсаторах, трансформаторах. Гексафторид серы, являющийся хорошим электроизоляционным газом, в настоящее время все более широко используется в различных приборах от прерывателей мощных электроустановок до микросхем и лазерных установок 1. Электроизоляционная способность 8Б6 в 2 3 раза больше, чем у воздуха, причем с повышением давления это соотношение увеличивается и при давлении 3 атм ЭГ6 по электроизоляционным свойствам приближается к трансформаторному маслу. При этом в отличие от жидких диэлектриков, изменение давления газа при изменении температуры и атмосферного давления невелико, а отсутствие горючести и токсичности является дополнительным преимуществом БГ6 по сравнению с электроизоляционными маслами. Замена гексафторидом серы воздуха или трансформаторного масла в высоковольтных генераторах, трансформаторах и др. Р6 не только в электротехнической, но и в электронной промышленности 1. Помимо этого, гексафторид серы применяется в качестве технологической среды при термохимическом травлении 3 и в качестве теплоносителядиэлектрика в технологиях микроэлектронной техники 4. Термохимическое травление применяться при очистке кремниевых пластин. В основе термохимического процесса обработки пластин лежит образование летучих продуктов реакции кремния с гексафторидом серы. Его добавляют в небольших количествах к потоку газообразного водорода и вводят в кварцевый реактор. Обработка производится при температурах от 0 до С. При концентрации ЭР6 в водороде 0, 1,0 мольн. С скорость травления составляет 0,2 4,0 мкммин
Гексафторид серы может применяться при термохимическом травлении для формирования локальных углублений в пластине. Его использование, в отличие от НС1, позволяет получать углубления с плоским дном 3. Гексафторид серы не обладает ни вкусом, ни запахом, нетоксичен и негорюч. Мало растворим в воде 1, мл в 0 мл воды при 0 С. Основные физикохимические свойства гексафторида серы представлены в таблице 1 2. В этом веществе атом серы связан с атомом фтора через БрЗб2 гибридные орбитали, поэтому его молекула имеет строение правильного октаэдра и не обладает дипольным моментом. Элегаз один из наиболее инертных газов и до температуры 0 С его поведение аналогично поведению азота. При температурах выше С он диссоциирует на фтор и серу. Гексафторид серы не реагирует с водными щелочами, аммиаком и НС1. Влага ускоряет это разложение, поэтому необходима тщательная осушка элегаза. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕКСАФТОРИДА СЕРЫ. Примесный состав гексафторида серы во многом определяется способом его получения. Рассмотрим известные способы получения элегаза. Это единственный пример крупномасштабного промышленного производства с использованием в качестве исходного продукта газообразного фтора 1. Предлагаемый в 6 способ непрерывного получения БЕ6 отличается тем, что жидкая сера распыляется под давлением потоком газообразного фтора без использования инертного газа. Остальные способы получения элегаза либо мало распространены, либо существуют только в лабораторных масштабах. В 7 предлагается способ получения гексафторида серы без использования фтора пиролизом 8Е5С1. Существует способ одновременного получения тетрафторида кремния и гексафторида серы 8. Рассмотрим примесный состав промышленно получаемого элегаза. Состав БЕ6, определяемого ТУ 6 как элегаз повышенной чистоты предоставлен в таблице 2 9. ТУ 6 определяют гексафторид серы данного состава как пригодный для использования в электротехнической области. Однако технические условия года не удовлетворяют современным потребностям технологий электронной техники см.