Исходя из вышесказанного, наиболее полный контроль над фтористыми выбросами может быть достигнут в том случае, когда глинозем имеет высокую удельную поверхность ВЕТ. Желательным также является присутствие влаги в адсорбенте. Структурные требования к глинозему при улавливании мелких твердых частиц, или двуокиси серы кажутся однако малоуместными. В последнем случае превалирующая адсорбция HF препятствует поглощению SO₂ без большого избытка используемого глинозема.

Оценка минимальной величины удельной поверхности может быть сделана только на основании знания уровня газообразных выбросов, а также конструкционных характеристик и дизайна сухого скруббера. Однако в качестве генерального правила принимается минимальная удельная поверхность 25 м²/г, поскольку равновесное насыщение не достигается. Если пользоваться этой минимальной величиной, то весь подаваемый для питания глинозем будет необходимо пропускать через эффективно сконструированный сухой скруббер.

В прошлом состоялась широкая дискуссия на тему прочих структурных требований к используемому в системе сухой газоочистки глинозему, таких как содержание альфа- и гамма-фаз, а также потерь при прокаливании, однако новые результаты показали, что кристаллическая структура влияет на процесс слабо. Поэтому роль, которую играет влага в обеих интерпретациях может иногда быть обманчива.

Поддержание необходимой пропорции влаги для адсорбции согласно механизма, представленного в параграфе в определенных климатических условиях может быть затруднительным, если производители должны полагаться на атмосферную влажность. Поэтому более равномерная адсорбция будет проходить в том случае, если глинозем имеет собственную влагу, и это объясняет факт, почему некоторые производители предпочитают высокое содержание потерь при прокаливании. Кальцинация глинозема идет по сложному механизму, но всегда существует корреляция между кристаллической структурой, удельной поверхностью и содержанием влаги. Фактически, наиболее предпочтительными являются глиноземы, имеющие высокий уровень потерь при прокаливании и большую удельную поверхность ВЕТ.

Системы сухой газоочистки

Фтористый водород непосредственно хемосорбируется на кристаллический глинозем из сухого горячего газа. Свежий (первичный) глинозем подается непосредственно в поток газа, который смешивается и реагирует с ним. Затем прореагировавший глинозем, а также частицы твердых фторидов и другие твердые материалы удаляются из газового потока при пропускании через рукавные фильтры. Собранный (вторичный) глинозем, содержащий почти все фториды и твердые частицы, выброшенные в процессе электролиза подается затем в электролизер. Поэтому весь процесс улавливания выбросов работает как замкнутый цикл. Не только газообразные и твердые фториды, но также и весь мелкий материал (главным образом глиноземная пыль) улавливаются не менее чем на 98% и возвращаются непосредственно в процесс электролиза.

Для хорошего контакта газ/глинозем и эффективной фильтрации необходима соответствующая конструкция системы газосбора. Энергопотребление следует снизить, а сама система должна быть оснащена оборудованием для контроля, подачи глинозема и его транспортировки.

Надежность в эксплуатации является жизненно важной, поскольку стандарты фторидных выбросов очень жесткие, и выделение неочищенного газа вследствие неполадок системы недопустимо.

Сухие системы газоочистки разрабатываются с достаточной гибкостью, позволяющей работать при значительном снижении производительности вследствие аварий любой составляющей системы. Повседневное обслуживание не позволяет превышать производительность сухой системы. В системе также необходимо наличие промежуточных емкостей, поскольку резервное оборудование требуется при таких операциях, как подача глинозема. И поэтому 100% - я надежность воспринимается как большая награда.

Рисунок 2. Система сухой газоочистки Флакт для электролизеров Содерберга с верхним токоподводом.

Поскольку газ электролизеров Содерберга в 5-10 раз более концентрирован по сравнению с газом, отходящим от электролизеров с укрытием и обожженными анодами, эти два типа ванн требуют различной конструкции систем сухой газоочистки. В реакционной зоне отношение глинозем/газ также значительно варьируется. На рисунке 2 показана принципиальная схема системы сухой газоочистки для электролизеров Содерберга с верхним токоподводом. Электрофильтр удаляет примерно 95% железа и других твердых примесей, которые в противном случае будут возвращены в электролизеры. Конденсированные смолистые вещества в виде аэрозолей также улавливаются фильтрами, но смолистые, которые существуют в газовой фазе проходят дальше.

Эффективность улавливания конденсируемых веществ зависит от температуры газа. После подачи глинозема смесь глинозема и газа реагирует в высокоэффективных вертикальных реакторах. Концентрация Al₂O₃ в реакторах слишком высока для эффективной работы рукавных фильтров, и поэтому взвесь глинозема собирается в предварительном осадителе, который установлен либо над, либо встроен во вторичный силос для глинозема. Окончательная очистка газа происходит в рукавных фильтрах.

Рис.3. Система сухой газоочистки Флакт для электролизеров с укрытием и обожженными анодами.

Практическое применение систем сухой газоочистки может широко варьироваться в зависимости от доступных площадей и местных требований. Конструирование систем под заказ является обычной практикой даже в том случае, когда они включают в себя основные компоненты, указанные на рисунках 2 и 3.

Сухие скруббера могут быть установлены как индивидуальные системы в двориках между корпусами, обрабатывая, к примеру отходящие газы одной серии, или централизованно, за пределами комплекса корпусов электролизе. Последняя схема позволяет очищать газы от всех корпусов электролиза и требует наличия длинных газоходов. Преимущества больших систем в том, что они имеют центральные посты управления оборудованием и процессом.

Как уже отмечалось, обязательным для системы сухой газоочистки является профилактическое обслуживание. Газ, отходящий от обычной серии электролизеров с обожженными анодами пропускается через 5000 рукавных фильтров. Наиболее высокая достигаемая эффективность газоочистки зависит от состояния каждого рукавного фильтра. Нормальный срок службы фильтра составляет 2-3 года. Он достигается при хорошо работающей службе ремонта. Для этого Флакт разработал систему рукавных фильтров, позволяющую выполнять замену отдельных фильтров на месте с чистой стороны через легкие люки над фильтрами. Это наиболее предпочтительный метод замены фильтров, поскольку он позволяет сэкономить затраты на работу тяжелого крана и службы ремонта. В специальных случаях возможна замена фильтровального модуля в целом, в один или два приема. Сдвижной или подъемный верх обеспечивает быстрый доступ к чистой стороне фильтровальной секции, а замена модуля в целом осуществляется в случае аварии, или, по необходимости при текущем ремонте. Испытаны также другие системы сухой газоочистки, к примеру, такие как реактор с подачей глинозема для хемосорбции газообразного фтора, установленный перед электрофильтром для сбора твердых частиц и прореагировавшего глинозема. В сравнении с системами, оборудованными рукавными фильтрами главными недостатками их являются пониженная эксплуатационная готовность и относительно низкая эффективность улавливания твердых частиц.

Электрофильтры должны быть крупными и многостадийными, если содержание твердых частиц на выходе должно соответствовать 30 мг/нм³, в сравнении с рукавными фильтрами, обеспечивающими содержание твердых частиц на выходе в некоторых случаях даже менее 5 мг/нм³.