DE1237995B

DE1237995B - Verfahren zur Herstellung von wasserfreiem Aluminiumchlorid

Info

Publication number: DE1237995B
Application number: DE1965B0082141
Authority: DE
Inventors: Dr Siegfried Schreiner
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1965-05-28
Filing date: 1965-05-28
Publication date: 1967-04-06
Also published as: GB1141359A

Description

Verfahren zur Herstellung von wasserfreiem Aluminiumchlorid Es ist bekannt, zur Herstellung von wasserfreiem Aluminiumchlorid Aluminiumoxyde zusammen mit Kohle in Gegenwart von Chlor in einerWirbelschicht bei Temperaturen oberhalb von 650'C, z. B. bei 1000 C, miteinander umzusetzen. Die Reaktionskomponenten reagieren dabai nach folgender Gleichung:

A1203 -- 3 C i 3 Cl, -#,- 2 AIC13 -r 3 CO - x Kal

I

Da die Reaktion endotherm verläuft, muß ihr Wärme zugeführt werden. Dies geschieht in der Weise, daß man das Aluminiumoxyd zusammen mit einem verbrennbaren Stoff, z. B. Kohle, in eine Verbrennu.fgs'zaminer einführt und durch Verbrennung des verbrennbaren Stoffes düs Aluminiumoxyd auf Temperaturen oberhalb der jeweiligen Reaktionstemperatur aufheizt. Das heiße Aluminiumoxyd wird dann aus der Verbrennungskammer abgezogen und in einen Wirbelschichtreaktor eingeführt, in den gleichzeitig gasförmiges Chlor, das Kohle suspendiert enthält, eingeleitet wird. Dieses in zwei Stufen durchzuführende Verfahren ist jedoch relativ umständlich und aufwendig.
Es ist fener bekannt, zur Herstellung von wasserfreien TAetalichloriden die entsprechenden Metalloxyde, z. B. Tonerde, zusammen mit Kohle auf Temperaturen von 600 C in einem Schachtofen aufzuheizen. In die heiße Mischung wird dann Chlor eingeblasep,wobei sich die Temperatur auf 800° C steigert. Bei dieser Reaktionstemperatur ist das Boudouard-Gleichgewicht schon weitgehend zugunsten des Kohlenoxyds verschoben, d. h., daß die Kohle nur schlecht ausgenutzt wird. Das Boudouard-Gleiehgewicht liegt bei 800e C bei etwa 10 Volumprozent CO.= und 90 Volumprozent CO. Die bei dieser Arbeitsweise erzielten Ausbeuten liegen u7ter 900,'o.
Es ist ferner auch ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumchlorid bekannt, das darin besteht, daß man Aluminiumerze mit chlorierenden Stoffen in Gegenwart von Reduktionsmitteln auf Temperaturen von 900 bis 1500= C erhitzt, wobei ein Gasdruck zwischen etwa 5 und 80 mm aufrechterhalten wird. Abgesehen davon, daß ein solches bei Unterdruck betriebenes Verfahren einen erheblichen Aufwand nach sich zieht, hat das Verfahren den Nachteil, daß es ebenfalls bei hohen Temperaturen durchgeführt wird und somit die reduzierende Wirkung der Kohle nur bis zur Stufe des Kohlenoxyds ausgenutzt wird.
Es wurde gefunden, daß man wasserfreies Aluminiumchlorid auf einfache Weise in einer einzigen Stufe und in hohen Ausbeuten durch Umsetzung von Chlor und Kohle mit Aluminiumoxyd in einer Wirbelschicht erhalten kann, wenn man eine Mischung aus Kohle und Tonerde einsetzt, die 15 bis 35 Gewichtsprozent Kohle enthält, wobei als Kohle eine aschearme Kohle mit einem Aschegehalt von nicht über 2,5 Gewichtsprozent verwendet wird, und die Umsetzung bei Temperaturen von 450 bis 600° C ohne Wärmezufuhr durchführt.
Erfindungsgemäß setzt man für die Umsetzung eine aschearme Kohle ein, deren Aschegehalt zweckmäßig nicht über 2,5 0,10 liegen sollte. Vorteilhaft soll der Aschegehalt nicht über etwa 101o liegen. Eine Kohle, die diesen Anforderungen genügt, ist z. B. Ölkohle, wie sie bei petrochemischen Reaktionen, z. B. bei der Ölspaltung oder der Acetylenherstellung auf petrochemischem Wege, anfällt. Diese Kohle reagiert überraschend schnell und vollständig mit Tonerde und Chlor bei den genannten Temperaturen von 450 bis 650° C gemäß der Gleichung:

A1203 + 3I2 C + 3 Cl, - A12CI6 - 3@2 C02 T x Kal

lI

wobei im Gegensatz zu den bekannten Verfahren die Reaktion nicht bei der Stufe des Kohlenoxyds stehenbleibt, sondern die reduzierende Wirkung der Kohle bis zur Stufe des Kohlendioxyds ausgenutzt wird, so daß die Reaktion insgesamt exotherm verläuft. Damit ist es möglich, durch entsprechende Isolierung des Ofens die Reaktion ohne zusätzliche Wärmezufuhr von außen durchzuführen und die Temperatur im optimalen Bereich von 450 bis 600° C zu halten. Sofern die Temperatur auf Werte oberhalb dieses Bereichs ansteigt, reagiert das gebildete Kohlendioxyd mit der Kohle unter Bildung von Kohlenoxyd, d. h., die Reaktion verläuft so lange gemäß der eingangs genannten Reaktionsgleichung I mit negativer Wärmetönung, bis sich die Temperatur wieder auf den niedrigeren Temperaturbereich eingespielt hat. Das Verfahren kann so durchgeführt werden, daß man die festen Reaktionsteilnehmer getrennt oder vorteilhaft in Form einer Mischung der Reaktionskomponenten einführt. Die festen Reaktionskomponenten werden so dosiert, daß eine Mischung mit 15 bis 35 Gewichtsprozent, vorzugsweise 20 bis 25 Gewichtsprozent, Kohle entsteht. Bei diesen Mischungsverhältnissen läßt sich unter den obengenannten Reaktionsbedingungen ein nahezu vollständiger Chlorumsatz erzielen.
Um einen störungsfreien Verlauf der Reaktion zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, die Körnung des eingesetzten Aluminiumoxyds und der Kohle so aufeinander abzustimmen, daß im Ofen keine Entmischung eintritt. Im allgemeinen ist dies der Fall, wenn die Kohle und die Tonerde etwa gleiche Korngrößen aufweisen.
Die erfindungsgemäße Arbeitsweise besitzt neben dem bereits erwähnten Vorteil einer einfacheren Reaktionsführung auch den weiteren Vorteil, daß durch die Verwendung aschearmer Kohle ein reineres Endprodukt erhalten wird und die Reaktion nicht durch unerwünschte Rückstände gestört wird.
Beispiel In einem wärmeisolierten Wirbelreaktor wird eine Mischung aus 10 t 98o/oiger Tonerde, deren Korndurchmesser im wesentlichen etwa bis zu 0,5 mm beträgt, und 2,5 t 99o/oiger Ölkohle etwa gleicher Körnung mit 100 Nm3 98o/aiges Chlor je Stunde bei Temperaturen von etwa 500 bis 550° C umgesetzt. Nach einer Laufzeit von 20 Stunden werden aus den Abgasen 7,8 t Aluminiumchlorid abgeschieden, entsprechend einem 99°/oigen Umsatz des eingesetzten Chlors. Nach diesem Zeitraum verbleiben im Ofen noch 7,0 t Tonerde und 1,44 t Kohle.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von wasserfreiem Aluminiumchlorid durch Umsetzung von feinteiliger Tonerde, feinteiliger Kohle und Chlor bei erhöhten Temperaturen in einer Wirbelschicht, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung aus Kohle und Tonerde einsetzt, die 15 bis 35 Gewichtsprozent Kohle enthält, wobei als Kohle eine aschearme Kohle mit einem Aschegehalt von nicht über 2,5 Gewichtsprozent verwendet wird, und die Umsetzung bei Temperaturen von 4.50 bis 600= C ohne Wärmezufuhr durchführt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 525186, 933 688.