Brevet FR2461975A1 — publié le 19810206

La présente invention concerne un appareil pour mesu- rer et commander un débit de vapeur de fluorure d'hydrogène (ou acide fluorhydrique) alimentant une installation chimique. Selon la présente invention, un appareil destiné à mesurer et commander un débit de vapeur de fluorure d'hydro- gène pour l'alimentation d'une installation chimique comprend un bouilleur, destiné à vaporiser du fluorure d'hydrogène liquide essentiellement anhydre,et qui comporte une admission du fluorure d'hydrogène liquide et une sortie de la vapeur de fluorure d'hydrogène, un conduit d'alimentation commandé par une vanne et un débitmètre pour le fluorure d'hydrogène liquide, pour relier une source de fluorure d'hydrogène liquide essen- tiellement anhydre à l'admission dans le bouilleur, une sur- face de transmission de chaleur située au sein du bouilleur et destinée à être recouverte de plus en plus par le fluorure d'hydrogène liquide à mesure que le niveau de ce fluorure d'hydrogène liquide s'élève dans le bouilleur et un dispositif destiné à chauffer la surface de transmission de chaleur. Le chauffage de la surface de transmission de chaleur est disposé de façon que ce soit cette surface qui commande la quantité de chaleur fournie au fluorure d'hydrogène liquide du bouilleur. N'importe quel débit d'alimentation spécifié permet alors l'établissement d'un équilibre, l'aire de la surface de transmission de chaleur couverte par le fluorure d'hydrogène liquide déterminant la vitesse de production,par ébullition, de la vapeur de fluorure d'hydrogène, et la vitesse de cette ébullition étant égale au débit d'introduction du fluorure d'hydrogène liquide de façon à maintenir à un niveau sensiblement constant, le niveau du liquide dans le bouilleur. L'invention permet donc de mesurer une alimentation en vapeur de fluorure d'hydrogène pour un réacteur en mesurant la phase liquide dont la vapeur provient. Cela constitue un avantage car la sensibilité de la vapeur de fluorure d'hydrogène à des variations de température et de pression influe sur la précision avec laquelle on peut mesurer un débit de fluorure d'hydrogène en phase vapeur. 24 61975 Le chauffage et la surface de transmission de chaleur sont tous deux commodément assurés par une chemise de vapeur du bouilleur. La dimension de la chemise de vapeur peut être modifiée de façon à faire varier les limites du débit d'ali- mentation d'un bouilleur particulier. Il existe de préférence des organes destinés à maintenir à une valeur constante la pression de la vapeur d'eau dans la chemise. Pour obtenir à ltaide de l'invention une alimentation mesurée en vapeur de fluorure d'hydrogène, il s'est avéré en pratique nécessaire d'obtenir cette matière par évaporation du fluorure d'hydrogène liquide essentiellement anhydre, c'est-à-dire le liquide normalement disponible dans le com- merce sous la désignation "fluorure d'hydrogène anhydre" et qui contient moins de 2% en poids d'eau. Dans le présent mémoire, on doit comprendre que l'expression "fluorure d'hydro- gène liquide essentiellement anhydre" et l'abréviation "HF anhydre" ont un tel sens. L'invention sera maintenant décrite plus en détail, à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est un schéma comportant l'appareil selon ltinvention; la figure 2 est une vue latérale du bouilleur repré- senté dans le cadre Il en trait mixte de la figure 1; et, la figure 3 est une vue en bout, dans le sens de la flèche III, du bouilleur de la figure 2. La figure 1 montre un bouilleur 1 comportant un tube d'admission 2 conduisant au fond du bouilleur 1,ainsi qu'un conduit de sortie 3. Un conduit 2a d'alimentation, comportant une vanne 4 de commande et un appareil 5 de commande et d'en- registrement de débit (débitmètre) relie le tube d'admission 2 à un réservoir 8 en charge. Une pompe 6 peut pomper le fluo- rure d'hydrogène anhydre d'un réservoir de stockage 7 vers le réservoir 8. Ce réservoir 8 comporte un orifice et un conduit de débordement 8a permettant de maintenir dans le réservoir 8 une hauteur, et donc une pression, constante du fluorure d'hydrogène liquide anhydre. Le bouilleur 1 est façonné de manière à présenter une surface 9 de transmission de chaleur entourée par une chemise Il de vapeur d'eau destinée à chauffer la surface 9. Comme on le voit plus clairement sur les figures 2 et 3, la surface 9 forme la paroi interne de la chemise 1l. La chemise 11 est cons- tituée de trois parties égales dont chacune s'étend sur un tiers de la circonférence de la surface 9 et dont chacune est munie d'une admission 10 de vapeur d'eau, d'une sortie 16 de conden- sat et d'un évent 20. Le bouilleur est monté sur des pieds 22 et il comporte une ouverture 21 de vidange inférieure. Le bouilleur 1 présente des points 12 et 15 de prélève- ment pour un enregistreur 18 de niveau. Cet enregistreur 18 est équipé d'avertisseurs entrant en action quand le niveau est élevé ou qu'il est faible. L'avertisseur de niveau élevé ferme la vanne 4. Un enregistreur 13 de pression, équipé d'un aver- tisseur de niveau élevé, est relié au sommet du bouilleur 1. Un tube d'évent 17 de secours, conduisant à un laveur de secours (non représenté) est également relié au sommet du bouilleur 1. Ce tube 17 comporte un disque 14 pouvant éclater et une soupape 27 de décharge réglée pour ouvrir la communication avec l'évent à une pression inférieure à la pression de fonctionnement sur du bouilleur. Un indicateur 28 de pression est relié à un point situé entre le disque 14 et la soupape 27 afin de permettre de vérifier l'état de ce disque 14. Si l'on considère le circuit de la vapeur d'eau, on voit qu'un circuit 24 d'alimentation en vapeur d'eau basse pression, commandé par une vanne 26, se divise à la jonction 35. Une par- tie du circuit comprend un surchauffeur 23 de la vapeur de fluorure d'hydrogène circulant dans le conduit 3 de sortie du bouilleur 1, ainsi qu'un piège 32 de retenue de la vapeur d'eau conduisant à une vidange 37. L'autre partie du circuit comprend un filtre 36 destiné à enlever la matière grenue, un régulateur 30 de pression, un manomètre 39 et une soupape de décharge 38, ainsi qu'une vanne 33 d'arrêt commandant les admissions 10 de 246 1975 vapeur d'eau dans la chemise 11. La vanne 33 peut être action- née par l'avertisseur de niveau élevé associé à l'enregistreur 13 de pression. Les conduits 16 de sortie du condensat de la chemise 1i comprennent un manomètre 31 de régulation de pres- sion conduisant à une vidange 29. En service, du HF anhydre est pompé du réservoir 7 de stockage vers le réservoir 8 en charge. L'appareil 5 d7enregis- trement de débit mesure le débit dans le tube 2a d'admission, compare ce débit avec celui nécessaire et ajuste en conséquence la vanne 4 de commande. Le tube 2 d'admission plonge jusqu'au fond du bouilleur 1, de sorte que l'entrée du liquide 3 n'em- pêche pas une évaporation régulière à la surface du liquide. La vapeur d'eau passe du circuit 24 dans la chemise 11, et la chaleur transmise à travers la surface 9 vaporise le HF anhydre dans le bouilleur 1. A mesure que le niveau du HF liquide anhydre s'élève dans le bouilleur, une quantité de chaleur de plus en plus grande est transmise au liquide jus- qutà ce que soit atteint un état de régime permanent lorsque le taux d'évaporation du liquide de la surface (et de passage de la vapeur par le conduit 3 de sortie) est égal au débit de remplacement du liquide arrivant par le tube 2 d'admission. Le condensat quitte la chemise 11 par les sorties 16. Les trois parties égales de la chemise 11, comportant chacune des admissions 10, sorties 16 et évents 20 indépendants, permet- tent de faire varier la capacité calorifique du bouilleur, puisque la fermeture d'un jeu ou, en variante, de deux jeux des vannes commandant les entrées 10 et les sorties 16 fait va- rier l'aire de la surface 9 de transmission de chaleur en service et donc le rapport entre l'aire de la-surface 9 et le volume du HF anhydre présent dans le bouilleur 1.. La vapeur d'eau basse pression arrivant par la vanne 26 se scinde en deux à la jonction 35.- La première partie sert à surchauffer le fluorure d'hydrogène sortant du bouilleur 1 par le conduit 3 de sortie avant d'être envoyé comme fluide de réaction dans l'installation chimique. (Le fluorure d'hydro- gène sortant du bouilleur en 3 est saturé, c'est-à-dire qu'il est en équilibre avec le fluorure d'hydrogène liquide anhydre). Le condensat sortant du surchauffeur 23 est enlevé par le piège 32 de retenue de vapeur d'eau conduisant à la vidange 37. La seconde partie destinée à alimenter la chemise il est tout d'abord filtrée en 36 pour enlever la matière grenue, puis elle passe par le régulateur 30 de pression. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appa- reil décrit et représenté. 2 4 6 19 7 5 REVENDICATIONS 1. Appareil pour mesurer et commander un débit de vapeur de fluorure d'hydrogène destinée à alimenter une ins- tallation chimique, cet appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend un bouilleur (1) destiné à vaporiser le fluo- rure d'hydrogène liquide essentiellement anhydre et qui com- porte un tube (2) d'admission du fluorure d'hydrogène liquide et un conduit (3) de sortie de la vapeur de fluorure d'hydro- gène; un conduit (2a), comprenant une vanne (4) de commande et un débitmètre (5) pour l'alimentation en fluorure d'hydro- gène liquide, et destiné à relier une source (7,8) de fluo- rure d'hydrogène liquide essentiellement anhydre au tube (2) d'admission dans le bouilleur (1); une surface (9) de transmission de chaleur disposée dans le bouilleur (1) de façon à être recouverte de plus en plus par le fluorure d'hydrogène liquide à mesure que le niveau de ce fluorure d'hydrogène liquide s'élève dans le bouilleur (1); et un dispositif destiné à chauffer la surface (9). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface (9) de transmission de chaleur et le dis- positif destiné à chauffer cette surface (9) sont constitués par une chemise (11) de vapeur d'eau entourant l'intérieur du bouilleur (1). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la dimension de la chemise (11) est variable. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chemise (11) est divisée en trois parties dont chacune comporte sa. propre admission (10) de vapeur d'eau et sortie (16) de vapeur d'eau ou de condensat.