ES2586735T3 - Sistema de reciclaje sin contaminación para producir, de manera segura, fluoruro de hidrógeno anhidro - Google Patents

Sistema de reciclaje sin contaminación para producir, de manera segura, fluoruro de hidrógeno anhidro Download PDF

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Yueming Yu
Sihai Zhou
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Abstract

Un sistema de recuperación sin contaminación para recuperar hidruro de flúor de manera segura en la producción de hidruro de flúor anhidro, comprendiendo dicho sistema: un compartimento (20), un reactor (10) dispuesto en el compartimento (20) para producir hidruro de flúor, comprendiendo el reactor (10) dos extremos a través de los cuales puede salir un gas que contiene hidruro de flúor, un estanque de agua (40) dispuesto en el fondo del compartimento (20); en el que ambos lados del compartimento (20) están provistos simétricamente de una entrada de aire (32) para introducir aire del exterior; dos campanas de absorción (21) están dispuestas encima de los dos extremos del reactor (10) respectivamente para absorber el gas que contiene hidruro de flúor; al menos dos torres de absorción (23) están dispuestas encima del compartimento (20) y conectadas en serie por medio de tuberías para transportar el gas que contiene hidruro de flúor entre las torres de absorción vecinas (23); y la serie de torres de absorción (23) están conectadas a dichas dos campanas de absorción (21) por medio de dos conductos respectivamente, de modo que las campanas de absorción (21) pueden aspirar el gas que contiene hidruro de flúor que sale del reactor (10) dentro de las torres de absorción (23); unas tuberías de agua están provistas para conectar cada una de las torres de absorción (23) al estanque de agua (40), en el que, en la parte superior de cada una de las torres de absorción (23), una tubería de agua está dispuesta para proporcionar agua para rociar sobre el gas que contiene hidruro de flúor dentro de la torre de absorción (23), en el que, en el fondo de cada una de las torres de absorción (23), otra tubería de agua está dispuesta para hacer circular el agua con el hidruro de flúor absorbido dentro del estanque de agua (40); unos enfriadores (232) están dispuestos en las tuberías de gas que contiene hidruro de flúor que conectan las torres de absorción (23) para reducir la temperatura del hidruro de flúor en las torres de absorción (23); y un receptor (233) está dispuesto en las torres de absorción (23) de modo que el ácido fluorhídrico absorbido por las torres de absorción (23) y enfriado por los enfriadores (232) puede hacerse circular dentro del estanque de agua (40).

Description

DESCRIPCION
Sistema de reciclaje sin contaminacion para producir, de manera segura, fluoruro de hidrogeno anhidro 5 Campo tecnico de la invencion
[0001] La presente invencion se refiere a un sistema de recuperacion sin contaminacion para producir, de
manera segura, hidruro de fluor anhidro, y en particular, a un sistema de recuperacion sin contaminacion para
producir, de manera segura, hidruro de fluor anhidro que puede garantizar absolutamente la seguridad de su
10 medioambiente circundante.
Tecnica antecedente de la invencion
[0002] El hidruro de fluor anhidro es una materia prima industrial importante, pero es sumamente fuerte, 15 toxico, corrosivo y nocivo para el medio ambiente, y tendra como resultado un peligro significativo para las
poblaciones y los cultivos agncolas alrededor de las mismas. Existe una fuga inevitable de hidruro de fluor durante la carga y descarga. Ademas, en caso de un control inapropiado de la temperatura o la velocidad de reaccion, se provocara presion excesiva, con el resultado de una apertura automatica de la valvula de descarga dispuesta en ambos extremos del reactor y la liberacion de hidruro de fluor desde ambos extremos del reactor, lo cual causa 20 contaminacion ambiental y un enorme desperdicio de material, vease, por ejemplo, el documento US5552121.
[0003] En vista de las razones anteriores, como encontrar un modo de preparacion y reutilizacion segura y
respetuosa con el medio ambiente de hidruro de fluor anhidro determina las expectativas de la industria de
produccion de hidruro de fluor y la proteccion del medio ambiente y los recursos locales, asf como la realizacion y
25 ejecucion de las polfticas sobre tecnologfas de produccion limpia y exhaustiva utilizacion de recursos propugnadas encarecidamente por nuestra nacion.
Resumen de la invencion
30 [0004] Para solucionar los problemas tecnicos anteriores, la presente invencion proporciona un sistema de recuperacion sin contaminacion para producir, de manera segura, hidruro de fluor anhidro, caracterizado por comprender: un compartimento, un reactor para producir hidruro de fluor, y un estanque de agua; el reactor esta dispuesto en el compartimento; el estanque de agua esta dispuesto en el fondo del compartimento; unas campanas de absorcion estan dispuestas respectivamente encima de ambos extremos del reactor para absorber gas de hidruro 35 de fluor; al menos dos torres de absorcion conectadas mutuamente en serie por medio de tubenas estan dispuestas encima del compartimento; unas tubenas de agua conectadas con el estanque de agua estan dispuestas respectivamente en la parte superior y el fondo de la torre de absorcion; y un enfriador y un receptor conectados con el estanque de agua estan dispuestos sobre las tubenas.
40 [0005] En comparacion con la tecnica anterior, el presente sistema de recuperacion presenta las ventajas de poder controlar el alcance sobre el cual puede difundirse el hidruro de fluor. Es decir, si existe presion excesiva en el reactor, el hidruro de fluor asf escapado puede controlarse dentro del compartimento sin fugas, evitando de ese modo la contaminacion del medio ambiente en tanto que logrando una recuperacion y reutilizacion eficaz del gas de hidruro de fluor escapado.
45
[0006] En particular, si se escapa gas de hidruro de fluor desde ambos extremos del reactor, sera aspirado por las campanas de absorcion en una direccion dada y absorbido dentro de las torres de absorcion, impidiendose que se difunda en el compartimento. Si la temperatura en la torre de absorcion es demasiado elevada, se hara que el gas se dilate hacia el exterior, conduciendo a peligro para la seguridad y contaminacion. Sin embargo, la
50 disposicion del enfriador puede reducir la temperatura del hidruro de fluor en la torre de absorcion a tiempo, y garantizar la continuacion de la absorcion.
[0007] Unas tubenas de agua conectadas con el estanque de agua estan dispuestas respectivamente en la parte superior y el fondo de la torre de absorcion. La tubena de agua en la parte superior rocfa agua sobre el gas
55 absorbido, de modo que puede proporcionar continuamente el agua requerida en la torre de absorcion, y al mismo tiempo aumentar la capacidad de absorber gas de la torre de absorcion. La tubena de agua en el fondo puede hacer circular el agua que absorbe el hidruro de fluor dentro del estanque de agua. Ademas, un receptor esta dispuesto de modo que el acido fluorhudrico absorbido por la torre de absorcion y enfriado por el enfriador pueda hacerse circular dentro del estanque de agua. La cantidad de agua en el estanque es suficiente para absorber todo el gas de hidruro
de fluor producido en la reaccion. Si existe alguna explosion en el reactor, el gas de hidruro de fluor as^ producido puede ser absorbido completamente por el agua del estanque, asegurando la total contencion del hidruro de fluor escapado y la absoluta seguridad del medio ambiente circundante. Ademas, el acido fluortudrico absorbido puede ser reutilizado para ahorrar recursos y una mayor eficiencia de absorcion.
5
[0008] Ambos lados del compartimento estan provistos simetricamente de una entrada de aire para introducir aire del exterior.
[0009] Preferentemente, estan cargadas perlas de plastico poroso en la torre de absorcion.
10
[0010] Preferentemente, la campana de absorcion en cada lado esta conectada con tres torres de absorcion.
[0011] La presente invencion adopta ademas las caractensticas tecnicas anteriores, lo cual proporciona las siguientes ventajas: el agua procedente de la tubena de agua en la parte superior de la torre de absorcion es rociada
15 sobre las perlas de plastico poroso, de modo que puede aumentarse el area de absorcion de agua y las perlas de plastico poroso, puede mejorarse la capacidad de absorber gas de la torre de absorcion, y el hidruro de fluor puede ser absorbido por las torres de absorcion lo maximo posible; preferentemente, tres torres de absorcion estan dispuestas de modo que el gas de hidruro de fluor puede ser absorbido suficientemente en tanto que ahorrando energfa y reduciendo el desperdicio.
20
[0012] Un rociador y un detector para detectar y dar la alarma estan instalados en la parte superior del compartimento.
[0013] La presente invencion adopta ademas las caractensticas tecnicas anteriores que proporcionan las
25 siguientes ventajas: si el detector detecta que la concentracion de hidruro de fluor en el compartimento alcanza un
cierto valor, el rociador se pondra en marcha automaticamente y rociara agua sobre el gas; el agua que absorbe el gas circulara dentro del estanque de agua, y puede ser reciclada como acido fluorhfdrico, lo cual ademas ahorra recursos y aumenta la eficiencia de absorcion.
30 [0014] Preferentemente, estan dispuestos ventiladores impelentes en la campana de absorcion y la tubena para aspirar el gas, y un controlador de velocidad de ventilador impelente esta dispuesto en la campana de absorcion.
[0015] La presente invencion adopta ademas las caractensticas tecnicas anteriores que proporcionan las
siguientes ventajas: la disposicion del ventilador impelente acelera la circulacion del gas, de modo que el gas puede
35 ser absorbido mas completamente por el agua; el controlador de velocidad de ventilador impelente puede ajustar la velocidad de rotacion del ventilador impelente, y controlar la fuerza de aspiracion del ventilador impelente, de modo que, funcionando normalmente, se utilizan una velocidad inferior y una menor fuerza, y la fuerza de aspiracion se ajusta automaticamente para aspirar el gas cuando la concentracion del gas de hidruro de fluor es relativamente elevada, consiguiendo asf ahorro de energfa, respeto por el medioambiente y seguridad.
40
[0016] Preferentemente, un tanque de absorcion esta dispuesto en el compartimento para absorber el gas restante despues de ser absorbido en la torre de absorcion.
[0017] Preferentemente, un estanque de cal esta dispuesto debajo del compartimento, la cual esta conectada con 45 la parte superior y el fondo del tanque de absorcion.
[0018] Preferentemente, el tanque de absorcion esta cargado con perlas de plastico poroso.
[0019] La presente invencion adopta ademas las caractensticas tecnicas anteriores que proporcionan las 50 siguientes ventajas: un tanque de absorcion con agua salobre esta dispuesto en la torre de absorcion; unas perlas
de plastico poroso estan cargadas en el tanque de absorcion; la parte superior y el fondo del tanque de absorcion estan conectados respectivamente con el estanque de cal; unas tubenas estan dispuestas en la parte superior del tanque de absorcion para rociar agua sobre las perlas de plastico poroso; y el agua salobre, despues de absorber el gas, es reciclada dentro del estanque de cal desde el fondo del mismo, de modo que se forma una circulacion con el 55 estanque de cal.
[0020] Preferentemente, una chimenea esta dispuesta en el tanque de absorcion para evacuar el gas restante despues de ser absorbido en el tanque de absorcion.
[0021] La presente invencion adopta ademas las caractensticas tecnicas anteriores que proporcionan las siguientes ventajas: el gas de hidruro de fluor y el vapor de agua despues de ser absorbidos en la torre de absorcion pueden ser absorbidos nuevamente; el gas restante puede ser evacuado a traves de la chimenea que tiene, preferentemente, una altura de 50 metros; y la concentracion de hidruro de fluor en el gas evacuado cumple el
5 estandar de emisiones, no causa contaminacion al medioambiente y minimiza el gas nocivo en el compartimento.
[0022] Preferentemente, la campana de absorcion tiene una forma de semidrculo, de cfrculo o de polfgono.
[0023] La presente invencion adopta ademas las caractensticas tecnicas anteriores que proporcionan las
10 siguientes ventajas: la forma de la campana de absorcion se disena en consecuencia basandose en el estado del
orificio de la valvula de descarga en ambos lados del reactor, y puede ser semicircular, circular o cuadrada, y otra forma que pueda absorber eficazmente el gas de hidruro de fluor; este diseno facilita la mejora de la fuerza de aspiracion y el efecto de aspiracion del ventilador impelente, ahorrando energfa, mejorando aun mas la eficiencia de absorcion de hidruro de fluor y reduciendo la contaminacion del medioambiente.
15
[0024] Preferentemente, los dos lados del compartimento estan provistos simetricamente, respectivamente, de: una ventana de observacion fabricada de vidrio organico, y una puerta de plastico-acero.
[0025] La presente invencion adopta ademas las caractensticas tecnicas anteriores que proporcionan las
20 siguientes ventajas: las puertas de plastico-acero estan dispuestas en ambos lados del reactor en el presente
sistema, las cuales estan constituidas por material interior de acero y material exterior de plastico para anticorrosion; la ventana de observacion fabricada de vidrio organico esta dispuesta para facilitar que un tecnico observe la situacion dentro del reactor; y las entradas de aire en ambos lados estan dispuestas de modo que el hidruro de fluor puede ser empujado al interior de la campana de absorcion, y contenido ademas en el compartimento sin fugas, 25 asegurando asf una produccion absolutamente segura.
Breve descripcion de los dibujos
[0026]
30
La fig. 1 es una vista estructural esquematica de un ejemplo segun la presente invencion; la fig. 2 es una vista estructural esquematica de un ejemplo segun la presente invencion; y 35 la fig. 3 es una vista estructural esquematica de un ejemplo segun la presente invencion.
Descripcion detallada de las realizaciones preferentes de la invencion
[0027] Los ejemplos preferentes de la presente invencion se describiran en mas detalle en combinacion con los 40 dibujos.
[0028] Ejemplo 1: Tal como se muestra en la fig. 1, un sistema de recuperacion sin contaminacion para producir, de manera segura, hidruro de fluor anhidro comprende: un compartimento 20, un reactor 10 para producir hidruro de fluor, y un estanque de agua 40 dispuesto en el fondo; el reactor 10 esta dispuesto en el compartimento; campanas
45 de absorcion 21 estan dispuestas respectivamente encima de ambos extremos del reactor para absorber el gas de hidruro de fluor; el menos dos torres de absorcion 23 conectadas mutuamente en serie por medio de tubenas estan dispuestas encima del compartimento 20; tubenas de agua conectadas con el estanque de agua estan dispuestas respectivamente en la parte superior y el fondo de la torre de absorcion 23; y un enfriador 232 y un receptor 233 conectados con el estanque de agua 40 estan dispuestos en las tubenas.
50
[0029] Unas perlas de plastico poroso 231 estan cargadas en la torre de absorcion 23.
[0030] Un rociador 24 y un detector 25 para detectar y dar la alarma estan instalados en la parte superior del compartimento 20.
55
[0031] Unos ventiladores impelentes 22 estan dispuestos entre la campana de absorcion 21 y la torre de absorcion23, y entre las torres de absorcion 23, para aspirar el gas, y un controlador de velocidad de ventilador impelente 27 esta dispuesto en la campana de absorcion 21.
[0032] Un tanque de absorcion 26 esta dispuesto en el compartimento 20 para absorber el gas restante despues de ser absorbido en la torre de absorcion 23.
[0033] Un estanque de cal 50 esta dispuesto debajo del compartimento 20, la cual esta conectada con la parte 5 superior y el fondo del tanque de absorcion 26.
[0034] En particular, si se escapa gas de hidruro de fluor desde ambos extremos del reactor 10, sera aspirado por las campanas de absorcion 21 en una direccion dada y absorbido dentro de las torres de absorcion 23, impidiendose que se difunda en el compartimento 20. Si la temperatura en la torre de absorcion 23 es demasiado elevada, se hara
10 que el gas se dilate hacia el exterior, conduciendo a peligro para la seguridad y contaminacion. Sin embargo, la disposicion del enfriador 232 puede reducir la temperatura del hidruro de fluor en la torre de absorcion 23 a tiempo, y garantizar la continuacion de la absorcion.
[0035] La tubena de agua en la parte superior de la torre de absorcion 23 rocfa agua sobre el gas absorbido en las 15 perlas de plastico poroso 231, para aumentar el area superficial de contacto del agua con el gas absorbido. Por lo
tanto, puede proporcionar continuamente el agua requerida en la torre de absorcion 23, y al mismo tiempo aumentar la capacidad de absorber gas de la torre de absorcion 23. La tubena de agua en el fondo puede hacer circular el agua que absorbe el hidruro de fluor dentro del estanque de agua 40. Ademas, el receptor 233 esta dispuesto de modo que el acido fluortudrico absorbido por la torre de absorcion 23 y enfriado por el enfriador pueda hacerse 20 circular dentro del estanque de agua 40. El acido fluortudrico absorbido puede reutilizarse. Tambien estan dispuestas unas tubenas en la parte superior del tanque de absorcion 26 para rociar agua sobre las perlas de plastico poroso, y el agua salobre absorbida puede ser reciclada dentro del estanque de cal 50 para formar una circulacion con el estanque de cal 50, ahorrando recursos y aumentando la eficiencia de absorcion.
25 [0036] Ejemplo 2: Tal como se muestra en la fig. 2, la diferencia respecto a lo mostrado en el ejemplo 1 radica en que los dos lados del compartimento estan provistos simetricamente, respectivamente, de: una ventana de observacion 31 fabricada de vidrio organico, y una puerta de plastico-acero 30, y una entrada de aire 32 para introducir aire del exterior.
30 [0037] La presente invencion adopta ademas las caractensticas tecnicas anteriores que proporcionan las siguientes ventajas: las puertas de plastico-acero 30 estan constituidas por material interior de acero y material exterior de plastico para anticorrosion; la ventana de observacion 31 fabricada de vidrio organico puede facilitar que un tecnico observe la situacion dentro del reactor; y las entradas de aire 32 en ambos lados estan dispuestas de modo que el hidruro de fluor puede ser empujado al interior de la campana de absorcion 21, y contenido ademas en 35 el compartimento sin fugas, asegurando asf una produccion absolutamente segura.
[0038] Ejemplo 3: Tal como se muestra en la fig. 3, la diferencia respecto a lo de la fig. 2 donde se omite la torre de absorcion en un lado de la campana de absorcion 21 radica en que una chimenea 60 esta dispuesta en el tanque de absorcion 26. La concentracion de hidruro de fluor en el gas evacuado cumple el estandar de emisiones, no causa
40 contaminacion al medioambiente y minimiza el gas nocivo en el compartimento.
[0039] La presente invencion adopta ademas las caractensticas tecnicas anteriores que proporcionan las siguientes ventajas: si existe algo de gas de hidruro de fluor sin absorber, puede ser evacuado a traves de la chimenea, para minimizar el gas nocivo en el compartimento 20.
45

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un sistema de recuperacion sin contaminacion para recuperar hidruro de fluor de manera segura en la produccion de hidruro de fluor anhidro, comprendiendo dicho sistema:
    5
    un compartimento (20),
    un reactor (10) dispuesto en el compartimento (20) para producir hidruro de fluor, comprendiendo el reactor (10) dos extremos a traves de los cuales puede salir un gas que contiene hidruro de fluor,
    10
    un estanque de agua (40) dispuesto en el fondo del compartimento (20); en el que
    15 ambos lados del compartimento (20) estan provistos simetricamente de una entrada de aire (32) para introducir aire del exterior;
    dos campanas de absorcion (21) estan dispuestas encima de los dos extremos del reactor (10) respectivamente para absorber el gas que contiene hidruro de fluor;
    20
    al menos dos torres de absorcion (23) estan dispuestas encima del compartimento (20) y conectadas en serie por medio de tubenas para transportar el gas que contiene hidruro de fluor entre las torres de absorcion vecinas (23); y
    la serie de torres de absorcion (23) estan conectadas a dichas dos campanas de absorcion (21) por medio de dos 25 conductos respectivamente, de modo que las campanas de absorcion (21) pueden aspirar el gas que contiene hidruro de fluor que sale del reactor (10) dentro de las torres de absorcion (23);
    unas tubenas de agua estan provistas para conectar cada una de las torres de absorcion (23) al estanque de agua (40), en el que, en la parte superior de cada una de las torres de absorcion (23), una tubena de agua esta dispuesta 30 para proporcionar agua para rociar sobre el gas que contiene hidruro de fluor dentro de la torre de absorcion (23), en el que, en el fondo de cada una de las torres de absorcion (23), otra tubena de agua esta dispuesta para hacer circular el agua con el hidruro de fluor absorbido dentro del estanque de agua (40);
    unos enfriadores (232) estan dispuestos en las tubenas de gas que contiene hidruro de fluor que conectan las torres 35 de absorcion (23) para reducir la temperatura del hidruro de fluor en las torres de absorcion (23); y
    un receptor (233) esta dispuesto en las torres de absorcion (23) de modo que el acido fluortudrico absorbido por las torres de absorcion (23) y enfriado por los enfriadores (232) puede hacerse circular dentro del estanque de agua (40).
    40
  2. 2. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que un rociador (24) y un detector (25) estan instalados en una parte superior del compartimento (20), en el que dicho detector (25) esta adaptado para detectar la concentracion del hidruro de fluor en el compartimento (20), y cuando se detecta que la concentracion del hidruro de fluor en el compartimento (20) alcanza un cierto valor, el rociador (24) esta adaptado para comenzar a rociar agua
    45 sobre el gas que contiene hidruro de fluor en el compartimento (20).
  3. 3. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que unos ventiladores impelentes (22) estan dispuestos en los conductos que conectan las campanas de absorcion (21) con la serie de torres de absorcion (23).
    50 4. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que un tanque de absorcion (26) para absorber el gas que
    contiene hidruro de fluor restante despues de ser absorbido por las torres de absorcion (23) esta dispuesto ademas en el compartimento (20).
  4. 5. El sistema segun la reivindicacion 4, en el que un estanque de cal (50) esta dispuesto debajo del 55 compartimento (20), y la parte superior y el fondo del tanque de absorcion (26) estan conectados respectivamente
    con el estanque de cal (50).
  5. 6. El sistema segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que unas perlas de plastico poroso (231) estan dispuestas en la torre de absorcion (23) y el tanque de absorcion (26).
  6. 7. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que la campana de absorcion (21) tiene una forma de
    semidrculo, de drculo o de polfgono.
    5 8. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que ambos lados del compartimento (20) estan provistos
    simetricamente de una ventana de observacion (31) fabricada de vidrio organico, y una puerta de plastico-acero (30).
  7. 9. El sistema segun la reivindicacion 1 o 2, en el que cada una de las dos campanas de absorcion (21)
    10 esta conectada con tres torres de absorcion (23).
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