DE1229056B

DE1229056B - Verfahren zur Herstellung von wasserfreiem Aluminiumchlorid

Info

Publication number: DE1229056B
Application number: DEB81702A
Authority: DE
Inventors: Dr Siegfried Schreiner
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1965-05-03
Filing date: 1965-05-03
Publication date: 1966-11-24
Also published as: GB1138975A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

COIf

Deutsche Kl.: 12 m -7/60

Nummer: 1229 056

Aktenzeichen: B 81702IV a/12 m

Anmeldetag: 3. Mai 1965

Auslegetag: 24. November 1966

Es ist bekannt, wasserfreies Aluminiumchlorid durch Umsetzung von feinteiliger Tonerde mit Phosgen oder einem Gemisch von Chlor und Kohlenoxyd in einer Wirbelschicht bei Temperaturen von 500 bis 800⁰C herzustellen. Hierbei ist es vorteilhaft, das Kohlenoxyd und Chlor vor dem Eintreten in den luftgekühlten Reaktionsofen über einen Katalysator zu leiten und unter Wärmeentwicklung teilweise zu Phosgen umzusetzen, wobei die Gase bereits mit einer Temperatur von 250 bis 450° C in den eigentlichen Reaktionsraum gelangen.

Bei der Herstellung von Aluminiumchlorid nach diesem Verfahren ist es ferner bekannt, die Umsetzung in Gegenwart von katalytisch wirksamer Alkalialuminiumchloridschmelze durchzuführen. Die y-Tonerde weist zum überwiegenden Teil eine Korngröße von unter 60 μ auf, mit der Maßgabe, daß diese Tonerde durch Vermahlung auf eine Kornverteilung gebracht ist, bei der ihre höchstmögliche Volumzunahme in der Wirbelschicht gegenüber ihrem Volumen im Ruhezustand 40 bis 55 %, vorzugsweise 45 bis 50%, beträgt. Durch diese Maßnahme soll eine gleichmäßige Verteilung der katalytisch wirkenden Alkalialuminiumchloridschmelze innerhalb der Wirbelschicht erreicht werden.

Theoretisch sind für die beschriebene Reaktion gemäß der Gleichung

Verfahren zur Herstellung von wasserfreiem
Aluminiumchlorid

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik

Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein

Als Erfinder benannt:

Dr. Siegfried Schreiner, Ludwigshafen/Rhein

ALO,+ 3CO+ 3CL

Al₂CI₆+ 3CO₂

gleiche Volumen an Kohlenoxyd und Chlor erforderlich. Obwohl man in der Praxis mit einem im Vergleich zu den eingesetzten Gasen großen Überschuß an Tonerde arbeitet, werden die gasförmigen Reaktionsteilnehmer nur unvollständig umgesetzt. Um das wertvollere Chlor besser auszunutzen, setzt man normalerweise das Kohlenoxyd gegenüber dem Chlor in einem etwa 5*/oigen Überschuß ein. Trotzdem wird das eingesetzte Chlor nicht vollständig umgesetzt, und es gelangen 5 bis 20 Volumprozent des Chlors ungenutzt in die Ofenabgase.

Es ist ferner bekannt, wasserfreies Aluminiumchlorid dadurch herzustellen, daß man Aluminiumoxyd zusammen mit einem verbrennbaren Stoff, z. B. Kohle, in eine Verbrennungskammer einführt und durch Verbrennung das Aluminiumoxyd auf die Reaktionstemperatur aufheizt. Das heiße Aluminiumoxyd wird dann in eine Reaktionskammer eingeführt, in der es in frei fließendem Zustand gehalten wird. Gleichzeitig wird in diese Reaktionskammer Chlor eingeleitet, das Kohle suspendiert enthält. Durch Reaktion zwischen dem Aluminiumoxyd, der Kohle und dem Chlor entsteht Aluminiumchlorid, das mit den Abgasen aus der Reaktionskammer ausgetragen und anschließend aus den Abgasen auskondensiert wird. Dieses in zwei Stufen durchzuführende Verfahren ist jedoch relativ umständlich.

Es wurde nun gefunden, daß man bei der Herstellung von wasserfreiem Aluminiumchlorid durch Umsetzung von feinteiliger Tonerde mit Phosgen und/ oder einem Gemisch von Chlor und Kohlenoxyd in einer Wirbelschicht bei Temperaturen von 450 bis 650° C die Ausbeuten, bezogen auf das eingesetzte Chlor, erheblich steigern kann, wenn man die Reaktionskomponenten in Gegenwart von 5 bis 25 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das eingesetzte Aluminiumoxyd, feinteiliger, aschearmer Kohle, deren Aschegehalt 2,5 % nicht übersteigt, miteinander umsetzt.

Erfindungsgemäß setzt man der Tonerde aschearme Kohle zu. Dabei kann man so vorgehen, daß man die Kohle und die Tonerde getrennt in den Wirbelreaktor einführt. Um jedoch eine möglichst rasche, gleichmäßige Verteilung dieser beiden Stoffe in der Wirbelschicht zu erzielen, ist es vorteilhaft, diese vor dem Einbringen in den Reaktor zu durchmischen und zusammen in diesen einzutragen. Die Mischung kann in den Reaktor kontinuierlich oder diskontinuierlich eingespeist werden. Um eine Entmischung der beiden Feststoffe in der Wirbelschicht zu vermeiden, ist es vorteilhaft, Kohle mit einer ähnlichen Körnung wie die der Tonerde zu verwenden. Die erfindungsgemäß einzusetzende Kohle soll vorteilhaft einen Aschegehalt von etwa bis zu IVo aufweisen. Bei der Verwendung einer Kohle, die diese Bedingungen erfüllt, erhält man sehr reines Aluminiumchlorid. Es reichern sich keine nichtflüchtigen Bestandteile innerhalb der Wirbelschicht an, wodurch der Ablauf der Reaktion gestört würde, und es gelingt, das eingesetzte Chlor praktisch vollständig umzusetzen. Eine Kohle, die diesen besonde-

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ren Ansprüchen genügt, ist ζ. B. Ölkohle, wie sie bei petrochemischen Reaktionen, z. B. bei der Ölspaltung oder der Acetylenherstellung auf petrochemischem Wege, anfällt. Eine solche Kohle reagiert schon bei Temperaturen von 450 bis 600° C, wie sie bei der Chlorierung der Tonerde eingehalten werden, überraschend schnell mit Tonerde und Chlor. Schon bei einem Zusatz von 5 Gewichtsprozent Kohle zu Tonerde läßt sich das eingesetzte Chlor praktisch vollständig umsetzen. Bei größeren Zusätzen, ζ. Β. von mehr als 10 Gewichtsprozent, wird das Chlor selbst dann noch vollständig umgesetzt, wenn die zugesetzte Kohlenoxydmenge unterhalb der stöchiometrisch erforderlichen Menge liegt. In diesem Fall wird bei der Reaktion jedoch weniger Wärme frei als bei der Reaktion von Phosgen bzw. Kohlenoxyd und Chlor mit Tonerde. Diese Differenz in der Wärmetönung kann jedoch in einfacher Weise durch geringere Kühlung des Reaktors ausgeglichen werden. Der besondere Vorteil des erfhidungsgemäßen Verfahrens liegt in der vollständigen Ausnutzung des eingesetzten Chlors, was sowohl in wirtschaftlicher Hinsicht als auch in bezug auf die Reinhaltung der Luft von erheblicher Bedeutung ist. Weiterhin hat es den Vorteil, daß keinerlei Rücksicht auf die Anwesenheit oder Verteilung des als Katalysator bei der Umsetzung der Tonerde mit Kohlenoxyd und Chlor angesprochenen Alkalialuminiumchlorids genommen werden muß, da der Kohlenstoff neben semer Wirkung als Reduktionsmittel gleichzeitig die dem Verfahren zugrunde liegende Reaktion katalysiert. Es ist deshalb auch nicht erforderlich, eine bestimmte Kornverteilung der Tonerde anzustreben, wie dies bei dem eingangs geschilderten Verfahren erforderlich ist

... Beispiel i. - -- . "-..

a)In einen luftgekühlten Wirbelreaktor, der mit 10 t 98%iger Tonerde mit einem überwiegenden Korndurchmesser von bis zu 60 μ beschickt ist, werden stündlich 205Nm³ eines Gasgemisches eingeleitet, -das aus .50 Volumprozent Kohlenoxyd, 48 Volumprozent Chlor^; und 2-Volumprozent Stickstoff besteht. Die Temperatur innerhalb des Ofens wird auf etwa 500° C - gehalten. Im-Verlauf von etwa 18 Stunden werden 6;11 Alunüniumchlorid gewonnen. Die Ausbeute beträgt damit etwa 85,2%, bezogen auf das eingesetzte Chlor. Innerhalb des genannten Zeitraumes gehen mit dem Ofenabgas insgesamt etwa 845 kg.Chlor verloren.,Der Ofen enthält nach der Reaktion noch etwa 7,61 Tonerde.

b) Führt' man die Reaktion unter sonst gleichen Bedingungen, jedoch unter Zusatz von 0,5 t 99%iger Ölkohle durch, so werden nach einer Reaktionsdauer von etwa 18 Stünden etwa 7,11 Aluminiumchlorid ίο erhalten. Dies entspricht einer Ausbeute von etwa 99,2%, bezogen auf das eingesetzte Chlor. Insgesamt werden 2,7 t Tonerde und 135 kg Kohle umgesetzt.

Beispiel 2

In einen Wirbelreaktor, der mit 101 98%iger Tonerde und 1 t Ölkohle mit einem überwiegenden Korndurchmesser von bis zu 60 μ gefüllt ist,'werden stündlich 195 Nm³ eines Gasgemisches . eingeführt,

ao das aus 54 Volumprozent Chlor, 44 Volumprozent Kohlenoxyd und 2 Volumprozent Stickstoff besteht. Während einer Reaktionsdauer von 20 Stunden werden 8,4 t Aluminiumchlorid erhalten, was einer Ausbeute von etwa 98,9%, bezogen auf das eingesetzte Chlor, entspricht. Während der Reaktion kann in den Reaktionsabgasen praktisch kein Chlor nachgewiesen werden. Nach der Reaktion bleiben im Reaktor 6,71 Tonerde und 820 kg Kohle zurück.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von wasserfreiem Aluminiumchlorid durch Umsetzung von feinteiliger Tonerde mit Phosgen und/oder einem Gemisch von Chlor und Kohlenoxyd in einer Wirbelschicht bei Temperaturen von 450 bis 650⁰C, dadurch' gekennzeichnet,- daß man die Reaktionskompönenten in Gegenwart von 5 bis 25 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das eingesetzte Alüminiumoxyd, feinteiliger, aschoarmer Kohle, deren Aschegehalt 2,5% nicht übersteigt, miteinander umsetzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1061757;
Angew. Chemie (1960), S. 850 bis 854.

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