طرق متنوعة لاستخلاص رابع فلوريد الكربون

توجد عدة عمليات إنتاج رئيسية لرباعي فلوريد الكربون، ومعظم الشركات المصنعة ذات الصلة تنتج وفقًا لهذه العمليات:

1. طريقة رش الفلوروكربون الاصطناعي الفوري.

المبدأ الأساسي: يتفاعل غاز الفلور (F₂) فورًا مع الكربون لإنتاجرابع فلوريد الكربونومعادلة التفاعل هي كما يلي: C + 2F₂→ CF₄.

مبدأ العملية: تتميز المواد الخام المستخدمة في طريقة الإنتاج بسهولة الحصول عليها، وإمكانية التحكم بها بشكل جيد، ونقاء المنتج العالي. تُعد هذه الطريقة شائعة في الصناعة حاليًا. مع ذلك، فإن عملية التفاعل الكيميائي شديدة للغاية، مما يُشكل خطرًا للانفجار. لذا، من الضروري استخدام مثبطات انفجار وتقنيات مُحددة لضبط آلية التفاعل. تشمل مثبطات الانفجار الشائعة Brf₃ و IF₅، ولكنها تتميز أيضًا بنشاط تفاعلي قوي، مما يُضيف مخاطر جديدة.

2. طريقة استخدام كلوريد الهيدروجين مع ثلاثي فلورو كلورو الإيثان لتوليد CF4

المبدأ الأساسي: يمكن تصنيع ثلاثي فلورو أحادي كلورو الميثان (CF₃Cl) وغاز كلوريد الهيدروجين (HF) ورباعي فلوريد الكربون، ومعادلة التفاعل هي كما يلي: CF₃Cl + HF → CF₄ + HCl.
مبدأ العملية: عملية الإنتاج بسيطة والتشغيل آمن. مع ذلك، ونظرًا للحظر التدريجي لمركبات الكلوروفلوروكربون ومركبات الهيدروكلوروفلوروكربون، فإن مصادر المواد الخام اللازمة لهذه العمليات محدودة وستتوقف عن الاستخدام في نهاية المطاف.

3. الميثان، فلوريد الهيدروجين، الكلور لإنتاج CF4

المبدأ الأساسي: بأخذ الميثان كمثال، تحت تأثير المحفزات المعدنية، تكون معادلة التفاعل لإنتاج رابع فلوريد الكربون في الحالة الغازية لغاز الميثان والكلور (Cl₂) وفلوريد الهيدروجين (HF) كما يلي: CH₄ + 4Cl₂ + 4HF → CF₄ + 8HCl.
مبدأ العملية: تتميز هذه التقنية بنضجها النسبي وسهولة استخدامها، كما أن جمع المواد الخام فيها بسيط نسبياً. مع ذلك، يصعب التحكم في عملية التفاعل، وتتنوع المنتجات بشكل كبير، والإنتاجية منخفضة، ولذا يتم استبدالها تدريجياً بتقنيات معالجة أخرى.

4. طريقة التحلل الحراري

المبدأ الأساسي هو تسخين بلاستيك البولي تترافلوروإيثيلين إلى درجة حرارة عالية لإذابته وإنتاج رابع فلوريد الكربون.
مبدأ العملية: مصدر المواد الخام واسع والتكلفة منخفضة، لكن نقاء المنتج منخفض، وسيتم توليد كمية كبيرة من الغازات والنفايات.

5. التحليل الكهربائي للماء المالح

المبدأ الأساسي: يتم إنتاج رابع فلوريد الكربون عن طريق التحليل الكهربائي للمحلول المائي المكلور.
مبدأ العملية: يتميز المنتج بنقاء عالٍ وتكلفة منخفضة، ولكنه يتطلب استخدام جهاز الترسيب الكهروستاتيكي ومحلول إلكتروليتي لبطارية الليثيوم، كما أن الاستثمار في المعدات مرتفع نسبيًا.

بالإضافة إلى ذلك، وبغض النظر عن طريقة الإنتاج المستخدمة، يحتاج رابع فلوريد الكربون الخام إلى معالجة خاصة لتحسين نقائه. وتشمل عملية المعالجة بشكل أساسي التخليل والامتزاز والتقطير.