DE2237220A1

DE2237220A1 - Verfahren zur entwaesserung von aluminiumfluoridhydraten

Info

Publication number: DE2237220A1
Application number: DE19722237220
Authority: DE
Inventors: Helmuth Dipl Ing Fingrhut; Franz Dr Haidinger; Franz Dipl Ing Jenatschek
Original assignee: Lentia GmbH
Current assignee: Lentia GmbH
Priority date: 1971-09-06
Filing date: 1972-07-28
Publication date: 1973-04-12
Also published as: FR2152570A1; FR2152570B1; SE378805B; CH580033A5; DD99767A1; GB1396337A; ES406407A1; JPS4834098A; DE2237220B2

Description

Lentia Gesellschaft mit beschränkter Haftung Chem. u. pharm.Erzeugnisse - Industriebedarf München, 2, Schwanthalerstraße 39

Verfahren zur Entwässerung von Aluininiumfluoridhydraten

Bei der Kristallisation von Aluminiumfluorid aus wäßrigen Lösungen verden Hydrate dieses Fluoride, vor allem das Aluminiumtrihydrat erhalten, die dann unter Erhitzen entwässert verden müssen.

Die Entwässerung unter Erhitzen erfordert relativ hohe Temperaturen, nämlich solche bis zu 600° C und bringt die Schwierigkeit mit sich, daß leicht erhebliche Fluorverluste auftreten, vor allem dann, wenn das zu entwässernde Produkt längere Zeit einer stark wasserdampfhältigen Atmosphäre ausgesetzt wird.

Gemäß österreichische Patentschrift Nr. 217 009 wurde ein Verfahren zur IaIzination von Aluminiumfluorid entwickelt, bei dem kaum Fluorverluste auftreten und mindestens 96 %-iges Aluminiumfluorid erhalten wird. Dieses Verfahren, das

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sich bevorzugt einer lalzination in der wirbelschicht bedient, beruht darauf, daß das Aluminiumfluorid innerhalb veniger Sekunden auf die erforderliche Entwässerung3temperatür gebracht irird. Wird es mehrstufig ausgeführt, so ist die für jede Stufe erforderliche Temperatur innerhalb der geforderten venigen Sekunden zu erreichen.

Das Verfahren nach der österreichischen Patentschrift Nr.217.009 kann zum Beispiel sehr vorteilhaft in einem Wirbelschichtofen ausgeführt verden, der mit sog. MantelStrahlrohren, das sind mit gasbeheizten Rekuperatorbrennern ausgestattete Rohre, beheizt vird. (österr. Patentschrift Nr. 283.533). Eine andere, in der österreichischen Patentschrift Nr. 285.536 beschriebene Konstruktion eines Wirbelschichtofens bedient sich einer Heizung mittels Rauchgasen, die U-förmige Rohre durchströmen.

Alle diese Ofenkonstruktionen sind vor allem dann, venn sie für große Anlagenkapazit&ten ausgelegt verden sollten, relativ teuer und nicht immer leicht zu beherrschen. S3 bestand daher das Bedürfnis, vor allem £\ir die Bntvässerung des AIuminiunfluoridtrihydrats bis zur Halbhydratstufe, die bereits Bii Temperaturen von etva 200 bis 300° ι technisch einfachere Lösung zu finden.

Bii Temperaturen von etva 200 bis 300° C vor sich geht, eine

In der DOS 1,936.314 vird daher vorgeschlagen, die Entvässerung des Aluminiumfluoridtrihydrates bis zur Mono- bzv. Halbhydratstufe unter heftiger Bevegung in einem Schnelltrockner, z.B. einem Stromtrockner durchzuführen. Hier erfolgt die EntvÄsserung viederum in einem aufgevirbelten Zustand unter rascher Erhitzung des Produktes. Der Nachteil des Stromtrockner s liegt jedoch bei einer relativ starken rornzerkleinerung, die in Kauf genommen verden muß, die nachfolgende vollständige

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Entwässerung in der Wirbelschicht aber sehr erschwert. In dieser Literatur wird außerdem die Meinung vertreten, daß eine langsame Entwässerung nur dann möglich ist, wenn das Gut in relativ dünnen» ruhenden Schichten entwässert wird, sodaß der sich laufend bildende Wasserdampf frei abziehen kann. Das Arbeiten in ruhender Schicht ist aber für größere Produktionsmengen zu aufwendig.

Es konnte nun gefunden werden, daß die Entwässerung von AIuminiumfluorid-Hydraten, insbesondere des Aluminiumfluoridtrihydrates bis zur Erzielung eines Wassergehaltes runter 10 % entsprechend der Halbhydratstufe, in einer technisch einfachen Apparatur und ohne die Forderung nach einer extrem kurzen Aufheizzeit einhalten zu müssen oder auf ein Erhitzen in ruhender Schicht angewiesen zu sein, möglich ist, wenn man sich einer Kalzination in einem an sich bekannten Tellertrockner bedient und dabei bestimmte Verfahrensbedin-

gungen einhält.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Entwässerung von Aluminiumfluoridhydraten, insbesondere von Aluminiumfluoridtrihydrat in zwei Abschnitten unter Erhitzen, wobei im ersten Abschnitt eine Entwässerung des Produktes bis auf einen Wassergehalt von maximal 10 Gew. % vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerung im ersten Entwässerungsabschnitt in einem Tellertrockner erfolgt, in dem das Gut bei einer Tellertemperatur von 240 bis 280° C in mehreren Stufen innerhalb von 10 bis 20 Minuten auf die Endtemperatur von 190 bis 220⁰C erhitzt wird, während der entstehende Wasserdampf kontinuierlich durch zugeführte Heißluft aus der Entwässerungszone ausgetragen wird, welche so bemessen wird, daß die Atmosphä-

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re Über dem auf einer Temperatur Über 190° C befindlichen Produkt einen Vassergehalt von höchstens 6 Qew.jt aufweist und der Vassergehalt in den die einseinen Brhitzungsstufen verlassenden, gesammelten Brüden des ersten Entwässerungsabschnittes 22 Qew.X nicht überschreitet, worauf das, nach einer Qesamtverweilzeit im ersten Entwässerungsabschnitt von maximal 30 Minuten erhaltene Produkt in einer Wirbelschicht bei Temperaturen bis 600° C in an sich bekannter Veise praktisch vollständig entwässert wird.

Bevorzugt wird man eine Wasserdampfkonzentration von 10 bis 14 % anstreben, weil man in diesem Falle, was technisch günstig ist, die Luftmenge auf alle Teller gleichmäßig verteilen kann. Man kann dadurch auf den Einbau komplizierter MeQ- und Verteilungseinrichtungen für die Spülluft verzichten.

Bei besonders großen Trockenanlagen kann, durch die Bauart des Tellertrockners bedingt, eine Erhöhung des Wasserdampf anteiles in den gesammelten Brüden bis zu 22 % aus wirtschaftlichen Gründen vorteilhafter sein, wobei aber die 22 % einen Höchstwert darstellen.

In der Praxis wird ein Wasserdampfgehalt zwischen 17 und 20 % bei solchen Trocknern als zweckmäßig angesehen.

Allerdings erfordert solche Fahrweise eine unterschiedliche Verteilung der Spülluft oberhalb der Teller, damit der Wasserdampfanteil in der Atmosphäre oberhalb des auf mindestens 190° C erhitzten Produktes nicht über 6 £ ansteigt.

Um einen eventuellen Zutritt der feuchten Luft aus den

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oberen Tellern zu dem empfindlichen Produkt zu verhindern, ist der Einbau von Trennböden im Tellertrockner empfehlenswert. Dadurch kann ein Rückströmen verhindert werden und , das Aluminiumfluorid wird im kritischen Temperaturbereich nur von Luft mit weniger als 6 % Feuchtigkeit bestrichen.

Für die DurehfUhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Tellertrockner der üblichen Bauart geeignet, die meist aus mehreren, hintereinandergeschalteten Tellern bestehen, die das Produkt der Reihe nach passiert. Dabei läßt sich die Aufheizung bis zur Temperatur von 190 bis 220° C in mehreren Temperaturstufen sehr gut durchführen. Dieses stufenweise Erwärmen ist sehr wesentlich für den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens, da dann die Hauptmenge an Wasser bei einer Temperatur unter 190° C abgegeben wird, bei der ein höherer Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre keinen schädlichen Einfluß hat» Erst bei Erreichen einer Temperatur von 190° C ist darauf zu achten, daß der Wasserdampfgehalt über dem Gut, wie schon gesagt 6 % nicht übersteigt. Zweckmäßig wird die eingetragene Menge des zu kalzinierenden Gutes und die Verweilzeit innerhalb der einzelnen Stufen des Tellertrockners im Rahmen der Gesamtverweilzeit von höchstens 30 Minuten so gewählt, daß das Gut bei Erreichen einer Produkttemperatur von 190° C nur mehr etwa 12 % Wasser hat. Dann ist die maximale Wasserdampfkonzentration von 6 % über diesem Gut ohne Zufuhr unwirtschaftlich großer Luftmengen zu bewerkstelligen, vor allem auch dann, wenn, was technisch zu bevorzugen ist, die Luftmenge auf alle Teller gleichmäßig verteilt wird. Der maximal geduldete Wasserdampfgehalt von 22 % in den abziehenden Gasen ist ein Erfahrungswert, bei dessen Einhaltung unter Berücksichtigung der übrigen Temperaturen und Zeitangaben eine befriedigende Fahrweise noch möglich ist.

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Das auf die erfindungsgemäße weise erhaltene AIP. mit einem Restvassergehalt unter 10 % kann dann auf die übliche Weise in einem Wirbelschichtreaktor, z.B. einem solchen gemäß der Osterreichischen Patentschrift Nr. 285.533 praktisch vollständig entwässert werden* wobei hier darauf zu achten ist, daß die Entwässerung3temperatur innerhalb weniger Sekunden erreicht wird.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll anhand des folgenden Beispieles näher erläutert werden.

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Beispiel:

In einen mit Thermoöl beheizten Tellertrockner mit 5 Tellern und einer gesamten Wärmetauschfläche von 3,8 m wurden stündlich 48,8 kg Aluminiumfluoridtrihydrat mit einem Gesamtwassergehalt von 46 % eingetragen. Die Temperatur der Teller betrug 270°C, der Wasserdampf wurde durch Luft einer Temperatur von 300° C, von der insgesamt 140 Nnr/stunde verbraucht wurden, ausgetragen, wobei die Luft auf alle 5 Stufen gleichmäßig verteilt wurde. Der Wassergehalt in den gesammelten Abgasen betrug 9,4 Gew.Jt. Nach 15 Minuten Verweilzeit im Trockner hatte das Produkt die Bndtemperatur von 190° C erreicht, es befand sich auf dem 3. Teller. Die darüberstehende Atmosphäre hatte einen Wasserdampfgehalt von 4,8 %,

Bei einer Gesamtverweilzeit von 30 Minuten wurde pro Stunde 29,4 kg Aluminiumfluorid mit einem Wassergehalt von Q,7 % erhalten.

Das so erhaltene Produkt wurde anschließend in einem mit MantelStrahlrohren beheizten wirbelschichtofen bei einer Temperatur von 550° C vollständig entwässert. Man erhielt pro Stunde 26,8 kg Produkt mit einem AlF^-Gehalt von 97,5 %.

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Patentansprüche :

Verfahren zur Entwässerung von Aluminiumfluoridhydraten, insbesondere von Aluminiumfluoridtrihydrat in zvei Abschnitten unter Erhitzen, vobei im ersten Abschnitt eine Entwässerung des Produktes bis auf einen Vassergehalt von maximal 10 Gew. % vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerung im ersten Entwässerungsabschnitt in einem Tellertrockner erfolgt, in dem das Gut bei einer Tellertemperatur von 240 bis 280° C in mehreren Stufen innerhalb von 10 bis 20 Minuten auf die Endtemperatur von 190 bis 220° C erhitzt wird, während der entstehende Wasserdampf kontinuierlich durch zugefUhrte Heißluft aus der Entwässerungszone ausgetragen wird, welche so bemessen wird, daß die Atmosphäre Über dem auf einer Temperatur Über 190° C befindlichen Produkt einen Vassergehalt von höchstens 6 GeνΛ aufweist und der Vassergehalt in den die einzelnen Erhitzungtitufen verlassenden, gesammelten Brüden des ersten Entwässerungsabschnittes 22 Qew. % nicht überschreitet, worauf das, nach einer Qesamtverweilzeit im ersten Entwässerungsabschnitt von maximal 30 Minuten erhaltene Produkt in einer Wirbelschicht bei Temperaturen bis 600° C in an sich bekannter Veise praktisch vollständig entwässert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine praktisch gleiche spül luftverteilung oberhalb der Teller und einem Wasserdampfanteil in den gesammelten Brüden von 10 bis 14 %.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine unterschiedliche Verteilung der SpUlluftmenge oberhalb der Teller und einem Vasserdampfanteil in den gesammelten Brüden zwischen 15 und 20 %.

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