DE2163711A1

DE2163711A1 - Verfahren zur herstellung sulfathaltiger, basischer aluminiumchloride

Info

Publication number: DE2163711A1
Application number: DE2163711A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr Becher; Joachim Dr Massonne
Original assignee: Kali Chemie AG
Current assignee: Kali Chemie AG
Priority date: 1971-12-22
Filing date: 1971-12-22
Publication date: 1973-06-28
Also published as: DE2163711B2

Description

Verfahren zur Herstellung sulfathaltiger, basischer Aluminiumchloride (Zusatzanmeldung zu DP.........0....(P 21 07 970.9-41) Gegenstand der Hauptanmeldung ist ein Verfahren zur Herstellung sulfathaltiger, basischer Aluminiumchloride der allgemeinen Formel wobei x + y + z = 3 ist und y + z einen Wert zwischen 1 und 2 sowie z einen Wert zwischen 0,02 und 0,3 bedeutet, in Form von wäßrigen Lösungen bzw. in fester Form, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Druckreaktor eine wäßrige Lösung von Aluminiumchlorid mit festem Aluminiumhydroxid und mit Schwefelsäure unter Einhaltung eines Verhältnisses zwischen Cl und SO, (y : z/2) von 8 : 1 bis 80 : 1 versetzt und die Gemische unter dem Eigendruck auf eine Temperatur zwischen 130 und 2000 C erhitzt werden, anschließend noch vorhandenes Aluminiumhydroxid abgetrennt wird und gegebenenfalls die Lösungen durch Verdampfen des Wassers in feste Produkte übergeführt werden. Bei diesem Verfahren kann eine wäßrige Aluminiumchloridlösung verwendet werden, welche durch Umsetzung von Aluminiumhydroxid mit hochprozentiger Salzsäure bei erhöhter Temperatur hergestellt worden ist.
In Weiterentwicklung dieses Verfahrens nach Patent (Patentanmeldung P 21 07 970.9-41) wurde nun gefunden, daß man diese genannten sulfathaltigen, basischen Aluminiumchloride auch dadurch herstellen kann, daß man in einem Druckreaktor konzentrierte Salzsäure mit Aluminiumhydroxid und Schwefelsäure zur Reaktion bringt, dabei Salzsäure und Schwefelsäure in solchen Mengen einsetzt, daß zwischen Cl und SO4 (y : z/2) ein Verhältnis zwischen 8 : 1 und 80 : 1 eingehalten wird, und Aluminiumhydroxid in mindestens einer solchen Menge zufügt, daß sich mit dem Säuregemisch die gewünschte Verbindung bilden kann.
Die sulfathaltigen, basischen Aluminiumchloride können somit auch direkt aus den drei Basisrohstoffen Aluminiumhydroxid, Salzsäure und Schwefelsäure gewonnen werden. Das einstufige Verfahren bietet gegenüber der früheren Verfahrensführung den Vorteil, daß die bei der exothermen Bildung von Aluminiumchloridlösung aus Aluminiumhydroxid und Salzsäure frei werdende Reaktionswärme zum Aufheizen der Reaktionsmischung auf die zur Bildung der basischen Salze erforderliche Temperatur genutzt werden kann. Dieses ist besonders von Bedeutung, wenn die Wärmezufuhr durch direktes Einleiten von Wasserdampf in die Reaktionsmischung erfolgt; auf diese Weise kann nämlich eine zu starke Verdünnung der bei der Reaktion entstehenden sulfathaltigen, basischen Aluminiumchloridlösungen durch den sich kondensierenden Wasserdampf vermieden werden.
Einer zu starken Verdünnung der Produkte kann man auch dadurch entgegenwirken, daß man die Säuren in möglichst konzentrierter Form einsetzt. Unter Einhaltung geeigneter Bedingungen können Produkte mit einem Al 203-Gehalt bis zu etwa 20 Gewichtsprozent erhalten werden.
Bei der technischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das feste Aluminiumhydroxid bevorzugt im Überschuß über die gemäß der angestrebten Formel erforderliche Menge eingesetzt, da man hierbei auch von weniger aktiven Aluminiumhydroxiden als Ausgangsmaterial ausgehen kann. Im allgemeinen wird man das Aluminiumhydroxid in einer solchen Menge einsetzen, daß das Verhältnis von Al 203 : Cl 1 : 2 bis 2,5 beträgt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die sulfathaltigen, basischen Aluminiumchloridlösungen in einer für technische Zwecke ausreichenden Geschwindigkeit gebildet werden.
Durch intensive Durchmischung während der Umsetzung kann eine beträchtliche Erhöhung der Umsatzgeschwindigkeit erzielt werden. Die Gesamtreaktionszeit ist dann kürzer als bei der Durchführung der Umsetzung in zwei Stufen.
Die Wirtschaftlichkeit des Prozesses wird durch den Einsatz von überschüssigem Aluminiumhydroxid nicht gemindert, da der verbleibende Rückstand von der gebildeten Lösung des sulfathaltigen, basischen Aluminiumchlorids abgetrennt und zusammen mit frischem Aluminiumhydroxid wieder für den folgenden Rückstand verwendet werden kann. Auch die wiederholte Rückführung über zahlreiche Zyklen hat keinen nachteiligen Einfluß auf die Bildungsgeschwindigkeit der sulfathaltigen, basischen Aluminiumchloride und auf die Qualität der erhaltenen Produkte, wenn ein Aluminiumhydroxid genügender Reinheit verwendet wird.
BeìSpiel In einen emaillierten festen Rührbehälter, der mit einem Tauchrohr zum Einleiten von Wasserdampf ausgerüstet war und eine gute Wärmeisolation besaß, wurden 56,1 kg 39 %ige Salzsäure gegeben. Die Salzsäure wurde unter Rühren mit 57,5 kg Tonerdehydrat, dessen Al203-Gehalt 23,9 kg betrug, versetzt Außerdem wurden 26,6 kg Tonerdehydratrückstand aus einem vorausgegangenen Ansatz zugefügt, welcher einen Al205-Gehalt von 8,1 kg hatte und außerdem 2,9 kg Chlor und 1,7 kg Sulfat enthielt. Anschließend wurden noch 4,6 kg einer 63 ßig-en Schwefelsäure zugegeben. Darauf wurde der Behälter druckfest verschlossen und zur Aufheizung des Getisches Wasserdampf direkt in den Behälter eingeleitet.
Nach einer Rührzeit von etwa 15 Minuten ergab sich im Reaktionsgemisch innerhalb von wenigen Minuten ein Tem-0 peraturanstieg von 60 auf 115 C und anschließend ein etwas langsamerer Anstieg bis auf 1700 C. Die Mischung wurde noch 90 Minuten lang bei dieser Temperatur gerührt. Danach wurde nach Unterbrechung der Dampfzufuhr zum Entspannen und Abkühlen der Reaktionsmischung ein Behälterventil geöffnet.
Nachdem sich der größte Teil des ungelösten festen Rückstandes abgesetzt hatte, wurde die überstehende Lösung mittels Druckluft aus dem Behälter durch das Tauchrohr auf eine Filternutsche gedrückt und unter vermindertem Druck von den restlichen Feststoffteilchen abgetrennt. Dabei wurden 111,5 kg Filtrat gewonnen, das 20,5 kg Al203, 20,6.kg Chlor und 1,9 kg Sulfat enthielt. Die sulfathaltige, basische Aluminiumchloridlösung hatte somit einen Al203-Gehalt von 18,4 %. Das Produkt entsprach in seiner Zusammensetzung der Formel Der Gesamtrückstand wog 32,6 kg und#hatte einen Feststoffgehalt von 13,5 kg. Der Gehalt des Rückstandes an Al203 betrug 11,2 kg, an Chlor 3,6 kg und an Sulfat 2,3 kg. Dieser Rückstand wurde dem nächsten Ansatz zugegeben.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung sulfathaltiger, basischer Aluminiumchloride der allgemeinen Formel wobei x + y + z = 3 ist und y + z einen Wert zwischen 1 und 2 sowie z einen Wert zwischen 0,02 und 0,3 bedeutet, in Form von wäßrigen Lösungen bzw. in fester Form gemäß Patent (P 21 07 970.9-41), dadurch gekennzeichnet, daß man in einem Druckreaktor konzentrierte Salzsäure mit Aluminiumhydroxid und Schwefelsäure zur Reaktion bringt, dabei Salzsäure und Schwefelsäure in solchen Mengen einsetzt, daß zwischen C1 und S04 (y : z/2) ein Verhältnis zwischen 8 : 1 und 80 : 1 eingehalten wird, und Aluminiumhydroxid in mindestens einer solchen Menge zufügt, daß sich mit dem Säuregemisch die gewünschte Verbindung bilden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den bei der Reaktion anfallenden Rückstand zusammen mit frischem Alumin'iumhydroxid mit Salzsäure und Schwefelsäure wieder zur Umsetzung bringt.