CA2489146A1 - Procede et systeme de refroidissement d'une cuve d'electrolyse pour la production d'aluminium - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un procédé de refroidissement d'une cellule d'électrolyse ignée (1) pour la production d'aluminium dans lequel on produi t des gouttelettes d'un fluide caloporteur (ou « fluide caloporteur divisé »), de préférence dans un volume confiné en contact avec une surface déterminée d'au moins une paroi du caisson (2) de la cuve de la cellule d'électrolyse (1), de manière à provoquer l'évaporation de tout ou partie desdites gouttelettes par contact avec ladite surface et à prélever de la chaleur de ladite surface. L'invention a aussi pour objet un système de refroidissement (100) apte à mettre en oeuvre le procédé de refroidissement. L'invention permet d'obtenir une efficacité du refroidissement élevée grâce à la chaleur latente de vaporisation du fluide caloporteur.
Claims (40)
1. Procédé de refroidissement d'une cellule d'électrolyse (1) destinée à la production d'aluminium par électrolyse ignée, ladite cellule (1) comprenant une cuve (20) comportant un caisson métallique (2) ayant des parois latérales (21, 22) et au moins une paroi de fond (23), ladite cuve (20) étant destinée à
contenir un bain d'électrolyte (13) et une nappe de métal liquide (12), ledit procédé
étant caractérisé en ce qu'il comprend:
- la production de gouttelettes d'un fluide caloporteur, - la mise en contact de tout ou partie desdites gouttelettes avec le caisson (2), de manière à entraîner la vaporisation de tout ou partie ce celles-ci.
contenir un bain d'électrolyte (13) et une nappe de métal liquide (12), ledit procédé
étant caractérisé en ce qu'il comprend:
- la production de gouttelettes d'un fluide caloporteur, - la mise en contact de tout ou partie desdites gouttelettes avec le caisson (2), de manière à entraîner la vaporisation de tout ou partie ce celles-ci.
2. Procédé de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on met lesdites gouttelettes en contact avec le caisson (2) par confinement à
proximité
du caisson, par canalisation, par projection, ou une combinaison de ces moyens.
proximité
du caisson, par canalisation, par projection, ou une combinaison de ces moyens.
3. Procédé de refroidissement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on met lesdites gouttelettes en contact avec une surface déterminée (107) du caisson (2).
4. Procédé de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, en outre, on munit la cellule d'électrolyse (1) d'au moins un moyen de confinement (101) pour former un espace confiné (102) à
proximité de, ou en contact avec, une surface déterminée (107) d'au moins une des parois (21, 22, 23) du caisson (2), et en ce qu'il comprend la production de gouttelettes d'un fluide caloporteur dans ledit espace (102), de manière à
mettre tout ou partie desdites gouttelettes en contact avec ladite surface (107).
proximité de, ou en contact avec, une surface déterminée (107) d'au moins une des parois (21, 22, 23) du caisson (2), et en ce qu'il comprend la production de gouttelettes d'un fluide caloporteur dans ledit espace (102), de manière à
mettre tout ou partie desdites gouttelettes en contact avec ladite surface (107).
5. Procédé de refroidissement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de confinement (101) forme un espace confiné (102) à proximité de, ou en contact avec, une surface déterminée (107) d'au moins une des parois latérales (21, 22) du caisson (2).
6. Procédé de refroidissement selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le moyen de confinement (101) est accolé ou fixé au caisson (2) ou solidaire de celui-ci.
7. Procédé de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on produit lesdites gouttelettes par pulvérisation dudit fluide caloporteur.
8. Procédé de refroidissement selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on utilise au moins une buse pour effectuer ladite pulvérisation.
9. Procédé de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit fluide caloporteur est de l'eau.
10. Procédé de refroidissement selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'eau est purifiée.
11. Procédé de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à
10, caractérisé en ce qu'on mélange lesdites gouttelettes à un gaz parleur.
10, caractérisé en ce qu'on mélange lesdites gouttelettes à un gaz parleur.
12. Procédé de refroidissement selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on utilise ledit gaz porteur pour produire lesdites gouttelettes par pulvérisation.
13. Procédé de refroidissement selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que ledit gaz porteur est de l'air.
14. Procédé de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à
13, caractérisé en ce qu'il comprend le contrôle du taux de production des gouttelettes de fluide caloporteur.
13, caractérisé en ce qu'il comprend le contrôle du taux de production des gouttelettes de fluide caloporteur.
15. Procédé de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à
14, caractérisé en ce que lesdites gouttelettes ont une taille comprise entre 0,1 et 5 mm, et de préférence entre 1 et 5 mm.
14, caractérisé en ce que lesdites gouttelettes ont une taille comprise entre 0,1 et 5 mm, et de préférence entre 1 et 5 mm.
16. Procédé de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à
15, caractérisé en ce que les gouttelettes forment un brouillard.
15, caractérisé en ce que les gouttelettes forment un brouillard.
17. Procédé de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à
16, caractérisé en ce qu'on produit les gouttelettes de fluide caloporteur à une distance déterminée D d'une des parois (21, 22, 23) du caisson (2) inférieure à
20 cm, de manière à limiter la coalescence desdites gouttelettes avant leur vaporisation au contact avec ladite paroi.
16, caractérisé en ce qu'on produit les gouttelettes de fluide caloporteur à une distance déterminée D d'une des parois (21, 22, 23) du caisson (2) inférieure à
20 cm, de manière à limiter la coalescence desdites gouttelettes avant leur vaporisation au contact avec ladite paroi.
18. Procédé de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à
17, caractérisé en ce que le moyen de confinement (101) comporte au moins un boîtier.
17, caractérisé en ce que le moyen de confinement (101) comporte au moins un boîtier.
19. Procédé de refroidissement selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'on place ledit boîtier (101) de manière à ce qu'il chevauche le niveau moyen de l'interface (19) entre le bain d'électrolyte (13) et la nappe de métal liquide (12).
20. Procédé de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à
19, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'évacuation de tout ou partie de la vapeur de fluide caloporteur formée par la vaporisation de tout ou partie desdites gouttelettes au contact du caisson (2).
19, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'évacuation de tout ou partie de la vapeur de fluide caloporteur formée par la vaporisation de tout ou partie desdites gouttelettes au contact du caisson (2).
21. Procédé de refroidissement selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'on évacue ladite vapeur par ventilation naturelle, par aspiration ou par soufflage, ou une combinaison de ces moyens.
22. Système de refroidissement (100) d'une cellule d'électrolyse (1) destinée à la production d'aluminium par électrolyse ignée, ladite cellule (1) comprenant une cuve (20) comportant un caisson métallique (2) ayant des parois latérales (21, 22) et une paroi de fond (23), ladite cuve (20) étant destinée à contenir un bain d'électrolyte (13) et une nappe de métal liquide (12), ledit système étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen (103) pour produire des gouttelettes d'un fluide caloporteur et un moyen (101) peur mettre tout ou partie desdites gouttelettes en contact avec le caisson (2), de manière à entraîner la vaporisation de tout ou partie ce celles-ci.
23. Système de refroidissement (100) selon la revendication 22, caractérisé en ce caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
- au moins un boîtier de confinement (101) à une distance déterminée d'au moins une des parois (21, 22, 23) du caisson (2), - des moyens d'alimentation (105, 111, 112, 113, 114) en un fluide caloporteur, - au moins un moyen (103) pour produire des gouttelettes de fluide caloporteur dans ledit boîtier, de manière à mettre tout ou partie desdites gouttelettes en contact avec le caisson (2).
- au moins un boîtier de confinement (101) à une distance déterminée d'au moins une des parois (21, 22, 23) du caisson (2), - des moyens d'alimentation (105, 111, 112, 113, 114) en un fluide caloporteur, - au moins un moyen (103) pour produire des gouttelettes de fluide caloporteur dans ledit boîtier, de manière à mettre tout ou partie desdites gouttelettes en contact avec le caisson (2).
24. Système de refroidissement (100) selon la revendication 23, caractérisé en ce le ou chaque boîtier de confinement (101) est à une distance déterminée d'au moins une des parois latérales (21, 22) du caisson (2), inférieure à 20 cm.
25. Système de refroidissement (100) selon la revendication 23 ou 24, caractérisé en ce que chaque boîtier de confinement (101) est placé de manière à chevaucher le niveau moyen de l'interface (19) entre le bain d'électrolyte (13) et la nappe de métal liquide (12).
26. Système de refroidissement (100) selon l'une quelconque des revendications à 25, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de boîtiers de confinement (101) répartis autour du caisson (2).
27. Système de refroidissement (100) selon l'une quelconque des revendications à 26, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation (105, 111, 112, 113, 114) en fluide caloporteur comprennent des moyens d'acheminement (105, 111, 112, 114) et une colonne de traitement (113).
28. Système de refroidissement (100) selon l'une quelconque des revendications à 27, caractérisé en ce que ledit moyen (103) pour produire des gouttelettes est un moyen de pulvérisation.
29. Système de refroidissement (100) selon la revendication 28, caractérisé en ce que le moyen de pulvérisation (103) comporte au moins une buse.
30. Système de refroidissement (100) selon la revendication 29, caractérisé en ce que ladite buse est une buse à brouillard.
31. Système de refroidissement (100) selon l'une quelconque des revendications à 30, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un moyen (104, 110) pour alimenter chaque boîtier de confinement (101) en gaz porteur.
32. Système de refroidissement (100) selon la revendication 31, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen (108) pour produire lesdites gouttelettes à
l'aide dudit gaz porteur.
l'aide dudit gaz porteur.
33. Système de refroidissement (100) selon l'une quelconque des revendications à 32, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen (109) pour contrôler le taux de production desdites gouttelettes.
34. Système de refroidissement (100) selon l'une quelconque des revendications à 33, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (106, 120, 121, 122, 123, 124) pour évacuer tout ou partie du fluide caloporteur vaporisé.
35. Système de refroidissement (100) selon la revendication 34, caractérisé en ce que les moyens d'évacuation (106, 120, 121, 122, 123, 124) comprennent des conduits d'évacuation (106, 120, 121, 124) et un moyen d'aspiration ou de soufflage (123).
36. Système de refroidissement (100) selon la revendication 34 à 35, caractérisé en ce que les moyens d'évacuation (106, 120, 121, 122, 123, 124) comprennent un condenseur (I22) pour condenser les gouttelettes de fluide caloporteur en suspension.
37. Utilisation du procédé de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 21 pour le refroidissement d'une cellule de production d'aluminium par électrolyse ignée.
38. Utilisation du système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 22 à 36 pour le refroidissement d'une cellule de production d'aluminium par électrolyse ignée.
39. Procédé de régulation d'une cellule d'électrolyse destinée à la production d'aluminium par électrolyse ignée incluant un procédé de refroidissement de ladite cellule selon l'une quelconque des revendications 1 à 21.
40. Cellule d'électrolyse destinée à la production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant un système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 22 à 36.
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