184802. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hidrogén-fluorid előállítására
1 2 vű hőmérsékletállandóságot kapunk, mivel, a kétlépcsős égés miatt, amely kizárja a helyi túlmelegedési, valamint N0X gázok képződését, másrészt — a távozó gázoktól elkülönített szilárd anyag visszakeringtetése által — nagy hőmérsékletállandóságot érünk el az örvényréteges reaktor/leválasztó/visszahordó vezeték-rendszerben. Fluidizáló gázként gyakorlatilag minden tetszés szerinti gáz alkalmazható, amely a távozó gázok minőségét nem befolyásolja. Ilyen gázként valamely közömbös gáz, így visszavezetett füstgáz (távozó gáz), nitrogéngáz és vízgőz egyaránt alkalmas. Az égési folyamat elősegítése érdekében azonban előnyös, ha a bevezetésre kerülő oxigéntartalmú gázok egy részáramát fluidizáló gázként az örvényréteges reaktorba visszük. Az eljárás kivitelezésére annak előnyös megvalósítása során a következő lehetőségek adódnak. 1. Fluidizáló gázként közömbös gázt alkalmazunk. Ekkor elengedhetetlen, hogy az oxigéntartalmú égésterméket szekunder gázként legalább két egymás feletti síkon vigyük be. 2. Fluidizáló gázként már oxigén tartalmú gázt használunk. Ekkor elegendő a szekunder gáz egy síkon való bevitele. Magától értetődően a szekunder gáz bevitele ennél a megvalósításnál is több síkra elosztható. Minden egyes beviteli síkon előnyös több bevezető nyílás alkalmazása a szekunder gáz számára. A fluidizáló gáz és a szekunder gáz térfogatarányának 1:20-2:1 között kell lennie. Célszerű, ha a szekunder gázt 30 %-ig terjedő magasságban vezetjük be, az örvényágyas reaktor teljes magasságára számítva, a bevezetésnek azonban legalább 1 méterrel a fluidizáló gáz bevitele felett kell történnie. Amenynyiben a szekunder gáz bevitelét több síkon végezzük, a 30 % értéket a legfelső szekunder gázbevezetés magassági helyzetére vonatkoztatjuk. Ez a magasság egyrészt elég nagy teret biztosít az első égési lépcső számára ahhoz, hogy közelítőleg teljes átalakulás menjen végbe az éghető alkotók és az oxigéntartalmú gáz között — akár a fluidizáló gázt, akár a szekunder gázt vezetjük egy alacsonyabban fekvő síkon — és másrészt lehetőség van arra, hogy a felső, a szekunder gázhozzávezetés fölött fekvő reakciótérben kielégítően nagy égetőzónát létesítsünk. Az örvényréteges reaktorban a szekunder gázbevezetés felett uralkodó gázsebességek rendszerint 5 m/sec felett vannak és 15 m/sec nagyságig terjednek. Az örvényréteges reaktor átmérőjének és magasságának az arányát úgy kell megválasztani, hogy a gáz tartózkodási ideje 0,5— 8,0 sec, előnyösen 1—4 sec legyen. A fluortartalmú anyag szemcse átmérőjének 30—250 pm-nek kell lennie, mivel így jó örvénykörülmények biztosíthatók, de még elég rövidek a reakcióidők. Az örvényágyban beállítandó átlagos szuszpenziósűrűség tág határok között változhat és egészen 100 kg/m3 nagyságig terjedhet. Kis nyomásveszteségre való tekintettel az átlagos szuszpenziósűrűséget a szekunder gázhozzávezetés felett 10-40 kg/m3 tartományba eső értékre kell beállítani. Az üzemi körülményeknek Froude és Archimedes számok által való meghatározásánál a következő tartományok adódnak: 0,1 < 3/4 . F 2 . —^------< 10 r Pk-Pg illetve 0,01 <Ar< 100 mimellett Ar= * Pg.V2 ahol Fr = Froude-szám Ar= Archimedes-szám u = realtív gázsebesség m/sec g g = gázsűrűség kg/m3 gic = szilárd rész sűrűsége kg/m3 dk = gömbalakú részecske átmérője m-ben v = kinematikai viszkozitás m2/sec g = gravitációs állandó m/sec2 A fluortartalmú anyag bevitelét az örvényrétegen reaktorba szokásos módon végezzük, célszerűen egy vagy több lándzsa segítségével, például pneumatikus befúvatással. A jó keresztirányú keverés következtében viszonylag kis számú bevezető lándzsa elegendő, sőt kis örvényréteges reaktorméreteknél egyetlen lándzsa is megteszi. A találmány kimagasló előnye abban van, hogy a visszahűtött szilárd anyag alkalmazásával a távozó gázok hirtelen lehűlése megy végbe, a korróziós problémák messzemenően elkerülhetők és a hőátvitelt akadályozó porlerakódások természetszerűleg nem jöhetnek létre. A szilárd anyagok visszahűtése — az előnyös kivitelnél örvényhűtéssel - olyan körülmények között történik, amelyek lehetővé teszik a nagy hőátvitelt a hűtőközeghez. A hűtésre szolgáló szilárd anyagot egy elkülönített, azaz a pirohidrolitikus lépcsőben a szilárd anyagtól elválasztott körfolyamatban vezetjük azért, hogy — a kezdeti fázistól eltekintve — HF-fel való telítés ne menjen végbe, illetve a hűtő fázisban, HF-veszteségek ne történjenek. A távozó gáz hűtésmódja ezenkívül kizárja a távozó gáz hígulását vagy legalább a lehető legkisebbre csökkenti azt, így a szilárd anyaggal való hűtés kiegészítésére csekély mennyiségű vizet, például egy a visszahűtött szilárd anyag hozzáadásához csatolt lépéshez, adhatunk. A találmány szerinti eljárást a folyamatábra és a kiviteli példák segítségével közelebről is megvilágítjuk. Fluortartalmú anyagot, vizet, adott esetben gőz formájában, és — amennyiben szükséges fűtőanyagot — az 1 örvényréteges reaktorból, a 2 leválasztó ciklonból és a 3 visszatápláló vezetékből képezett cirkulációs rendszerbe viszünk a 4, 5 és 6 lándzsák segítségével. Egy a bevitt fluortartalmú anyagnak megfelelő pirohidrolitikus maradékot elég hosszú tartózkodási idő után a 7 vezetéken át eltávolítunk és elöntjük azt,vagy lúggal kezeljük értékes anyagok kinyerése érdekében. Az 1 örvényréteges reaktorból távozó gáz a 8 lebegtető hőcserélőbe kerül, ahol érintkezik a 9 vezetéken át bevitt, körfolyamatban vezetett szilárd anyaggal és megkapja az első hűtést. A 10 következő leválasztóban a gázt és a szilárd anyagot elválasztjuk. A gáz egy 11 második 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
