KR830001540B1 - Preparation of Hydrogen Fluoride - Google Patents

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훼아이니히테 알루미눔-베르케 아크치엔게젤샤후트
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Abstract

내용 없음.No content.

Description

불화 수소의 제법Preparation of Hydrogen Fluoride

도면은 본 발명의 공정을 수행하기 위한 공장설비를 설명하는 유동선도이다.The figure is a flow diagram illustrating plant equipment for carrying out the process of the invention.

본 발명은 팽창형 유동상(expandedfluidized bed)에서 불소함유물을 열가수분해 처리하고, 이때 방출되는 기체를 냉각시켜 불화수소를 얻은 불화수소(HF)의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing hydrogen fluoride (HF) obtained by thermal hydrolysis treatment of a fluorine-containing substance in an expandedfluidized bed and cooling the gas emitted at this time.

불소함유물은 고온에서 수증기의 존재하에서(열가수분해) 불화수소가 방출되고, 방출된 불화수소를 응축 또는 세정(scrubbing) 단계로 고농도의 불화수소를 회수할 수 있다는 사실은 잘 알려져 있다.It is well known that fluorine-containing substances are released at high temperatures in the presence of water vapor (thermohydrolysis), and high concentrations of hydrogen fluoride can be recovered by condensation or scrubbing of the released hydrogen fluoride.

불화수소를 열가수분해 방법으로 유리시키는 것은, 전기분해에 의한 알루미늄의 제조과정에서 나오는 폐기물질을 이용할 수 있으므로 특히 의미가 있다. 예를들면, 용융염 전기분해(fused salt electrolysis)에 의해 알루미늄을 생산할 때, 보통빙정석이나 유사한 불소함유용제를 사용하는데, 불소함유성분이 전해조의 라이닝(lining)에 부착된다. 이런 라이닝은 수시로 갈아주어야 하는데, 전해조의 작동양상이나 라이닝이 작동한 시간에 따라 불소를 10-15%(중량) 함유하게 된다.The liberation of hydrogen fluoride by the thermal hydrolysis method is particularly meaningful because waste materials from the production of aluminum by electrolysis can be used. For example, when producing aluminum by fused salt electrolysis, usually cryolite or similar fluorine-containing solvents are used, where the fluorine-containing components are attached to the lining of the electrolyzer. These linings should be changed from time to time, depending on the behavior of the electrolyzer or the time the lining has been running, which will contain 10-15% (by weight) of fluorine.

또한 용융염 전기분해에서 방출되는 기체를 건조 세정시켜 불화수소를 분리해낼 수도 있다. 알루미나가 화학적 흡착제로 사용되는데, 이 흡착제는 불화수소를 함유하게 되고, 또한 방출되는 기체중에 함유된 다른 불순물(탄소, 황, 철, 실리콘, 인 또는 바나듐)도 흡착하게 되므로 용융염 전기분해에 계속적으로 사용할 수 없기 때문에 처리해야 한다.Hydrogen fluoride may also be separated by dry cleaning the gas released from molten salt electrolysis. Alumina is used as a chemical adsorbent, which contains hydrogen fluoride and also adsorbs other impurities (carbon, sulfur, iron, silicon, phosphorus, or vanadium) in the released gas, thereby continuing to melt salt electrolysis. It must be handled because it cannot be used.

알루미늄이나 알카리 금속과 같은 유용한 물질들을 회수하는 것과 더불어(미국특허 명세서 4,113,832), 그러나 폐기물질이 열가수분해에 의해 이용될 수 있다는 사실은 알려져 있다(독일명세서 2,346,537과 2,403,282 참조). 위에서 말한 열가수분해는 예를들면, 1100-1350℃의 온도에서 적당량의 수증기 존재하에서, 팽창형 유동상에서 행해진다. 알카리 불화물이나 불화수소는 배출기체로부터 분리되고, 열가수분해 고체잔류물은 알카리용액으로 용해시켜 걸러내면 수화된 알루미나가 생성된다. 알카리 불화물이In addition to recovering useful materials such as aluminum and alkali metals (US Pat. No. 4,113,832), however, it is known that waste materials can be used by thermal hydrolysis (see German specifications 2,346,537 and 2,403,282). The above-mentioned thermal hydrolysis is carried out in an expanded fluidized bed, for example, in the presence of an appropriate amount of water vapor at a temperature of 1100-1350 ° C. Alkali fluoride or hydrogen fluoride is separated from the exhaust gas and the thermohydrolyzed solid residue is dissolved and filtered through an alkaline solution to produce hydrated alumina. Alkali fluoride

위 방법들의 불리한 점은 방출되는 기체가 갖고 있는 열이 낭비되고, 또한 물을 분무시켜 냉각시키면 기체속도가 상당히 증가된다. 찬 기체를 혼합시켜 냉각시키는 방법은, 불화수소의 함량이 적어지는 것은 별문제로 하더라도 특히 불필요한 기체로 희석되므로 불리하다. 간접적 냉각법을 사용하면 이런 점들이 해소되는 반면에 부식이나 침식의 문제가 야기되고 냉각 표면에 분말찌꺼기가 침착되어 열전도율이 저하되기 때문에 세척하는데 구조 손실이 크고 또는 냉각표면을 대량으로 바꾸어 주어야 하는 문제들 때문에 다루기가 어렵다.Disadvantages of the above methods are that the heat released by the gases released is wasted, and the gas velocity is significantly increased by spraying water to cool it. The method of cooling by mixing cold gas is disadvantageous because it dilutes particularly unnecessary gas even if it is a matter of low hydrogen fluoride content. The use of indirect cooling eliminates these problems, while causing corrosion or erosion problems and depositing powder on the cooling surface, which lowers the thermal conductivity, resulting in large structural losses in cleaning or large cooling surface changes. This is difficult to handle.

본 발명의 목적은 공지의 방법이 갖는 불리한 점, 특히 위에서 언급한 점들을 피할 수 있는 방법을 제시하고, 특히 방출기체가 갖는 열을 유용하게 이용하면서, 또한 구조손실이 크지 않게 하도록 하는 것이다.It is an object of the present invention to present a method which avoids the disadvantages of the known methods, in particular the above mentioned points, and in particular makes it possible to utilize the heat of the emitting gas usefully, and also to ensure that the structure loss is not large.

본 발명은, 방출기체를 분리회로를 순환하고 있는 고체와 직접 접촉시켜 냉각하고, 또한 그 고체들은 냉각기에서 재냉각되는데, 이때 상당한 열을 이용할 수 있다.The present invention cools the discharge gas by direct contact with the solids circulating in the separation circuit, and the solids are recooled in the cooler, where significant heat is available.

본 발명에 다른 방법은 전기분해로 알루미늄을 생산할 때 나오는 폐기물을 이용할 수 있다. 열가수분해로 불화수소를 유리할 수 있는 형석 또는 다른 불소함유 무기물도 역시 처리될 수 있다.Another method of the present invention may utilize waste from the production of aluminum by electrolysis. Fluorite or other fluorine-containing minerals may also be treated, which may favor hydrogen fluoride by thermal hydrolysis.

공급재료의 성질에 따라 필요한 반응온도로 가열하는데 사용되는 연료가 필요하다. 반응온도는 보통 1000-1400℃이다. 액체, 기체뿐만 아니라 고체연료도 사용되며, 직접 팽창형 유동상에 도입된다. 공급재료가 탄소함량이 충분히 높을 때 즉 보통 폐기되는 라이닝 물질을 사용하는 경우에는 따로 연료를 공급할 필요가 없다.Depending on the nature of the feedstock, the fuel used to heat to the required reaction temperature is required. The reaction temperature is usually 1000-1400 ° C. Liquid and gas as well as solid fuels are used and are introduced directly into the expandable fluidized bed. If the feedstock is high enough in carbon, i.e. using normally discarded lining material, no fueling is required.

가장 적당하고 간단히 방출기체를 냉각시키는 방법은 방출기체를 재냉각된 고체와 적어도 한개 이상의 현탁형 열교환기에서 접촉시키는 것이다.The most suitable and simply method of cooling the discharge gas is to contact the discharge gas with the recooled solid in at least one suspended heat exchanger.

고체는 유동상(流動床) 냉각기에서 재냉각되는데, 몇개의 단계를 거친다. 그것의 작동양상과 디자인은 주로 공급재료의 성질에 따른다. 팽창유동상에서 필요한 반응d온도 조건을 달성할 수 있을 정도로 고체의 연료함량이 높으면 고체를 재냉각하여 열을 이용할 수 있다. 예를들면 수증기를 생성하는데 이용할 수 있다. 생성된 뜨거운 방출기체는 유동상 반응기내로 재순환하는 것이 바람직하다. 따로 연료를 공급해야 하던지, 또는 열가수분해 과정이 자체에서 유지되던지간에 몇개의 냉각실을 갖고 있는 유동상The solid is recooled in a fluidized bed cooler, which takes several steps. Its operating pattern and design depend mainly on the nature of the feed material. If the fuel content of the solid is high enough to achieve the required reaction d temperature conditions in the expansion fluidized bed, the solid may be recooled to utilize heat. For example, it can be used to generate water vapor. The resulting hot offgas is preferably recycled into the fluidized bed reactor. Fluidized beds with several cooling chambers, whether fueled separately or the thermal hydrolysis process is maintained on its own

본 발명에서 사용한 팽창형 유동상으 그 자체가 잘 알려져 있는 것이다. 오르토독스(orthodox) 유동상에서는 갑작스런 밀도의 차이에 따라 농축상(dense phase)과 상부기체층이 분리되는 반면, 팽창 유동상은 경계상(相)이 없는 밀도분포를 보이고 있다. 농축상(濃縮相)과 상부기체층간에 갑작스런 밀도변화는 없지만, 반응기내의 고체 농도는 바닥에서 위로 갈수록 점차적으로 감소된다. 특히 바람직한 배열에서는 연소할 산소 함유 기체가 수준이 서로 다른 두개의 기류로 유동상에 공급하며, 배출기체에 의해서 흡수된 기체와 거기서 분리된 고체를 유동상의 낮은 부분으로 재순환한다. 이런 형태의 작동은 두 단계에서 약한 연소가 일어나서, 과열 지점과 NOx 기체의 형성을 배제할 수 있으며, 배출기체로부터 분리된 고체의 재순환은 유동상반응기, 분리기 및 회수먼지로 구성된 계의 온도를 아주 일정하게 해준다.The expandable fluidized bed used in the present invention is well known per se. In the orthodox fluidized bed, the dense phase and the upper gas layer are separated by a sudden difference in density, whereas the expanded fluidized bed shows a density distribution without boundary phase. There is no sudden density change between the concentrated phase and the upper gas layer, but the solid concentration in the reactor gradually decreases from bottom to top. In a particularly preferred arrangement, the oxygen-containing gas to be burned is fed to the fluidized bed in two different streams of air, and the gas absorbed by the exhaust gas and the solids separated therefrom are recycled to the lower part of the fluidized bed. This type of operation results in weak combustion in two stages, eliminating the formation of hot spots and NOx gases, and recycling of solids separated from the exhaust gas can lead to very high system temperatures consisting of fluidized bed reactors, separators and recovered dust. Keep it constant

실제적으로 방출 기체의 성질에 불리한 영향을 주지 않는 기체는 어떤 것이던 유동기체로 사용될 수 있다. 불활성 기체, 즉 재순환된 방출기체, 질소, 증기와 같은 것들이 적당하다. 연소가 격렬하게 일어나게 하기 위해서는 유동기체로서 산소함유기체를 반응기로 공급해주는 것이 좋다.Any gas that does not actually have an adverse effect on the nature of the emitting gas can be used as the flow gas. Inert gases, ie recycled discharge gases, nitrogen, steam and the like are suitable. In order to make the combustion occur violently, it is preferable to supply oxygen-containing gas to the reactor as a fluid gas.

본 발명을 구체적으로 표현하면 다음과 같다.Specifically expressing the present invention.

1. 불활성 기체가 유동기체로 이용된다.1. Inert gas is used as the flow gas.

이런 경우에 2차 가스로서 산소를 함유하는 연소 가스가 적어도 두 수준으로 공급되어야 한다.In this case a combustion gas containing oxygen as the secondary gas should be supplied at at least two levels.

2. 산소함유 기체가 유동기체로 이용된다.2. Oxygen-containing gas is used as the flow gas.

이런 경우에는 2차기체는 여러 수준으로 공급될 수도 있으나 한 수준으로만 공급한다.In this case, the secondary gas may be supplied at several levels, but only at one level.

2차기체가 여러 수준으로 공급될 때는 각각의 수준이 바람직하게 이루어져야 한다. 2차기체에 대한 유동기체의 용적비는 1 : 20-2 : 1 사이가 되도록 한다. 2차 기체는 반응기의 높이의 30%가 될 정도로 적당히 공급되고, 적어도 유동기체가 들어오는 수준 1m 위에 위치하도록 한다. 만약, 2차기체가 여러수준으로 공급되면 맨 위의 2차기체 수준이 30%의 한계치가 되게 한다. 첫번째 연소가 일어나기 위한 적당한 공간이 확보되어, 연소물질과 산소함유 기체와의 거의 완전한 반응이 일어나게 하기 위해서는 이 수준이 가장 적합하며 유동기체 또는 2차 기체로 이루어지던간에 산소함유 기체는 낮은 수준으로 공급된다. 반면 완전한 연소반응이 충분한 지역은 2차 기체 주입수단위의 공간에 주어진다. 유동상 반응기에 들어오는 2차기체 주입수단위의 기체속도는 보통 5-15m/sec이다. 유동상 반응기의 높이에 대한 직경의 비는, 기체가 머무는 시간이 0.5-8초, 좋게는 1-4초 되도록 선택해야 한다.When secondary gases are supplied at different levels, each level should be desirable. The volume ratio of the flow gas to the secondary gas should be between 1: 20-2: 1. The secondary gas is adequately supplied to be 30% of the height of the reactor and at least 1m above the level at which the flow gas enters. If the secondary gas is supplied at multiple levels, the top secondary gas level will be at the 30% limit. This level is best to ensure that there is adequate space for the first combustion to occur, so that a nearly complete reaction between the combustion material and the oxygen-containing gas occurs and the oxygen-containing gas, whether fluid or secondary gas, is supplied at a low level. do. On the other hand, an area with a sufficient combustion reaction is given in the space of the secondary gas injection water unit. The gas velocity of the secondary gas injection water unit entering the fluidized bed reactor is usually 5-15 m / sec. The ratio of the diameter to the height of the fluidized bed reactor should be chosen such that the residence time of the gas is 0.5-8 seconds, preferably 1-4 seconds.

공급재료의 입자의 평균 직경은 30-250마이크로미터가 되어야 한다. 이 정도가 유동조건에 적합하며, 반응시간도 충분히 단축시킬 수 있다.The average diameter of the particles in the feedstock should be 30-250 micrometers. This degree is suitable for the flow conditions, and the reaction time can be shortened sufficiently.

유동상내에서 유지되어야 하는 현탁 밀도의 범위는 다양하지만 최고 100kg/㎥이다. 압력손실을 최소로 하기 위해서, 평균 현탁밀도는 2차 기체주입수단 위에서는 10-40kg/㎥가 유지되도록 한다. 작동조건을 결정하는데, 프라우드수와 아르키메데스수를 이용한다면, 다음의 범위를 얻는다.The range of suspension densities that must be maintained in the fluidized bed varies but up to 100 kg / m 3. To minimize pressure loss, the average suspension density is maintained at 10-40 kg / m 3 above the secondary gas injection means. Using the Proud and Archimedes numbers to determine the operating conditions, the following ranges are obtained.

Figure kpo00001
Figure kpo00001

공급재료는 유동상 반응기에 보통의 방법에 따라 공급되는데, 한개 또는 그 이상의 란스(lance)을 통해서 예를들면 압축 공기의 흐름에 따라 공급시키는 것이 좋다. 횡단면의 혼합이 좋기 때문에 공급 란스수가 비교적 적어도 되고, 반응기가 작을 때에는 한개의 란스로도 충분하다.The feedstock is fed to the fluidized bed reactor in the usual way, preferably via one or more lances, for example under the flow of compressed air. Since the mixing of the cross sections is good, the number of supply lances is relatively small, and one lance is sufficient when the reactor is small.

본 발명의 탁월한 장점은, 재냉각된 고체를 사용하므로 방출 기체가 갑자기 (shock like) 방냉되고 따라서 부식이나 침식을 막을 수 있고, 또한 열교환에 영향을 미치는 분말찌꺼기가 침착되지 않는다. 유동상 냉각기를 사용하므로, 고체는 냉각되면서 많은 열을 냉각유체에 주게 된다. 냉각고체는 열가수분해를 받고 있는 고체와는 분리되어 순환하게 되므로 반응초기 외에는 H F를 함유하지 않게 된다. 따라서 재냉각 단계에서 H F의 손실은 없다. 또한 예를들어 재냉각된 고체의 첨가에 잇따르는 단계에서 고체An excellent advantage of the present invention is that because of the use of recooled solids, the release gas is suddenly cooled like a shock and thus prevents corrosion or erosion, and no powder residues affecting heat exchange are deposited. By using a fluidized bed cooler, the solid is cooled and gives a lot of heat to the cooling fluid. Since the cooling solid is circulated separately from the solid undergoing thermal hydrolysis, it does not contain H F except the initial reaction. There is therefore no loss of H F in the recooling stage. It is also possible, for example, at a stage subsequent to the addition of a recooled solid

본 발명은 도면과 실시예에서 보다 상세히 설명될 것이다.The invention will be explained in more detail in the drawings and examples.

공급재료와 물, 그리고 필요시에는 연료가 란스(4), (5), (6)을 통해서 류(流)의 형태로 공급되어 유동상 반응기(1), 선풍분리기(cyclone separator)(2)와 회수로(return conduit)(3)을 순환한다. 충분한 시간동안 반응시킨 후, 공급 재료에서 유도된 열가수분해된 잔류물은 도관(7)을 통해 버리던지 또는 이용할 수 있는 물질을 회수하기 위해서 걸러낸다.The feedstock, water and, if necessary, fuel are supplied in the form of a flow through the lances (4), (5) and (6) to provide a fluidized bed reactor (1), a cyclone separator (2). And return conduit (3). After reacting for a sufficient time, the thermally hydrolyzed residue derived from the feed material is filtered through conduit 7 or filtered to recover available material.

유동산 반응기(1)에서 나오는 배출기체는 현탁형 열교환기(8)로 들어가서, 도관(9)를 통하여 공급되는 순환 고체와 접촉함에 의하여 첫번째 냉각단계를 거친다. 고체와 기체는 잇따르는 분리기(10)에서 분리된다. 기체는 압축공기 운반기(pneumatic conveyor)(12)을 통해 재냉각된 고체가 공급되는 두번째의 현탁형 열교환기(11)로 들어간다. 이같이 기체가 더욱 냉각되었을때, 또 다른 분리기(13)에서 고체와 분리된다. HF함유 기체중의 분말찌꺼기는 침전기(14)에 침전되고, 거기서 나온 기체는 도관(15)를 통해 흡수 또는 응축장치로 연결된다.The exhaust gas from the fluidized acid reactor 1 enters the suspended heat exchanger 8 and undergoes the first cooling stage by contact with the circulating solids supplied through the conduit 9. Solids and gases are separated in subsequent separator 10. The gas enters a second suspended heat exchanger 11 through which a recooled solid is supplied via a pneumatic conveyor 12. As the gas is cooled further, it separates from the solid in another separator 13. Powder debris in the HF-containing gas is precipitated in the precipitator 14, and the gas discharged therefrom is connected to the absorption or condenser through the conduit 15.

분리기(10)에 남아있던 고체는 도관(16)을 통해 유동상 냉각기(17)로 보내지고, 그곳에서 4개의 냉각실을 통과하게 된다.Solids remaining in separator 10 are sent to conduit 16 to fluidized bed cooler 17 where they pass through four cooling chambers.

상기의 냉각실에서 고체는 갖고 있던 열용량을 간접적으로 산소함유 기체와 열교환을 하며, 이 산소함유 기체는 고체에 대해 역류하여 먼지를 제거하고 도관(18)을 통해 유동기체로서 유동상 반응기(1)로 보내진다. 냉각된 고체는 연속적으로 2개의 냉각실(이곳에서는 물로 냉각됨)에서 마지막으로 냉각되어, 압축공기 운반기(19)로 보내진다.In the cooling chamber, the solids indirectly exchange heat capacity with the oxygen-containing gas, which flows back to the solid to remove dust and flows through the conduit 18 as a fluid gas reactor 1. Is sent to. The cooled solid is finally cooled in two cooling chambers (here cooled with water) in series and sent to the compressed air carrier 19.

산소를 함유하는 유동기체는 유동상 냉각기(17)에서 고체로부터 상당한 양의 추가적인 열을 받고, 먼지를 수집하기 위해서 분리기(20)을 통과시킨다. 기체는 분리기(20)에서 도관(21)을 통해서 2차기체로 유동상 반응기(1)로 보내진다. 정전기 침전기(14)에서 수집된 먼지는 도관(22)를 통해 유동상 냉각기(17)로 순환된다.Oxygen containing gas receives a significant amount of additional heat from the solids in the fluidized bed cooler 17 and passes through the separator 20 to collect dust. The gas is sent from the separator 20 to the fluidized bed reactor 1 via a conduit 21 as a secondary gas. The dust collected in the electrostatic settler 14 is circulated through the conduit 22 to the fluidized bed cooler 17.

유동상 냉각기(17), 도관(12), 현탁형 열교환기(11), 분리기(13), 현탁형 열교환기(8), 분리기(10), 그리고 도관(16)에 고체가 많아지거나 쌓이거나, 고갈되면 고체는 부회로(side cycle)인 도관(23)을 통해 순환 유동상으로 옮겨지거나, 도관(24)을 통해 냉각기(17)을 포함하는 회로로 공급된다.In the fluidized bed cooler (17), conduit (12), suspended heat exchanger (11), separator (13), suspended heat exchanger (8), separator (10), and conduit (16), When depleted, the solid is transferred to a circulating fluidized bed through a conduit 23 which is a side cycle, or fed to a circuit comprising a cooler 17 via a conduit 24.

도관(25),(26),(27)은 유동기체 도는 운반기체를 공급해 주는 통로이다.Conduits 25, 26 and 27 are passages for supplying a fluid gas or a carrier gas.

[실시예 1]Example 1

공급재료는 용융점 전기분해에 의해 알루미늄을 생산할 때, 전해조에서 쓰고 남은 건조 라이닝 물질이고, 입자 크기의 평균치는 100-200마이크로미터이다. 용적 밀도는 1.1kg/ℓ이고, 탄소 26중량%, 불소(F로 계산) 15중량%를 함유한다.The feedstock is the dry lining material left in the electrolyzer when producing aluminum by melting point electrolysis, with an average particle size of 100-200 micrometers. The bulk density is 1.1 kg / L and contains 26 weight% carbon and 15 weight% fluorine (calculated by F).

탄소함량이 높기 때문에 열가수분해는 자체내에서 이루어진다. 즉 연료공급이 불필요하다. 이하 언급되는 기체량은 표준상태에 준한 것이다.Because of its high carbon content, thermal hydrolysis takes place in-house. That is, no fuel supply is necessary. The gas amounts mentioned below are based on standard conditions.

라이닝 물질은 도관(4)를 통해 5000kg/h의 속도로 유동상 반응기(1)에 공급되고, 도관(6)을 통해 20℃의 물도 3.1㎥/h의 속도로 함께 공급된다. 동시에 반응기(1)은 도관(18)을 통해 300℃의 유동기체가 3000㎥/h의 속도로 공급되고, 도관(21)을 통해 400℃의 2차기체가 9500㎥/h의 속도로 공급된다. 유동기체와 2차 기체는 유동상 냉각기(17)에서 미리 가열된 것이다. 유동상태와 작용변수를 선택함으로써 유동상 반응기(1), 선풍분리기(2)와 재순환로(3)으로 구성된 회로에서 유동상 반응기(1)에서는 현탁상태로 순환하는 고체는 2차기체도관(21) 밑에서는 평균 밀도가 약 100kg/m3이고, 2차 기체도관(21) 위에서는 평균밀도가 약 20kg/㎥이 되게 한다. 유동산 반응기(1)의 고체가 충분히 재순환되기 위해서 재순환회로(3)의 고체 200㎥/h의 속도로 공기와 함께 공급되고 있다. 회로의 온도는 약 1100℃이다.The lining material is fed to the fluidized bed reactor 1 at a rate of 5000 kg / h via conduit 4, and 20 ° C. of water is also fed at a rate of 3.1 m 3 / h through conduit 6. At the same time, the reactor 1 is supplied with a flow gas of 300 ° C. at a rate of 3000 m 3 / h through the conduit 18, and a secondary gas of 400 ° C. is supplied at a rate of 9500 m 3 / h through the conduit 21. The fluid gas and the secondary gas are preheated in the fluidized bed cooler 17. In the circuit consisting of a fluidized bed reactor (1), a fan separator (2) and a recirculation furnace (3), the solids circulating in the suspended state in the fluidized bed reactor (1) by selecting the fluid state and the operating variables are secondary gas conduits (21). ), The average density is about 100kg / m 3 , and on the secondary gas conduit 21, the average density is about 20kg / m 3. In order to fully recycle the solid in the fluidized-acid reactor 1, the solid of the recirculation circuit 3 is supplied with air at a rate of 200 m 3 / h. The temperature of the circuit is about 1100 ° C.

1시간 후에, 처리된 잔류물은 공급속도와 동등한 3000kg/h의 속도로 도관(7)을 통해 회수하여 분리냉각기에서 냉각시켰다. 처리된 잔류물의 용적밀도는 1kg/ℓ이었고 불소와 탄소의 잔류 함량은 각각 1중량%와0.1중량% 미만이었다.After 1 hour, the treated residue was recovered through conduit 7 at a rate of 3000 kg / h equivalent to the feed rate and cooled in a separate cooler. The bulk density of the treated residue was 1 kg / l and the residual contents of fluorine and carbon were less than 1 wt% and 0.1 wt%, respectively.

반응기(1)에서 방출된 기체는 공정에서 얻을 수 있는 고체에 의해 냉각된다. 이렇게 하기 위해서 선풍분리기(2)를 빠져나온 1100℃의 방출기체는 현탁형 열교환기(8)에서 280℃의 고체에 의해 590℃로 냉각되며 이 고체는 도관(9)를 통해 50,000kg/h의 속도로 공급된 것으로, 기체를 냉각시키고 자신도 590℃가 되었다.The gas released from the reactor 1 is cooled by the solids obtainable in the process. To do this, the discharge gas at 1100 ° C. exiting the fan separator 2 is cooled to 590 ° C. by a solid at 280 ° C. in a suspended heat exchanger 8, which is subjected to 50,000 kg / h through conduit 9. As supplied at a rate, the gas was cooled and itself became 590 ° C.

이렇게 가열된 고체는 분리기(10)에서 도관(16)을 통해 유동상 냉각기(17)로 보내진다.This heated solid is sent from separator 10 to conduit 16 to fluidized bed cooler 17.

두번째 현탁형 열교환기(11)에서는 분리기(10)에서 나온 배출기체가 80℃의 고체와 접촉하게 되는데, 이때의 고체는 냉각기(17)에서 50,000kg/h의 속도로 압축공기로 도관(12)를 통해 이송된 것이다. 기체와 고체가 분리기(13)에서 분리되는데, 이때 280℃의 고체를 얻을 수 있다. 280℃로 냉각된 기체는 분리기(13)에서 19,500㎥/h의 속도로 정전기 침전기(14)로 보내지고, 그곳에서 다시 불화수소를 회수하는 곳으로 보내진다.In the second suspended heat exchanger (11), the exhaust gas from the separator (10) is brought into contact with a solid at 80 ° C, at which time the solid is condensed into the compressed air at a rate of 50,000 kg / h in the cooler (17). It was transferred through. Gas and solids are separated in separator 13, where a solid at 280 ° C. can be obtained. The gas cooled to 280 ° C. is sent from the separator 13 to the electrostatic precipitator 14 at a rate of 19,500 m 3 / h, where it is sent back to where hydrogen fluoride is recovered.

배출기체의 조성은 다음과 같았다.The composition of the exhaust gas was as follows.

Figure kpo00002
Figure kpo00002

분리기(10)에서 분리된 고체는 도관(16)을 통해 50,000kg/h의 속도로 유동상 냉각기(17)로 보내지며, 여기에서 4개의 냉각실을 통해 냉각되는데, 반응기(1)로 보내지는 공기와 열교환을 함으로써 냉각되고, 다음의 2개의 냉각실에는 물이 공급된다. 유동상 냉각기(17)에는 유동기체가 9500㎥/h의 속도로, 또 공기가 3000㎥/h의 속도로, 공급되는데, 이들은 간접적 열교환에 이용된다. 이 두 공기류는 각각 도관(21)과 (18)을 통해 끌어낸다.The solid separated in separator 10 is sent through conduit 16 to fluidized bed cooler 17 at a rate of 50,000 kg / h, where it is cooled through four cooling chambers, which are sent to reactor 1. It cools by heat-exchanging with air, and water is supplied to the next two cooling chambers. The fluidized bed cooler 17 is supplied with fluid gas at a rate of 9500 m 3 / h and air at a rate of 3000 m 3 / h, which are used for indirect heat exchange. These two air streams are drawn through conduits 21 and 18, respectively.

유동상 냉각기(17)중의 물로 냉각되는 냉각실에는 물이 95㎥/h의 속도로 공급되었다. 상기의 냉각실에서는 40℃의 물이 90℃로 되었고, 반면에 고체는 80℃로 냉각되었다. 냉각된 고체는 60℃의 대기압보다 500밀리바아 만큼 압력이 높은 공기의 도움으로 도관(27)을 통해서 현탁형 열교환기(11)로 2500㎥/h의 속도로 재순환된다.Water was supplied to the cooling chamber cooled by water in the fluidized bed cooler 17 at a rate of 95 m 3 / h. In the above cooling chamber, the water at 40 ° C. became 90 ° C., while the solid was cooled to 80 ° C. The cooled solid is recycled through the conduit 27 to the suspended heat exchanger 11 at a rate of 2500 m 3 / h with the aid of air at a pressure of 500 millibars above the atmospheric pressure of 60 ° C.

[실시예 2]Example 2

평균입자가 100-200㎛, 밀도 1.2kg/1, CaF2의 함량이 95중량%인 형석으로부터 불화수소를 얻는다.Hydrogen fluoride is obtained from fluorspar with an average particle size of 100-200 μm, a density of 1.2 kg / 1 and a content of 95% by weight of CaF 2 .

실시예 1과는 달리, 연료 공급이 필요했다.Unlike Example 1, a fuel supply was needed.

유동산 반응기(1)에는 도관(6)을 통해 1210kg/h의 석탄, 도관(4)를 통해 1540kg/h의 형선(CaF2로 계산해서), 도관(5)를 통해서는 3100ℓ/h의 물(20℃)을 각각 공급해 주었다.The flow acid reactor 1 has 1210 kg / h coal through conduit 6, 1540 kg / h die (calculated as CaF 2 ) through conduit 4, and 3100 l / h of water through conduit 5 (20 degreeC) was supplied, respectively.

반응기(1)에는 400℃의 유동기체가 30000㎥/h의 속도로 도관(18)을 통해 공급되며, 550℃의 2차 기체가 7000㎥/h의 속도로 도관(21)을 통해 공급되었다. 이 두 공기류는 냉각기(17)로부터 보내진다. 유동상 반응기(1)에서 현탁물이 도관(21) 밑에서는 평균밀도가 100kg/㎥이고 도관(21) 위에서는 평균 밀도가 25kg/㎥이다. 반응기는 1120℃의 온도에서 작동되었다. 실시예 1에서와 같이 반응기(1)로 고체가 충분히 재순환될 수 있도록 재순환로(3)에서 200㎥/h의 속도로 공기가 공급되도록 했다. 반응시간은 90분을 유지했다.The reactor 1 was supplied with a flow gas of 400 ° C. through a conduit 18 at a rate of 30000 m 3 / h, and a secondary gas at 550 ° C. was supplied through a conduit 21 at a rate of 7000 m 3 / h. These two air streams are sent from the cooler 17. In the fluidized bed reactor 1 the suspension has an average density of 100 kg / m 3 below the conduit 21 and an average density of 25 kg / m 3 above the conduit 21. The reactor was operated at a temperature of 1120 ° C. As in Example 1, air was supplied at a rate of 200 m 3 / h from the recirculation furnace 3 so that solids could be sufficiently recycled to the reactor 1. The reaction time was maintained for 90 minutes.

처리된 잔류물은 공급속도와 같이 1230kg/h의 속도로 도관(7)을 통해 끌어낸다. 잔유물은 연소된 석회성분을 함유하고 있어 이것은 건축산업에 이용될 수 있다.Treated residue is drawn through conduit 7 at a rate of 1230 kg / h, such as feed rate. The residue contains burned lime, which can be used in the building industry.

실시예 1과는 달리, 방출기체는 알루미나로 이루어진 외래의 고체에 의해 냉각되었다. 기체와 고체는 각각 실시예 1과 같은 통로를 거쳐 진행되었다.Unlike Example 1, the emitter was cooled by an extraneous solid consisting of alumina. Gas and solid were each advanced through the same passage as in Example 1.

고체는 40,000kg/h의 속도로 운반 도관(12)를 통해 현탁형 열교환기, 분리기, 유동상 냉각기(17)을 통해 순환하도록 했다. 60℃의 운반기체가 2100㎥/h의 속도로 도관(7)을 통해 끌어낸다. 잔유물은 연소된 석회 성분을 함유하고 있어 이것은 건축산업에 이용될 수 있다.The solid was allowed to circulate through the suspended heat exchanger, separator, fluidized bed cooler 17 through the conveying conduit 12 at a rate of 40,000 kg / h. A carrier gas at 60 ° C. is drawn through conduit 7 at a rate of 2100 m 3 / h. The residue contains burned lime, which can be used in the building industry.

실시예 1과는 달리, 방출기체는 알루미나로 이루어진 외래의 고체에 의해 냉각되었다. 기체와 고체는 각각 실시예 1과 같은 통로를 거쳐 진행되었다.Unlike Example 1, the emitter was cooled by an extraneous solid consisting of alumina. Gas and solid were each advanced through the same passage as in Example 1.

고체는 40,000kg/h의 속도로 운반 도관(12)를 통해 현탁형 열교환기, 분리기, 유동상 냉각기(17)을 통해 순환하도록 했다. 60℃의 운반기체가 2100㎥/h의 속도로 , 대기압보다 500밀리바아 높은 압력으로 공급되었다. 방출기체와 고체의 온도는 현탁형 열교환기(11)과 분리기(13)에서는 290℃였고, 열고환기(8)과 분리기(10)에서는 610℃였다. 불화수소를 회수할 수 있는 기체는 도관(15)를 통해서 16,750㎥/h의 속도로 나오는데, 으외 조성비는 다음과 같았다.The solid was allowed to circulate through the suspended heat exchanger, separator, fluidized bed cooler 17 through the conveying conduit 12 at a rate of 40,000 kg / h. A carrier gas at 60 ° C. was supplied at a rate of 2100 m 3 / h at a pressure of 500 millibars above atmospheric pressure. The temperature of the discharge gas and the solid was 290 ° C in the suspended heat exchanger 11 and the separator 13, and 610 ° C in the heat exchanger 8 and the separator 10. The gas capable of recovering hydrogen fluoride emerges at a rate of 16,750 m 3 / h through the conduit 15, the other composition ratio being as follows.

Figure kpo00003
Figure kpo00003

도관(16)을 통해 유동상 냉각기(17)로 공급된 고체가 냉각될 때 간접적으로 가열된 공기는 먼지가 없는 유동기체로서 3000㎥/mh의 속도로 도과(18)을 통해 반응기(1)로 보내지고또 간접적으로 가열된 공기는 2차 공기로서 7000㎥/h의 속도로 도관(21)을 통해 반응기(1)로 보내진다. 유동상 냉각기 중의 물로 냉각되는 냉각실에 40℃의 물이 67㎥/h의 속도로 공급되어 90℃로 가열되는 반면, 고체는 80℃로 냉각된다.When the solid supplied to the fluidized bed cooler 17 through the conduit 16 is cooled, the indirectly heated air is dust-free flow gas to the reactor 1 through the conduit 18 at a rate of 3000 m 3 / mh. The air sent indirectly and indirectly is sent to reactor 1 via conduit 21 at a rate of 7000 m 3 / h as secondary air. 40 ° C. water is supplied to the cooling chamber cooled with water in the fluidized bed cooler at a rate of 67 m 3 / h and heated to 90 ° C., while the solid is cooled to 80 ° C.

Claims (1)

불소함유물을 공급하여 팽창형 유동상에서 열가수분해해서 뜨거운 불화수소를 함유한 기체와 유동상으로부터 이 기체내로 동반되는 물질을 제조한 다음, 뜨거운 불화수소를 함유한 기체에서 동반된 물질을 분리하여 유동상으로 재순환시키고, 현탁형열교환기에서 뜨거운 불화수소를 함유한 가스의 온도보다 낮은 온도에서 고체와 직접 접촉시킴으로써 뜨거운 불화수소를 함유한 기체를 급냉시켜서 기체는 불화수소의 제거로 냉각되고 고체는 가열되게 한 후 뜨거운 고체를 유동상 냉각기에 보내서 열을 회수하면서 고체를냉각시키고, 냉각된 고체의 일부분을 급냉단걔로 재순환시키는 단걔로 구성되는 불화수소의 제조방법.By supplying a fluorine-containing substance, it is thermally hydrolyzed in an expanded fluidized bed to produce a gas containing hot hydrogen fluoride and a material entrained in the gas from the fluidized bed, and then separating the entrained material from a gas containing hot hydrogen fluoride. The gas is cooled by removal of hydrogen fluoride by quenching the gas containing hot hydrogen fluoride by recirculating to the fluidized bed and in direct contact with the solid at a temperature below the temperature of the gas containing hot hydrogen fluoride in a suspended heat exchanger. A method for producing hydrogen fluoride, comprising a step of allowing a solid to be cooled and then sending a hot solid to a fluidized bed cooler to recover heat, and recycling a portion of the cooled solid to a quench stage.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101143571B1 (en) * 2009-12-28 2012-05-22 그린웍스 주식회사 Method of ammonium bifluoride destruction and retrieving hydrogen fluoride form by-product gas of ammonium bifluoride destruction and apparatus therefor

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