BR112017004567B1

BR112017004567B1 - Produto de cloro-hidrato de alumínio e seu método de produção

Info

Publication number: BR112017004567B1
Application number: BR112017004567-2A
Authority: BR
Inventors: Bruce Wonder
Original assignee: Usalco, Llc
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2022-10-11
Also published as: RU2017110278A; RU2017110278A3; CA2960999A1; CA3184947A1; EP3191406B1; MX2017002971A; US20170183238A1; KR102493167B1; ES2843264T3; CN110127739A; AU2015314778B2; RU2705063C2; WO2016040902A2; CN110127739B; JP2017527519A; BR112017004567A2; CN107074575A; EP3828136A1; KR20170053683A; US10040072B2

Abstract

MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE DERIVADOS DE CLORETO DE ALUMÍNIO. Os produtos de cloro-hidrato de alumínio compreendem partículas de cloro-hidrato de alumínio na forma de cristal fraturado, as partículas tendo uma basicidade na faixa de 0% até cerca de 85,6%, e uma razão de área superficial para peso de cerca de 295 a cerca de 705 m2 /kg, incluindo tanto os pontos finais quanto todos os valores numéricos entre os mesmos, onde a razão é medida por difração a laser. Os métodos de produzir tais produtos também são divulgados.

Description

Pedidos Relacionados

[0001] O presente pedido reivindica o benefício do pedido provisório U.S. número de série 62/049.457, depositado em 12 de setembro de 2014, pedido este que é pelo presente incorporado neste documento por referência em sua totalidade.

Campo Técnico

[0002] A presente invenção refere-se à produção de uma família de produtos de cloreto de alumínio secos que varia de zero por cento básico, cloreto de alumínio hexa-hidrato (HEX), a 85,6 por cento básicos, cloro-hidrato de alumínio (ACH), usando fontes não elementares de matérias-primas, através do uso de um processo aperfeiçoado de tratar o HEX para produzir produtos de cloreto de alumínio secos de basicidade específica.

Antecedentes

[0003] No mercado de cloreto de alumínio há uma demanda por produtos que variam de soluções que contêm ácido clorídrico livre até produtos, tanto líquidos quanto secos, de níveis crescentes de basicidade. O cloreto de alumínio tem a fórmula química geral Aln(OH)mCl3n-m. A basicidade é definida como a razão de m/3n, onde m é menor do que, ou igual a, 5,2.

[0004] É desejável usar alumínio elementar como a fonte de alumínio para produzir estes produtos devido à disponibilidade controlada e à volatilidade de fixação de preço do metal no mercado de produtos. As fontes de alumínio, tais como o minério de alumínio (bauxita), o minério de alumínio refinado (alumínio tri-hidrato (ATH)) ou as diversas formas pré-solubilizadas, são mais desejáveis por causa da sua disponibilidade e fixação de preço relativamente estável.

[0005] A produção de produtos de alta basicidade que começa com alumínio de fontes não metálicas requer quantidades de energia que crescem rapidamente à medida que a basicidade aumenta. Além da energia, a estabilidade do produto final começa a diminuir logo que a razão de basicidade for maior do que 0,3. A partir deste ponto (razão de basicidade de 0,3) até uma razão de basicidade de 0,83, pode ser usada uma tecnologia similar àquela divulgada na patente número 5.985.234, tipicamente com o metal de alumínio como um material de partida.

[0006] Uma abordagem alternativa para aumentar a razão de basicidade é remover o cloreto da molécula, em vez de adicionar o alumínio. Sob esta abordagem, uma solução simples de cloreto de alumínio é produzida usando uma fonte não elementar de alumínio. Sabe-se que as soluções de cloreto de alumínio, quando concentradas além da saturação, formam cristais de cloreto de alumínio hexa-hidrato e que estes cristais, quando expostos ao calor, decompõem-se, liberando cloreto de hidrogênio e água. Esta abordagem tem sido aplicada para produzir óxido de alumínio de alta pureza e, em menor proporção, para produzir cloreto de alumínio básico, porém somente nas operações em batelada. Um processo que reduz a exigência de operações em batelada resultaria em uma eficiência aumentada de produção, menor custo, e segurança melhorada.

[0007] Diversas publicações descrevem sistemas que utilizam moinhos e movimento rotativo para a desidratação e a secagem dos materiais. Ver, por exemplo, as patentes dos Estados Unidos 6.145.765; 5.167.372; 4.390.131; 3.462.086; 2.470.315; e a publicação U.S. número 2004/0040178. Estes sistemas não abordam os problemas associados com as exigências rigorosas, tais como o manuseio do ácido clorídrico emitido que deve ser tratado na produção de produtos de cloreto de alumínio de basicidade específica. Em outra abordagem, os sistemas de secadores rápidos envolvem pulverizar a pasta fluida sobre um secador e aplicar alta temperatura para evaporar os componentes de gás e líquido. Ver, por exemplo, a Patente U.S. 5.573.582.

[0008] A evaporação, a cristalização, e a recuperação dos cristais formados são bastante conhecidas na técnica. Ver, por exemplo, McCabe e Smith 1976, Unit Operations of Chemical Engineering, em particular, as seguintes seções: Evaporation, páginas 425-463 a 11118, Crystallization, páginas 852 a 894, e Filtration, páginas 922 a 953; e Perry's Chemical Engineering Handbook (7a Ed. Perry e Green, 1999), seções: Evaporation, páginas 11-107 a 11-118, Crystallization, páginas 18-35 a 18-55, e Filtration, páginas 18-74 a 18-125.

Sumário das Modalidades

[0009] As modalidades divulgadas neste documento incluem os produtos de cloro-hidrato de alumínio compreendendo partículas de cloro-hidrato de alumínio na forma de cristal fraturado, as partículas tendo uma basicidade na faixa de 0% a cerca de 85,6 %, e uma razão de área superficial para peso de cerca de 295 a cerca de 705 m2/kg, incluindo tanto os pontos finais quanto todos os valores numéricos entre os mesmos, onde a razão é medida por difração a laser. Em uma modalidade relacionada, as partículas de cristal fraturado têm um tamanho de partícula médio na faixa de cerca de 10 a cerca de 15 mícrons. Em uma modalidade adicional, as partículas têm uma basicidade de cerca de 83% e uma razão de área superficial para peso na faixa de cerca de 575 a cerca de 700 metros quadrados por quilograma, como medida por difração a laser. Em outra modalidade relacionada, as partículas de cristal fraturado têm uma basicidade de cerca de 50%, cerca de 60%, cerca de 72%, cerca de 83%, ou cerca de 85%.

[00010] As modalidades divulgadas neste documento também incluem um método para produzir partículas de cloreto de alumínio hexa-hidrato de uma basicidade desejada, que inclui aplicar uma corrente de gás de alta temperatura a um moinho circular, para estabelecer e manter uma corrente de gás circulante dentro do moinho em uma temperatura constante. Os cristais de cloreto de alumínio hexa-hidrato são introduzidos no moinho circular aquecido, onde os cristais são formados em partículas de cloro-hidrato de alumínio e separados com base na densidade da partícula. As partículas resultantes tendo uma basicidade que é uma função da temperatura constante, e são secadas e coletadas à medida que elas saem do moinho circular. Em uma modalidade relacionada, a temperatura constante está na faixa de 93,33°C a 204,44°C (200°F a 400°F) e as partículas secadas coletadas do moinho têm uma faixa de basicidades de cerca de 50% a cerca de 85,6%. Em uma modalidade relacionada adicional, a temperatura constante está na faixa de 104,44°C a 115,56°C (220°F a 240°F) e as partículas secadas compreendem Al2Cl6 com uma basicidade de 0 a 5%.

[00011] Em outra modalidade relacionada, a temperatura constante está na faixa de 126,67 a 137,78°C (260 a 280°F), e as partículas compreendem Al2(OH)Cl5 com uma basicidade de cerca de 14 a 18%. Em uma modalidade relacionada adicional, a temperatura constante é cerca de 148,89 - 154,44° C (300 - 310° F) e as partículas secadas compreendem Al2(OH)2Cl4 e têm uma basicidade de cerca de 31 a 35%.

[00012] Em outra modalidade relacionada, a temperatura constante é cerca de 171,11 - 176,67°C (340 - 350°F) e as partículas secadas compreendem Al2(OH)3Cl3 e têm uma basicidade de cerca de 38 a 52%. Em uma modalidade relacionada adicional, a temperatura constante é cerca de 176,67 a 182,22°C (350 a 360°F) e as partículas secadas compreendem Al2(OH)4Cl2 e têm uma basicidade de cerca de 64 a 68%. Ainda em outra modalidade relacionada, a temperatura constante é cerca de 193,33 a 204,44°C (380 a 400°F) e as partículas secadas compreendem Al2(OH)5Cl e têm uma basicidade de cerca de 81 a 85%.

[00013] Em outra modalidade relacionada, a corrente de gás compreende o ar ambiente e o vapor.

[00014] Ainda em outra modalidade relacionada, as partículas secadas têm uma densidade aparente de cerca de 640,74 a cerca de 1.041,2 quilogramas por metro cúbico (40 a 65 libras por pé cúbico); e/ou uma área superficial maior do que cerca de 300 metros quadrados por quilograma e menor do que cerca de 700 metros por quilograma; e ou uma área superficial de mais do que 500 metros quadrados por quilograma e menos do que 600 metros por quilograma.

[00015] Em uma modalidade da invenção, proporciona-se um método para produzir hidratos de cloreto de alumínio de basicidade variada; o método inclui aplicar uma corrente de gás de alta temperatura a um moinho circular para manter uma temperatura constante, criando uma corrente circular aquecida; alimentar uma partícula de HEX ao moinho circular, onde as partículas de HEX começam a se decompor formando partículas de basicidades e densidades variadas; forças centrífugas dentro do moinho circular fazem com que as partículas se separem com base na densidade da partícula; variar a taxa de alimentação para manter uma temperatura de saída constante; e coletar as partículas secadas à medida que as partículas saem do moinho circular.

[00016] As modalidades da invenção também incluem as partículas de cloro-hidrato de alumínio produzidas pelos métodos descritos neste documento e/ou com uma ou mais propriedades das partículas descritas neste documento, incluindo uma basicidade na faixa de 0% a cerca de 85,6 %; uma razão de área superficial para peso de cerca de 295 a cerca de 705 m2/kg; e uma densidade aparente de cerca de 640,74 a cerca de 1.041,2 quilogramas por metro cúbico (40 a 65 libras por pé cúbico).

[00017] Os produtos de cloreto de alumínio descritos neste documento são produzidos eficientemente usando métodos e sistemas que reduzem bastante a energia requerida para preparar os produtos de cloreto de alumínio tendo uma basicidade desejada e, portanto, uma redução correspondente dos custos de produção.

[00018] As modalidades da invenção também incluem os métodos para utilizar as partículas de cloro-hidrato de alumínio descritas neste documento em aplicações, tais como tratamento de águas servidas, fabricação de sistemas de suporte de catalisador, e outras aplicações dos produtos de cloreto de alumínio.

Breve Descrição dos Desenhos

[00019] As características das modalidades precedentes serão mais prontamente entendidas por referência à seguinte descrição detalhada, obtida com referência aos desenhos que acompanham, nos quais:

[00020] A Figura 1 é um fluxograma de um método para a produção de cloreto de alumínio de basicidades variadas de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[00021] A Figura 2 é uma representação esquemática de uma modalidade de um sistema para a produção de hidratos de cloreto de alumínio de basicidades variadas de acordo com o método da Figura 1.

[00022] A Figura 3 é um gráfico mostrando os resultados da análise de distribuição do tamanho de partícula das partículas de cloreto de alumínio produzidas por moagem (primeiro pico), secagem por pulverização (segundo pico), ou usando uma secadora de leito fluido (terceiro pico). É mostrada a seguir uma Tabela 1 mostrando os valores numéricos das distribuições do tamanho de partícula. As partículas de cloreto de alumínio produzidas por moagem foram produzidas de acordo com uma modalidade da presente invenção, e têm uma basicidade de cerca de 83%. As partículas produzidas por secagem por pulverização foram produzidas por métodos da técnica anterior. Similarmente, as partículas produzidas usando um secador de leito fluido foram produzidas por métodos da técnica anterior. Tabela 1

[00023] A Figura 4 mostra os resultados da microscopia eletrônica por varredura (SEM) das partículas de cloreto de alumínio da técnica anterior, produzidas através de secagem por pulverização (partículas estas que são também um assunto da Figura 3), a imagem da SEM incluindo as marcações dos tamanhos das partículas.

[00024] A Figura 5 mostra os resultados da microscopia eletrônica por varredura das partículas de cloreto de alumínio da técnica anterior, produzidas em um secador de leito fluido (FBD) (partículas estas que são também um assunto da Figura 3), a imagem da SEM incluindo as marcações dos tamanhos das partículas.

[00025] Figura 6 mostra os resultados da microscopia eletrônica por varredura das partículas de cloreto de alumínio, produzidas por moagem de acordo com uma modalidade da presente invenção (partículas estas que são também um assunto da Figura 3), a imagem da SEM incluindo as marcações dos tamanhos das partículas.

Descrição Detalhada das Modalidades Específicas

[00026] Definições. Conforme usados nesta descrição e nas reivindicações que acompanham, os termos a seguir terão os significados indicados, a não ser que o contexto requeira de outro modo:

[00027] Poli(Cloretos de Alumínio): Os poli(cloretos de alumínio) são produtos do hidróxido de cloreto de alumínio, AlCl(OH)2, AlCl2 (OH), e Al2Cl(OH)5. Uma formula representativa é: Al2Cl6-n(OH)n, onde n=2,7 a 5 para os produtos formados por meio do processo divulgado neste documento. Acredita-se que, quando estes produtos forem diluídos, formam-se espécies tais como: AI13O4(OH)24 (H2O)12 + 7Cl.

[00028] Cloretos de Alumínio Básicos: Estes são compostos tendo a fórmula: Al2(OH)n(Cl)6-n, onde n é maior do que zero e menor do que, ou igual a, 1,5. Acredita-se que as soluções destes compostos contenham: Al(H2O)6 +3Cl; Al2(OH)2(H2O)8 +4Cl; e Al(OH)(H2O)5 +2Cl.

[00029] Concentração do Sal de Alumínio dos Produtos de Reação: A concentração do sal de alumínio apresentada como presente em um produto de reação refere-se à quantidade de óxido de alumínio que teria sido necessária para preparar o produto. Desse modo, os produtos são descritos como tendo certa porcentagem de Al2O3, embora o óxido de alumínio possa não estar de fato presente no produto. Esta é uma prática comum na técnica e permite que os produtos sejam comparados com base em sua química.

[00030] Difração a Laser: A difração a laser é um método de determinar, entre outras coisas, a área superficial por unidade de peso, usando a difração óptica conforme descrita em ISO 13320:2009 "Particle Size Analysis - Laser Diffraction Methods".

[00031] Basicidade: O cloreto de alumínio tem a fórmula química geral de Aln(OH)mCl3n-m. A basicidade é a razão de m/3n, onde m é menor do que, ou igual a, 5,2.

[00032] A invenção resumida acima pode ser mais bem entendida por referência à descrição a seguir, aos desenhos que acompanham, e às reivindicações listadas abaixo. As modalidades da descrição, especificadas abaixo, capacitam praticar uma implementação da invenção, não são pretendidas para limitar a modalidade preferida, porém para servirem como um seu exemplo particular. Aqueles versados na técnica devem apreciar que eles podem prontamente usar o conceito e as modalidades específicas divulgados como uma base para modificar ou projetar outros métodos e sistemas para realizar os mesmos propósitos da presente invenção. Aqueles versados na técnica devem também compreender que tais estruturas equivalentes não saem do espírito e do escopo da invenção.

[00033] Um método otimizado para a produção de cristais de cloreto de alumínio hexa-hidrato é mostrado no fluxograma da Figura 1, e inclui as seguintes etapas: (1) Evaporação/Cristalização 200, (2) Recuperação do cristal 220, (3) Secagem e/ou decomposição do cristal 230, e (4) Coleta e Processamento do Cristal 240.

(1) Evaporação/Cristalização 200:

[00034] Os cristais de cloreto de alumínio hexa-hidrato são criados a partir de uma solução de cloreto de alumínio, com evaporação da água indesejada com calor na faixa geral de 110 - 121,11 graus Celsius (230 - 250 graus Fahrenheit). Um método de efetuar a etapa de evaporação/cristalização 200 é em um sistema de batelada.

[00035] Em uma modalidade, uma solução de cloreto de alumínio comercialmente padrão, em uma concentração de 10,7% de AI2O3 ou 28,0% de AkClβ, é carregada para um tanque de processo agitado. A solução é circulada através de um trocador de calor externo, onde o vapor do processo é usado para elevar a temperatura da solução para próxima da ebulição [entre 110°C e 112,78°C (230°F e 235°F)]. O líquido aquecido é removido através de um venturi e de volta para o tanque do processo, onde o vácuo de um ventilador de corrente de ar induzida causa uma ebulição localizada e a evaporação de água do sistema. A remoção da água da solução faz com que a concentração de cloreto de alumínio aumente até o ponto de saturação de 12,4% de AI2O3 ou 32,4% de AkCle. Quando a concentração da solução exceder a concentração de saturação, os cristais de cloreto de alumínio hexa- hidrato (HEX) começam a se formar. Este processo é continuado até o volume dos cristais na solução de recirculação exceder 30 por cento em volume.

[00036] Assim que for atingida a concentração do cristal de 30 por cento em volume, o fluxo de vapor é interrompido e a solução é transferida para um tanque de coleta agitado, onde ela é esfriada para entre 71,11°C e 82,22°C (160°F e 180°F) para permitir que os cristais amadureçam e cresçam no tamanho até nominalmente entre 30 e 40 malhas Tyler. Esta etapa facilita a remoção do licor-mãe dos cristais na etapa de recuperação que alimenta a etapa de recuperação do cristal. O sistema de evaporador é recarregado com solução de cloreto de alumínio e o processo é repetido.

(2) Recuperação do cristal 220:

[00037] Na segunda etapa 220 de uma modalidade preferida do processo, a solução de cloreto de alumínio contendo os cristais de HEX é alimentada para um filtro de placa e crivo, onde os cristais são separados da solução. A solução é retornada para o tanque de armazenagem de cloreto de alumínio que alimenta o sistema de evaporador. Assim que as câmaras de filtro estiverem cheias de cristal, o licor-mãe contido na torta é estourado da torta de cristal usando ar seco comprimido entre 68,95 kPag a 137,9 kPag (10 a 20 PSIG). Os cristais são então descarregados do filtro e coletados em um depósito alimentador equipado com um alimentador de taxa variável.

(3) Secagem e/ou decomposição do cristal - 230:

[00038] Em uma terceira etapa do processo 230, o alimentador de taxa variável descarrega os agregados desagregados em um moinho de secagem/moagem rápida por energia 540. O moinho de secagem/moagem 540 é um tubo circular. Em algumas modalidades, o tubo é alongado conforme mostrado na Figura 2, entretanto, considera-se que outros formatos circulares possam ser utilizados, porém, em todas as aplicações desta tecnologia, requer-se um sistema que aplique forças centrífugas ou de gravitação para induzir a separação das partículas com base na densidade.

[00039] O moinho de secagem/moagem 540 tem uma entrada 585 através da qual o HEX da etapa 2 é introduzido. A taxa de alimentação é variada para manter uma temperatura de saída constante do moinho. Isto é importante, visto que a basicidade do produto é uma reação dependente do tempo e da temperatura e é baseada na quantidade de energia que pode ser absorvida pelo HEX. Uma vez que o tempo de contato dentro do moinho é curto e consistente (5-10 segundos), manter a temperatura de saída do moinho 540 integrada com a temperatura de fornecimento de gás auxilia na produção do produto desejado.

[00040] As variações na umidade livre da alimentação ao moinho afetam a taxa de produção do produto produzido. À medida que a umidade aumenta, mais energia é consumida para evaporar a umidade. Com menos energia presente, a alimentação ao moinho necessita ser ajustada de modo que a razão de HEX seco para energia absorvida seja mantida para efetuar a reação de decomposição.

[00041] Por causa do curto tempo de residência que a alimentação é exposta à energia térmica dentro do moinho, devem ser feitos ajustes constantes na taxa de alimentação para ajustar qualquer variabilidade da matéria-prima, para manter uma temperatura de saída constante do sistema. Isto é efetuado pelo uso de um circuito de controle de realimentação, com a temperatura de saída do moinho 546 sendo a variável de controle, e a velocidade do alimentador 550 sendo o elemento de controle. A basicidade típica do produto em associação com a temperatura de saída do moinho 540 de cada produto é mostrada abaixo, na Tabela 2. Tabela 2 Faixas de Temperaturas de Operação do Moinho para Diversos Produtos

*Dependente da temperatura de suprimento de gás ao moinho

[00042] A energia é aplicada de modo convectivo no moinho e vem do ar aquecido e/ou do vapor superaquecido através do(s) bocal(is) tangencial(is) 542, 543, 544. A adição de vapor ao gás de suprimento foi verificada aumentar a taxa de produção. Em uma modalidade, uma parte do ar pode ser substituída por um gás condensável para reduzir o volume de gás carregado por HCl sobre o sistema de recuperação. Em uma modalidade preferida, entretanto, utiliza-se o vapor. Esta mistura é fornecida ao moinho entre 204,44°C e 648,89°C (400°F e 1.200°F) e produz velocidades dentro do moinho de entre 914,4 e 1.828,8 metros (3000 e 6000 pés) por minuto.

[00043] À medida que as partículas de HEX secam e/ou se decompõem, elas perdem densidade aparente devido à remoção de água e HCl da partícula, tornando a rede cristalina mais porosa. É esta porosidade sobre a superfície da partícula que faz com que a parte interna da partícula seja isolada do calor aplicado e, desse modo, resista à decomposição. As colisões com outras partículas no moinho e o choque contra as paredes do moinho impedem os cristais de aglomerarem-se à medida que as partículas circulam em torno do lado de dentro do moinho. Tais colisões e movimento também servem para limpar o produto acabado da superfície das partículas, expondo o material mais úmido e/ou menos decomposto à energia no sistema. Tal exposição apresenta uma vantagem distinta e inesperada sobre os processos conhecidos anteriores e torna o presente processo mais benéfico sobre os outros métodos conhecidos de fabricação dos produtos desejados. Sem esta limpeza e/ou moagem no moinho, a superfície externa da partícula tornar-se-á excessivamente decomposta, enquanto o interior permanece insuficientemente decomposto. Os produtos insuficientemente decompostos tornam-se insolúveis e, consequentemente, produtos imprestáveis e/ou produzem soluções altamente viscosas que são difíceis de usar ou desempenham insatisfatoriamente nas aplicações do produto.

[00044] Os processos de decomposição conforme descritos aqui e na técnica anterior produzirão soluções ácidas diluídas durante a produção ou quando limpar o equipamento. Um aspecto importante dos produtos produzidos pelo processo descrito neste documento é que estes produtos podem ser preparados em basicidade maior do que 83%. O produto de alta basicidade pode ser diluído com as soluções ácidas acima mencionadas, produzidas por decomposição, e ainda gerar um ACH líquido com uma basicidade acima de 83%. Pelo que se sabe, isto não é possível com qualquer produto conhecido anterior, visto que o material produzido em uma basicidade acima da média de 83% conterá produto excessivamente decomposto no exterior da partícula e material insuficientemente decomposto no centro. Isto gerará material insolúvel que é extremamente difícil de filtrar e resultará na perda de matérias-primas.

[00045] Os produtos atualmente comerciais de ACH seco são preparados por reação de cloreto de alumínio, cloreto de alumínio básico ou ácido clorídrico com alumínio metálico. Isto gera uma solução a 50% de ACH que é então secada por pulverização. Este é um processo que requer grande energia, já que toda a água deve ser evaporada e a produção de alumínio requer grande energia também. O produto deste processo de secagem por pulverização são cristais esféricos de cloro-hidrato de alumínio di-hidrato, dos quais 90 por cento são menores do que 71 mícrons. Ver a Figura 3. A Difração de Luz Laser determinou que estes produtos têm uma área superficial específica de menos do que 100 metros quadrados por quilograma. A pequena área superficial específica pode ser limitativa na utilidade do produto como um reagente químico seco. As duas águas de hidratação também impedem o uso como um reagente seco, já que o ACH di-hidrato se dissolve rapidamente em água fria.

[00046] Os produtos da Tecnologia de Secador de Leito Fluido mais antiga também têm pequenas áreas superficiais específicas de menos do que 100 metros quadrados por quilograma. Eles são cilindros cristalinos longos, os quais 90 por cento do material são menores do que 369 mícrons. Ver a Figura 4. Estes produtos contêm menos do que duas águas de hidratação, porém não têm a área superficial específica para a boa reatividade como reagente seco. A pequena área superficial pode causar tempos de reação mais longos, os quais podem ser problemáticos em algumas reações.

[00047] Os produtos desta invenção são cristais fraturados, dos quais 90 por cento são menores do que 17 mícrons. Uma característica especificamente única destes produtos é a grande área superficial das partículas formadas. Ver a Figura 6. A área superficial específica destes produtos, em basicidade de 83%, com base na análise por difração a laser, está na faixa de cerca de 575 a cerca de 700 metros quadrados por quilograma. Uma vez que mais água e ácido clorídrico são liberados do cristal de hexa-hidrato à medida que a basicidade aumente, pode ser demonstrado que os produtos de menores basicidades teriam uma área superficial menor do que os produtos de maiores basicidades. A Tabela 3 abaixo demonstra o que pode ser esperado. Tabela 3 % Básica Versus Área Superficial

[00048] Se as condições apropriadas não forem mantidas, a média das decomposições pode ser o valor desejado, porém o desvio padrão será grande, produzindo um produto que pode não ter as propriedades ou a estabilidade desejada. As forças centrífugas dentro do moinho fazem com que o material no interior se separe com base na densidade da partícula. O material mais denso (mais úmido/menos decomposto) migrará para a área externa do moinho e longe da descarga do moinho 590 e são retidos mais longe, enquanto o menos denso (mais seco/mais decomposto) desloca-se para a área interna do moinho e sai do sistema através da descarga do moinho 590 como o produto desejado. A decomposição libera água e cloreto de hidrogênio na forma de gás das partículas à medida que elas se decompõem.

[00049] As águas de hidratação variarão com a basicidade do produto produzido. Um material de cerca de 70% de basicidade tem duas água de hidratação, 83% de basicidade tem aproximadamente meia água de hidratação e o produto torna-se totalmente anidro em mais de 85% de basicidade. O ACH comercialmente disponível (83% de basicidade) tem duas águas de hidratação.

(4) Coleta e Processamento do Cristal.

[00050] Em uma etapa final 240, os cristais da basicidade apropriada são coletados e processados. O produto sai da descarga do moinho 590 e também contém cloreto de hidrogênio e água em uma forma gasosa. A separação primária é efetuada por um separador de ciclone 570. O material descarregado do ciclone ainda conterá gás cloreto de hidrogênio e vapor d'água. Antes de estes componentes terem uma oportunidade de condensar e ser absorvidos pelo produto, eles são removidos do sistema por passagem de ar através do produto em um leito fluidizado ou por operação do ciclone sob condições de vácuo. Assim que o produto for separado da corrente de gás, ele é transportado para um recipiente de armazenagem. Uma vez no recipiente de armazenagem, o produto é acondicionado no estado em que se encontra ou enviado para processamento adicional para produzir um produto líquido.

[00051] Uma vantagem entre este processo sobre os projetos anteriores com a tecnologia de Secador de Leito Fluido (FBD) é a densidade aparente mais pesada do produto. A densidade aparente mais pesada permite menos espaço do recipiente de armazenagem e requererá menos volume quando expedido. A densidade aparente do ACH preparado a partir deste processo pode variar de 881,02 a 961,11 quilogramas por metro cúbico (55 a 60 libras por pé cúbico), enquanto o material de um sistema de FBD pode variar de 288,33 a 400,46 quilogramas por metro cúbico (18 a 25 libras por pé cúbico).

COMPONENTES DO SISTEMA

[00052] Em uma modalidade, um sistema para a produção de cloretos de alumínio de basicidades variadas é mostrado na Figura 2. No sistema, os cristais de cloreto de alumínio hexa-hidrato são colocados em um alimentador de cristais de taxa variável 550. O alimentador de cristais de taxa variável é unido ao moinho de moagem 540 por uma tubulação 501 que se une à entrada do moinho 585. Ar, vapor, ou gás é fornecido ao moinho de moagem 540. O ar ambiente é proporcionado através de um soprador de fornecimento de ar 520 que é unido a um aquecedor de ar 530. O vapor é fornecido através de uma fonte de fornecimento de vapor e um medidor do fluxo de vapor 510 mede o fluxo inicial de vapor para o sistema. O fluxo de fornecimento de vapor é controlado por uma válvula de controle de fluxo de vapor 511. O vapor ou o gás e o ar ambiente são misturados e liberados para um distribuidor de fornecimento de gás misto 541. A pressão e a temperatura do ar misto são medidas no soprador e no aquecedor através de um medidor de pressão de fornecimento misto 531 e um medidor de temperatura de fornecimento de gás misto 532.

[00053] O ar misto é então dividido para diversos bocais de alimentação de gás misto, 543, 543, 544. Considera-se que o número de bocais pode variar dependendo do tamanho do moinho de moagem 540. O produto sai do moinho 540 na descarga do moinho 590, que se une a uma linha transportadora de produto 560. A temperatura e a pressão de saída são medidas na descarga do moinho 590 ou na linha transportadora de produto 560 por um medidor de pressão da saída do moinho de moagem 545 e um medidor de temperatura da saída do moinho de moagem 546.

[00054] A linha transportadora de produto 560 fornece o produto para o ciclone separador de ar/sólido 570. O ciclone separador de ar/sólido 570 é unido a um ventilador de corrente de ar induzida do sistema 580. O ventilador de corrente de ar induzida do sistema 580 ajuda na recuperação de ar, água, e HCl em excesso. O ciclone separador de ar/sólido 570 deposita o produto de cloreto de alumínio seco na câmara de compressão do produto 572 e o produto pode então ser coletado.

[00055] O ACH comercialmente disponível é preparado por digestão elementar de alumínio em HCl ou soluções de cloreto de alumínio. O produto secado é então comumente preparado através de secagem por pulverização das soluções de ACH, que é um processo caro. Quando se usa tal sistema, é vantajoso processar as partículas de menos do que 100 mícrons para impedir o entupimento dos pulverizadores de aerossóis. Os produtos de cloro-hidrato de alumínio produzidos conforme descrito neste documento são produzidos em um modo que elimina a etapa cara de secagem por pulverização, mas produz pequenas partículas com uma alta área superficial e na basicidade desejada.

[00056] Pretende-se que as modalidades da invenção descritas acima sejam meramente ilustrativas; diversas variações e modificações serão aparentes para aqueles versados na técnica. Pretende-se que todas as tais variações e modificações estejam dentro do escopo da presente invenção, conforme definida nas reivindicações anexas.

[00057] As patentes e os pedidos publicados, e os outros documentos publicados mencionados nesta descrição, são, pelo presente, incorporados por referência em sua totalidade.

Claims

1. Produto de cloro-hidrato de alumínio, caracterizado pelo fato de que compreende partículas de cloro-hidrato de alumínio, na forma de cristal fraturado, tendo uma basicidade em uma faixa de 50% a 85,6%, uma densidade aparente de 636 a 1.042 kg/m3 (40 a 65 libras por pé cúbico), e um tamanho de partícula médio na faixa de 10 a 15 mícrons.

2. Produto de cloro-hidrato de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as partículas têm uma área superficial específica de 295 a 705 m2/kg, conforme medida por difração a laser.

3. Produto de cloro-hidrato de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a basicidade é 83% e a área superficial específica está na faixa de 575 a 700 metros quadrados por quilograma, conforme medida por difração a laser.

4. Produto de cloro-hidrato de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a basicidade é 85%.

5. Produto de cloro-hidrato de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a basicidade é 72%.

6. Produto de cloro-hidrato de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a basicidade é 50%.

7. Método para produzir um produto de cloridrato de alumínio compreendendo partículas de cloridrato de alumínio como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o dito método compreende: aplicar uma corrente de gás aquecida a um moinho circular para estabelecer e manter uma corrente de gás circulante dentro do moinho em uma temperatura de operação constante em uma faixa entre 171oC (340°F) e 204oC (400°F). alimentar os cristais de cloreto de alumínio hexa-hidrato ao moinho circular, onde as partículas de cloro-hidrato de alumínio são formadas e as partículas resultantes são separadas com base na densidade da partícula, as partículas tendo uma basicidade que é uma função da temperatura de operação constante; e coletar as partículas de cloro-hidrato de alumínio secadas à medida que as partículas saem do moinho circular.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as partículas secas coletadas do moinho têm uma faixa de basicidades de 50 a 85,6%.

9. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a temperatura de operação constante está na faixa de 171 e 177oC (340 e 350°F).

10. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a temperatura de operação constante está na faixa de 177 e 182oC (350 e 360°F).

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as partículas secas compreendem o Al2(OH)4Cl2 e têm uma basicidade de 64 a 68%.

12. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a temperatura de operação constante está na faixa de 193 e 204oC (380 e 400°F).

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que as partículas secas compreendem o Al2(OH)5Cl e têm uma basicidade de 81 a 85%.

14. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a corrente de gás compreende o ar ambiente e o vapor.

15. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as ditas partículas secas têm uma densidade aparente de 636 a 1.042 kg/m3 (40 a 65 libras por pé cúbico).

16. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as partículas secas têm uma área superficial específica maior do que 300 metros quadrados por quilograma e menor do que 700 metros por quilograma, conforme medida por difração a laser.

17. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as partículas secas têm uma área superficial específica maior do que 500 metros quadrados por quilograma e menor do que 600 metros quadrados por quilograma, conforme medida por difração a laser.

18. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as partículas secas têm um tamanho de partícula médio na faixa de 10 a 15 mícrons.