NO142859B

NO142859B - PROCEDURE FOR SEPARATING HYDROGEN FLUORIDE FROM GAS

Info

Publication number: NO142859B
Application number: NO743297A
Authority: NO
Inventors: Ernst Weckesser; Volker Sparwald; Lothar Reh; Eberhard Boehm; Rolf Graf
Original assignee: Metallgesellschaft Ag
Priority date: 1973-09-15
Filing date: 1974-09-13
Publication date: 1980-07-28
Also published as: AT353241B; SE7411594L; AU6877374A; RO72798A7; FR2243724B2; CS186274B2; BE819763R; NO142859C; IT1048197B; JPS5794320A; NO743297L; JPS6033526B2; FR2243724A2; NL7408670A; DE2346580A1; SE408408B; GB1474215A; JPS5056396A; BR7406541D0; CA1030728A

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til adskillelse av hydrogenfluorid fra gasser med faststoffer (adsorbenter), som befinner seg i fluidisert tilstand, hvor hydrogenfluoridholdige gasser innføres som fluidiseringsgass med slik hastighet i en hvirvelsjiktreaktor at det med faststoffet oppstår et sterkt løsgjort hvirvelsjik, med et fall av faststoffkonsentrasjon nedenifra og oppad og faststoffene for den overveiende del utføres oppad (ifølge patent-søknad P 20 56 096 = NO PS 133.362). The invention relates to a method for separating hydrogen fluoride from gases with solids (adsorbents), which are in a fluidized state, where gases containing hydrogen fluoride are introduced as fluidizing gas at such a speed in a fluidized bed reactor that a strongly loosened fluidized bed is formed with the solids, with a drop in solids concentration from below upwards and the solids for the predominant part are carried out upwards (according to patent application P 20 56 096 = NO PS 133,362).

I teknikken foreligger det i mange tilfeller In the technique, it exists in many cases

det problem å fjerne i gasser inneholdte bestanddeler, enten det er av økonomiske grunner for gjenvinning eller for å unngå forurensning. Derved kan fjerningen foregå på våt vei, f.eks. ved vasking eller på tørr vei, ved hjelp av adskillelse ved hjelp av faststoffer. the problem of removing constituents contained in gases, whether for economic reasons for recycling or to avoid pollution. Thereby, the removal can take place on a wet road, e.g. by washing or on the dry road, by means of separation by means of solids.

Et spesielt problem er fjerning av hydrogenfluorid fra avgasser. På grunn av anvendelsen av komplekse fluorider, som kryolit, som flussmiddel i aluminiumelektro-lysen, inneholder avgassene alt etter typen av fra.sug.ing og fortynning inntil ca. 100 0 mg HF/Nm 3, vanligvis imidlertid mindre enn ca. 100 mg HF/Nm^. A particular problem is the removal of hydrogen fluoride from exhaust gases. Due to the use of complex fluorides, such as cryolite, as a flux in aluminum electrolysis, the exhaust gases contain, depending on the type of extraction and dilution, up to approx. 100 0 mg HF/Nm 3, usually however less than approx. 100 mg HF/Nm^.

Ved siden av den allerede nevnte våtvaskin er Next to the already mentioned wet laundry is

det til fjerning av hydrogenfluorid spesielt kjent forskjel-lige tørradsorbsjonsfremgangsmåter, hvori de i våtvaskefrem-gangsmåten spesielle korrosjonsproblemer skal unngås. Således foreslås i britisk patent nr. 848.708 i en til et slangefilter førende ledning med gassen som skal renses å ha tørt adsorbsjonsmiddel, som kalksten, kalsiumkarbonat, for the removal of hydrogen fluoride, various dry adsorption methods are particularly known, in which the special corrosion problems in the wet washing method must be avoided. Thus, in British patent no. 848,708, it is proposed to have a dry adsorbent, such as limestone, calcium carbonate, in a line leading to a hose filter with the gas to be purified

lesket kalk, brent kalk, leirjord, aktiv leirjord, magne-siumoksyd i en slik mengde at ikke i noe tilfelle den teore-tiske, til hydrogenfluoridfjerning nødvendige adsorbsjons-middelmengde underskrides. Det finkornede adsorbsjonsmiddel med en partikkelstørrelse fortrinnsvis mindre enn 200 slaked lime, quicklime, clay soil, active clay soil, magnesium oxide in such a quantity that in no case does the theoretical amount of adsorbent required for hydrogen fluoride removal be undercut. The fine-grained adsorbent with a particle size preferably less than 200

masker transporteres pneumatisk med gassene i slangefilteret, idet det skal unngås en separering av faststoffet ved tran-sport. Filterets vertikale lommer tilleires av adsorbsjons-midlet, idet det dannede støvsjikt virker som filterkake masks are transported pneumatically with the gases in the hose filter, as separation of the solids during transport must be avoided. The filter's vertical pockets are covered by the adsorbent, as the formed layer of dust acts as a filter cake

for de etterfølgende gasser. Uheldig for adsorbsjonen ved denne fremgangsmåte er de korte materialoppholdstider i gass-strømmen under transporten, faststoffets tendens til å for the subsequent gases. Unfortunate for the adsorption in this method are the short residence times of the material in the gas stream during transport, the tendency of the solid to

legge seg i strenger og nødvendigheten av periodisk rensing av filteret. build up in strings and the necessity of periodic cleaning of the filter.

En annen fremgangsmåte (kanadisk patent nr. 613.352) foreskriver å fjerne gassformet hydrogenfluorid fra elektrolyseavgasser ved lavere enn 200°C ved at man lar avgassen strømme med mindre enn 880 mg HF/Nm 3 gjennom et sjikt av leirjord som skal fjernes periodisk og med et glødetap på 1,5-10% ved gassoppholdstider mindre enn ett sekund. Det-med fluorid anrikede oksyd haes direkte i elektrolysecellen, idet 3-20% av det i badet ifylte oksygen anvendes som adsorbsjonsmiddel. I foretrukket utførelse av denne fremgangsmåte innføres oksydet i en strømmende gass-strøm og transporteres dermed til et slangefilter, hvor det gjennomtrengelige sjikt til fjerning av hydrogenfluorid på-føres i form av et støvsjikt som periodisk fjernes. Fremgangsmåten har praktisk talt de samme ulemper som den først omtalte. Another method (Canadian patent no. 613,352) prescribes the removal of gaseous hydrogen fluoride from electrolysis off-gases at lower than 200°C by allowing the off-gas to flow with less than 880 mg HF/Nm 3 through a layer of clay soil to be removed periodically and with a glow loss of 1.5-10% at gas residence times of less than one second. The fluoride-enriched oxide is placed directly in the electrolysis cell, with 3-20% of the oxygen filled in the bath being used as adsorbent. In a preferred embodiment of this method, the oxide is introduced into a flowing gas stream and thus transported to a hose filter, where the permeable layer for removing hydrogen fluoride is applied in the form of a dust layer which is periodically removed. The method has practically the same disadvantages as the first mentioned.

Fra DAS J.091.994 er det kjent å rense gasser From DAS J.091.994 it is known to purify gases

med innhold av hydrogenfluorid på mindre enn 1 volum% med aktiv leirjord som har en spesifikk overflate på mer enn 150 m^/g ved temperaturer fra værelsestemperatur til 650°C, fortrinnsvis ved 100-450°C. Fortrinnsvis skal det anvendes 1 volumdel aktiv leirjord på 800' deler gass og det aktiverte oksyd med korndiameter på ca. 3-12 mm føres i motstrøm til gassene. Gassenes rensing kan dermed gjennomføres ved 3 0-4 0 mg/m<3> rengassinnhold. Uheldig ved denne metode er nødvendigheten av fremstilling av aktive leirjordgranuler. with a hydrogen fluoride content of less than 1% by volume with active clay having a specific surface area of more than 150 m^/g at temperatures from room temperature to 650°C, preferably at 100-450°C. Preferably, 1 volume part of active clay should be used in 800' parts of gas and the activated oxide with a grain diameter of approx. 3-12 mm are fed in countercurrent to the gases. The purification of the gases can thus be carried out at a clean gas content of 30-40 mg/m<3>. The disadvantage of this method is the necessity of producing active clay granules.

De anvendbare gasshastigheter ved denne fremgangsmåte i leir-jordsjiktet ligger ved 0,1-0,3 m/sek., hvilke for teknisk anvendelse krever store apparattverrsnitt. The applicable gas velocities for this method in the clay-soil layer lie at 0.1-0.3 m/sec., which for technical application require large apparatus cross-sections.

I US-patent nr. 3.503.184 omtales en fremgangsmåte, hvor elektrolysecelleavgasser med mindre enn 1240 mg HF/m<3> behandles ved 65-85°C iet tett hvirvelsjikt av 5-30 cm laghøyde. Det anvendes dermed pr..kg hydrogenfluorid i gassen oksydmengder på 25-75 kg. Gassoppholdstiden i hvirvelsjiktet utgjør 0,25-1,5 sekunder. Til adskillelse av med-revet finstøv er det foreskrevet et filter. Ved denne fremgangsmåte kan det bare anvendes små gasshastigheter på ca. 0,3 m/sek., da det ellers ikke kan opprettholdes det kr evede tette hvirvel sjikt og for. store materialmengder transporteres i filteret, hvor de krever unormalt hyppig avrensing med de dermed forbundne vanskeligheter, som slitasje, riss av sekkene etc. US patent no. 3,503,184 describes a method in which electrolysis cell exhaust gas with less than 1240 mg HF/m<3> is treated at 65-85°C in a dense fluidized bed of 5-30 cm layer height. Oxide quantities of 25-75 kg are thus used per kg of hydrogen fluoride in the gas. The gas residence time in the vortex layer amounts to 0.25-1.5 seconds. A filter is prescribed for the separation of entrained fine dust. With this method, only small gas velocities of approx. 0.3 m/sec., as otherwise the dense eddy layer and lining cannot be maintained. large amounts of material are transported in the filter, where they require abnormally frequent cleaning with the associated difficulties, such as wear, tearing of the bags, etc.

På grunn av de stilte krav om et mest mulig Because of the demands made for a maximum possible

tett sjikt med størst mulig utvekslingsflate er det felles for de foreskrevne fremgangsmåter å drive adsorbsjonssjiktene med relativt lave gasshastigheter. Herved er det imidlertid ikke mulig med en økonomisk gassrensefremgangsmåte som nødvendiggjør en høy gassproduksjon pr. volumenhet. dense layer with the largest possible exchange surface, it is common for the prescribed methods to operate the adsorption layers with relatively low gas velocities. In this way, however, it is not possible to have an economic gas cleaning procedure that necessitates a high gas production per volume unit.

For å fjerne disse ulemper, spesielt for å oppnå meget gode adsorbsjonsresultater ved høye gassytelser, er det blitt foreslått å innføre de hydrogenfluoridholdige gasser som fluidiseringsgass med slik hastighet i en hvirvelsjiktreaktor at det med faststoffet oppstår et sterkt løst hvirvelsjikt med et fall av faststoffkonsentrasjonen nedenifra og oppad og faststoffene utføres for en overveiende del øverst (NO PS 133.362).' I det vesentlige under samme betingelse arbeider fremgangsmåten ifølge DOS 2.225.686. In order to remove these disadvantages, especially in order to achieve very good adsorption results at high gas yields, it has been proposed to introduce the hydrogen fluoride-containing gases as fluidizing gas at such a speed in a fluidized bed reactor that a strongly loose fluidized bed is formed with the solid material with a fall in the solid material concentration from below and upwards and the solids are mostly carried out at the top (NO PS 133.362).' The method according to DOS 2,225,686 works under essentially the same conditions.

Det er nå blitt funnet at fremgangsmåten ifølge NO PS 133.362 som har fordeler fra før, kan vesentlig for-bedres, spesielt kan dets økonomi økes og dens driftsmåte forenkles, når fremgangsmåten til adskillelse av hydrogenfluorid fra gasser med stoffer som befinner seg i fludisert tilstand (adsorbenter), hvor de hydrogenfluoridholdige gasser innføres som fluidiseringsgass med slik hastighet i en hvirvelsjiktreaktor at det med faststoffet oppstår et sterkt løsgjort hvirvelsjikt med et fall av faststoffkonsentrasjonen nedenifra og oppad og faststoffene for en overveiende del uttas oventil tilsvarende oppfinnelsen kan utformes således at de med gassene utførte faststoffer utskilles i et umiddel-bart etterkoblet elektrofilter. It has now been found that the method according to NO PS 133,362, which has advantages from before, can be significantly improved, in particular its economy can be increased and its mode of operation simplified, when the method for separating hydrogen fluoride from gases with substances that are in a fluidized state ( adsorbents), where the hydrogen fluoride-containing gases are introduced as fluidization gas at such a speed in a fluidized bed reactor that a strongly loosened fluidized bed is formed with the solids with a drop in the solids concentration from bottom to top and the solids are for the most part taken out from above, corresponding to the invention, it can be designed so that those with the gases processed solids are separated in an immediately connected electrofilter.

Riktignok, er det ved ovennevnte fremgangsmåte allerede foreskrevet et elektrofilter til utskillelse av findeler. Det var imidlertid ikke å vente at det skulle være mulig å utskille de nevnte i høy suspensjonstetthet med gassene fra hvirvelsjiktreaktoren uttatte faststoffer alene ved hjelp av et elektrofilter, praktisk talt kvanti-tativt. Anvendelsen av elektrofilteret som utskiller for de med gassene uttatte faste stoffer medfører den fordel at det av adsorberer og utskiller bestående system, arbeider med hittil ukjente lave trykktap. Herved lar drifts-omkostningene seg vesentlig senke, spesielt ved montering av større gassmengder. Admittedly, in the above-mentioned method, an electrostatic precipitator is already prescribed for the separation of fine particles. However, it was not to be expected that it would be possible to separate the solids mentioned in high suspension density with the gases from the fluidized bed reactor alone by means of an electrostatic precipitator, practically quantitatively. The use of the electrofilter which separates the solid substances removed with the gases has the advantage that the system consisting of adsorber and separator works with previously unknown low pressure losses. In this way, operating costs can be significantly reduced, especially when installing larger quantities of gas.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til adskillelse av hydrogenfluorid fra gass, idet gassen inn-føres i en reaktor med fluidisert sjikt ved en hastighet på 1-5 m/sek. beregnet for tom reaktor for å danne en gass-faststoff-suspensjon, hvori faststoffkonsentrasjonen avtar nedenifra og oppad, og hvori de faste stoffer har en partikkelstørrelse på 20-300 mikron, idet fremgangsmåten er karakterisert ved at The invention relates to a method for separating hydrogen fluoride from gas, the gas being introduced into a reactor with a fluidized bed at a speed of 1-5 m/sec. calculated for an empty reactor to form a gas-solids suspension, in which the solids concentration decreases from bottom to top, and in which the solids have a particle size of 20-300 microns, the method being characterized by

a) faste stoffer sammen med gassen ledes fra reaktoren i det vesentlige utelukkende i oppad retning, hvorved det innesluttes en gass-faststoff-suspensjon med et faststoffinnhold i størrelsesorden av 175-250 g/m<3> (STP), b) separering av faste stoffer fra trinn a) skjer uten foregående fjerning av faste stoffer fra gass-faststoff-suspensjonen som har en støvmotstandsevne justert til under 10 12 ohm-cm, ved.hjelp av et elektrofilter etterkoblet reaktoren og utgjørende den eneste gass/faststoff-separator fra reaktoren, c) klassifisering av de separerte utfelte partikler av faste stoffer i elektrofilteret i finkornede og grovkornede fraksjoner, d) recyklering av den grovkornede fraksjon til reaktorens fluidiserte sjikt for å danne et sirkulerende fluidisert sjikt og uttømming av den finkornede fortrinnsvis med gassens forurensninger oppladede fraksjon, og e) ledning av gass fra elektrofilteret etter separering av nevnte partikler derifra som en avgass inneholdende maksimalt ca. 1 mg/m<3> (STP) av fluor som HF. a) solids together with the gas are led from the reactor essentially exclusively in an upward direction, thereby enclosing a gas-solids suspension with a solids content of the order of 175-250 g/m<3> (STP), b) separation of solids from step a) takes place without previous removal of solids from the gas-solids suspension which has a dust resistance adjusted to below 10 12 ohm-cm, by means of an electrofilter connected downstream of the reactor and constituting the only gas/solids separator from the reactor, c) classification of the separated precipitated particles of solids in the electrostatic precipitator into fine-grained and coarse-grained fractions, d) recycling of the coarse-grained fraction to the reactor's fluidized bed to form a circulating fluidized bed and exhausting the fine-grained fraction, preferably charged with the impurities of the gas , and e) conduction of gas from the electrostatic precipitator after separation of said particles therefrom as an exhaust gas containing a maximum of approx. 1 mg/m<3> (STP) of fluorine as HF.

I foretrukket utførelse av oppfinnelsen kondi-sjoneres gass-faststoff-suspensjonen med vann til en støv-12 11 motstandsverdi under 10 ohm.cm, fortrinnsvis under 10 ohm.cm. Det hertil nødvendige vanninnhold kan allerede foreligge ved riktignok uvanlige klimaforhold. Vanligvis er det imidlertid nøvendig for 'å oppnå nevnte støvmotstands-verdier å tilføre vann resp. vanndamp på et egnet sted. Spesielt hensiktsmessig er innføring av vann direkte i hvirvelsjiktreaktoren. Overraskende påvirker ikke innfør-ingen av vann og/eller vanndamp adsorbsjonen av hydrogenfluorid. Dette faktum er forsåvidt overraskende som det var å frykte at vann sterkt kunne nedsette adsorbsjons-evnen av faststoffet for hydrogenfluorid og den krevede sluttgassrenhet ikke kunne oppnås. In a preferred embodiment of the invention, the gas-solid suspension is conditioned with water to a dust resistance value below 10 ohm.cm, preferably below 10 ohm.cm. The necessary water content may already be present in admittedly unusual climate conditions. Usually, however, it is necessary to 'achieve the aforementioned dust resistance values to add water or water vapor in a suitable place. The introduction of water directly into the fluidized bed reactor is particularly suitable. Surprisingly, the introduction of water and/or water vapor does not affect the adsorption of hydrogen fluoride. This fact is certainly surprising as it was to be feared that water could greatly reduce the adsorption capacity of the solid for hydrogen fluoride and the required final gas purity could not be achieved.

For å oppnå en tilstrekkelig høy oppladning av faste stoffer med hydrogenfluorid er det hensiktsmessig å tilbakeføre de utskilte faste stoffer til dannelsen av et sirkulerende hvirvelsjikt i hvirvelsjiktreaktoren. For tilbakeføring i hvirvelsjiktreaktoren kan det anvendes i og for seg kjente innføringsinnretninger. Spesielt fordelaktig er inntak av faststoff på pneumatisk måte. In order to achieve a sufficiently high charging of solids with hydrogen fluoride, it is appropriate to return the separated solids to the formation of a circulating fluidized bed in the fluidized bed reactor. For return to the fluidized bed reactor, introduction devices known per se can be used. Intake of solids pneumatically is particularly advantageous.

Ved hovedanvendelsesområdet for foreliggende oppfinnelse, nemlig adskillelse av hydrogenfluorid fra avgasser av smeltestrømelektrolyse av aluminium, hvor det vanligvis arbeides med aluminium-oksyd og/eller natriumaluminat som faststoff, fremkommer regelmessig avgassen av forurensninger, som likeledes adskiller seg med det til adsorbsjon av hydrogenfluoridet anvendte faste stoff. Derved kan for-urensningen i avgassen såvel foreligge i gass- eller damp-formet, som også i form av små faststoffpartikler. Det dreier seg eksempelvis om karbon, svovel, jern, silicium, fosfor og/eller vanadin resp. om forbindelser av disse elementer. Slike forurensninger fører til vanskeligheter når de tilbakeføres over de oppladede faste stoffer i smeltestrømelektrolysen og anriker seg i elektrolytten. In the main area of application for the present invention, namely the separation of hydrogen fluoride from waste gases of molten current electrolysis of aluminum, where aluminum oxide and/or sodium aluminate are usually used as solids, the waste gas regularly produces impurities, which likewise separate with the solid used for adsorption of the hydrogen fluoride fabric. Thereby, the contamination in the exhaust gas can be present both in gas or vapor form, as well as in the form of small solid particles. These are, for example, carbon, sulphur, iron, silicon, phosphorus and/or vanadium or about connections of these elements. Such contaminants cause difficulties when they are carried back over the charged solids in the melt flow electrolysis and become enriched in the electrolyte.

De forurenser det smeltede aluminiummetall og nedsetter elektrolyseovnens strømutbytte. They contaminate the molten aluminum metal and reduce the current yield of the electrolysis furnace.

For å unngå disse vanskeligheter utskilles i To avoid these difficulties secreted in

en videre fordelaktig utformning av oppfinnelsen de faste stoffer i ett med flere felt og støvbunkere utrystede elek-trofiltere i fraksjoner av forskjellig kornstørrelse. For den overviende del av forurensningene befinner seg i den av elektrofilteret utskilte finkornede fraksjon med en an-rikningsgrad som utgjør mer enn tre ganger og kan uttas adskilt fra de grovkornede deler. Den finkornede del kan kasseres eller på egnet måte opparbeides, f.eks. til gjenvinning av det faste stoff (adsorbens). a further advantageous design of the invention the solid substances in one with several fields and dust bunkers equipped with electric filters in fractions of different grain sizes. For the majority of the contaminants are found in the fine-grained fraction separated by the electrostatic precipitator with a degree of enrichment that amounts to more than three times and can be extracted separately from the coarse-grained parts. The fine-grained part can be discarded or processed in a suitable way, e.g. for recovery of the solid substance (adsorbent).

I en fordelaktig videreutformning av oppfinnelsen med fraksjonert utskillelse av faste stoffer tilbake-føres den grovkornede faststoff-fraksjon til tilstrekkelig høy oppladning med hydrogenfluorid for dannelsen av et sirkulerende hvirvelsjikt i hvirvelsjiktreaktoren. In an advantageous further development of the invention with fractional separation of solids, the coarse-grained solids fraction is returned to a sufficiently high charge with hydrogen fluoride for the formation of a circulating fluidized bed in the fluidized bed reactor.

Det er hensiktsmessig å anvende faste stoffer med midlere kornstørrelse på 20-300 y og i dette tilfelle å innstille gasshastigheten i hvirvelsjiktet på 1-5 m/sek. Den midlere gassoppholdstid i hvirvelsjiktreaktoren utgjør da ca. 1-15 sekunder. It is appropriate to use solids with an average grain size of 20-300 y and in this case to set the gas velocity in the fluidized bed to 1-5 m/sec. The average gas residence time in the fluidized bed reactor then amounts to approx. 1-15 seconds.

De med hensyn til adskillelsestemperatur i elektrofilteret gunstigste betingelser fåes når temperaturen av gass-faststoff-suspensjonen innstilles på en verdi i området fra 40 til 85°C. Prinsipielt er det også mulig temperaturer over 220°C. Disse spiller imidlertid en under-ordnet rolle, da avgassen som skal behandles ifølge oppfinnelsen vanligvis ikke fremkommer med slike høye temperaturer . The most favorable conditions with regard to separation temperature in the electrofilter are obtained when the temperature of the gas-solid suspension is set to a value in the range from 40 to 85°C. In principle, temperatures above 220°C are also possible. However, these play a subordinate role, as the exhaust gas to be treated according to the invention does not usually appear at such high temperatures.

Trykktapet som hersker i systemet hvirvelsjiktreaktor/elektrofilter kan ytterligere reduseres når det som fordelaktig utførelsesform de hydrogenfluoridholdige avgasser innføres gjennom en eller flere Venturi-lignende utformede innløp i hvirvelsjiktreaktoren. The pressure loss prevailing in the fluidized bed reactor/electrofilter system can be further reduced when, as an advantageous embodiment, the hydrogen fluoride-containing exhaust gases are introduced through one or more Venturi-like designed inlets into the fluidized bed reactor.

Kontakten avgass/faststoff lar seg forbedre samt oppholdstiden av faststoff og dens oppladning med hydrogenfluorid øke når det i hvirvelsjiktreaktoren inne-bygges en anslagsutskiller med lite trykktap. Herved ned-settes ikke fremgangsmåtens produksjonsydelse. The off-gas/solid contact can be improved and the residence time of the solid and its charging with hydrogen fluoride increased when an impact separator with low pressure loss is built into the fluidized bed reactor. This does not reduce the production performance of the method.

Med hjelp av oppfinnelsen er det mulig innen With the help of the invention it is possible within

vide grenser å variere den midlere faststoffkonsentrasjon 1 sjakten av hvirvelsjiktreaktoren ved styrt fast-stoff-tilsetning over egnede ifyllings- resp. tilbakeføringsinn-retninger og styrt faststoffuttak og dermed de i den til-budte stoffutvekslingsflate. Eksempelvis kan det innstilles en midlere faststoffkonsentrasjon i området fra 2 til 10 kg/m reaktorvolum som virker gunstig på systemets trykktap. Faststoffomløpet pr. time kan utgjøres fem- til hundre ganger den i sjakten av hvirvelsjiktreaktoren befinnende faststoffmengde. wide limits to vary the average solids concentration in the shaft of the fluidized bed reactor by controlled solids addition over suitable filling or return devices and controlled solids outlet and thus those in the offered material exchange surface. For example, an average solids concentration in the range of 2 to 10 kg/m reactor volume can be set, which has a beneficial effect on the system's pressure loss. The solids turnover per hour can amount to five to a hundred times the amount of solids in the shaft of the fluidized bed reactor.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere og eksempelvis.ved hjelp av figuren og utførelseseksempler. The invention shall be explained in more detail and, for example, by means of the figure and design examples.

Fig. 1 viser et arbeidsdiagram for å fjerne hydrogenfluorid fra elektrolyseavgasser og Fig. 1 shows a working diagram for removing hydrogen fluoride from electrolysis off-gases and

fig. 2 viser et arbeidsdiagram for å fjerne hydrogenfluorid fra elektrolyseavgasser med et elektrofilter som har flere felt og støvbunker. fig. 2 shows a working diagram for removing hydrogen fluoride from electrolysis off-gases with an electrostatic precipitator having several fields and dust piles.

Den finkornede adsorbens ifylles over ifyllingsinnretningen 16 og gjennomstrømmer det gjennom gassfor-delingsinnretning 1 som fluidiseringsgass i den loddrette sjakt 2 innbyggede rågass med så høy hastighet at det i hvirvelsjiktreaktoren danner seg en gass-faststoff-suspensjon som strekker seg over den samlede høyde. Innbygningen av en anslagsutskiller 15 øker faststoffets oppholdstid. Ad-sorbentet, hvis konsentrasjon innen hvirvelsjiktreaktoren avtar nedenifra og oppad uttas for en overveiende del.over suspensjonsuttak 3. I det etterkoblede elektrofilter 4 utskilles adsorbens. Det fremkommer i. støvbunkere 5 og av-ledes delvis i hvirvelsjiktreaktoren 2 over ledning 9 delvis til elektrolyse over ledning 10. Før innføring i elektrolysecellen passerer faststoffet en innretning 14, hvori over- The fine-grained adsorbent is filled over the filling device 16 and flows through it through the gas distribution device 1 as fluidizing gas in the raw gas built into the vertical shaft 2 at such a high speed that a gas-solid suspension is formed in the fluidized bed reactor which extends over the total height. The incorporation of an impact separator 15 increases the residence time of the solids. The ad-sorbent, whose concentration within the fluidized bed reactor decreases from below and upwards, is withdrawn for a predominant part via suspension outlet 3. In the downstream electrofilter 4, adsorbent is separated. It appears in dust bunkers 5 and is diverted partly in the fluidized bed reactor 2 via line 9 and partly to electrolysis via line 10. Before introduction into the electrolysis cell, the solid passes a device 14, in which over-

veiende karbon avbrennes. weighing carbon is burned off.

Den for hydrogenfluorid befridde avgass forlater elektrofilteret 4 over avgassledningen 12. The hydrogen fluoride-free exhaust gas leaves the electrofilter 4 via the exhaust gas line 12.

Til forskjell fra fig. 1 adskilles ved arbeids-skjemaet ifølge fig. 2 det faste stoff i fraksjoner av for-skjellige kornstørrelser i støvbunkrene 5, 6, 7 og 8. In contrast to fig. 1 is separated by the work scheme according to fig. 2 the solid matter in fractions of different grain sizes in the dust bunkers 5, 6, 7 and 8.

Mens den i støvbunker 8 dannede finkornede del uttas over ledning 11 og eksempelvis kasseres, kommer det i støvbunke-rene 5, 6 og 7 utskilte faste stoff dels over ledning 9 While the fine-grained part formed in dust piles 8 is taken out via line 11 and, for example, discarded, the solid matter separated in dust piles 5, 6 and 7 comes partly via line 9

i hvirvelsjiktreaktoren 2 tilbake, dels over ledning 10 til elektrolysebadet. in the fluidized bed reactor 2 back, partly over line 10 to the electrolysis bath.

Ved utformning av oppfinnelsen ifølge fig. 2 er det for tilveiebringelse av gunstigste utskillelsesbetingel-ser i elektrofilter 4 til kondisjonering av faststoff-gass-suspensjonen anordnet et inntak for vann ved hjelp av ledning 13 i hvirvelsjiktreaktoren 2. When designing the invention according to fig. 2, in order to provide the most favorable separation conditions in the electrofilter 4 for conditioning the solid-gas suspension, an intake for water is provided by means of line 13 in the fluidized bed reactor 2.

Utførelseseksempler Execution examples

Eksempel 1 (med referanse til fig. 1) Example 1 (with reference to Fig. 1)

For gjennomføring av forsøket tjente en hvirvelsjiktreaktor 2 med 0,88 m diameter i den sylindriske del og en høyde på 6 meter. Elektrofilteret 4 hadde et felt og en støvbunker 5. A fluidized bed reactor 2 with a diameter of 0.88 m in the cylindrical part and a height of 6 meters was used to carry out the experiment. The electrostatic precipitator 4 had a field and a dust bunker 5.

Som faststoff tjente A^O^ med et glødetap på As a solid, A^O^ served with a loss on ignition

1 vekt%, som var blitt fremstilt ved hjelp av hvirvelsjikt-kalsinering og som hadde en spesifikk overflate (BET) på ca. 1% by weight, which had been prepared by means of fluid bed calcination and which had a specific surface area (BET) of approx.

25 m 2/g og en midlere korndiameter på 4 0 u. 25 m 2 /g and an average grain diameter of 4 0 u.

Avgassen som inneholdt 25 mg/Nm 3 hydrogenfluorid hadde en temperatur på 7 5°C, ble innført i en mengde på The exhaust gas containing 25 mg/Nm 3 hydrogen fluoride had a temperature of 75°C, was introduced in an amount of

5000 Nm<3>/time gjennom et Venturi-1ignende utformet innløp 1 i hvirvelsjiktreaktoren. Tildosering av Al2°3 over ifyllingsinnretningen 16 lå ved 6 kg/time. Gasshastigheten i hvirvel-'sjiktreaktoren utgjorde - referert til den tomme reaktor - 2,7 m/sek.. Over suspensjonsuttreden 3 ble det avledet en gass-faststoff-suspensjon med et faststoffinnhold på 250 g/Nm<3 >gass og ført til elektrofilter 4. Denne pr. time utskilte 5000 Nm<3>/hour through a Venturi-like designed inlet 1 in the fluidized bed reactor. Dosing of Al2°3 over the filling device 16 was at 6 kg/hour. The gas velocity in the fluidized bed reactor was - referred to the empty reactor - 2.7 m/sec. Above the suspension outlet 3, a gas-solids suspension with a solids content of 250 g/Nm<3 >gas was diverted and led to the electrostatic precipitator 4. This per hour secreted

faststoffmengde i størrelse på 1250 kg/time ble tilbake-ført over ledning 9 i hvirvelsjiktreaktoren inntil en til inntaket av frisk A^O^ svarende mengde på ca. 6 kg/time, som over ledning 10 og en innretning 14 for adskillelse av karbon ble ført til elektrolysebade. I hvirvelsjiktreaktoren 2 befant det seg tilsammen 18 kg A^O^ tilsvarende en midlere faststoffkonsentrasjon på 4,5 kg/m<3> volum. solid quantity of 1250 kg/hour was fed back via line 9 in the fluidized bed reactor until a quantity corresponding to the intake of fresh A^O^ of approx. 6 kg/hour, which via line 10 and a device 14 for separating carbon was led to electrolysis baths. In the fluidized bed reactor 2 there was a total of 18 kg of A^O^ corresponding to an average solids concentration of 4.5 kg/m<3> volume.

Det i det samlede system hvirvelsjiktreaktor 2/ elektrofilter 4 herskende trykktap lå ved 120 mm vannsøyle. The prevailing pressure loss in the overall system fluidized bed reactor 2/electrofilter 4 was at 120 mm water column.

Over avgasslending 12 ble det avledet en gass Above exhaust landing 12, a gas was diverted

3 3 3 3

med 100 mg/Nm støv og under 1 mg/Nm hydrogenfluorid. with 100 mg/Nm dust and less than 1 mg/Nm hydrogen fluoride.

Eksempel 2 (med referanse til fig. 2) Example 2 (with reference to Fig. 2)

For gjennomføring av forsøket tjente den på For carrying out the experiment, it benefited from

fig. 1 viste hvirvelsjiktreaktor 2 og et elektrofilter, som hadde to felt og fire støvbunkere 5, 6, 7 og 8. Det som faststoff anvendte A^O^ var av samme beskaffenhet som i eks. 1. fig. 1 showed a fluidized bed reactor 2 and an electrostatic precipitator, which had two fields and four dust bunkers 5, 6, 7 and 8. The A^O^ used as solid was of the same nature as in ex. 1.

I hvirvelsjiktreaktoren 2 ble det innført en avgass som inneholdt 35 mg/Nm 3 hydrogenfluorid og som hadde en temperatur på 80°C, i en mengde på 58 00 Nm<3>/time. Over ifyllingsinnretningen 16 ble det pr. time 14 kg A^O^ Gasshastigheten i hvirvelsjiktreaktoren 2 utgjorde referert til tom reaktor - 3,3 m/sek. In the fluidized bed reactor 2, an exhaust gas was introduced which contained 35 mg/Nm 3 of hydrogen fluoride and which had a temperature of 80°C, in a quantity of 58 00 Nm<3>/hour. Above the filling device 16, per hour 14 kg A^O^ The gas velocity in the fluidized bed reactor 2 was, referred to an empty reactor, - 3.3 m/sec.

Ved innføring av 60 l/time vann over ledning 13 ble faststoff-gassdispersjonen kondisjonert for utskillelse i elektrofilter 4 og samtidig ble temperaturen av suspensjonen senket til 60°C. Gass-faststoff-suspensjonen med faststoffinnhold 175 g/Nm 3 gass ble fjernet over suspensjons-overtreden 3 og faststoffinnholdet fraksjonert utskilt i elektrofilter 4. I støvbunkere 5, 6, 7 og 8 ble det tilsammen pr. time utskilt 1000 kg faststoff. Disse ble til en til inntaket av friskt A^O^ tilsvarende del, som ble ført over ledning 10 til elektrolysebadet og inntil den i støvbunker 8 i en mengde på 1,5 kg/time dannede fineste del over ledning 9 tilbakeførte hvirvelsjiktreaktoren. Den over støvbunker 8 dannede over ledning 11 uttatte finkornede fraksjon har sammenlignet med middelverdien av forurensnin-<* >gene av den samlede Al^ O^ en anrikning av forurenser til det tredobbelte. Mens referert til samlet oksyd, middelverdien for F utgjorde 4,5 for C 1,3, for S 0,3 og for Fe^ O^ 0,25 vekt%, var forurensningene av de i støvbunker 8 utskilte fraksjon for F 12,5, for C 3,7, for S 0,9 og for Fe20^ 0,7 vekt%. Den i hvirvelsjiktreaktoren 2 befinnende A^O^-mengde lå ved 12 kg tilsvarende en faststof f konsentrasjon på 3 kg/m<J> reaktorvolum. Det i det samlede system hvirvelsjiktreaktor 2/elektrofilter 4 herskende trykktap lå ved 110 mm vannsøyle. Avgassledning 12 forlater en gass, hvis støvinnhold var under 30 mg/Nm^ og hvis fluorinnhold utgjorde 0,8 mg/Nm 3. By introducing 60 l/hour of water via line 13, the solid-gas dispersion was conditioned for separation in electrofilter 4 and at the same time the temperature of the suspension was lowered to 60°C. The gas-solid suspension with a solids content of 175 g/Nm 3 gas was removed over the suspension breach 3 and the solids content fractionally separated in electrostatic precipitator 4. In dust bunkers 5, 6, 7 and 8, a total of 1000 kg of solids excreted per hour. These became a portion corresponding to the intake of fresh A^O^, which was led via line 10 to the electrolysis bath and until the finest portion formed in dust piles 8 in a quantity of 1.5 kg/hour via line 9 returned to the fluidized bed reactor. The fine-grained fraction extracted over dust piles 8 formed over line 11 has, compared to the mean value of the pollutants of the total Al^O^, an enrichment of pollutants to the triple. While referred to total oxide, the mean value for F amounted to 4.5 for C 1.3, for S 0.3 and for Fe^O^ 0.25% by weight, the impurities of the fraction separated in dust heap 8 for F was 12.5 , for C 3.7, for S 0.9 and for Fe20^ 0.7% by weight. The amount of A^O^ in the fluidized bed reactor 2 was 12 kg, corresponding to a solid concentration of 3 kg/m<J> reactor volume. The prevailing pressure loss in the combined system fluidized bed reactor 2/electrofilter 4 was at 110 mm water column. Exhaust line 12 leaves a gas whose dust content was below 30 mg/Nm^ and whose fluorine content amounted to 0.8 mg/Nm 3 .

Claims

1. Method for separating hydrogen fluoride from gas, the gas being introduced into a reactor with a fluidized bed at a speed of 1-5 m/sec. calculated for an empty reactor to form a gas-solids suspension, in which the solids concentration decreases from bottom to top, and in which the solids have a particle size of 20-300 microns, characterized by a) solids together with gases are led from the reactor substantially exclusively in the upward direction, whereby a gas-solids suspension is enclosed with a solids content of the order of 175 to 250 g/m 3 (STP), b) separation of solids from step a) takes place without prior removal of solids substances from the gas-solid f-suspension that have a dust resistance adjusted to 12 below 10 ohm-cm, by means of an electrofilter connected downstream of the reactor and constituting the only gas/solid separator from the reactor, c) classification of the separated solid precipitated particles of solids in the electrofilter into fine-grained and coarse-grained fractions, d) recycling of the coarse-grained fraction to the reactor's fluidized bed to form a circulating fluidized bed and discharge of the fine-grained fraction, preferably charged with the impurities of the gas and e) conduction of gas from the electrostatic precipitator after separation of said particles therefrom as an off-gas containing a maximum of approx. 1 mg/m<3> (STP) of fluorine as HF.

2. Method according to claim 1, characterized in that the dust resistance in step b) is adjusted to below 10^<1> ohm-cm, optionally by introducing water into the fluidized bed reactor.

3. Method according to one or more of claims 1-2, characterized in that the temperature of the gas-solid suspension is set to 40-85°C.

4. Method according to one or more of claims 1-3, characterized in that the hydrogen fluoride-containing exhaust gases are introduced through one or more venturi-like designed inlets into the fluidized bed reactor.

5. Method according to one or more of claims 1-4, characterized in that the residence time of the solids in the reactor is increased by incorporating impact separators in the fluidized bed reactor.

6. Method according to one or more of claims 1-5, characterized in that the average solids concentration in the fluidized bed reactor is set to 2 to 10 kg/m 3 reactor volume.