RU2329091C2 - Способ и устройство для обработки отходов электролизера для получения алюминия - Google Patents
Способ и устройство для обработки отходов электролизера для получения алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2329091C2 RU2329091C2 RU2005122404/15A RU2005122404A RU2329091C2 RU 2329091 C2 RU2329091 C2 RU 2329091C2 RU 2005122404/15 A RU2005122404/15 A RU 2005122404/15A RU 2005122404 A RU2005122404 A RU 2005122404A RU 2329091 C2 RU2329091 C2 RU 2329091C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- waste
- coolant
- alumina
- reactors
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/22—Collecting emitted gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D51/00—Auxiliary pretreatment of gases or vapours to be cleaned
- B01D51/10—Conditioning the gas to be cleaned
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/68—Halogens or halogen compounds
- B01D53/685—Halogens or halogen compounds by treating the gases with solids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу и установке для обработки газообразных отходов, производимых по меньшей мере одним электролизером. Отходы через по меньшей мере один канал транспортируют к средствам обработки, включающим в себя по меньшей мере один реактор, выполненный с возможностью извлечения фторсодержащих продуктов, содержащихся в этих отходах, за счет реакции с порошкообразным глиноземом, и сепарирующее устройство, выполненное с возможностью разделения выходящего из реактора глинозема и остаточной газовой фракции и содержащее средства фильтрации. Отходы перед их обработкой охлаждают при помощи инжектирования капелек охлаждающей жидкости в канал или каналы транспортировки в по меньшей мере одной точке (Р), расположенной выше по потоку относительно реактора, и испарения упомянутой жидкости. Изобретение позволяет эффективно охладить отходы электролизеров, не влияя на их работу. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к производству алюминия электролизом в расплаве согласно способу Холл-Эру. Более конкретно, оно относится к обработке газообразных отходов, производимых электролизерами.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Металлический алюминий производят в промышленных масштабах электролизом в расплаве, а именно электролизом оксида алюминия (глинозема), растворенного в ванне расплавленного криолита, называемой ванной электролита, согласно хорошо известному способу Холл-Эру. Реакции электролиза, побочные реакции и высокие рабочие температуры приводят к образованию газообразных отходов, которые содержат, главным образом, диоксид углерода, фторсодержащие продукты и пыль (глинозем, электролит и т.п.).
Выброс упомянутых отходов в атмосферу является строго контролируемым и регламентируемым, причем не только в том, что касается окружающей атмосферы в электролизном цехе по причинам безопасности персонала, работающего вблизи электролизеров, но также и в том, что касается загрязнения атмосферного воздуха в целом. Законодательства многих государств по защите окружающей среды от загрязнения накладывают ограничения на количества выбрасываемых в атмосферу отходов.
В настоящее время существуют решения, которые позволяют ограничить распространение, уловить и обработать упомянутые отходы надежным и удовлетворительным образом. На самых современных заводах распространение газообразных отходов ограничивают при помощи размещения укрывающих колпаков, улавливают посредством всасывания и обрабатывают в установке химической обработки таким образом, чтобы извлечь фторсодержащие газы за счет реакции со «свежим» порошкообразным глиноземом, то есть с глиноземом, содержащим немного или совсем не содержащим фторсодержащих продуктов. Фторсодержащие газы адсорбируются на глиноземе. Глинозем и частицы выходящей из электролизеров пыли затем отделяют от остаточного газа и используют повторно, полностью или частично, для питания электролизеров. Скорость циркуляции глинозема через установку обработки обычно известна.
Установки для обработки отходов содержат обычно один или несколько реакторов, в которых отходы приводят в контакт с порошкообразным глиноземом таким образом, чтобы провести реакцию отходов с глиноземом, и фильтры для отделения глинозема от остаточного газа. Часть глинозема, отделенного от остаточного газа, может быть вновь введена в реактор для того, чтобы увеличить эффективность обработки.
Установки для обработки отходов обычно содержат батарею блоков обработки, подключенных параллельно, при этом каждый такой блок включает в себя один реактор и одну камеру фильтрации, содержащую средства фильтрации (обычно, фильтрующие мешки или вкладыши), и бункер с псевдоожиженным слоем. В заявке на патент Франции №FR 2692497 (соответствующей австралийскому патенту AU 4007193) на имя Societe Procedair описан блок обработки, в котором реактор и фильтры заключены в общую оболочку.
По соображениям рентабельности завода производители алюминия стремятся получить как можно более высокие силы тока электролиза, при этом сохраняя и даже улучшая условия функционирования электролизеров. Вместе с тем, повышение силы тока вызывает увеличение выделения отходов и подъем их температуры. Однако повышенная температура отходов может привести к ухудшению характеристик обработки отходов и даже к разрушению установки для их обработки, в частности обычно используемых фильтрующих тканей из полимерного материала.
Температура отходов может быть понижена путем разбавления окружающим воздухом выше по потоку относительно установок для их обработки. Однако такое решение приводит к значительному увеличению общего объемного расхода обрабатываемых газов, которое делает неизбежным значительное увеличение размера установок для обработки, требуемое для того, чтобы сохранить производительность обработки выходящих из электролизеров отходов, которая является полезной производительностью установки. Упомянутое увеличение размера установок для обработки увеличивает инвестиционные затраты и издержки производства. Охлаждение отходов разбавлением окружающим воздухом, кроме того, имеет неудобство, связанное с тем, что оно чувствительно к температуре окружающего воздуха.
Итак, заявитель искал промышленно приемлемые и экономичные средства, которые позволят обрабатывать отходы электролизеров, имеющие повышенные температуры, то есть температуры, обычно превышающие примерно 120°С.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении предлагается способ обработки газообразных отходов, производимых электролизером для получения алюминия электролизом в расплаве, включающий в себя охлаждение этих отходов выше по потоку относительно средств обработки.
Точнее, в настоящем изобретении предлагается способ обработки газообразных отходов, производимых электролизером для получения алюминия электролизом в расплаве, согласно которому отходы транспортируют через по меньшей мере один канал (трубопровод) к средствам обработки, включающим в себя по меньшей мере один реактор и одно сепарирующее устройство, отходы и порошкообразный глинозем вводят в реактор с тем, чтобы провести реакцию содержащихся в отходах фторсодержащих продуктов с глиноземом, и отделяют глинозем от остаточного газа при помощи сепарирующего устройства, при этом способ отличается тем, что в один или по меньшей мере один из каналов транспортировки отходов выше по потоку относительно средств обработки инжектируют капельки охлаждающей жидкости.
В настоящем изобретении также предлагается установка для обработки газообразных отходов, производимых электролизером для получения алюминия электролизом в расплаве, содержащая по меньшей мере один канал транспортировки упомянутых отходов, по меньшей мере один реактор и одно сепарирующее устройство, и отличающаяся тем, что она дополнительно содержит устройство инжектирования капелек охлаждающей жидкости в один или по меньшей мере один из каналов транспортировки.
Отходы охлаждают за счет испарения упомянутых капелек. Заявитель установил, что таким образом можно эффективно охлаждать отходы электролизера, не ухудшая работу электролизера или установки для обработки отходов.
Настоящее изобретение позволяет увеличить массовую производительность и, следовательно, полезную мощность установки для обработки отходов без увеличения ее размера. При этом может быть увеличена сила тока в электролизерах завода без необходимости изменения размера установок для обработки отходов.
Настоящее изобретение также позволяет уменьшить размер установок для обработки отходов без уменьшения «полезной» мощности всасывания на уровне электролизеров или эффективности обработки, то есть без увеличения выбросов на уровне фонарей цехов электролиза. Это является особенно интересным при строительстве новой установки для обработки отходов и позволяет избежать чрезмерного увеличения размеров такой установки, связанного с разбавлением отходов окружающим воздухом.
Изобретение позволяет увеличить силу тока электролизеров завода без необходимости замены существующих установок установками большего размера.
Охлаждение отходов вызывает также уменьшение их фактического расхода, что позволяет уменьшить скорость фильтрации и, следовательно, износ фильтров и уменьшить потребление электроэнергии вытяжными вентиляторами благодаря более низкой нагрузке, которая не уравновешивается увеличением объемной плотности.
Изобретение будет лучше понято при изучении следующего ниже подробного описания и прилагаемых фигур.
Фигура 1 схематически иллюстрирует электролизер, снабженный установкой для обработки газообразных отходов, типичной для известного уровня техники.
Фигура 2 схематически иллюстрирует электролизер, снабженный установкой для обработки газообразных отходов согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фигура 3 схематически иллюстрирует устройство инжектирования капелек охлаждающей жидкости согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фигура 4 схематически иллюстрирует вариант установки для обработки отходов согласно изобретению.
Как показано на фигуре 1, электролизер (1) для получения алюминия электролизом содержит электролизную ванну (2), углеродные аноды (3), частично погруженные в ванну (5) электролита, и устройство (4) для питания ванны электролита глиноземом. Электролизная ванна (2) закрыта укрывающим средством (10), способным ограничивать распространение газообразных отходов, производимых электролизером (1). Укрывающее средство обычно включает в себя колпаки, которые являются полностью или частично съемными.
Отходы содержат газообразную часть (содержащую, главным образом, воздух, диоксид углерода и фторсодержащие продукты) и твердую часть или «пыль» (содержащую глинозем, ванну электролита и т.п.). Обычно отходы извлекают из-под укрывающего средства (10) отсасыванием при помощи одного или нескольких вентиляторов (21), расположенных ниже по потоку относительно установки для обработки (12-19). Их транспортируют к средствам (12-19) обработки по одному или нескольким каналам (11). Обработка позволяет извлечь фторсодержащие продукты, содержащиеся в этих отходах, и оставляет остаточную газовую фракцию, содержащую пренебрежимо малое количество фторсодержащих продуктов. Таким образом, остаточная газовая фракция представляет собой ту фракцию газообразной части отходов, которая не прореагировала с глиноземом.
Согласно изобретению, способ обработки газообразных отходов, производимых по меньшей мере одним электролизером (1) для получения алюминия электролизом в расплаве, включает в себя охлаждение отходов выше по потоку относительно средств (12-19) обработки.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения способ обработки газообразных отходов, производимых по меньшей мере одним электролизером (1) для получения алюминия электролизом в расплаве, включает в себя:
- транспортировку упомянутых отходов через по меньшей мере один канал (11) к средствам (12-19) обработки, включающим в себя, по меньшей мере:
- реактор (12), выполненный с возможностью извлечения фторсодержащих продуктов, содержащихся в отходах, за счет реакции с порошкообразным глиноземом (16);
-·сепарирующее устройство (13), выполненное с возможностью разделения выходящего из реактора или реакторов (12) глинозема и остаточной газовой фракции и содержащее средства (14) фильтрации;
- введение отходов и порошкообразного глинозема в реактор или реакторы (12) с тем, чтобы провести реакцию отходов с глиноземом;
- разделение глинозема и остаточной газовой фракции при помощи сепарирующего устройства (13);
- транспортировку всего или части глинозема, выходящего из сепарирующего устройства (13) и называемого «фторированным глиноземом», к одному или множеству электролизеров (1);
и отличается тем, что он дополнительно включает в себя инжектирование капелек охлаждающей жидкости в один или по меньшей мере один из каналов (11) транспортировки в по меньшей мере одной точке (Р), расположенной выше по потоку относительно реактора или реакторов (12), таким образом, чтобы охладить отходы за счет испарения упомянутой жидкости перед их введением в реактор или реакторы (12).
Глинозем, называемый «свежим» и используемый для извлечения фторсодержащих продуктов из отходов, поступает обычно из бункера (16).
Часть (17) «фторированного» глинозема (18), полученного в результате операции разделения, может быть вновь введена в реактор(ы) (12) для того, чтобы увеличить эффективность обработки.
Транспортировка всего или части фторированного глинозема, выходящего из сепарирующего устройства (13), к электролизерам (1) может быть прямой или непрямой.
Положение точки (Р) инжектирования выше по потоку относительно реактора(ов) (12) схематически изображено на фигурах 2 и 4. Обычно точки (Р) инжектирования расположены выше по потоку относительно системы (19) для обработки отходов, включающей в себя реактор или реакторы (12).
Расположение точки или точек (Р) инжектирования охлаждающей жидкости в каналы (11) транспортировки предпочтительно является таким, что капельки полностью испаряются до того, как достигнут реактора или реакторов (12). Это позволяет избежать поступления охлаждающей жидкости в реактор в жидком состоянии, что могло бы привести к проблемам с транспортировкой глинозема и повреждению средств фильтрации. Расстояние D между точкой или точками (Р) инжектирования и каждым реактором (12), которое позволяет достигнуть полного испарения капелек, обычно превышает 15 м.
Еще предпочтительнее, капельки охлаждающей жидкости полностью испаряются до того, как они встречаются со стенкой, ближайшей к точке инжектирования, или с первым препятствием. Это позволяет избежать попадания капелек на стенку каналов (11) и/или накопления жидкости, которые могли бы привести к коррозии каналов. С этой целью капельки предпочтительным образом инжектируют в направлении течения отходов. С этой же самой целью капельки охлаждающей жидкости предпочтительно инжектируют в форме конуса диспергирования (или «конуса орошения») (40), имеющего малый угол раскрытия α, который обычно составляет менее примерно 20° (см. фигуру 3). С этой же самой целью предпочтительно формировать капельки, размер которых является таким, что они будут полностью испарены за время их пробега между точкой или точками инжектирования и ближайшим препятствием.
Время испарения капелек зависит от температуры отходов и размера капелек. Расстояние, пробегаемое за время испарения капелек, зависит от скорости движения отходов. Изобретатели оценили, что для типичных промышленных установок и для температур порядка 150°С размер капелек, предпочтительно, составляет менее 100 мкм с тем, чтобы обеспечить их полное испарение до того, как они достигают препятствия или реактора. Размер капелек обычно находится в интервале от 1 мкм до 100 мкм, так как капельки с размером менее 1 мкм трудны для получения. Очень мелкие капельки могут быть получены при помощи сопел, запитываемых смесью охлаждающей жидкости и сжатого воздуха.
Предпочтительно, способ включает в себя нагревание охлаждающей жидкости перед ее введением в канал или каналы (11) транспортировки для того, чтобы уменьшить время, необходимое для ее испарения. Данный вариант позволяет также понизить пороговую величину температуры, которая обычно составляет 120°С, ниже которой капельки не могут быть полностью испарены до того, как они достигают реактора. Нагревание может быть осуществлено путем контактирования канала (35) подачи охлаждающей жидкости с каналами (11) транспортировки отходов или за счет прямого контакта охлаждающей жидкости с каналами (11) транспортировки перед ее инжектированием в отходы. Охлаждающая жидкость обычно нагревается до определенной температуры, которая, преимущественно, на 10-20° ниже температуры испарения жидкости.
Согласно выгодному варианту изобретения, осуществляют циркуляцию отходов через трубку Вентури, расположенную выше по потоку относительно реактора или реакторов (12), и инжектируют все или часть капелек охлаждающей жидкости в этой трубке Вентури. Другими словами, способ согласно изобретению преимущественно включает в себя циркуляцию отходов через трубку Вентури, и при этом по меньшей мере часть упомянутого инжектирования капелек охлаждающей жидкости осуществляют в трубке Вентури. Турбулентное движение отходов в трубке Вентури позволяет улучшить перемешивание капелек и ускорить их испарение. Часть капелек охлаждающей жидкости, при необходимости, может быть инжектирована выше по потоку относительно трубки Вентури и/или ниже по потоку относительно нее.
Можно выгодно комбинировать упомянутые различные средства для того, чтобы способствовать быстрому испарению капелек (инжектирование капелек в направлении истечения отходов, формирование конуса диспергирования с малой угловой апертурой, формирование капелек малого размера, нагревание охлаждающей жидкости перед ее введением в поток отходов и/или пропускание отходов через трубку Вентури).
Степень испарения капелек может, при необходимости, контролироваться при помощи детекторов (таких как оптические системы или гигрометры) около входа в реактор.
Необходимый расход охлаждающей жидкости зависит от температуры отходов, желаемого падения температуры и скрытой теплоты испарения охлаждающей жидкости. Когда охлаждающей жидкостью является чистая вода, расход в типичном случае составляет от 0,1 до 2 г воды/Нм3 отходов/°С, а чаще - от 0,2 до 1 г воды/Нм3 отходов/°С. Таким образом, например, для понижения температуры на 10°С при расходе отходов 100 Нм3/с расход охлаждающей жидкости в 0,5 г воды/Нм3 отходов/°С соответствует общему расходу 500 г/с.
Преимущественно, упомянутые капельки получают распылением упомянутой жидкости, обычно - исходя из жидкой фазы. Упомянутое распыление может быть осуществлено с использованием по меньшей мере одного сопла.
Капельки могут получаться непрерывным или прерывистым образом.
Охлаждающая жидкость предпочтительно представляет собой воду или жидкость, содержащую воду, так как вода обладает очень высокой скрытой теплотой испарения. Жидкостью, содержащей воду, может быть водный раствор. Охлаждающая жидкость может, при необходимости, содержать добавку, способную предотвратить коррозию и/или улучшить обработку отходов.
Согласно выгодному варианту осуществления изобретения, регулируют интенсивность получения упомянутых капелек или расход охлаждающей жидкости в зависимости от измеренных величин и/или определенных критериев. Например, расход жидкости может быть скорректирован, с использованием обратной связи, в зависимости от температуры отходов, измеренной непосредственно перед их введением в реактор, а точнее - измеренной в точке Т, расположенной на определенном расстоянии Dm от него (см. фигуру 4). Другими словами, способ обработки согласно изобретению предпочтительно включает в себя измерение температуры отходов в по меньшей мере одной точке Т, расположенной на определенном расстоянии Dm от реактора или реакторов (12), и регулировку расхода жидкости в зависимости от измеренной температуры. Согласно подварианту данного варианта осуществления, расход жидкости может быть скорректирован с использованием обратной связи в зависимости от измерений температуры отходов, осуществляемых непосредственно перед их введением в реактор или реакторы (12), и измерений расхода отходов, осуществляемых обычно выше или ниже по потоку относительно устройства (30) инжектирования. Измерения температуры отходов выше по потоку относительно устройства (30) инжектирования могут, при необходимости, осуществляться для того, чтобы определить скорость испарения охлаждающей жидкости.
Согласно изобретению, установка для обработки газообразных отходов, производимых по меньшей мере одним электролизером (1) для получения алюминия электролизом в расплаве, включает в себя средства (12-19) обработки и устройство (29) охлаждения, расположенное выше по потоку относительно упомянутых средств обработки.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство (29) охлаждения содержит по меньшей мере одно устройство (30) инжектирования, выполненное с возможностью инжектирования капелек охлаждающей жидкости в упомянутые отходы выше по потоку относительно средств (12-19) обработки.
Точнее, установка для обработки газообразных отходов, производимых по меньшей мере одним электролизером (1) для получения алюминия электролизом в расплаве, содержит:
- средства (12-19) обработки, включающие в себя по меньшей мере:
- реактор (12), выполненный с возможностью извлечения фторсодержащих продуктов, содержащихся в упомянутых отходах, за счет реакции с порошкообразным глиноземом (16);
- сепарирующее устройство (13), выполненное с возможностью разделения выходящего из реактора или реакторов (12) глинозема и остаточной газовой фракции и содержащее средства (14) фильтрации;
- по меньшей мере один канал (11) транспортировки упомянутых отходов к упомянутым средствам (12-19) обработки;
- средства (23, 24, 25) доставки всего или части глинозема, выходящего из сепарирующего устройства (13) и называемого «фторированным глиноземом», к одному или множеству электролизеров (1);
и отличается тем, что она дополнительно содержит устройство (30) инжектирования капелек охлаждающей жидкости в один или по меньшей мере один из каналов (11) транспортировки в по меньшей мере одной точке (Р), расположенной выше по потоку относительно реактора или реакторов (12).
Реактор или реакторы (12) и сепарирующее(ие) устройство или устройства (13) могут быть сгруппированы в одну систему (19) обработки.
Каждый реактор обычно включает в себя средства перевода порошкообразного глинозема в суспензию. Данный вариант дает возможность эффективно провести реакцию глинозема с газообразными отходами, подаваемыми по каналу или каналам (11).
Средства (14) фильтрации сепарирующего устройства (13) обычно интегрированы в камере (15) удерживания.
Часть «фторированного» глинозема, выходящего из сепарирующего устройства (13) по каналу или каналам (18) выпуска, может быть вновь введена в реактор или реакторы (12) с помощью канала (17) отвода.
Средства (23, 24, 25) транспортировки обычно включают в себя средства (24) хранения, а также каналы (23) транспортировки и каналы (25) распределения.
Фракцию остаточного газа (то есть газообразную часть отходов, очищенную от фторсодержащих продуктов), выходящую из сепарирующего устройства (13), удаляют обычно при помощи средств (20, 21, 22) откачки. При необходимости, она может быть обработана дополнительными средствами.
Как показано на фигуре 3, устройство (30) инжектирования охлаждающей жидкости в канал или каналы (11) транспортировки обычно включает в себя по меньшей мере одно средство (31) инжектирования и источник (39) охлаждающей жидкости. Устройство (30) инжектирования может включать в себя насос (38). В одном из вариантов осуществления изобретения средство (31) инжектирования представляет собой средство распыления, такое как сопло или множество сопел. Средства распыления позволяют сформировать по меньшей мере один конус диспергирования (или «конус орошения») (40) из капелек охлаждающей жидкости, который может быть ориентированным. Устройство (30) инжектирования может также включать в себя фильтр (36) для того, чтобы задержать частицы, которые могли бы засорить средство (31) распыления. Средство или средства (31) инжектирования изготовлены, предпочтительно, из материала, способного противостоять коррозии, или покрыты материалом, способным противостоять коррозии.
Согласно одному из вариантов изобретения, устройство (30) инжектирования включает в себя также источник (34) сжатого воздуха.
Кроме того, устройство (30) инжектирования может содержать средства (33, 37) регулирования, такие как регулятор (37) давления и/или расхода охлаждающей жидкости. В том варианте изобретения, согласно которому устройство (30) инжектирования включает в себя источник (34) сжатого воздуха, устройство (30) инжектирования предпочтительно содержит регулятор (33) давления сжатого воздуха. Устройство (30) инжектирования может также содержать средства измерения давления и/или расхода охлаждающей жидкости и/или воздуха. Эти средства позволяют контролировать устройство (30) инжектирования или управлять этим устройством. Контроль или управление могут быть осуществлены оператором, автоматом или системой регулирования.
Канал или каналы (11) транспортировки могут иметь антикоррозионное покрытие на всей или на части их внутренней стенки, в частности вблизи от точки или точек (Р) инжектирования капелек.
Согласно выгодному варианту изобретения, установка для обработки отходов содержит трубку Вентури, расположенную выше по потоку относительно реактора или реакторов (12), и при этом по меньшей мере одна точка (Р) инжектирования капелек охлаждающей жидкости расположена в трубке Вентури. При необходимости, одна или несколько точек инжектирования могут быть расположены выше и/или ниже по потоку относительно трубки Вентури.
Согласно другому выгодному варианту изобретения, установка для обработки отходов содержит систему (50) регулирования, включающую в себя по меньшей мере один датчик (51) для измерения температуры отходов выше по потоку относительно реактора или реакторов (12) (а точнее - в точке Т, расположенной на определенном расстоянии Dm от них) и центральный пост (52) управления устройством (30) инжектирования (см. фигуру 4). Центральный пост (52) управления обычно осуществляет обратную связь с регулятором (37) давления и/или расхода охлаждающей жидкости и/или с регулятором (33) давления сжатого воздуха в зависимости от измеренных значений температуры. Управление обычно осуществляется таким образом, чтобы избежать повышения температуры отходов выше определенного порогового значения Tm.
ИСПЫТАНИЯ
Испытание по охлаждению с использованием способа и устройства согласно изобретению осуществляли на электролизерах для получения алюминия электролизом.
Установка для обработки отходов была подобна установке согласно фигуре 2 и дополнительно включала в себя трубку Вентури ниже по потоку относительно точки инжектирования капелек воды. Устройство инжектирования содержало распылительное сопло, приводимое в действие сжатым воздухом.
Охлаждающей жидкостью была вода комнатной температуры. Инжектирование охлаждающей воды было непрерывным и продолжалось 3 недели.
Отходы выходили из 3-х электролизеров, работающих при 495 кА. Поток отходов составлял примерно 9 Нм3/с. Температура отходов на входе в реактор в отсутствие ввода охлаждающей жидкости составляла примерно 150°С. Инжектирование воды позволяло уменьшить температуру отходов электролизеров на по меньшей мере 8°С. Уменьшение температуры достигало даже 20°С.
Заявитель отмечал, что расход охлаждающей воды, достаточный для значительного понижения температуры отходов, очень мало увеличивает содержание воды в отходах. Точнее, расход инжектируемой воды примерно 2,1 л/мин, достаточный для понижения температуры отходов на примерно 8°С, приводит к введению примерно 0,3 мас.% воды в поток отходов, тогда как содержание воды в отходах без инжектирования воды находится в диапазоне от 0,9 до 1,1 мас.% (наблюдаемые значения находятся обычно в диапазоне от 0,1 до 2 мас.%, сообразно влажности окружающего воздуха).
Заявитель также обнаружил, что инжектированная вода лишь очень мало связывается с глиноземом во время обработки, и что выбросы фторсодержащих продуктов электролизером не увеличиваются, когда отходы охлаждают путем инжектирования воды. Инжектированная в отходы вода опять почти полностью обнаруживается в вентиляционном канале, и при этом содержание воды в глиноземе существенным образом не изменяется.
Характеристики установки для обработки отходов не ухудшаются в результате присутствия воды в отходах. В среднем, они даже улучшаются в течение времени испытания, что изобретатели приписывают понижению средней температуры отходов.
Данные испытания показывают также, что степень истирания (то есть образования мелких частиц в результате трения) является более низкой, чем в отсутствие инжектирования охлаждающей воды. Начинаясь со среднего значения в примерно 10%, степень истирания уменьшается до примерно 5% в течение периода охлаждения в 3 недели.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1. Электролизер
2. Электролизная ванна
3. Аноды
4. Устройство подачи глинозема
5. Ванна электролита
10. Укрывающее средство
11. Канал транспортировки
12. Реактор
13. Сепарирующее устройство
14. Фильтры
15. Камера удерживания
16. Источник свежего глинозема
17. Канал отвода фторированного глинозема
18. Канал выпуска фторированного глинозема
19. Система обработки
20. Канал откачки
21. Вентилятор
22. Вентиляционный канал
23. Канал транспортировки фторированного глинозема
24. Средство хранения фторированного глинозема
25. Канал распределения фторированного глинозема
29. Устройство охлаждения
30. Устройство инжектирования
31. Средство инжектирования
32. Вход сжатого воздуха
33. Регулятор давления сжатого воздуха
34. Источник сжатого воздуха
35. Вход охлаждающей жидкости
36. Фильтр
37. Регулятор давления и/или расхода охлаждающей жидкости
38. Насос
39. Источник охлаждающей жидкости
40. Конус диспергирования капелек охлаждающей жидкости
50. Система регулирования
51. Датчик измерения температуры отходов
52. Центральный пост управления
Claims (20)
1. Способ обработки газообразных отходов, производимых по меньшей мере одним электролизером (1) для получения алюминия электролизом в расплаве, включающий в себя:
транспортировку упомянутых отходов через по меньшей мере один канал (11) к средствам (12-19) обработки, включающим в себя, по меньшей мере:
реактор (12), выполненный с возможностью извлечения фторсодержащих продуктов, содержащихся в этих отходах, за счет реакции с порошкообразным глиноземом (16);
сепарирующее устройство (13), выполненное с возможностью разделения выходящего из реактора или реакторов (12) глинозема и остаточной газовой фракции и содержащее средства (14) фильтрации;
введение отходов и порошкообразного глинозема в реактор или реакторы (12) с тем, чтобы провести реакцию отходов с глиноземом;
разделение глинозема и остаточной газовой фракции при помощи сепарирующего устройства (13);
транспортировку всего или части глинозема, выходящего из сепарирующего устройства (13), к одному или множеству электролизеров (1), и отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя инжектирование капелек охлаждающей жидкости в канал (11) транспортировки или по меньшей мере один из каналов (11) транспортировки в по меньшей мере одной точке (Р), расположенной выше по потоку относительно реактора или реакторов (12), таким образом, чтобы охладить отходы за счет испарения упомянутой жидкости перед их введением в реактор или реакторы (12).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расположение точки или точек (Р) инжектирования охлаждающей жидкости в каналы (11) транспортировки является таким, что капельки полностью испаряются до того, как достигнут реактора(ов)(12).
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что капельки инжектируют в направлении течения отходов.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что капельки охлаждающей жидкости инжектируют в форме конуса (40) диспергирования с углом раскрытия α менее примерно 20°.
5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что размер капелек находится в интервале от 1 до 100 мкм.
6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что упомянутые капельки получают распылением упомянутой жидкости.
7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что охлаждающая жидкость представляет собой воду или жидкость, содержащую воду.
8. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что он включает в себя измерение температуры отходов в по меньшей мере одной точке Т, расположенной на определенном расстоянии Dm от реактора или реакторов (12), и регулировку расхода жидкости в зависимости от измеренной температуры.
9. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя нагревание охлаждающей жидкости перед ее введением в канал или каналы (11) транспортировки.
10. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя циркуляцию отходов через трубку Вентури, расположенную выше по потоку относительно реактора или реакторов (12), и тем, что по меньшей мере часть упомянутого инжектирования капелек охлаждающей жидкости осуществляют в трубке Вентури.
11. Установка для обработки газообразных отходов, производимых по меньшей мере одним электролизером (1) для получения алюминия электролизом в расплаве, содержащая:
средства (12-19) обработки, включающие в себя, по меньшей мере:
реактор (12), выполненный с возможностью извлечения фторсодержащих продуктов, содержащихся в упомянутых отходах, за счет реакции с порошкообразным глиноземом (16);
сепарирующее устройство (13), выполненное с возможностью разделения выходящего из реактора или реакторов (12) глинозема и остаточной газовой фракции и содержащее средства (14) фильтрации;
по меньшей мере один канал (11) транспортировки упомянутых отходов к упомянутым средствам (12-19) обработки;
средства (23, 24, 25) доставки всего или части глинозема, выходящего из сепарирующего устройства (13), к одному или множеству электролизеров (1); и отличающаяся тем, что она дополнительно содержит устройство (30) инжектирования капелек охлаждающей жидкости в канал (11) транспортировки или по меньшей мере один из каналов (11) транспортировки в по меньшей мере одной точке (Р), расположенной выше по потоку относительно реактора или реакторов (12).
12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что каждый реактор (12) содержит средства для перевода порошкообразного глинозема (16) в суспензию.
13. Установка по п.11, отличающаяся тем, что расположение точки или точек (Р) инжектирования охлаждающей жидкости в каналы (11) транспортировки является таким, что капельки полностью испаряются до того, как достигнут реактора или реакторов (12).
14. Установка по п.11, отличающаяся тем, что устройство (30) инжектирования охлаждающей жидкости в каналы (11) транспортировки содержит по меньшей мере одно средство (31) инжектирования, выбранное среди средств распыления.
15. Установка по п.14, отличающаяся тем, что средства распыления содержат по меньшей мере одно сопло.
16. Установка по любому из пп.11-15, отличающаяся тем, что она содержит трубку Вентури, расположенную выше по потоку относительно реактора или реакторов (12), и тем, что по меньшей мере одна точка Р инжектирования капелек охлаждающей жидкости расположена в трубке Вентури.
17. Установка по любому из пп.11-15, отличающаяся тем, что канал или каналы (11) транспортировки имеют антикоррозионное покрытие на всей или на части их внутренней стенки.
18. Установка по любому из пп.11-15, отличающаяся тем, что устройство (30) инжектирования дополнительно содержит средства (33, 37) регулирования.
19. Установка по п.18, отличающаяся тем, что средства (33, 37) регулирования включают в себя регулятор (37) давления и/или расхода охлаждающей жидкости.
20. Установка по п.18, отличающаяся тем, что она содержит систему (50) регулирования, включающую в себя по меньшей мере один датчик (51) для измерения температуры отходов выше по потоку относительно реактора или реакторов (12) и центральный пост (52) управления устройством (30) инжектирования.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0216073A FR2848875B1 (fr) | 2002-12-18 | 2002-12-18 | Procede et dispositif de traitement des effluents de cellule d'electrolyse pour la production d'aluminium |
| FR02/16073 | 2002-12-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005122404A RU2005122404A (ru) | 2006-01-20 |
| RU2329091C2 true RU2329091C2 (ru) | 2008-07-20 |
Family
ID=32406144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005122404/15A RU2329091C2 (ru) | 2002-12-18 | 2003-12-15 | Способ и устройство для обработки отходов электролизера для получения алюминия |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20060289290A1 (ru) |
| EP (1) | EP1572326B1 (ru) |
| CN (1) | CN1325145C (ru) |
| AR (1) | AR042471A1 (ru) |
| AT (1) | ATE391545T1 (ru) |
| AU (1) | AU2003300608B2 (ru) |
| BR (1) | BR0316833B1 (ru) |
| CA (1) | CA2509983C (ru) |
| DE (1) | DE60320303T2 (ru) |
| ES (1) | ES2305577T3 (ru) |
| FR (1) | FR2848875B1 (ru) |
| NO (1) | NO20052891L (ru) |
| NZ (1) | NZ540424A (ru) |
| RU (1) | RU2329091C2 (ru) |
| SI (1) | SI1572326T1 (ru) |
| WO (1) | WO2004064984A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA200504938B (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2555038C2 (ru) * | 2010-07-14 | 2015-07-10 | Альстом Текнолоджи Лтд | Газоочистное устройство и способ очистки газа |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2887784B1 (fr) * | 2005-07-01 | 2008-01-25 | Solios Environnement Sa | Procede et dispositif de traitement d'effluents gazeux contenant en particulier de l'acide fluorhydrique |
| FR2887782B1 (fr) * | 2005-07-01 | 2008-01-25 | Solios Environnement Sa | Procede de traitement d'effluents gazeux contenant des composes organiques par captage ou condensation |
| ES2360871T3 (es) * | 2006-04-11 | 2011-06-09 | Aluminium Pechiney | Sistema y proceso para la captación de efluentes de una cuba electrolítica. |
| US20080050298A1 (en) * | 2006-08-24 | 2008-02-28 | Meyden Hendrik J Van Der | Method For Improving the HF Capture Efficiency of Dry Scrubbers |
| CN100381612C (zh) * | 2006-11-28 | 2008-04-16 | 沈阳铝镁设计研究院 | 铝电解阳极焙烧炉烟气净化工艺及净化系统 |
| US7931737B2 (en) * | 2008-03-07 | 2011-04-26 | Alcoa Inc. | Systems and methods for restricting scale in gas scrubbers and related components |
| NO337977B1 (no) | 2008-10-31 | 2016-07-18 | Norsk Hydro As | Fremgangsmåte og anordning for ekstrahering av varme fra aluminium elektrolyseceller |
| FR2959137B1 (fr) * | 2010-04-23 | 2015-07-03 | Solios Environnement | Systeme et procede de traitement avec concentration des fumees et gaz produits par une cuve d'electrolyse lors de la fabrication d'aluminium |
| EP2431498B1 (en) | 2010-09-17 | 2016-12-28 | General Electric Technology GmbH | Pot heat exchanger |
| ES2442902T3 (es) * | 2011-02-18 | 2014-02-14 | Alstom Technology Ltd | Dispositivo y método para depurar un gas efluente de una célula electrolítica de producción de aluminio |
| US20150060295A1 (en) * | 2013-08-29 | 2015-03-05 | Elliot B. Kennel | Electrochemical cell for aluminum production using carbon monoxide |
| WO2016109374A1 (en) * | 2014-12-30 | 2016-07-07 | Shell Oil Company | An oxygenate to olefins conversion reactor system and process for converting oxygenates to olefins |
| CN105986287A (zh) * | 2015-02-09 | 2016-10-05 | 河南科达东大国际工程有限公司 | 烟气净化装置 |
| CN110295376B (zh) * | 2019-07-12 | 2024-03-22 | 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 | 一种电解铝烟气净化系统及工艺 |
| JP2023502203A (ja) * | 2019-11-13 | 2023-01-23 | トプソー・アクチエゼルスカベット | 炭化水素流のためのハロゲン化物除去洗浄システム |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2139648B1 (ru) * | 1971-05-28 | 1973-08-10 | Prat Daniel Poelman | |
| GB1416344A (en) * | 1972-02-18 | 1975-12-03 | Alcan Res & Dev | Method of recovering fluorine from aluminium reduction cell waste gases |
| NO131380C (ru) * | 1973-01-22 | 1975-05-21 | Svenska Flaektfabriken Ab | |
| US4065271A (en) * | 1973-09-15 | 1977-12-27 | Metallgesellschaft Aktiengesellschaft | Process of separating hydrogen fluoride from gases |
| CA1197074A (en) * | 1981-12-04 | 1985-11-26 | Isaias Loukos | Method and apparatus for cleaning waste gases from aluminum production facilities |
| DE3806862A1 (de) * | 1988-01-23 | 1989-09-14 | Walther & Cie Ag | Verfahren zur adsorption bzw. chemiesorption von gasfoermigen bestandteilen aus einem gasstrom |
| AU649706B2 (en) * | 1990-08-03 | 1994-06-02 | Comalco Aluminium Limited | Gas-solide contacting method |
-
2002
- 2002-12-18 FR FR0216073A patent/FR2848875B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-12-15 DE DE60320303T patent/DE60320303T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-15 CA CA2509983A patent/CA2509983C/fr not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-15 ZA ZA200504938A patent/ZA200504938B/en unknown
- 2003-12-15 WO PCT/FR2003/003721 patent/WO2004064984A1/fr active IP Right Grant
- 2003-12-15 NZ NZ540424A patent/NZ540424A/en not_active IP Right Cessation
- 2003-12-15 AU AU2003300608A patent/AU2003300608B2/en not_active Expired
- 2003-12-15 US US10/535,820 patent/US20060289290A1/en not_active Abandoned
- 2003-12-15 ES ES03815403T patent/ES2305577T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-15 EP EP03815403A patent/EP1572326B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-15 BR BRPI0316833-6A patent/BR0316833B1/pt active IP Right Grant
- 2003-12-15 CN CNB2003801066966A patent/CN1325145C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-15 AR ARP030104633A patent/AR042471A1/es active IP Right Grant
- 2003-12-15 SI SI200331259T patent/SI1572326T1/sl unknown
- 2003-12-15 RU RU2005122404/15A patent/RU2329091C2/ru active
- 2003-12-15 AT AT03815403T patent/ATE391545T1/de not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-06-14 NO NO20052891A patent/NO20052891L/no not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2555038C2 (ru) * | 2010-07-14 | 2015-07-10 | Альстом Текнолоджи Лтд | Газоочистное устройство и способ очистки газа |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AR042471A1 (es) | 2005-06-22 |
| DE60320303D1 (de) | 2008-05-21 |
| BR0316833B1 (pt) | 2011-10-04 |
| RU2005122404A (ru) | 2006-01-20 |
| SI1572326T1 (sl) | 2008-10-31 |
| CA2509983C (fr) | 2012-07-03 |
| NO20052891D0 (no) | 2005-06-14 |
| ATE391545T1 (de) | 2008-04-15 |
| ES2305577T3 (es) | 2008-11-01 |
| DE60320303T2 (de) | 2009-05-20 |
| FR2848875A1 (fr) | 2004-06-25 |
| CN1325145C (zh) | 2007-07-11 |
| FR2848875B1 (fr) | 2005-02-11 |
| AU2003300608A1 (en) | 2004-08-13 |
| WO2004064984A1 (fr) | 2004-08-05 |
| CA2509983A1 (fr) | 2004-08-05 |
| AU2003300608B2 (en) | 2009-01-22 |
| ZA200504938B (en) | 2006-10-25 |
| BR0316833A (pt) | 2005-10-18 |
| NO20052891L (no) | 2005-09-15 |
| US20060289290A1 (en) | 2006-12-28 |
| EP1572326A1 (fr) | 2005-09-14 |
| EP1572326B1 (fr) | 2008-04-09 |
| NZ540424A (en) | 2007-06-29 |
| CN1729040A (zh) | 2006-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2329091C2 (ru) | Способ и устройство для обработки отходов электролизера для получения алюминия | |
| US7790120B2 (en) | Apparatus and method for controlled decomposition oxidation of gaseous pollutants | |
| CA2649266C (en) | System and process for collecting effluents from an electrolytic cell | |
| US9771660B2 (en) | Method of ventilating an aluminium production electrolytic cell | |
| KR102272664B1 (ko) | 방사성 폐기물의 재활용 장치 | |
| CN107075608B (zh) | 综合气体处理 | |
| CN109078478B (zh) | 烟气脱酸处理系统及其应用 | |
| CN209093104U (zh) | 烟气脱酸处理系统 | |
| US12006582B2 (en) | Apparatus and method for controlled alumina supply | |
| EP0102131B1 (en) | A process for conditioning a gas stream charged with solid particles and/or vapours | |
| CN212999197U (zh) | 一种气料分离装置、活性炭运输系统及吸附解析系统 | |
| US9115437B2 (en) | Raw gas collection system | |
| CN101164903B (zh) | 喷雾焙烧制备四氧化三钴粉末的设备 | |
| Kondratiev et al. | Studying the Process Parameters of Gas-Cleaning Plants to Improve the Environmental Performance of Aluminum Smelters | |
| RU118967U1 (ru) | Технологическая линия очистки отходящих газов электролитического производства алюминия | |
| CN113750734A (zh) | 一种气料分离方法及装置、运输系统及吸附解析系统 | |
| Cobo et al. | Upgrade of an Existing Fume Treatment Plant at Aluar to Cope Higher Production in the New Open Type Anode Baking Furnaces | |
| FR3046087A1 (fr) | Installation de traitement de fumees et procede de traitement des fumees au sein d'une telle installation |