CS216156B2 - Method of making the aluminium chloride and apparatus for executing the same - Google Patents
Method of making the aluminium chloride and apparatus for executing the same Download PDFInfo
- Publication number
- CS216156B2 CS216156B2 CS726306A CS630672A CS216156B2 CS 216156 B2 CS216156 B2 CS 216156B2 CS 726306 A CS726306 A CS 726306A CS 630672 A CS630672 A CS 630672A CS 216156 B2 CS216156 B2 CS 216156B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- aluminum chloride
- gas
- aluminum
- particles
- bed
- Prior art date
Links
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 title claims abstract description 384
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 80
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 56
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 56
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 25
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 109
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 36
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 19
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 19
- 239000000047 product Substances 0.000 description 19
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 17
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- YGYAWVDWMABLBF-UHFFFAOYSA-N Phosgene Chemical compound ClC(Cl)=O YGYAWVDWMABLBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 16
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 16
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 14
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 12
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 11
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 11
- -1 sodium contaminated aluminum oxide Chemical class 0.000 description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 10
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- ZSFZQNSWHYVSDP-UHFFFAOYSA-G dialuminum;sodium;heptachloride Chemical compound [Na+].[Al+3].[Al+3].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-] ZSFZQNSWHYVSDP-UHFFFAOYSA-G 0.000 description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 8
- NNCOOIBIVIODKO-UHFFFAOYSA-N aluminum;hypochlorous acid Chemical compound [Al].ClO NNCOOIBIVIODKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 5
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- ZCWZYHKKKJLNOQ-UHFFFAOYSA-M aluminum sodium chloride Chemical compound [Na+].[Al+3].[Cl-] ZCWZYHKKKJLNOQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 3
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- MHCVCKDNQYMGEX-UHFFFAOYSA-N 1,1'-biphenyl;phenoxybenzene Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1.C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 MHCVCKDNQYMGEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Substances [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 2
- 238000004131 Bayer process Methods 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910021592 Copper(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N Phthalic anhydride Natural products C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C2=C1 LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000270295 Serpentes Species 0.000 description 1
- MGQIWUQTCOJGJU-UHFFFAOYSA-N [AlH3].Cl Chemical compound [AlH3].Cl MGQIWUQTCOJGJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- BXILREUWHCQFES-UHFFFAOYSA-K aluminum;trichloride;hydrochloride Chemical compound [Al+3].Cl.[Cl-].[Cl-].[Cl-] BXILREUWHCQFES-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N butyl 2,2-difluorocyclopropane-1-carboxylate Chemical compound CCCCOC(=O)C1CC1(F)F JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001804 chlorine Chemical class 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- RCJVRSBWZCNNQT-UHFFFAOYSA-N dichloridooxygen Chemical compound ClOCl RCJVRSBWZCNNQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000003211 malignant effect Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D7/00—Sublimation
- B01D7/02—Crystallisation directly from the vapour phase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/48—Halides, with or without other cations besides aluminium
- C01F7/56—Chlorides
- C01F7/58—Preparation of anhydrous aluminium chloride
- C01F7/60—Preparation of anhydrous aluminium chloride from oxygen-containing aluminium compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/48—Halides, with or without other cations besides aluminium
- C01F7/56—Chlorides
- C01F7/62—Purification
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Abstract
Vynález se týká způsobu, výroby chloridu hlinitého z plynu, obsahujícího plynný chlorid hlinitý a majícího teplotu 110 až 250 °C a zařízení k provádění uvedeného· způsobu. Vynález řeší problém jak dosáhnout ekonomické výroby chloridu hlinitého o· vysoké čistotě. Způsob podle vynálezu záleží v tom, že se desublimuje plynný chlorid hlinitý na samostatně se doplňujícím fluidovaném loži částeček chloridu hlinitého, udržovaného na teplotě pod obvyklou desubiimační teplotou chloridu hlinitého v rozmezí 30 až ÍOO °C a volně pohyblivé částečky chloridu hlinitého se z fluidovaného lože odstraní. Zařízení podle vynálezu sestává z kondenzační komory (4), která obsahuje lože (17) částeček chloridu hlinitého a je pod tímto ložem (17) opatřena vstupem (12), spojeným se zdrojem fluidačního plynu a uvnitř lože (17) je umístěn chladič (26), v loži (17) je vstup (30), spojený se zdrojem plynného chloridu hlinitého· a horní část kondenzační komory (4) je opatřena výstupem (29) pro plyn a její dolní část je opatřena výpustí (24) pro pevné částečky.The invention relates to a process for the production of chloride alumina from a gas containing gaseous chloride aluminum and having a temperature of 110 to 250 ° C and apparatus for performing said method. The invention solves the problem of how to achieve economic aluminum chloride production is high purity. The method of the invention depends on the fact that it is desublimates aluminum chloride gas on its own with a fluidized bed of particles aluminum chloride maintained at temperature below the usual desubiimation temperature of aluminum chloride in the range of 30 to 100 ° C and free moving aluminum chloride particles is removed from the fluidized bed. The device according to the invention consists of a condensing device a chamber (4) that includes a bed (17) aluminum chloride particles and is below provided with an inlet (12) connected by a bed (17) with a fluidizing gas source and inside a bed (17) is provided with a cooler (26) in the bed (17) is an inlet (30) associated with a gaseous source aluminum chloride · and the upper part condensation chamber (4) is provided with an outlet (29) for the gas and its lower part is provided outlet (24) for solid particles.
Description
Vynález se týká způsobu výroby chloridu hlinitého a zařízení k provádění tohoto způsobu.The invention relates to a process for the production of aluminum chloride and to an apparatus for carrying out the process.
Vynález se zejména týká přípravy chloridu hlinitého z plynu, obsahujícího plynný chlorid hlinitý a majícího teplotu 110 až 250 °C.In particular, the invention relates to the preparation of aluminum chloride from a gas containing aluminum chloride gas having a temperature of 110 to 250 ° C.
Ačkoliv potenciální výhody při použití chloridu hlinitého· jako zdroje pro elektrolytickou výrobu kovového hliníku jsou již dlouho známé, obchodní využití bylo znemožněno· neznalostí způsobu přípravy chloridu hlinitého o dostatečně vysoké čistotě a takového druhu, aby se dala tato látka k danému účelu vůbec použít, jakož i způsobu, jak připravit chlorid hlinitý v jakémkoli značném požadovaném množství ekonomicky únosným způsobem. Dlouhostávající naléhavá nutnost výroby chloridu hlinitého o vysoké čistotě za ekonomické výroby vyústila v nákladném experimentálním výzkumu a vyhodnocování četných navržených postupů pro dosažení uvedených dlouho potřebných výsledků. Avšak dosud žádný z navržených postupů nevyhovuje dlouho žádnému účelu, totiž dosáhnout ekonomické výroby chloridu hlinitého o vysoké čistotě.Although the potential advantages of using aluminum chloride as a source for the electrolytic production of metallic aluminum have long been known, commercial exploitation has been made impossible by the ignorance of a process for the preparation of aluminum chloride of sufficiently high purity and type to be used at all; as well as a process for preparing aluminum chloride in any substantial amount required in an economically viable manner. The long-standing urgent need for high purity aluminum chloride production in economic production has resulted in costly experimental research and evaluation of numerous proposed methods to achieve the long-term results required. However, to date none of the proposed processes satisfies any purpose, namely to achieve economical production of aluminum chloride of high purity.
Obecně řečeno, je redukce materiálů, obsahujících kysličník hlinitý, chlorem za přítomnosti redukujícího uhlí v nějaké formě za vzniku chloridu hlinitého starou a obecně známou reakcí. Taková reakce probíhá prudce a výsledkem je obvykle vytvoření chloridu hlinitého v plynné formě, obsaženého· v plynném vývodu o vysoké teplotě.Generally speaking, the reduction of aluminum oxide-containing materials with chlorine in the presence of reducing coal in some form to form aluminum chloride is an old and generally known reaction. Such a reaction proceeds violently, and usually results in the formation of aluminum chloride in the gaseous form contained in the high temperature gas outlet.
Jedním z četných problémů řešených na tomto úseku bylo účinné a ekonomické oddělení a zpětné získání podílu chloridu hlinitého· z plynného vývodu z reakční směsi, a vlastní oddělení a zpětné získání vzniklého plynného· chloridu hlinitého ve snadno použitelné formě kondenzačním postupem se ukázalo zvláště obtížným se zřetelem k vlastnímu chování chloridu hlinitého při kondenzačních postupech, zvláště potom se zřetelem na vliv tlaku par chloridu hlinitého na stupeň kondenzace za okolních podmínek.One of the numerous problems addressed in this field was the efficient and economical separation and recovery of the aluminum chloride fraction from the gaseous outlet of the reaction mixture, and the actual separation and recovery of the resulting aluminum chloride gas in easy-to-use form by condensation has proven particularly difficult. to the intrinsic behavior of aluminum chloride in condensation processes, in particular with regard to the effect of aluminum chloride vapor pressure on the condensation degree under ambient conditions.
Účelem vynálezu je nalézt způsob a zařízení pro účinné a ekonomické získávání chloridu hlinitého o částečkách se selektivní velikostí a obrysy z plynného, a podstatně znečišťujícího volného vývodu, obsahujícího v podstatě chlorid hlinitý, chlor, fosgen a kysličník uhelnatý z chlorování kysličníku hlinitého, a to přímou desublimací řečeného plynného· chloridu hlinitého v samostatně se doplňujícím fluidovaném loži, udržovaném na předem stanovené teplotě, která je v podstatě nižší, než je horní obvyklá teplota okolí při tuhnutí chloridu hlinitého.The object of the present invention is to provide a method and apparatus for efficiently and economically recovering selective size aluminum chloride particles and contours from a gaseous and substantially polluting free outlet comprising essentially aluminum chloride, chlorine, phosgene and carbon monoxide from the chlorination of aluminum oxide. by desublimation of said aluminum chloride gas in a separately replenished fluidized bed maintained at a predetermined temperature that is substantially lower than the upper ambient ambient temperature at the aluminum chloride solidification.
Způsob podle vynálezu záleží v tom, že se desublimujo plynný chlorid hlinitý na samostatně se doplňujícím fluidovaném loži částeček chloridu hlinitého, udržovaném na teplotě pod obvyklou desublimační teplotou Chloridu hlinitého v rozmezí 30 až 100 °C a volně pohyblivé částečky chloridu hlinitého se z fluidovaného lože odstraní například tíhou.The process according to the invention consists in the desublimation of aluminum chloride gas on a separately replenished fluidized bed of aluminum chloride particles maintained at a temperature below the usual desublimation temperature of aluminum chloride in the range of 30 to 100 ° C and of freely movable aluminum chloride particles removed from the fluidized bed. for example by weight.
Výhodně se fluidované lože udržuje na teplotě mezi 50 až 70 °C.Preferably, the fluidized bed is maintained at a temperature between 50 to 70 ° C.
Vynález se také týká zařízení k provádění způsobu podle vynálezu.The invention also relates to an apparatus for carrying out the method according to the invention.
Toto zařízení podle vynálezu sestává z kondenzační komory, která obsahuje lože částeček chloridu hlinitého a je pod tímto ložem opatřena vstupem, spojeným se zdrojem fluidačního plynu a uvnitř lože je umístěn chladič, v loži je vstup, spojený se zdrojem plynného· chloridu hlinitého a horní část kondenzační komory je opatřena výstupem pro plyn a její dolní část je opatřena výpustí pro· pevné částečky.The apparatus according to the invention consists of a condensation chamber comprising a bed of aluminum chloride particles and having an inlet underneath the bed connected to a source of fluidizing gas and a cooler located within the bed, an inlet in the bed connected to an aluminum chloride gas source and an upper part. the condensation chamber is provided with a gas outlet and its lower part is provided with an outlet for solid particles.
Podle výhodného provedení vynálezu je na vstup, spojený se zdrojem plynného chloridu hlinitého, uvnitř lože napojen ohřívač.According to a preferred embodiment of the invention, a heater is connected to the inlet connected to the source of aluminum chloride gas.
Podle dalšího· provedení vynálezu je mezi výstup pro plyn a mezi vstup, spojený se zdrojem fluidačního plynu, zařazeno vedení.According to a further embodiment of the invention, a conduit is provided between the gas outlet and the inlet connected to the fluidizing gas source.
Podle ještě jiného provedení vynálezu je u výpusti pro pevné částečky uvnitř kondenzační komory upravena přepážka, svažující se směrem k této· výpusti.According to yet another embodiment of the invention, in the solid particle outlet inside the condensation chamber there is a partition sloping towards the outlet.
Bauxit je materiálem 5 obsahem kysličníku hlinitého, který byl navržen jako výchozí materiál pro výrobu chloridu hlinitého. Bauxid obvykle obsahuje četné nečistoty, kam patří kysličníky železa, křemíku a titanu. A protože tyto nečistoty reagují snadno s chlorem za přítomnosti uhlíku za tvorby chloridu, železa, křemíku a titanu, bylo dosud oddělování a získávání podílu chloridu hlinitého· z horkého vývodu z reakční směsi po chlorování bauxitu mimořádně nesnadným problémem právě se zřetelem na četné v něm obsažené nečistoty a se zřetelem na charakteristické chování se vlastního chloridu hlinitého během tako*vých postupů oddělování, a zvláště se zřetelem na vliv tlaku par chloridu hlinitého na stupeň jeho kondenzování za obvykých podmínek.Bauxite is an alumina-containing material 5 which has been designed as a starting material for the production of aluminum chloride. Bauxide usually contains numerous impurities, including oxides of iron, silicon and titanium. And since these impurities react readily with chlorine in the presence of carbon to form chloride, iron, silicon, and titanium, separation and recovery of the aluminum chloride fraction from the hot outlet of the reaction mixture after the chlorination of bauxite has been an extremely difficult problem in view of the many contained therein. and in view of the characteristic behavior of the aluminum trichloride itself during such separation processes, and in particular the influence of the aluminum chloride vapor pressure on the degree of condensation thereof under normal conditions.
Podobně ačkoliv vlhkost nebo jiná forma vodíku se často nachází na uhlí, smíšeném s bauxitem a je používána pro uvedenou chlorační reakci, nepokládalo se právě toto dosud za škodlivý jev, protože vodík přechází na chlorovodík, který může reagovat s přítomnými nečistotami povahy železa. Protože takto získaná plynná reakční směs s obsahem chloridu hlinitého vyžadovala nezbytně nutně dodatečného čištění, přítomnost podobných vedlejších produktů v reakční směsi byla nejen velmi povážlivá, ale použití vzniklého chlorovodíku k redukci nečistot povahy železa, přítomných v bauxiťu, bylo považováno za jeden ze způsobů, jak odstranit uvedené nečistoty a převést je do formy, usnadňující jejich oddělení.Similarly, although moisture or other form of hydrogen is often found on coal mixed with bauxite and is used for said chlorination reaction, this has not yet been considered a harmful phenomenon since hydrogen is converted to hydrogen chloride, which can react with iron impurities present. Since the aluminum chloride gas mixture thus obtained necessarily required additional purification, the presence of similar by-products in the reaction mixture was not only very considerate, but the use of the resulting hydrogen chloride to reduce iron impurities present in bauxite was considered as one of the ways remove said impurities and convert them into a mold to facilitate their separation.
Vynález je však zvláště použitelný při výrobě chloridu hlinitého, který používá jako výchozí surovinu kysličník hlinitý z Baye216156 rova postupu, který se zřetelem na úpravu působením hydroxidu sodného je obvykle znečištěn nečistotami, obsahujícími sodík, například kysličníkem sodným (NažOJ, což vede ke vzniku chloridu hlinitosodného a dalších nečistot na podkladu sodíku během chlorování kysličníku hlinitého.However, the invention is particularly useful in the production of aluminum chloride which uses as starting material the aluminum oxide of the Baye216156 process which, with respect to treatment with sodium hydroxide, is usually contaminated with impurities containing sodium, for example sodium oxide (Na 2 SO 4). and other impurities on the sodium substrate during the chlorination of alumina.
Vynález se dá krátce popsat s přihlédnutím k jednomu zvláště použitelnému rysu jako zlepšený, výkonný a ekonomický způsob výroby pevného chloridu hlinitého o vysoké čistotě a selektivně tvarovaného' selektivním oddělením kondenzovatelných a dalších nečistot z horkého plynného vývodu po· chlorování kysličníku hlinitého, znečištěného sodíkem, jako· je kysličník hlinitý z Bayerova postupu, který je v podstatě prostý železa, a prostý křemíku a titanu jako nečisto i, a to snížení m jeho teploty pod teplotu chlorační reakce a nad kondenzační teplotou chloridu hlinitého za podmínek ckolí, a dále jako hospodárné získávání velkého množství chloridu hlinitého o vysoké čistotě a selektivně tvarovaného, přímou desublimací zbytkového plynného· vývodu. Z užšího· hlediska znamená vynález získávání chloridu hlinitého v plynné formě, prostého v podstatě nečistot, a to plynném nosiči počátečním ochlazením takového plynného vývodu na prvé, předem určené teplotní rozmezí pod teplotou chlorování a značně nad teplotou kondenzování chloridu hlinitého za okolních podmínek, a t.ím se kondenzuje zvolený podíl jeho kondenzovatelných složek, počítaje v to podíl chloridu hlinitosodného, a umožňuje oddělením unášených pevných podílů i kapalných částeček, stržených s sebou, jakož i zprvu kondenzovaných těkavých složek, počítaje v to reakční produkty, obsahující sodík, načež následuje s výhodou druhé ochlazení zbývajícího plynného vývodu na předem určenou druhou a nižší teplotu v rozsahu nad okolní teplotou kondenzování chloridu hlinitého, pro selektivní kondenzaci zbývajících kondenzovatelných složek jiných než chlorid hlinitý, tam obsažený, což umožňuje druhý stupeň oddělování jakýchkoli zbývajících unášených částeček a dalších kondenzovaných složek za vzniku zbývajícího· ochlazeného· plynného vývodu s obsahem chloru, fosgenu a kysličníku uhelnatého a zvláště plynného chloridu hlinitého, prostého nečistot jako kondenzovatelné složky; odtud se získává podíl chloridu hlinitého o· vysoké čistotě a v selektivitě tvarovaných částečkách přímou desublimací v samočinně se doplňujícím pohyblivém loži částeček chloridu hlinitého, udržovaném na předem stanovené teplotě v podstatě pod horní .mezí teploty tuhnutí chloridu hlinitého.The invention can be briefly described with respect to one particularly useful feature as an improved, efficient and economical process for producing solid, high purity aluminum chloride selectively shaped by selectively separating condensable and other impurities from the hot gas outlet after sodium-contaminated chlorine of alumina, such as · Alumina from the Bayer process, which is substantially free of iron and silicon and titanium free as an impurity, lowering its temperature below the chlorination reaction temperature and above the condensation temperature of the aluminum chloride under ambient conditions, and economically obtaining a large a quantity of aluminum chloride of high purity and selectively shaped by direct desublimation of the residual gas outlet. More narrowly, the invention means obtaining aluminum chloride in gaseous form substantially free of impurities by gaseous carrier by initially cooling such a gas outlet to a first predetermined temperature range below the chlorination temperature and well above the condensation temperature of the aluminum chloride under ambient conditions; condensing a selected proportion of its condensable components, including sodium chloride, and allowing separation of entrained solids and liquid particles entrained with them as well as initially condensed volatile components, including sodium-containing reaction products, followed by the advantage of a second cooling of the remaining gaseous outlet to a predetermined second and lower temperature in the range above the ambient condensation temperature of the aluminum chloride, to selectively condense the remaining condensable components other than the aluminum chloride contained therein; c allowing a second stage of separation of any remaining entrained particles and other condensed components to form a remaining cooled gas outlet containing chlorine, phosgene and carbon monoxide, and in particular gaseous aluminum chloride, free of impurities as a condensable component; from there, an aluminum chloride fraction of high purity and selectively shaped particles is obtained by direct desublimation in a self-replenishing moving bed of aluminum chloride particles maintained at a predetermined temperature substantially below the upper freezing point of the aluminum chloride.
Mezi výhodami předmětu vynálezu je tedy účinná a hospodárná velkovýroba chloridu hlinitého o vysoké čistotě a se selektivně tvarovanými částečkami charakteru výtečně vhodného pro výrobu kovového hliníku elektrolytickou redukcí chloridu hlinitého.Accordingly, among the advantages of the present invention is the efficient and economical large-scale production of aluminum chloride of high purity and with selectively shaped particles of a character suitable for the production of metallic aluminum by electrolytic reduction of aluminum chloride.
Způsob podle vynálezu bu.de nyní popsán v souvislosti s výkresem, který znázorňuje schéma vhodného uspořádání zařízení, použitelného v praxi při postupu podle vynálezu. a ve shodě s jeho zásadami. Týká se to zařízení, použitelného· při zvláštní aplikaci vynálezu na plynný vývod z chlorování kysličníku hlinitého, znečištěného sodíkem.The process according to the invention will now be described with reference to the drawing, which shows a diagram of a suitable arrangement of the apparatus useful in the practice of the invention. and in accordance with its policies. This relates to a device useful in the particular application of the invention to the gaseous outlet from the chlorination of sodium-contaminated alumina.
Ve shodě se zásadami vynálezu bude nejdříve popsán způsob účinné a ekonomické velkovýroby pevného chloridu hlinitého s výhodnými fyzikálními vlastnostmi z plynného· nosiče, obsahujícího· chlorid hlinitý, jako je zbývající horký plynný vývod po chlorování kysličníku hlinitého. Je zde zahrnuta selektivní desublimace plynného chloridu hlinitého ve fluidovaném loži částeček chloridu hlinitého, udržovaném na teplotě v podstatě pod horní teplotou tuhnutí chloridu hlinitého. Žádoucí teplota fluidovaného lože bude kolísat v rozmezí 30 až 103 °C, výhodněji v rozmezí 60 až 90 °C a nejvýhodněji v rozmezí asi 50 až 70 °C. „Desublimace“, jak se tento výraz používá zde, se týká přímé tvorby pevného chloridu hlinitého z plynné fáze bez jakékoli znatelné tvorby kapalné mezifóze.In accordance with the principles of the invention, a process for the efficient and economical large-scale production of solid aluminum chloride with advantageous physical properties from a gaseous carrier containing aluminum chloride, such as the remaining hot gas outlet after the chlorination of alumina, will first be described. Included is the selective desublimation of aluminum chloride gas in a fluidized bed of aluminum chloride particles maintained at a temperature substantially below the upper pour point of the aluminum chloride. The desired fluidized bed temperature will vary in the range of 30 to 103 ° C, more preferably in the range of 60 to 90 ° C, and most preferably in the range of about 50 to 70 ° C. "Desublimation," as used herein, refers to the direct formation of solid aluminum chloride from the gas phase without any appreciable formation of liquid interphase.
Popisované desublimování chloridu hlinitého se může provádět ve vakuu, tj. například ve vakuu až asi do 10 k.Pa, jakož i za tlaku normálního i zvýšeného až do tlaku, kdy by chlorid hlinitý kondenzoval jako· kapalina za okolních podmínek a to· za předpoklaadu částečného tlaku chloridu hlinitého, který je; přítomný za podmínek okolí. Výhodný tlak při postupu činí asi 151 kPa.The described aluminum chloride desublimation can be carried out under vacuum, i.e. under a vacuum of up to about 10 kPa, as well as under normal and elevated pressure, until the aluminum chloride condenses as a liquid under ambient conditions and under the assumption the partial pressure of the aluminum chloride being; present under ambient conditions. The preferred process pressure is about 10 psig.
V praxi se podle vynálezu může použít jako· zdroj materiálu jakýkoli poměrně čistý plynný nosič čistého plynného chloridu hlinitého. S výhodou se používá jako zdroj plynný vývod typu, jak se získá z předchozího chlorování kysličníku hlinitého, znečištěného sodíkem, za přítomnosti uhlíku, z něhož byly dříve odstraněny stržené částečky pevných látek a kapalin, jakož i kondenzovatelné těkavé složky nebo nečistoty, kondenzující za vyšší teploty, než je horní teplota kondenzace chloridu hlinitého za okolních podmínek.In practice, any relatively pure gaseous carrier of pure aluminum chloride gas may be used as the source of the material of the invention. Preferably, a gas outlet of the type obtained from the prior chlorination of sodium-contaminated alumina in the presence of carbon, from which previously entrained solids and liquids have been removed, as well as condensable volatile components or impurities condensing at a higher temperature than the upper condensation temperature of the aluminum chloride under ambient conditions.
Zdroj, tj. vývod, obsahující chlorid hlinitý, a sestávající vhodně ze zbývajícího horkého plynného vývodu z chlorování kysličníku hlinitého, znečištěného sodíkem·, může obsahovat rovněž chlor, fosgen, kysličník uhelnatý a kysličník uhličitý, má takovou povahu, že se za teploty mezi asi 150 až 250 °C uvádí do přímého styku s pevnými částečkami fluidovaného lože chloridu hlinitého, kde dochází k přímé desublimaci, čímž lože dostává charakter samočinně se doplňujícího lože, jakož i dochází k získání chloridu hlinitého selektivní velikosti a tvaru, což zajišťuje výhodnou .možnost manipulace s touto látkou, jakož i její proudění. Zde popisovaný způsob kondenzování nebo desublimování ve fluidovaném loži vede k přijatelně jemnému pevnému chloridu hlinitému jako produktu za nízké energie chlazení, .který je zvláště vhodný, obzvláště se zřetelem na velikost částeček, tvarů a čistoty, pro přímé využití při elektrolytické výrobě kovového hliníku.The source, i.e. the aluminum chloride-containing outlet, and suitably consisting of the remaining hot gaseous outlet from sodium-contaminated chlorinated alumina, may also contain chlorine, phosgene, carbon monoxide and carbon dioxide, such that at temperatures between about 150 to 250 [deg.] C. contact directly the solid particles of the fluidized bed of aluminum chloride where direct desublimation occurs, giving the bed the character of a self-replenishing bed, as well as obtaining aluminum chloride of selective size and shape, providing convenient handling with this substance as well as its flow. The fluidized bed condensation or desublimation process described herein results in an acceptably fine solid aluminum chloride product with low cooling energy, which is particularly suitable, particularly with respect to particle size, shape and purity, for direct use in the electrolytic production of metallic aluminum.
S výhodou se zbylá plynná směs, zbývající po přímé desublimaci podílu chloridu hlinitého, s kterou obvykle tvoří hlavně kysličník uhelnatý a kysličník uhličitý spolu s malými .množstvími chlorovodíku, chloridu uhličitého, fosgenu a chloru, získá jako vývod z fluidovaného lože, a podíly této plynné směsi se mohou recyklovat, jak je to žádoucí, jako fluidující plyn do lože částeček chloridu hlinitého. Jinak se může použít jakýkoli vhodný a v podstatě suchý a nereaktivní plyn, jako je dusík, metan, vzduch, kysličník uhličitý a/nebo kysličník uhelnatý k fluidování lože.Preferably, the remaining gaseous mixture remaining after direct desublimation of the proportion of aluminum chloride, which usually consists mainly of carbon monoxide and carbon dioxide together with small amounts of hydrogen chloride, carbon tetrachloride, phosgene and chlorine, is obtained as a fluidized bed outlet and proportions thereof. the mixtures can be recycled as desired as a fluidizing gas into the bed of aluminum chloride particles. Alternatively, any suitable and substantially dry and non-reactive gas such as nitrogen, methane, air, carbon dioxide and / or carbon monoxide may be used to fluidize the bed.
Použití zřetelně nízké okolní desublimační nebo kondenzační teploty ve srovnání s teplotou tuhnutí chloridu hlinitého, například 30 až 100 °C, ve srovnání s teplotou 180 °C, jakož i potřásání částeček chloridu hlinitého', nastávající ve fluidovaném loži, má neočekávaně za následek vznik částeček v oblasti výhodné velikosti ve srovnání s oněmi, které vzniknou desublimaci za podstatně vyšší teploty v blízkosti skutečných okolních podmínek teploty tuhnutí chloridu hlinitého, jakož i vznik selektivně tvarovaných částeček s obecně laločnatými tvary, přičemž se tyto částečky vyznačují v podstatě nepřítomností obecně plenárních vnějších povrchů. Protože uvedené tvarování a rozsah velikosti částeček přispívá ke snadné manipulaci pro následující elektrochemické převedení chloridu hlinitého na kovový hliník, je použití desublimačních teplot pod horní hranicí okolních teplot podle zásad vynálezu vysoce výhodné. Takto při prudkém ochla>zení plynného chloridu hlinitého ve fluidovaném loži s teploty asi 150 až 250 °C na teplotu pod 100 °C, a s výhodou na asi 60 °C v jediném stupni nebo kroku se nedal očekávat vznik pohyblivých částeček snadno manipulovatelných, jakož i majících selektivní velikosti a tvarování.The use of a distinctly low ambient desublimation or condensation temperature compared to the freezing point of aluminum chloride, for example 30 to 100 ° C as compared to 180 ° C, as well as the shaking of aluminum chloride particles occurring in the fluidized bed unexpectedly results in particles in the region of preferred size compared to those that result from desublimation at substantially higher temperatures near the actual ambient freezing point of the aluminum chloride, as well as the formation of selectively shaped particles with generally lobed shapes, the particles being characterized substantially by the absence of generally plenary outer surfaces. Since this shaping and particle size range contributes to ease of handling for the subsequent electrochemical conversion of aluminum chloride to metallic aluminum, the use of desublimation temperatures below the upper ambient temperature limits according to the principles of the invention is highly advantageous. Thus, by quenching the fluidized bed aluminum chloride gas at a temperature of about 150 to 250 ° C to a temperature below 100 ° C, and preferably to about 60 ° C in a single step or step, the formation of moving particles easily handled as well as having selective size and shaping.
Takto· pečlivou volbou a kontrolou teploty desublimování a za použití fluidovaného lože částeček chloridu hlinitého v kondenzačním pásmu bylo zjištěno, že vznikající částečky selektivních tvarů, a že se velikost částeček ztuženého’ chloridu hlintého dá selektivně kontrolovat. Za nižších teplot v rozmezí specifického rozsahu asi 30 až 100 °C je průměrná velikost částeček desublimovaného produktu obecně menší, než jak je tomu v případě částeček, které se získávají za vyšších teplot v uvedeném rozsahu. V závislosti na zvolené určité teplotě mají získané částečky chloridu hlinitého průměrnou velikost asi od 0,42 do 0,044 mm a hlavně asi 0,140 až 0,044 mm. Pracovní teploty fluidovaného lože pod asi 30 °C jsou neliospodárné a nežádoucí, protože je třeba vynaložit na chladicí prostředky nadbytečné náklady, a nadbytečné množství chloridu titaničitého — pokud je tato látka přítomná, kondenzuje z vývodní ho plynu spolu se zvýšeným množstvím jemného chloridu hlinitého, zatímco· výsledkem použití teplot nad asi 100 °C za uvažovaných pracovních podmínek je nežádoucí stupeň nedokonalé desublimace plynného chloridu hlinitého, a tím i tedy nežádoucí ztráta této látky v plynném vývodu dále, uváží-li se, že část takového plynného vývodu se odděluje, obvykle nepřerušovaným způsobem, ze soustavy k odstranění obtěžujících a/nebo toxických látek, tam obsažených.By carefully selecting and controlling the desublimation temperature and using a fluidized bed of aluminum chloride particles in the condensation zone, it has been found that the particles of selective shapes are formed and that the particle size of the solidified clay chloride can be selectively controlled. At lower temperatures within a specific range of about 30 to 100 ° C, the average particle size of the desublimed product is generally less than that obtained at higher temperatures in the range. Depending on the particular temperature selected, the aluminum chloride particles obtained have an average size of about 0.42 to 0.044 mm, and preferably about 0.140 to 0.044 mm. Fluidized bed operating temperatures below about 30 ° C are uneconomical and undesirable because of the extra cost of refrigerants and the excess titanium tetrachloride - if present, it condenses from the off-gas together with an increased amount of fine aluminum chloride, while · The application of temperatures above about 100 ° C under the intended operating conditions results in an undesirable degree of imperfect desublimation of the aluminum chloride gas and hence an undesirable loss of this material in the gas outlet further considering that part of such a gas outlet is separated, usually uninterrupted by means of a system for removing the annoying and / or toxic substances contained therein.
Například i za teploty poměrně nízké, asi 90 °C, ve srovnání s teplotou tuhnutí chloridu hlinitého asi 180 °C za tlaku 101 kPa, a 150 °C ve vakuu 50 kPa nedesublimuje určitý podíl plynného chloridu hlinitého, protože podmínky tlaku par ve fluidovaném loži podporují zadržení určitého podílu chloridu hlinitého· v plynném stavu. Z tohoto hlediska vzato, činí tlak par chloridu hlinitého za podmínek okolí ve vakuu asi 50 kPa 1 mm při 100 °C, 0.32 mm při 90 °C a 0,004 mm při Θ0 °C, což potvrzuje nutnost použití kondenzační teploty na spodním konci uvedeného rozmezí 30 až 100 °C, zvláště tehdy, používá-li se nižšího okolního tlaku. Pochopitelně přítomnost dalších těkavých nebo plynných složek, smíšených s chloridem hlinitým, může poněkud modifikovat parciální tlak chloridu hlinitého v systému, a tím i tedy jako kondenzační teplotu.For example, even at a relatively low temperature of about 90 ° C, compared to an aluminum chloride solidification point of about 180 ° C at a pressure of 101 kPa, and 150 ° C under a vacuum of 50 kPa does not desublimate a certain proportion of aluminum chloride gas. promote the retention of a certain proportion of aluminum chloride in the gaseous state. In this respect, the vapor pressure of aluminum chloride under vacuum at ambient conditions is about 50 kPa 1 mm at 100 ° C, 0.32 mm at 90 ° C and 0.004 mm at Θ0 ° C, confirming the necessity to use a condensation temperature at the lower end of the range. 30 to 100 ° C, especially when lower ambient pressure is used. Of course, the presence of other volatile or gaseous components mixed with aluminum chloride may somewhat modify the partial pressure of the aluminum chloride in the system and hence the condensation temperature.
Podle jednoho· provedení způsobu podle vynálezu se plynný vývod s obsahem plynného chloridu hlinitého zavádí do prostoru s fluidovaným ložem přívodem, udržovaným na teplotě nad kondenzační teplotou chloridu hlinitého za podmínek místnosti, a s výhodou v rozmezí asi 180 až 250 °C. Uvedený přívod je rovněž umístěn tak, že plynný chlorid hlinitý se zavádí do· lože v místě vzdáleném od jakéhokoliv styčného povrchu v jímací nádobě nebo· jímací nádoby, jako by tomu bylo například na chladicích površích apod., aby se tím zabránilo nežádoucí nebo předčasné kondenzaci plynného chloridu hlinitého na fázi kapalnou nebo· pevnou v tomto přívodu a na jakékoli styčné ploše. Taková předčasná kondenzace by vedla brzy ke zhoubné tvorbě okují, a vytvoření vrstveného tvrdého povlaku z pevného chloridu hlinitého na stěnách nádoby, jakož i na jakémkoli chladicím povrchu nádoby, a dokonce i ve vyústění přívodu. Nejen že by to znamenalo ztrátu cenného produktu, ale rovněž by to vedlo k poměrně rychlému ucpání vyústění přívodu, k zatarasení užitečného prostoru nádoby, jakož i k zhoršení izolačních vlastností nutných chladicích povrchů. Podobný nežádoucí nános by se nesnadno odstraňoval, ale bez odstranění takových nánosů by se brzy proje216156 vila nedostatečná výměna tepla, při chlazení, snížil by se užitečný prostor v nádobě, a pravděpodobně by posléze došlo k ucpání vyústění přívodní trubice.According to one embodiment of the process of the invention, the gaseous effluent containing aluminum chloride gas is introduced into the fluidized bed space by an inlet maintained at a temperature above the condensation temperature of aluminum chloride under ambient conditions, and preferably in the range of about 180 to 250 ° C. The inlet is also positioned such that the aluminum chloride gas is introduced into the bed at a location remote from any contact surface in the collecting vessel or collecting vessel, as would be the case, for example, on cooling surfaces or the like, to avoid undesired or premature condensation. aluminum chloride gas to a liquid or solid phase in this feed and any contact surface. Such premature condensation would soon lead to malignant scale formation and the formation of a layered hard coating of solid aluminum chloride on the walls of the vessel as well as on any cooling surface of the vessel and even at the inlet of the lead. Not only would this result in the loss of the valuable product, but it would also lead to a relatively rapid clogging of the inlet orifices, obstructing the useful space of the container, as well as deteriorating the insulating properties of the necessary cooling surfaces. A similar unwanted deposit would be difficult to remove, but without such deposits, the lack of heat exchange would soon pass through the cooling system, the useful space in the vessel would be reduced, and the inlet pipe orifices would eventually clog.
Výše uvedené problémy spojené s prováděním kondenzace poměrně čistého plynného chloridu hlinitého přímo v pevné formě v jediném stupni, se obvykle nevyskytují při kondenzováni jiných materiálů ve fluidovaném loži. Například materiály, jako je anhydrid kyseliny fialové, které se kondenzují ve fiuidovaném loži, jsou podstatně měkké, aby pohybující se částečky fluidovaného leže jun znemožnily jakýkoli styk se stěnami kondenzační nádoby. To znamená, že v daném případu se musí kontrolovat teplota, tlak par a místo desublimace, -aby nedošlo k předčasné a škodlivé kondenzaci plynného chloridu hlinitého do kapalné formy, a aby i na jiných místech, než byly právě popsány, bylo účinně zabráněno aglomeraci částeček lože a jeho případnému selhání, ucpání vyústění přívodu a nános na chladných površích komory. Podobně plynný vývod má obsahovat poměrně čistý chlorid hlinitý, protože pochopitelně jakýkoli podstatnější obsah nečistot, jako je například chlorid hlinitosodný ve fonmě komplexní směsi s chloridem hlinitým, pokud se neodstraní z přiváděné plynné směsi dříve, než se tato dostane k vyústění přívodu, by rychle vedl k ucpání vyústění ve formě nashromážděného· kapalného kondenzátu v důsledku jeho poměrně vyšší kondenzační teploty ve srovnání s poměrně chladným okolím komory.The above problems associated with conducting relatively pure aluminum chloride gas directly in solid form in a single stage do not usually occur when condensing other materials in a fluidized bed. For example, materials such as phthalic anhydride that condense in the fluidized bed are substantially soft to prevent moving particles of the fluidized bed jun to prevent any contact with the walls of the condensation vessel. This means that the temperature, the vapor pressure and the site of desublimation must be checked in the present case in order to prevent premature and harmful condensation of the aluminum chloride gas into the liquid form and to effectively prevent particles agglomeration in places other than those just described. bed and its possible failure, blockage of the inlet outlet and deposition on the cold surfaces of the chamber. Similarly, the gaseous outlet is to contain relatively pure aluminum chloride, since, of course, any substantial impurity content, such as, for example, sodium aluminum chloride in the form of a complex mixture with aluminum chloride, if not removed from the gas mixture before it reaches the inlet to block the orifices in the form of accumulated liquid condensate due to its relatively higher condensation temperature compared to the relatively cold ambient of the chamber.
Ačkoliv normálně nosný plyn s obsahem chloridu hlinitého, který je veden ks kondenzování ve fiuidovaném loži podle vynálezu, je plynným vývodem z chlorační reakce právě popisovaného typu, může být takový nosný plyn plynným vývodem z chloračního postupu jiného typu nebo jiné reakce, nebo se může jednat o nosný plyn s obsahem plynného chloridu hlinitého, pocházející z jakéhokoliv vhodného zdroje, pokud je daný nosný plyn v podstatě prost nežádoucích nečistot, které by ztěžovaly provádění zamýšleného desublimačního stupně.Although normally the aluminum chloride carrier gas which is fed to the fluidized bed condensation of the present invention is a gas outlet of the chlorination reaction of the type just described, such a carrier gas may be a gas outlet of another type or other reaction chlorination process, or o carrier gas containing aluminum chloride gas, coming from any suitable source, provided that the carrier gas is substantially free of undesirable impurities that would make it difficult to perform the intended desublimation step.
Jak je to uvedeno na výkresu, plynný vývod s obsahem chloridu hlinitého z chloračního zařízení 1 se vede z výstupu 3 nejprve výměníkem S tepla a čisticím zařízením (zvláště použitelný typ bude popsán ještě dále], a prvním separátorem 7, kde se odstraní unášené částečky a kondenzovatelné těkavé složky, kondenzující nad horní mezí teploty tuhnutí chloridu hlinitého za podmínek okolí.As shown in the drawing, the aluminum chloride-containing gas outlet from the chlorination plant 1 is led from the outlet 3 first through a heat exchanger S and a purification plant (a particularly useful type will be described below), and a first separator 7 to remove entrained particles and condensable volatile components condensing above the upper limit of the aluminum chloride solidification point under ambient conditions.
Separátor 7 prvého stupně může být, je-li to vhodné, svislá filtrační komora, zahrnující dolů směřující vývod 7a v horní části pro odvádění zbývajícího ochlazeného plynného vývodu z této komory, dále hladkou neperforovanou obvodovou postranní stěnu 7b, zakončenou ve sběracím zásobníku 7c, a sloužící pro odstranění oddělených kon10 denzátů. Ve vlastní skříni separátoru 7 je větší počet propustných filtračních členů 13, vhodně z kaménkového nebo· leštěného keramického materiálu.The first stage separator 7 may, if appropriate, be a vertical filter chamber comprising a downwardly extending outlet 7a at the top for discharging the remaining cooled gas outlet therefrom, a smooth unperforated peripheral side wall 7b terminated in the collecting container 7c, and used to remove the separated con-densates. There are a plurality of permeable filter elements 13 in the separator housing 7 itself, suitably made of a flint or polished ceramic material.
Zbývající plyn, který má dostatečně vysokou teplotu·, aby nedocházelo ke kondenzování tam obsaženého· chloridu hlinitého za podmínek místnosti, se zavádí přívodním potrubím 16 do fluidovaného lože částeček chloridu hlinitého uvnitř kondenzační komory 4. Kondenzační komora 4 fluidovaného lože 17 obsahuje vstup 12 pro distribuci fluidačniho plynu na dolním konci, přičemž tento plyn se přivádí potrubím 11. Separační podíl 21 obsahuje vhodně propustné filtrační prostředí 23 a výstup 29 pro zbývající plynný podíl na horním konci napojen na výstupní vedení 22 v jeho horní části. Do separačního oddílu 21 je rovněž zahrnuta výpust 24 pro· chlorid hlinitý na skloněné straně nakloněné přepážky 25 pro· rozvádění fluidačniho plynu s perforacemi 20 umístěnými v části, sousedící se dnem kondenzační komory 4 k usměrnění těžších částeček směrem k výstupu, čímž se uskuteční odstranění pevných částeček kondenzovaného chloridu hlinitého. V horních částech znázorněného fluidovanného lože je například umístěn chladič 26 ve formě žebrových hadů pro chlazení vnitřního obsahu a pro udržování teploty v loži v předem stanoveném rozmezí. Vyčištěný zbylý plyn, který se vypouští z předchozího· čisticího zařízení, například z druhého stupně separátoru 13 a obsahující plynný chlorid hlinitý se zavádí do fluidovaného lože v místě, které je vzdáleno od jakýchkoli chlazených žeber a je mimo jakýkoli styk s nějakým povrchem.The remaining gas, which has a sufficiently high temperature to avoid condensation of the aluminum chloride contained therein under room conditions, is fed via a supply line 16 to the fluidized bed of aluminum chloride particles inside the condensation chamber 4. The condensation chamber 4 of the fluidized bed 17 comprises an inlet 12 for distribution. The separating portion 21 comprises a suitably permeable filter medium 23 and an outlet 29 for the remaining gaseous portion at the upper end connected to an outlet conduit 22 in the upper portion thereof. Also included in the separation section 21 is an aluminum chloride outlet 24 on the inclined side of the inclined partition 25 for distributing fluidizing gas with perforations 20 positioned in a portion adjacent the bottom of the condensation chamber 4 to direct heavier particles towards the outlet, thereby removing solids. of condensed aluminum chloride particles. For example, in the upper portions of the fluidized bed shown there is a cooler 26 in the form of finned snakes to cool the internal contents and maintain the bed temperature within a predetermined range. The purified residual gas, which is discharged from a previous scrubber, for example from the second stage of the separator 13 and containing the aluminum chloride gas, is introduced into the fluidized bed at a point away from any cooled fins and away from any contact with any surface.
Vedení 27 pro· recyklování zbytkového plynného vývodu je zapojeno mezi výstupní vedení 22 tohoto vývodu a mezi vstup 12 pro rozvádění fluidačniho plynu, což dovoluje recyklování a využití části zbývajícího plynného vývodu jako fluidačniho plynu. K tomu účelu je kompresor nebo čerpadlo 19 výhodně vestavěno do výstupního· vedení 22. Jinak se dá nezávislý zdroj fluidačniho· plynu přivádět pomocí přívodního vedení 28 pro fluidačnídože. místo zbylého vývodového plynu, recyklovaného· recyklačním vedením 27,. nebo navíc , k tomuto. Kdekoli se recyklačního vedení 27 používá k dodávání řluidačního plynu do soustavy, takový plyn bude obsahovat hlavně kysličník uhličitý a kysličník uhelnatý, a snad některá zbývající množství . nebo stopy nezreagovaného chloru, chlorovodíku, fosgenu nebo chloridu uhličitého·, pretože to představuje konečný zbytek odpadního plynu z chlorační reakce.. Část. tohoto odpadního· plynu se odvádí potrubím 40 k vymývání, čímž se odstraní škodliviny před vlastním znehodnocením. Používá-li se nezávislý zdroj fluidačního plynu, potom se veškerý podíl odpadního plynu obvykle: odstraňuje vypouštěcím potrubím 40.The residual gas outlet recirculation conduit 27 is connected between the outlet conduit 22 of this outlet and between the fluidizing gas distribution inlet 12, which permits recycling and utilization of part of the remaining gas outlet as fluidizing gas. For this purpose, the compressor or pump 19 is preferably built into the discharge conduit 22. Otherwise, an independent source of fluidizing gas can be supplied via the fluid conduit supply line 28. instead of the residual exhaust gas recycled through the recycling line 27. or in addition to this. Wherever the recycle line 27 is used to supply control gas to the system, such gas will mainly contain carbon dioxide and carbon monoxide, and perhaps some remaining amounts. or traces of unreacted chlorine, hydrogen chloride, phosgene or carbon tetrachloride, as this represents the final residue of the off-gas from the chlorination reaction. This waste gas is discharged through the scrubbing line 40, thereby removing the pollutants prior to the actual deterioration. If an independent source of fluidizing gas is used, then all of the waste gas is usually removed through the discharge line 40.
Přesněji řečeno·, odpadní plyn, odstraňovaný z uzavřené soustavy vypouštěcím potrubím 40 a obsahující převážně chlor, chlorovodík a fosgen jako škodliviny a toxické složky, se musí čistit, dříve než se takový plyn může vůbec vypustit do atmosféry. Odpadní plyn se může zbavit těchto složek žíravinami, například hydroxidem nebo· uhličitanem sodným atd., a to za použití obvyklých postupů, načež se vypustí do atmosféry. Dále se plyn může spálit v peci s vodíkem, nebo některým jeho zdrojem, jako je methan, za vzniku chlorovodíku z chloru a fosgenu s následujícím promytím takto upraveného plynu dříve než se vypustí ven, nebo se dá využít jakýkoli jiný běžný způsob odstraňování těchto škodlivin a toxických složek z odpadního plynu.More precisely, the off-gas removed from the closed system via the discharge line 40 and containing predominantly chlorine, hydrogen chloride and phosgene as pollutants and toxic components must be cleaned before such gas can even be released into the atmosphere. The waste gas may be stripped of these components with caustic agents such as sodium hydroxide or sodium carbonate, etc., using conventional techniques and then discharged into the atmosphere. Further, the gas may be burned in a furnace with hydrogen, or one of its sources, such as methane, to form hydrogen chloride from chlorine and phosgene followed by washing the treated gas before it is vented, or any other conventional means of removing these pollutants and toxic components from the waste gas.
Podle dalšího provedení vynálezu se vstup 30 plynu, obsahujícího plynný chlorid hlinitý, vybaví ohřívačem 31, jimiž se vpouštěný plyn udržuje na zvýšené teplotě, přičemž se v tamto případě může jednat o jakékoli pomocné vyhřívací zařízení, jako je vyhřívání elektrickým odporem, nebo může u jeho vstupu obsahovat tepelně izolující materiál, jako je řemen, kysličník hlinitý, grafit, azbest apod , aby se minimalizovalo, nebo dokonce vůbec odstranilo- předčasné ochlazení a ztekucení nebo ztuhnutí plynného chloridu hlinitého, který tudy prochází, což by vedlo k ucpání přívodu, a to by dále vadilo, nebo jinak škodlivě ovlivňovalo žádaný postup kondenzace nebo desublimace. Tímto způsobem uvažované prostředky pro řízení teploty přívodu plynu mají takov-ou funkci, že dovolují zavádění toku tekutiny, obsahující plynný chlorid hlinitý, v podstatě beze ztráty tepla do vnitřku fluidovaného lože.According to another embodiment of the invention, the gas inlet containing the aluminum chloride gas is equipped with a heater 31 to maintain the inlet gas at an elevated temperature, in which case it may be any auxiliary heater, such as electric resistance heating, or inlet contain thermally insulating material such as belt, alumina, graphite, asbestos, etc. to minimize or even eliminate-premature cooling and liquefaction or solidification of the aluminum chloride gas passing through, leading to clogging of the feed would further interfere with or otherwise adversely affect the desired condensation or desublimation process. The gas supply temperature control means envisaged in this way have the function of allowing the introduction of a fluid flow containing the aluminum chloride gas substantially without loss of heat into the interior of the fluidized bed.
Se zřetelem na nutnost vyhnout se předčasnému kondenzování plynného chloridu hlinitého v jiném místě, než je vlastní fluidované lože, za respektování podmínek okolí, zasahuje vyústění vstupu 33 značně do vlastního- fluidovaného lože a je zakončeno v místě vzdáleném od jakýchkoli styčných povrchů, počítaje v to· stěny kondenzační komory a chladič 26. Tímto způsobem, jelikož přiváděný nosič, obsahující plynný chlorid hlinitý, vstupuje do kondenzační komory 4 tak, že se bezprostředně dostává do styku s částečkami vlastního fluidovaného lože, se obsažený chlorid hlinitý tam kondenzuje, aniž má jakoukoli možnost přijít do styku se sousedními povrchy zařízení. V době, kdy směs zbývajícího plynného vývodu a fluidačního plynu vychází z nejvyšší části lože, je obsažený chlorid hlinitý dostatečně přeměněn na pevnou fází v podobě pevných částeček, které nejsou podstatněji strhovány do odváděné plynné směsi a jsou těžké a dostatečně tvrdé, než aby mohly fungovat jako části-cové složky fluidovaného lože v sousedství stěn komory ochlazovacích ústrojí bez nebezpečí, že by se někde ukládaly.In view of the need to avoid premature condensation of aluminum chloride gas at a location other than the fluidized bed itself, while respecting ambient conditions, the orifice 33 extends substantially into the fluidized bed and terminates at a location remote from any interface surfaces, including Condensation chamber walls and cooler 26. In this way, since the feed carrier containing the aluminum chloride gas enters the condensation chamber 4 so that it immediately contacts the particles of the fluidized bed itself, the aluminum chloride contained therein condenses without any possibility come into contact with adjacent surfaces of the device. At a time when the mixture of the remaining gas outlet and the fluidising gas emerges from the top of the bed, the aluminum chloride contained is sufficiently converted into a solid phase in the form of solid particles that are not substantially entrained in the exhaust gas mixture and are heavy and hard enough to function as a particulate component of the fluidized bed adjacent to the walls of the chamber of the cooling devices without the risk of being deposited somewhere.
Okolní podmínky v místě kondenzace mají být takové, že tlak par chloridu hlinitého je právě dostatečně nízký pro jeho desublimaci do pevného tvaru, aniž by to způsobovalo jakékoli ukládání zbylého chloridu hlinitého buď v pevné, nebo v kapalné formě na povrchu propustného filtračního prostředí 23 separatoračního oddílu 21.The ambient condensation conditions should be such that the vapor pressure of the aluminum chloride is just low enough to desublimate it to a solid shape without causing any deposition of the remaining aluminum chloride either in solid or liquid form on the surface of the permeable filter media 23 of the separator compartment. 21.
Postupem podle vynálezu vznikají pevné a laločnaté částečky chloridu hlinitého obecně křivočarého obrysu, které v podstatě obsahují zaoblené laloky, které často -tvoří komplikované povrchové konfigurace.The process of the invention produces solid and lobed aluminum chloride particles of generally curvilinear outline, which essentially comprise rounded lobes, often forming complicated surface configurations.
Jak to nyní bude odborníkům na tomto úseku jasné, liší se obecně laločnatý -charakter tohoto- pro-duktu znatelně cd běžně vyráběného chloridu hlinitého, který je obchodně dostupný. Nejen že se tento n-ový materiál vyznačuje výhodou v tom směru, že se s ním dá jak snadno manipulovat, ale je také volně pohyblivý, avšak postup podle vynálezu činí zbytečným jakékoli drcení nebo rozmělňování, kteréžto postupy jsou vždy spojeny se zanesením nečistot z použitého zařízení, a navíc, cc-ž je ještě důležitější, jakémukoli vystavování vyrobeného chloridu hlinitého působení vzduchu se vždy souvisejícím nebezpečím znečištění produktu vlhkostí, přítomnou ve vzduchu.As will now be apparent to those skilled in the art, the generally lobed nature of this product differs noticeably from the commercially available aluminum chloride. Not only does this n-material have the advantage of being easy to handle but also free to move, but the process of the invention makes any crushing or grinding unnecessary, which processes are always associated with clogging of impurities from the used more importantly, any exposition of the produced aluminum chloride to the air with always the associated risk of contamination of the product with moisture present in the air.
No-vý výrobek získaný postupem podle vynálezu má sypnou hmotnost v rozsahu asi 120-0 až 1680 kg/m3, což platí pr-o částečky velikosti v rozsahu od 0,42 mm až 0,053 man. Bylo- nalezeno, že vzorky výrobku mají sypný úhel v rozmezí asi 35° až 4Γ s průměrem asi 38°, za měření v atmosféře suchého dusíku podle „International Standards O-rganization ISO/PC 47 (Secreta-riat 247] 424“ pro měření sypného úhlu kysličníku hlinitého. Při silnějším sferoídním charakteru výrobku se budou takové produkty vyznačovat obvykle nižšími sypnými úhly. Pro opatrnost je třeba konstatovat, že hodn-ota sypného úhlu do velké míry závisí na technice použitého měření, a je zde málo možnosti, pokud je vůbec, pro- standardizování takových technických měření obecně, a požadavek udržet právě tento produkt v okolí, prostém znečištění, dále komplikuje podrobné problémy měření.The new product obtained by the process of the invention has a bulk density in the range of about 120-0 to 1680 kg / m 3 , which is true for particle sizes in the range of 0.42 mm to 0.053 man. The product samples were found to have a repose angle in the range of about 35 ° to 4Γ with a diameter of about 38 °, measured in a dry nitrogen atmosphere according to "International Standards O-Organization ISO / PC 47 (Secreta-riat 247) 424" for measurement If the spheroid character of the product is stronger, such products will usually be characterized by lower repetition angles, but it should be noted that the value of the repository angle depends largely on the measurement technique used, and there is little, if any, , the standardization of such technical measurements in general, and the requirement to keep this product in a pollution-free environment further complicates the detailed measurement problems.
Nyní bude popsána desublimace po vyčištění plynného- chloridu hlinitého, vzniklého chlorováním kysličníku hlinitého, znečištěného sodíkem.Desublimation will now be described after purification of the aluminum chloride gas produced by the chlorination of sodium contaminated aluminum oxide.
Horký plynný vývod z chlorování kysličníku hlinitého, znečištěného sodíkem, z tzv. Mayerova postupu, za přítomnosti uhlíku a v podstatě za nepřítomnosti uhlovodíků, plynů, obsahujících volný vodík, plynu, obsahujícího volný kyslík, jakož i vlhkosti, bude obvykle obsahovat kromě plynného chloridu hlinitého- ještě podíly kysličníků uhlíku, s výhodou převážně kysličník uhličitý, stržené částečky jak pevných, tak i kapalných podílů a kondenzovatelné těkavé složky, počítaje v toru podíly chloridu hliní210156 to-sodného, přeměněné v páry, tj. odpovídající v podstatě obsahu sodných nečistot v kysličníku hlinitém, který byl chlorován.The hot gaseous outlet from the chlorination of sodium-contaminated alumina from the Mayer process, in the presence of carbon and essentially in the absence of hydrocarbons, free hydrogen-containing gases, free oxygen-containing gas and moisture will usually contain aluminum chloride gas in addition - still proportions of carbon oxides, preferably predominantly carbon dioxide, entrained particles of both solid and liquid fractions, and condensable volatile components, including in the toro-sodium proportions of aluminum chloride 210156 converted into steam, i.e. corresponding substantially to the sodium impurity content of the oxide aluminum, which was chlorinated.
Podle vynálezu se příkladem horký plynný vývod obecně popisovaného1 typu po vypuštění z chloračního zařízení 1 výstupem 3 zpočátku ochladí v prvním výměníku 5 tepla na prvou předem stanovenou teplotu v rozmezí asi 200 až 60Ό °C, a s výhodou mezi 250 až 350 °C, což je dostatečně nízko· pod teplotou chlorační reakce, a dobře nad teplotou okolí, kdy obvykle kondenzuje chlorid hlinitý, což je obvykle asi 180 °C podle podmínek okolního tlaku par. Tím se účinně kondenzuje podstatný díl kondenzovatelných složek, počítaje v to· i odpovídající část vytékaného podílu chloridu hlinitosodnéhc·. Tento zpočátku kondenzovaný podíl složek, zahrnující podstatnou část z celkového podílu chloridu hlinito-sodného ve formě komplexní směsi s přítomným chloridem hlinitým spolu s většinou stržených pevných nebo· kapalných částeček se potom oddělí od plynné části v separátoru 7 prvého· stupně. Tato oddělená hmota může představovat podstatný podíl, například až 15 až 25 % hmotnostních chlorovaného kysličníku hlinitého.According to the invention, by way of example, the hot gas outlet of the generally described type 1 after being discharged from the chlorinator 1 through the outlet 3 is initially cooled in the first heat exchanger 5 to a first predetermined temperature in the range of about 200 to 60 ° C, and preferably between 250 to 350 ° it is sufficiently low below the temperature of the chlorination reaction, and well above the ambient temperature where aluminum chloride usually condenses, which is usually about 180 ° C under ambient vapor pressure conditions. In this way, a substantial part of the condensable components, including the corresponding portion of the discharged fraction of sodium aluminum chloride, is effectively condensed. This initially condensed fraction of the components, comprising a substantial fraction of the total fraction of the sodium aluminum chloride as a complex mixture with the aluminum trichloride present together with most entrained solid or liquid particles, is then separated from the gaseous part in the first stage separator 7. This separated mass may represent a substantial proportion, for example up to 15 to 25% by weight of chlorinated alumina.
Dalším chlazením zbývajícího· plynného· vývodu z oddělování v prvém stupni, například vedením druhým výměníkem 9 tepla se sníží teplota plynného· vývodu na druhou a ještě nižší předem stanovenou teplotu v rozmezí asi 150 až 250 °C. Rozmezí této druhé, předem stanovené teploty, které je stále nad okolní teplotou kondenzování chloridu hlinitého, způsobí kondenzování v podstatě všech zbývajících těkavých složek, které lze kondenzovat nad kondenzační teplotou chloridu hlinitého, tj. v podstatě se zahrnutím zbytku chloridu hlinito-sodného, jako zbývající kondenzovatelné a těkavé složky, a stále bez podstatnějšího kondenzování stále ještě plynného chloridu hlinitého tam obsaženého. Po oddělení produktů kondenzace ve druhém stupni, jakož i jakýchkoli zbývajících stržených částeček z vývodního plynu, nyní ochuzeného, průchodem separátorern ID druhého stupně se získá nyní nečistot zbavený plyn, obsahující v podstatě plynný chlorid hlinitý, který se zavádí do fluidovaného lože 17 částeček chloridu hlinitého·, udržovaného· na třetí a předem stanovené teplotě v rozsahu dobře pod okolní teplotou kondenzování chloridu hlinitého· asi v rozmezí 30° až 100 °C, výhodně v rozmezí asi 60 až 90 °C, a nejvýhodněji v rozsahu 50 až 70 °C; vede to k přímé desublimaci tam obsaženého podílu chloridu hlinitého za vzniku pevné formy, jak je to popsáno výše.By further cooling the remaining gaseous outlet from the first stage, for example by passing through a second heat exchanger 9, the gaseous outlet temperature is lowered to a second and even lower predetermined temperature in the range of about 150 to 250 ° C. The range of this second, predetermined temperature, which is still above the ambient aluminum chloride condensation temperature, will cause the condensation of substantially all of the remaining volatile components that can be condensed above the aluminum chloride condensation temperature, i.e. essentially including the remainder of the sodium aluminum chloride as the remaining condensable and volatile components, and still without substantially condensing the still gaseous aluminum chloride contained therein. After separation of the condensation products in the second stage, as well as any remaining entrained particulate from the now depleted off-gas by passage of the second stage separator IDs, a gas-free impurity containing essentially alumina gas that is introduced into the fluidized bed of 17 aluminum chloride particles is obtained. Maintained at a third and predetermined temperature in a range well below ambient condensation temperature of the aluminum chloride at about 30 ° to 100 ° C, preferably at about 60 to 90 ° C, and most preferably in the range of 50 to 70 ° C; this leads to direct desublimation of the aluminum chloride portion therein to form a solid form as described above.
Počáteční a druhý vstupeň chlazení, a s tím související stupeň oddělování se účelně provádějí v podstatě za nepřítomnosti vlhkosti, s výhodou tak, že případně získaný chlorid hlinitý obsahuje celkově pod asi 0,3 procent, a zvláště pod asi 0,1 % hmotnostních sloučeného kyslíku.Suitably, the initial and second cooling inputs and the associated degree of separation are carried out substantially in the absence of moisture, preferably such that the optionally obtained aluminum chloride contains a total below about 0.3 percent, and in particular below about 0.1% by weight of combined oxygen.
Jak to bylo· uvedeno výše, snáze kondenzovatelné složky nebo nečistoty v horkém plynném vývodu z chloračního pásma obsahují podíly chloridu hlinito-sodného, případně ve sloučenině nebo ve formě komplexu s menším přítomným množstvím chloridu hlinitého, jakož i stržené částečky, zahrnující částečky kapalné, jako· je aluminiumoxychlorid a/nebo aluminiumhydroxy chlorid, dále pevné částečky, jako je kysličník hlinitý, uhlík a jejich vzájemné směsi. Podle toho, selektivní, avšak podstatná část z podílu chloridu hlinitosodného se kondenzuje po počátečním ochlazení a oddělí se v separátoru 7 prvého stupně ve tor mě komplexní směsi chloridu hlinito-sodného s chloridem hlinitým spolu s podstatnou částí aluminiumoxychloridu a/nebo aluminiumhydroxychloridu, jakož i s výše zmíněnými nevnými částečkami. V podstatě zDyreK Kondensovatelných těkavých složek ve zbytku zpočátku ochlazeného vývodu plynu se běžně zkondenzuje vlivem dalšího chlazení a tento druhý kondenzovaný zbytek, který může obsahovat zbývající komplexní směs chloridu hlinito-sodného s chloridem hlinitým, jakožto· i jakékoli zbytky pevných či kapalných částeček, jak to bylo uvedeno výše, se •může oddělit dříve, než se izoluje chlorid hlinitý, ze zbylého plynného vývodu.As mentioned above, the more easily condensable components or impurities in the hot gas outlet of the chlorination zone contain portions of aluminum chloride, optionally in compound or complexed with a smaller amount of aluminum chloride present, as well as entrained particles, including liquid particles such as · Is aluminum oxychloride and / or aluminum hydroxy chloride, as well as solid particles such as aluminum oxide, carbon and mixtures thereof. Accordingly, a selective but substantial portion of the sodium aluminum chloride portion is condensed after initial cooling and separated in a first stage separator 7 to form a complex mixture of aluminum chloride and aluminum chloride together with a substantial portion of aluminum oxychloride and / or aluminum hydroxy chloride as above. the said particles. Essentially, the condensable volatile components in the remainder of the initially cooled gas outlet are normally condensed by further cooling and this second condensed residue, which may contain the remaining complex mixture of aluminum-sodium chloride and aluminum chloride, as well as any solid or liquid residue such as as mentioned above, it can be separated from the remaining gas outlet before the aluminum chloride is isolated.
Ačkoliv mechanismus celého postupu není prozatím zcela jasný, předpokládá se, že těkavý chlorid hlinito-sodný převážně kondenzuje v důsledku selektivního počátečního chlazení horké plynné vývodní směsi, která se získá z chloračního reaktoru tak, že za podmínek okolí se kondenzovaný chlorid hlinito-sodný, více či méně ve formě komplexu s přítomným chloridem hlinitým, jakožto i kapalný aluminiumoxyohlorid a/ /nebo aluminiumhydroxychlorid snadno ukládá na unášených pevných částečkách a do velké míry se usazuje ve formě větších kapek než jinak a lze jej odstranit i před dosažením prostoru pro operativně-fyzikální oddělení v separátoru 7 prvého stupně. Tedy místo toho, aby se usazovaly jako· malé kapičky na oddělovacím prostředí, ukládají se takto kondenzované těkavé kapalné složky a unášené kapalné částečky více či méně na unášených pevných podílech za vzniku větších kapek, které jsou snadno oddělitelné bez nežádoucího zatížení zařízení, použitého· k oddělování.Although the mechanism of the process is not yet clear, it is believed that the volatile alumina sodium chloride mainly condenses due to the selective initial cooling of the hot gaseous effluent mixture obtained from the chlorination reactor so that at ambient conditions condensed alumina sodium, more or less in the form of a complex with the aluminum chloride present, as well as liquid aluminum oxychloride and / or aluminum hydroxy chloride easily deposit on the entrained solid particles and largely deposited in the form of larger drops than otherwise and can be removed even before space for operative-physical separation in the first stage separator 7. Thus, instead of depositing as small droplets on the separation medium, the condensed volatile liquid components and entrained liquid particles deposit more or less on the entrained solids to form larger droplets that are readily separable without undesirably loading the equipment used. separation.
Zbytek těkavého chloridu hlinito-sodného a jakýchkoli zbytků aluminiumoxychloridu a/nebo aluminiumhydroxychloridu, které jsou ještě přítomny ve zbývajícím plynném vývodu ze separátoru 7 prvého stupně, se potom kondenzuje po ochlazení plynného vývodu ve druhém stupni.The remainder of the volatile alumina chloride and any residues of aluminum oxychloride and / or aluminum hydroxy chloride still present in the remaining gas outlet of the first stage separator 7 is then condensed after cooling the gas outlet in the second stage.
Tyto složky kondenzované v druhém stupni, které budou z velké míry ve formě mlhy nebo zákalu, způsobeného kombinací chlo216156 ridu hlinitosodného, s chloridem hlinitým, s jakékoli zbývající stržené nebo· rozpuštěné pevné podíly, jako· je kysličník hlinitý nebo práškový uhlík, jakož i kapalné podíly, jako je alununiumoxychlorid a/nebo aluminiumhydroxychlorid, se mohou potom oddělit z dále ochlazeného plynného vývodu. Tyto složky mohou být účinně a nepřetržitě oddělovány zjednodušeným způsobem v separátoru IQ druhého· stupně, působícího v podstatě jako odmlžovač, například jako· typ filtru s jemnými póry, v množství, odpovídajícím zbývajícím přítomným nečistotám.These second-stage condensed components, which will largely be in the form of fog or haze, due to the combination of aluminum chloride, aluminum chloride, with any remaining entrained or dissolved solids, such as aluminum oxide or carbon powder, as well as liquid the fractions such as alununium oxychloride and / or aluminum hydroxy chloride can then be separated from the further cooled gas outlet. These components can be effectively and continuously separated in a simplified manner in the second stage separator 10 acting essentially as a demister, for example as a type of fine pore filter, in an amount corresponding to the remaining impurities present.
V souvislosti s předchozím je třeba si uvědomit, že podíl chloridu hlinito-sodného, který vykondenzuje a odstraňuje se v prvém a druhém stupni oddělování, obvykle kondenzuje v kapalné formě jako· komplexní směs s menším množstvím přítomného chloridu hlinitého, a taková směs obsahuje spolu, se strženými a v ní rozpuštěnými podíly nejen současně odstraňovaný aluminiumcxychlorid a aluminiumhydroxychlcrid, ale i stopy chloru, fosgenu apod., jakož i kysličník hlinitý, pocházející ze strženého, původně přítomného· práškového kysličníku hlinitého·, nebo vznikající reakcí chloridu hlinitého· s vlhkostí, případně tam přítomnou, přičemž současně vzniká i chlorovodík.In view of the foregoing, it should be appreciated that the proportion of sodium-aluminum chloride that condenses and is removed in the first and second separation stages usually condenses in liquid form as a complex mixture with less aluminum chloride present, and such a mixture contains together, with the entrained and dissolved fractions not only of aluminum oxychloride and aluminum hydroxyl chloride, but also of traces of chlorine, phosgene, etc., as well as of alumina originating from the entrained, initially present · alumina powder · or resulting from the reaction of aluminum chloride with moisture or there, while also producing hydrogen chloride.
Jak to již bylo uvedeno výše, konečná izolace chloridu hlinitého z vyčištěného· plynného vývodu, obsahujícího ještě chlor, fosgen, kysličník uhelnatý a kysličník uhličitý, se provádí v jediném stupni přímou desublimací ve fluidovaném loži 17 chloridu hlinitého, udržovaném na teplotě v podstatě pod teplotou tuhnutí chloridu hlinitého, což je lože samočinně se doplňujícího typu, poskytující snadno· izolovatelný pevný chlorid hlinitý jako produkt pozoruhodně vysoké čistoty, jakož i ve formě, kdy se s tímto produktem, jinak snadno pohyblivým, dobře manipuluje. Specifičtěji se bude vyznačovat chlorid hlinitý jako· produkt čistotou nejméně 99,3 °/o, a kvantitativně, ekonomicky únosně vyrobený pevný chlorid hlinitý o čistotě nad 99,8 %, se dá snadno· získat použitím postupu podle vynálezu.As mentioned above, the final isolation of aluminum chloride from the purified gas outlet, which still contains chlorine, phosgene, carbon monoxide and carbon dioxide, is carried out in a single step by direct desublimation in a fluidized bed 17 of aluminum chloride maintained at a temperature substantially below temperature. solidification of aluminum chloride, a bed of self-complementing type, providing readily isolable solid aluminum chloride as a product of remarkably high purity, as well as in a form where the product, otherwise easily movable, is well handled. More specifically, aluminum chloride will be characterized as a product having a purity of at least 99.3%, and a quantitatively economically viable solid aluminum chloride with a purity of more than 99.8% can be readily obtained using the process of the invention.
Ještě určitěji vyjádřeno dovoluje praktické provádění předmětu vynálezu ekonomickou velkovýrobu pevného chloridu hlinitého, přičemž produkt je v podstatě prost nečistot, jako· je sodík, železo, křemík a titan a vyznačuje se celkovým obsahem netěkavého, včetně vázaného kyslíku pod 0,3 °/o, s výhodou pod 0,1 % a nejvýhodnějí pod asi 0,03 °/o. Takový výrobek, pevný a o vysoké čistotě, se bude vyznačovat distribucí průměrné velikosti částeček v rozmezí asi 0,42 mm až 0,044 mm a převážně asi 0,149 až 0,044 mm, což je zvláště vhodné pro· bezprostřední využití elektrolyzéru na výrobu hliníku, a to pro účinnou elektrochemickou výrobu čistého, kovového hliníku.More specifically, the practice of the present invention allows economical large-scale production of solid aluminum chloride, wherein the product is substantially free of impurities such as sodium, iron, silicon and titanium and has a total non-volatile content, including bound oxygen below 0.3%, preferably below 0.1% and most preferably below about 0.03%. Such a product, solid and of high purity, will be characterized by an average particle size distribution in the range of about 0.42 mm to 0.044 mm and predominantly about 0.149 to 0.044 mm, which is particularly suitable for the immediate use of an electrolysis cell for aluminum production. electrochemical production of pure, metallic aluminum.
Konečná kondenzace chloridu hlinitého se s výhodou provádí v podstatě za nepří16 tomnosti vlhkosti, takže vzniká pevná forma chloridu hlinitého s hmotnostním obsahem méně než 0,5 % volné vody a spojených reakčních produktů vody a chloridu hlinitého. Dále potom se kondenzace s výhodou provádí v podstatě za nepřítomnosti plynu, obsahujícího· volný vodík, plynu, obsahujícího volný kyslík, netěkavých nečistot, za okolních podmínek, dostačujících k tornu, aby pevný chlorid hlinitý, vzniklý kondenzací, obsahoval celkově pod asi 0,3 °/o, a s výhodou pod asi 0,1 % hmotnostních vázaného kyslíku a netěkavých nečistot.The final condensation of the aluminum chloride is preferably carried out in substantially absence of moisture, so that a solid form of aluminum chloride with less than 0.5% by weight of free water and the combined reaction products of water and aluminum chloride is formed. Further, the condensation is preferably carried out essentially in the absence of a free hydrogen-containing gas, a free oxygen-containing gas, of non-volatile impurities under ambient conditions sufficient to cause the solid aluminum chloride formed by the condensation to contain a total below about 0.3 %, And preferably below about 0.1% by weight of bound oxygen and non-volatile impurities.
V důsledku kaskádového čištění a postupného desublimačního získávání podle vynálezu se získá jako produkt pevný chlorid hlinitý, o· vysoké čistotě a snadno pohyblivý, obsahující celkem pod asi 0,3 % hmotnostních vázaného kyslíku a netěkavých nečistot, tj. výrobek, který je v podstatě prost nečistot, jako je sodík, železo, křemík a titan, přičemž s výhodou rovněž se vyznačuje distribucí průměrné velikosti částeček v rozmezí asi 0,149 až 0,044 mm.As a result of the cascading purification and gradual desublimation recovery of the invention, a solid aluminum chloride of high purity and easily movable is obtained as a product containing a total of below about 0.3% by weight of bound oxygen and non-volatile impurities, i.e. a product substantially free of impurities such as sodium, iron, silicon and titanium, preferably also having an average particle size distribution in the range of about 0.149 to 0.044 mm.
A opět s odkazem na výkresy, které příkladem schematicky znázorňují provedení některých dnes výhodných zařízení vhodných při praktickém provádění postupu podle vynálezu, může celou sestavu chladicího výměníku 5 tepla vhodně tvořit obvyklý trubkový kotel, kam se zavádí chladicí kapalina, jako· je kapalina „Dowtherm coctant“. Jinak se počáteční chlazení horkého plynného vývohu může provádět zaváděním suchého inertního plynu nebo· pevných částeček chloridu hlinitého dc· přímého styku s horkým plynným vývodem nebo jakýmikoliv jinými vhodnými prostředky.Referring again to the drawings, which schematically illustrate some of today's preferred devices useful in the practice of the present invention, the entire heat exchanger assembly 5 may suitably comprise a conventional tubular boiler into which a coolant such as Dowtherm coctant is introduced. ". Otherwise, the initial cooling of the hot gaseous lift can be carried out by introducing dry inert gas or solid aluminum chloride particles in direct contact with the hot gaseous outlet or by any other suitable means.
Filtrační člen 1.3 separátoru 7 prvého stupně a bezprostřední okolí se udržuje na dostatečně vysoké teplotě, například asi 200 až 500 °C, aby se minimalizovalo, ne-li účinně zamezilo kondenzování zbývajících těkavých podílů v plynném vývodu.The filter element 1.3 of the first stage separator 7 and the immediate environment is maintained at a sufficiently high temperature, for example about 200-500 ° C, to minimize, if not effectively prevent condensation of the remaining volatiles in the gas outlet.
Zatíco postup za použití popisovaného systému normálně povede k dalšímu snížení teploty zbývajícího vývodního· plynu, odtud odváděného, lze takové snížení teploty doplnit průchodem zbývajícího vývodu výměníkem S tepla druhého stupně, aby se jeho teplota uvedla na žádanou druhou, předem stanovenou teplotu asi 150 až 250 °C.While the procedure using the described system will normally result in a further reduction in the temperature of the remaining off-gas being discharged therefrom, such temperature reduction may be supplemented by passing the remaining outlet through a second stage heat exchanger S to bring it to the desired second predetermined temperature of about 150 to 250. Noc: 2 ° C.
Tento· dále ochlazený zbylý plynný vývod se vede do separátoru IQ druhého stupně, kde se další kondenzované podíly chloridu hlinito-sodnéhc· v komplexu s chloridem hlinitým spolu s jakýmikoli zbývajícími nebo rozpuštěnými něho· strženými pevnými látkami, jako je spékaný kysličník hlinitý nebo uhelný prach, a kapalinami, jako je aluminiumoxychlorid a/nebo aluminiumhydroxychlorid, plynule oddělují jako· další nečistoty ze zbylého a nikoli dále chlazeného plynného vývodu, obsahujícího chlorid hlinitý.This further cooled residual gas outlet is passed to a second stage separator 10 where further condensed portions of aluminum-sodium chloride complexed with aluminum chloride together with any remaining or dissolved entrained solids such as sintered alumina or coal dust , and liquids such as aluminum oxychloride and / or aluminum hydroxy chloride, continuously separate as other impurities from the remaining and not further cooled aluminum chloride-containing gas outlet.
Zatímco teplota plynné směsi v separáto216156 ru 10 druhého stupně je dostatečně nízká, aby zajistila kondenzaci v podstatě zbývajících kondenzovatelných složek, a zejména chloridu hlinito-sodného a/nebo· komplexu chloridu hlinito-sodného· s chloridem sodným, například v rozmezí asi 150° až 250 °C, v podstatě se nekondenzuje chlorid hlinitý, protože teplota je stále nad kondenzační teplotou chloridu hlinitého za podmínek okolí. Plynný vývod z druhého· oddělovacího stupně tvoří takto- tedy v podstatě plynný chlorid hlinitý -o vysoké čistotě, v podstatě prostý všech nečistot, jako je chlorid hlinitosodný, aluminiumoxychlorid, aluminiumhydro-xychlorid, kysličník hlinitý a uhlík.While the temperature of the gaseous mixture in the second stage separator 10 is sufficiently low to ensure condensation of the substantially remaining condensable components, and in particular sodium-aluminum chloride and / or aluminum-sodium chloride complex with sodium chloride, for example in the range of about 150 ° to 150 °. 250 ° C, aluminum chloride is essentially not condensed because the temperature is still above the condensation temperature of the aluminum chloride under ambient conditions. The gaseous outlet of the second separation stage thus consists essentially of gaseous aluminum chloride of high purity, substantially free of all impurities such as aluminum chloride, aluminum oxychloride, aluminum hydrogen chloride, aluminum oxide and carbon.
Separátor 10 druhého stupně může obsahovat, je to vhodné, permeabilní filtrační prostředí, jako je kamínkový filtr 15, podobný onomu, který je použit v separátoru 7 prvého stupně.The second stage separator 10 may comprise, as appropriate, a permeable filter medium such as a flint filter 15 similar to that used in the first stage separator 7.
Výše popisovaný zbývající plynný vývod s obsahem plynného chloridu hlinitého se zavádí do komory s fluidovaným ložem v místě vzdáleném od jakéhokoliv styčného· povrchu v nádobě, aby se tím znemožnilo jakékoli nežádoucí nebo· předčasné kondenzování plynného· chloridu, hlinitého na kapalnou nebo· pevnou fázi ve vyústění přívodu, jakož i jakýchkoli styčných plochách s následujících zhoršením izolačních vlastností povrchů pro výměnu tepla, což by byl důsledek tvrdých částeček pevného chloridu hlinitého· a jeho odolnosti proti oděru.The above-described remaining aluminum chloride gas outlet is introduced into the fluidized bed chamber at a location remote from any interface surface in the vessel to prevent any undesirable or premature condensation of the aluminum chloride chloride to the liquid or solid phase in the fluidized bed. the inlet of the lead as well as any contact surfaces with the consequent deterioration of the insulating properties of the heat exchange surfaces as a result of the hard particles of solid aluminum chloride and its abrasion resistance.
Podobně se musí kontrolovat teplota, tlak par a místo· desublimace, aby nedošlo k předčasnému a škodlivému kondenzování plynného· chloridu hlinitého v jiném místě, než jak to bylo zde popsáno, aby se tím účinně znemožnilo ucpání vyústění zaváděcí trubice a usazování na chladných površích komory.Similarly, temperature, vapor pressure, and desublimation site must be controlled to avoid premature and harmful condensation of aluminum chloride gas at a location other than that described herein, effectively preventing blockage of the lance opening and settling on cold chamber surfaces. .
Příklad 1Example 1
Chlorují se ze zvýšené teploty částečky porézního kysličníku hlinitého, impregnovaného uhlíkem nebo spékaného a získaná plynná reakční směs se zpracovává tak, aby se odstranily unášené pevné i kapalné částečky, jakož i kondenzovatelné těkavé nečistoty, které se kondenzují za vyšší teploty, než je kondenzační teplota chloridu hlinitého za podmínek okolí, takže se tím získává poměrně čistý plynný vývod, obsahující v podstatě pouze chlorid hlinitý, kysličník uhličitý a kysličník uhelnatý, jakož i stopová množství dalších nečistot, například chloru, chlorovodíku, fosgenu, chloridu uhličitého· apc-d.They are chlorinated from the elevated temperature of carbon impregnated or sintered porous alumina particles, and the resulting gaseous reaction mixture is treated to remove entrained solid and liquid particles as well as condensable volatile impurities that condense at a temperature higher than the condensation temperature of chloride and thus trace amounts of other impurities, such as chlorine, hydrogen chloride, phosgene, carbon tetrachloride, etc., are obtained, thus providing a relatively pure gas outlet containing essentially only aluminum chloride, carbon dioxide and carbon monoxide.
Tento poměrně čistý plynný vývod se za teploty asi 200 °C vede do desublimační nebo kondenzační komory 4, zakreslené na výkresu, a to pomocí tepelně izolovaného· vstupu 30 rychlostí asi. 24,950 dm3 za hodinu. Kondenzační komora 4 obsahuje přes celou šíři lože asi 40 kg poměrně čistého pevného chloridu hlinitého v částečkách o průměrné velikosti 0,42 mm až 0,149 mm, které jsou udržovány v pohybu průchodem fluidačního plynu, například suchého vzduchu, pomocí přívodního· vedení 28 vzhůru perforacemi 20.This relatively pure gas outlet is fed to the desublimation or condensation chamber 4 shown in the drawing at a temperature of about 200 DEG C. by means of a thermally insulated inlet 30 at a rate of approx. 24,950 dm 3 per hour. The condensation chamber 4 contains, over the entire width of the bed, about 40 kg of relatively pure solid aluminum chloride in particles of an average size of 0.42 mm to 0.149 mm, which are kept in motion by passage of fluidizing gas, for example dry air. .
Chladič 26 se chladil proháněním vody o teplotě asi 20 °C za použití chladicích hadů tak, že teplota plynu 200 °C, přiváděného přívodním potrubím 18, se prudce snížila asi na 60 °C na částečkách poměrně čistého chloridu hlinitého ve fluidovaném. loži.The cooler 26 was cooled by blowing water at a temperature of about 20 ° C using cooling coils so that the temperature of the 200 ° C gas supplied by the inlet line 18 was sharply reduced to about 60 ° C on particles of relatively pure aluminum chloride in fluidized form. loži.
Prudce ochlazený plynný chlorid hlinitý zřejmě tvoří pevná jádra, ze kterých vznikaly větší částečky, a/nebo které se ukládaly na jiných částečkách chloridu hlinitého·, které byly již v loži. Jak vzrůstá velikost částeček chloridu hlinitého·, odstraňují se nepřetržitě z lože pomocí potrubí 16, přičemž průměrná velikost částeček odpovídá výše uvedenému rozložení. Za specifikovaných podmínek nedochází k podstatnějšímu nebo· svízelnému ukládání kondenzovaného chloridu hlinitého buď v tepelně izolovaném vstupu, nebo na jakémkoli jiném styčném povrchu uvnitř kondenzační komory 4, například počítaje v to stěny a chladicí hady.The quenched aluminum chloride gas appears to form solid cores from which larger particles have been formed and / or deposited on other aluminum chloride particles already in the bed. As the particle size of the aluminum chloride increases, they are continuously removed from the bed via line 16, the average particle size corresponding to the above distribution. Under the specified conditions, there is no substantial or difficult deposition of condensed aluminum chloride either in the thermally insulated inlet or on any other contact surface within the condensation chamber 4, for example, including walls and cooling coils.
Odpadní plyn z fluidovaného· lože v kondenzační komoře 4 se vede separačním oddílem 21, a oddělené stržené pevné podíly chloridu hlinitého·, jakož i prach se ihned přímo vrací zpět do lože. Odpadní plyn obsahuje převážně kysličník uhličitý, kysličník uhelnatý a vzduch se stopovými množstvími nezreagovaného· chloru, chlorovodíku, fosgenu, chloridu uhličitého· apod.The fluidized bed waste gas in the condensation chamber 4 is passed through a separation section 21, and the separated entrained solids of aluminum chloride as well as the dust are immediately returned directly to the bed. The waste gas mainly consists of carbon dioxide, carbon monoxide and air with trace amounts of unreacted chlorine, hydrogen chloride, phosgene, carbon tetrachloride, etc.
Chlorid hlinitý, který se získává jako produkt v množství 33 kg za hodinu výpustí 24 je poměrně jemný, pevný produkt obecně laločnatého a sferoidního charakteru, jak bylo dříve uvedeno, a obsahuje pod asi 0,3 % hmotnostních celkově nečistot charekteru vázaného kyslíku, dále se vyznačuje nízkým obsahem adsorbovaného kysličníku uhličitého a stopovými množstvími fosgenu, a distribuce částeček průměrné velikosti je:The aluminum chloride, which is obtained as a product of 33 kg per hour by outlet 24, is a relatively fine, solid product of generally lobed and spheroid character, as previously mentioned, and contains below about 0.3% by weight of total impurities of the bound oxygen species. characterized by low adsorbed carbon dioxide and trace amounts of phosgene, and the average particle size distribution is:
0,42 mm (zadržené) 8%0.42 mm (withheld) 8%
0,149 mm 22 % propadají 40 % a hustotou asi 1200 až 1680 kg/m3. Příklad 20.149 mm 22% fall through 40% and a density of about 1200 to 1680 kg / m 3 . Example 2
Plynný vývod z chlorování spékaného kysličníku hlinitého, znečištěného sodíkem, o teplotě asi 700 °C se vede do potrubí nepřímého výměníku 5 tepla, kam se jako chladicí prostředek vede chladicí činidlo „Dowtherm“ v množství dostačujícím k chlazení plynného vývodu asi na 250 °C. Tento· plynný vývod obsahuje plynný chlorid hlinitý, jakož i kysličník uhličitý a kysličník uhelnatý spolu se strženými prachovými látkami, počítaje v to uhlík i spékaný kysličník hlinitý, jakož i zbylé nečistoty, které byly v původní surovině. Specificky řečeno·, obsahuje plynný vývod celkově pod 0,3 % hmotnostních volného· kyslíku a celkově pod asi 0,5 % hmotnostních volné vody a vázané vody, obsažené v reakčních produktech vody a chloridu hlinitého.The gaseous outlet of chlorinated sintered alumina, contaminated with sodium, at a temperature of about 700 ° C is fed to the indirect heat exchanger 5 pipe, where the coolant "Dowtherm" is supplied in a quantity sufficient to cool the gaseous outlet to about 250 ° C. This gas outlet contains aluminum chloride gas as well as carbon dioxide and carbon monoxide together with entrained dusts, including carbon and sintered aluminum oxide, as well as residual impurities which were in the original raw material. Specifically, the gas outlet comprises a total of below 0.3% by weight of free oxygen and a total below about 0.5% by weight of free water and bound water contained in the reaction products of water and aluminum chloride.
Plynný vývod, ochlazený na 250 °C se poté oddělí od stržených pevných částeček prachu, jakož i tím kondenzovaných těkavých podílů v separátoru 7 prvého stupně. Tyto strhávané pevné a kapalné částečky a kondensované těkavé složky, které se takto oddělují, zahrnují eutektickou směs chloridu hlinito-sodného· a chloridu hlinitého, což je důsledek nečistot povahy sodíku přítomných ve výchozím kysličníku hlinitém, jakož i aluminiumoxychlorid, aluminiu,mydroxychlorid, kysličník hlinitý a uhlík, jakož i stepy chloru, chlorovodíku a fosgenu, přičemž všechny tyto složky se nepřetržitě získávají více či méně ve formě částečně rozpuštěné hmoty. Kondenzované těkavé složky zde jsou ty látky, které vykondenzují v důsledku ochlazení plynného vývodu s chlcrační teploty 250 °C.The gaseous outlet, cooled to 250 ° C, is then separated from the entrained solid dust particles as well as the condensed volatiles in the first stage separator 7. These entrained solid and liquid particles and the condensed volatile components that are separated thus include a eutectic mixture of sodium-aluminum chloride and aluminum chloride resulting from the impurities of the nature of the sodium present in the starting alumina as well as aluminum oxychloride, aluminum, mydroxy chloride, alumina and carbon, as well as the steppes of chlorine, hydrogen chloride and phosgene, all of which are continuously obtained more or less in the form of partially dissolved matter. The condensed volatile components herein are those that condense as a result of cooling the gas outlet at a refrigeration temperature of 250 ° C.
Množství této takto získané hmoty může představovat až 17 % hmotnostních, přepočteno na průměrný obsah lože chloračního zařízení a z této hmoty asi 12 % hmotnostních představující sodné nečistoty, přepočteno na kysličník sodný, tj. ve formě eutektické směsi chloridu hlinito-sodného a chloridu hlinitého.The amount of the mass thus obtained may be up to 17% by weight, based on the average bed content of the chlorination plant, and about 12% by weight, representing sodium impurities, calculated as sodium oxide, i.e. in the form of eutectic alumina-aluminum chloride.
Zbývající vývodní plyn ze separátoru 7 prvního stupně se dále ochladí asi na 200 °C, a vede se do separátoru 10 druhého stupně, kde se odstraní zbývající podíl chloridu hlinito-sodného a chloridu, hlinitého ve formě komplexní směsi, aluminiumoxychlorid a aluminiumhydroxychlorid, a jakékoli případné další zbytky kysličníku hlinitého a uhlíkového prachu a případné stopy chloru, chlorovodíku a fosgenu, pokud jsou tyto látky předchozími okludovány a které se zatím kondenzovaly více čí méně ve formě mlhy. Tyto další nečistoty, přítomné v plynu, počítaje v to kondenzovatelné podíly s vyšší kondenzační teplotou, než jakou má chlorid hlinitý za okolních podmínek, se vhodně odstraní v tomto období tak, že se potrubím 16 vede poměrně čistý konečný plynný vývod, obsahující v podstatě pouze chlorid hlinitý, kysličník uhličitý a kysličník uhelnatý, jakož i stopová množství dalších nečistot, například chloru, chlorovodíku, fosgenu, chloridu uhličitého apod., od kterých se chlorid hlinitý snadno· oddělí.The remaining effluent gas from the first stage separator 7 is further cooled to about 200 ° C, and is fed to the second stage separator 10 where the remaining aluminum chloride and aluminum chloride complex mixtures, aluminum oxychloride and aluminum hydroxy chloride, and any other are removed. any other residues of alumina and carbon dust and possible traces of chlorine, hydrogen chloride and phosgene, if these substances have been occluded and which have so far condensed more or less in the form of fog. These other impurities present in the gas, including condensable fractions with a higher condensation temperature than aluminum chloride under ambient conditions, are suitably removed during this period by passing a relatively pure final gas outlet containing substantially only a condensate gas line. aluminum chloride, carbon dioxide and carbon monoxide, as well as trace amounts of other impurities such as chlorine, hydrogen chloride, phosgene, carbon tetrachloride and the like, from which the aluminum chloride is readily separated.
Tento poměrně čistý plynný vývod o teplotě asi 200 °C se vede do kondenzační komory 4, obsahující fluidované lože 17 pevných částeček poměrně čistého chloridu hlinitého s rozložením průměrné velikosti částeček asi od 0,35 mm do 0,044 mm, viz ještě dále, přičemž lože 17 se udržuje ve fluidním •stavu nejdříve zaváděním fluidačního plynu směrem vzhůru pc· zavedení perforacemi 20.This relatively pure gas outlet at a temperature of about 200 ° C is passed to a condensation chamber 4 comprising a fluidized bed 17 of solid particles of relatively pure aluminum chloride having an average particle size distribution of from about 0.35 mm to 0.044 mm, see below, wherein the bed 17 is maintained in a fluidized state by first introducing the fluidizing gas upwardly through the perforations 20.
Lože 17 se ochladí vedením vody chladičem 26, přičemž se zavedený plyn prudce ochladí asi na 60 °C na částečkách čistého chloridu hlinitého, které jsou ve fluidním loži.The bed 17 is cooled by passing water through a condenser 26, whereby the introduced gas is quenched to about 60 ° C on the particles of pure aluminum chloride present in the fluidized bed.
Ačkoliv příslušný mechanismus není dnes ještě zcela jasný, prudce ochlazený plynný chlorid hlinitý zřejmě tvoří jádra pevné látky, která narůstají na větší částečky a/nebo se ukládají na jiné pevné částice chloridu hlinitého·, jsou již přítomny v loži. Jak narůstá velikost částeček chloridu hlinitého, odstraňují se nepřetržitě z lože výpustí 24 za distribuce velikosti částeček, jak je níže uvedeno. Poměrná doba prodlení chloridu hlinitého v kondenzačním loži činí asi 2,5 hodin.Although the mechanism in question is not yet clear, the rapidly cooled aluminum chloride gas appears to form solid cores that grow into larger particles and / or deposit on other solid aluminum chloride particles that are already present in the bed. As the particle size of the aluminum chloride increases, they are continuously removed from the bed of outlets 24 with a particle size distribution as shown below. The relative residence time of the aluminum chloride in the condensation bed is about 2.5 hours.
Odpadní plyn z fluidovaného lože 17 se vede separačním oddílem 21, čímž se způsobí návrat pevných stržených částeček chloridu hlinitého, jakož i prachu přímo zpět do lože 17. Vyrobený chlorid hlinitý získaný z výpusti 24, je poměrně jemný a sypký pevný desublimační produkt o vysoké čistotě, který v zásadů je prost nečistot povahy sodíku, železa, křemíku a titanu, a který obsahuje celkem méně než asi 0,3 % hmotnostních vázaného kyslíku a netěkavých nečistot, vyznačuje se nízkým obsahem adsorbovaného kysličníku, uhličitého a fosgenu (stopová množství), přičemž distribuce průměrné velikosti částeček je:The waste gas from the fluidized bed 17 is passed through a separation section 21, causing solid entrained particles of aluminum chloride as well as dust to return directly to the bed 17. The aluminum chloride produced from outlet 24 is a relatively fine and free-flowing solid desublimation product of high purity which, in principle, is free from impurities of sodium, iron, silicon and titanium and which contains less than about 0,3% by weight of combined oxygen and non-volatile impurities, is characterized by a low content of adsorbed oxygen, carbon and phosgene (trace amounts); average particle size distribution is:
+ 48 mesh (0,32 mm] (zadrženo) 1 % — 48 (0,32 mm) až + 80 (0,177 mmj mesh 2 % — 80 (0,177 mm) až + 100 (0,149 mm) mesh 10% — 100 (0,149 mm) až + 200 (0,074 mm) mesh 47 % — 325 mesh (0,044 mm) (prochází) 40% a hustota činí asi 1200 až 1680 kg/m3, což je zvláště vhodné pro použití k výrobě kovového hliníku bez jakékoli další úpravy v elektrolyzéru.+ 48 mesh (0.32 mm] (retained) 1% - 48 (0.32 mm) to + 80 (0.177 mmj mesh 2% - 80 (0.177 mm) to + 100 (0.149 mm) mesh 10% - 100 ( 0.149 mm) to + 200 (0.074 mm) mesh 47% - 325 mesh (0.044 mm) (passing) 40% and a density of about 1200 to 1680 kg / m 3 , which is particularly suitable for use in the production of metallic aluminum without any other modifications in the electrolyser.
Značka znamená velikost síta, kterou částice procházejí, značka „—“ znamená velikost síta, kterým částice již neprojdou.The mark indicates the size of the sieve that the particles pass through, the mark "-" indicates the size of the sieve that the particles will no longer pass.
Cestou dalších příkladů bylo zjištěno složení dvou dalších vzorků dále uvedeného složení, přičemž kovy jsou nadále uváděny jako odpovídající chloridy:By way of further examples, the composition of two additional samples of the following composition was found, and metals are still referred to as the corresponding chlorides:
A: Β:A: Β:
Netěkavé látky (hlavně kysličníky) ... pod0,035 % AlCb zbytek.Non-volatile substances (mainly oxides) ... below 0.035% AlCb residue.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US18027771A | 1971-09-14 | 1971-09-14 | |
| US00180276A US3786135A (en) | 1971-09-07 | 1971-09-14 | Recovery of solid selectively constituted high purity aluminum chloride from hot gaseous effluent |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS216156B2 true CS216156B2 (en) | 1982-10-29 |
Family
ID=26876145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS726306A CS216156B2 (en) | 1971-09-14 | 1972-09-14 | Method of making the aluminium chloride and apparatus for executing the same |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS5628848B2 (en) |
| BR (1) | BR7206305D0 (en) |
| CS (1) | CS216156B2 (en) |
| DD (1) | DD103431A5 (en) |
| HU (1) | HU171397B (en) |
| IT (1) | IT965326B (en) |
| NO (3) | NO131720C (en) |
| PL (1) | PL89029B1 (en) |
| RO (1) | RO62029A (en) |
| SE (2) | SE382201B (en) |
| YU (1) | YU233672A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0812211B2 (en) * | 1985-10-28 | 1996-02-07 | オムロン株式会社 | AC effective value-DC conversion circuit |
| US10100406B2 (en) * | 2015-04-17 | 2018-10-16 | Versum Materials Us, Llc | High purity tungsten hexachloride and method for making same |
-
1972
- 1972-08-21 SE SE7210847A patent/SE382201B/en unknown
- 1972-09-12 PL PL1972157711A patent/PL89029B1/en unknown
- 1972-09-12 JP JP9162772A patent/JPS5628848B2/ja not_active Expired
- 1972-09-13 HU HU72AU00000288A patent/HU171397B/en unknown
- 1972-09-13 IT IT52712/72A patent/IT965326B/en active
- 1972-09-13 DD DD165651A patent/DD103431A5/xx unknown
- 1972-09-13 NO NO3255/72A patent/NO131720C/no unknown
- 1972-09-13 BR BR6305/72A patent/BR7206305D0/en unknown
- 1972-09-14 CS CS726306A patent/CS216156B2/en unknown
- 1972-09-14 RO RO7200072216A patent/RO62029A/en unknown
- 1972-09-14 YU YU02336/72A patent/YU233672A/en unknown
-
1973
- 1973-11-14 NO NO4379/73A patent/NO146535C/en unknown
- 1973-11-14 NO NO4378/73A patent/NO140888C/en unknown
-
1975
- 1975-05-20 SE SE7505699A patent/SE410588B/en unknown
-
1977
- 1977-07-14 JP JP52084580A patent/JPS5850931B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT965326B (en) | 1974-01-31 |
| DD103431A5 (en) | 1974-01-20 |
| RO62029A (en) | 1978-04-15 |
| SE410588B (en) | 1979-10-22 |
| JPS4837394A (en) | 1973-06-01 |
| NO146535B (en) | 1982-07-12 |
| NO140888C (en) | 1979-12-05 |
| SE382201B (en) | 1976-01-19 |
| HU171397B (en) | 1978-01-28 |
| JPS5628848B2 (en) | 1981-07-04 |
| BR7206305D0 (en) | 1973-10-09 |
| PL89029B1 (en) | 1976-10-30 |
| NO140888B (en) | 1979-08-27 |
| JPS5850931B2 (en) | 1983-11-14 |
| SE7505699L (en) | 1975-05-20 |
| NO131720C (en) | 1975-07-16 |
| NO146535C (en) | 1982-10-27 |
| JPS53112297A (en) | 1978-09-30 |
| NO131720B (en) | 1975-04-07 |
| YU233672A (en) | 1982-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3956455A (en) | Recovery of solid selectively constituted high purity aluminum chloride from hot gaseous effluent | |
| JPH06200256A (en) | Method and device for treating crushed organic waste | |
| US3786135A (en) | Recovery of solid selectively constituted high purity aluminum chloride from hot gaseous effluent | |
| JPS6234684B2 (en) | ||
| WO2004009493A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING Si | |
| US4695436A (en) | Process for manufacturing high purity metal chlorides | |
| CS216156B2 (en) | Method of making the aluminium chloride and apparatus for executing the same | |
| US4478600A (en) | Process for recovery of aluminum chloride | |
| US4029750A (en) | Solid particulate lobular AlCl3 | |
| US6808695B1 (en) | Process for continuously producing aluminum from clays | |
| KR20120110110A (en) | Methods for producing silicon tetrafluoride | |
| US3929975A (en) | Selective recycle production of aluminum chloride | |
| US2706145A (en) | Production of sulphates and hci | |
| US2462661A (en) | Fluidization process for producing aluminum | |
| US1268015A (en) | Process of making aluminum chlorid. | |
| CN1265043A (en) | Method for eliminating halogenated and non halogenated waste | |
| US2877110A (en) | Recovery of manganese from metallurgical slags, dusts and ores | |
| CA3165322A1 (en) | A method and apparatus to condense magnesium vapor using a fluid-cooled heat exchanger | |
| US3386989A (en) | Process for continuous production of carbon tetrafluoride | |
| JP2855578B2 (en) | Method for producing disilicon hexachloride | |
| US1430454A (en) | Chloridizing process and apparatus | |
| EP0169506B1 (en) | Purification of aluminum chloride | |
| CZ20002044A3 (en) | Process for preparing 1,2-dichloroethane by oxychlorination | |
| US3696519A (en) | Treatment of titanium tetrachloride dryer residue | |
| US3695864A (en) | Alkali metal production |