EA019844B1 - A device for collection of hot gas from an electrolysis process, and a method for gas collection with said device - Google Patents

A device for collection of hot gas from an electrolysis process, and a method for gas collection with said device Download PDF

Info

Publication number
EA019844B1
EA019844B1 EA201100508A EA201100508A EA019844B1 EA 019844 B1 EA019844 B1 EA 019844B1 EA 201100508 A EA201100508 A EA 201100508A EA 201100508 A EA201100508 A EA 201100508A EA 019844 B1 EA019844 B1 EA 019844B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
gas
wall
cell
inlet
electrolyzer
Prior art date
Application number
EA201100508A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201100508A1 (en
Inventor
Мортен Карлсен
Аре Дюрой
Торе Орен
Од-Арне Лорентсен
Original Assignee
Норск Хюдро Аса
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Норск Хюдро Аса filed Critical Норск Хюдро Аса
Publication of EA201100508A1 publication Critical patent/EA201100508A1/en
Publication of EA019844B1 publication Critical patent/EA019844B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/22Collecting emitted gases

Abstract

An electrolysis cell producing metals needs to add an accurate amount of feed stock (like alumina) to the cell, and as an effect of the reaction taking place in the cell, one needs to extract the product (like aluminium) and remove any waste product (like HF and CO). In order to cool the cell properly and to ensure collection of all the effluents from the cell, which is not gas tight, a normal suction is about 10-150 times more ambient air than gas volume produced by the cell. The present invention relates to the principles of how one can extract a more CO-concentrated flue gas from the cell than is standard procedure in the aluminium industry today, by means of distributed pot suction (DPS) devices. In one embodiment the DPS can be integrated with a feeder having a breaker bar for feeding raw material to the cell. Heat energy can be extracted from the hot flue gas and be utilized.

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для сбора отходящих газов, образующихся в электролизере, в частности электролизере для производства алюминия.The present invention relates to a method and apparatus for collecting exhaust gases generated in an electrolyzer, in particular an electrolyzer for aluminum production.

Уровень техникиState of the art

Во всех современных электролизерах для производства алюминия, содержащих предварительно обожженный анод, верхняя часть конструкции электролизера (укрытие электролизера) имеет несколько отдельных точечных питателей, присоединенных к указанной верхней части конструкции электролизера. Система сбора газа содержит несколько точек всасывания, распределенных вдоль канала для технологического газа, размещенного сверху упомянутой верхней части конструкции, но в качестве отдельной системы, примыкающей к системе питания электролизера глиноземом. Поскольку обычно по меньшей мере один анод каждый день должен быть заменен на новый анод, в современных электролизерах с предварительно обожженным анодом верхняя часть конструкции содержит большое количество крышек, закрывающих зону между катодом и юбкой газосборного узла, расположенного как раз ниже траверсы для перетяжки анодных рам, с тем, чтобы предотвратить выход отходящих газов из корпуса электролиза. Для предотвращения загрязнения воздуха внутри верхней части конструкции электролизера обычно необходимо создать отрицательное давление (ниже атмосферного), при этом через имеющиеся зазоры подсасывается большое количество воздуха, который вместе с отходящими газами попадает в систему газоотсоса для последующей обработки, удаления фтористых соединений и в некоторых случаях десульфурации (сероочистки).In all modern electrolytic cells for the production of aluminum containing a prebaked anode, the upper part of the electrolytic cell structure (the electrolytic cell cover) has several separate point feeders attached to the indicated upper part of the electrolytic cell structure. The gas collection system contains several suction points distributed along the channel for the process gas located on top of the aforementioned upper part of the structure, but as a separate system adjacent to the alumina feed system. Since usually at least one anode should be replaced with a new anode every day, in modern electrolyzers with a prebaked anode, the upper part of the structure contains a large number of covers that cover the area between the cathode and the skirt of the gas collection unit, located just below the crosshead for hauling the anode frames, in order to prevent the escape of exhaust gases from the electrolysis body. To prevent air pollution inside the upper part of the electrolytic cell structure, it is usually necessary to create a negative pressure (below atmospheric), while a large amount of air is sucked in through the existing gaps, which, together with the exhaust gases, enter the exhaust system for subsequent processing, removal of fluoride compounds and, in some cases, desulfurization (desulfurization).

Воздух, поступающий внутрь верхней конструкции электролизера, обеспечивает также воздушное охлаждение верхней части электролизера вместе с установленным в ней оборудованием (пневматическим, электрическим и электронным оборудованием). Во время замены анода некоторые крышки необходимо удалить. Чтобы предотвратить выход из корпуса электролиза отходящих газов и защитить операторов от их воздействия, эффективный сбор отходящих газов при проведении этой операции может быть достигнут путем значительного увеличения объема за счет включения электролизера в режим всасывания газов, реализуемый при обслуживании электролизера (Ροΐ Тепбшд 8исйоп), например, с помощью отдельной технологической линии отсасывания газов. Путем переключения клапана всасывание газа может изменяться от обычного до всасывания при обслуживании электролизера (Ροΐ Тепбтд 8исйоп), и увеличенный объем всасывания позволяет производить манипуляции по замене анода при снятых с электролизера нескольких крышках, без какого-либо поступления отходящих газов в цех электролиза, т.е. за счет поддерживания разрежения внутри верхней конструкции электролизера.The air entering the upper structure of the electrolyzer also provides air cooling of the upper part of the electrolyzer together with the equipment installed in it (pneumatic, electrical and electronic equipment). When replacing the anode, some covers must be removed. In order to prevent waste gases from escaping from the electrolysis chamber and protect operators from their effects, efficient collection of exhaust gases during this operation can be achieved by significantly increasing the volume by switching on the electrolyzer in the gas suction mode, which is implemented when the electrolyzer is serviced (Ροΐ Tepbshd 8ysyop), for example using a separate gas suction line. By switching the valve, gas suction can vary from normal to suction when servicing the electrolyzer (Ροΐ Teppt 8syop), and the increased suction volume allows manipulation of replacing the anode with several covers removed from the electrolyzer, without any waste gas entering the electrolysis shop, etc. e. by maintaining a vacuum inside the upper structure of the cell.

Подача глинозема в электролизер осуществлялась более ста лет назад путем ручного дробления верхней корки глинозема и подачи в электролизер алюминиевого порошка. Позднее измельчение корки производили с помощью ротора для разрушения корки, затем с помощью траверсы с машиной для разрушения корки и, наконец, устройства для точечного разрушения корки, снабженного электронным управлением, которое устанавливают, по существу, во всех сооружаемых плавильных печах новой конструкции. Поэтому точечную подачу рассматривают как соответствующую уровню техники.Alumina was fed into the electrolyzer more than a hundred years ago by manual crushing of the upper alumina crust and feeding aluminum powder into the electrolyzer. Later crust was crushed using a rotor for crust breaking, then using a traverse with a crust breaking machine and, finally, a device for spot crust breaking equipped with electronic control, which is installed in essentially all newly constructed melting furnaces. Therefore, the point feed is considered as corresponding to the prior art.

В процессе производства алюминия генерируются также отходящие потоки, главным образом, СО2 со следами СО, а также значительные количества НР и §О2. Такие отходящие потоки эвакуируют в процессе электролиза через один слой отвердевшей над электролитом корки, через загрузочные отверстия в корке, а также через саму корку. Современные плавильные печи обеспечивают удаление большей части НР и §О2 прежде, чем выбрасываемые газы выпускают в атмосферу, но не обеспечивают удаление СО2. Для того чтобы удалить все выбрасываемые газы, которые выходят из электролизера, и надлежащим образом охладить электролизер, общепринятые типовые отсасывающие конструкции имеют несколько точек всасывания, распределенных вдоль основных газоотводных каналов, расположенных приблизительно на расстоянии 1 м от верхней корки электролита. Эти точки всасывания отводят большое количество воздуха, подсасываемого из зазоров и мест соединений в верхней части электролизера, сохраняя разрежение внутри верхних крышек, чтобы обеспечить улавливание всех отходящих потоков, выпускаемых из электролизера. Собранный газ является достаточно холодным для верхней части конструкции электролизера (100-150°С), и отходящие газы сильно разбавляются воздухом, подсасываемым через неплотности.In the process of aluminum production, waste streams are also generated, mainly СО 2 with traces of СО, as well as significant quantities of НР and §О 2 . Such effluent streams are evacuated during the electrolysis process through one layer of the crust hardened above the electrolyte, through loading holes in the crust, and also through the crust itself. Modern melting furnaces remove most of the HP and §O 2 before the exhaust gases are released into the atmosphere, but do not remove CO 2 . In order to remove all emitted gases that exit the electrolyzer and to cool the electrolyzer properly, generally accepted typical suction structures have several suction points distributed along the main gas outlet channels located approximately 1 m from the upper crust of the electrolyte. These suction points discharge a large amount of air drawn in from the gaps and junctions in the upper part of the cell, while maintaining a vacuum inside the top covers to ensure that all exhaust flows from the cell are trapped. The collected gas is cold enough for the upper part of the electrolyzer design (100-150 ° C), and the exhaust gases are greatly diluted with air sucked through leaks.

Вплоть до настоящего времени не уделялось достаточно много внимания скрубберной очистке от СО2, поскольку она является частью общепринятого цикла очистки, однако повышенное внимание, которое в последнее время уделяют проблеме влияния СО2 на климат, изменило существующие приоритеты. Конструктивным ограничением современных электролизеров для улавливания и удаления СО2 является низкая концентрация СО2 в технологическом газе, которая обычно составляет менее 1%. Удаление СО2 с низкой концентрацией представляет собой сложный и дорогостоящий процесс, и поэтому сведений относительно такого процесса в какой-либо опубликованной литературе не было обнаружено. Затраты на удаление СО2 обычно в целом уменьшаются с увеличением концентрации СО2 в отходящих газах.Until now, much attention has not been paid to scrubbing CO 2 , since it is part of the generally accepted purification cycle, however, the increased attention that has recently been paid to the problem of the effect of CO 2 on the climate has changed the existing priorities. A structural limitation of modern electrolyzers for the capture and removal of CO 2 is the low concentration of CO 2 in the process gas, which is usually less than 1%. The removal of CO 2 with a low concentration is a complex and expensive process, and therefore no information on such a process has been found in any published literature. CO2 removal costs generally generally decrease with increasing CO2 concentration in the exhaust gases.

Настоящее изобретение относится вообще к устройству для сбора газа, предпочтительно объединенному с питателем подачи глинозема. Изобретение относится к способу сбора концентрированного технологического газа с целью его дальнейшей обработки. Кроме того, предложенное устройство обеспечивает сбор технологического газа при достаточно высоких температурах, подходящих для утилизаThe present invention relates generally to a gas collection device, preferably combined with an alumina feed feeder. The invention relates to a method for collecting concentrated process gas with a view to its further processing. In addition, the proposed device provides the collection of process gas at sufficiently high temperatures suitable for utilization

- 1 019844 ции теплоты, например отходящих газов, температура которых составляет более 100°С, предпочтительно более 150°С.- 1 019844 heat, for example waste gases, the temperature of which is more than 100 ° C, preferably more than 150 ° C.

В патентном документе \¥О 2006/009459 описан способ и оборудование для утилизации теплоты отходящих газов, выходящих из технологической установки, например технологического газа из электролизной установки для производства алюминия. Такое техническое решение может быть выгодным образом скомбинировано с настоящим изобретением.Patent Document \ ¥ O 2006/009459 describes a method and equipment for recovering the heat of exhaust gases leaving a process plant, for example a process gas from an electrolysis plant for aluminum production. Such a technical solution can be advantageously combined with the present invention.

Различные производственные процессы генерируют технологические газы, которые могут быть загрязнены твердыми частицами, пылью и другими частицами, которые могут вызвать образование отложений в оборудовании для утилизации (рекуперации) тепловой энергии. Такое образование отложений будет приводить к снижению эффективности утилизации и может потребовать экстенсивного технического обслуживания, например очистки поверхностей, подверженных воздействию потока газа. Технологический газ, перед его очисткой, может содержать пыль и/или твердые частицы, которые будут образовывать отложения на оборудовании для утилизации теплоты и, таким образом, уменьшать эффективность утилизации до нежелательно низкого уровня. Поэтому обычно ниже по ходу течения потока от установки для очистки газа размещают агрегаты для утилизации теплоты, производимой после очистки газа.Various manufacturing processes generate process gases, which can be contaminated with particulate matter, dust and other particles, which can cause the formation of deposits in equipment for utilization (recovery) of thermal energy. Such deposits will reduce disposal efficiency and may require extensive maintenance, such as cleaning surfaces exposed to gas flow. The process gas, before it can be cleaned, can contain dust and / or solid particles that will form deposits on the heat recovery equipment and, thus, reduce the efficiency of utilization to an undesirably low level. Therefore, usually downstream from the gas treatment plant, units are placed to recover the heat produced after gas treatment.

С точки зрения оптимизации утилизации энергии представляет интерес размещение утилизационных агрегатов как можно ближе к производственному процессу, который характеризуется максимальным содержанием тепловой энергии в технологическом газе. Это предполагает, что агрегаты для утилизации теплоты должны быть размещены выше по потоку от установки для очистки газа, поскольку такие установки сосредоточены на относительном удалении от производственного процесса. Например, технологический газ из электролизеров для получения алюминия содержит большое количество тепловой энергии при относительно низком уровне температуры. Эту энергию в настоящее время используют лишь в незначительной степени, но она может быть использована в целях нагревания, для технологических нужд и производства энергии, если определены технически и экономически приемлемые решения для утилизации теплоты. Уровень температуры, достигнутый в нагретой текучей среде, имеет решающее значение для величины и полезности утилизируемой тепловой энергии. Поэтому теплота должна быть извлечена из технологического газа как можно при большей температуре технологического газа.From the point of view of optimizing energy utilization, it is of interest to place utilization units as close as possible to the production process, which is characterized by the maximum content of thermal energy in the process gas. This suggests that heat recovery units should be located upstream of the gas treatment plant, since such plants are concentrated at a relative distance from the production process. For example, process gas from electrolysis cells for aluminum production contains a large amount of thermal energy at a relatively low temperature level. This energy is currently used only to a small extent, but it can be used for heating, for technological needs and energy production, if technically and economically acceptable solutions for heat recovery are identified. The temperature level reached in a heated fluid is critical to the magnitude and usefulness of the recovered thermal energy. Therefore, heat must be extracted from the process gas at the highest possible temperature of the process gas.

Охлаждение технологического газа будет способствовать уменьшенным расходу газа и перепаду давления с соответствующим снижением мощности вентилятора. Наибольшее уменьшение перепада давления достигается за счет охлаждения технологического газа как можно ближе к алюминиевым электролизерам.Cooling the process gas will contribute to reduced gas flow and pressure drop with a corresponding reduction in fan power. The greatest reduction in pressure drop is achieved by cooling the process gas as close as possible to aluminum electrolysis cells.

Тепловая энергия, содержащаяся в технологическом газе, может быть отведена в теплообменнике (системы утилизации теплоты), в котором технологический газ, охлаждаясь, передает отработанную теплоту другой текучей среде, подходящей для выбранного применения. В принципе система утилизации отходящего тепла может быть размещена:The heat energy contained in the process gas can be removed in a heat exchanger (heat recovery system), in which the process gas, when cooled, transfers the waste heat to another fluid suitable for the selected application. In principle, a waste heat recovery system can be located:

а) выше по потоку от места проведения очистки, где указанная система утилизации теплоты должна функционировать с технологическим газом, содержащим твердые частицы;a) upstream from the place of cleaning, where the specified heat recovery system must operate with a process gas containing solid particles;

б) ниже по потоку от места проведения очистки, где загрязненные компоненты и частицы, содержащиеся в газе, уже удалены;b) downstream of the purification site, where contaminated components and particles contained in the gas have already been removed;

с) в самом электролизере.c) in the cell itself.

Так как процессы очистки, которые могут быть использованы в настоящее время, наиболее оптимально проводят при низком уровне температур, утилизация тепловой энергии на практике соответствует требованиям только такой альтернативы, в которой система утилизации теплоты размещена выше по потоку от места осуществления процесса очистки. Это на практике означает, что указанная система утилизации теплоты должна быть способной работать с горячим газом, содержащим твердые частицы.Since the cleaning processes that can be used at present are most optimally carried out at a low temperature level, thermal energy recovery in practice meets the requirements of only such an alternative in which the heat recovery system is located upstream from the place of the cleaning process. This in practice means that this heat recovery system must be able to work with hot gas containing solid particles.

Охлаждение неочищенного газа выше по потоку от вентилятора в комбинации с утилизацией теплоты представляет собой техническое решение, которое позволяет уменьшить как объемный расход технологического газа, так и перепад давления в системе каналов и в установке для газоочистки. В результате количество всасываемого газа может быть увеличено при отсутствии необходимости изменений размеров каналов и установки для газоочистки.The cooling of the raw gas upstream of the fan in combination with heat recovery is a technical solution that can reduce both the volumetric flow of the process gas and the pressure drop in the duct system and in the gas treatment plant. As a result, the amount of intake gas can be increased if there is no need to change the size of the channels and the gas treatment plant.

Теплота, отведенная от технологического газа, является полезной для использования в качестве технологического тепла для различных целей нагревания и технологической обработки, подобной удалению углекислого газа.The heat removed from the process gas is useful for use as process heat for various heating and processing purposes, similar to the removal of carbon dioxide.

Предлагаемое всасывающее устройство для сбора газа способно обеспечивать эффективный сбор отходящих газов, полученных в электролизере, при отсутствии поступления во всасывающее устройство глинозема или материала покрытия анода (МПА). Комбинация этого устройства с точечным питателем позволяет создать компактную конструкцию.The proposed suction device for collecting gas is capable of efficiently collecting exhaust gases obtained in the electrolyzer, in the absence of alumina or anode coating material (MPA) entering the suction device. The combination of this device with a point feeder allows you to create a compact design.

В патентном документе И8 4770752, 1988 г. описана система, в которой колпак для сбора газа установлен в контакте с коркой в месте нахождения образованного в этой корке отверстия. Задача этого изобретения заключается в том, чтобы обеспечить сбор отходящих газов из электролизера для его очистки от фторсодержащих компонент с помощью глинозема, после чего глинозем и фториды вновь возвращаIn patent document I8 4770752, 1988, a system is described in which a gas collection hood is installed in contact with a crust at a location of an opening formed in this crust. The objective of this invention is to ensure the collection of exhaust gases from the electrolyzer for its purification from fluorine-containing components using alumina, after which the alumina and fluorides are returned again

- 2 019844 ют в электролизер с помощью отдельного питателя глинозема. Промывка СО2 и утилизация теплоты в этом документе не упоминаются, за исключением предварительного нагревания глинозема. Известное изобретение имеет ограничение в отношении технического обслуживания и возможных повреждений во время замены анодов, поскольку упомянутый колпак размещен слишком близко к анодам и корке. Для любой установки, использующей это изобретение, не существует причин для сохранения указанных недостатков.- 2 019844 was introduced into the electrolyzer using a separate alumina feeder. The CO 2 flushing and heat recovery are not mentioned in this document, with the exception of preheating alumina. The known invention has a limitation with respect to maintenance and possible damage during the replacement of the anodes, since said cap is placed too close to the anodes and the crust. For any installation using this invention, there is no reason to save these disadvantages.

В патентном документе 1Ρ 57174483, 1981 г. описаны способ и устройство для непрерывного измерения выхода по току в электролизере для производства алюминия. Задача заключается в том, чтобы быстро и непрерывно измерять выход по току и контролировать подачу неочищенных исходных материалов путем сбора газов, непрерывно производимых электролизером, последовательно измеряя концентрации СО2 и СО, преобразуя их в электрические сигналы и направляя эти сигналы в контроллер. Устройство для сбора газов не раскрыто полностью, но как представляется, оно находится в контакте с коркой с присущими такому расположению только что отмеченными недостатками.Patent Document 1 57174483, 1981, describes a method and apparatus for continuously measuring current efficiency in an electrolytic cell for aluminum production. The task is to quickly and continuously measure the current efficiency and control the feed of raw materials by collecting gases continuously produced by the electrolyzer, sequentially measuring the concentrations of CO 2 and CO, converting them into electrical signals and sending these signals to the controller. The device for collecting gases is not fully disclosed, but it seems to be in contact with the crust with the disadvantages inherent in such an arrangement.

В патентном документе И8 4770752, 1988 г. описана система, в которой в месте нахождения отверстия, образованного в корке, и в контакте с этой коркой установлен газосборный колпак. Задача известного изобретения заключается в том, чтобы обеспечить сбор образующихся в электролизере отходящих газов для очистки от компонент, содержащих фтор, с помощью глинозема, находящегося вблизи электролизера, после чего глинозем и указанные компоненты подают непосредственно обратно в тот же электролизер, из которого были выпущены отходящие газы.In patent document I8 4770752, 1988, a system is described in which a gas collection hood is installed at the location of the hole formed in the crust and in contact with the crust. The objective of the known invention is to provide for the collection of exhaust gases generated in the electrolysis cell for purification from components containing fluorine, using alumina located near the electrolyzer, after which the alumina and these components are fed directly back to the same electrolyzer from which the exhaust gases.

В документе И8 5968334 описан процесс удаления из отходящих газов, выходящих из электролизера, по меньшей мере одного из газов, включающих СР4 и С2Р6, с использованием мембраны.Document I8 5968334 describes a process for removing from the exhaust gases leaving the electrolyzer at least one of the gases including CP 4 and C 2 P 6 using a membrane.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится также к принципам распределенного всасывания для электролитической ванны в том случае, когда можно объединить подачу неочищенного материала, содержащего глинозем, в электролизер и в то же время извлекать отходящие газы с большей концентрацией СО2 из отверстия в верхней корке электролита в электролизере по сравнению с процедурой, общепринятой в настоящее время в алюминиевой промышленности. Однако при необходимости отсасывание может быть также организовано в других местах над коркой в электролизере.The present invention also relates to principles of distributed suction for an electrolytic bath in the case where it is possible to combine the supply of crude material containing alumina to the electrolyzer and at the same time to extract exhaust gases with a higher concentration of CO2 from the hole in the upper crust of the electrolyte compared to a procedure currently accepted in the aluminum industry. However, if necessary, suction can also be arranged in other places above the crust in the cell.

В отношении отходящих газов получают четыре результирующих эффекта, а именно:With respect to exhaust gases, four resulting effects are obtained, namely:

1) меньший общий объем газа, отводимого из электролизера, что создает возможность уменьшения в целом размеров установок/узла для очистки отходящих газов или узла газоочистки;1) a smaller total volume of gas discharged from the electrolyzer, which makes it possible to reduce the overall size of the plants / unit for the purification of exhaust gases or gas purification unit;

2) как следствие вышеуказанного эффекта, температура собранного технологического газа будет увеличиваться в большей степени, чем прежде, и, следовательно, такой газ является более подходящим для утилизации теплоты;2) as a consequence of the above effect, the temperature of the collected process gas will increase to a greater extent than before, and therefore, such a gas is more suitable for heat recovery;

3) всасывание меньшего объема подсасываемого через неплотности воздуха в камеры для сбора газа значительно повышает концентрацию СО2 в отходящих газах, что позволяет улавливать и удалять СО2 с помощью общепринятых технологий, используемых для улавливания СО2, выбрасываемой из электростанций;3) the absorption of a smaller amount of air sucked in through the leaks into the gas collection chambers significantly increases the concentration of CO2 in the exhaust gases, which allows the capture and removal of CO2 using conventional technologies used to capture CO2 emitted from power plants;

4) улучшение характера течения потока газа внутри верхней части конструкции электролизера.4) improving the nature of the flow of gas flow inside the upper part of the design of the cell.

Эти и другие преимущества могут быть достигнуты с помощью изобретения, объем которого установлен в приложенных пунктах формулы изобретения.These and other advantages can be achieved using the invention, the scope of which is set forth in the attached claims.

Перечень чертежейList of drawings

Ниже изобретение будет дополнительно объяснено с помощью примеров и чертежей.Below the invention will be further explained using examples and drawings.

Фиг. 1 - одно воплощение устройства для распределенного всасывания из электролизера (РВЭ) в соответствии с изобретением.FIG. 1 is one embodiment of a device for distributed suction from an electrolyzer (RWE) in accordance with the invention.

Фиг. 2 иллюстрирует газодинамическую картину сбора отходящих газов с помощью всасывающего устройства, содержащего колпак, выполненный с единственной стенкой.FIG. 2 illustrates the gas-dynamic picture of the collection of exhaust gases using a suction device containing a cap made with a single wall.

Фиг. 3 иллюстрирует газодинамическую картину сбора отходящих газов с помощью всасывающего устройства, содержащего колпак, выполненный с двойной стенкой.FIG. 3 illustrates the gas-dynamic picture of the collection of exhaust gases using a suction device comprising a double-walled hood.

Фиг. 4 - изображение части газосборного колпака с двойной стенкой, вид снизу.FIG. 4 is a view of a part of a double-walled gas cap, bottom view.

Фиг. 5а - второе воплощение устройства для распределенного всасывания из электролизера, вид в поперечном разрезе.FIG. 5a is a second embodiment of a device for distributed suction from an electrolytic cell, a cross-sectional view.

Фиг. 5Ь - вид сбоку устройства для РВЭ, показанного на фиг. 5а, повернутого на 90° вокруг продольной оси.FIG. 5b is a side view of the device for the EWF shown in FIG. 5a rotated 90 ° about a longitudinal axis.

Фиг. 5с - увеличенное изображение монтажной пластины устройства для РВЭ, показанного на фиг. 5а и 5Ь.FIG. 5c is an enlarged view of the mounting plate of the RWE device shown in FIG. 5a and 5b.

Фиг. 6 - график, показывающий концентрацию СО2 в электролизере с общепринятым сбором отходящих газов из внутреннего объема верхней конструкции электролизера.FIG. 6 is a graph showing the concentration of CO2 in an electrolytic cell with conventional collection of exhaust gases from the internal volume of the upper structure of the electrolytic cell.

Фиг. 7 - график, демонстрирующий концентрацию СО2 при изменении условий от обычных (слева) до сбора только с помощью РВЭ (справа).FIG. 7 is a graph showing the concentration of CO 2 when conditions change from normal (on the left) to the collection only with the help of the EW (on the right).

Фиг. 8 - схема картины течения газа в верхней части конструкции электролизера, работающего с пятью устройствами для РВЭ, вид сверху.FIG. 8 is a plan view of the gas flow pattern in the upper part of the design of an electrolytic cell operating with five devices for electronic equipment;

- 3 019844- 3 019844

Фиг. 9 - схема, показывающая распределение давления/потока газа в электролизере с отсасыванием с верха верхней части конструкции электролизера.FIG. 9 is a diagram showing the distribution of pressure / gas flow in the electrolytic cell with suction from the top of the upper part of the electrolytic cell structure.

Фиг. 10 - схема, которая показывает распределение давления/потока газа в электролизере с всасыванием, соответствующим использованию устройства для РВЭ согласно настоящему изобретению, осуществляемым без отсасывания с верха верхней части конструкции электролизера.FIG. 10 is a diagram that shows the pressure / gas flow distribution in the suction cell corresponding to the use of the EW apparatus according to the present invention, carried out without suction from the top of the upper part of the cell structure.

Для обеспечения максимального сбора газа устройством для распределенного всасывания из электролизера (РВЭ) газосборный колпак может иметь различную конструкцию. В одном из прототипов, созданных в процессе разработки изобретения, газосборный колпак 4' был выполнен с единственной стенкой (см. на фиг. 2 иллюстрацию газодинамики сбора газов, показывающую эффективность сбора). Другой вариант конструкции всасывающего колпака 4 был выполнен с двойными стенками (см. фиг. 3), и в этом варианте скорость потока во всасывающем канале, образованном между двойными стенками, значительно выше, чем в центре. Более толстыми линиями на фигуре показаны более высокие интенсивности всасывания.To ensure maximum gas collection by the device for distributed suction from the electrolyzer (RWE), the gas collection hood may have a different design. In one of the prototypes created during the development of the invention, the gas collection cap 4 'was made with a single wall (see in Fig. 2 an illustration of gasdynamics of gas collection, showing the efficiency of collection). Another embodiment of the suction cap 4 was made with double walls (see Fig. 3), and in this embodiment, the flow rate in the suction channel formed between the double walls is much higher than in the center. The thicker lines in the figure show higher absorption intensities.

Такое дополнительное отсасывание создает искусственную воздушную стенку, которая обеспечивает более эффективный сбор отходящих газов, выходящих из отверстия (лунки) Н, пробитого в корке С электролита, и снижает возмущения от поперечных потоков. Можно также снабжать устройство для РВЭ сжатым воздухом и вдувать воздух через это отверстие, с проявлением при этом отрицательной стороны использования в электролизном корпусе большего количества сжатого воздуха. На фигурах позицией 7 показан металлический штырь для пробивки корки электролита.Such additional suction creates an artificial air wall, which provides a more efficient collection of exhaust gases leaving the hole (s) N, punched in the crust C of the electrolyte, and reduces disturbances from transverse flows. It is also possible to supply the RWE device with compressed air and blow air through this opening, with the manifestation of the negative side of using more compressed air in the electrolysis case. In the figures, reference numeral 7 shows a metal pin for punching an electrolyte crust.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention

Ниже приведено описание функционирования устройства для РВЭ, объединенного с точечным питателем.The following is a description of the operation of the device for the electronic equipment, combined with a point feeder.

На фиг. 1 позицией 1 показан пневматический цилиндр устройства (механизма) для пробивки корки, прикрепленный к несущим элементам устройства РВЭ. На этой фигуре показаны газосборный колпак 4, труба 3 для загрузки глинозема, трубопровод 5 для всасывания газа, снабженный клапаном 6. С другой стороны от клапана показан трубопровод 2.In FIG. 1, position 1 shows the pneumatic cylinder of the device (mechanism) for punching the crust, attached to the supporting elements of the device RVE. This figure shows a gas collection cap 4, a pipe 3 for loading alumina, a pipe 5 for suctioning gas, equipped with a valve 6. On the other side of the valve, a pipe 2 is shown.

Во время функционирования устройства обычный поток газа, протекающий к верхней части конструкции электролизера, проходит через устройство для РВЭ, при этом точка размещения устройства для РВЭ находится в каждой из точек питания электролизера. Всасывающая труба для РВЭ, которую вводят через предназначенный для неё трубопровод 2, предпочтительно может быть присоединена к существующему питателю с его модифицированием, или в качестве альтернативы питатель может быть частью новой конструкции, заменяя существующий питатель. Глинозем можно подавать с помощью питателя с псевдоожиженным слоем, но могут быть также использованы питатели с механическим приводом.During the operation of the device, a normal gas stream flowing to the upper part of the electrolytic cell structure passes through the device for the electrical equipment, while the location of the device for the electronic equipment is in each of the supply points of the electrolyzer. The suction pipe for the RVE, which is introduced through the pipe 2 intended for it, can preferably be connected to the existing feeder with its modification, or alternatively, the feeder can be part of a new design, replacing the existing feeder. Alumina can be fed using a fluidized bed feeder, but mechanically driven feeders can also be used.

При отсасывании газов через трубопровод 2 они будут собираться в основном трубопроводе/коллекторе, установленном на верхней части электролизера, транспортирующем газы, поступающие из всех точек питания глиноземом (не показаны). Из этих мест перехода газы транспортируют в системы газоочистки (т.е. извлечение фторида и удаление 8О2), и из этих систем вводят в какую-либо промышленную систему промывки СО2, способную осуществлять промывку при существующих в настоящее время концентрациях СО2, или же газы направляют в качестве входящего потока в системы, работающие со сжиганием топлива, такие как газотурбинные установки, электростанции, работающие на угле, или установки для сжигания биомассы.When gases are aspirated through pipeline 2, they will be collected in the main pipeline / collector installed on the upper part of the electrolyzer transporting gases coming from all feeding points of alumina (not shown). From these transition gases are transported to a gas cleaning system (i.e., the extraction and removal of fluoride 8o 2), and of these systems are introduced into any industrial CO2 washing system able to carry out washing with currently existing concentrations of CO 2, or the gases are sent as an input stream to systems operating with fuel combustion, such as gas turbine plants, coal-fired power plants, or biomass combustion plants.

В случае необходимости проведения технического обслуживания электролизера главный канал сбора газа из мест размещения устройств для РВЭ, размещенный на верхней части конструкции, может быть закрыт, а основные каналы, расположенные в верхней части электролизера, активируют с тем, чтобы поддерживать всасывание из электролизера при его обслуживании (т.е. всасываемый объем из электролизера увеличивается в 2-4 раза по сравнению с обычным всасыванием).If it is necessary to carry out maintenance of the electrolyzer, the main channel for collecting gas from the locations of the devices for the electronic equipment located on the upper part of the structure can be closed, and the main channels located in the upper part of the cell are activated in order to maintain absorption from the cell during its maintenance (i.e., the suction volume from the cell increases 2-4 times compared with conventional suction).

Сконцентрированный вверху технологический газ является более горячим, чем обычно, что делает его подходящим для утилизации теплоты. С другой стороны, более нагретый газ может повредить верхнюю часть конструкции и размещенное здесь электронное оборудование. Один из путей решения этой новой проблемы заключается в тепловой изоляции элементов систем сбора газа, расположенных внутри верхней части конструкции электролизера и за пределами электролизера, до места, в котором может быть осуществлена утилизация теплоты.The process gas concentrated at the top is hotter than usual, making it suitable for heat recovery. On the other hand, warmer gas can damage the top of the structure and the electronic equipment housed here. One of the solutions to this new problem is the thermal insulation of the elements of the gas collection systems located inside the upper part of the electrolyzer structure and outside the electrolyzer, to the place where heat recovery can be carried out.

Другой альтернативой может быть устройство газосборных колпаков и соответствующих им систем трубопроводов с некоторым промежутком относительно другого оборудования, размещенного внутри верхней части электролизера.Another alternative may be the arrangement of gas collection caps and their corresponding piping systems with a certain gap relative to other equipment located inside the upper part of the cell.

Технологические газы, выходящие из нескольких электролизеров, могут быть подключены к одному общему утилизатору теплоты. Технологический газ затем направляют на традиционную газоочистку, удаление пыли, НР и 8О2. В зависимости от того, будет ли отходящий газ направлен для проведения другого технологического процесса в качестве воздуха горения или непосредственно к аппарату для промывки СО2, отходящие газы, вероятно, должны быть в значительной степени очищены, во избежание нарушения работы этих технологических ступеней.Process gases from several electrolyzers can be connected to one common heat recovery unit. The process gas is then sent to conventional gas cleaning, dust removal, HP and 8O 2 . Depending on whether the flue gas will be directed to another process as combustion air or directly to the CO2 flushing apparatus, the flue gases should probably be substantially purified to avoid disruption of these process steps.

- 4 019844- 4 019844

Основные особенности одного воплощения настоящего изобретения заключаются в объединении системы точечного всасывания с точечным питателем глинозема, снабженным механизмом для пробивки корки электролита. Шагом вперед, сделанным благодаря использованию устройства для РВЭ, является измененный состав и повышенная температура собранного технологического газа. Газ, собранный посредством РВЭ, будет содержать много меньше подсасываемого воздуха и, соответственно, иметь более высокую концентрацию взрывоопасного газа (фтористых соединений, 8ОХ и СО2). Это облегчит улавливание фтористых соединений и удаление 8ОХ. Задача заключается в повышении концентрации СО2 до такого уровня, при котором для удаления СО2 могут быть использованы имеющиеся в распоряжении промышленные технологии промывки СО2. Кроме того, из-за меньшего количества воздуха и размещения устройств прямо над точками питания собранные отходящие газы имеют повышенную температуру по сравнению с обычным технологическим газом, что позволяет повысить эффективность теплообмена.The main features of one embodiment of the present invention are to combine a point suction system with a point alumina feeder equipped with a mechanism for punching an electrolyte crust. A step forward made by using the device for the EWF is the changed composition and increased temperature of the collected process gas. The gas collected through the EWF will contain much less sucked-in air and, accordingly, will have a higher concentration of explosive gas (fluoride compounds, 8О X and СО 2 ). This will facilitate the capture of fluoride compounds and the removal of 8O X. The problem is to increase the concentration of CO 2 to a level at which to remove CO 2 can be used at the disposal of industrial washing technology CO 2. In addition, due to the smaller amount of air and the placement of devices directly above the supply points, the collected exhaust gases have a higher temperature compared to conventional process gas, which improves the heat transfer efficiency.

Любому специалисту в данной области техники должно быть понятно, что колпак для сбора технологического газа может быть приспособлен для любого типа точечного питателя и может быть также размещен в непосредственной близости от такого питателя, не являясь его составной частью.Any specialist in the art should understand that the cap for collecting process gas can be adapted to any type of point feeder and can also be placed in the immediate vicinity of such a feeder, not being an integral part thereof.

Всасывание в трубопроводе 2 на фиг. 1 может быть также разделено на два независимых всасываемых потока, которые могут быть регулируемыми, в том случае, когда могут быть независимо регулируемыми всасывание из кольцевого зазора 11 между внутренней и внешней стенками 14, 13 и всасывание во внутреннюю полость 12 колпака 4; см. также фиг. 4.Suction in the pipe 2 in FIG. 1 can also be divided into two independent suction flows, which can be controlled, in the case when they can be independently controlled: suction from the annular gap 11 between the inner and outer walls 14, 13 and suction into the inner cavity 12 of the hood 4; see also FIG. 4.

Внутренняя стенка 14 всасывающего колпака 4 может быть как сплошной, так и перфорированной, т.е. выполненной с отверстиями или без отверстий (не показано). Кроме того, стенки всасывающего колпака 4 могут быть выполнены расходящимися под углом наружу так, что вектор скорости всасывания газов может быть направлен под любым углом в интервале от 0 до 180° внизу в направлении корки.The inner wall 14 of the suction cap 4 can be either continuous or perforated, i.e. made with holes or without holes (not shown). In addition, the walls of the suction cap 4 can be made diverging at an angle outward so that the gas suction velocity vector can be directed at any angle in the range from 0 to 180 ° below in the direction of the crust.

На фиг. 5а представлен вид в разрезе второго воплощения устройства для РВЭ, объединенного с точечным питателем (ТП).In FIG. 5a is a cross-sectional view of a second embodiment of a device for electronic equipment connected with a point feeder (TP).

В этом воплощении внутренняя стенка 28 показана имеющей форму гильзы прямоугольного сечения, и внешняя стенка 26 также имеет форму гильзы с прямоугольным сечением. Промежуток между внутренней и внешней стенками образует между этими двумя стенками зазор для всасывания с всасывающим отверстием 15. Внутренняя стенка проходит ближе в направлении корки, чем внешняя стенка, и имеет всасывающее отверстие 16. Кроме того, показаны питательная труба 23, 23' для глинозема, всасывающий трубопровод 22, пневматический цилиндр 21 и пробойник (металлический штырь) 27 для пробивки корки.In this embodiment, the inner wall 28 is shown having a rectangular sleeve shape, and the outer wall 26 also has a rectangular sleeve shape. The gap between the inner and outer walls forms a suction gap between the two walls with the suction hole 15. The inner wall extends closer to the crust direction than the outer wall and has a suction hole 16. In addition, an alumina feed pipe 23, 23 'is shown, a suction pipe 22, a pneumatic cylinder 21, and a punch (metal pin) 27 for piercing the crust.

На фиг. 5Ь представлен вид сбоку устройства для РВЭ, показанного на фиг. 5а, повернутого на 90° относительно продольной оси. На этой фигуре показаны внешняя стенка 26, выходные патрубки 22 и 22' и монтажная пластина 30. Указанная монтажная пластина более детально показана в увеличении на фиг. 5с. Задача монтажной пластины заключается в равномерном распределении всасываемых газов, выходящих через выпускные патрубки 22 и 22', в промежутке между внешней и внутренней стенками. Это достигается за счет расположения в указанной пластине соответствующих сквозных отверстий О, О', О, О' или щелей. Пластина, кроме того, имеет дополнительные отверстия для питательной трубы 23', служащей для подачи глинозема, и одного ствола точечного питателя.In FIG. 5b is a side view of the EWF device shown in FIG. 5a rotated 90 ° about the longitudinal axis. This figure shows the outer wall 26, the outlet pipes 22 and 22 'and the mounting plate 30. The specified mounting plate is shown in more detail in an enlarged view in FIG. 5s The task of the mounting plate is to evenly distribute the suction gases exiting through the exhaust pipes 22 and 22 ', in the gap between the outer and inner walls. This is achieved due to the location in the specified plate of the corresponding through holes O, O ', O, O' or slots. The plate, in addition, has additional holes for the feed pipe 23 ', which serves to supply alumina, and one barrel point feeder.

Кроме того, нижняя часть внешней стенки 26 может быть выполнена с расширяющимся дефлектором (не показан). Этот дефлектор может представлять собой часть всех сторон стенки, имеющую форму пластины и предпочтительно угол наклона β относительно горизонтальной плоскости. Задача дефлектора состоит в том, чтобы придать направление потоку газов, всасываемых в газовый колпак. Величина угла β предпочтительно может находиться в интервале от 30 до 60°.In addition, the lower part of the outer wall 26 can be made with an expanding deflector (not shown). This deflector may be a part of all sides of the wall, having the shape of a plate and preferably the angle of inclination β relative to the horizontal plane. The deflector's task is to direct the flow of gases that are sucked into the gas hood. The angle β may preferably be in the range from 30 to 60 °.

Кроме того, внутри колпака может быть размещен пылеуловитель 29 (см. фиг. 5а) для того, чтобы глинозем и другие компоненты в виде частиц не увлекались всасываемыми отходящими газами дальше в систему откачивания газов. Пылеуловитель в таком воплощении может быть образован одной или большим количеством щелевых отверстий 29, выполненных во внутренней стенке, т.е. в стенке, отделяющей объем, образованный между двойными стенками, от объема внутри всасывающего колпака. Предпочтительно щелевое отверстие расположено вблизи верхней стенки, ограничивающей внутренний объем в колпаке, причем таким образом, что при всасывании газов в кольцевой зазор будет происходить всасывание газа и через указанное щелевое отверстие. С помощью такого средства газ, содержащий материалы в виде частиц и входящий во внутренний объем колпака, будет ускоряться, ударять в крышу колпака и опускаться вниз к корке или отверстию питателя, находящемуся ниже колпака.In addition, a dust collector 29 can be placed inside the hood (see FIG. 5a) so that alumina and other particulate components are not carried away by the suction exhaust gases further into the gas evacuation system. The dust collector in such an embodiment may be formed by one or more slot holes 29 formed in the inner wall, i.e. in the wall separating the volume formed between the double walls from the volume inside the suction cap. Preferably, the slot opening is located near the upper wall defining the internal volume in the cap, such that, when gases are sucked into the annular gap, gas will also be sucked through the specified slot hole. With this tool, a gas containing particulate materials that enters the inner volume of the hood will accelerate, hit the roof of the hood and sink down to the crust or hole of the feeder below the hood.

Кроме того, эквивалентный диаметр щелевых отверстий для потока газа может быть спроектирован таким образом, что всасывание в объем, образованный между внешней и внутренней стенками, также будет приводить к соответствующему всасыванию внутрь объема, ограниченного внутренней стенкой колпака, устанавливая, таким образом, соотношение между количеством всасываемого газа во входное отверстие 15 в зависимости от всасывания во входное отверстие 16.In addition, the equivalent diameter of the slit openings for the gas flow can be designed in such a way that suction into the volume formed between the outer and inner walls will also result in corresponding suction into the volume bounded by the inner wall of the hood, thus establishing a relationship between the number suction gas into the inlet 15 depending on the suction in the inlet 16.

- 5 019844- 5 019844

Предпочтительно площадь поперечного сечения между внутренней стенкой и внешней стенкой увеличивается вниз по ходу течения потока от второго входного отверстия 15, в результате чего скорость газа уменьшается.Preferably, the cross-sectional area between the inner wall and the outer wall increases downstream from the second inlet 15, whereby the gas velocity decreases.

Газосборный колпак предпочтительно размещают на некотором расстоянии от корки электролита, что позволяет во время замены анодов пропускать их ниже колпака. Преимущественно колпак размещают на минимальном расстоянии от корки в зависимости от интенсивности всасывания. Предпочтительно это расстояние составляет от 10 до 1000 мм.The gas collection cap is preferably placed at a distance from the crust of the electrolyte, which allows them to be passed below the cap during the replacement of the anodes. Mostly the cap is placed at a minimum distance from the crust, depending on the intensity of absorption. Preferably, this distance is from 10 to 1000 mm.

Указанное расстояние должно быть выбрано с учетом скорости, при которой происходит захват глинозема/материала покрытия анода (МПА) и которая имеет порядок 7 м/с. Поэтому расстояние между колпаком и верхом корки должно быть таким, чтобы указанный уровень скоростей у поверхности корки не был достигнут.The specified distance must be selected taking into account the speed at which the alumina / anode coating material (MPA) is captured and which is of the order of 7 m / s. Therefore, the distance between the cap and the top of the crust should be such that the indicated level of speeds at the surface of the crust is not reached.

Такое воплощение устройства для РВЭ спроектировано таким образом, чтобы с помощью физического воздействия отделить подлежащий отсасыванию горячий газ от технических элементов устройства для пробивки корки электролита настолько, насколько это возможно, чтобы создавались по возможности небольшие термические напряжения ответственных элементов устройства для пробивки корки.Such an embodiment of the EWD device is designed in such a way that, by means of physical action, the hot gas to be sucked off is separated from the technical elements of the electrolyte crust piercing device as much as possible so that as small thermal stresses as possible of the critical elements of the crust piercing device are created.

На фиг. 6 показана графическая зависимость концентрации СО2 в электролизере с традиционным сбором отходящих газов, эвакуируемых из внутреннего объема верхней части конструкции электролизера.In FIG. Figure 6 shows a graphical dependence of the concentration of CO 2 in the electrolyzer with the traditional collection of exhaust gases evacuated from the internal volume of the upper part of the electrolyzer design.

На фиг. 7 представлена графическая зависимость, демонстрирующая концентрацию СО2 при изменении условий от обычных (слева) до сбора газа только с помощью РВЭ (справа).In FIG. Figure 7 presents a graphical dependence showing the concentration of CO2 under changing conditions from ordinary (on the left) to gas collection only with the help of the WEC (on the right).

Фиг. 8 - схематическое изображение картины течения газа в электролизере для случая использования в электролизере пяти устройств РВЭ, вид сверху. Стрелками показана картина движения потока газа над коркой, который, как хорошо видно, направлен к отдельным точкам всасывания.FIG. 8 is a schematic view of the gas flow pattern in the electrolyzer for the case of using five RWE devices in the electrolyzer, top view. The arrows show the pattern of gas flow above the crust, which, as can be clearly seen, is directed to individual suction points.

Таким путем можно отвести большую часть технологических газов, которые выделились в электролизере. Кроме того, извлечение очень большого объема газов непосредственно над коркой в том месте, где размещены колпаки, положительным образом будет влиять на общую картину течения газа внутри верхней части электролизера. Ниже это будет пояснено со ссылкой на фиг. 9 и 10.In this way, you can divert most of the process gases that are released in the electrolyzer. In addition, the extraction of a very large volume of gases directly above the crust in the place where the caps are placed will positively affect the overall picture of the gas flow inside the upper part of the cell. This will be explained below with reference to FIG. 9 and 10.

На фиг. 9 показано распределение давления/потока газа в электролизере общеизвестного типа с эвакуацией Э технологического газа с верха верхней части электролизера. В такой конструкции будет проявляться эффект естественной тяги, который вместе с происходящим отсасыванием газа вверх электролизера определяет картину течения газов внутри электролизера. На этой фигуре электролизер работает обычным образом с закрытой верхней частью, при этом все крышки закрыты. На фиг. 10 показано распределение давления в электролизере с эвакуацией Э технологического газа в соответствии с настоящим изобретением с помощью пяти единиц устройств для РВЭ без отсасывания с верха верхней части электролизера. Как и на фиг. 9, электролизер работает обычным образом с закрытой верхней частью конструкции.In FIG. 9 shows the distribution of pressure / gas flow in a well-known type electrolyzer with evacuation of process gas E from the top of the upper part of the electrolyzer. In this design, the effect of natural traction will be manifested, which, together with the gas suction going up the electrolyzer, determines the picture of the gas flow inside the electrolyzer. In this figure, the electrolyzer operates in the usual way with the top closed, with all the covers closed. In FIG. 10 shows the pressure distribution in the electrolytic cell with evacuation of the process gas E in accordance with the present invention with the help of five units of electronic equipment without suctioning from the top of the upper part of the cell. As in FIG. 9, the electrolyzer operates in the usual manner with the closed top of the structure.

В соответствии с настоящим изобретением улавливание и накапливание СО2 в одном воплощении может осуществляться посредством следующих стадий:In accordance with the present invention, the capture and accumulation of CO2 in one embodiment can be carried out through the following steps:

1) генерирование СО2 электролизером;1) generation of CO 2 by an electrolyzer;

2) сбор отходящих газов, имеющих высокое содержание СО2;2) the collection of exhaust gases having a high content of CO 2 ;

3) утилизация теплоты указанного газа;3) utilization of the heat of said gas;

4) предварительная промывка;4) pre-flushing;

5) направление газов к другим технологическим процессам и/или подача газа в скруббер для СО2;5) the direction of the gases to other processes and / or the gas supply to the CO2 scrubber;

6) отвод очищенного газа из скруббера, направление СО2 в узел повышения давления;6) the removal of purified gas from the scrubber, the direction of CO2 in the node increase pressure;

7) транспортирование сжиженной СО2 на хранение.7) transportation of liquefied CO2 for storage.

- 6 019844- 6 019844

Claims (24)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Устройство для сбора горячего газа, выделяющегося при проведении электролитического процесса производства металлов, содержащее газосборный колпак (4), размещенный над зоной выделения газов, отличающееся тем, что газосборный колпак (4) содержит по меньшей мере два входных отверстия (11, 12; 15, 16) для собираемого газа, при этом одно первое внутреннее входное отверстие (12; 16) окружено снаружи вторым входным отверстием (11; 15), а газосборный колпак (4) выполнен в виде конструкции с двойной стенкой, содержащей одну внутреннюю стенку (14; 28) и одну внешнюю стенку (13; 26), при этом указанное второе входное отверстие (11; 15) образовано зазором между указанными двумя стенками.1. A device for collecting hot gas released during the electrolytic process for the production of metals, containing a gas collection cap (4) located above the gas evolution zone, characterized in that the gas collection cap (4) contains at least two inlets (11, 12; 15, 16) for the gas to be collected, while one first internal inlet (12; 16) is surrounded on the outside by a second inlet (11; 15), and the gas collection cap (4) is made in the form of a double-wall structure containing one internal wall ( 14; 28) and one external wall (13; 26), with the specified second inlet (11; 15) formed by the gap between these two walls. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площадь поперечного сечения между внутренней стенкой (14; 28) и внешней стенкой (13; 26) увеличивается в направлении вниз по потоку от второго входного отверстия (11; 15) и, тем самым, увеличивается скорость газа.2. The device according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area between the inner wall (14; 28) and the outer wall (13; 26) increases in the downstream direction from the second inlet (11; 15) and, thus , the gas velocity increases. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя стенка (28) проходит ближе к зоне выделения газа, чем внешняя стенка (26).3. The device according to claim 1, characterized in that the inner wall (28) extends closer to the gas evolution zone than the outer wall (26). 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя стенка (28) имеет по меньшей мере одно щелевое отверстие (29) в своей верхней части, что позволяет газу проходить из первого входного отверстия (16) в зазор между двумя стенками.4. The device according to claim 1, characterized in that the inner wall (28) has at least one slotted opening (29) in its upper part, which allows gas to pass from the first inlet opening (16) into the gap between the two walls. 5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что нижняя часть внешней стенки (26) отклоняется наружу относительно внутренней стенки.5. The device according to claim 2, characterized in that the lower part of the outer wall (26) deviates outward relative to the inner wall. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено заодно с точечным питателем, снабженным механизмом (27) для пробивки корки.6. The device according to claim 1, characterized in that it is made integral with a point feeder equipped with a mechanism (27) for penetration of the crust. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что загрузку сырья осуществляют внутрь и/или вблизи газосборного колпака (4).7. The device according to p. 6, characterized in that the loading of raw materials carried out inside and / or near the gas collection cap (4). 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что газосборный колпак (4) имеет в сечении форму окружности, эллипса, квадрата или прямоугольника.8. The device according to claim 1, characterized in that the gas collection cap (4) has the shape of a circle, ellipse, square or rectangle in cross section. 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что форма газосборного колпака (4) оптимизирована для необходимого всасываемого объема, например выполнена конической.9. The device according to claim 1, characterized in that the shape of the gas collection cap (4) is optimized for the required intake volume, for example, it is made conical. 10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в процессе электролиза производят алюминий или другие металлы.10. The device according to claim 1, characterized in that in the electrolysis process produce aluminum or other metals. 11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанное устройство в пределах верхней части конструкции электролизера соединено с теплоизолированной системой/трубами для сбора отходящих газов.11. The device according to claim 1, characterized in that the specified device within the upper part of the design of the electrolyzer is connected to a thermally insulated system / pipes for collecting exhaust gases. 12. Способ сбора горячего газа, выделяющегося в процессе электролиза, с помощью устройства по одному или более из пп.1-11, отличающийся тем, что указанный газ собирают в непосредственной близости от корки (С), а также тем, что состав технологического газа включает СО2 с содержанием по меньшей мере в интервале от 0,5 до 10%.12. The method of collecting hot gas released in the electrolysis process, using the device according to one or more of paragraphs.1-11, characterized in that the gas is collected in the immediate vicinity of the peel (C), as well as the composition of the process gas includes CO 2 with a content of at least in the range from 0.5 to 10%. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что газ собирают в непосредственной близости от корки (С) загрузочного отверстия (Н), пробитого в указанной корке (С).13. The method according to p. 12, characterized in that the gas is collected in the immediate vicinity of the peel (C) of the loading opening (H), punched in the specified peel (C). 14. Способ по п.12, отличающийся тем, что отходящие газы имеют температуру более чем 100°С, предпочтительно более чем 150°С.14. The method according to p. 12, characterized in that the exhaust gases have a temperature of more than 100 ° C, preferably more than 150 ° C. 15. Способ по п.12, отличающийся тем, что из отходящих газов извлекают теплоту с помощью подходящих средств осуществления теплообмена, например с помощью теплообменника-утилизатора отходящих газов.15. The method according to p. 12, characterized in that heat is extracted from the flue gases by means of suitable heat exchange means, for example, by means of the flue gas heat exchanger. 16. Способ по п.12, отличающийся тем, что отходящие газы ниже по потоку разделяют с отделением компоненты, богатой СО2.16. The method according to p. 12, characterized in that the exhaust gases downstream share with the separation of components rich in CO2. 17. Способ по п.12, отличающийся тем, что в устройстве для сбора горячего газа скорость потока газа, проходящего через первое входное отверстие, отличается от скорости газа, проходящего через второе входное отверстие, и предпочтительно меньше скорости газа, проходящего через второе входное отверстие.17. The method according to p. 12, characterized in that in the device for collecting hot gas the flow rate of gas passing through the first inlet is different from the speed of gas passing through the second inlet, and preferably less than the speed of gas passing through the second inlet . 18. Способ по п.12, отличающийся тем, что устройство для сбора горячего газа размещают над одним загрузочным отверстием (Н), пробитым в корке с помощью механизма для разрушения корки, совмещенного с точечным питателем, предпочтительно на расстоянии от 10 до 1000 мм выше корки (С).18. The method according to p. 12, characterized in that the device for collecting hot gas is placed over a single inlet (H), pierced in the crust using a mechanism for crushing the crust, combined with a point feeder, preferably at a distance from 10 to 1000 mm above peel (C). 19. Способ по п.12, отличающийся тем, что все технологические газы собирают с надлежащей эффективностью всасывания без улавливания каких-либо других газов в верхней части конструкции электролизера во время его нормального функционирования.19. The method according to p. 12, characterized in that all process gases are collected with proper suction efficiency without trapping any other gases in the upper part of the design of the electrolyzer during its normal operation. 20. Способ по п.12, отличающийся тем, что всасывание газа в колпак производят подобно обычному всасыванию во время загрузки глинозема.20. The method according to p. 12, characterized in that the absorption of gas in the cap is produced like a normal absorption during the loading of alumina. 21. Способ по п.12, отличающийся тем, что во время загрузки глинозема всасывание газа блокируют.21. The method according to p. 12, characterized in that during the loading of alumina gas absorption is blocked. 22. Способ по п.12, отличающийся тем, что собранные отходящие газы используют с целью утилизации теплоты.22. The method according to p. 12, characterized in that the collected exhaust gases are used for the purpose of heat recovery. - 7 019844- 7 019844 23. Способ по п.12, отличающийся тем, что собранные отходящие газы очищают, чтобы отделить газы, подобные парам НР, 8О2, СО2, и пыль.23. The method according to p. 12, characterized in that the collected exhaust gases are cleaned to separate gases like HP pairs, 8O 2 CO 2 and dust. 24. Способ по п.12, отличающийся тем, что устройство для сбора горячего газа объединяют с отдельной системой сбора газа, используемой при проведении обычных операций, подобных замене анодов и выливанию металла из электролизера.24. The method according to p. 12, characterized in that the device for collecting hot gas is combined with a separate gas collection system used during normal operations, such as replacing anodes and pouring metal from the electrolyzer.
EA201100508A 2008-09-19 2009-09-17 A device for collection of hot gas from an electrolysis process, and a method for gas collection with said device EA019844B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20084014A NO332375B1 (en) 2008-09-19 2008-09-19 Spot feeder with integrated exhaust collection as well as a method for exhaust collection
PCT/NO2009/000324 WO2010033037A1 (en) 2008-09-19 2009-09-17 A device for collection of hot gas from an electrolysis process, and a method for gas collection with said device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201100508A1 EA201100508A1 (en) 2011-10-31
EA019844B1 true EA019844B1 (en) 2014-06-30

Family

ID=42039723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201100508A EA019844B1 (en) 2008-09-19 2009-09-17 A device for collection of hot gas from an electrolysis process, and a method for gas collection with said device

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP2337879B1 (en)
CN (1) CN102197164B (en)
AU (1) AU2009292735B2 (en)
BR (1) BRPI0918929B1 (en)
CA (1) CA2737240C (en)
EA (1) EA019844B1 (en)
NO (2) NO332375B1 (en)
NZ (1) NZ591699A (en)
WO (1) WO2010033037A1 (en)
ZA (1) ZA201102085B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU186730U1 (en) * 2018-03-05 2019-01-31 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" DEVICE FOR REMOVING GASES OF ALUMINUM ELECTROLYZER

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2959137B1 (en) * 2010-04-23 2015-07-03 Solios Environnement SYSTEM AND METHOD FOR THE TREATMENT WITH CONCENTRATION OF SMOKE AND GAS PRODUCED BY AN ELECTROLYTIC TANK IN THE MANUFACTURE OF ALUMINUM
CN102776531A (en) * 2011-05-09 2012-11-14 贵阳铝镁设计研究院有限公司 Burner gas collection apparatus of aluminum electrolysis cell
CN102628170A (en) * 2011-10-18 2012-08-08 高伟 Embedding-type alumina feeding device
CN102628171B (en) * 2012-04-26 2014-09-10 北京世纪源博科技股份有限公司 Aluminum electrolytic cell electrolytic gas thermal conversion devices
CN110252084A (en) 2014-06-09 2019-09-20 贝克特尔矿业金属股份有限公司 Integrated gas processing
FR3062137B1 (en) * 2017-01-24 2021-06-04 Rio Tinto Alcan Int Ltd ALUMINA SUPPLY DEVICE FOR AN ELECTROLYSIS TANK
WO2019041006A1 (en) * 2017-08-31 2019-03-07 Caete Engenharia Ltda Apparatus for feeding and preheating the alumina
RU2668617C1 (en) * 2017-11-20 2018-10-02 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Device for collection and removal of gases in aluminium electrolysis cell
NO20190343A1 (en) * 2019-03-14 2020-09-15 Norsk Hydro As Arrangement for collection of hot gas from an electrolysis process, and a method for such gas collection
CN114855223A (en) * 2022-04-29 2022-08-05 沈阳北冶冶金科技有限公司 Method for collecting high-temperature anode gas of aluminum electrolysis cell

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3714002A (en) * 1970-09-02 1973-01-30 Reynolds Metals Co Alumina reduction cell and improved anode system therein
US3729399A (en) * 1971-07-13 1973-04-24 Reynolds Metals Co Gas control method and apparatus
SU1025756A1 (en) * 1981-11-26 1983-06-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Алюминиевой,Магниевой И Электродной Промышленности Apparatus for catching gases released in producing aluminium by electrolysis
US4770752A (en) * 1986-07-15 1988-09-13 Techmo Car S.P.A. Process for purifying the gases emitted from the electrolysis pots for the production of aluminum and related equipment
US20070240996A1 (en) * 2006-04-18 2007-10-18 Schadrin Valery G Apparatus for collection and removal of gases from an aluminum reduction cell

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2262700B1 (en) * 1974-02-28 1978-12-29 Pechiney Aluminium
JPS57174483A (en) 1981-04-17 1982-10-27 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Method and device for continuous measurement of current efficiency of aluminum electrolyzing cell
US5814127A (en) 1996-12-23 1998-09-29 American Air Liquide Inc. Process for recovering CF4 and C2 F6 from a gas
NO310730B1 (en) * 1999-11-17 2001-08-20 Norsk Hydro As Method and apparatus for operation of electrolysis cell
NO20010927D0 (en) * 2001-02-23 2001-02-23 Norsk Hydro As Method and apparatus for making metal
RU2218453C1 (en) * 2002-05-06 2003-12-10 Открытое акционерное общество "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" Apparatus to collect and remove gases of aluminum electrolyzer
NO20043150D0 (en) 2004-07-23 2004-07-23 Ntnu Technology Transfer As "Heat recovery method and equipment"
DE102005033912B3 (en) * 2005-07-20 2006-10-26 Tyco Electronics Pretema Gmbh & Co.Kg Electric contact housing duct comprises a housing element containing an embedded conductor element with a sealing region formed between the housing element and conductor element

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3714002A (en) * 1970-09-02 1973-01-30 Reynolds Metals Co Alumina reduction cell and improved anode system therein
US3729399A (en) * 1971-07-13 1973-04-24 Reynolds Metals Co Gas control method and apparatus
SU1025756A1 (en) * 1981-11-26 1983-06-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Алюминиевой,Магниевой И Электродной Промышленности Apparatus for catching gases released in producing aluminium by electrolysis
US4770752A (en) * 1986-07-15 1988-09-13 Techmo Car S.P.A. Process for purifying the gases emitted from the electrolysis pots for the production of aluminum and related equipment
US20070240996A1 (en) * 2006-04-18 2007-10-18 Schadrin Valery G Apparatus for collection and removal of gases from an aluminum reduction cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU186730U1 (en) * 2018-03-05 2019-01-31 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" DEVICE FOR REMOVING GASES OF ALUMINUM ELECTROLYZER

Also Published As

Publication number Publication date
NO20084014L (en) 2010-03-22
CN102197164A (en) 2011-09-21
AU2009292735A1 (en) 2010-03-25
CN102197164B (en) 2014-07-09
CA2737240A1 (en) 2010-03-25
AU2009292735B2 (en) 2015-08-27
EA201100508A1 (en) 2011-10-31
CA2737240C (en) 2016-07-05
BRPI0918929A2 (en) 2015-12-01
ZA201102085B (en) 2011-11-30
NZ591699A (en) 2013-06-28
BRPI0918929B1 (en) 2019-04-09
EP2337879B1 (en) 2016-12-14
EP2337879A4 (en) 2014-09-24
NO332375B1 (en) 2012-09-10
EP2337879A1 (en) 2011-06-29
NO20110421A1 (en) 2011-03-18
WO2010033037A1 (en) 2010-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA019844B1 (en) A device for collection of hot gas from an electrolysis process, and a method for gas collection with said device
CN112321183B (en) Cement kiln system for realizing zero emission of carbon dioxide and cement clinker preparation method
RU2436872C2 (en) Entrapping system and method of emissions from electrolysis unit
RU2559604C2 (en) Method of ventilation of electrolyser for aluminium smelting
EP2407228B1 (en) Gas cleaning unit and method for cleaning gas
CN101164902A (en) Continuous producing technique and device for preparing cobaltosic oxide powder by spray roasting
CN108130426B (en) Lead-zinc slag waste heat recovery system
EP3938564B1 (en) Arrangement for collection of hot gas from an electrolysis process, and a method for such gas collection
CN103540328A (en) System and method for comprehensive utilization of low-temperature and low-pressure steam discharged from coke quenching tower
RU2544015C2 (en) Distribution in electrolysis unit of recirculating waste gas
CN102851084B (en) Converter flue gas coal gas semi-dry cooling and dedusting system
NO20111050A1 (en) Method and apparatus for enclosing cell gases in an electrolytic aluminum cell
CN210251546U (en) Working environment space air purification system
CN113122883A (en) Preheating method for aluminum oxide on upper part of aluminum electrolytic cell
EA043551B1 (en) DEVICE FOR COLLECTING HOT GAS FROM THE ELECTROLYSIS PROCESS AND METHOD FOR SUCH GAS COLLECTION
CN108502850B (en) Smoke and dust clean system is used in sulphuric acid production
CN206778128U (en) The exhaust treatment system that a kind of metal sludge is smelted
CN216081022U (en) Side shaft stove is retrieved to aluminium bits with dust removal mechanism
TW201520331A (en) Method for automatically removing tar oil from fixed-bed biomass gasification furnace
RU118967U1 (en) TECHNOLOGICAL LINE FOR CLEANING EXHAUST GASES OF ELECTROLYTIC PRODUCTION OF ALUMINUM
CN220642981U (en) Layered gas distribution furnace type structure and device for comprehensive pyrolysis of coal
CN114515505B (en) Method for capturing carbon in blast furnace flue gas
CN108642274B (en) High-temperature pellet cooling device
TW202217191A (en) Continuous operation method and apparatus for thermal cracking furnace capable of recovering high-purity recovered oil and carbon black, while purifying exhaust gas
RU2448201C1 (en) Recovery method of anode gases from aluminium electrolysis unit

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG MD TM