Десорбер Советский патент 1985 года по МПК B01D53/04 B01D1/22 

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано для десорбции фтористого водорода выпариванием из растворов «серная кислота - фтористый водород - вода.

Цель изобретения - повышение производительности десорбера по десорбирован ному газу и получение газа в виде высококонцентрированного фтористого водорода.

На чертеже изображена конструкция электродного пленочного десорбера.

Десорбер содержит электродную трубчатую греющую камеру, паровую камеру и куб десорбера.

Электродная греюш,ая камера 1 состоит из установленных по оси в чередуюш.емся порядке трубчатых электродов 2 и изоляторов 3, диаметр которых меньше диаметра электродов, диэлектрического винтового элемента 4 и сливных зонтов 5, выполненных в виде полого усеченного конуса из диэлектрика. Для обеспечения электрического контакта между поверхностью электродов и раствором в приэлектродной зоне трубчатые изоляторы 3 снабжены переливными порогами, которые перекрывают 0,5-0,8 длины электродов в нижней их части.

Куб 6 десорбера снабжен смесителем 7 трубчатого типа с отверстиями на боковой поверхности трубы, по которому в кубпоступает олеум.

Паровая камера 8 имеет брызгоотстойник 9.

Кроме того, десорбер снабжен патрубком 10 подачи исходного раствора, патрубком 11 отвода газообразных продуктов и патрубком 12 отвода кубовой кислоты.

Десорбер работает следующим образом.

Исходный раствор «серная кислота - втористый водород - вода непрерывно поступает через патрубок 10. Через переливной порог, образованный верхним трубчатым изолятором 3, раствор стекает пленкой от верхнего заземленного трубчатого электрода 2 по внутренней поверхности трубчатого межэлектродного изолятора и по наружной поверхности сливного зонта 5 в приэлектродную зону центрального фазового трубчатого электрода 2. Подобным образом через нижний трубчатый электрод 2 раствор стекает в куб 6 десорбера. По мере стекания пленки раствора происходит постепенное нагревание раствора за счет выделения тепла при пропускании переменного электрического тока промьт1ленной частоты, подводимого с помощью трубчатых электродов 2 через стекающую пленку раствора. С поверхности греющей пленки раствора происходит частичное выделение в газовую фазу фтористого водорода и воды. Кроме того, электрический ток повышает летучесть фтористого водорода и способствует повыщению его выхода и концентрации в газовой фазе. Полное извлечение фтористого водорода в газовую фазу происходит в кубе 6 десорбера за счет дополнительного количества тепла, выделяющегося в результате смещения стекающего раствора и олеума, поступающего в куб 6 десорбера через смеситель 7. Серный ангидрид олеума связывает свободную воду, не испаривщуюся с поверхности стекающей пленки, и тем самым способствует повыщению степени чистоты газовой фазы и снижению энергетических затрат на проведение процесса десорбции за счет использования теплоты смешения олеума и десор5 бируемого раствора. Поднимающиеся пары, проходя через винтовой элемент, частично очищаются за счет абсорбции воды (как более высококипящего компонента газовой фазы), стекающей пленкой в верхней части греющей камеры, где ее температура ниже,

0 чем температура пленки в нижней части греющей камеры. Газ в виде высококонцентрированного фтористого водорода, проходя брызгоотстойник 9, удаляется через патрубок 11. Отработанный кубовый раствор серной кислоты концентрацией 95-98% отводится через патрубок 12.

Работа десорбера в пленочном режиме при плотности тока на электродах 0,1 - 0,3 А/см 2 и в растворе 3-4 А/см позволяет повысить производительность по десорби0 руемому газу в 1,2-1,4 раза. Сливные диэлектрические зонты обеспечивают надежный электрический контакт стекающей пленки с раствором в приэлектродной зоне, а выполнение выступающей части изоляторов, расположенных на расстоянии 0,5-0,8 высоты электрода, обеспечивает электрический контакт раствора в приэлектродной зоне с рабочей поверхностью электродов.

Перекрывание менее 0,5 высоты электродов привело бы к чрезмерному уменьшению рабочей поверхности электродов, а значит и к увеличению плотности тока на них. Поэтому параметр «0,5-0,8 длинь) нижней части электродов выбран как оптимальный и существенный отличительный признак. Для 5 подтверждения данного положения проведено моделирование пленочной электродной греющей камеры с тремя электродами при различной высоте переливного порога и диаметре изолятора в два раза меньшем диаQ метра электрода, высоте электрода, равной 0,5 диаметра электрода, и толщине пленки, равной 0,07 высоты электрода, при плотности тока в пленке раствора 3 А/см. Средний электрод выполнен разрезным по высоте электрода. При исследовании определялась отдельно высота контакта электрода со стекающей сверху пленкой раствора и высоты контакта электрода со стекающей вниз пленкой раствора и соответствующей плотности тока по поверхности электрода. Влияние относительной высоты переливного по;

рога на работу электрода приведено в таблице.

ДЕСОРБЕР, содержащий греющую камеру из чередующихся по оси электродов и изоляторов, диаметр которых меньше диаметра электродов, паровую камеру с /гбрызгоотстойником, днище и патрубки подачи и удаления жидкости и газообразных продуктов, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности по десорбированному газу и получения газа в виде высококонцентрированного фтористого водорода, изоляторы греющей камеры снабжены сливными зонтами, выполненными в виде полых усеченных конусов и установленными большими основаниями над выступающей верхней частью изоляторов, расположенной на расстоянии 0,5-0,8 высоты электродов, днище десорбера снабжено смесителем жидкости с олеумом, а греющая камера имеет размещенный в верхнем изоляторе винтовой элемент из диэлектрика. (Л rs сд СП со 4

Примечание.

Как следует из экспериментальных данных, устойчивый пленочный режим и рекомендуемая плотность тока на поверхности контакта раствора и электрода достигаются при относительной высоте переливного порога, равной 0,5-0,8. При величине менее 0,5 плотность тока возрастает до 0,67 А/см 2. При относительной высоте переливного порога, равной 0,4, площадь электрода полезно используется только на 45%. При величине переливного порога более 0,85 мал зазор для создания пленки между зонтом и изолятором, а плотность тока на поверхности контакта электрода со стекающей сверху пленкой вь1ше допустимой (0,67 А/см). Неустойчивый режим, недостаточен зазор для прохождения пленки между зонтом и изолятором.