NO321288B1 - Fremgangsmate for gjenvinning av CF4 og C2F6 fra en avgass fra fremstilling av aluminium. - Google Patents

Fremgangsmate for gjenvinning av CF4 og C2F6 fra en avgass fra fremstilling av aluminium. Download PDF

Info

Publication number
NO321288B1
NO321288B1 NO19992990A NO992990A NO321288B1 NO 321288 B1 NO321288 B1 NO 321288B1 NO 19992990 A NO19992990 A NO 19992990A NO 992990 A NO992990 A NO 992990A NO 321288 B1 NO321288 B1 NO 321288B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
accordance
gas
retentate
permeate
exhaust gas
Prior art date
Application number
NO19992990A
Other languages
English (en)
Other versions
NO992990L (no
NO992990D0 (no
Inventor
Yao-En Li
Original Assignee
Air Liquide
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide filed Critical Air Liquide
Publication of NO992990D0 publication Critical patent/NO992990D0/no
Publication of NO992990L publication Critical patent/NO992990L/no
Publication of NO321288B1 publication Critical patent/NO321288B1/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/22Collecting emitted gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/22Separation 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 by diffusion
    • B01D53/229Integrated processes (Diffusion and at least one other process, e.g. adsorption, absorption)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/20Halogens or halogen compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

Oppfinnelsesområdet
Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for utvinning av minst én av CF4og C2F6fra en avgass fra en aluminiumelektrolysecelle, samt en fremgangsmåte til fremstilling av aluminium.
Bakgrunn for oppfinnelsen
For tiden fremstilles aluminummetall kommersielt i to trinn. Det første trinn omfatter ekstrahering av aluminiumoksid (Al203) fra bauxitt under anvendelse av en Bayerprosess. Det andre trinn omfatter reduksjon av aluminiumsoksidet som er løst i en blanding av smeltet kryolitt (Na3AIF6) og aluminiumstrifluorid (AIF3) i en elektrolysecelle ved fra 950 til 960 °C ved Hall-Heroult-prosessen. I det andre trinn reduseres aluminiumholdige ioner elektrokjemisk til metallisk aluminium ved metallkatodeoverflaten.
Under normal elektrolyse forbrukes karbonaoder når oksygenholdige ioner reagerer med karbonanodene under dannelse av karbondioksid og aluminiummetall etter følgende ligning:
Men under visse betingelser nærmer elektrolysecellen seg en anodeeffekt. Den er kjennetegnet ved følgende hendelser: (1) Aluminiumsoksidkonsentrasjonen i hovedmassen av elektrolytten synker under 2 vekt %. (2) Høyere konsentrasjoner av fluoridioner får overhånd nær anoden når konsentrasjonen av oksygenholdige ioner avtar.
(3) Anodepolarisasjonsspenningen øker betydelig.
(4) Karbonanodens kritiske strømtetthet overskrides for utladningen av bare oksygenholdige anioner. (5) F2utlades til slutt på anodeoverflaten fra dekomponeringen av kryolitt.
Under anodeeffektene reagerer fluoret som utlades på anoden med karbonet under dannelse av CF4og C2F6etter følgende ligning:
For en mer detaljert diskusjon av anodeeffekten henvises det til Alton T. Taberaux, Anode Effects, PFCs, Global Warming, and the Aluminium Industry, JOM, nov. 1994, p. 30-34.
For en typisk elektrolysecelle er utslippsmengden av CF4og C2F6per dag 0,25 kg. Der er normalt fra 100 til 200 celler per verk. Derfor er det daglige utslipp av CF4og C2F6ca. 50 kg.
Utslippet av CF4og C2F6fra aluminiumsverk er typisk blitt sluppet direkte ut i atmosfæren. Men disse gasser, som er 10.000 ganger kraftigere enn C02, er nylig blitt klassifisert som globale oppvarmingsgasser. Således er det etter underteg-ningen av de forente nasjoners rammekonvensjon om klimaforandring, som har som mål å redusere utslippet av globale oppvarmingsgasser, et betydelig behov innen industrien for en måte å minimalisere etter eliminere utslippet av disse gasser i atmosfæren på.
Følgelig er det et formål ved den foreliggende oppfinnelse å avhjelpe dette behov hos aluminiumsindustrien.
Disse og andre formål ved oppfinnelsen vil fremgå i lys av den etterfølgende beskrivelse og de medfølgende tegninger og krav.
Oppsummering av oppfinnelsen
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for gjenvinning av minst én av CF4og C2F6fra en avgass fra en aluminiumelektrolysecelle.
Fremgangsmåten i følge oppfinnelsen er således kjennetegnet ved at den omfatter følgende trinn: (a) fjerning av uorganiske fluorider fra en avgass som inneholder uorganiske fluorider og minst én av CF4og C2F6 for å oppnå en renset avgass, og (b) bringing av den rensete avgass i kontakt med en membran under betingelser som effektivt oppnår et retenat som er rik på minst én av CF4og C2F6, og et permeat som er tappet for minst én av CF4og C2F6.
Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte til fremstilling av aluminium.
Denne fremgangsmåten i følge oppfinnelsen er således kjennetegnet ved de følgende trinn: (a) at aluminiumoksid som er løst i en blanding av smeltet kryolitt og aluminiumtrifluorid reduseres elektrolytisk i en elektrolysecelle under dannelse av aluminium. (b) at en avgass som inneholder F2, HF og minst én av CF4og C2F6trekkes ut av elektrolysecellen. (c) at avgassen bringes i kontakt med aluminiumoksid under betingelser som effektivt bevirker at F2 og HF reagerer med aluminiumoksidet under dannelse av aluminiumtrifluorid og en gasstrøm som inneholder minst én av CF4og C2F6. (d) at det i det minste én del av aluminiumtirfluoridet fra trinn (c) resirkuleres til elektrolysecellen, samt (e) at gasstrømmen som inneholder minst én av CF4og C2F6bringes i kontakt med en membran under betingelser som effektivt bevirker at det oppnås et retenat som er rik på minst én av CF4og C2F6, og et permeat som er tappet for minst én av CF4 og C2F6.
Ytterligere utførelser av oppfinnelsen er angitt i underkravene 2-12 og 14-20.
Kort beskrivelse av tegningene
Fig. 1 viser et prosessflytdiagram for gjenvinning av CF4og C2F6ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er en graf som viser de relative permeabiliteter for N3. CF4og C2F6gjennom en spesiell membran ved forskjellige temperaturer. Fig. 3 viser en utforming av et membransystem som kan benyttes i oppfinnelsen.
Detaljert beskrivelse av de foretrukne utførelsesformer
I den videste aspekt vedrører den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for gjenvinning av minst én av CF4og C2F6fra en gasstrøm. Fortrinnsvis vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for gjenvinning av både CF4og C2F6fra en gasstrøm som inneholder den.
Før separeringen inneholder gastrømmen fortrinnsvis fra 0,01 til 20 volum% av i det minste én av CF4og C2F6.1 tillegg til å inneholde minst én av CF4og C2F6kan gasstrømmen inneholde oksygen, karbondioksid og nitrogen samt andre gassformige bestanddeler.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter det trinn at gasstrømmen bringes i kontakt med en membran under betingelser som effektivt bevirker at det oppnås et retenat som er rik på i det minste én av CF4og C2F6, og et permeat som er tappet for i det minste én av CF4og C2F6. Fortrinnsvis er retenatet tappet for oksygen, karbondioksid og nitrogen, mens permeatet er rik oksygen, karbondioksid og nitrogen. Dersom både CF4og C2F6er til stede i gasstrømmen dannes det i kontakttrinnet fortrinnsvis et retenat som er rikt på både CF4og C2F6, og et permeat som er tappet for både CF4og C2F6.
Slik den er benyttet i beskrivelsen og kravene betyr betegnelsen "rik" at konsentrasjonen av en spesiell bestanddel i strømmen er høyere enn konsentrasjonen av samme bestanddel i matestrømmen. Likeledes betyr betegnelsen "tappet" at konsentrasjonen av en spesiell bestanddel i strømmen er lavere enn konsentrasjonen av den samme bestanddel i matestrømmen.
Retenatet inneholder fortrinnsvis fra 25 til 100 volum% av i det minste én av CF4og C2F6. Permeatet inneholder fortrinnsvis fra 0 til 0,01 volum% av i det minste én av CF4og C2F6.
I en foretrukket utførelsesform bedres permeatets og retenatats renhet ved at strømmene bringes i kontakt med ytterligere membraner som er anordnet i serie. En slik fremgangsmåte kan utføres med flertrinnsmembrans- separeringssystemet som er vist i fig. 3. Som vist i fig. 3 kan hver av permeatet og retenatet ledes til en annen membranenhet for å øke strømmens renhet. Antallet kontakttrinn "m" og "n" kan variere avhengig av den ønskede renhet. Ved å anvende en slik fremgangsmåte er det mulig å oppnå 100 % gjenvinning av i det minste én av CF4og C2F6med en renhet som nærmer seg 100 %.
Enhver membran kan anvendes i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen så lenge membranen kan selektivt holde tilbake i det minste én av CF4og C2F6, mens de øvrige bestanddeler i gasstrømmen slippes gjennom. Membranen bør også være stort sett ikke-reaktiv med de gassformige bestanddeler som skal separeres.
Membraner som er anvendelige i oppfinnelsen er fortrinnsvis glassaktige membraner, så som polymermembraner fremstilt fortrinnsvis av polyimider; polyamiden polyamidimider; polyestere, polykarbonater; polysulfonen polyetersulfon; polyeterketon; alkylsubstituerte, aromatiske polyestere; blandinger av polyetersulfon, aromatiske polyimider, aromatiske polyamider, polyamid-imider, fluorert, aromatisk polyimid, polyamid og polyamid-imider; glassaktige polymere membraner, så som de som er beskrevet i amerikansk patentsøknad 08/247.125 av 20. mai 1994; cellulose-acetaten samt blandinger derav, kopolymerer derav, substituerte polymerer (f.eks. alkyl-aryl) derav.
Asymmetriske membraner fremstilles ved utfelling av polymeriøsninger i løsemiddelblandbare ikke-løsemidler. Slike membraner har typisk et tett skillelag båret på et anisotropisk substrat med gradert porøsitet og vanligvis fremstilt i ett trinn. Eksempler på slike membraner og fremgangsmåter til fremstilling derav er kjent fra US- patentskrifter 1.113.628; 4.460.526; 4.478.662; 4.485.056; 4.512.893; 5.085.676 samt 4.717.394.1 patentskriftene .394 og .676 beskrives fremstilling av asymmetriske separeringsmembraner fra utvalgte polyimider. Særlige foretrukne membraner er polyimidbaserte, asymmetriske gassepareringsmembraner som er beskrevet i .676 patentskriftet.
I en trykkdrevet gassmembransepareringsprosess bringes den ene side av gassepareringsmembranen i kontakt med en kompleks flerkomponentsgassblanding, og visse av gassene i blandingen slipper hurtigere gjennom membranen enn de øvrige gasser. Gassepareringsmembraner gjør det derved mulig for noen gasser å slippe gjennom dem, mens de funksjonerer som er barriere for andre gasser I en relativ betydning. Den relative gassgjennomtrengningsgrad gjennom membranen er en egenskap hos membranmaterialsammensetningen og dens morfologi. Det har vært antydet innen kjent teknikk at egenpermeabiliteten for en polymermembran er en kombinasjon av gassdiffusjon gjennom membranen, styrt delvis av pakkingen og det frie molekylvolum hos materialet, og gassløseligheten i materialet. Selektivitet er forholdet mellom permeabilitetene for to gasser som separeres ved hjelp av et materiale. Det er også meget ønskelig å fremstille skadefrie, tette separeringslag for å opprettholde høy gasselektivitet.
Kompositt-gassepareringsmembraner har typisk et tett separeringslag på et prefabrikert, mikroporøst substrat. Separeringslaget og substratet har vanligvis forskjellig sammensetning. Kompositt-gassepareringsmembraner har utviklet seg til en struktur av et ultratynt, tett separeringslag båret på et antisotropt, mikoporøst substrat. Disse kompositt-membranstrukturer kan fremstilles ved laminering av et prefabrikert, ultratynt, tett separeringslag på en prefabrikert, antisotrop bæremem-bran. Eksempler på slike membraner og fremgangsmåter til fremstilling derav er kjent fra US-patentskrifter 4.664.669; 4.689.267; 4.741.829; 2.947.687; 2.953.502; 3.616.607, 4.714.481; 4.602.922, 2.970.106; 2.960.462; 4.713.292; 4.086.310; 4.132.824; 4.192.824; 4.155.793; samt 4.156.597.
Alternativt kan kompositt-gassepareringsmembraner fremstilles ved flertrinns-prosesser hvor det først dannes et anisotropt, porøst substrat, etterfulgt av at substratet bringes i kontakt med en membrandannende løsning. Eksempler på slike fremgangsmåter er kjent fra US-patentskrifter 4.826.599; 3.648.845; samt 3.508.994.
I US-patentskrift 4.756.932 beskrives det hvordan kompositt-membraner på basis av hulfibre også kan fremstilles ved koekstruksjon av flere polymeriøsningslag etterfulgt av utfelling i et løsemiddelblandbart ikke-løsemiddel.
Ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse kan membranen etterbehandles med eller belegges med eller koekstruderes sammen med et fluorert eller perfluorert polymerlag for å øke dets evne til å motstå skadelige bestanddeler i gassblandingen hvorfra PFCer skal fraskilles, i lave nivåer eller temporær kontakt med slike bestanddeler.
Hulfiberspinningsprosessen avhenger av mange variable, som kan påvirke morfologien og egenskapene til hulfibermembranen. Disse variabler inkluderer sammensetningen til polymerløsningen som anvendes for å fremstille fiberen, sammensetningen til fluidet som innføres i hulfiberekstrudatet under spinning, spinnevortens temperatur, koaguleringsmediet som anvendes for å behandle hulfiberekstrudatet, koaguleringsmediets temperatur, hastigheten under koagulering av polymeren, ekstruderingshastigheten for fiberen, oppviklingshastigheten av fiberen på oppviklingsrullen o.l.
Temperaturen til gassblandingen og/ eller membranen under kontakttrinnet kan variere fra -10 °C til 100 °C. Fortrinnsvis er temperaturen mellom -10 °C til 80 °C. Mer foretrukket er temperaturen fra omgivelsestemperatur, dvs. fra 20 °C til 25 °C, til 60 °C.
Det foretrekkes ifølge oppfinnelsen å ha et trykkfall henover membranen på under 140 kg/ cm<2>(2000 psig). Mer foretrukket ligger trykkfallet på fra 0,2 til 14 kg/ cm<2>. Enda mer foretrukket ligger trykkfallet på fra 14 til 42 kg/ cm<2>.
Det nødvendige trykkfall henover membranen kan frembringes på en av to måter. For det første kan mategasstrømmen være komprimert. Foretrukne kompressorer er forseglet og oljefrie, så som kompressorene som selges under handelsnavnet "POWEREX", som er tilgjengelige fra Powerex Harrison Company i Ohio. For det andre, og mer foretrukket, kan trykkfallet henover membranen etableres ved å senke trykket på membranens permeable side. For å frembringe det lavere trykk på permeabelsiden kan det anvendes en vakuumpumpe eller en vilkårlig annen sugeinnretning.
Strømningshastigheten for gassen henover membranen kan variere fra 0 til 105 Nm<3>/ h-m<2>av membranen som er tilgjengelig for separering. Fortrinnsvis er strømnings-hastigheten fra 10"<4>til 105 Nm<3>/ h-m<2>. Mer foretrukket er strømningshastigheten fra 0,1 til 0,5 Nm<3>/h-m<2>.
I et foretrukket aspekt vedrører den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for gjenvinning av i det minste én av CF4og C2F6fra en avgass fra en aluminiumelektrolysecelle. Avgassen kan inneholde (1) gassformige bestanddeler, så som 02, CO2 og N2, (2) uorganiske fluorider, så som F2HF og NaAIF4, samt (3) minst én av CF4 og C2F&Avgassen kan også omfatte noen hydrokarboner og en stor mengde partikler.
Det første trinn i denne fremgangsmåten omfatter fjerning av de uorganiske fluorider fra avgassen under dannelse av en renset avgass. De uorganiske fluorider fjernes fortrinnsvis fra avgassen ved anvendelse av en kaustisk skrubber. Skrubberen kan være våt eller tørr. Tørre skrubber er vanligvis skrubbere av harpikstype eller soda-kalk, mens noen tørre skrubbere som inneholder katalysatorer så som Mn02, også kan anvendes.
Eksempler på våte skrubbere som kan anvendes i oppfinnelsen er beskrevet i brosjyren med tittelen "Velg en "CDO" for Your Particular Application" fra DELATECH Corporation. Når forkjellige skadelige bestanddeler skal fjernes, foretrekkes det å anvende én eller flere tørre skrubbere i serie med en eller flere våte skrubbere.
Fortrinnsvis anvendes det oppstrøms for skrubberen eller skrubberne ett eller flere filtre for fjerning av partiklene fra avgassen. Det foretrekkes å anvende et filter som har en porestørrelsesdiameter på under 20 pm, mer foretrukket under 10 um.
I det andre trinn i denne fremgangsmåte bringes den rensende avgass i kontakt med en membran under betingelser som effektivt bevirker at det oppnås et retenat som er rikt på i det minste én av CF4og C2F6, og et retenat som er tappet for i det minste én av CF4og C2F6. Dette membransepareringstrinn kan utføres slik som beskrevet ovenfor. Dersom der er igjen partikler i den rensende avgass før den ledes til membransepareringsenheten vil det ifølge oppfinnelsen bli vurdert å anvende ett eller flere ytterligere filtre for fjerning av slike partikler.
I et annet foretrukket aspekt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av aluminium. Fremgangsmåten kjennetegnes ved at den omfatter følgende trinn:
(a) elektrolytisk reduksjon av aluminiumoksid som er løst i en blanding av smeltet kryolitt og aluminiumtrifluorid i en elektrolysecelle under dannelse av aluminium, (b) uttrekking av en avgass som inneholder F2, HF og i det minste én av CF4og C2F6fra elektorlysecellen, (c) bringing av en avgass i kontakt med aluminiumoksid under betingelser hvor F2og HF effektivt reagerer med aluminiumoksid under dannelse av aluminiumtrifluorid og en gasstrøm som inneholder i det minste én av CF4og C2F6, (d) resirkulering av i det minste én del av aluminiumtrifluoridet fra trinn (c) til elektrolysecellen, samt (e) bringing av gasstrømmen som inneholder i det minste én av CF4og C2F6i kontakt med en membran under betingelser som effektivt bevirker at det oppnås et retenat som er rikt på i det minste én av CF4og C2F6, og et permeat som er tappet for i det minste én av CF4og C2F6.
De generelle trekk ved denne fremgangsmåte er vist i fig. 1. Under henvisning til fig.1 mates en strøm 1 av aluminiumoksid, kryolitt og aluminiumtrifluorid inn i en aluminiumelektrolysecelle 2, hvor smeltet aluminium fremstilles ved elektrolytisk reduksjon av aluminiumoksidet. Driftsbetingelsene og utstyret som er nødvendig for å utføre dette trinn er velkjente for fagfolk på dette området.
Det smeltede aluminium uttas deretter fra elektrolysecellen 2 gjennom en ledning 3. En avgasstrøm 4 uttas også fra elektrolysecellen 2. Avgasstrømmen 4 inneholder O2, CO2, N2, F2, HF, NaAIF4, CF3, C2F6samt partikler. Avgasstrømmen 4 ledes eventuelt til et filter 5 for fjerning av partiklene i den.
En filtrert avgass 6 uttas eventuelt fra filteret 5 og ledes til en tørr vaskesone 7.1 vaskesonen 7 bringes den filtrerte avgass 6 i kontakt med aluminiumoksid innført gjennom en ledning 8 under betingelser som bevirker effektiv fjerning av uorganiske fluorider, så som F2 og HF. Disse betingelser for utførelse av dette vasketrinn er velkjente for fagfolk på området. Under vasketrinnet reagerer aluminiumoksidet med F2og HF i den filtrerte avgass 6 under dannelse av aluminiumtrifluorid etter følgende ligninger
En strøm 9 som inneholder aluminiumtirfluoridet uttas deretter fra den tørre vaskesone 7 og resirkuleres til strømmen 1. Den tørre vaskesone 7 frembringer også en renset avgasstrøm 10 som inneholder CF4, C2F6, O2, C02 og N2. Strømmen 10 ledes om nødvendig til et ytterligere filter 11 for fjerning av eventuelt gjenværende partikler. Den rensede avgasstrøm 10 ledes deretter til et membranseparerings-system 12, slik at det som er beskrevet ovenfor og vist i figur 3, hvor det dannes et retenat 14 og et permeat 13. Permeatet 13 inneholder det meste av O2, CO2og N2, mens retenatet 14 inneholder CF4og C2F6. Retenatet 14, som inneholder CF4og C2F6, kan renses ytterligere på stedet eller et annet sted for å frembringe en CF^ C2F6- strøm, som er egnet for anvendelse innen halvlederindustrien.
Eksempler
De etterfølgende eksempler skal belyse oppfinnelsen og må ikke oppfattes som en begrensning av denne.
Eksempel 1
En gasstrøm inneholdende CF4, C2F6og N2ble brakt i kontakt med en asymmetrisk, kompositt-hulfiberpolyimidmembran ved forskjellige temperaturer for å måle de relative permeabiliteter av CF4, C2F6og N2. Gasstrømmen hadde en konstant strømningshastighet på 170 sccm. Trykket til den tilførte gass ble holdt konstant på 3 bar. Permeabiliteten til hver av disse bestanddeler er vist grafisk i fig. 2. Som det fremgår av fig. 2 er selektiviteten for CF4IN2og C2F6av størrelsesorden 300.
Basert på de ovennevnte selektiviteter ble det utført en datamaskinsimulering av en éntrinns membransepareringsenhet. Konsentrasjonen og trykket for matestrømmen, permeatet og retenatet, samt CFV C2F6- gjenvinningen er vist i tabell 1 nedenfor.
Eksempel 2
Fremgangsmåten i eksempel 1 ble gjentatt under anvendelse av matekonsentrasjonen og trykket som er angitt i tabell 2 nedenfor. De simulerte resultater er også angitt i tabell 2.
Eksempel 3
For et typisk smelteverk med 100 smeltedigler er avgassens strømningshastighet ca.
3 Nm<3>/ h. Samme fremgangsmåte som i eksempel 1 ble fulgt under anvendelse av en slik strøm. Matekonsentrasjonen og trykket samt de simulerte resultater av en slik strøm er angitt i tabell 3 nedenfor.
Eksempel 4
I et aktuelt forsøk ble en matestrøm som inneholdt 1,14% CF4og C2F6, mens resten var N2brakt i kontakt med en asymmetrisk kompositthulfibermembran av polyimid ved romtemperatur. Strømningshastigheten, konsentrasjonen og trykket til matestrømmen, permeatet og retenatet sammen med den prosentvise gjenvinning av CF4og C2F6er angitt i tabell 4 nedenfor.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte for gjenvinning av minst én av CF4og C2F6fra en avgass fra en aluminiumelektrolysecelle,karakterisert vedat den omfatter følgende trinn: (a) fjerning av uorganiske fluorider fra en avgass som inneholder uorganiske fluorider og minst én av CF4og C2F6for å oppnå en renset avgass, og (b) bringing av den rensete avgass i kontakt med en membran under betingelser som effektivt oppnår et retenat som er rik på minst én av CF4og C2F6, og et permeat som er tappet for minst én av CF4og C2F6.
2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat de uorganiske fluorider er F2, HF og NaAIF4.
3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat trinn (a) utføres under anvendelse av en kaustisk skrubber.
4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, hvorav avgassen dessuten inneholder partikler,karakterisert vedat avgassen bringes i kontakt med et filter for fjerning av partiklene før trinn (a).
5. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat den rensede avgass dessuten inneholder partikler, og hvor den rensede avgass bringes i kontakt med et filter for fjerning av partiklene før trinn (b).
6. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, hvor avgassen inneholder både CF4og C2F6,karakterisert vedat retenatet er rik på både CF4og C2F6, og at permeatet er tappet for både CF4og C2F6.
7. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat avgassen videre omfatter O2, C02og N2.
8. Fremgangsmåte i samsvar med krav 7,karakterisert vedat retenatet er tappet for 02, C02og N2, og at permeatet er rik på 02, C02og N2.
9. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat avgassen inneholder fra 0,01 til 20 volum% av minst én av CF4og C2F6.
10. Fremgangsmåte i samsvar med krav 9,karakterisert vedat retenatet inneholder fra 25 til 100 volum% av minst én av CF4og C2F6, og at permeatet inneholder fra 0 til 0,01 volum% av minst én av CF4og C2F6.
11. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat betingelsene omfatter en temperatur på mellom 10 og 80 °C, et trykkfall på fra mellom 0,2 og 14 kg/ cm<2>, og en strømningshastighet på mellom 10"<4>og 10 Nm<3>/ fi-rn2.
12. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat membranen er valgt blant polyimider; polyamider; polyamidimider; polyestere, polykarbonater; polysulfoner; polyetersulfon; polyeterketon; alkylsubstituerte, aromatiske polyestere og blandinger av polyetersulfon, aromatiske polyimider, aromatiske polyamider, polyamider-imider, fluorert, aromatisk polyimid, polyamid og polyamid-imider.
13. Fremgangsmåte til fremstilling av aluminium,karakterisert vedfølgende trinn: (a) at aluminiumoksid som er løst i en blanding av smeltet kryolitt og aluminiumtrifluorid reduseres elektrolytisk i en elektrolysecelle under dannelse av aluminium. (b) at en avgass som inneholder F2, HF og minst én av CF4og C2F6trekkes ut av elektrolysecellen. (c) at avgassen bringes i kontakt med aluminiumoksid under betingelser som effektivt bevirker at F2og HF reagerer med aluminiumoksidet under dannelse av aluminiumtrifluorid og en gasstrøm som inneholder minst én av CF4og C2F6. (d) at det i det minste én del av aluminiumtrifluoridet fra trinn (c) resirkuleres til elektrolysecellen, samt (e) at gasstrømmen som inneholder minst én av CF4og C2F6bringes i kontakt med en membran under betingelser som effektivt bevirker at det oppnås et retenat som er rik på minst én av CF4og C2F6, og et permeat som er tappet for minst én av CF4og C2F6.
14. Fremgangsmåte i samsvar med krav 13, hvor gasstrømmen inneholder både CF4 og C2F6,karakterisert vedat retenatet er rik på både CF4 og C2F6, og at permeatet er tappet for både CF4og C2F6.
15. Fremgangsmåte i samsvar med krav 13,karakterisert vedat gasstrømmen dessuten inneholder 02, C02 og N2.
16. Fremgangsmåte i samsvar med krav 15,karakterisert vedat retenatet er tappet for 02, C02og N2, og at permeatet er rik på 02, C02og N2.
17. Fremgangsmåte i samsvar med krav 13,karakterisert vedat gasstrømmen inneholder fra 0,01 til 20 volum% av minst én av CF4og C2F6.
18. Fremgangsmåte i samsvar med krav 17,karakterisert vedat retenatet inneholder fra 25 til 100 volum% av minst én av CF4og C2F6og at den permeatet inneholder fra 0 til 0,01 volum% av minst én av CF4og C2F6.
19. Fremgangsmåte i samsvar med krav 13,karakterisert vedat betingelsene omfatter en temperatur på mellom 10 og 80 °C, et trykkfall på fra mellom 0,2 og 14 kg/ cm<2>, og en strømningshastighet på mellom 10"<4>og 10 Nm<3>/ h-m<2>.
20. Fremgangsmåte i samsvar med krav 13,karakterisert vedat membranen er valgt blant polyimider; polyamider; polyamidimider; polyestere, polykarbonater; polysulfoner; polyetersulfon; polyeterketon; alkylsubstituerte, aromatiske polyestere og blandinger av polyetersulfon, aromatiske polyimider, aromatiske polyamider, polyamider-imider, fluorert, aromatisk polyimid, polyamid og polyamid-imider.
NO19992990A 1996-12-23 1999-06-18 Fremgangsmate for gjenvinning av CF4 og C2F6 fra en avgass fra fremstilling av aluminium. NO321288B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/772,469 US5814127A (en) 1996-12-23 1996-12-23 Process for recovering CF4 and C2 F6 from a gas
PCT/US1997/022306 WO1998028062A1 (en) 1996-12-23 1997-12-16 Process for recovering cf4 and c2f6 from a gas

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO992990D0 NO992990D0 (no) 1999-06-18
NO992990L NO992990L (no) 1999-08-20
NO321288B1 true NO321288B1 (no) 2006-04-18

Family

ID=25095170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO19992990A NO321288B1 (no) 1996-12-23 1999-06-18 Fremgangsmate for gjenvinning av CF4 og C2F6 fra en avgass fra fremstilling av aluminium.

Country Status (13)

Country Link
US (2) US5814127A (no)
EP (1) EP0951337B1 (no)
JP (1) JP3274474B2 (no)
CN (1) CN1244813A (no)
AT (1) ATE232132T1 (no)
AU (1) AU715057B2 (no)
BR (1) BR9713633A (no)
CA (1) CA2275907C (no)
DE (1) DE69718933T2 (no)
ES (1) ES2192276T3 (no)
NO (1) NO321288B1 (no)
PL (1) PL334243A1 (no)
WO (1) WO1998028062A1 (no)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5785741A (en) 1995-07-17 1998-07-28 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges, Claude Process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases
IE80909B1 (en) 1996-06-14 1999-06-16 Air Liquide An improved process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases
US6156097A (en) * 1997-05-02 2000-12-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company CO2 removable from fluorocarbons by semipermeable membrane
EP0980347B1 (en) * 1997-05-02 2004-04-14 E.I. Du Pont De Nemours And Company Separation of co 2? from unsaturated fluorinated compounds by semipermeable membrane
US5855647A (en) * 1997-05-15 1999-01-05 American Air Liquide, Inc. Process for recovering SF6 from a gas
US20010009652A1 (en) * 1998-05-28 2001-07-26 Jose I. Arno Apparatus and method for point-of-use abatement of fluorocompounds
US5976222A (en) * 1998-03-23 1999-11-02 Air Products And Chemicals, Inc. Recovery of perfluorinated compounds from the exhaust of semiconductor fabs using membrane and adsorption in series
US6017382A (en) * 1998-03-30 2000-01-25 The Boc Group, Inc. Method of processing semiconductor manufacturing exhaust gases
US6187077B1 (en) * 1998-04-17 2001-02-13 American Air Liquide Inc. Separation of CF4 and C2F6 from a perfluorocompound mixture
US6395066B1 (en) * 1999-03-05 2002-05-28 Ube Industries, Ltd. Partially carbonized asymmetric hollow fiber separation membrane, process for its production, and gas separation method
SG80623A1 (en) * 1999-04-26 2001-05-22 Air Prod & Chem Recovery of perfluorinated compounds from the exhaust of semiconductor fabs using membrane and adsorption in series
DE19923155A1 (de) * 1999-05-20 2000-11-23 Solvay Fluor & Derivate SF¶6¶-Abtrennung aus Isoliergasen aus gasisolierten Leitungen
FR2798076B1 (fr) 1999-09-06 2002-05-24 Air Liquide Procede d'elimination par permeation des composes fluores ou fluorosoufres d'un flux de xenon et/ou de krypton
IT1311147B1 (it) * 1999-11-04 2002-03-04 Edk Res Ag Macchina per pulizia localizzata con cella, elettrolitica e/o adultrasuoni, di decapaggio e/o lucidatura
JP4018858B2 (ja) * 1999-12-20 2007-12-05 大同エアプロダクツ・エレクトロニクス株式会社 パーフルオロ化合物分離回収方法およびそれに用いるパーフルオロ化合物分離回収装置
JP2002035528A (ja) * 2000-07-26 2002-02-05 Japan Atom Energy Res Inst ガス分離装置
JP2002147948A (ja) * 2000-11-10 2002-05-22 Japan Organo Co Ltd ガス分離装置及びガス分離方法
US6837982B2 (en) 2002-01-25 2005-01-04 Northwest Aluminum Technologies Maintaining molten salt electrolyte concentration in aluminum-producing electrolytic cell
US6860920B2 (en) * 2002-03-28 2005-03-01 L'air Liquide-Societe Anoyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes George Claude Block polyester-ether gas separation membranes
US6919015B2 (en) * 2002-12-16 2005-07-19 3M Innovative Properties Company Process for manufacturing fluoroolefins
US6669760B1 (en) * 2003-04-08 2003-12-30 Air Products And Chemicals, Inc. Separation of C2F6 from CF4 by adsorption on activated carbon
US7018448B2 (en) * 2003-10-28 2006-03-28 Advanced Technology Materials, Inc. Gas cabinet including integrated effluent scrubber
US7575687B2 (en) * 2005-08-16 2009-08-18 Ge Osmonics, Inc. Membranes and methods useful for caustic applications
NO332375B1 (no) 2008-09-19 2012-09-10 Norsk Hydro As Punktmater med integrert avgassoppsamling samt en fremgangsmate for avgassoppsamling
EP2458034A1 (en) * 2010-01-21 2012-05-30 Alstom Technology Ltd A method of ventilating an aluminium production electrolytic cell
EP2489422B1 (en) * 2011-02-18 2013-10-30 Alstom Technology Ltd A device and a method of cleaning an effluent gas from an aluminium production electrolytic cell
CN102409360A (zh) * 2011-11-22 2012-04-11 中国铝业股份有限公司 一种识别并抑制铝电解槽pfc排放的方法
US8920540B2 (en) * 2012-06-08 2014-12-30 Alstom Technology Ltd Compact air quality control system compartment for aluminium production plant
ES2583903T3 (es) 2013-07-30 2016-09-22 Haldor Topso¿E A/S Procedimiento para producir CO de alta pureza mediante purificación con membrana de CO producido mediante SOEC
CN106149008A (zh) * 2015-04-22 2016-11-23 沈阳铝镁科技有限公司 铝电解槽烟道自动清灰装置
CN107413183B (zh) * 2016-05-24 2020-10-20 中国石油化工股份有限公司 一种有机废气回收处理工艺与成套装置
NO20190343A1 (en) 2019-03-14 2020-09-15 Norsk Hydro As Arrangement for collection of hot gas from an electrolysis process, and a method for such gas collection

Family Cites Families (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA613352A (en) * 1961-01-24 Aluminum Company Of America Electrolytic production of aluminum
US2947687A (en) * 1954-10-29 1960-08-02 American Oil Co Separation of hydrocarbons by permeation membrane
US2953502A (en) * 1955-05-24 1960-09-20 American Oil Co Separation of azeotropic mixtures
US2997132A (en) * 1956-03-23 1961-08-22 Svenska Flaektfabriken Ab Method for the ventilating of plants for the manufacture of aluminium or similar products
US2960462A (en) * 1957-09-30 1960-11-15 American Oil Co Dual film combinations for membrane permeation
US2970106A (en) * 1958-01-31 1961-01-31 American Oil Co Aromatic separation process
US3307330A (en) * 1965-04-30 1967-03-07 Du Pont Diffusion process and apparatus
US3508994A (en) * 1966-07-07 1970-04-28 Dorr Oliver Inc Method for producing membrane separation devices
US3648845A (en) * 1969-09-02 1972-03-14 Us Interior Thin film separation membranes and processes for making same
US3616607A (en) * 1970-04-06 1971-11-02 Northern Natural Gas Co Separation of nitrogen and methane containing gas mixtures
US3792571A (en) * 1971-04-02 1974-02-19 Showa Denko Kk Method and apparatus for purifying waste gas
US3904494A (en) * 1971-09-09 1975-09-09 Aluminum Co Of America Effluent gas recycling and recovery in electrolytic cells for production of aluminum from aluminum chloride
SE362901B (no) * 1971-10-27 1973-12-27 Svenska Flaektfabriken Ab
US3790143A (en) * 1972-07-31 1974-02-05 Fuller Co Removal of fluorides from gases
DE2248818C2 (de) * 1972-10-05 1981-10-15 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Dünne porenfreie Polycarbonatfolien und -filme
US3823079A (en) * 1972-12-14 1974-07-09 Reynolds Int Inc Aluminum reduction cell operating system
DE2403282A1 (de) * 1974-01-24 1975-11-06 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur abscheidung von fluorwasserstoff aus abgasen der aluminiumelektrolyse durch trockenadsorption an aluminiumoxid unter vollstaendiger abtrennung der schaedlichen begleitelemente
US4113628A (en) * 1974-06-05 1978-09-12 E. I. Du Pont De Nemours And Company Asymmetric polyimide membranes
US4192824A (en) * 1976-09-23 1980-03-11 Coal Industry (Patents) Limited Aromatic hydrocarbon resins
GB1593524A (en) * 1976-11-19 1981-07-15 Merck & Co Inc 1-carba-2-penem-3-carboxylic acids
US4132824A (en) * 1977-07-21 1979-01-02 General Electric Company Method for casting ultrathin methylpentene polymer membranes
US4156597A (en) * 1977-09-23 1979-05-29 General Electric Company Ultrathin polyetherimide membrane and gas separation process
US4155793A (en) * 1977-11-21 1979-05-22 General Electric Company Continuous preparation of ultrathin polymeric membrane laminates
DE3062739D1 (en) * 1979-07-26 1983-05-19 Ube Industries Process for preparing aromatic polyimide semipermeable membranes
JPS57167414A (en) * 1981-04-03 1982-10-15 Ube Ind Ltd Production of polyimide hollow fiber
JPS57170936A (en) * 1981-04-14 1982-10-21 Ube Ind Ltd Preparation of porous polyimide film
GB2101137B (en) * 1981-04-14 1984-09-26 Ube Industries Producing porous aromatic imide polymer membranes
JPS57209607A (en) * 1981-06-22 1982-12-23 Ube Ind Ltd Preparation of polyimide separation film
JPS5895541A (ja) * 1981-11-30 1983-06-07 Mitsubishi Chem Ind Ltd 気体分離膜
CA1197074A (en) * 1981-12-04 1985-11-26 Isaias Loukos Method and apparatus for cleaning waste gases from aluminum production facilities
JPS59160506A (ja) * 1983-02-28 1984-09-11 Kuraray Co Ltd 複合中空糸分離膜およびその製造法
US4551156A (en) * 1984-01-16 1985-11-05 Standard Oil Company Permselective membrane compositions for gas separations and process for the separation of gases therewith
US4557921A (en) * 1984-06-27 1985-12-10 Ethyl Corporation Purification of halide
JPS6135803A (ja) * 1984-07-26 1986-02-20 Shin Etsu Chem Co Ltd 複合中空糸
US4602922A (en) * 1984-11-09 1986-07-29 Research Foundation Of State University Of New York Method of making membranes for gas separation and the composite membranes
US4681602A (en) * 1984-12-24 1987-07-21 The Boeing Company Integrated system for generating inert gas and breathing gas on aircraft
JPS61187918A (ja) * 1985-02-18 1986-08-21 Asahi Chem Ind Co Ltd ドライ・エツチング方法
JPS621404A (ja) * 1985-06-27 1987-01-07 Mitsubishi Rayon Co Ltd 多層複合中空繊維状膜及びその製造法
WO1987000213A1 (en) * 1985-06-27 1987-01-15 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Composite hollow yarn and a process for producing the same
US4781907A (en) * 1985-12-04 1988-11-01 Mcneill John M Production of membrane-derived nitrogen from combustion gases
IT1196487B (it) * 1986-07-15 1988-11-16 Techmo Car Spa Procedimento per depurare i gas emessi dai forni di elettrolisi per la produzione di alluminio e relativa apparecchiatura
DE3629817A1 (de) * 1986-09-02 1988-03-03 Bergwerksverband Gmbh Verfahren zur verringerung der schadstoffemisionen von kraftwerken mit kombinierten gas-/dampfturbinenprozessen mit vorgeschalteter kohlevergasung
US4717394A (en) * 1986-10-27 1988-01-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polyimide gas separation membranes
US4756932A (en) * 1987-06-11 1988-07-12 Air Products And Chemicals, Inc. Process for making highly permeable coated composite hollow fiber membranes
US4826599A (en) * 1987-07-10 1989-05-02 Union Carbide Corporation Composite membranes and their manufacture and use
US4881953A (en) * 1988-09-15 1989-11-21 Union Carbide Corporation Prevention of membrane degradation
US4906256A (en) * 1989-03-23 1990-03-06 Membrane Technology & Research, Inc. Membrane process for treatment of fluorinated hydrocarbon-laden gas streams
US5055116A (en) * 1989-05-22 1991-10-08 Hoechst Celanese Corp. Gas separation membranes comprising miscible blends of polyimide polymers
GB8916510D0 (en) * 1989-07-19 1989-09-06 Boc Group Plc Separation of gas mixtures
US5042992A (en) * 1990-03-21 1991-08-27 W. R. Grace & Co.-Conn. Gas separation material
US5085676A (en) * 1990-12-04 1992-02-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Novel multicomponent fluid separation membranes
US5391219A (en) * 1991-04-15 1995-02-21 Nitto Denko Corporation Method for the separation and concentration of gas using a composite or asymmetric fluorine-containing polyimide membrane
US5232472A (en) * 1992-11-03 1993-08-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polyimide and polyamide-imide gas separation membranes
US5378263A (en) * 1992-12-21 1995-01-03 Praxair Technology, Inc. High purity membrane nitrogen
US5281253A (en) * 1993-01-06 1994-01-25 Praxair Technology, Inc. Multistage membrane control system and process
US5282969A (en) * 1993-04-29 1994-02-01 Permea, Inc. High pressure feed membrane separation process
US5785741A (en) * 1995-07-17 1998-07-28 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges, Claude Process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases

Also Published As

Publication number Publication date
CA2275907C (en) 2005-11-15
AU5593798A (en) 1998-07-17
JP3274474B2 (ja) 2002-04-15
DE69718933D1 (de) 2003-03-13
AU715057B2 (en) 2000-01-13
ATE232132T1 (de) 2003-02-15
CA2275907A1 (en) 1998-07-02
NO992990L (no) 1999-08-20
EP0951337B1 (en) 2003-02-05
CN1244813A (zh) 2000-02-16
US5814127A (en) 1998-09-29
NO992990D0 (no) 1999-06-18
DE69718933T2 (de) 2003-12-24
PL334243A1 (en) 2000-02-14
EP0951337A1 (en) 1999-10-27
BR9713633A (pt) 2000-04-11
US5968334A (en) 1999-10-19
WO1998028062A1 (en) 1998-07-02
ES2192276T3 (es) 2003-10-01
JP2000509653A (ja) 2000-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO321288B1 (no) Fremgangsmate for gjenvinning av CF4 og C2F6 fra en avgass fra fremstilling av aluminium.
US5069686A (en) Process for reducing emissions from industrial sterilizers
EP0853970B1 (en) An improved process for separation and recovery of perfluorocompound gases
US6214089B1 (en) Process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases
US6605133B1 (en) Process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases
EP0502877B1 (en) Process for recovering condensable components from gas streams
US5861049A (en) Chlorine separation process combining condensation, membrane separation and flash evaporation
EP2318121B1 (en) Recovery of a gaseous component from a mixture of gaseous compounds
US5538535A (en) Membrane process for treatment of chlorine-containing gas streams
US6723153B2 (en) Isolation of SF6 from insulating gases in gas-insulated lines
US7332017B2 (en) Method and apparatus for separation of moisture from fluids
JP3727552B2 (ja) パーフルオロ化合物ガスの分離回収装置
Li et al. Process for recovering CF 4 and C 2 F 6 from a gas
JP2001510395A (ja) モレキュラーシーブ膜を用いる過フッ化化合物およびヒドロフルオロカーボンガスの回収
CZ226099A3 (cs) Způsob izolace tetrafluormethanu hexafluorethanu z plynu
WO1999036159A1 (en) Process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases
JP2000334249A (ja) 膜と吸着を連続して用いる半導体製造における排ガスからのフッ素化合物の分離方法
IL135653A (en) Semiconductor production system and recovery of at least one perfluorocompound gas from a gas mixture flowing from such a system

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees