NO144374B - Fremgangsmaate til utskillelse av hydrogenfluorid fra avgasser fra aluminiumelektrolysen ved toerradsorpsjon paa aluminiumoksyd under fullstendig adskillelse av skadelige foelgeelementer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til utskillelse

av hydrogenfluorid fra avgasser fra aluminiumelektrolyse ved tørrad-sorpsjon på aluminiumoksyd under fullstendig adskillelse av skadelige følgeelementer, hvor hydrogenfluoridholdige gasser innføres som fluidiseringsgass med slik hastighet i en virvelsjiktreaktor, at det med faststoffet oppstår et sterkt løsgjort virvelsjikt med et fall av faststoffkonsentrasjonen nedenifra og oppad og faststoffene for en overveiende del uttas oppad og de med gassene uttatte faste stoffer utskiller i et umiddelbart etterkoplet elektrofilter (norsk patent nr.- 142 859) .

I teknikken fremkommer i mange tilfeller det problem å fjerne bestanddeler inneholdt i gasser, enten det er av økonomiske grunner for gjenvinning, eller for å unngå naturforurensninger. Derved kan fjerningen foregå på våt vei, dvs. ved vasking, eller på

tørr vei ved adskillelse av faste stoffer.

Et spesielt problem er fjerning av hydrogenfluorid fra avgasser. På grunn av anvendelsen av komplekse fluorider, som kryolit, som flussmiddel i aluminiumelektrolysen inneholder avgassen alt etter typen av avsugning og fortynning inntil ca. 1000 mg HF/Nm^, vanligvis imidlertid mindre enn 100 mg HF/Nm .

Ved siden av den allerede nevnte våtvasking er det for fjerning av hydrogenfluorid spesielt kjent forskjellige tørradsorp-sjonsfremgangsmåter, hvor det skal omgås kor<p>osjonsproblemene for-bundet med våtvaskefremgangsmåten.

I britisk patent nr. 848.708 foreslås å ha i en ledning som fører-til slangefilter sammen med gassen som skal renses tørt adsorpsjonsmiddel, som kalkstein, kalsiumkarbonat, lesket kalk, brent kalk, leirjord, aktiv leirjord, magnesiumoksyd i en slik mengde at det på ingen måte underskrides den teoretisk til hydrogenfluorid-fjerning nødvendige adsorpsjonsmiddelmengde. Det finkornede adsorpsjonsmiddel med fortrinnsvis mindre enn 200 masker transporteres pneumatisk med gassene i slangefilteret, idet det skal unngås en separering av det faste stoff ved befordring. Ved filterets verti-kale lommer anlagres adsorpsjonsmidler, idet det dannede støvsjikt hittil som filterkake for de etterfølgende gasser. Uheldig for ad-sorpsjonen ved denne fremgangsmåte er de korte materialoppholdstider i gasstrømmen under transporten, faststoffets tendens til å legge seg i strenger og nødvendigheten for periodisk reisning av filteret.

En annen fremgangsmåte (canadisk patent nr.. 613.352) foreskriver å fjerne gassformet hydrogenfluorid fra elektrolyseav-gassene med lavere enn 200°C ved at man lar avgassen strømme med mindre enn 880 mg HF/Nm^ gjennom et periodisk fjernbart sjikt av leirjord med et glødetap på 1,5 - 10$ ved gassoppholdstider mindre enn 1 sekund. Det med fluorid anrikede oksyd haes direkte i elek-trolysecellen, idet det anvendes 3 - 20% av det i badet ifylte oksyd som adsorpsjonsmiddel. I foretrukket utførelse av denne fremgangsmåten innføres oksydet i en strømmende gasstrøm og transporteres dermed til et slangefilter, hvor det gjennomtrengelige sjikt påvirkes for fjerning av hydrogenfluoridet i form av et støvsjikt som fjernes periodisk. Fremgangsmåten har praktisk talt samme ulemper som først omtalte.

Fra det tyske utlegningsskrift nr. 1.091.994 er det kjent 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 å rense gass med innhold av hydrogenfluorid på mindre enn 1 volum-. Fortrinnsvis bør 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. Gassrensningen kan dermed gjennomføres til 30 - 40 mg/m^ rengassinnhold. Uheldig med denne metode er nødvendigheten av fremstillingen av aktive leirjordgranuler. De anvendbare gasshastigheter ved denne fremgangsmåte i leirjord-sjiktet ligger ved 0,1 - 0,3 meter/sekund, hvilke for teknisk anvend-else krever store apparattverrsnitt.

I US-patent nr. 3-503.183 omtales en fremgangsmåte hvor elektrolysecelleavgass med mindre enn 1240 mg HF/m^ behandles ved 65 - 85°C i et tett virvelsjikt av 5 - 30 cm laghøyde. Det anvendes derved pr. kg hydrogenfluorid i gassen oksydmengder på 25 - 75 kg. Gassoppholdstiden i virvelsjiktet utgjør 0,25 - 1,5 sekunder. For adskillelse av medrevet finstøv er det anordnet et filter. Ved denne fremgangsmåte kan det bare anvendes små gasshastigheter på ca. 0,3 meter/sekund, da ellers kan det ikke overholdes det krevede tette virvelsjikt og for store materialmengder transporteres i filteret, hvor de krever anormal hyppig avrensning med de dermed forbundne vanskeligheter som slitasje, revning av sekkene etc.

På grunn av de stilte krav etter et mest mulig tett sjikt med størst mulig utveks lings f late er det felles" for de' over-nevnte fremgangsmåter å drive adsorpsjonssjikt med relativt lave gasshastigheter. Herved er det imidlertid ikke mulig med en økonomisk gassrensefremgangsmåte som nødvendiggjør en høy gassytelse pr. volum-enhet.

For å fjerne disse ulemper, spesielt for å oppnå meget gode adsorpsjonsresultater ved høye gassytelser er det foreslått å innføre hydrogenfluoridholdige gasser som fluidiseringsgass med slik hastighet i en virvelsjiktreaktor at ved faststoffet oppstår et sterkt løsgjort virvelsjikt med et fall av faststoffkonsentrasjon nedenifra og oppad og faststoffene fjernes for en overveiende del oppad (DOS nr. 2.056.096). I det vesentlige under tilsvarende betingelser ar-beider fremgangsmåten ifølge DOS 2.225.686, idet det skal henvises til at utskillelsen av faststoffet kan foregå i to trinn og derved adskilles hovedforurensningene med finkornfraksjonen.

Ved disse kjente fremgangsmåter lykkes bare delvis ad-skillelsen av de for elektrolysedrift og metallkvaliteten skadelige forurensninger som finfordelt kullstøv samt forbindelser av jern, vanadium, fosfor, titan og lignende, dvs. sammen med. det som fluor-adsorbens tjenende råstoff-aluminiumoksyd tilbakeføres alltid dessuten vesentlig høyere innhold av disse forurensninger i elektrolysedriften enn med slik aluminiumoksyd som ikke ble anvendt til fluoradsorpsjon. I mange tilfeller er imidlertid innføringen av ytterligere forurensninger enn de som er i råstoffene ikke bare uønsket, men sogar ikke tillatelig med hensyn til den krevede metallkvalitet.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave praktisk talt fullstendig å unngå innføring av forurensninger over det fluor-oppladede aluminiumoksyd fra tørradsorpsjonen. Overraskende ble det nå funnet at dette er mulig når fremgangsmåten av den innlednings-vis nevnte type utformes således tilsvarende oppfinnelsen at i et ytterligere elektrofilter som er koplet foran virvelsjiktreaktoren adskilles faste stoffer. Derved lykkes allerede meget sterkt forut-skillelsen av de skadelige forurensninger. Den vidererekkende utskillelse av forurensningene lar seg oppnå når rågassen kondisjoneres ved innføring av vann for støvutskillelse.

Viderebehandlingen av avgassen foregår deretter

ifølge patent nr. 142.859, dvs. etter den best mulige forutskillelse av de skadelige forurensninger behandles hydrogenfluoridholdige avgasser i en virvelsjiktreaktor med aluminium-

oksyd og deretter utskillelse de med gassene uttatte faststoffer i et umiddelbart etterkoplet ytterligere elektrofilter.

Etter den sterke forutskillelse av de skadelige forurens-] ninger utformes i en foretrukket variant av fremgangsmåten det annet j elektrofilter med flere felt og støvbunkere, således at det utskilles fraksjoner av forskjellig kornstørrelse. De ennu gjenblivende forurensninger anrikes deretter i den fineste del og adskilles. Dessuten fjernes på den annen side i den foretrukne fremgangsmåtevariant bare grovdelen som danner den med hensyn til de skadelige forurensninger reneste fraksjon av fluoroppladet aluminiumoksyd, for beskikningen av elektrolyseovnene, mens den midlere fraksjon tilføres til virvelsjiktreaktoren. For den til beskikning av elektrolyseovnene foreskrevne støvfraksjon av annet elektrofilter foreskrives hensiktsmessig dessuten en termisk foredling ifølge DOS 2.127.910. Derved avbrennes spesielt det på støvfraksjonen befinnende karbon,ved temperaturer på ca. 500 - 1000°C i nærvær av luft og adsorptivt bundet hydrogenfluorid overføres i aluminiumfluorid. Den i første elektrofilter ved for-rensning dannede støvmengde forenes fortrinnsvis med den. fineste fraksjon fra annet elektrofilter, som inneholder de ennu gjenblivende forurensninger og behandles i en spesiell dreierørsovn ved behandling med vanndamp ( yrohydrolyse) for fluorfjerning. Det på denne måte utrevne fluor tilføres til virvelsjiktreaktoren til fluoradsorpsjon. Pyrohydrolyseovnens faststoffuttak inneholder etter denne behandling ved siden av forurensningene praktisk talt bare dessuten aluminiumoksyd og kan tilføres til en spesiell utnyttelse, f.eks. i den'keramiske industri. Det i elektrolyseovnene tilførte aluminiumoksyd inneholder praktisk talt den samlede emiterte fluormengde, imidlertid ingen for metallkvalitet eller elektrolysedrift skadelige forurensninger, dvs. den er med hensyn til renhetsgrad praktisk talt å sette lik oksydet som stammer fra Bayer-fremgangsmåten.

Dessuten har fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fordelen med en sterk utskillelse av støvformet fluorinnhold fra elektrolyse-avgassene, som fremkommer av etter hverandre-kopling av to elektrofilteret. Innholdet av støvformet bundet fluor i rengassen kan spesielt holdes lavt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Ved en foretrukken apparativ utførelse av fremgangsmåten kan det ved porsjonsvis drift arbeides med en ovn, fortrinnsvis dreierørsovn,

for etterbehandlingsfremgangsmåten foredling og pyrohydrolyse .

En nærmere omtale av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal vises i det følgende under henvisning til fremgangsmåteskjema

på tegningsfiguren.

Rågassen kommer i første rekke inn i røret 1, hvori det ved hjelp av vanntilsetning 2 kondisjoneres til en for utskillelsen egnet støvmotstandsverdi. I tilknytning hertil utskilles i elektrofilteret 3 hovedmengden av støvformede forurensninger og tilføres over uttak 4 til pyrohydrolyseovnen 5.

Den i elektrofilteret 3 forrensede avgass kommer over ledning 6 inn i virvelsjiktreaktoren 7, hvor den bringes sammen med adsorbenset aluminiumoksyd 8. Virvelsjiktreaktoren 7 inneholder en anslagsutskiller 10 for å øke det faste stoffs oppholdstid. Over ledning 11 kommer gassfaststoffblandingen som er blitt kondisjonert ved vanntilsetning allerede i virvelsjiktreaktoren inn i annet elektrofilter 12, som er oppdelt i flere ..elektriske felt og er utstyrt med forskjellige støvavtrekningsbunkere 13, 14, 15. Rengassen forlater elektrofilteret 12 over ledning 16..Den med hensyn til forurensninger fra bunker 13 uttredende reneste fraksjon tilsvarer etter foredling i dreierørsovnen 17, bortsett fra F-innhold, praktisk talt utgangs-kvaliteten A120^ fra Bayer-fremgangsmåten. Det tilføres derfor uten ulemper for elektrolysedriften til elektrolysebadet over uttaket 18.

De etter forutskillelse i elektrofilteret 3 ennu gjenblivende forurensninger anriker seg i støvuttaksbunker 15 og uttas etter fremgangsmåtens foretrukkede variant likeledes adskilt og viderebehandles sammen med uttaket 4 i pyrohydrolyseovnen 5.

Hovedmengden av det i elektrofilteret 12 utskilte støv uttas over støvuttaksbunker 14 og tilbakeføres i ^virvelsjiktreaktor 7.

I pyrohydrolyseovnen 5 behandles, som allerede nevnt, støvmengden som medfører forurensningene med vann, fortrinnsvis i form av damp 20, ved høyere temperaturer, idet de utdrevne gasser,

som fremfor alt inneholder HF tilbakeføres over ledning 21 til virvelsjiktreaktoren 7 sammen med de fra foredlingsovnen 17 stammende

avgasser over ledning 19 til virvelsjiktreaktoren 7.

Faststoffuttaket 22 av pyrohydrolyseovnen 5 inneholder ved siden av forurensningene hovedsakelig A^Og og anvendes for spesialanvendelser som den keramiske industri.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til utskillelse av hydrogenfluorid fra avgasser fra aluminiumelektrolyse ved tørradsorbsjon på aluminiumoksyd under fullstendig adskillelse av skadelige følgeelementer, hvorved de hydrogenfluoridholdige gasser som fluidiseringsgass innføres med en slik hastighet i en virvelsjiktreaktor at det med faststoffet oppstår et sterkt løs-gjort virvelsjikt med et fall av faststoffkonsentrasjon nedenifra og oppad og de faste stoffer uttas for en overveiende del oppad og de med gassene uttatte faste stoffer utskilles i et umiddelbart etterkoblet elektrofilter ifølge patent nr. 14 2.859, karakterisert ved at i et ytterligere elektrofilter som er koblet foran virvelsjiktreaktoren., utskilles faste stoffer.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det foran det forkoblede elektrofilter er anordnet et kammer til kondisjonering av de faststodJfhol-dige gasser.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at de i det foran koblede elektrofilter utskilte faste stoffer underkastes en pyrohydrolyse.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved pyrohydrolysen dannede gasser tilføres til virvelsjiktreaktoren.