7. Производство. Технический элегаз
Производство элегаза.
Принципиальная схема технологического цикла производства элегаза показана на рис. 34 [49, 51]. Он получается в результате прямой реакции между расплав
Рис. 34. Схема технологического цикла производства элегаза
ленной серой и газообразным фтором, который образуется при электролизе раствора фтористого калия во фтористоводородной кислоте. Электролиз идет при температуре 100° С и напряжении 8—12 в, причем в качестве анода применяются угольные электроды.
Реакция соединения
идет с выделением тепла. Однако наряду с SF6 образуется значительное количество низших фторидов, таких, как S2F2, SF2, SF4 и S2F10. Первые три соединения легко удаляются щелочным промыванием, последнее же соединение не гидролизуется; поэтому после очистки элегаз пропускают через нагреватель. При нагревании до температуры свыше 300°С S2F10 распадается:
После дополнительной системы очистки полученный продукт собирается в газгольдере.
Фтор, образовавшийся в электролитической ванне, содержит некоторые примеси, возникшие вследствие попадания воздуха, электролиза воды и постепенного фторирования угольных анодов. Продукт, выходящий из реактора, поступает в систему очистки и, пройдя несколько ее ступеней, собирается в газометре.
Система очистки задерживает не все (и не полностью) примеси, возникающие в процессе производства элегаза. Некоторое количество примесей, таких, как N2, O2, CF4 и HF, остается. Из газометра элегаз поступает в систему осушки и, наконец, сжимается и сжижается. При этом устраняется большая часть неконденсируемых веществ (O2, N2 и CF4). Элегаз собирается, хранится и поставляется потребителям в стальных баллонах емкостью до 40 л под давлением 25—30 кГ/смг.
Таблица 8
Примесь | В элегазе фирмы «Монтекатини — Эдисон» | В элегазе фирмы «Кали-Хеми ΑΓ» |
Общее весовое содержание примесей, % | 0,3 | 0,15 |
Влага, грамм на 1 кг ... | 0,012 | 0,015 |
Воздух (по весу), % ... | 0,25 | — |
Азот, % | — | 0,05 |
Кислород, % | — | 0,05 |
Гидролизующиеся фторосодержащие продукты, грамм на 1 кг | 0,0003 | 0,0003 |
Токсичные вещества | отсутствуют | отсутствуют |
Влияние примесей и содержание их в промышленном элегазе. В табл. 8 приведены сведения о примесях, содержащихся в элегазе, выпускаемом итальянской фирмой «Монтекатини— Эдисон» и западногерманской фирмой «Кали-Хеми АГ». Технические возможности этих фирм, поставляющих на мировой рынок элегаз в больших количествах, высокие. Поэтому, как видно из таблицы, выпускаемый ими элегаз очень высокого качества. В нем содержится весьма небольшое количество примесей.
При небольшом же объеме производства элегаза количество примесей будет больше. Но совершенно очевидно, что наличие токсичных веществ недопустимо. Гидролизующиеся фторосодержащие продукты в сочетании с влагой образуют кислоты, которые разрушающе будут действовать на различные элементы аппаратов и прежде всего на контактные соединения. Поэтому количество этих веществ должно быть минимальным, не превышающим значения, указанного в табл. 8.
Весьма неприятной примесью является влага. Как отмечалось выше, под действием дуги во влажном элегазе образуются продукты, воздействующие на некоторые применяемые в аппаратостроении материалы, ухудшающие дугогасительную способность и требующие повышенной осторожности при вскрытии аппарата. Правда, с течением времени эти продукты убираются поглотителями, однако для сокращения расхода элегаза при гашении дуги, уменьшения количества поглотителя, закладываемого в аппарат, и повышения безопасности обслуживания элегазовых аппаратов, влажность элегаза должна быть незначительной. При влажности около 0,015 г на 1 кг аппараты можно заполнять элегазом без предварительной осушки. При значительной же влажности элегаза его предварительно необходимо осушивать, что создает немалые трудности.
Большое содержание кислорода вызывает окисление и рост переходного сопротивления контактов и образование под действием дуги соединений, в состав которых входят сера и кислород. Приведенные в § 5 результаты исследования контактов получены при содержании в элегазе воздуха и CF4, более чем на порядок превышающем содержание этих продуктов в итальянском элегазе. Такое количество указанных примесей с точки зрения переходного сопротивления контактов оказалось неопасным.
Четырехфтористый углерод опасен наличием углерода, который под действием дуги или короны может выделиться в свободном состоянии. Однако в [61] отмечается, что это чрезвычайно прочное соединение, которое практически не разлагается даже под действием дугового разряда. Таким образом, повышенное в некоторых пределах содержание воздуха и CF4 по сравнению со значениями, указанными в табл. 8, по-видимому, не опасно.
