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Bei der Kristallisation von Aluminiumfluorid aus wässerigen Lösungen werden Hydrate dieses Fluorids, vor allem das Aluminiumtrihydrat erhalten, die dann unter Erhitzen entwässert werden müssen.
Die Entwässerung unter Erhitzen erfordert relativ hohe Temperaturen, nämlich solche bis zu 6000C und bringt die Schwierigkeit mit sich, dass leicht erhebliche Fluorverluste auftreten, vor allem dann, wenn das zu entwässernde Produkt längere Zeit einer stark wasserdampfhälügen Atmosphäre ausgesetzt wird.
Durch die österr. Patentschrift Nr. 217 009 wurde ein Verfahren zur Kalzination von Aluminiumfluorid be- kannt, bei dem kaum Fluorverluste auftreten und mindestens 96% igues Aluminiumfluorid erhalten wird. Dieses
Verfahren, das sich bevorzugt einer Kalzination in der Wirbelschicht bedient, beruht darauf, dass das Alumini- umfluorid innerhalb weniger Sekunden auf die erforderliche Entwässerungstemperatur gebracht wird. Wird es mehrstufig ausgeführt, so ist die für jede Stufe erforderliche Temperatur innerhalb der geforderten wenigen
Sekunden zu erreichen.
Das Verfahren nach der österr. Patentschrift Nr. 217 009 kann z. B. sehr vorteilhaft in einem Wirbelschicht- ofen ausgeführt werden, der mit sogenannten Mantelstrahlrohren, das sind mit gasbeheiztenRekuperatorbren- nern ausgestattete Rohre, beheizt wird (österr. Patentschrift Nr. 285533). Eine andere, in der österr. Patent- schrift Nr. 285536 beschriebene Konstruktion eines Wirbelschichtofens bedient sich einer Heizung mittels Rauchgasen, die U-förmige Rohre durchströmen.
Alle diese Ofenkonstruktionen sind vor allem dann, wenn sie für grosse Anlagenkapazitäten ausgelegt wer- den sollten, relativ teuer und nicht immer leicht zu beherrschen. Es bestand daher das Bedürfnis, vor allem für die Entwässerung desAluminiumfluoridtrihydrats bis zurHalbhydratstufe, die bereits bei Temperaturen von etwa
200 bis 3000C vor sich geht, eine technisch einfachere Lösung zu finden.
In der deutschen Offenlegungsschrift 1936314 wird daher vorgeschlagen, die Entwässerung des Aluminium- fluoridtrihydrats bis zur Mono- bzw. Halbhydratstufe unter heftiger Bewegung in einemSchnelltrockner, z. B. einem Stromtrockner, durchzuführen. Hier erfolgt die Entwässerung wieder in einem aufgewirbelten Zustand unter rascher Erhitzung des Produktes. Der Nachteil des Stromtrockner liegt jedoch bei einer relativ starken Kornzerkleinerung, die in Kauf genommen werden muss, die nachfolgende vollständige Entwässerung in der Wirbelschicht aber sehr erschwert.
In dieser Literaturstelle wird ausserdem die Meinung vertreten, dass eine langsame Entwässerung nur dann möglich ist, wenn das Gut in relativ dünnen, ruhenden Schichten entwässert wird, so dass der sich laufend bildende Wasserdampf frei abziehen kann. Das Arbeiten in ruhender Schicht ist aber für grössere Produktionsmengen zu aufwendig.
Es konnte nun gefunden werden, dass die Entwässerung von Aluminiumfluorid-Hydraten, insbesondere des Aluminiumfluoridtrihydrats bis zur Erzielung eines Wassergehaltes unter 10% entsprechend der Halbhydratstufe, in einer technisch einfachenApparatur und ohne die Forderung nach einer extrem kurzen Aufheizzeit einhalten zu müssen oder auf ein Erhitzen in ruhender Schicht angewiesen zu sein, möglich ist, wenn man sich einer Kalzination in einem an sich bekannten Tellertrockner bedient und dabei bestimmte Verfahrensbedingungen einhält.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Entwässerung von Aluminiumfluoridhydraten, insbesondere von Aluminiumfluoridtrihydrat in zwei Abschnitten unter Erhitzen, wobei im ersten Abschnitt eine Entwässerung des Produktes bis auf einen Wassergehalt von maximal 10 Gew.-% vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerung im ersten Entwässerungsabschnitt in einem Tellertrockner erfolgt, in dem das Gut bei einer Tellertemperatur von 240 bis 2800C in mehreren Stufen innerhalb von 10 bis 20 min auf die Endtemperatur von 190 bis 2200C erhitzt wird, während der entstehende Wasserdampf kontinuierlich durch zugeführte Heissluft aus der Entwässerungszone ausgetragen wird, welche so bemessen wird,
dass die Atmosphäre über dem auf einer Temperatur über 1900C befindlichen Produkt einen Wassergehalt von höchstens 6 Gew. -0/0 aufweist und der Wassergehalt in den die einzelnen Erhitzungsstufen verlassenden, gesammelten Brüden des ersten Entwässerungsabschnittes 22 Gew. -0/0 nicht überschreitet, worauf das, nach einer Gesamtverweilzeit im ersten Entwässerungsabschnitt von maximal 30 min erhaltene Produkt in einer Wirbelschicht bei Temperaturen bis 6000C in an sich bekannter Weise praktisch vollständig entwässert wird.
Bevorzugt wird man eine Wasserdampfkonzentration von 10 bis 14% anstreben, weil man in diesem Falle, was technisch günstig ist, die Luftmenge auf alle Teller gleichmässig verteilen kann. Man kann dadurch auf den Einbau komplizierter Mess-und Verteilungseinrichtungen für die Spülluft verzichten.
Bei besonders grossen Trockenanlagen kann, durch die Bauart des Tellertrockners bedingt, eine Erhöhung
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wobei aber die 22% einen Höchstwert darstellen.
In der Praxis wird ein Wasserdampfgehalt zwischen 17 und 20% bei solchen Trocknern als zweckmässig angesehen.
Allerdings erfordert solche Fahrweise eine unterschiedliche Verteilung der Spülluft oberhalb der Teller, damit der Wasserdampfanteil in der Atmosphäre oberhalb des auf mindestens 1900C erhitzten Produktes nicht über 6% ansteigt.
Um einen eventuellen Zutritt der feuchten Luft aus den oberen Tellern zu dem empfindlichen Produkt zu
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verhindern, ist der Einbau von Trennböden im Tellertrockner empfehlenswert. Dadurch kann ein Rückströmen verhindert werden und das Aluminiumfluorid wird im kritischen Temperaturbereich nur von Luft mit weniger als 6% Feuchtigkeit bestrichen.
Für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens sind Tellertrockner der üblichen Bauart geeignet, die meist aus mehreren, hintereinandergeschalteten Tellern bestehen, die das Produkt der Reihe nach passiert.
Dabei lässt sich die Aufheizung bis zur Temperatur von 190 bis 2200C in mehreren Temperaturstufen sehr gut durchführen.
Dieses stufenweise Erwärmen ist sehr wesentlich für den Erfolg des erfindungsgemässen Verfahrens, da dann die Hauptmenge an Wasser bei einerTemperatur unter 1900C abgegeben wird, bei der ein höherer Wasserdampf- gehalt in der Atmosphäre keinen schädlichen Einfluss hat. Erst bei Erreichen einer Temperatur von 1900C ist darauf zu achten, dass der Wasserdampfgehalt über dem Gut, wie schon gesagt 6% nicht übersteigt.
Zweckmässig wird die eingetragene Menge des zu kalzinierenden Gutes und die Verweilzeit innerhalb der einzelnen Stufen des Tellertrockners im Rahmen der Gesamtverweilzeit von höchstens 30 min so gewählt, dass das Gut bei Erreichen einer Produkttemperatur von 1900C nur mehr etwa 12% Wasser hat. Dann ist die maximale Wasserdampfkonzentration von 6% über diesem Gut ohne Zufuhr unwirtschaftlich grosser Luftmengen zu bewerkstelligen, vor allem auch dann, wenn, was technisch zu bevorzugen ist, die Luftmenge auf alle Teller gleichmässig verteilt wird. Der maximal geduldete Wasserdampfgehalt von 22% in den abziehenden Gasen ist ein Erfahrungswert, bei dessen Einhaltung unter Berücksichtigung der übrigen Temperaturen und Zeitangaben eine befriedigende Fahrweise noch möglich ist.
Das auf die erfindungsgemässe Weise erhaltene AlPs mit einem Restwassergehalt unter 100/0 kann dann auf die übliche Weise in einem Wirbelschichtreaktor, z. B. einem solchen gemäss der österr. Patentschrift Nr. 285 533 praktisch vollständig entwässert werden, wobei hier darauf zu achten ist, dass die Entwässerungstemperatur innerhalb weniger Sekunden erreicht wird. Die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens soll an Hand des folgenden Beispieles näher erläutert werden.
Beispiel : In einen mit Thermoöl beheizten Tellertrockner mit 5 Tellern und einer gesamten Wärmetauschfläche von 3, 8 m2 wurden stündlich 48,8 kg Aluminiumfluoridtrihydrat mit einemGesamtwassergehalt von 46% eingetragen. Die Temperatur der Teller betrug 270OC, der Wasserdampf wurde durch Luft einer Temperatur von 300 C, von der insgesamt 140 Nml/h verbraucht wurden, ausgetragen, wobei die Luft auf alle 5 Stufen gleichmässig verteilt wurde. Der Wassergehalt in den gesammelten Abgasen betrug 9, 4 Gew.-%. Nach 15 min Verweilzeit im Trockner hatte das Produkt die Endtemperatur von 1900C erreicht, es befand sich auf dem 3. Teller. Die darüberstehende Atmosphäre hatte einen Wasserdampfgehalt von 4, 8%.
Bei einer Gesamtverweilzeit von 30 min wurde pro Stunde 29, 4 kg Aluminiumfluorid mit einem Wassergehalt von 8, 7% erhalten.
Das so erhaltene Produkt wurde anschliessend in einem mitMantelstrahlrohren beheizten Wirbelschichtofen bei einer Temperatur von 5500C vollständig entwässert. Man erhielt pro Stunde 26,8 kg Produkt mit einem
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AlP -GehaltPATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Entwässerung von Aluminiumfluoridhydraten, insbesondere von Aluminiumfluoridtrihydrat in zwei Abschnitten unter Erhitzen, wobei im ersten Abschnitt eine Entwässerung des Produktes bis auf einen Wassergehalt von maximal 10 Gew.
-% vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieEntwässerung im ersten Entwässerungsabschnitt in einem Tellertrockner erfolgt, in dem das Gut bei einer Tellertemperatur von 240 bis 2800C in mehreren Stufen innerhalb von 10 bis 20 min auf die Endtemperatur von 190 bis 2200C erhitzt wird, während der entstehende Wasserdampf kontinuierlich durch zugeführte Heissluft aus der Entwässerungszone ausgetragen wird, welche so bemessen wird, dass die Atmosphäre über dem auf einer Temperatur über 1900C befindlichen Produkt einen Wassergehalt von höchstens 6 Gew.-% aufweist und der Wassergehalt in den die einzelnen Erhitzungsstufen verlassenden, gesammelten Brüden des ersten Entwässerungsabschnittes 22 Gew.-% nicht überschreitet, worauf das,
nach einer Gesamtverweilzeit im ersten Entwässerungsabschnitt von maximal 30 min erhaltene Produkt in einer Wirbelschicht bei Temperaturen bis 6000C in an sich bekannter Weise praktisch vollständig entwässert wird.