CZ226099A3

CZ226099A3 - Způsob izolace tetrafluormethanu hexafluorethanu z plynu

Info

Publication number: CZ226099A3
Application number: CZ19992260A
Authority: CZ
Inventors: Yao-En Li
Original assignee: L´Air Liquide Societe Anonyme Pour L´Etude Et, L´Exploitation Des Procedes Georges Claude
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 2000-02-16

Abstract

Způsob spočívá v a/ odstranění anorganických fluoridů z odplynu elektrolyzéru pro výrobu hliníku, obsahujícího anorganické fluoridy a alespoňjeden z CF4 a Cy6, přičemž se získá vyčištěný odplyn, ab/ uvedení vyčištěného odplynu do styku s membránou při teplotě 10 až 80 °C, tlakovém spádu 0,02 až 1,4 MPa a průtoku mezi 10"4 až 10 Nrrř/hm2, čímž se získá zadržený proud plynu bohatý na alespoňjeden zCF4 a QFg a prošlý proud plynu, zbavený alespoňjednoho zCF4 aC2F6.

Description

Oblast techniky

Vynález se obecně týká způsobu rozděleni plynů. Vynález se zejména týká způsobu odstraněni alespoň jednoho z CF„ a C₂F₆ z proudu plynu za použiti membrány. Vynález se rovněž zejména týká způsobu výroby hliníku, při kterém se alespoň jeden z CF₄ a C₂F₆ odstraňuje z proudu plynu za použití membrány.

Dosavadní stav techniky

Běžně se kovový hliník pro komerční účely vyrábí ve dvou stupních. První stupeň zahrnuje extrakci oxidu hlinitého (A1₂O₃) z bauxitu za použití Bayerova postupu. Druhý stupeň zahrnuje redukci oxidu hlinitého, který je rozpuštěn ve směsi roztaveného kryolitu (Na₃AlF₆) a fluoridu hlinitého (A1F₃) v elektrolyzéru při teplotě asi 950 až 960 °C za použití Hall-Heroultova postupu. Ve druhém stupni se hliník-obsahující ionty redukují elektrochemicky za tvorby kovového hliníku na povrchu kovové katody.

V průběhu normální elektrolýzy se spotřebovávají uhlíkové anody v důsledku reakce kyslík-obsahujících iontů s uhlíkem uhlíkových anod za vzniku oxidu uhličitého a kovového hliníku podle následující reakce:

2A1₂O₃ + 3C -> 4A1 + 3CO₂

Avšak za určitých podmínek dochází v elektrolyzéru k anodovému efektu, který je charakterizován následujícími jevy:

1) koncentrace oxidu hlinitého v elektrolytu klesne pod 2 hmotn.%,

2) když koncentrace kyslik-obsahujících iontů klesne, převažuje v blízkosti anody vyšší koncentrace fluoridových iontů,

3) výrazně vzroste anodové polarizační napětí,

4) dojde k překročení kritické proudové hustoty na anodě, při které ještě dochází na anodě k odevzdání nábojů pouze u kyslik-obsahujících aniontů, a

5) na povrchu anody případně dochází k vylučování F₂ rozkladem kryolitu.

V průběhu anodového efektu fluor vylučovaný na anodě

reaguje s	uhlíkem	anody za	tvorby	CF₄ a C₂F₆ podle
následuj ící	reakce:
	2Na₃AlF₆	+ 2C 2A1	+ 2NaF +	cf₄ + c₂f₆ .
Uvedený	anodový	efekt je detailněji	popsán v: Alton T.
Tabereaux,	Anodě Effects, PFCs,	Global	Warming, and the

Aluminium Industry, JOM, str.30-34 (listopad 1994).

U normálního elektrolyzéru činí denní emise CF₄ a C₂F_g 0,25 kg. Provoz výroby hliníku normálně zahrnuje 100 až 200 elektrolyzérů, což představuje u takového provozu denní emisi CF₄ a C₂F_b asi 50 kg.

Tato emise CF₄ a C₂F_Ó z provozů pro výrobu hliníku byla normálně vypouštěna přímo do atmosféry. Avšak tyto plyny, které jsou 10 000 krát účinnější v rámci skleníkového efektu než oxid uhličitý, byly v nedávné době klasifikovány jako plyny výrazně přispívající k celkovému oteplování naší planety. Po podepsání konvence týkající se změny klimatu na naší planetě (United Nations Framework Convention on Climate Change) a usilující o snížení množství emisí plynů způsobujících takové globální oteplení, je žádoucí dosáhnout v provozech výroby hliníku • · . · · • · · • · · · · • · · * · · • · · ♦ ·· * · omezení na minimum nebo úplné eliminace vypouštění uvedených emisí do atmosféry.

Splnění tohoto úkolu v rámci průmyslu výroby hliníku je cílem tohoto vynálezu.

Řšení podle vynálezu bude zřejmé z následujícího popisu, patentových nároků a připojených obrázků.

Podstata vynálezu

Vynález se týká způsobu izolace alespoň jednoho z CF₄ a C₂F₆z odplynu z elektrolyzéru pro výrobu hliníku. Tento způsob zahrnuje následující stupně:

a) odstranění anorganických fluoridů z odplynu obsahujícího anorganické fluoridy a alespoň jeden z CF₄ a C₂F_S, přičemž se získá vyčištěný odplyn, a

b) uvedení do styku vyčištěného odplynu s membránou za podmínek, při kterých se získá zadržený proud plynu bohatý na alespoň jeden z CF₄ a C₂F₆ a prošlý proud plynu zbavený alespoň' jednoho z CF₄ a C₂F₆.

Vynález se dále týká způsobu výroby hliníku. Tento způsob zahrnuje následující stupně:

a) elektrolytická redukce oxidu hlinitého rozpuštěného ve směsi roztaveného kryolitu a fluoridu hlinitého v elektrolyzéru, při které se vyrobí hliník,

b) odtahování odplynu obsahujícího F₂, HF a alespoň jeden z CF₄ a C₂F_b z elektrolyzéru,

c) uvedení do styku odplynu s oxidem hlinitým za podmínek, při kterých dochází k tvorbě fluoridu hlinitého a proudu plynu obsahujícího alespoň jeden z CF₄ a C₂F₆,

d) recyklování alespoň části fluoridu hlinitého ze stupně c) do elektrolyzéru, a

e) uvedení do styku proudu plynu obsahujícího alespoň jeden z CF₄ a C₂F₆ s membránou za podmínek, při kterých dochází k získání zadrženého proudu plynu bohatého na alespoň jeden « · · · > · · ·· · · ·« • « ·· ·· z CF₄ a C₂F_b a prošlého proudu plynu zbaveného alespoň jednoho z CF, a C..F..

i. b

Stručný popis obrázků

Na připojených výkresech obr.l znázorňuje proudové schéma způsobu izolace CF₄ a C₂F₆podle vynálezu, obr.2 znázorňuje graf uvádějící relativní propustnosti N₂,

CF₄ a C₂F_b skrze specifickou membránu při různých teplotách a obr.3 znázorňuje provedení membránového systému použitelného v rámci vynálezu.

Nej obecněji se vynález týká způsobu odstranění alespoň jednoho z CF₄ a C₂F_tí z proudu plynu. Výhodně se vynález týká způsobu společného odstranění CF₄ a C₂F₆ z proudu plynu, který tyto složky obsahuje.

Před uvedenou separací proud plynu výhodně obsahuje asi 0,01 až asi 20 obj.% alespoň jednoho z CF₄ a C₂F_tí. Kromě obsahu alespoň jednoho z CF₄ a C₂F₆ proud plynu může obsahovat také kyslík, oxid uhličitý a dusík, jakož i další plynné složky.

Způsob podle vynálezu zahrnuje stupeň, při kterém se proud plynu uvede do styku s membránou za podmínek, při kterých se získá zadržený proud plynu bohatý na alespoň jeden z CF₄ a' C₂F₆a prošlý proud plynu zbavený alespoň jednoho z CF₄ a C₂F_a.

Výhodně je zadržený proud plynu zbaven kyslíku, oxidu uhličitého a dusíku, zatímco prošlý proud plynu je bohatý na kyslík, oxid uhličitý a dusík. V případě, že jsou v proudu plynu obsaženy obě f luorouhlí kové složky CF₄ a C₂F_b, potom uvedení do styku s membránou výhodně vede k získání zadrženého proudu plynu bohatého na obě tyto fluorouhlíkové složky CF₄ a C₂F_b a prošlého proudu plynu zbaveného obou fluorouhlíkových složek CF₄ a C₂F_Ó.

V rámci této popisné části a patentových nároků výraz bohatý znamená, že koncentrace příslušné složky v daném proudu plynu je vyšší než koncentrace této složky v plynném «'· proudu před jeho uvedením do styku s membránou. Podobně výraz zbavený znamená, že koncentrace příslušné složky v daném proudu je nižší než koncentrace této složky v proudu plynu před jeho uvedením do styku s membránou.

Zadržený proud plynu výhodně obsahuje asi 25 až asi 100 obj.% alespoň jednoho z CF₄ a C₂F_o. Prošlý proud plynu výhodně obsahuje asi 0 až asi 0,01 obj.% alespoň jednoho z CF₄ a C₂F₆.

V rámci výhodného provedení vynálezu se čistota prošlého a zadrženého proudu plynu zlepší uvedením těchto proudů do styku s dodatečnými membránami uspořádanými v sérii. Takový způsob může být realizován jako systém vícestupňové membránové separace, který je zobrazen na obr.3. Jak je to zřejmé z tohoto obrázku, může být jak prošlý, tak i zadržený proud plynu uveden do styku s další membránovou jednotkou za účelem zvýšení čistoty těchto proudů. Počet takových kontaktních stupňů m a n se může měnit v závislosti na požadované čistotě každého z obou uivedených proudů plynu. Použitím takového postupu je možné dosáhnout 100% izolace alespoň jednoho z CF₄ a C₂F_S s čistotou blížící se 100 %.

V rámci způsobu podle vynálezu může být použita libovolná membrána, pokud je schopna selektivně zadržet alespoň jeden z CF₄ a C₂F₆ a propustit ostatní plynné složky přítomné v plynném proudu. Materiál membrány by měl být také v podstatě inertní vůči plynným složkám určeným k oddělením, což znamená, že by s těmito složkami neměl reagovat.

Membránami použitelnými v rámci vynálezu jsou výhodně sklovité membrány, jako například polymerní membrány výhodně vyrobené z polyimidů, polyamidů, polyamid-imidů, polyesterů, polykarbonátů, polysulfonů, polyethersulfonů, polyetherketonů, alkylem-substituovaných aromatických polyesterů, směsí polyethersulfonů, aromatických polyimidů, aromatických polyamidů, polyamid-imidů, fluorovaných aromatických polyimidů, polyamidů a polyamid-imidů, sklovité polymerní membrány, jako například membrány popsané v USSN 08/247,125 (20.5.1994), a membrány vyrobené z acetátů celulózy, z jejich směsí a jejich • · ·» · · ·· • β · · · · • · · · · ·· · • · » · ··· ··· • · · · · ·· ·· ·· ·· kopolymerů, jakož i z jejich substituovaných polymerů (např. alkyl,aryl), a podobně.

Asymetrické membrány se připraví srážením roztoků polymerů v nerozpouštědlech mísitelných s použitými rozpouštědly. Takové membrány jsou charakterizované hutnou separační vrstvou nesenou anisotropním nosičem, mají detinovanou poréznost a jsou připraveny v jediném stupni. Příklady takových membrán a způsobů jejich výroby jsou popsány v patentech US 4,113,628, 4,378,324, 4,460,526, 4,474,662, 4,485,056, 4,512,893, 5,085,676 a 4,717,394. Poslední dva z uvedených patentových dokumentů popisují přípravu asymetrických separačních membrán ze specifických polyimidů. Obzvláště výhodnými membránami jsou polyimidové asymetrické membrány pro separaci plynů popsané v uvedeném patentu US 5,085,676.

Při přetlakovém separačním procesu využívajícím k separaci plynů separační membránu se jedna strana separační membrány uvede do styku s komplexní vícesložkovou plynnou směsí, přičemž některé z plynných složek prochází skrze membránu rychleji než ostatní složky. Separační membrána takto umožňuje některým plynným složkám průchod touto membránou, zatímco pro ostatní složky plynné směsi představuje relativní bariéru. Relativní rychlost průchodu plynu membránou je funkcí složení materiálu, ze kterého je membrána zhotovena, a její morfologie. V rámci dosavadního stavu techniky bylo stanoveno, že vlastní propustnost polymerní membrány je dána kombinací difúze plynu skrze membránu, regulovanou částečně naplněným a molekulrně volným objemem materiálu, a rozpustností plynu v uvedeném materiálu. Selektivita je vyjádřena jako poměr propustností dvou plynů separovaných materiálem membrány. V tomto ohledu je nanejvýše žádoucí vytvořit bezdefektní hutné separační vrstvy zajišťující vysokou selektivitu separace plynů.

Kompozitní separační membrány mají obvykle hutnou separační vrstvu na předběžně vytvořeném mikroporézním podkladu. Separační vrstva a podklad mají obvykle odlišné složení. Byly vyvinuty kompozitní separační membrány mající strukturu ι A A * · ► A A ·

A A ··

A A ·· » A · 4 > A A 4

AAA ··<

A <

AA AA

2,947,687, 2,970,106,

2,953,502, 2,960,462,

4,602,922, 4,132,824, tvořenou ultratenkou hutnou separační vrstvu nesenou anisotropním mikroporézním nosičem. Takové struktury kompozitních membrán byly získány laminováním ultratenké hutné separační vrstvy na předběžně připravený anisotropní nosiče membrány. Příklady takových membrán a způsobu jejich přípravy jsou uvedeny v patentech US 4,644,669, 4,689,267, 4,741,829,

3,616,607, 4,714,481,

4, 7.13,292, 4,086,310,

4,192,824, 4,155,793 a 4,156,597.

Alternativně mohou být kompozitní separační membrány.určené pro separaci plynů získány vícestupňovým preparačním postupem, při kterém se nejdříve vytvoří anisotropní porézní substrát, načež se tento substrát uvede do styku s membránotvorným roztokem. Příklady takových způsobů jsou popsány v patentech US 4,826,599, 3,648,845 a 3,508,994.

Patent US 4,756,932 popisuje způsob přípravy kompositních membrán s dutými vlákny společným vytlačováním několika vrstev roztoků polymerů, které se následně vysráží v nerozpouštědle uvedených polymerů, které rozpouštědly.

ZJe mí sitelné použitými

V rámci jednoho provedení způsobu podle vynálezu může být membrána následně ošetřena nebo ovrstvena vytlačována s vrstvou fluorovaného nebo polymeru za účelem zvýšení její odolnosti nebo společně perfluorováného proti působeni škodlivých složek přítomných v plynné směsi, ze které mají být odděleny CF, a C,F₆, to při nízké koncentraci uvedených škodlivých složek nebo při dočasném styku s takovými složkami.

Průběh proměnných, membrány z zvlákňování dutých vláken závisí na mnoha které mohou ovlivnit morfologii a vlastnosti dutých vláken. Tyto proměnné zahrnují složení roztoku polymeru použitého k vytvoření vláken, složení tekutiny vstřikované do dutiny extrudátu dutého vlákna v průběhu zvlákňování, teplota zvlákňovací trysky, koagulační médium použité ke zpracování extrudátu dutého vlákna, teplota tohoto koagulačního média, rychlost koagulace polymeru, rychlost ·

> · «

0 · ··<

vytlačování vlákna, rychlost navíjené vlákna na navíjecí buben, a podobně.

Teplota plynné směsi nebo/a membrány v průběhu kontaktní periody se může pohybovat od asi -10 °C do asi 100 °C. Výhodně se tato teplota pohybuje mezi asi 10. a 80 °C. Výhodněji se tato teplota pohybuje od teploty okolí, tj . od teploty asi 20 áž 25 °C, do asi 60 °C.

Při způsobu podle vynálezu je výhodné dosáhnout tlakového spádu přes membránu nižšího než asi 14 MPa. Výhodněji by se měl uvedený tlakový spád pohybovat mezi asi 0,002 a asi 1,4 MPa. Ještě výhodněji by uvedený tlakový spád měl činit asi 0,14 až 0,42 MPa.

Požadovaného tlakového spádu přes membránu může být dosaženo jedním ze dvou způsobů. Při prvním z těchto způsobů se proud plynu přiváděný do styku s membránou stlačí. Výhodnými kompresory jsou utěsněné a oleje-prosté kompresory, jakými jsou například kompresory, které jsou komerčně dostupné pod označením Powerex u firmy Powerex Harrison Company, Ohio. Při druhém z uvedených způsobů, který je ostatně výhodnější, se tlakového spádu přes membránu dosáhne snížením tlaku na straně membrány, kterou opouští proud plynu prošlý membránou. K dosažení takového snížení tlaku na výstupní straně membrány může být použito vakuové čerpadlo nebo jakékoliv jiné odsávací zařízení.

Rychlost proudění proudu plynu skrze membránu se může měnit od asi 0 do asi 10⁵ Nm³/h na čtvereční metr membrány dostupné pro separaci. Výhodně uvedená rychlost proudění činí asi ΚΓ⁴až 10 Nm^!/h.m². Ještě výhodněji tato rychlost proudění činí asi 0,1 až asi 0,5 Nm³/h.m².

V rámci výhodného provedení se vynález týká způsobu izolace alespoň jednoho z CF₄ a C₂F₆ z odplynu opouštějícího elektrolyzér pro výrobu hliníku. Takový odplyn obsahuje 1) plynné složky jako O₂, CO₂ a N₂, 2) anorganické fluoridy jako F₂, HF a NaAlF₄ a 3) alespoň jeden z CF„ a C₂F₆. Tento odplyn φ φφφ φ φ *

může rovněž obsahovat uhlovodíky a velké množství částicových materiálů.

První stupeň tohoto způsobu zahrnuje odstranění uvedených anorganických fluoridů z odplynu, přičemž se získá vyčištěný odplyn. Uvedené anorganické fluoridy se výhodně z odplynu odstraní za použití kaustického skrubru. Skrubr může být mokrý nebo suchý. Suché skrubry jsou nbykle skrubry pryskyřičného typu nebo typu soda-vápno, přičemž mohou být použity,, i některé suché skrubry obsahující katalyzátor, jakým je například MnO₂. Příklady mokrých skrubrů, které mohou být použity v rámci vynálezu, jsou popsány v brožurce nazvané Selecting a CDO for your Particular Application od Delatech Corporation. V přípgdě, že mají být odstraněny různé škodlivé složky, potom je výhodné použít suchý skrubr nebo suché skrubry v sérii s mokrým skrubrem nebo mokrými skrubry.

Výhodně se za skrubr nebo skrubry zařadí jeden nebo několik filtrů za účelem odstranění částicových materiálů z odplynu. Výhodně se k tomuto účelu použije filtr s póry, jejich průměr je menší než 20 mikrometrů, výhodněji menší než 10 mikrometrů.

Druhý stupeň uvedeného způsobu zahrnuje uvedení do styku vyčištěného odplynu s membránou za podmínek, při kterých se získá zadržený proud plynu bohatý na alespoň jeden z CF₄ a C₂F₆a prošlého proudu plynu zbaveného alespoň jednoho z CF₄ a C₂F_S. Tento separační membránový stupeň může být proveden výše popsaným způsobem.

V případě, že ve vyčištěném odplynu před jeho uvedením do styku s membránovou separační jednotkou zůstal ještě určitý podíl částicového materiálu, počítá se v rámci vynálezu s použitím dodatečného filtru nebo filtrů k odstranění i tohoto zbylého podílu částicového materiálu.

a) elektrolytická redukce oxidu hlinitého rozpuštěného ve smě9 · • ·

ί» 9 • 9

• · · · 99 9 9 9 999 · · .99 si roztaveného kryolitu a fluoridu hlinitého v elektrolyzéru, při které se vyrobí hliník,

b) odtahování odplynu obsahujícího F₂, HF a alespoň jeden z

CF₄ a C₂F_ó z elektrolyzéru,

c) uvedeni do styku odplynu s oxidem hlinitým za podmínek, při kterých dochází k tvorbě fluoridu hlinitého a proudu plynu obsahujícího alespoň jeden z CF₄ a C₂F_b,

e) uvedení do styku proudu plynu obsahujícího alespoň jeden z CF₄ a C₂F_b s membránou za podmínek, při kterých dochází k získání zadrženého proudu plynu bohatého na alespoň jeden z CF₄ a C₂F_b a prošlého proudu plynu zbaveného alespoň jednoho z CF₄ a C₂F₆.

Obecné znaky tohoto způsobu jsou znázorněny na obr.l. Proud

1. oxidu hlinitého, kryolitu a fluoridu hlinitého je veden do elektrolyzéru 2 pro výrobu hliníku, ve kterém se získá roztavený hliník produkovaný elektrolytickou redukcí oxidu hlinitého. Provozní podmínky a zařízení nezbytné pro provádění tohoto stupně jsou odborníkům v daném oboru velmi dobře známé. Roztavený hliník se potom odvádí z elektrolyzéru 2_ vedením 3_. Proud odplynu 4 se z elektrolyzéru 2 rovněž odvádí. Tento proud odplynu 4_ obsahuje O₂, CO₂, N₂, F₂, HF, NaAlF₄, CF₄, C₂F₆ a částicový podíl. Proud odplynu _4 se případně vede přes filtr 5. za účelem odstranění uvedeného částicového podílu.

Zfiltrovány odplýn 6. se případně odvádí z filtru _5 a vede se do suché skrubrové zóny T_. V této suché skrubrové zóně se zfiltrovány odplyn 6 uvede do styku s oxidem hlinitým, přiváděným vedením 8_, za podmínek, při kterých se dosáhne odstranění anorganických fluoridů, jakými jsou F₂ a HF, ze zfiltrovaného odplynu. Takové podmínky provozu suché skrubrové zóny jsou odborníkům v daném oboru velmi dobře známé. V průběhu setrvání odplynu v suché skrubrové zóně J_, reaguje oxid hlinitý s F₂ a HF, obsažených ve zfiltrovaném odplynu _6, za vzniku fluoridu hlinitého podle následujících reakcí:

fe « fe fe • fe fefe fefe · • fefe fefefe

A1₂O₃ + F₂ -> A1F, + 0₂A1₂O₃ + HF -> A1F, + H₂0

Proud 9_ obsahující fluorid hlinitý se potom odvádí ze suché skrubrové zóny a recykluje do proudu 1_. Suchá skrubrová zóna 2 rovněž poskytne vyčištěný proud plynu 10 obsahující CF₄, C₂F₆, O₂, CO₂ a N₂. Tento vyčištěný proud plynu 10 se potom vede do dodatečného filtru 11, ^v případě, kdy je nezbytné odstranit zbývající částicový podíl, který je ještě obsažen ve vyčištěném proudu plynu 10 . Vyčištěný proud plynu 10 se potom vede do separačního membránového systému 12, jehož jedno možné provedení je zobrazeno na obr.3, přičemž v tomto separačním membránovém systému se získá zadržený proud plynu 14 a prošlý proud plynu 21· Prošlý proud plynu 13 převážně obsahuje O₂, CO₂a N₂, zatímco zadržený proud plynu 14 převážně obsahuje CF₄ a C₂F_ó. Tento zadržený proud plynu 14 obsahující CF₄ a C₂F_S může být dále zde nebo jinde přečištěn, přičemž se získá proud CF₄/C₂F₆, který je vhodný pro použiti v průmyslu polovodičů.

Příklady provedení

V následující části popisu bude způsob podle vynálezu blíže objasněn pomocí konkrétních příkladů jeho provedení, přičemž tyto příklady mají pouze ilustrační charakter a nikterak neomezují vlastní rozsah vynálezu, který je jednoznačně určen definici patentových nároků.

Příklad 1

Proud plynu obsahující CF₄, C₂F_fa a N₂ se uvede do styku s polyimidovou asymetrickou kompozitní membránou na bázi dutých vláken při různých teplotách za účelem stanovení relativních propustností CF₄, C₂F₆ a N₂. Proud plynu měl konstantní rychlost průtoku 170 sccra. Tlak přiváděného plynu byl konstantně udržován na hodnotě 0,3 MPa. Propustnosti každé ze složek jsou ·

4 4 · • 4

4 ·

4444 444

4 4

4 4 4 4

4 · · ·

4 4 · «4 44 «4 44

4· 4

4 4 4

444 444

4 graficky zobrazeny na obr.2. Jak je patrno z obr.2 mají selektivity CF₄/N₂ a C₂F_Ó/N₂ hodnoty rovné asi 300.

Na bázi výše uvedených selektivit byla realizována počítačová simulace jednostupňové membránové separační jednotky. Koncentrace a tlak přiváděného proudu plynu, prošlého proudu plyhu a zadrženého proudu plynu, jakož i výtěžek izolace

CF₄/C₂F₆ jsou uvedeny v následující tabulce 1.

Tabulka 1

	Přiváděný proud	Prošlý proud	Zadržený proud	Výtěžek izolace CF₄/C₂F₆
Průtok	10	9,7	0,3
(Nm7h)
[ CF₄]	0,1	1,2 x 10'	3,9
(obj.%)
[ c₂fj	0,1	1,5 x 10·	3,9
(obj.%)
Tlak	2	0,02	1,97

(MPa)

98,7 %

Příklad 2

• 9. ·· · ·

9 9 9 9

9 9 ♦

9 9 9

9· 99

99

9 9 9

999 999

Opakuje se postup z příkladu 1 za použití koncentrace a tlaku přiváděného plynu uvedených v následující tabulce 2, ve které jsou rovněž uvedeny získané simulované výsledky.

Tabulka 2

	Přiváděný proud	Prošlý proud	Zadržený proud	Výtěžek izolace CF,/C₂F_s
Průtok	10	9,4	0, 6
(Nm^{* 3}/h)
[ CF₄]	1,0	0,04	16,5
(obj.%)
C c₂f₆]	5,0	0,16	83,1
(obj.%)
Tlak	3	0,02	2, 97

(MPa)

96, 9 %

Příklad 3

V typické huti se 100 elektrolyzéry činí průtok odplynu asi

NM³/h. Zopakuje se postup popsaný v příkladu 1 za použití uvedeného odplynu. Koncentrace a tlak přiváděného odplynu a získané simulované výsledky pro uvedený odplyn jsou uvedeny v následující tabulce 3.

Tabulka 3 • fl ·· » ·· <

• fl • · · • fl

	Přiváděný proud	Prošlý proud	Zadržený proud	Výtěžek, izolace cf₄/c₂f₆
Průtok	3	2,6	0,4
(Nm³/h)
[ CFJ	10,0	0,2	79,2
(obj.%)
[ c₂fj	1,0	0,02	7,9
(obj.%)
Tlak	1	0,1	0, 97

(MPa)

98,1%

Příklad 4

V rámci tohoto příkladu se přiváděný proud plynu obsahující 1,14 % CF₄ a C₂F₆ a zbytek tvořený N₂ se uvede do styku s polyimidovou asymetrickou kompozitní membránou na bázi dutých vláken při pokojové teplotě. Průtoky, koncentrace a tlaky přiváděného proudu, prošlého proudu a zadrženého proudu jsou společně s výtěžkem izolace CF₄/C₂F₆uvedeny v následující tabulce 4.

Tabulka 4 ···· ·· ·· ·· • · · · · ϊ ···· · ·· · • · · · ··· ··· • · ♦ · · ·· ·· ··

	Přiváděný proud	Prošlý proud	Zadržený proud	Výtěžek izolace CF₄/C₂F_ft
Průtok	313,8	310	3,8
(Nm7h)
[ CFJ -	0,45	<0,0 01	37,7
(obj.%)
[ c₂fj	0, 69	0,003	57, 9
(obj.%)
Tlak	θ', 7 8	0,1	0,77

(MPa)

99,999%

I když byl způsob podle vynálezu popsán pomocí výhodných provedení, je samozřejmé, že do rozsahu vynálezu patří i obměny a modifikace popsaných znaků, které jsou pro odborníka v daném oboru zřejmé.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

32C0 -<Η ·· ··

1. Způsob izolace alespoň jednoho z. CF₄ a C₂F₆ z odplynu z elektrolyzéru pro výrobu hliníku, vyznačený tím, že zahrnuje '

a) odstranění anorganických fluoridů z odplynu obsahujícího anorganické fluoridy a alespoň jeden z CF₄ a C₂F₆, přičemž se získá vyčištěný odplyn, a

b) uvedení do styku vyčištěného odplynu s membránou za podmínek, při kterých se získá zadržený proud plynu bohatý na alespoň jeden z CF₄ a a prošlý proud plynu zbavený alespoň jednoho z CF₄ a C₂F_a.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že anorganickými fluoridy jsou F₂, HF a NaAlF₄.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že stupeň

a) se provádí za použití kaustického skrubru.
4. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že uvedený odplyn dále obsahuje částicové materiály a že se uvedený odplyn uvede do styku s filtrem k dosažení odstranění uvedených částicových materiálů ještě před stupněm a).
5. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že vyčištěný odplyn dále obsahuje částicové materiály a že se tento vyčištěný odplyn uvede do styku s filtrem k dosažení odstranění uvedených částicových materiálů ještě před stupněm

b) .

• ·· ·# ·· ··

9 · « 9 9 9 9 ··

9 9 · 999 · ·· · • 9 · · · · · · · · · · ·

9 9··· · *

999 9 9 ·· ·· **
6. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že odplyn obsahuje CF₄ a C₂F_h a že zadržený proud plynu je bohatý na CF„ a C₂F_r a uvedený prošlý proud plynu je zbavený CF₄ a C₂F₆.
7. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že odplyn dále obsahuje 0₂, C0₂ a N₂.
8. Způsob podle nároku 7, v y z n a č e n ý t í m, že zadržený proud plynu je zbavený 0₂, C0₂ a N₂ a uvedený prošlý proud plynu je bohatý na 0₂, C0₂ a N₂.
9. Způsob podle nároku 1, vyznačený t i m, že odplyn obsahuje asi 0,01 až asi 20 obj.% alespoň jednoho z CF₄ a C₂F₆.
10. Způsob podle nároku 9, vyznačený tím, že zadržený proud plynu obsahuje asi 25 až asi 100 obj.% alespoň, jednoho z CF₄ a C₂F₆ a prošlý proud obsahuje asi 0 až asi 0,01 obj.% alespoň jednoho z CF₄ a C₂F₆.
11. Způsob podle nároku 1, vyznačený t í m, že uvedené podmínky zahrnují teplotu mezi asi 10 a asi 80 °C, tlakový spád mezi asi 0,02 a asi 1,4 MPa a průtok mezi asi 10’⁴a asi 10 NmVh.m².
12. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se membrána zvolí z množiny membrán ' zhotovených z polyimidů, polyamidů, polyamid-imidů, polyesterů, polykarbonátů, polysulfonů, polyethersulfonu, polyetherketonu, alkyl-substituovaných aromatických polyesterů a směsí polyethersulfonu, aromatických polyimidů, aromatických polyamidů, polyamid-imidů, fluorovaného aromatického polyimidů, polyamidu a polyamid-imidů.

9 9 9

9'9 • 9
13. Způsob výroby hliníku, vyznačený tím, že zahrnuj e

a) elektrolytickou redukci oxidu hlinitého rozpuštěného ve směsi roztaveného kryolitu a fluoridu hlinitého v elektrolyzéru, při které se vyrobí hliník,

b) odtahování odplynu obsahujícího F₂, HF a alespoň jeden z CF₄ a C₂F_h z elektrolyzéru,

c) uvedení do styku odplynu s oxidem hlinitým za podmínek, při kterých dochází k tvorbě fluoridu hlinitého a proudu plynu obsahujícího alespoň jeden z CF₄ a C₂F_b,

d) recyklování alespoň části fluoridu hlinitého ze stupně c) do elektrolyzéru, a

e) uvedení do styku proudu plynu obsahujícího alespoň jeden z CF₄ a C₂F_tt s membránou za podmínek, při kterých dochází k získání zadrženého proudu plynu bohatého na alespoň jeden z CF₄ a C₂F_ft a prošlého proudu plynu zbaveného alespoň jednoho z CF₄ a C₂F₆.
14. Způsob podle nároku 13, vyznačený t í m, že uvedený proud plynu obsahuje CF₄ a C₂F_b a že zadržený proud plynu je bohatý na CF₄ a C₂F_fa a prošlý proud plynu je zbavený CF₄ a C₂F₆.
15. Způsob podle nároku 13, v y uvedený proud plynu dále zahrnuje
16. Způsob podle nároku 15, v y zadržený proud plynu je zbavený plynu je bohatý na 0₂, C0₂ a N₂,
17. Způsob podle nároku 13, v y uvedený proud plynu obsahuje asi jednoho z CF₄ a C₂F_b.

z n a o₂, co₂ č a e n n₂. ý t í m, že z n a č e n Ý t. í m, že CO 2 a N₂ a prošlý proud z n a č e n ý t í m, že 0,01 až asi : 20 obj . % alespoň

• · • · ·· · · • ·· ·· · · ·· • · · ♦ · · · · • · ···· · ·· • · · · · · · * · · ·· • · · · · · ··· tt ♦· ♦· ··
18. Způsob podle nároku 17, vyznačený t 1 m, že zadržený proud plynu obsahuje asi 20 až asi 100 obj.% alespoň jednoho z CF₄ a C₂F₆ a prošlý proud obsahuje asi 0 až asi 0,01 obj.% alespoň jednoho z CF₄ a C₂F_o.
19. Způsob podle nároku 13, vyznačený tí m, že uvedené podmínky zahrnují teplotu mezi asi 10 a asi 80 °C, tlakový spád mezi asi 0,02 a asi 1,4 MPa a průtok mezi asi 10“⁴a asi 100 Nnt/h.m².
20. Způsob podle nároku 13, vyznačený tím, že se membrána zvolí z množiny membrán zhotovených z polyimidů, polyamidů, polyamid-imidů, polyesterů, polykarbonátů, polysulfonů, polyethersulfonu, polyetherketonu, alkyl-substituovaných aromatických polyesterů a směsí polyethersulfonu, aromatických polyimidů, aromatických polyamidů, polyamid-imidů, fluorovaného aromatického polyimidů, polyamidu a polyamid-imidů.