NO20121033A1

NO20121033A1 - Framgangsmate og system for behandling med oppkonsentrasjon av roykgasser og gasser produsert av en elektrolyttisk celle under produksjonen av aluminium.

Info

Publication number: NO20121033A1
Application number: NO20121033A
Authority: NO
Inventors: Thierry Malard; El Hani Bouhabila
Original assignee: Solios Environnement
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2012-12-17
Also published as: CN102869798A; FR2959137A1; FR2959137B1; WO2011131901A1

Abstract

Oppfinnelsen er relatert til et en framgangsmåte og et system for behandling (22) av røykgasser og gasser (15) produsert av idet minste en elektrolytisk celle (2) med smeltet salt under produksjon av aluminium, røykgassene og gassene omfatter karbondioksid, støv og hydrogenfluorid, og behandlingssystemet (22) omfatter: - en oppsamlekrets (24) som er egnet for å samle opp i det minste en andel av røykgassene og gassene (15) produsert av den elektrolytiske cellen (2); og - et system (32) for å avkjøle de oppsamlete røykgassene og gassene (15); karakterisert ved at systemet omfatter på den ene siden en behandlingsrute (38) inkludert en behandlingsenhet (30) egnet for å filtrere støvet og eliminere i det minste en andel av hydrogenfluoridet, og en oppsamlingsenhet (50) som er egnet for å samle opp i det minste en andel av karbondioksidet i de avkjølte røykgassene og gassene (15); og på den andre siden en resirkuleringsrute (40) som er egnet for å gjenvinne en andel av de avkjølte røykgassene og gassene (15) og reinjisere dem i den elektrolytiske cellen (2) for å øke konsentrasjonen av karbondioksid i røykgassene og gassene som er samlet opp av oppsamlingsenheten (50).

Description

System og framgangsmåte for behandling med oppkonsentrering av røykgasser og gasser produsert av en elektrolytisk celle under produksjon av aluminium.

Oppfinnelsen er relatert til et behandlingssystem og en framgangsmåte med konsentrasjon av røykgassene og gassene produsert av en elektrolytisk celle under produksjon av aluminium.

Vanligvis blir røykgassene og gassene som strømmer ut fra elektrolytiske celler behandlet med en prosess med tørr-filtrering og adsorpsjon på alumina for å eliminere hydrogenfluorid og støv. Denne behandlingen blir noen ganger etterfulgt av et trinn for svovelfjerning. Røykgasser og gasser behandlet på denne måten inneholder imidlertid fremdeles en lav konsentrasjon av karbondioksid (mindre enn 1,5%).

Eksisterende system for opptak av karbondioksid kan ikke behandle karbondioksid ved en slik lav konsentrasjon.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å framskaffe et system og en framgangsmåte for å behandle røykgasser og gasser produsert av en elektrolytisk celle, som kan oppkonsentrere røykgassene og gassene fra slike celler, og produsere gass med en C02konsentrasjon større enn 7%, dvs. med en C02konsentrasjon i de produserte gassene som er større enn minimumet som eksisterende C02behandlingsteknologier kan behandle.

For dette henseende er et formål med oppfinnelsen å framskaffe et system for behandling av røykgasser og gasser produsert av i det minste en elektrolytisk celle med smeltet salt ("vulkansk") under produksjonen av aluminium, røykgassene og gassene omfatter karbondioksid, støv og hydrogenfluorid; behandlingssystemet omfatter: - en oppsamlingskrets som kan samle opp i det minste en del av røykgassene og gassene produsert av den elektrolytiske cellen; - et system for å avkjøle de oppsamlete røykgassene og gassene; - en behandlingsrute som omfatter: en behandlingsenhet som kan filtrere støv og eliminere i det minste en del av hydrogenfluoridet i røykgassene og gassene, og en oppsamlingsenhet egnet til å samle opp i det minste en del av karbondioksidet i de avkjølte røykgassene og gassene; og en resirkulerings-rute som kan gjenvinne en andel av de avkjølte røykgassene og gassene og reinjisere dem i den elektrolytiske cellen for å øke konsentrasjonen av karbondioksid i røykgassene og gassene som samles opp i oppsamlingsenheten.

I noen utførelser av oppfinnelsen, omfatter behandlingssystemet en eller flere av de følgende trekkene: - et støv-separasjons-system, oppstrøms for avkjølingssystemet; - et støv-separasjons-system, i resirkuleringsruten nedstrøms for avkjølingssystemet; - et første system for avsug av røykgasser og gasser, arrangert i behandlingsruten oppstrøms for oppsamlingsenheten, et andre system for avsug av røykgasser og gasser, arrangert i resirkuleringsruten, og et kontrollsystem for de første og andre avsug-systemene som regulerer strømningshastigheten av røykgasser og gasser reinjisert den elektrolytiske cellen og strømningshastigheten av røykgasser gasser oppsamlet av oppsamlingsenheten; - den elektrolytiske cellen omfatter hovedsakelig fluid-tette deksel; - hver elektrolytiske celle omfatter i det minste ett system for å distribuere resirkulerte røykgasser og gasser; - avkjølingssystemet omfatter en varmeveksler hvor et varmevekslende fluid strømmer gjennom, og hvor behandlingssystemet omfatter en gjenvinnings-enhet som kan gjenvinne varme fra det varmevekslende fluidet;

- resirkuleringsruten og/eller oppsamlings-kretsen omfatter en avstengings-anordning.

I tillegg, et annet formål med oppfinnelsen er en framgangsmåte for å behandle røykgasser og gasser produsert av i det minste en elektrolytisk celle med smeltet salt under produksjonen av aluminium, røykgassene og gassene omfattende karbondioksid, støv og hydrogenfluorid; hvor framgangsmåten omfatter de følgende trinn: a) oppsamling av røykgasser og gasser produsert av den elektrolytiske cellen, ved hjelp av i det minste en oppsamlings-anordning; b) kjøling av røykgasser og gasser oppsamlet av et oppsamlings- system; c) behandling av avkjølte røykgasser og gasser for å filtrere støvet og eliminere i det minste en del av hydrogenfluoridet, ved hjelp av en behandlings-enhet; d) oppsamling av karbondioksidet i de avkjølte røykgassene og gassene, med en oppsamlingsenhet; e) gjenvinning av en andel av de avkjølte røykgassene og gassene og reinjisere andelen av røykgassene og gassene i den elektrolytiske cellen for å øke konsentrasjonen av karbondioksid i

røykgassene og gassene samlet opp av oppsamlingsenheten.

I noen utførelser omfatter framgangsmåten en eller flere av de følgende trinnene:

- et trinn for å separere støvet i de oppsamlete røykgassene og gassene, separasjons-trinnet kommer før trinnet for å kjøle røykgassene og gassene; - et trinn for å separere støvet i de gjenvunnete røykgassene og gassene; - et trinn for å regulere strømnings-hastigheten av gjenvunnete røykgasser og gasser reinjisert i den elektrolytiske cellen, og strømningshastigheten av røykgasser og gasser samlet opp av oppsamlingsenheten; - kjølingstrinnet oppnås med en varmeveksler hvor et varmevekslende fluid passerer gjennom, og framgangsmåten omfatter i tillegg et trinn for å gjenvinne varme fra det varmevekslende fluidet som passerer gjennom varmeveksleren, ved hjelp av en gjenvinnings-enhet.

Oppfinnelsen vil forstås bedre ved å lese den følgende beskrivelsen, framskaffet kun som et ikke-begrensende eksempel, og viser til figurene hvor: - figur 1 viser et skjematisk tverrsnitt av en elektrolytisk celle og et behandlings-system i samsvar med en første utførelse av oppfinnelsen; - figur 2 er et diagram som viser trinnene i behandlingsmetoden i samsvar med en første utførelse av oppfinnelsen; - figur 3 viser et skjematisk tverrsnitt av en elektrolytisk celle og et behandlingssystem i samsvar med en andre utførelse av oppfinnelsen; - figur 4 er et diagram som viser trinnene i behandlingsmetoden i samsvar med den andre utførelsen av oppfinnelsen; - figur 5 viser et skjematisk tverrsnitt av en elektrolytisk celle og et behandlingssystem i samsvar med en tredje utførelse av oppfinnelsen; og - figur 6 er et diagram som viser trinnene i behandlingsmetoden i samsvar med den tredje utførelsen av oppfinnelsen.

Elementer som er de samme eller like i de første, andre og tredje utførelsene av behandlingssystemet er referert til nedenfor ved bruk av de samme referansenumrene, og er bare beskrevet en gang.

En enkel elektrolytisk celle er beskrevet ovenfor. Behandlingssystemet i samsvar med oppfinnelsen er imidlertid egnet for oppsamling og behandling av røykgasser og gasser produsert av et titalls- eller til og med et hundretalls celler.

Med henvisning til figur 1 omfatter behandlingssystemet i samsvar med oppfinnelsen en elektrolytisk celle 2 med smeltet salt som inkluderer en parallellpipedisk potte 4 som er åpen i sin øvre ene, og hvis bunn støtter en eller flere karbonblokker som danner katoden 6. Denne potten 4 inneholder et elektrolytisk bad 8 omfattende alumina løst i kryolitt, varmet til en temperatur mellom 950° og 1000°C. En eller flere anoder er duppet i dette badet 8. Når elektrisk strøm settes på mellom anodene 10 og katoden, brytes aluminaet ned til aluminium 12, og danner et metallbad som dekker katoden 6, og oksygen som reagerer med hver anode 10 og forårsaker den progressive forbrenningen av den.

Aluminiumet 12 blir regelmessig fjernet fra den elektrolytiske cellen 2.

Den øvre delen av elektrolyse ba det 8 er fast, og danner et skall 14 som dekker badet 8 og isolerer det termisk.

Reaksjonen ved hver anode 10 forårsaker frigivelse av røykgasser og gasser 15 som migrerer mot toppen av cellen, omfattende forurensninger så som karbonmonoksid og dioksid, svoveldioksid, gassholdig hydrogenfluorid (HF), partikler av karbon og alumina, støv og fluorinerte forbindelser.

Dekomponeringen av aluminaet resulterer i et redusert alumina-innhold i elektrolysebadet 8.

Når innholdet faller under en grenseverdi, gjennomhuller en flyttbar, rørformet stålaksling plassert mellom to anoder 10, skallet 14 og injiserer alumina i elektrolysebadet 8. Denne akslingen, omtalt nedenfor som en punkt-tilførselsledning 16, kan vertikalt manøvreres til å gjennombore skallet 14 ved hjelp av en aktuator som fortrinnsvis er pneumatisk.

Hovedandelen av røykgassene og gassene 15 som er oppsamlet mellom anoden 10 og skallet 14 strømmer ut gjennom hullet som periodisk blir gjennomboret i skallet 14 av punkt-tilførselsledningen 16, og gjennom sprekker som kan være i skallet, og ender opp under dekslene 20 over den åpne flaten av den elektrolytiske cellen 2. Ettersom dekslene 20 ikke er fluid-tette, kan luft fra utsiden av cellene komme inn under dekslene 20 og avkjøle røykgassene og gassene.

Den elektrolytiske cellen 2 omfatter i tillegg et system 21 for å fordele røykgasser og gasser, skjematisk og delvis vist i figur 1. Dette fordelingssystemet 21 er f.eks. arrangert mellom den åpne flaten av cellen og dekslene 20. Det kan distribuere røykgassene og gassene reinjisert i den elektrolytiske cellen 2, som beskrevet ovenfor. Det omfatter, for eksempel, flere rør og/eller dyser.

Behandlingssystemet 22, i en første utførelse av oppfinnelsen, omfatter en krets 24 for å samle opp røykgasser og gasser produsert av en eller flere elektrolytiske celler 2, og en første varmevekslings-løkke 26.

Oppsamlingskretsen 24 omfatter en oppsamlings-anordning 28 for røykgasser og gasser 15 som kan danne et lavere trykk under dekslene 20 og suger av røykgassene og gassene 15 plassert mellom dem og skallet 14, og en behandlingsenhet 30 for disse røykgassene og gassene 15.

Behandlingsenheten 30 filtrerer ut støvet i røykgassene og gassene 15 oppsamlet av oppsamlings-anordningen 28, og eliminerer det meste av gassholdig hydrogenfluorid ved adsorpsjon på alumina av det gassholdige hydrogenfluoridet fra disse røykgassene og gassene, og separerer deretter aluminaet fra røykgassene og gassene ved filtrering.

Behandlingsenheten 30 er utformet for å behandle røykgassene og gassene 15 i samsvar med en tørrmetode kjent som DRY SCRUBBER (DS). Denne metoden reduserer støv med mer enn 98% ved filtrering, og reduserer gassholdig hydrogenfluorid med omtrent 99,8% ved adsorpsjon og filtrasjon.

Mengden gassholdig hydrogenfluorid i røykgassene og gassene 15 som kommer utfra behandlingsenhet 30 er mindre enn 0,5 mg/Nm<3>. Mengden støv i røykgassene og gassene 15 som kommer ut fra behandlingsenhet 30 er mindre enn 5 mg/Nm<3>.

I det minste en del av det fluoriserte alumina dannet av behandlingen av røykgasser og gasser 15 ved behandlingsenheten 30, blir ført inn i den elektrolytiske cellen 2 ved hjelp av punkt-tilførselsledningen 16.

Varmeveksler-sløyfen 26 omfatter en varmeveksler 32 og en gjenvinnings-enhet 34 for å gjenvinne varme fra et varmevekslende fluid. Den varmevekslende sløyfen 26 passeres forbi av fluidet, og i varmeveksleren 32, av røykgassene og gassene 15 som kommer ut fra oppsamlings-anordningen 28 før de passerer gjennom behandlingsenheten 30.

Det varmevekslende fluidet varmet av varmeveksleren 32 kan benyttes, for eksempel, for å produsere elektrisitet med en ORC (Organic Rankin Cycle) generator. Det varmevekslende fluidet er sammensatt, f.eks. av vann, olje eller en inert gas.

Varmeveksleren 32 er egnet for å avkjøle røykgassene og gassene 15 i oppsamlekretsen 24 fra en temperatur på 130-200°C til en temperatur på 50-100°C.

Oppsamlekretsen 24 deler seg så i sideløp 36 til en behandlingsrute 38 for røykgassene og gassene, også omtalt som behandlings-rør 38, og en resirkuleringsrute 40, også omtalt som resirkuleringsrør 40. Resirkuleringsruten samler opp en andel, vanligvis flertallet av de avkjølte røykgassene og gassene og reinjiserer dem i den elektrolytiske cellen 2. For eksempel omfatter resirkuleringsruten 40 et rør forbundet til siderøret 36 og til den elektrolytiske cellen 2. Denne resirkuleringen konsentrerer gassene og øker dermed deres C02innhold.

I denne utførelsen, er resirkuleringsruten 40 arrangert nedstrøms for behandlingsenheten 30 og oppstrøms for oppsamlingsenheten 50.

Første 42 og andre 44 avsugs-system er arrangert henholdsvis i behandlingsruten 38 og resirkuleringsruten 40. De kan f.eks. omfatte vifter.

Det første 42 og andre 44 avsugsystemene blir styrt av et styrings-system 46 som kan regulere strømningshastigheten av røykgassene og gassene reinjisert i den elektrolytiske cellen 2 og strømningshastigheten av røykgassene og gassene som strømmer gjennom behandlingsrute 38.

Vanligvis: Qr= QRe<+>Qc

hvor QC= QF+ QR

QT er den totale strømnings-hastigheten av røykgassene og gassene som suges ut av de første 42 og andre 44 avsugsystemene;

QReer strømningshastigheten av røykgassene og gassene resirkulert i cellene av det andre avsugsystemet 44;

Qft er strømningshastigheten for røykgassene og gassene produsert av elektrolyttbadet 8;

QFer strømningshastigheten for luft sugd fra utsiden til innsiden av cellen;

Qcer strømningshastigheten for røykgassene og gassene sugd av det første avsug-systemet 42.

Den totale strømningshastigheten QT er lik med omtrent 7000 til 10,000 Nm<3>/h/celle, med strømningshastigheten Qcavsugd av det første avsug-systemet 42 som er omtrent likt med 1/10 av QT. Denne strømningshastigheten kan justeres til maksimalt 1/2 QT.

Styrings-systemet 46 kan også øke strømningshastigheten av luft avsugd av det første avsug-systemet 42, og stanse avsug-systemet 44 når dekslene 20 åpnes for å skifte anodene 10.

Styri ngs-system et 46 kan øke strømningshastigheten av luft avsugd av det første avsug-systemet 42 ved fullstendig å åpne en avstengings-anordning 61 arrangert i oppsamlekretsen 24, og fullstendig stenge en avstengings-anordning 60 arrangert i resirkuleringsruten 40, når dekslene 20 på en celle åpnes for å endre anodene 10. Avstengings-anordningens 60 og 61 kan omfatte ventiler eller skillevegger. De er for eksempel kontrollert av styri ngs-system et 46.

Dersom strømningshastighetene avsugd av de første 42 og andre 44 avsug-systemene er stabile, er strømningshastigheten av luft sugd fra utsiden til innsiden av den elektrolytiske cellen 2 styrt selv om forseglingen på hettene 20 ikke er fullstendig fluid-tett.

I effekt, QF= QT- QRe - QR

Ettersom Qr > QRe, når toppen av cellen blir holdt ved et svakt negativt trykk og det er en god fordeling av røykgassene og gassene som kommer ut fra resirkuleringsruten 40, blir risikoen for at røykgasser og gasser strømmer fra innsiden til utsiden av den elektrolytiske cellen 2 minimert for celler utformet med standardiserte deksel.

Som en variant omfatter ikke behandlingssystemet 22 i samsvar med den første utførelsen av oppfinnelsen, et styri ngs-system 46.1 dette tilfellet er dekslene 20 festet til hverandre på en vesentlig lufttett måte for å begrense innføringen av luft fra utsiden av den elektrolytiske cellen 2. For dette formålet er dekslene 20 for eksempel buet og omgitt av pakninger som kan motstå høye temperaturer. Forseglingen av de elektrolytiske cellene 2 er derfor forsterket for å minimere at luft på utsiden blir sugd inn og for å forhindre at røykgasser og gasser som kommer fra resirkuleringsruten 40 slipper ut til utsiden av de elektrolytiske cellene.

Behandlingsruten 38 omfatter en skrubber 48 basert på sjøvann eller en base-løsning, eller et annet system som ved absorpsjon og kjemisk reaksjon kan eliminere svoveldioksid (S02) i røykgassene og gassene 15 som kommer ut fra behandlingsenheten 30, en oppsamlingsenhet 50 for å samle opp karbondioksidet og et avtrekk 52 for å frakte bort de skrubbete røykgassene og gassene som er igjen.

Når de kommer ut fra skrubberen 48, inneholder røykgassene og gassene 15 mindre enn 30 mg/Nm<3>svoveldioksid.

Resirkuleringsruten 40 er derfor arrangert oppstrøms for oppsamlingsenheten 50.

Røykgassene og gassene 15 som er oppsamlet av oppsamlings-anordningen 28 blir avsugd ved en hastighet på 70,000 til 100,000 Nm<3>/tonn aluminium produsert. De inneholder 200-500 mg/Nm<3>støv, 150-400 mg/Nm3 hydrogenfluorid i gassform, 1,5 til 4 g/Nm<3>svoveldioksid, 100-200 g/Nm3 karbondioksid, og 10 til 16 g/Nm<3>karbonmonoksid.

Med referanse til figur 2, begynner behandlings-metoden i samsvar med den første utførelsen av oppfinnelsen med et trinn 100 hvor røykgasser og gasser 15 blir samlet opp ved hjelp av oppsamlings-anordningen 28.

Under et trinn 102, passerer de oppsamlete røykgassene og gassene 15 gjennom varmeveksleren 32. Røykgassene og gassene 15 blir avkjølt. Samtidig blir det varmevekslende fluidet i varmeveksler-sløyfen 26 varmet ved passering av røykgassene og gassene gjennom varmeveksleren 32.

Deretter, under et trinn 104, behandler behandlingsenheten 30 røykgassene og gassene ved å filtrere ut støv og eliminere hovedandelen av hydrogenfluorid i gassform. Det fluorinerte alumina dannet ved behandlingsenheten 30 blir deretter, i det minste delvis reinjisert i elektrolyttbadet 8 via punkt-tilførselsledningen 16.

Under et trinn 106, blir en andel som vanligvis er hovedandelen av røykgassene og gassene 15 som kommer ut fra behandlingsenheten 30 sugd inn i resirkuleringsruten 40 av det andre avsug-systemet 44. Deretter blir denne andelen av røykgassene og gassene reinjisert i den elektrolytiske cellen 2. Denne andelen av røykgassene og gassene 15 behandlet i trinn 104 blir fordelt i den øvre delen av den elektrolytiske cellen av distribusjons-systemet 21. Denne andelen av røykgassene og gassene, avkjølt ved passering gjennom varmeveksleren 32, avkjøler røykgassene og gassene 15 som kommer ut fra elektrolyttbadet 8. Reinjiseringen av denne andelen av røykgassene og gassene i den elektrolytiske cellen 2øker konsentrasjonen av C02i røykgassene og gassene 15 oppsamlet av oppsamlings-anordningen 28. Som et resultat blir oppsamlingen 50 av C02fra disse gassene og røykgassene forenklet og størrelsen av svoveldioksid-behandlings-anordningen 48 kan reduseres mye, ved behandlingsruten 38 og det første avsug-systemet 42 som behandler en vanligvis mindre fraksjon av den totale strømningshastigheten som kommer ut fra cellene.

Under et trinn 108, blir en andel av svoveldioksidet som er i røykgassene og gassene 15 eliminert av skrubberen 48 via absorpsjon og kjemisk reaksjon.

Under et trinn 110, eliminerer oppsamlingsenheten 50 en andel av karbondioksidet fra røykgassene og gassene 15, ved absorpsjon eller andre teknikker (membranfiltrasjon).

Til slutt, under et trinn 112, blir røykgassene og gassene 15 som kommer ut av oppsamlingsenheten 50 fraktet bort ved avtrekket 52.

Under et trinn 114 som opptrer under settet av trinn 100 til 112, kan styrings-systemet 46 regulere strømningshastigheten av røykgassene og gassene reinjisert i den elektrolytiske cellen 2 og strømningshastigheten av røykgassene og gassene som er ført til skrubberen 48 og oppsamlingsenhet 50. Styrings-systemet 46 tillater derfor styring av konsentrasjonen av forurensninger i røykgassene og gassene behandlet i behandlingsruten 38.

Det er fordelaktig at resirkuleringsruten 40 tillater avkjøling av røykgassene og gassene som kommer ut av elektrolytt-badet 8 ogøker konsentrasjonen av forurensinger, særlig karbondioksid, i røykgassene og gassene behandlet av behandlingsruten 38.

Det er fordelaktig at dette behandlingssystemet 22 tillater at størrelsen av skrubberne 48 reduseres.

Det er fordelaktig at dette behandlingssystemet 22 tillater at størrelsen av rørene i behandlingsrute 38 og avtrekk 52 reduseres.

Det er fordelaktig at dette behandlingssystemet 22 tillater at energi gjenvinnes gjennom bruk av varmeveksleren 32.

Behandlingssystemet 54 i samsvar med den andre utførelsen av oppfinnelsen, vist i figur 3, er lik med behandlingssystemet i samsvar med den første utførelsen unntatt tilstedeværelsen av et støv-separasjons-system 56 arrangert i innsamlings-banen 24 oppstrøms for varmeveksleren 32, og for det faktum at behandlingsenheten 30 er en del av behandlingsruten 38 heller enn oppsamlekretsen 24, sideløpet 36 er plassert oppstrøms fra behandlingsenhet 30. En større mengde røykgasser og gasser blir derfor resirkulert før behandling i enheten 30.

Et resultat av dette er at resirkuleringsruten 40 i denne utførelsen er arrangert oppstrøms for behandlingsenheten 30 og oppsamlingsenheten 50.

Støv-separasjons-systemet 56 tillater filtrering av røykgassene og gassene 15 før de passerer gjennom varmeveksleren 32. Det omfatter, for eksempel, en syklonseparator.

Det er fordelaktig at denne utførelsen av oppfinnelsen reduserer begroing i varmeveksleren 32.

Det er fordelaktig at dette behandlingssystemet 2 tillater at størrelsen 20 av skrubberne 48 reduseres.

Med henvisning til figur 4, behandlingsmetoden i samsvar med den andre utførelsen av oppfinnelsen begynner med et trinn for å samle opp røykgasser og gasser 15 ved hjelp av oppsamlings-anordningen 28.

Deretter, under et trinn 101, separerer separasjons-system 56 støvet fra røykgassene og gassene.

Under et trinn 102, passerer røykgassene og gassene 15 som kommer ut fra separasjons-systemet, gjennom varmeveksleren 32. Røykgassene og gassene 15 blir avkjølt og det varmevekslende fluid varmet.

Deretter, under et trinn 106, blir en andel som vanligvis er hovedandelen av røykgassene og gassene som kommer ut av varmeveksleren 32 gjenvunnet i resirkuleringsruten 40 ved suget fra det andre avsug-systemet 44. Denne andelen av røykgassene og gassene blir deretter reinjisert i den elektrolytiske cellen 2.

Til sist, under et trinn 104, behandler behandlingsenheten 30 røykgassene og gassene avsugd av det første avsug-systemet 42, ved å filtrere ut støv og eliminere hovedandelen av hydrogenfluoridet i gassform. Det fluorinerte alumina blir reinjisert i elektrolyttbadet 8.

Trinnene 108 til 114 i behandlings-metoden i samsvar med den andre utførelsen av oppfinnelsen, er identisk med trinnene 108 til 114 i behandlingsmetoden i samsvar med den første utførelsen av oppfinnelsen.

Behandlingssystemet 58 i samsvar med den tredje utførelsen av oppfinnelsen, vist i figur 5, er lignende med behandlingssystemet i samsvar med den andre utførelsen av oppfinnelsen, bortsett fra at støv-separasjonssystemet 56 er plassert i resirkuleringsruten 40 nedstrøms for varmeveksleren heller enn i oppsamlekretsen 24.

Det er fordelaktig at dette forhindrer at støvet blir returnert til cellene.

Med referanse til figur 6, behandlingsmetoden i samsvar med den tredje utførelsen av oppfinnelsen er lik med behandlingsmetoden i samsvar med den andre utførelsen av oppfinnelsen, bortsett fra det faktum at filtreringstrinnet 101 finner sted etter trinnet 102 for avkjøling av røykgassene og gassene, og etter trinnet 106 for gjenvinning av røykgassene og gassene i resirkuleringsruten 40.

I den foreliggende beskrivelsen indikerer begrepet "resirkulering" en reinjisering i den elektrolytiske cellen av en fraksjon som vanligvis er hovedandelen av røykgassene og gassene, og medfører ikke nødvendigvis behandling av disse røykgassene og gassene før reinjisering i den elektrolytiske cellen.

Claims

1. Behandlingssystem (22; 54; 58) for røykgasser og gasser (15) produsert av idet minste en elektrolytisk celle (2) med smeltet salt under produksjon av aluminium, røykgassene og gassene omfatter karbondioksid, støv og hydrogenfluorid; behandlingssystemet (22; 54; 58) omfatter: - en oppsamlekrets (24) som er egnet for å samle opp i det minste en andel av røykgassene og gassene (15) produsert av den elektrolytiske cellen (2); - et system (32) for å avkjøle de oppsamlete røykgassene og gassene (15); hvorved det omfatter en behandlingsrute (38) som omfatter: en behandlingsenhet (30) som er egnet for å filtrere støvet og eliminere i det minste en andel av hydrogenfluoridet i de avkjølte røykgassene og gassene, og en oppsamlingsenhet (50) som er egnet for å samle opp i det minste en andel av karbondioksidet i de avkjølte røykgassene og gassene (15); og en resirkuleringsrute (40) som er egnet for å gjenvinne en andel av de avkjølte røykgassene og gassene (15) og reinjisere dem i den elektrolytiske cellen (2) for å øke konsentrasjonen av karbondioksid i røykgassene og gassene som er samlet opp av oppsamlingsenheten (50).

2. Behandlingssystem (22) i samsvar med krav 1, hvor resirkuleringsruten (40) er arrangert nedstrøms for behandlingsenheten (30) og oppstrøms for oppsamlingsenheten (50).

3. Behandlingssystem (54) i samsvar med krav 1, hvor resirkuleringsruten (40) er arrangert oppstrøms for behandlingsenhet (30) og for oppsamlingsenheten (50).

4. Behandlingssystem (54) i samsvar med et av kravene 1 og 3, omfattende et støv-separasjonssystem (56) arrangert oppstrøms for avkjølingssystemet (32).

5. Behandlingssystem (58) i samsvar med et av kravene 1 og 3, omfattende et støv-separasjons-system (56) arrangert i resirkuleringsruten (40) nedstrøms for avkjølings-systemet (32).

6. Behandlingssystem (22; 54; 58) i samsvar med et av kravene 1 til 5, omfattende et første system (42) for avsug av røykgasser og gasser som er arrangert i behandlingsruten (38) oppstrøms for oppsamlingsenheten (50), et andre system (44) for avsug av røykgasser og gasser (15) som er arrangert i resirkuleringsruten (40), og et styri ngs-system (46) for de første (42) og andre (44) avsug-systemene som er egnet for å regulere strømningshastigheten av røykgasser og gasser (15) reinjisert i den elektrolytiske cellen (2) og strømningshastigheten av røykgasser og gasser (15) oppsamlet av oppsamlingsenheten (50).

7. Behandlingssystem (22; 54; 58) i samsvar med et av kravene 1 til 6, omfattende i det minste en elektrolytisk celle (2) omfattende deksler (20) som lukker på en vesentlig fluid-tett måte.

8. Behandlingssystem (22; 54; 58) i samsvar med et av kraene 1 til 6, omfattende i det minste en elektrolytisk celle (2) omfattende i det minste ett system (21) for å distribuere resirkulerte røykgasser og gasser (15).

9. Behandlingssystem (22; 54; 58) i samsvar med et av kravene 1 til 8, hvor avkjølings-systemet (32) omfatter en varmeveksler hvor et varmevekslende fluid passerer gjennom, og hvor behandlingssystemet (22; 54; 58) omfatter en gjenvinnings-enhet (34) som er egnet for å gjenvinne varme fra det varmevekslende fluidet.

10. Behandlingssystem (22; 54; 58) i samsvar med et av kravene 1 til 9, hvor resirkuleringsruten (40) og/eller oppsamlekretsen (24) omfatter en avstengings-anordning (60, 61).

11. Framgangsmåte for behandling av røykgasser og gasser produsert ved i det minste en elektrolytisk celle (2) med smeltet salt, under produksjon av aluminium, røykgassene og gassene (15) omfattende karbondioksid, støv og hydrogenfluorid; framgangsmåten omfatter de følgende trinn: a) oppsamling av (100) røykgasser og gasser (15) produsert av den elektrolytiske cellen (2), ved hjelp av i det minste en oppsamlings-anordning (28), b) avkjøling (102) av oppsamlete røykgasser og gasser med et avkjølingssystem (32); hvor framgangsmåten i tillegg omfatter de følgende trinnene: c) behandling (104) av avkjølte røykgasser og gasser for å filtrere støvet og eliminere i det minste en del av hydrogenfluoridet, ved hjelp av en behandlingsenhet (30); d) oppsamling (110) av karbondioksidet i de avkjølte røykgassene og gassene (15), ved en oppsamlingsenhet (50); e) gjenvinning (106) av en andel av de avkjølte røykgassene og gassene (15) og reinjisering av andelen av røykgassene og gassene (15) i den elektrolytiske cellen (2) for å øke konsentrasjonen av karbondioksid i røykgassene og gassene oppsamlet av oppsamlingsenheten.

12. Framgangsmåte for behandling i samsvar med krav 11, idet gjenvinningstrinnet (106) utføres etter behandlingstrinnet (104) og før oppsamlingstrinnet (110).

13. Framgangsmåte for behandling i samsvar med krav 11, hvorgjenvinnings-trinnet (106) blir utført før behandlingstrinnet (104) og før oppsamlings-trinnet (110).

14. Framgangsmåte for behandling i samsvar med et av kravene 11 og 13, som ytterligere omfatter et trinn (101) for å separere ut støv i de oppsamlete røykgassene og gassene, separasjons-trinet er før trinnet (102) for avkjøling av røykgassene og gassene (15).

15. Framgangsmåte for behandling i samsvar med et av kravene 11 og 13, som ytterligere omfatter et trinn (101) for å separere støv fra de gjenvunnete røykgassene og gassene.

16. Framgangsmåte for behandling i samsvar med et av kravene 11 og 15, som ytterligere omfatter et trinn (114) for å regulere strømningshastigheten av røykgassene og gassene gjenvunnet og reinjisert i den elektrolytiske cellen (2), og strømningshastigheten av røykgassene og gassene samlet opp av oppsamlingsenheten (50).

17. Framgangsmåte for behandling i samsvar med et av kravene 11 og 16, hvor avkjølingstrinnet (102) oppnås ved en varmeveksler (32) hvor et varmevekslende fluid passerer gjennom, framgangsmåten omfatter i tillegg et trinn (102) for å gjenvinne varme fra det varmevekslende fluidet som har passert gjennom varmeveksleren (32), med en gjenvinningsenhet (34).