DE2225686A1

DE2225686A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Adsorption von Fluor und Fluorverbindungen auf Aluminiumoxyd

Info

Publication number: DE2225686A1
Application number: DE19722225686
Authority: DE
Inventors: Wolf Chatou Mühlrad (Frankreich)
Original assignee: TAM
Current assignee: Air Industrie Environnement Aie Sa Courbevoi
Priority date: 1971-05-28
Filing date: 1972-05-26
Publication date: 1972-12-14
Also published as: NL7207266A; IT960455B; NL170498B; NO133180B; CH558199A; YU34844B; FR2139648B1; YU140772A; US3780497A; JPS5242740B2; DE2225686B2; FR2139648A1; CA978867A; DE2225686C3; NL170498C; SU673147A3; NO133180C; JPS4813273A; GB1396597A

Description

Dr. F. Zumsteln sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenlgsberger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.

PATENTANWÄLTE

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Verfahren und Vorrichtung zur Adsorption von Fluor und

Fluorverbindungen auf Aluminiumoxyd.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Adsorbieren von Fluor auf Aluminiumoxydteilchen, wobei das Fluor sich in freiem Zustand befindet oder in Form von gasförmigen Fluorverbindungen (unter anderem Fluorwasserstoff) vorliegt, und zum Sammeln von ultrafeinem Staub (insbesondere Fluoride), die beispielsweise bei einer Sublimation entstehen.

Die Erfindung betrifft insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verwendung in Aluminium erzeugenden Industrieanlagen,

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die elektrolytische Bäder enthalten, welche hauptsächlich mit pulverförmigem Aluminiumoxyd und fluorierten Produkten, gewöhnlich Cryolith (Natriumaluminiumfluorid) und Aluminiumfluoride beschickt werden. '

Im Betrieb verursachen diese elektrolytischen Bäder Fluorverbindungen enthaltende Dämpfe, wobei die Fluorverbindungen in gasförmigem Zustand (unter anderem Fluorwasserstoff) oder in Form von ultrafeinem (gewöhnlich kleiner als 1 μ) Staub vorliegen und bei der Sublimation von fluorierten Produkten entstehen, welche in dem in den elektrolytischen Bädern behandelten Beschickungsgut vorhanden sind.

Bekanntlich sind diese mit Fluorverbindungen beladenen Dämpfe eine der unangenehmsten Quellen für die atmosphärische Verschmutzung. Es ist heutzutage von besonderer Wichtigkeit, Aluminium erzeugende Anlagen der eingangs genannten Art mit der Verschmutzung entgegenwirkenden Einrichtungen zum Sammeln des größten Teils der Fluorverbindungen zu versehen, welche die elektrolytischen Bäder der Anlagen verlassen.

Hierzu ist bereits vorgeschlagen worden, erstens die Tatsache auszunutzen, daß der Betrieb einer elektrolytis ehe Bäder enthaltenden, Aluminium erzeugenden Anlage die Verfügbarkeit über Reserven an frischem, pulverförmigen Aluminiumoxyd mit sich bringt, und zweitens die Tatsache, daß pulverförmiges Aluminiumoxyd aufgrund seiner Porosität fluorierte Verbindungen absorbie-^ ren kann. Es ist somit möglich, pulverförmiges Aluminiumoxyd, das den elektrolytischen Bädern zugeführt werden soll, zur vorläufigen Adsorption von gasförmigen Fluorverbindungen zu benutzen, die die Bäder verlassen, und die man sammeln will, um die atmosphärische Verschmutzung zu vermeiden oder wenigstens zu vermindern.

Es ist zu bemerken, daß die Adsorption von Fluorverbindungen

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auf pulverförmigem Aluminiumoxyd, das den elektrolytischen Bädern zugeführt werden soll, deswegen sogar noch wichtiger ist, weil die Rückgewinnung der fluorierten Verbindungen (ein wichtiger Prozeß für sich) nicht notwendig ist, da die elektrolytischen Bäder die genannten fluorierten Verbindungen enthalten sollten, und diese Verbindungen zugeführt werden können, wenn sie von der Charge an pulverförmigem Aluminiumoxyd adsorbiert worden sind, welches zur Bindung der fluorierten Verbindungen aus den elektrolytischen Bädern verwendet worden ist.

In der Praxis besteht das wirksamste bekannte Verfahren zur Umsetzung dieses grundsätzlichen Konzepts, d.h. die Adsorption von !Fluorverbindungen auf pulverförmigem Aluminiumoxyd, darin, pulverförmiges Aluminiumoxyd in der Form eines waagerechten Fließbettes zu verwenden, durch welches infolge einer Saugwirkung ein Gasstrom von dem elektrolytischen Bad nach oben fließt, wobei die Dicke des Fließbettes, die Geschwindigkeit des Stromes durch das Bett und folglich die Kontaktzeit zwischen dem Bett und dem Strom so gewählt ist, daß die Kontaktzeit zwischen den das elektrolytische Bad verlassenden Gasen und dem Fließbett ausreicht, um die Adsorption des größten Teils der in den Gasen enthaltenen gasförmigen Fluorverbindungen auf den Aluminiumoxydteilchen zu gewährleisten. Nach dem bekannten Verfahren werden die feinen, mit Fluor beladenen Aluminiumoxydteilchen und die weniger als 1 μ großen, in den Gasen enthaltenen Fluorverbindungen, die aus dem elektrolytischen Bad kommen und über das Fließbett hinaus mitgerissen werden, anschließend in einem über dem Fließbett angeordneten Sackfilter gesammelt.

Obwohl das bekannte Verfahren bis zu einem bestimmten Grad wirksam ist, weist es Nachteile auf, die durch das Vorliegen eines Fließbettes von Aluminiumoxydteilchen begründet sind. Zu diesen Nachteilen ist folgendes anzuführen:

- in dem durch das Fließbett hindurchfließenden Gasstrom liegt ein beträchtlicher Druckverlust vor. Diese Druckverluste, die

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mehrere hundert Millimeter Wassersäule betragen können, stellen einen beträchtlichen Energieverbrauch dar;

- die Wirksamkeit des Fließbettes nimmt zwischen dem Eintritt von frischem Aluminiumoxyd und der Abgabe des mit !Fluor beladenen Aluminiuraoxyds ständig ab, so daß der durch den stromaufwärts gelegenen !Teil des Bettes fließende Gasstrom sehr viel wirksamer behandelt wird als der durch den stromabwärts gelegenen Teil des Bettes fließende Gasstrom; und

- es ist schwierig, ein Fließbett mit Aluminiumoxyd zu erhalten, das über die gesamte Länge des Bettes homogen ist, da es nicht möglich ist, eine gewöhnliche poröse Platte zu verwenden, weil die Platte in kurzer Zeit durch den in den zu behandelnden Gasen enthaltenen Staub verstopft würde. Hierin liegt eine zusätzliche Ursache für die ungleichmäßige Wirksamkeit eines Fließbettes im Hinblick auf den durch dasselbe fließenden Gasstrom.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Adsorption von gasförmigem Fluor' aus einem Gasstrom, bei dem Aluminiumoxydteilchen mit einem Fluor enthaltenden Gasstrom in Kontakt gebracht werden, wobei das Fluor gewöhnlich in Form von fluorierten Verbindungen vorliegt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Aluminiumoxydteilchen in einer Adsorptionssäule schwebend gehalten werden, durch die hindurch der Fluor enthaltende Gasstrom aufwärts fließt, daß die Aluminiumoxydteilchen daran gehindert werden, sich infolge ihres Gewichtes gegen den Strom unter eine vorbestimmte Schwelle zu bewegen, daß die Teilchen gleichmäßig in den zu behandelnden Gasen verteilt werden, und daß anschließend die mit Fluor beladenen Aluminiumoxydteilchen und irgendwelche fluorierten Verbindungen, die die Adsorptionssäule in Form von feinem Staub passiert haben, in einem Abscheider gesammelt werden, der einen praktisch reinen Gasstrom abgibt. Das

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Gas enthält das Fluor gewöhnlich in Form von fluorierten Verbindungen.

Bei der Anwendung dieses Verfahrens zeigt sich, daß die Turbulenz in der Adsorptionssäule und die verhältnismäßig lange Kontaktzeit zwischen den Aluminiumoxydteilchen und dem zu reinigenden Gasstrom das Ausmaß und die Gleichmäßigkeit der Überführung des Fluors oder der Fluorverbindungen von der gasförmigen Phase (der zu reinigende Strom) zur festen Phase (Aluminiumoxydteilchen) begünstigt und ein minimaler Druckabfall vorliegt.

Es ist bekannt, diese Säulenart in der Industrie zum Trocknen oder Kühlen von staubförmigen Produkten, also zum Herbeiführen einer Wärmeübertragung, zu verwenden. Die Verwendung einer der artigen Säule zum Entfernen von Fluor aus einem Gas ist jedoch revolutionär. Man hat durch Theorie und Praxis herausgefunden, daß aufgrund von turbulenter molekularer Diffusion eine Analo- ;ie zwischen der Massenübertragung und der Wärmeübertragung besteht.

Die Gleichungen, welche die übertragenen Ströme definieren, sind für die beiden*Arten der Übertragung identisch:

"ms

C und C die durchschnittliche Konzentration des zu übertragenden Fluids und die Konzentration des auf den Teilchen vorhandenen Fluids,

9_m und Q_a die durchschnittliche Temperatur des Fluids und 'die Temperatur der Teilchen, und ·

X und A die durchschnittlichen Werte der scheinbaren Leitung der Übertragungen im Bereich der Teilchen bedeuten.

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Die Margoulis¹sehen Kriterien, die den Wirkungsgrad der Übertragung (eine dimensionslose Zahl) darstellen, sind wie folgt definiert:

Massenübertragung jfäf _

Wärmeübertragung JJq

μ_Μ die relative Durchschnittsgeschwindigkeit des Fluids bezüglich der Teilchen,

Cp die spezifische Wärme des Fluids, und Ω das spezifische Gewicht des Fluids bedeutet.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß /i' = Jf _o ist, daß also eine zur Wärmeübertragung ausgelegte Säule einen vergleichbaren Wirkungsgrad aufweist, wenn sie unter ähnlichen physikalischen Bedingungen zur Massenübertragung verwendet wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Adsorptionssäule, durch die hindurch ein Fluor enthaltender Gasstrom aufwärts fließt, durch eine Einrichtung, die die Aluminiumoxydteilchen zur Adsorpticnssäule zuführt, durch eine Einrichtung, die die frischen AIuminiumoxydteilc an daran hindert, infolge ihres Gewichts gegen den Strom unter eine vorbestimmte Schwelle zu fließen und die Teilchen gleichmäßig in den zu behandelnden Gasen verteilt, und durch einen Abscheider, der stromabwärts der Absorptionssäule angeordnet ist und die mit Fluor beladenen Aluminiumoxid teilchen und irgendwelche Verunreinigungen in Staubforr, r! die Adsorptionssäule passiert haben, sammelt.

E .'.··■'- bereits anger; art worden, daß das erfindungsgemäße Verf ^ und üie erfindungsgemäße Vorrichtung zu dessen Durch-

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führung mit besonder em Tor teil zum Reinigen von Gasen verwendet werden können, die von elektrolytischen Bädern einer Aluminium erzeugenden Anlage· herrühren, wobei die Aluminiumoxydteilchen das Fluor adsorbieren und danach mit Torteil den elektrolytischen Bädern zugeführt werden.

Torzugsweise enthält die Einrichtung, die die Aluminiumoxydteilchen am Fließen im Gegenstrom hindert, eine konvergentdivergente Einrichtung (Tenturi), welche am unteren Teil der Adsorptionssäule angeordnet ist, wobei die Aluminiumoxydteilchen beispielsweise durch ein an der Oberkante der konvergentdivergenten Einrichtung vorgesehenes Ausgußrohr zugeführt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, insbesondere im Fall einer Aluminium erzeugenden Anlage mit elektrolytischen Bädern, wird das erfindungsgemäße Terfahren derart (insbesondere hinsichtlich der Geschwindigkeit und dem Durchsatz des Gasstroms in der Adsorptionssäule und der Konzentration der darin enthaltenen Aluminiumoxydteilchen) durchgeführt, daß die die Adsorptionssäule verlassenden und in dem stromabwärts der Säule angeordneten Abscheider rückgewonnenen Aluminiumoxydteilchen solange wieder in Umlauf gebracht werden, bis ein Maß an teilweiser Sättigung erreicht ist, der ein befriedigender Adsorptionsgrad entspricht.

Im Falle einer solchen Aluminium erzeugenden Anlage liegt die Konzentration der Aluminiumoxydteilchen in der Adsorptionssäule vorzugsweise über 50 g/m , wobei der Gasstrom eine Geschwindigkeit von etwa 10 bis 20. m/sek. besitzt und die Höhe der Säule so gewählt ist, daß die Gase eine Terweilzeit von etwa 1 Sekunde haben. Unter diesen Bedingungen liegt der Druckabfall in der Säule nur im Bereich von etwa 30 bis 50 mm Ws.

Die erfindungsgemäße Torrichtung zur Durchführung des genannten

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Verfahrens, bei dem Aluminiumoxyd in Umlauf gebracht wird, sollte neben den genannten Einrichtungen eine Einrichtung aufweisen, die zumindest einen Teil des mit Fluor beladenen Aluminiumoxyds in die Adsorptionssäule hinein in Umlauf bringt, und zwar von einer mit dem Abscheider in Verbindung stehenden Station aus, in der das Aluminiumoxyd aufgefangen wird. Vorzugsweise ist diese den Umlauf bewirkende Einrichtung so ausgelegt, daß sie die Regulierung des Massenstroms des umlaufenden Aluminiumoxyds gestattet.

Im letzteren Pail kann das System zur Regulierung des Massenstroms des umlaufenden Aluminiumoxyds mit Vorteil durch eine Detektoreinrichtung überwacht werden, die auf das Vorhandensein und die Anzahl von Aluminiumoxydteilchen anspricht, welche bestrebt sind, sich infolge ihres Gewichts im Gegenstrom unter eine am unteren Teil der Adsorptionssäule befindliche Schwelle zu bewegen, wobei die Überwachung so geschieht, daß der Massenstrom der umlaufenden Aluminiumoxydteilchen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs aufrechterhalten wird.

Ist der untere Teil der Adsorptionssäule mit einer konvergentdivergenten Einrichtung zum Zurückhalten der Aluminiumoxydteilchen versehen, so ist die genannte Detektoreinrichtung vorzugsweise im Bereich der konvergent-divergenten Einrichtung angeordnet.

Die Detektoreinrichtung kann mit Vorteil von gewöhnlicher photoelektrischer Art sein und enthält vorzugsweise eine Anzahl von Detektorstufen,, die in vertikaler Richtung in Abständen angebracht sind, wobei die gesamte Anordnung so aufgebaut ist, daß sich der Massenstrom der umlaufenden Aluminiumoxydteilchen in entgegengesetztem Sinne mit der Anzahl der Detektorstufen ändert, die durch die im Gegenstrom fließenden Aluminiumoxydteilchen beeinflußt werden.

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Die genannte gesteuerte Detektoreinrichtung kann, falls erforderlich, so ausgelegt werden, daß sie nach dem Alles- oder Nichts-Prinzip arbeitet und als Sicherheitssystem wirkt, welches den Strom des umlaufenden Aluminiumoxyds sperrt (und, falls erforderlich, ein Alarmsignal gibt), wenn das in die Adsorptionssäule hineingeleitete Aluminiumoxyd aus irgendwelchen physikalischen Gründen die untere Grenze der Dispersionszone kreuzt,

Es ist von Vorteil, wenn die mit dem Abscheider in Verbindung stehende Station, in der das Aluminiumoxyd aufgefangen wird, ein getrenntes System aufweist, welches frisches Aluminiumoxyd zuführt, und zwar entweder während des Umlaufs oder nach der vollständigen Leerung der Auffangstation, nachdem sie sich mit Fluor beladenem Aluminiumoxyd gefüllt hat.

Bei einer Aluminium erzeugenden Anlage, in der elektrolytisehe Bäder verwendet werden, kann ein für eine Anzahl von Bädern dienender Sammelsilo direkt an die Sammelstation für das fluorbfladene Aluminiumoxyd angeschlossen werden, um die Bäder mit Aiuminiumoxyd zu versorgen. Um den Silo von der Regenerierstation zu trennen oder mit ihr zu verbinden, ist eine Absperreinrichtung vorgesehen. Der genannte Sammelsilo,ist nicht notwendig, wenn der Trichter des Abscheiders ein Vorratssilo bildet.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im f olgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

'Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung zur Adsorption von gasförmigen, fluorierten Produkten auf Aluminiumoxydpulver, wobei die fluorierten Produkte aus elektrolytischen Bädern in einer Aluminium erzeugenden Industrieanlage kommen, md zur Beschickung der Bäder mit dem pulverförmigen Aluminium-

<yd, wenn dieses mit fluorierten Produkten ausreichend gesättigt ist, und

Pig. 2 eine weitere Ausführungsform der Erfindung in Ver-

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bindung mit einer Aluminium erzeugenden Industrieanlage.

Die in Pig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung ist für eine Aluminium erzeugende Industrieanlage ausgelegt, die eine. Reihe von elektrolytischen Bädern 1 aufweist, die mit pulverförmigem Aluminiumoxyd und fluorierten Produkten (unter anderem Cryolith und Aluminiumfluorid) beschickt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der Lage, den aus den Bädern 1 kommenden Gasstrom vom größten Teil des in ihm mitgeführten Fluor zu reinigen, wobei das Fluor auf Aluminiumoxyd adsorbiert wird, und das Aluminiumoxyd, wenn es in ausreichendem Maße mit Fluor beladen ist, den Bädern 1 zugeführt wird.

Die dargestellte Vorrichtung enthält eine Adsorptionssäule 2, durch die hindurch ein zu reinigender Gasstrom von den Bädern 1 nach oben fließt. Ungesättigtes,pulverförmiges Aluminiumoxyd wird dem unteren Teil der Säule 2 über ein Ausgußrohr 3 zugeführt, das an der oberen Kante einer konvergent-divergenten Einrichtung 4 einmündet, die zur Herbeiführung von Strömungsbedingungen ausgebildet ist, die der Abwärtsbewegung von Aluminiumteilchen entgegen der Strömungsrichtung entgegenwirken.

Der obere Teil der Säule 2 ist an einen Abscheider 5 angeschlossen, der einen Filter mit einem Filtertuch und Bodentrichter 5a aufweist, in denen sich 80 bis 85$ der größten Aluminiumoxydteilchen infolge ihres Gewichts oder durch Dekantieren unmittelbar absetzen, während die feineren Teilchen auf einem Filtertuch gesammelt werden, welches in bestimmten Abständen durch Schwingungen und/oder durch einen Gegenstrom gereinigt wird.

Der Reinigungszyklus kann etwa 10 bis 15 Minuten dauern. Dies hängt von der Porosität des Filtermediums und den vertretbaren Druckabfällen ab.

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Die Strömung des mit Teilchen beladenen Stromes durch die Säule 2 und den Abscheider 5 wird durch einen Ventilator 6 bewirkt, der stromabwärts des Filters angeordnet ist und einen gereinigten Gasstrom durch einen Schornstein 7 abgibt.

Das teilweise mit Fluor beladene und in den Trichtern 5a aufgefangene Aluminiumoxyd wird zumindest zum Teil zurück zur Säule 2 in Umlauf gebracht, bis sein Fluorgehalt mit seiner Adsorptionsfähigkeit vereinbar ist und dem erwünschten Gehalt in den zur Zufuhr in den Bädern 1 vorgesehenen fluorierten Produkten entspricht. (Der Fluorgehalt beträgt gewöhnlich 0,5 bis 3$ entsprechend der Prosität des verwendeten, pulverförmigen Aluminiumoxyds ν )

Um das Aluminiumoxyd in Umlauf zu bringen, werden die Trichter 5a durch einen Förderer 8 entleert, der beispielsweise eine archimedische Schraube oder Luftgleitbahnen und eine poröse Platte enthält, und der einen Zwischentrichter 9 versorgt, in den frisches Aluminiumoxyd, durch eine mit einem Ventil 11 versehene Versorgungsleitung 10 unmittelbar hineingeleitet werden kann. Der Boden des Trichters 9 kann mit dem Ausgußrohr 3 verbunden werden," das die Säule 2 über eine mit einem Ventil 13 versehene Abführleitung 12 versorgt, oder er· kann mit einem Silo verbunden werden, das die Bäder 1 über eine mit einem. Ventil 15 versehene Abführleitung 14 versorgt.

Der Durchsatz des in Umlauf gebrachten Aluminiumoxyds kann reguliert werden, etwa durch ein stromauf des Ausgußrohrs. 3 in der Leitung 12 angebrachtes drehbares Absperrorgan 16, wobei das Absperrorgan 16 in seiner Drehbewegung von einem photoelektrischen Detektor 17 überwacht wird, der mehrere Niveaus aufweist, die auf das Vorhandensein von Aluminiumoxydteilchen ansprechen und rings um den divergenten Tgil der konvergent-divergenten Einrichtung 4 in Abständen unter der Stelle angeordnet sind, an der das Ausgußrohr in die Säule 2 einmündet.

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Diese Anordnung kann die Zufuhr von Aluminiumoxyd ergänzen, indem entweder Anteile an frischem Aluminiumoxyd über die Versorgungsleitung 10 in" den Zwischentrichter 9 hineingeleitet werden, nachdem ein Teil des mit Fluor beladenen Aluminiumoxyds durch die Abführleitung 14 in die Bäder 1 abgeführt worden ist, oder indem der Zwischentrichter 9 über die Leitung 14 vollständg entleert und über die Leitung 10 mit frischem Aluminiumoxyd gefüllt wird.

Einen Zwischentrichter zu verwenden, der nur einen Teil der gesamten, für die elektrolytischen Bäder bestimmten Charge enthält, und diesen Teil wieder in Umlauf zu bringen, wobei sich daran ein teilweises Auffrischen anschließt, oder' es in einem einzigen Verfahrensschritt erfolgt, scheint den Betriebsbedingungen einer Aluminium erzeugenden Industrieanlage am besten zu entsprechen.

In einer solchen Anlage liegt der von den elektrolytischen Bädern kommende Gasstrom im Bereich von etwa 170 000 bis 180 000 m⁵/t erzeugten Aluminiums. Würde das gesamte, für die Versorgung der elektrolytischen Bäder bestimmte Aluminiumoxyd im Gasreinigungskreislauf in einem einzigen Durchgang und ohne Wiederumlauf verwendet, so würde der entstehende Gehalt der festen Phase nur etwa 11 bis 12 g/m betragen, also viel weniger als der zur Gewährleistung eines wirksamen Betriebs der Adsorptionssäule 2 erforderliche Gehalt, (GesamtstaubgehaIt im Bereich von etwa 50 bis 600 g/m⁵).

Um diesen letztgenannten Gehalt aufrecht zu erhalten, ist es praktisch unerläßlich, das benutzte Aluminiumoxyd in Umlauf zu bringen und anschließend, entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich, frisches Aluminiumoxyd von etwa 2 bis 24$ der in der Säule 2 wirkenden Aluminiumoxydmenge zu ergänzen.

Unter diesen Bedingungen ist das Aluminiumoxyd durchaus in der Lage, in der dargelegten Weise Fluor zu adsorbieren, wobei die

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in den elektrolytischen Bädern freigesetzten Mengen an Fluor in Betracht zu ziehen sind.

Gewöhnlich schätzt man, daß die Erzeugung von 1 t Aluminium etwa 2 t Aluminiumoxyd erfordert und zur Freisetzung von etwa 20 kg Fluor führt, wovon etwa 50 bis 60$ in Gasform und etwa 50 bis 40$ in Staubform vorliegen. Würde alles Fluor auf dem verwendeten Aluminiumoxyd gebunden, so läge die zum Schluß vorhandene ladung von Fluor auf dem Aluminiumoxyd im Bereich von 1$, einschließlich 0,5 bis 0,7$ gasförmigen, durch Adsorption gebundenen Fluors. Dieser Gehalt kann mit Aluminiumoxyd durchschnittlicher Porosität leicht erreicht werden und liegt genügend unterhalb der Sättigungsgrenze.

Dementsprechend lag bei Verwendung von handelsüblichem Aluminiumoxyd hoher Porosität (beispielsweise im Bereich von etwa 25 bis 40 m /g) in dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zum Sammeln von Fluor die Gesamtrückgewinnung an Fluor über 98$, und der Gesamtgehalt an Fluor im Aluminiumoxyd lag bei Ende des Betriebs im Bereich von etwa 1$, was einem ausgezeichneten Rückgewinnungsgrad entspricht und wobei der Fluorgehalt im Äluminiumoxyd weit unter der Sättigungsgrenze liegt.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die eine Variante der ersten Ausführungsform darstellt, wird im folgenden anhand der Fig. 2 beschrieben, wobei gleicheBezugzeichen für die der Fig. 1 entsprechenden Teile gelten.

Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten' darin, daß die Abscheidung der festen Teilchen, die sich in dem von der Adsorptionssäule kommenden Gasstrom in Suspension befinden, in zwei aufeinanderfolgenden Schritten geschieht, wobei im ersten die verhältnismäßig großen Aluminiumoxydteilchen (im Bereich von etwa 20 bis 30μ) gesammelt werden und im

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zweiten der im Gasstrom nach dem ersten Schritt in Suspension verbliebene feine Staub gesammelt wird. Der feine Staub besteht unter anderem aus Aluminiumoxyd und von den elekrrolytischen Bädern herrührenden Terunreinigungen.

Die zweite Ausführungsform ist übrigens dann von Bedeutung, wenn die elektrolytischen Bäder nennenswerte Mengen an Verunreinigungen in Form von feinem Staub erzeugen, von denen damit zu rechnen ist, daß sie die Eigenschaften des erzeugten Aluminiums beeinträchtigen, wenn sie zu den Bädern wieder in Umlauf gebracht werden. Die zweite Ausführungsform ist deswegen von Bedeutung, weil sie,im zweiten Schritt, verwendet werden kann, um den feinen Staub einschließlich schädlicher Verunreinigungen zu isolieren, vom Hauptstrom zu entfernen und, falls erforderlich, einer besonderen weiteren Reinigung zum Zweck der Rückgewinnung zu unterwerfen.

Die Einrichtung zum ersten Abscheiden weist einen herkömmlichen Zyklon oder einen besonderen Zyklon 18 mit waagerechter Achse auf, der am oberen Ende der Säule 2 angeordnet ist und dem Trichter 9 verhältnismäßig große Aluminiumoxydteilchen über seinen an der Außenseite befindlichen Sammler 19 zuführt. Die Einrichtung zum zweiten Abscheiden enthält einen Filtertuch-Abscheider 20, dem vom zentralen Sammler des Zyklons 18 über eine Leitung 21 feiner Staub zugeführt wird, und der Abscheider führt den feinen Staub einem Förderer 22 zu, der über ein Ventil 23 mit einer Abführ- oder Reinigungsstation verbunden ist.

Liegen keine feinstaubigen Verunreinigungen vor, so kann die Ausbeute der Anlage mit Vorteil verbessert werden, indem eine direkte Verbindung zwischen dem Förderer 22 und dem Trichter 19 hergestellt wird. Die direkte Verbindung, die in Fig. 2 durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist, umfaßt eine mit einem Ventil 25 versehene Leitung 24. Das Ventil 25 ist im genannten günstigen Fall, bei dem keine Verunreingungen

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vorliegen, geöffnet (Ventil 23 ist dabei geschlossen).

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Adsorption von gasförmigem Fluor aus einem Gasstrom, bei dem Aluminiumoxydteilchen mit einem Fluor enthaltenden Gasstrom in Kontakt gebracht werden, wobei das Fluor gewöhnlich in Form von fluorierten Verbindungen vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumoxydteilchen in einer Adsorptionssäule schwebend gehalten werden, durch die hindurch der Fluor enthaltende Gasstrom auswärts fließt, daß die Aluminiumoxydteilchen daran gehindert werden, sich infolge ihres Gewichtes gegen den Strom unter eine vorbestimmte Schwelle zu bewegen, daß die Teilchen gleichmäßig in den zu behandelnden Gasen verteilt werden, und daß anschließend die mit Fluor beladenen Aluminiumoxydteilchen und irgendwelche fluorierten Verbindungen, die die Adsorptionssäule in Form von feinem Staub passiert haben, in einem Abscheider gesammelt werden, der einen praktisch reinen Gasstrom abgibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Sammeln von Fluor, das in , Gasen enthalten ist, die aus einem elektrolytischen Bad einer Aluminium erzeugenden Anlage kommen, dadurch gekennze ichnet, daß die Aluminiumoxydteilchen in das elektrolytische Bad hineingeleitet werden, nachdem sie das Fluor adsorbiert haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumoxydteilchen, die die Adsorptionssäule verlassen und im Abscheider rückgewonnen werden, nicht mit Fluor gesättigt werden und zur Adsorptionssäule zurück in Umlauf gebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die Konzentration des Aluminiumoxyds in der Adsorptionssäule mehr als etwa 50 g/m beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit, mit der der Gasstrom in der Adsorptionssäule nach oben fließt, zwischen etwa 10 und etwa 20 m/sek. liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung der festen Teilchen, die in dem von der Adsorptionssäule kommenden Gasstrom suspendiert sind, in zwei aufeinanderfolgenden Stufen durchgeführt wird, wobei in der. ersten die verhältnismäßig großen Aluminiumoxydteilchen gesammelt werden und in der zweiten der feine Staub gesammelt wird, der in dem die erste Stufe verlassenden Gasstrom suspendiert geblieben ist.

7. 'Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch eine Adsorptionssäule, durch die hindurch ein Fluor enthaltender Gasstrom aufwärts fließt, durch eine Einrichtung, die die Aluminiumoxydteilchen zur Adsorptionssäule zuführt, durch eine Einrichtung, die die frischen Aluminiumoxydteilchen daran hindert, infolge ihres Gewichts gegen den Strom unter eine vorbestimmte Schwelle zu fließen und die Teilchen gleichmäßig in den zu behandelnden Gasen verteilt, und durch einen Abscheider, der stromabwärts der Adsorptionssäule angeordnet ist und die mit Fluor beladenen Aluminiumoxydteilchen und, falls erforderlich, den Staub, der die Adsorptionssäule passiert hat, sammelt. .-.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung,, die die Aluminiumoxydteilchen daran hindert, sich in der Adsorptionssäule im Gegenstrom zu bewegen, durch eine am unteren Teil der Adsorptionssäule angeordnete konvergent-divergente Einrichtung, die

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die Aluminiumoxydteilchen verteilt, und durch eine Einrichtung, die die Aluminiumoxydteilchen an der oberen Kante der konvergent-divergenten Einrichtung in die Adsor.ptionssäule hineinführt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennz e ic h η e t,- daß die Einrichtung, durch die das Aluminiumoxydpulver wieder in Umlauf gebracht wird, so ausgebildet ist, daß der Massenstrom des in Umlauf gebrachten Aluminiumoxyds regulierbar ist.

10: Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenngseichnet,daß die Einrichtung zum Regulieren des Massenstroms des in Umlauf gebrachten Aluminiumoxyds durch eine Detektoreinrichtung überwacht wird, die auf das Vorhandensein und die Anzahl von Aluminiumoxydteilchen anspricht, die bestrebt sind, sich-infolge ihres Gewichts gegen den Strom unter eine am unteren Teil der Adsorptionssäule angeordnete Schwelle zu bewegen, und daß die Überwachung so geschieht, daß der Massenstrom der in Umlauf gebrachten Teilchen innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gehalten wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung von photoelektrischer Bauart ist und eine Anzahl von Detektorstufen aufweist, die in senkrechter Richtung in Abständen voneinander angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die die Aluminiumoxydteilchen daran hindert, sich in der Adsorptionssäule gegen den Strom zu bewegen, daß am unteren Teil der Adsorptionssäule eine konvergent-divergente Einrichtung angeordnet ist, die die Aluminiumoxydteilchen verteilt, daß an der oberen Kante der konvergent-divergenten

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Einrichtung eine Einrichtung angeordnet ist, die die Aluminiumoxydteilchen in die Adsorptionssäule hineinführt, und daß die in senkrechter Richtung in Abständen angeordnete Detektoreinrichtung in der Nähe des divergenten Teils der sich am unteren Teil der Adsorptionssäule befindenden "konvergent-divergenten Einrichtung angebracht ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider mit einem zum Sammeln des mit "Fluor beladenen Aluminiumoxyds vorgesehenen Trichter verbunden ist, der eine Versorgungsleitung zur Zufuhr von frischem Aluminiumoxyd aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter zwei gesonderte, jeweils mit einem Absperrorgan versehene Abführleitungen aufweist, wobei die eine Leitung an der A sorpt ionssäule endet und die andere an der Versorgungseinrichtung^für die elektrolytischen Bäder einer Aluminium erzeugenden Anlage.

15. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung der festen Teilchen, die in dem von der Adsorptionssäule kommenenden Gasstrom suspendiert sind, in zwei aufeinander folgenden Stufen ge-^ schieht, wobei in der ersten die verhältnismäßig großen Aluminiumoxydteilchen gesammelt werden und in der zweiten der feine Staub gesammelt wird, der in dem die erste Stufe verlassenden Gasstrom suspendiert geblieben ist, und daß in der ersten Stufe zum Abscheiden der festen Teilchen ein Zyklon und in der zweiten Stufe ein Filtertuch-Abscheider angeordnet ist.

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