CN1436730A

CN1436730A - 高纯氯化铝制备方法

Info

Publication number: CN1436730A
Application number: CN 02113354
Authority: CN
Inventors: 黄建林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-09
Filing date: 2002-02-09
Publication date: 2003-08-20
Anticipated expiration: 2022-02-09
Also published as: CN1212272C

Abstract

高纯氯化铝制备方法，包括如下步骤：1)将NaCl、AlCl₃及氟化钠按重量比30－40∶50－60∶1－10加入反应釜中，组成混和母液；2)通过反应釜加热上述母液至800－830℃；3)将氧化铝、碳黑按5.7∶1个单位的重量比混合均匀，与11.8个单位的氯气计量加入反应釜中，同时搅拌，与上述母液充分反应；4)产生的气体经分段、凝结、回收，在不同温度段将不同的杂质除去，得到高纯氯化铝；5)尾气经碱处理可回收利用。采用本法生产氯化铝，具有：原料易购易得，制造成本较低，经济效益好；工艺流程简短，设备投资少，易于操作；产品纯度高，反应迅速，易于大规模生产；有利于环境保护，没有残渣，废水，尾气也可回收利用，且有较高的回收价值等优点。

Description

高纯氯化铝制备方法

一、技术领域

本发明属于氯化铝生产工艺的技术改造，具体涉及高纯氯化铝制备方法。

二、背景技术

无水氯化铝是重要的无机化工产品，主要用于制造洗涤剂的烷基化剂、有机合成催化剂、烃树脂、二氯化钛成核剂、染料中间体以及化妆品和药物等。国外还用于电解制铝，并占氯化铝用量的百分之六十以上。

无水氯化铝的生产开始于1825年，迄今已研究了二十余种方法，从工艺路线上主要分三大类：即：金属铝氯化法、氧化铝氯化法及电化学法。除电化学法尚未推广外，金属铝法和氧化铝法都得到广泛运用。其中，金属铝氯化法投资少，生产费用低，但生产规模小，原料成本高(主要是金属铝价格较高)，且质量不太理想。目前我国化工企业主要利用金属铝氯化法小规模生产，因此市场竞争力较差。氧化铝氯化法虽适合大规格生产，但投资较大，工艺较为复杂，且有很多实际问题难以解决如：除尘、除渣、后期分离工程等，我国只有极少企业采用此法。因此，我国整个氯化铝生产还处于规模小、技术落后、效益低、市场竞争力差的状态。

国外在氯化铝制备方面作了大量研究，发现了多种先进实用的氯化铝制备方法，但在生产和实际操作过程中也不可避免地存在着种种问题。例如：美国专利1405115提出，在冰晶石或者卤化碱中溶入氯化铝源混合，通入氯气以及硫磺气体制造氯化铝，可是采用这种方法，气体状的反应物质发生沟汰(成沟状通过)，这种气体无论哪一种都和氧化铝不易接触，因而氯化铝的收率很低。

美国专利3842163中，叙述了在流动床中加入被碳覆盖或含浸的纯氧化铝制造氯化铝的方法，但采用这种方法必须要用碳覆盖或含浸氧化铝的预备工程，操作十分麻烦。

德国专利852986提出的方法是，加入氯化物或者氯气和一氧化碳与氧化铝反应，但这一方法氯气转化不高，收率也不太理想。

在日本专利中，讲到在溶融盐浴中制造氯化铝的方法，此法虽有氯气转化率高等优点，但其还原剂碳的精制工作十分麻烦，不管用什么方法精制的煤碳或焦碳，最后都有6～10％的灰份。这些灰份留在反应釜内，除去十分困难，连续生产受到影响，一旦被氯化铝气流带出去，在凝结过程中被包裹在产品中影响产品质量，给分离带来麻烦。

三、发明内容

本发明的目的在于改进现有落后的生产技术，提高产品质量和数量、降低制造成本、用最经济的原料、生产出大批量、高纯度、低成本的无水氯化铝，以满足市场需要，特别是满足氯化铝电解制铝的需要。

高纯氯化铝制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将NaCl、AlCl₃及氟化钠按重量比30-40∶50-60∶1-10加入反应釜中，组成混和母液；

2)通过反应釜加热上述母液至800-820℃；

3)将氧化铝、碳黑按5.7∶1个单位的重量比混合均匀，与11.8个单位的氯气计量加入反应釜中，同时搅拌，与上述母液充分反应；

4)产生的气体经分段、凝结、回收，在不同温度段将不同的杂质除去，得到高纯氯化铝；

5)尾气经碱处理可回收利用。

所述NaCl可用LiCl代替；所述氟化钠可为氯化铜等其它助溶剂；所述NaCl、AlCl₃及氟化钠按重量比35∶60∶5混合；所述NaCl、AlCl₃及氟化钠按重量比32∶58∶10混合。

通过反应釜加热上述母液至820℃。所述氧化铝、碳黑及氯气计量加入为同步、按比、匀速加入。所述分段即通过热交换器调节温度，将不同的杂质在不同的温度段除去。

采用本法生产氯化铝，可以解决和消除传统生产方法的大部分问题，达到相当高的经济技术指标，其主要优点有：

1、原料易购易得，制造成本较低，经济效益好。

2、工艺流程简短，设备投资少，易于操作。

3、产品纯度高，反应迅速，易于大规模生产。

4、由于还原剂采用高纯度的碳黑，不需要除渣，也无后期分离工程。

5、有利于环境保护，没有残渣，废水，尾气也可回收利用，且有较高的回收价值。

6、此法生产的氯化铝产品纯度高，除可作催化剂外，还可作电解制铝的原料，市场范围得以扩大。

四、附图说明

图1是本发明方法的流程示意图。

五、具体实施方式

1.基本原理：在还原剂(碳)存在条件下，在多种碱金属存在的熔融盐液中加入较纯的氧化铝和氯化气直接反应，生产高纯氯化铝(AlCl₃)。

2.操作方法：

1)、先将NaCl、AlCl₃及氟化钠按重量比35∶60.5∶5加入反应釜中，组成母液。

2)、通过加热装置加热上述母液至820℃左右。

3)、将氧化铝、碳黑按比例混匀，与氯气计量加入反应装置中，同时搅拌与混和物充分反应。

4)、产生的气体经分段凝结回收。

5)、尾气经碱处理可回收利用。

6)、通过检测温度同时判断物位。

下面结合实例进一步说明本发明方法。

3、实例1：

将70公斤氯化钠，120公斤氯化铝，10公斤氟化钠通过加料口4加入内径为600cm、高1800cm的反应釜1内，用加热装置2加热至830度，开动搅拌装置3，搅拌转速为200-300转/分。一次性加入氧化铝30公斤，碳黑20公斤后，停止加热，再通过螺旋输送器6以每小时47.75公斤氧化铝、8.43公斤碳黑等速加入反应釜1内，同时以每小时99.72公斤的速度从搅拌3轴中心加入氯气，剧烈反应后，以每小时125公斤的速度经选择分离器5过滤后，从收集器7中回收氯化铝，二氧化碳以每小时30.9公斤的速度经尾气装置8处理后排出。

实例2：

将60公斤氯化钠，100公斤氯化铝，8公斤氟化钠通过加料口4加入内径为600cm、高1800cm的反应釜1内，用加热装置2加热至820度，开动搅拌装置3，搅拌转速为200-300转/分。一次性加入氧化铝25公斤，碳黑15公斤后，停止加热。再通过螺旋输送器6以每小时38.2公斤氧化铝、6.7公斤碳黑等速加入反应釜1内，同时以每小时79.8公斤的速度从搅拌3轴中心加入氯气，剧烈反应后，以每小时100公斤的速度经选择分离器5过滤后，从收集器7中回收氯化铝，二氧化碳以每小时24.7公斤的速度经尾气装置8处理后排出。

需要特别说明的是：加入氧化铝源，碳黑，需要事先除去外部表面水份，氯气源除气化外，若含水量超标，还需酸洗除水。

在解决沟汰问题上，我们采用在反应釜内加搅拌装置，使各种原料有充分的接触反应机会，增大氯化转化效果，提高产品收率；在解决节省复杂的预备工程方面，我们采用在多种碱金属熔融液中，用还原剂直接还原氧化铝进行氯化反应；在解决除尘、除渣方面，我们采取选用高纯氧化铝及用天然气为原料制备碳黑作还原剂的方法，减少除渣除尘工作和程序，直接生产纯度较高的产品；在解决后期分离工程方面，采取从原料源头控制入手，直接从原料杜绝有害杂质进入产品，缩短了工艺路线。

Claims

1、高纯氯化铝制备方法，其特征在于包括如下步骤：

2)通过反应釜加热上述母液至800-830℃；

5)尾气经碱处理可回收利用。

2、如权利要求1所述的制备方法，所述NaCl可用LiCl代替。

3、如权利要求1所述的制备方法，所述氟化钠可为氯化铜等其它催化剂。

4、如权利要求1所述的制备方法，所述NaCl、AlCl₃及氟化钠按重量比35∶60∶5混合。

5、如权利要求1所述的制备方法，所述NaCl、AlCl₃及氟化钠按重量比32∶58∶10混合。

6、如权利要求1所述的制备方法，通过反应釜加热上述母液至820℃。

7、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氧化铝、碳黑及氯气计量加入为同步、按比、匀速加入。

8、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述分段即通过热交换器调节温度，将不同的杂质在不同的温度段除去。

9、如权利要求1所述的制备方法，所述搅拌转速为200-300转/分。