DE1592058A1

DE1592058A1 - Verfahren zum Herstellen von Aluminiumchlorid

Info

Publication number: DE1592058A1
Application number: DE1965A0048536
Authority: DE
Inventors: Hayes William Brendan
Original assignee: American Potash and Chemical Corp
Current assignee: American Potash and Chemical Corp
Priority date: 1964-03-06
Filing date: 1965-03-03
Publication date: 1971-02-11
Also published as: BE660709A; NL6502864A; FR1429587A; GB1097947A

Description

ädbHAMBUR& W.NIEMANN

HAMBUKC? PATENTANWÄLTE

UR&r derf-Si-MÄ-Z 1965

W. 21 637/65 8-/Fl

American Potash & Chemical Corporation, Los Angeles, Kalifornien (V.St.A.)

Verfahren zum Herstellen von Alurniniumchlorid

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Aluminiumchlorid.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Aluminiumchlorid in einer Anzahl verschiedener Weisen herzustellen, beispielsweise durch Umsetzen metallischen Aluminiums mit Chlorgas bei hohen Temperaturen, durch Umsetzen von Aluminiummetall mit flüssigem Chlor oder durch Umsetzen von Tonerde oder Bauxit mit Chlor. Obwohl jeder dieser früheren Vorschläge zur Bildung von Aluminiumchlorid führt, ist die praktische Durchführung jedes dieser Vorschläge mit einer Anzahl von Problemen verknüpft. So sind beispielsweise in manchen Fällen sehr hohe Temperaturen erforderlich, und die korrodierende Wirkung der Reaktionspartner verunreinigt das produkt und macht ein Stillsetzen und/oder ein Auswechseln verschiedener Teile der Apparatur notwendig. Ferner müssen wegen der in manchen Fällen erforderlichen au 13er or den ti ich hohen Temperaturen komplizierte und teure Kühlvorrichtungen vorge-

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sehen werden.

Aluminiumchlorid wird in der Industrie als Katalysator in Krack- und Hydrierreaktionen sowie in Friedel-Crafts-Reaktionen verwendet. Zuweilen wird Aluminiumchlorid auch bei der Herstellung von Titandioxydpigment hoher Güte verwendet. Bei manchen.dieser Verwendungszwecke ist es wesentlich, daß das Aluminiumchlorid eine hohe Reinheit in der Größenordnung von etwa 99,99 % besitzt.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum'Herstellen von Aluminiumchlorid, gemäß welchem eine Mischung aus Aluminiumteilchen und flüssigem Titantetrachlorid gebildet, diese Mischung auf einer Temperatur in dem Bereich von 120° bis 150° C gehalten und die Mischung mit Chlor in Berührung gebracht wird, um Aluminium in Aluminiumchlorid umzuwandeln.

Das Aluminiumchlorid löst sich bei seiner Bildung in dem flüssigen Titantetrachlorid.

Die Aluminiumteilchen können in dem flüssigen Titantetrachlorid in Form einer Suspension gehalten werden. Vorzugsweise wird die Mischung dadurch mit Chlor in Berührung gebracht, daß Chlorgas aufwärts durch die Mischung hindurchgeleitet wird, wobei das Chlorgas dazu dienen kann, die Aluminiumteilchen in dem flüssigen Titantetrachlorid in Suspension zu halten.

Der Siedepunkt von Titantetrachlorid liegt bei normalem Druck ungefähr bei 1^6° C, und vorzugsweise wird die Temperatur der Mischung in dem Bereich zwischen 120° C und

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dem Siedepunkt der Flüssigkeit (d. H. dem Titantetrachlorid zusammen mit in ihm gelöstem Aluminiumchlorid) bei normalem Druck gehalten.

Wenn Chlor mit der Mischung dadurch in Berührung gebracht wird, daß Chlorgas aufwärts durch die Mischung hindurchgeleitet wird, kann die Temperatur der Mischung in dem Bereich zwischen dem Siedepunkt der Flüssigkeit bei normalem Druck und I50⁰ C gehalten werden, wobei die Flüssigkeit auf einem genügend hoch über Atmosphärendruck liegenden Druck gehalten wird, um zu gewährleisten, daß die Flüssigkeit nicht siedet.

Das Verfahren kann intermittierend durchgeführt werden, wobei eine genügende Menge Chlor mit der Mischung in Berührung gebracht wird, um im wesentlichen das gesamte Aluminium in Aluminiumchlorid umzuwandeln. Stattdessen kann das Verfahren auch kontinuierlich durchgeführt werden, wobei Aluminiumteilchen kontinuierlich oder intermittierend in die Mischung eingeführt werden.

Das Aluminiumchlorid kann aus der Flüssigkeit als Produkt hoher Reinheit gewonnen werden, welches zur Verwendung bei der Herstellung von aluminiumoxydhaltigem Titantioxyd oder zur Verwendung als Katalysator in verschiedenen chemischen Reaktionen geeignet ist. Die Flüssigkeit kann auch in der Dampfphase mit einem oxydierenden Gas umgesetzt werden, um aluminiumoxydhaltiges Titandioxyd zu erhalten, und die Erfindung umfaßt auch aluminiumoxydhaltiges Titandioxyd,

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wenn es durch die in der Dampfphase erfolgende Oxydation einer Mischung von Titantetrachlorid und Aluminiumchlorid, welches nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erzeugt worden ist, erhalten ist.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung, die zur Verwendung bei der Herstellung von Aluminiumchlorid gemäß der Erfindung geeignet ist, in Verbindung mit der Zeichnung erläutert, die einen schematischen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung darstellt.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung weist ein Reaktionsgefäß 10 auf, das aus Glas oder einer Stahl-Nickel- oder anderen Metallegierung hergestellt sein kann, die unter den spezifischen Raktionsbedingungen gegen den Angriff sowohl der Reaktionspartner als auch des erzeugten Aluminiumchlorids widerstandsfähig ist.

Das Gefäß 10 ist mit einem Mantel 12 versehen, durch den ein Medium, wie Wasserdampf, Wasser oder ein Öl umlaufen gelassen werden kann. Das Medium wird in den Mantel 12 bei lh eingelassen und aus ihm bei 16 abgezogen. Das Medium wird durch den Mantel 12 mit einer Temperatur und einer Geschwindigkeit hindurchgeführt, die ausreichen,um die Temperatur des Gefäßinhaltes in dem Bereich zwischen etwa 120° und 150° C zu halten. Da die Reaktion exothermisch ist, kann eine Kühlung erforderlich sein, wenn ein großes Reaktionsgefäß verwendet wird.

Eine den Mantel 12 durchsetzende Leitung 18 mündet in

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das Reaktionsgefäß 10 nahe seinem unteren Ende, und durch diese Leitung 18 hindurch wird heißes flüssiges Titantetrachlorid in das Gefäß eingeführt.

Ein Vorratsbehälter 20 für Aluminiumkügelchen ist in der Nähe des oberen Endes des Reaktionsgefäßes 10 angeordnet und mit ihm durch eine Zufuhrleitung 22 verbunden, die ein Bemessungsventil 24 zum Regeln des Flusses der Aluminiummetall kugelchen aus dem Behälter 20 in das Fieaktionsgefäß enthält.

In der Seltenwand des Reaktionsgefäßes 10 ist ein Rohr 26 angebracht, durch welches hindurch Chlorgaa in das Gefäß 10 eingeleitet und aufwärts durch die in dem Gefäß enthaltene Mischung aus Aluminiumkügelchen und flüssigem Tltantetraehlorid hindurchgeführt werden kann.

Am oberen Ende des Reaktlonsgefäße.s 10 ist eine Leitung zum Abziehen einer Lösung von flüssigem Titantetrachlorid, die das gewünschte Aluminiumchloridprodukt enthält, vorgesehen.

Ferner ist am oberen Ende des Reaktionsgefäßes 10 ein Rückflußkondensator 30 angeordnet, der verdampftes Titantetrachlorld kondensiert und in das Gefäß 10 zurückführt. Eine kleine Menge Gas kann in die Atmosphäre ausgelassen werden. Das Chlor kann in das Reaktionsgefäß 10 statt als Gas auch in flüssiger Form eingeführt werden, beispielsweise in Vermischung mit dem flüssigen Tlfcantetraehlorld.

Das Verfahren g-jmäß der Hrfindung wird nachstehend an

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zwei Beispielen veranschaulicht.

Beispiel I

Unter Verwendung der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung wurde in das Reaktionsgefäß 10 durch die Leitung 18 hindurch ejhe genügende Menge an flüssigem Titantetrachlorid, daß auf eine Temperatur von etwa 125° C vorerhitzt war, eingeführt, bis das Gefäß ungefähr dreiviertel voll war. Denach wurde aus dem Behälter 20 durch die Leitung 22 hindurch in das Gefäß 10 eine genügende Menge Aluminiummetall kugel chen mit einem Durchmesser nicht größer als 2,38^ mm, die vorher gereinigt worden waren, um jeden Oxydüberzug zu entfernen, eingeführt, bis das Gefäß zwischen etwa einem Viertel und der Hälfte voll war. Dann wurde in das Gefäß 10 durch das Rohr 26 hinduroh Chlorgas eingeführt. Am Ende einer Zeitdauer von 30 bis 45 Minuten war das gesamte Aluminiummetall verbraucht, und es wurde eine klare Lösung von in flüssigem Titantetrachlorid gelöstem Aluminiumchlorid erhalten. Die Analyse des aus dieser Lösung gewonnenen Aluminiumchlorids ergab, daß es eine Reinheit von im wesentlichen 100 % hatte.

Beispiel II

Die Arbeitern Lae des Beispiels I wurde wiederholt, wobei jedoch ein nliminiuinpulver verwendet wurde, dessen Teilchen durch ein Hieb von Ü,O44 mm lichter Masohenweite hin-

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durchgingen, d. h. einen Durchmesser nicht größer als
0,044 mm hatten und nicht vorher zwecks Entfernens eines Oxydüberzugs gereinigt worden waren. Die Reaktxon war in einer Zeitdauer von etwa 30 Minuten beendet, nachdem die Mischung eine Temperatur von etwa lj5O° C erreicht hatte.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von Aluminiumchlorid, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung von Aluminiumteilchen und flüssigem Titantetrachlorid gebildet, die Mischung auf einer Temperatur in dem Bereich von 12ü° bis 150° C gehalten und die Mischung mit Chlor in Berührung gebracht wird, um Aluminium in Aluminiumchlorid umzuwandeln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumteilchen in Form einer Suspension in dem flüssigen Titantetrachlorid gehalten werden.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung dadurch mit Chlor in Berührung gebracht wird, daß Chlorgas aufwärts durch die Mischung hindurchgeleitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Mischung in dem Bereich zwischen 120° C und dem Siedepunkt der Flüssigkeit bei normalem Druck gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Mischung in dem Bereich zwischen dem Siedepunkt der Flüssigkeit bei normalem Druck und I50⁰ C gehalten wird und die Flüssigkeit auf einem genügend hoch über Atmosphärendruck liegenden Druck gehalten wird, um zu gewährleisten, daß die Flüssigkeit nicht siedet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

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gekennzeichnet, daß eine genügende Menge Chlor mit der Mischung in Berührung gebracht wird, um im wesentlichen das gesamte Aluminium in Aluminiumchlorid umzuwandeln.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumteilchen in die Mischung kontinuierlich oder intermittierend eingeführt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumchlorid aus der Flüssigkeit gewonnen wird.

9. Aluminiumoxydhaltiges Titandioxyd, das durch die in der Dampfphase erfolgende Oxydation einer Mischung von Titantetrachlorid und Aluminiumchlorid, das nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 erzeugt worden ist, erhalten ist.

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