Прогнозирование режимов работы укрупненных электрохимических аппаратов для получения фтора; Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов; Т. 337, № 6
| Parent link: | Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов=Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering/ Национальный исследовательский Томский политехнический университет.— .— Томск: Изд-во ТПУ, 2015-.— 2413-1830 Т. 337, № 6.— 2026.— С. 65-73 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Other Authors: | |
| Summary: | Актуальность. Фтор получают в промышленности электролитическим разложением фтороводорода из расплава гидрофторида (трифторида) калия KF·2HF, в основном, так называемым, среднетемпературным способом при температуре от 80 до 115 °С. В аппаратах (электролизерах), имеющих форму прямоугольного параллелепипеда, основными конструктивными элементами являются стальные корпус и жалюзийный катод, угольный (коксовый) анод, колокол, системы нагревания и охлаждения электролита, а также средства контроля и управления. Цели. Экспериментальное исследование влияния напряжения процесса электролиза, температуры электролита, концентрации фтороводорода в электролите на анодную плотность тока, выход анодного газа и содержание фтора в анодном газе в процессе электролитического получения фтора в опытном электролизере. Получение уравнения множественной регрессии исходя из зависимости анодной плотности тока от указанных ранее параметров процесса для опытного электролизера и сравнение его с аналогичным уравнением, полученным ранее для лабораторного электролизера. Методы. Экспериментальные и теоретические исследования, физико-химические и химические методы анализов. Объект. Лабораторная и опытная установки среднетемпературного способа получения фтора. Результаты. Проведены исследования влияния напряжения процесса электролиза (U) от 5 до 15 В, температуры электролита от 80 до 120 °С, концентрации фтороводорода от 37,0 до 41,5 мас. % на анодную плотность тока (i, А/см2) в опытном электролизере. Установлено, что анодная плотность тока возрастает пропорционально увеличению напряжения процесса электролиза, при этом возрастает выход анодного газа и повышается содержание в нем фтора; с ростом температуры процесса происходит уменьшение напряжения электролиза, что ведет к увеличению количества выделяемого анодного газа и содержания фтора в анодном газе; c увеличением содержания HF в электролите происходит уменьшение напряжения процесса электролиза и увеличение количества выделяемого анодного газа. Путем обработки экспериментальных данных, полученных в опытном электролизёре, выведено уравнение множественной регрессии зависимости анодной плотности тока от напряжения, температуры и концентрации фтороводорода. Полученные при исследованиях в лабораторном и опытном электролизерах уравнения множественной регрессии подобны, и из первого уравнения можно получить второе умножением на адаптирующий коэффициент 0,182. Таким образом, результаты лабораторных исследований позволяют прогнозировать показатели работы опытных и промышленных электролизеров Relevance. Fluorine is produced industrially by electrolytic decomposition of hydrogen fluoride from a melt of potassium hydrofluoride (trifluoride) KF 2HF, mainly by the so-called medium-temperature method at temperatures from 80 to 115°C. In apparatuses (electrolyzers) having the shape of a rectangular parallelepiped, the main structural elements are a steel body and a louvered cathode, a carbon (coke) anode, a bell, electrolyte heating and cooling systems, as well as monitoring and control systems. Aims. An experimental study of the impact of electrolysis voltage, electrolyte temperature, and hydrogen fluoride concentration in the electrolyte on the anode current density, anode gas yield, and fluorine content in the anode gas during the electrolytic production of fluorine in a pilot electrolyzer. Derivation of a multiple regression equation based on the dependence of the anode current density on the previously specified process parameters for a pilot electrolyzer and its comparison with a similar equation obtained earlier for a laboratory electrolyzer. Methods. Experimental and theoretical studies, physicochemical and chemical methods of analysis. Object. Laboratory and pilot plant for mediumtemperature fluorine production. Results. The authors have studied the effect of the electrolysis voltage (U) from 5 to 15 V, electrolyte temperature from 80 to 120°C, hydrogen fluoride concentration from 37.0 to 41.5 wt % on the anode current density (i, A/cm2) in a pilot electrolyzer. It was established that the anode current density grows proportionally to the increase in electrolysis voltage, while the yield of the anode gas grows and the fluorine content in it increases; with an increase in the process temperature, the electrolysis voltage decreases, which leads to growth in the amount of the released anode gas and the fluorine content in the anode gas; with an increase in the HF content in the electrolyte, the voltage of the electrolysis decreases and the amount of the released anode gas grows. By processing experimental data obtained in a pilot electrolyzer, a multiple regression equation was derived for the dependence of anode current density on voltage, temperature, and hydrogen fluoride concentration. The multiple regression equations obtained in the laboratory and pilot electrolyzer studies are similar, and the second equation can be derived from the first by multiplying by an adaptation coefficient of 0.182. Thus, the results of the laboratory studies allow us to predict the performance of pilot and industrial electrolyzers Текстовый файл |
| Language: | Russian |
| Published: |
2026
|
| Subjects: | |
| Online Access: | bulletin_tpu-2026-v337-i6-06.pdf https://doi.org/10.18799/24131830/2026/6/5449 |
| Format: | Electronic Book Chapter |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=688042 |