Патент на изобретение №2315824

(54) СПОСОБ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ СУХОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к производству алюминия электролизом расплавленных солей, в частности к очистке пылегазовых выбросов из электролизеров, и может быть использовано для уменьшения выбросов из корпусов электролиза. В способе сбор и транспортировку газов по газоходам на одну газоочистную установку осуществляют от одного электролизера. Производят подачу глинозема в газовый поток перед фильтром и адсорбцию вредных веществ глиноземом в газовом потоке и на фильтре. Разделяют фторированный глинозем и очищенный газ на фильтре. Получаемый фторированный глинозем возвращают в исходный электролизер. Сбор и транспортировку газов от одного электролизера проводят на газоочистную установку, расположенную на электролизере, или на газоочистную установку, установленную в непосредственной близости от электролизера, или на газоочистную установку, часть элементов которой установлена на электролизере, а часть расположена в непосредственной близости от него. Обеспечивается высокая эффективность герметизации ванны, уменьшение пылегазовых выбросов и возвращение в процесс электролиза дополнительного количества фтористых соединений и глинозема. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к производству алюминия электролизом расплавленных солей, в частности к очистке пылегазовых выбросов из электролизеров, и может быть использовано для уменьшения выбросов из корпусов электролиза.

Сухая сорбционная очистка электролизных газов производства алюминия с использованием промышленного глинозема широко распространена во всем мире и используется как для электролизеров с предварительно обожженными анодами, так и для ванн с самообжигающимися анодами. Суть метода очистки электролизных газов с использованием промышленного глинозема основана на сорбции фтористого водорода поверхностным мономолекулярным слоем частичек твердого адсорбента. Варианты реализации сухой сорбционной очистки газов могут быть различны. Общим для всех схем является наличие контактной зоны, где начинается взаимодействие газа с глиноземом, и пылеуловителя для разделения отработанного (фторированного) глинозема и очищенного газа. При этом адсорбция фтористого водорода и других примесей продолжается в пылеуловителях за счет фильтрации газа через слой уловленного глинозема.

Аппаратурно сухая газоочистка представлена установками, каждая из которых очищает газ от половины корпуса до двух электролизных корпусов, в которых установлено несколько десятков электролизных ванн.

Известен способ сухой очистки газов, выделяющихся в процессе получения алюминия (патент Норвегии №97110225/25), посредством адсорбции на оксиде алюминия. Часть отделенного оксида алюминия с адсорбированными фторсодержащими веществами выводят из процесса адсорбции с целью возвращения фторсодержащих веществ в процесс электролиза алюминия, а остаток отделенного оксида алюминия возвращают на первую стадию адсорбции.

К недостаткам способа относится необходимость оснащения корпуса электролиза дополнительной газоочистной установкой, включающей систему подкорпусных и межкорпусных газоходов, запорных устройств (шиберов), дымососов, адсорберов и высотную дымовую трубу. Установка сухой газоочистки включает реакторы и рукавные фильтры, а также систему подачи свежего глинозема к газоочистным установкам и транспорт фторированного глинозема в корпуса электролиза.

Наиболее близкими по технической сути к предлагаемому являются способ и газоочистная установка для децентрализованной сухой очистки фторсодержащих отходящих газов от электролизеров для получения алюминия (патент Норвегии № WO 9859094). В состав установки входит место для хранения оксида алюминия, из которого он по системе труб подается к децентрализованным установкам по очистке. Каждая установка снабжена вытяжным вентилятором и емкостями для оксида алюминия, поступающего в установку и использованного в ней. Вентилятор и емкости под глинозем объединены с верхней частью установки. Способ децентрализованной сухой очистки газов включает сбор газов от электролизеров, транспортировку по газоходам на газоочистную установку, подачу глинозема в газовый поток перед фильтром, адсорбцию вредных веществ глиноземом в газовом потоке и на фильтре, разделение фторированного глинозема и очищенного газа на фильтре, сбор фторированного глинозема и возврат в электролизеры. Предложенная в прототипе установка предназначена для очистки газов от группы в 5-40 электролизеров, преимущественно от 10 до 20 электролизеров.

К недостаткам прототипа относятся необходимость оборудования корпуса электролиза несколькими выносными газоочистными установками, наличие, пусть в меньшем объеме, системы газоходных трактов. В процессе эвакуации газов от электролизеров на газоочистные установки по децентрализованной очистке происходит разбавление анодных газов подсасываемым воздухом. Объем подсасываемого воздуха составляет до 25% от объема очищаемого анодного газа. Данное обстоятельство приводит к дополнительной нагрузке на газоочистное оборудование, снижению эффективности очистки газов, повышению эксплуатационных затрат.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности укрытия электролизеров и обеспечение эффективной очистки пылегазовых выбросов.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является более эффективная очистка выделений из алюминиевого электролизера на индивидуальной газоочистной установке с возвратом уловленных фторидов в тот же самый электролизер.

Поставленная задача достигается тем, что в способе децентрализованной сухой очистки газов от электролизеров для производства алюминия, включающем сбор газов от электролизеров, транспортировку по газоходам на газоочистную установку, подачу глинозема в газовый поток перед фильтром, адсорбцию вредных веществ глиноземом в газовом потоке и на фильтре, разделение фторированного глинозема и очищенного газа на фильтре, сбор фторированного глинозема и возврат в электролизеры, согласно заявляемому изобретению сбор и транспортировку газов на одну газоочистную установку осуществляют от одного электролизера, а получаемый фторированный глинозем возвращают в исходный электролизер.

Изобретение дополняют частные отличительные признаки, направленные также на решение поставленной задачи.

Сбор и транспортировку газов от одного электролизера проводят на газоочистную установку, расположенную на электролизере.

Сбор и транспортировку газов от одного электролизера проводят на газоочистную установку, установленную в непосредственной близости от электролизера.

Сбор и транспортировку газов от одного электролизера проводят на газоочистную установку, часть элементов которой расположена на электролизере, а часть – в непосредственной близости от него.

Преимуществами предлагаемого технического решения, по сравнению с прототипом, являются:

1. Отсутствие газоотводящей сети, запорных устройств (шиберов), тягодутьевых устройств, а также проблем, связанных с обслуживанием перечисленных выше устройств (продувка газоходов, обеспечение безопасности электроизоляционных разрывов, обслуживание дымососов и т.д.).

2. Сокращение объема газов, проходящих через систему газоочистки, за счет исключения подсосов воздуха в газоотводящей сети.

3. Возможность очистки выбросов из под укрытий анода и вторичных укрытий на электролизерах с самообжигающимися анодами.

4. Отсутствие силосов для хранения свежего и фторированного глинозема.

5. Стабилизация состава электролита благодаря возврату фтора, выделившегося в процессе электролиза, обратно в электролизер.

Анализ, проведенный заявителем, показал, что совокупность признаков является новой, а сам способ удовлетворяет условию изобретательского уровня ввиду новизны причинно-следственной связи «отличительные признаки – технический результат».

Способ реализуется следующим образом.

На фиг.1, 2 изображены схемы электролизеров, оборудованных индивидуальной газоочистной установкой, с самообжигающимся и предварительно обожженными анодами. Установка включает расходный бункер свежего глинозема (1), рукавный фильтр с механической системой регенерации рукавов (2), бункер для отработанного глинозема (3) и высоконапорный вентилятор (4).

На электролизере с самообжигающимся анодом рассмотрен вариант установки для очистки выбросов с поверхности криолит-глиноземной корки и с поверхности анода, которая работает следующим образом. Пылегазовая смесь, выделяющаяся с поверхности анода и/или с поверхности криолит-глиноземной корки, локализуется под укрытием (5). За счет разрежения под укрытием (5), создаваемого вентилятором (4), пылегазовая смесь поступает в рукавный фильтр (2). На входе пылегазовой смеси в рукавный фильтр в нее подают свежий глинозем из бункера (1). Аспирируемая пыль и глинозем улавливаются на рукавном фильтре (2), образуя адсорбционный слой для газообразных соединений фтора. Периодически, по мере накопления слоя адсорбента на фильтре, происходит встряхивание рукава. При этом отработанный глинозем по желобам (6) поступает в расходный бункер (3), откуда осуществляется питание электролизера через установку автоматической подачи глинозема.

На электролизере с предварительно обожженным анодом процесс очистки газов осуществляется аналогично, за исключением сбора и эвакуации газов из-под укрытия, которые осуществляются посредством балки-коллектора (7).

В описанных примерах отличие в работе установок по очистке газов на ваннах с самообжигающимися и предварительно обожженными анодами сводится только к концентрации вредных компонентов в газах, поступающих на очистку. На электролизерах с самообжигающимися анодами это относительно разбавленные газы с поверхности анода и/или криолит-глиноземной корки. На электролизерах с предварительно обожженными анодами это более концентрированные газы электролиза алюминия.

Индивидуальная газоочистная установка может быть размещена непосредственно на электролизере либо в электролизном корпусе в непосредственной близости от ванны, например в простенке корпуса напротив электролизера. В конструкции установки может быть предусмотрено увеличение объема газоотсоса от ванны при ее разгерметизации, например, на технологическую обработку или замену анода.

Анализ известных технических решений показывает, что известно использование различных видов газоочистных установок для электролизеров с самообжигающимися и предварительно обожженными анодами. При этом очистка газов из под укрытий осуществляется централизовано на газоочистных установках, расположенных в межкорпусных двориках.

Использование известных признаков (введение глинозема в пылегазовый поток, адсорбция фтористых соединений на глиноземе, разделение фторированного глинозема и очищенного газа) в сочетании с неизвестным (одна газоочистная установка для одного электролизера) обеспечивает достижение более высоких технико-экономических и экологических показателей.

Предложенное техническое решение отличается от всех известных тем, что газоочистная установка для улавливания и обезвреживания выбросов из-под укрытий электролизера привязывается непосредственно к конкретному электролизеру. Использование в качестве адсорбента глинозема обеспечивает эффективную утилизацию отработанного глинозема на электролизере через систему автоматизированной подачи глинозема. При этом исключается строительство дополнительных межкорпусных газоочистных установок с транспортом глинозема, системой газоходов, дымососов.

Объем аспирируемого из-под укрытий газа, в зависимости от мощности электролизера, может составлять от 1000 нм³/ч до 10000 нм³/ч. В качестве адсорбента может быть использован свежий глинозем и/или фторированный глинозем из системы сухой газоочистки электролизных корпусов.

Использование газоочистной установки для электролизера с самообжигающимся анодом, оборудованного укрытиями, обеспечит высокую эффективность герметизации ванны. Это позволит уменьшить фонарные пылегазовые выбросы, уловить и вернуть в процесс электролиза алюминия дополнительное количество фтористых соединений и глинозема.

Формула изобретения

1. Способ децентрализованной сухой очистки газов от электролизеров для производства алюминия, включающий сбор газов от электролизеров, транспортировку по газоходам на газоочистную установку, подачу глинозема в газовый поток перед фильтром, адсорбцию вредных веществ глиноземом в газовом потоке и на фильтре, разделение фторированного глинозема и очищенного газа на фильтре, сбор фторированного глинозема и возврат в электролизеры, отличающийся тем, что сбор и транспортировку газов осуществляют на одну газоочистную установку от одного электролизера, в который возвращают получаемый фторированный глинозем.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сбор и транспортировку газов от одного электролизера проводят на газоочистную установку, расположенную на электролизере.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сбор и транспортировку газов от одного электролизера проводят на газоочистную установку, установленную в непосредственной близости от электролизера.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сбор и транспортировку газов от одного электролизера проводят на газоочистную установку, часть элементов которой установлена на электролизере, а часть расположена в непосредственной близости от него.

РИСУНКИ