用于收集和预处理电解池产生的工艺气体的系统和方法技术方案

公开了用于收集和预处理在铝生产期间在电解池中产生的工艺气体的设备和方法。该设备包括收集单元，配置为从电解池中引出初级工艺气体，例如通过从电解浴上方特意制造的孔口引出初级工艺气体；和预处理单元，流体连接至收集单元并被配置为接收氟化氧化铝流化床用于预处理初级工艺气体。在电解车间中，收集和预处理单元位于电解池内或紧邻电解池。该设备可以与位于电解车间外的气体处理中心(GTC)结合使用。除其他优点外，该技术允许直接在电解浴水平下收集初级工艺气体，分离初级工艺气体和罩空间工艺气体以在GTC之前用氧化铝预处理初级工艺气体，并使用不带过滤袋的流化床反应器。器。器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于收集和预处理电解池产生的工艺气体的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求标题为“用于收集和预处理电解池产生的工艺气体的系统和方法(SYSTEM AND METHOD FOR COLLECTING AND PRE
‑
TREATING PROCESS GASES GENERATED BY AN ELECTROLYSIS CELL)”并且于2019年3月20日向美国专利和商标局提交的美国临时专利申请第62/820,917号的优先权益，其内容以引用方式并入本文。


[0003]本专利技术总体上涉及用于处理工艺气体的系统、设备和方法，更具体地，用于预处理由电解池产生的初级工艺气体的系统、设备和方法，诸如在金属(诸如但不涉及仅限于铝(aluminum)，也称为铝(aluminium))的生产期间。

技术介绍

[0004]铝金属是通过在多个电解池中所含的熔融电解质中电解氧化铝(也称为氧化铝(IUPAC))来生产的。电解池的放出物由许多气态和颗粒成分组成，称为工艺气体，诸如气态氟化物(Fg或HF)和颗粒氟化物(Fp)。
[0005]工艺气体在生产工厂的后处理系统中进行处理，以在释放到大气中之前从中回收有价值的成分。通过基于Hall
–
H
é
roult铝熔炼工艺的电解池数量在任何给定工厂设置后处理系统的容量。
[0006]由于新的或改进的熔炼工艺的发展，需要增加后处理系统的容量。然而，为适应新的或改进的工艺而对现存工厂的后处理系统进行全面检修将成本高昂，并可能阻碍其采用。
[0007]本专利技术解决了对后处理系统容量增加的需求，而无需全面检修。

技术实现思路

[0008]提供本概要以便以简化形式介绍概念的选择，这些概念在下面的详细描述中被进一步描述。本概要既无意确定要求保护的主题的关键特征或基本特征，也无意用作确定要求保护的主题的范围的帮助。
[0009]根据第一方面，本专利技术涉及一种用于收集和预处理在铝的生产期间在电解池中产生的初级工艺气体的设备。该设备包括：配置为从电解池的电解浴中引出初级工艺气体的收集单元；流体连接至收集单元并配置为接收氟化氧化铝用于预处理初级工艺气体的预处理单元，其中收集和预处理单元在电解池内或紧邻电解池。
[0010]根据优选的实施例，收集单元被配置为从在电解池的电解浴上方特意制造的孔口引出初级工艺气体。
[0011]根据优选的实施例，预处理单元被配置为接收和容纳氟化氧化铝的流化床。优选地，预处理单元进一步被配置为驱动初级工艺气体通过氟化氧化铝的流化床。优选地，该设备进一步包括排放单元，该排放单元连接至预处理单元并配置为从流化床的上部排出预处
理的初级工艺气体并将预处理的初级工艺气体驱出预处理单元。
[0012]根据优选的实施例，该设备进一步包括氧化铝流量控制系统，其位于预处理单元上游用于控制氧化铝流量，优选通过改变不连续操作的气动输送系统的操作时间控制氧化铝流量。
[0013]根据优选的实施例，该设备进一步包括缓冲单元，该缓冲单元流体连接至预处理单元并且被配置为在氟化氧化铝被注入预处理单元之前缓冲氟化氧化铝。
[0014]根据优选的实施例，预处理单元流体连接至电解池上游，并且进一步配置为将预处理单元中包含的氟化氧化铝的至少一部分注入电解池中，作为用于生产铝的原料。
[0015]根据优选的实施例，预处理单元位于电解池内并流体连接至电解池，并且进一步配置为将预处理单元中包含的氟化氧化铝的至少一部分注入电解池中，作为用于生产铝的原料。
[0016]根据第二方面，本专利技术涉及一种用于收集和预处理在铝的生产期间在电解池中产生的初级工艺气体的方法，该方法包括：
[0017]a)从电解池的电解浴中收集初级工艺气体；和
[0018]b)用氟化氧化铝对步骤a)中获得的初级工艺气体进行预处理，预处理步骤在电解池内或紧邻电解池进行。
[0019]根据优选的实施例，收集步骤包括从在电解池的电解浴上方特意制造的孔口引出初级工艺气体。
[0020]根据优选的实施例，预处理步骤b)包括驱动初级工艺气体通过氟化氧化铝的流化床。优选地，该方法然后进一步包括从流化床的上部排出预处理的初级工艺气体的步骤。更优选地，该方法然后进一步包括将预处理的初级工艺气体驱出预处理单元。
[0021]根据优选的实施例，该方法进一步包括控制氧化铝流量，例如通过使用位于预处理单元上游的氧化铝流量控制系统控制氧化铝流量。优选地，控制氧化铝流量包括改变不连续操作的气动输送系统的操作时间。
[0022]根据优选的实施例，该方法进一步包括在所述氟化氧化铝用于预处理单元中之前缓冲氟化氧化铝。
[0023]根据优选的实施例，该方法进一步包括将预处理单元中包含的氟化氧化铝的至少一部分注入电解池中，作为用于生产铝的原料。
[0024]根据第三方面，本专利技术还涉及一种处理电解池产生的工艺气体的方法，该方法包括以下步骤：
[0025]a)从电解池的电解浴中收集初级工艺气体；
[0026]b)从电解池的罩空间中收集罩空间工艺气体；
[0027]c)用部分氟化氧化铝来预处理步骤a)中收集的初级工艺气体，预处理步骤在电解池内进行或紧邻电解池进行；
[0028]d)将从步骤c)中获得的初级工艺气体与从步骤b)中获得的气体合并；
[0029]e)将从步骤d)中获得的合并工艺气体与新鲜氧化铝接触以形成半洗涤工艺气体和氟化氧化铝；
[0030]f)将半洗涤工艺气体与氟化氧化铝分离以获得再循环氟化氧化铝，和
[0031]g)至少部分地使用从步骤f)获得的再循环氟化氧化铝用于预处理步骤c)中的初
级工艺气体。
[0032]根据优选的实施例，步骤a)和c)在电解池内进行。
[0033]根据优选的实施例，该方法的步骤a)包括从在电解池的电解浴上方特意制造的孔口引出初级工艺气体的步骤。
[0034]根据优选的实施例，预处理步骤c)包括驱动初级工艺气体通过氟化氧化铝的流化床的步骤。
[0035]根据优选的实施例，该方法进一步包括控制氧化铝流量，例如通过使用位于预处理单元上游的氧化铝流量控制系统控制氧化铝流量。优选地，控制氧化铝流量包括改变不连续操作的气动输送系统的操作时间。
[0036]根据优选的实施例，该方法进一步包括在与罩空间工艺气体合并之前排出流化床上部中的预处理的初级工艺气体的步骤。
[0037]根据优选的实施例，该方法进一步包括在用于步骤c)中以预处理初级工艺气体之前缓冲从步骤f)获得的氟化氧化铝的至少一部分的步骤。
[0038]根据优选的实施例，该方法进一步包括将步骤c)中使用的氟化氧化铝的至少一部分注入电解池中，作为用于生产铝的原料的步骤。
[0039]根据优选的实施例，该方法进一步包括在作为用于生产铝的原料注入电解池之前，缓冲步骤f)中产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于收集和预处理在铝生产期间在电解池中产生的初级工艺气体的设备，所述设备包括：收集单元，所述收集单元配置为从所述电解池的电解浴中引出所述初级工艺气体；和预处理单元，所述预处理单元流体连接至所述收集单元并配置为接收氟化氧化铝用于预处理所述初级工艺气体；其中所述收集单元和所述预处理单元在所述电解池内或紧邻所述电解池。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述收集单元被配置为从在所述电解池的所述电解浴上方特意制造的孔口引出所述初级工艺气体。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述预处理单元被配置为接收和容纳氟化氧化铝的流化床。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述预处理单元进一步被配置为驱动所述初级工艺气体通过所述氟化氧化铝的流化床。5.根据权利要求3或4所述的设备，进一步包括排放单元，所述排放单元连接至所述预处理单元并配置为从所述流化床的上部排出预处理的所述初级工艺气体并将预处理的所述初级工艺气体驱出所述预处理单元。6.根据权利要求3至5中任一项所述的设备，进一步包括位于所述预处理单元上游的用于控制氟化氧化铝流量的氧化铝流量控制系统。7.根据权利要求6所述的设备，其中所述氧化铝流量控制系统包括不连续操作的气动输送系统，通过改变所述不连续操作的气动输送系统的操作时间控制所述氟化氧化铝流量。8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，进一步包括缓冲单元，所述缓冲单元流体连接至所述预处理单元并且配置为在氟化氧化铝被注入所述预处理单元之前缓冲所述氟化氧化铝。9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其中所述预处理单元流体连接至所述电解池上游，并且进一步配置为将所述预处理单元中包含的所述氟化氧化铝的至少一部分注入所述电解池中，作为用于生产铝的原料。10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其中所述预处理单元位于所述电解池内并且流体连接至所述电解池，并且进一步配置为将所述预处理单元中包含的所述氟化氧化铝的至少一部分注入所述电解池中，作为用于生产铝的原料。11.一种用于收集和预处理在铝生产期间在电解池中产生的初级工艺气体的方法，所述方法包括：a.从所述电解池的电解浴中收集所述初级工艺气体；和b.用氟化氧化铝对步骤a)中获得的所述初级工艺气体进行预处理，预处理步骤在所述电解池内或紧邻所述电解池进行。12.根据权利要求11所述的方法，其中收集步骤包括从在所述电解池的所述电解浴上方特意制造的孔口引出所述初级工艺气体。13.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述预处理步骤b)包括驱动所述初级工艺气体通过氟化氧化铝的流化床。14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括从所述流化床的上部排出预处理的初级
工艺气体的步骤。15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括将所述预处理的初级工艺气体驱出预处理单元。16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，进一步包括在所述预处理步骤期间控制所述氟化氧化铝的流量。17.根据权利要求16所述的方法，其中控制所述流量包括改变不连续操作的气动输送系统的操作时间。18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，进一步包括在所述氟化氧化铝用于预处理单元中之前缓冲所述氟化氧化铝。19.根据权利要求11至18中任一项所述的方法，进一步包括将预处理单元中包含的所述氟化氧化铝的至少一部分注入所述电解池中，作为用于生产铝的原料。20.一种用于处理由电解池产生的工艺气体的方法，所述方法包括以下步骤：a.从所述电解池的电解浴中收集初级工艺气体；b.从所述电解池的罩空间中收集罩空间工艺气体；c.用部分氟化氧化铝来对步骤a)中收集的所述初级工艺气体进行预处理，预处理步骤在所述电解池内进行或紧邻所述电解池进行；d.将从步骤c)中获得的所述初级工艺气体与从步骤b)中获得的所述罩空间工艺气体合并；e.将从步骤d)中获得的合并工艺气体与新鲜氧化铝接触以形成半洗涤工艺气体和氟化氧化铝；f.将所述半洗涤工艺气体与所述氟化氧化铝分离以获得氟化氧化铝，和g.至少部分地使用从步骤f)获得的所述氟化氧化铝用于对步骤c)中的所述初级工艺气体进行预处理。21.根据权利要求20所述的方法，其中步骤a)和c)在所述电解池内进行。22.根据权利要求20或21所述的方法，其中步骤a)包括从在所述电解池的所述电解浴上方特意制造的孔口引出所述初级工艺气体的步骤。23.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，其中所述预处理步骤c)包括驱动所述初级工艺气体通过氟化氧化铝的流化床。24.根据权利要求23所述的方法，进一步包括在所述初级工艺气体与所述罩空间工艺气体合并之前排出所述流化床的上部中的预处理的所述初级工艺气体的步骤。25.根据权利要求20至24中任一项所述的方法，进一步包括在再循环氟化氧化铝用于步骤c)中以预处理所述初级工艺气体之前控制从步骤f)获得的再循环氟化氧化铝的流量的至少一部分。26.根据权利要求25所述的方法，其中控制包括改变不连续操作的气动输送系统的操作时间。27.根据权利要求20至26中任一项所述的方法，进一步包括在用于步骤c)中以预处理所述初级工艺气体之前，缓冲从步骤f)获得的再循环氟化氧化铝的至少一部分的步骤。28.根据权利要求27所述的方法，进一步包括将步骤c)中使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：艾莱西丝有限合伙企业，
类型：发明
国别省市：