Способ улавливания токсичных газообразных выбросов при перестановке анодных штырей алюминиевого электролизера Российский патент 2023 года по МПК C25C3/22 

Известен способ улавливания возгонов, выделяющихся при перестановке анодных штырей в процессе производства алюминия. Перед извлечением токоподводящего штыря из тела анода на него надевают кожух, снабженный гибким шлангом, по которому отсасывают выделяющиеся газы (JP 54120216, кл. 10 D 122,3 от 13.03.78.). Данный способ не обеспечивает герметичности, поэтому требуется автономная газоочистная установка с дымоотсосом и фильтром, что затрудняет обслуживание электролизера.

Известен способ улавливания газов при извлечении анодных штырей алюминиевого электролизера, в соответствии с которым выходящие из лунки газы локализуются в герметизирующей гильзе, откуда по газоходам выходят в систему газоотсоса цеха, находящуюся под разрежением (патент RU 2119974, МПК С25С 3/22, 1998). После извлечения штыря отверстие в гильзе перекрывается заслонкой, что позволяет сократить выбросы из лунки в атмосферу через цеховые фонари.

Недостаток способа состоит в том, что наличие крупногабаритных гильз, газоходов и газосборного коллектора, расположенного на поверхности анода, создает неудобства при выполнении технологических операций загрузки анодной массы, прорезки торцов анода. Кроме того, в случае выдавливания пека из лунки, есть риск забивания газоотводящего канала гильзы, препятствующего прохождению газов.

Известен способ улавливания выбросов с поверхности анода (патент RU 2407827, МПК С25С 3/22, 2009). Удаление газов осуществляют через гибкие шланги, соединенные с коллектором, расположенным на продольной стороне электролизера и закрепленным на анодном кожухе. Коллектор поочередно соединяют гибким шлангом с каждой гильзой, устанавливаемой на лунках, и подключают к системе организованного газоотсоса, эвакуацию газов осуществляют непосредственно из лунки, из которой извлечен штырь. Расположение коллектора на продольной стороне электролизера обеспечивает меньшую металлоемкость газоотсасывающей системы и не создает помех при выполнении технологических операций на аноде.

Недостаток рассматриваемого способа связан с необходимостью установки вентилятора для транспортировки отсасываемых газов в газоочистную систему.

Известен способ улавливания газов при извлечении анодных штырей алюминиевого электролизера (патент RU 2325471, МПК С25С 3/22, 2008), принятый за прототип. Способ направлен на улавливание канцерогенных полиароматических углеводородов (ПАУ), образующихся при скоростном пиролизе связующего анодных масс, что способствует уменьшению выбросов в атмосферу. Улавливание газов при извлечении анодных штырей алюминиевого электролизера включает их локализацию в гильзах с герметичными заглушками, смонтированных в местах установки штырей, и последующее удаление газов через отсасывающие газоходы в систему газоотсоса цеха. В гильзах дополнительно устанавливают фильтры из терморасширенного графита (ТРГ), имеющего развитую поверхность и пористую структуру. Фильтры из ТРГ адсорбируют молекулы ПАУ. Охлаждение и конденсация ПАУ происходит не в системе отсасывающих газоходов, а на ТРГ фильтрах, что решает также проблему их утилизации.

Недостаток способа состоит в сложности изготовления, монтажа и использования гильз с герметичными заглушками. Установка в гильзы ТРГ фильтров осуществляется после загрузки в лунки подштыревой массы, когда процесс пиролиза уже сопровождается выделением газа и смолистых, содержащих бенз(а)пирен, что небезопасно для обслуживающего персонала, занятого перестановкой анодных штырей.

Задачей заявляемого изобретения является улучшение экологических условий производства алюминия за счет снижения выбросов ПАУ и их утилизации в процессе перестановки токоподводящих штырей.

Поставленная задача решается способом улавливания токсичных газообразных выбросов при перестановке анодных штырей алюминиевого электролизера, включающем их локализацию в гильзах, адсорбцию газов с помощью углеродистого сорбента и последующее удаление газов через отсасывающие газоходы, согласно изобретению, адсорбцию газов осуществляют в снабженном сорбентом контейнере, взаимосвязанным термостойким, теплоизолированным шлангом с помощью вентилей с гильзой, и с газгольдером, который в свою очередь взаимосвязан с помощью вентилей с нагнетающей линией, после адсорбционной очистки газообразные выбросы направляют в газгольдер, в процессе заполнения газом газгольдера все вентили, открыты, заполнение газом газгольдера контролируют по показаниям манометра, после заполнения газгольдера все вентили закрывают, контейнер отсоединяют от вентиля, соединенного с газгольдером, после чего газгольдер транспортируют к месту дожигания газа, для выдавливания газа из газгольдера открывают вентиль нагнетающей линии и подают сжатый воздух.

По литературным данным для сероочистки и денитрификации дымовых газов успешно используют адсорбенты на углеродистой основе (Ежова Н.Н., Власов А.С., Делицын Л.М. Современные методы очистки дымовых газов. Экология промышленного производства. 2006, т. 2, №50, с. 50-57). Использованные углеродистые адсорбенты возможно утилизировать термическим методом.

Смолистые составляющие анодного газа и бенз(а)пирен подвержены разлагающему воздействию высоких температур. Эффективность термического обезвреживания смолистых составляющих и бенз(а)пирена анодных газов увеличивается по экспоненте, достигая 95-99% и выше при температуре горения 1000-1100°С (Куликов Б.П., Истомин С.П. Переработка отходов алюминиевого производства. Красноярск. «Классик Центр». 2004, с. 136, рис. 2.13-2.14). Термическое обезвреживание смолистых компонентов и бенз(а)пирена анодного газа, согласно изобретению, осуществляется с помощью газгольдера и горелки или топки технологического агрегата.

Общими признаками данного предложения и прототипа являются: улавливание канцерогенных газообразных выбросов, локализация газов в гильзах, их транспортирование с использованием гибких шлангов, очистка адсорбированием в неподвижном слое сорбента.

Отличия заключаются в том, что отсасывающая система выполнена термостойкой, теплоизолированной, контейнер с неподвижным слоем сорбента расположен на рабочей площадке рядом с электролизером, выбросной газ дополнительно подвергают термическому обезвреживанию.

Учитывая изложенное, можно сделать вывод о том, что данное предложение отвечает условию патентоспособности «новизна».

Для сравнения данного предложения с другими известными решениями проведен поиск по патентной и научно-технической литературе. Решений, сходных с отличительными признаками данного решения не обнаружено. Учитывая изложенное, можно сделать вывод о том, что данное предложение отвечает критерию «изобретательский уровень».

Способ поясняется чертежом, где: 1 - газоотводящая гильза; 2 - композитный шланг; 3 - шаровый вентиль всасывающей линии; 4 - контейнер с неподвижным слоем сорбента; 5 - шаровый вентиль, отсекающий контейнер от газгольдера; 6 - корпус газгольдера; 7 - крышка газгольдера; 8 - шаровый вентиль нагнетающей линии; 9 - патрубок подвода сжатого воздуха от корпусной сети или от компрессора; 10 - входной шаровый вентиль нагнетающей линии; 11 - манометр.

Способ улавливания газообразных выбросов при перестановке анодных штырей осуществляют следующим образом.

После извлечения из тела анода анодного штыря в лунке устанавливают газоотводящую гильзу 1 с отводящим газ патрубком и герметизирующими заслонками. К патрубку подсоединяют термостойкий композитный шланг 2, теплоизолированный, например, базальтовым шнуром. Другой конец шланга после вентиля 3 соединяют с контейнером 4, заполненным сорбентом. Контейнер через вентиль 5 соединяют с газгольдером 6. Затем в лунку через гильзу загружают подштыревую массу.

Под действием эжекторного устройства и возрастающего давления в лунке при взрывном пиролизе газ поступает по шлангу в контейнер 4 и затем в газгольдер 6. В процессе заполнения газгольдера все вентили 3, 5, 8, 10 открыты. Заполнение контролируют по показаниям манометра 11. По окончании выхода из лунки газа все вентили закрывают, газоотводящую гильзу извлекают из лунки и вставляют в нее очередной анодный штырь.

Затем контейнер 4 отсоединяют от вентиля 5 и газгольдер транспортируют к месту дожигания. Для выдавливания газа из газгольдера открывают вентили 5, 8 и по патрубку 9 подводят сжатый воздух.

При необходимости выполняют чистку внутренней поверхности газгольдера при снятой крышке 7. При использовании углеродистого адсорбента осуществляют его сжигание.

Технический результат изобретения состоит в том, что способ позволяет улавливать, безопасно транспортировать выбросные газы в зону дожигания и обезвреживать токсичные компоненты газообразных выбросов на 95-100%. При этом обеспечивается улучшение экологических условий производства алюминия, способствующих сокращению фонарных выбросов.

Изобретение относится к способу улавливания токсичных газообразных выбросов при перестановке анодных штырей алюминиевого электролизера. Способ включает локализацию газообразных выбросов в гильзах, адсорбцию газов с помощью углеродистого сорбента и последующее удаление газов через отсасывающие газоходы. Адсорбцию газов осуществляют в снабженном сорбентом контейнере, взаимосвязанном термостойким, теплоизолированным шлангом с помощью вентилей с гильзой и с газгольдером, который в свою очередь взаимосвязан с помощью вентилей с нагнетающей линией. После адсорбционной очистки газообразные выбросы направляют в газгольдер. В процессе заполнения газом газгольдера все вентили открыты. Заполнение газом газгольдера контролируют по показаниям манометра. После заполнения газгольдера все вентили закрывают, контейнер отсоединяют от вентиля, соединенного с газгольдером, после чего газгольдер транспортируют к месту дожигания газа. Затем открывают вентиль нагнетающей линии и подают сжатый воздух для выдавливания газа из газгольдера. Способ позволяет улавливать, безопасно транспортировать газообразные выбросы в зону дожигания и обезвреживать токсичные компоненты газообразных выбросов на 95-100% с обеспечением улучшения экологических условий производства алюминия, способствующих сокращению фонарных выбросов. 1 ил.

Способ улавливания токсичных газообразных выбросов при перестановке анодных штырей алюминиевого электролизера, включающий локализацию газообразных выбросов в гильзах, адсорбцию газов с помощью углеродистого сорбента и последующее удаление газов через отсасывающие газоходы, отличающийся тем, что адсорбцию газов осуществляют в снабженном сорбентом контейнере, взаимосвязанном термостойким, теплоизолированным шлангом с помощью вентилей с гильзой и с газгольдером, который в свою очередь взаимосвязан с помощью вентилей с нагнетающей линией, после адсорбционной очистки газообразные выбросы направляют в газгольдер, в процессе заполнения газом газгольдера все вентили открыты, заполнение газом газгольдера контролируют по показаниям манометра, после заполнения газгольдера все вентили закрывают, контейнер отсоединяют от вентиля, соединенного с газгольдером, после чего газгольдер транспортируют к месту дожигания газа, затем открывают вентиль нагнетающей линии и подают сжатый воздух для выдавливания газа из газгольдера.