DE2337099C2 - Verfahren zur Gewinnung von Chlor - Google Patents
Verfahren zur Gewinnung von ChlorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung be'riflt ein Verfahren zur 4-,
Gewinnung von Chlor, und im besonderen zur Gewinnung von Chlor aus Eisen-II-chlorid.
Eisen-II-chlorid wird oftmals als Nebenprodukt industrieller Verfahren hergestellt und ist als solches
weniger wertvoll als das Chlor, das es enthält. -,0
Beispielsweise wird in einem in der US-Patentschrift 33 373 beschriebenen Verfahren Eisen-II-chlorid als
Nebenprodukt eines Verfahrens gebildet, bei dem man eisentitanhaliige Erze zur Entfernung von Eisen bei
einer solchen Temperatur aufbereitet, daß Eisen-II- 5-, chlorid in Dampfform gebildet wird. In diesem
Verfahren ist es vorteilhaft, das in dem Eisen-II-chlorid enthaltene Chlor zu gewinnen, um es im Kreislauf zu
verwenden. Ein weiteres Verfahren, bei dem Eisen-II-chlorid als Nebenprodukt eines Verfahrens der Aufbe- to
reitung ehentitanhaltiger Erze gebildet wird, ist in der
gleichzeitig anhängenden britischen Patentanmeldung /71 der Anmelderin beschrieben.
Aus der DE-OS 6 20 159 ist ein Verfahren bekannt,
bei dem Eisen-II-chlorid in Eisen-IHchlorid überführt *-,
wird, das dann mit Luft oder Sauerstoff bei 1000°C
oxidiert wird. Dabei bildet sich ein staubfeiner, Ferrioxid und ein chlorhaltiges Luflgemiscb.
Dieses Verfahren beruht darauf, daß im Gegensatz zu Eisen-II-chlorid bei den angegebenen Reaktionstemperaturen
relativ leicht unter Freisetzung von Chlor in Eisen-II-oxid überführt wird. Da bei einem solchen
Verfahren jedoch erst einmal eine Umwandlung in Eisen-III-chlorid unter Verbrauch zusätzlichen Chlors
erforderlich ist, wird in der DE-PS 6 20 159 das geschilderte Verfahren als ungünstige Variante bezeichnet,
und stattdessen wird ein anderer Umweg zur Freisetzung des Chlors aus dem Eisen-II-chlorid
gewählt, nämlich die Erzeugung von Chlorwasserstoff durch Umsetzung mit Dampf und Luft
Es ist der DE-PS 6 20 159 nichts zu entnehmen, was als Lehre zur direkten Freisetzung von Chlor aus
Eisen-II-chlorid verstanden werden könnte. Derartige Verfahren waren vielmehr bis heute für die industrielle
Anwendung unbekannt Demzufolge waren bisher auch keine industriell anwendbaren Verfahren zur Gewinnung
von Chlor aus Eisen-II-chlorid durch direkte Oxidation in der Gasphase bekannt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein industrieü durchführbares Verfahren zur direkten
Freisetzung von Chlor aus Eisen-II-chlorid durch Oxidation in der Gasphase anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Gewinnung von Chlor aus Eisen-II-chlorid durch
In-Kontakt-bringen von Eisen-II-chljrid mit einem
Sauerstoff enthaltenden Gas bei höherer Temperatur erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man
(a) einen Überschuß an Sauerstoff über die für die Umwandlung von Eisen-I J-chlorid zu Eisen-III-oxid
benötigte stöchiometrische Menge hinaus anwendet,
(b) die Mischung aus Eisen-II-chlorid und Sauerstoff enthaltendem Gas durch einen im wesentlichen
leeren Reaktor führt,
(c) die Temperatur der durch den Reaktor geführten Gasmischung zu Beginn während eines Zeitraums
von mindest 2 Sekunden Verweilzeit darin oberhalb des Taupunkts des Eh>cn-II-chlorids in der
Mischung hält, und
(d) eine, zum Mitreißen der Teilchen des gebildeten Eiben-III-chlorids ausreichende Geschwindigkeit
der Gasmischung aufrechterhält.
Unter einem »im wesentlichen leeren Reaktor« ist ein Reaktionsgefäß zu verstehen, das keine feste Packung
enthält Festes Eisen-II !-oxid wird während des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt und es wird
in dem durch dsn Reaktor fließenden Gasstrom mitgeführt. Die Bezeichnung »im wesentlichen leer«
beinhaltet die Gegenwart solcher fester Reaktionsprodukte.
Unter der Bezeichnung »Eisen-II-chloriddampf« ist
ein Dampf zu verstehen, in dem Eisen vorherrschend als Eisen-II-chlorid vorliegt. Die Gegenwart inerter Gase
oder beispielsweise von Kohlenoxiden, die während der Chlorierung von reduziertem Titaneisenerz gebildet
werden, wird nicht ausgeschlossen, desgleichen nicht eine geringe Menge Eisen-III-chlorid.
Es wurde festgestellt, daß die Umwandlung von Eisen-Il-chlorid in Eisen-lll-oxid mit einem wesentlich
höheren Wirkungsgrad abläuft, wenn das Eisen-II-chlorid vollständig in dampfförmigem Zustand vorliegt, als
in Form eines »Nebels« von kondensierten Tropfen. Nach der vorliegenden Erfindung wird daher die
Temperatur über den Taupunkt des Eisen-II-chloriddampfes
gesteuert. In einem reinen System, das heißt ohne das Vorliegen von Verdünnungsmitteln, ist der
Taupunkt des Eisen-II-chloriddampfes der gleiche wie
der Siedepunkt In einem verdünnten System wird der Taupunkt des Eisen-II-chloriddampfes unter dem
Siedepunkt liegen. Die Temperatur, bei der Eisen-II-ehlorid
kondensiert, hängt wenigstens teilweise von der Menge Eisen-II-chlorid ab, die im Verhältnis zu ihrem
gesättigten Dampfdruck vorhanden ist Im besonderen lindert sich die Temperatur bei der die Kondensation
eintritt, in dem Maße, wie die Oxidation von Eisen-II-chlorid In Eisen-III-oxid fortschreitet und der
Partikaidruck des vorhandenen Eisen-II-chlorids abnimmt
Wenn beispielsweise bei Beginn der Reaktion eine reiativ große Menge an Eisen-II-chlorid vorhanden
ist muß die Temperatur viel höher sein, um die Kondensation zu vermeiden, als wenn ein wesentlicher
Teil des Eisen-II-chlorids umgesetzt ist Es ist schwierig, die Reaktion bei Temperaturen nahe dem Taupunkt so
zu steuern, daß eine auftretende Kondensation vermieden wird, so daß die Temperatur vorzugsweise
wenigstens 30° C über dem Taupunkt gesteuert wird. Die Reaktion zur Bildung von Chlor ist exotherm und
wird daher thermodynamisch durch niedere Temperaturen begünstigt Vorzugsweise wird daher die Temperatur
nicht mehr als 200° C über dem Taupunkt gesteuert. Man läßt vorzugsweise die Reaktionstemperatur nicht
über 1300°C ansteigen.
Der Taupunkt des Eisen-II-chloriddampfes, der wechselnde Anteile Eisen-II-chlorid enthält, kann aus
den Dampfdruckangaben, die beispielsweise mittels der Physikalisch-Chemischen Tabellen, Band Eg II von
Landolt und Bornstein ermittelt werden. Unter Verwendung dieser Literatur konnten die folgenden Werte
errechnet werden.
| Radialdruck von FeCIi in | Ungefährer Tau |
| Gemischen | punkt |
| atm. | C |
| 0,1 | 825 |
| 0,3 | 912 |
| 0.5 | 957 |
| 0.7 | 987 |
Es ist für die Durchführung acr vorliegenden Erfindung wesentlich, daß Sauerstoff im Überschuß
gegenüber der Menge voihanden ist, die stöchiometrisch
zur Umwandlung von Eisen-II-chlorid in Eisen-III-oxid erforderlich ist, das heißt 0,75 Mol Sauerstoff
pro Mol Eisen-II-chlorid. Die Sauerstoffquelle kann reines Sauerstoffgas oder es können Gemische wie Luft
sein, die Sauerstoff verdünnt mit einem oder mehreren Gasen oder Dämpfen enthalten. Vorzugsweise werden
bis zu 2,5 Mol Sauerstoff und insbesondere von 0,8 bis 2,0 Mol Sauerstoff pro Mol Eisen-II-chlorid verwendet.
Vorzugsweise wird der Kontakt zwischen dem Eisen-II-chlorid und Sauerstoff zwischen 2 und 10
Stunden aufrechterhalten, obgleich längere Reaktionszeiten, beispielsweise bis zu 20 Sekunden und mehr
verwendet werden können.
Die Reaktion zwischen dem Eisen-II-chlorid und dem Sauerstoff wird vorzugsweise in einem Röhrenreaktor
durchgeführt.
Vorzugsweise wird das Eisen-II-chlorid und der
Sauerstoff dem Reaktor kontinuierlich zugeführt. Zweckmäßigerweise wird die Reaktion bei atmosphärischem
Druck durchgeführt; sie kann aber auch bei
überatmosphärischen Drücken durchgeführt werden. Der Sauerstoff wird zweckmäßigerweise bei Raumtemperatur
in den Strom des Eisen-II-chloriddampfes bei einer ausreichend hohen Temperatur so eingeführt daß
die Kondensation wenigstens 2 Sekunden nach dem Kontakt mit dem Sauerstoff vermieden wird. Wenn das
Eisen-II-chlorid bei einer so hohen Temperatur zugegeben wird, daß die Anfangstemperatur des
ίο Chlor-Sauerstoffgemischs bei etwa 10000C gehalten
wird, wird das Chlorid sich umsetzen und seine Konzentration fällt ziemlich schnell so ab, daß nach
dieser Anfangsreaktion nur eine relativ geringe Temperatur erforderlich sein wird, um das Chlorid in
dem Dampfzustand zu halten. Es kann aber auch, wenn die Temperatur des Eisen-II-chlorids eine solche ist daß
das Anfangsgemisch eine Temperatur von etwa 900° C aufweist das Eisen-II-chlorid sich langsamer umsetzen,
als dies bei 1000° C erfolgt, und es wird daher die Konzentration des Eisen-II-chlorids nicht so schnell
abfallen, und es kann eine relativ ">Dhe Temperatur
beibehalten werden, um es im Dampfiustand zu halten.
Die Geschwindigkeit des Eisen-II-chlorid/Sauerstoffgemischs
sollte so eingestellt werden, daß die gebildeten Eisen-III-oxidteilchen, die eine Partikelgröße von etwa
5 μπι aufweisen, mitgerissen werden. Geeignete Durchsatzgeschwindigkeiten
liegen im Bereich von 0,25 bis 3 m/Sek.
Die Wirkung der verschiedenen Parameter auf die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung wurde im
einzelnen vorstehend beschrieben. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die verschiedenen Parameter bei der
Durchführung der Erfindung kombiniert betrachtet werden müssen. Während eine optimale Kombination
für irgendeinen gegebenen Eisen-II-chloriddampf vorliegen
bzw. ausgewählt werden kann, ist es aus anderen Gründen annehmbar, nur mit einem miitleren Wirkungsgrad
zu arbeiten. Um beispielsweise die Kosten für einen hohen Sauerstoffüberschuß zu verringern,
kann es wünschenswert sein, mit geringerem Sauerstoff als für optimale Bedingungen zu arbeiten, um dies
wenigstens teilweise dadurch zu kompensieren, daß man die anderen Parameter ändert, wie beispielsweise
die verwendete Temperatur erhöht. In allen Fällen sollte
4-, jedoch die Temperatur über dem Taupunkt gehalten
werden, um auf diese Weise die Kondensation von Eisen-II-chlorid mit den damit verbundenen Nachteilen
des geringeren Reaktionswirkungsgrads und der Bildung von Ansätzen an den Wandungen des Reaktors zu
κ, vermeiden.
Die dem Reaktor entnommenen Produkte sind hauptsächlich Eisen-III-oxid, das fest ist, und Chlor, das
mit herkömmlichen Verfahren, wie durch Absorption oder varflüssigung gewonnen werden kann. Wahlweise
kann bei Verfahren, wie der Aufbereitung von Titanerz, Chlor im Kreislauf geführt werden.
Titaneisenerze, wie beispielsweise Ilmeniterze, die
gewöhnlich in Fcrm eines Konzentrats, getrennt von dem tauben Gestein des Roherzes, beispielsweise durch
magnetische oder 1 lotationsverfahren, vorliegen, bilden bei der Aufbereitung durch Verfahren, die nach der
US-Patentschrift 29 33 373 oder der gleichzeitig anhängigen britischen Patentanmeldung 3241/71 der Anmelderin,
einen Dampfabstrom, der Eisen-II-chlorid, mögli-
tn cherweise geringe Mengen Eisen-lII-chlorid, möglicherweise
ein inertes Trägergas, beispielsweise Stickstoff, möglicherweise geringe Mengen rückständiges Chlor
und Kohlenoxide enthält, sofern das Erz vor oder
während der Chlorierung reduziert wurde. Der Abstrom
hat eine hohe Temperatur, so daß das Eisen-ll-chlorid
sich in dampfförmigem Zustand befindet. Es wurde festgestellt, daß das vorliegende Verfahren ausreichend
wirksam ist, um dadurch arbeitsfähig zu sein, daß man einen heißen Abstrom dieser Art kontinuierlich, wie er
gebildet wird, mit Sauerstoff mit irgendeiner zusätzlichen Wärmemenge so in Kontakt bringt, wie sie
erforderlich sein kann, um das Eisen-II-chlorid während
der Kontaktzeit in gasförmigem Zustand zu erhalten. Der Abstrom kann durch einen Röhrenreaktor geleitet
werden, in den man Sauerstoff leitet, und das erhaltene mitgeführte, bzw. mitgerissene Eisen-III-oxid wird
unmittelbar aus dem die Röhre verlassenden Chlor-enthaltenden
Dampf abgetrennt. Das Chlor kann im Kreislauf wieder verwendet werden.
Der durch die vorliegende Erfindung gebildete Chlor-enthaltende Dampf kann wie folgt zur Kreislaufführung
behandelt werden. Es wird zunächst beispielsweise auf etwa 12O0C, vorzugsweise mittels indirekter
Kühlung, gekühlt. Das Eisenoxid kann aus den gekühlten Gasen zuerst mittels einem Zyklon und
vorzugsweise in zweiter Linie mittels einem Sackfilter oder einem berieselten Faserfilter unter Verwendung
von Schwefelsäure als Berieselungsmittel entfernt werden. Danach können die verbleibenden Gase
unmittelbar mit Schwefelsäure gekühlt und irgendein in dem Gas verbleibendes Eisenoxid in die Schwefelsäure
inkorporiert werden. Die gekühlten Gase können dadurch verdichtet werden, daß man die herkömmlichen
Flüssigkeitsringpumpen verwendet, die gekühlte konzentrierte Schwefelsäure im Kreislauf führen. Das
erhaltene Chlor, verdünnt mit inerten Gasen, beispielsweise Stickstoff und Kohlendioxid, kann zur Behandlung
von Titan-haltigen Materialien verwendet werden. Es kann zur Aufbereitung von Titanerzen in der Weise
verwendet werden, daß man Eisenoxide zu Eisen-II-chlorid chloriert, wobei das Eisen-II-chlorid seinerseits
mittels der vorliegenden Erfindung behandelt werden kann. Es kann jedoch wegen der Zunahme von Gasen,
wie Kohlendioxid, notwendig werden, einen Teil der Chlor-enthaltenden Gase zu entnehmen und sie durch
reines Chlor zu ersetzen, das man durch Reinigung der entnommenen Chlor-enthaltenden Gase, beispielsweise
durch Verflüssigungs- oder Absorbtionsverfahren erhält.
Wenn die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einem Verfahren zur Herstellung von Titandioxid
mittels dem Chloridweg durchgeführt wird, werden die Chlor-enthaltenden Gase der vorliegenden Erfindung
vorzugsweise bei der Chlorierung des Titandioxid-enthaltenden Aufbereitungsgutes zur Bildung von Titantetrachlorid
verwendet. Nach der Gewinnung von Titantetrachlorid wird der Gasabstrom in die Atmosphäre
abgelassen, nach dem er den Standardab- bzw. Rauchgasbehandlungsverfahren unterworfen wurde.
Die nachfolgende Oxidation des Titantetrachlorids führt zur Herstellung von Chlor, das eine gleichbleibende
Menge inerte Gase enthält, und daher für die Kreislaufführung zu einem die Chlorierung beinhaltenden
Aufbereitungsverfahren, wie vorstehend beschrieben, geeignet ist, weil dadurch keine damit in
Verbindung stehende Vermehrung der inerten Gase in dem Aufbereitungsverfahren zu erwarten ist Die
vorliegende Erfindung ist daher zum Einbau in ein Aufbereitungsverfahren geeignet, bei dem man eine
Chlorierung zur Bildung von Eisen-H-chlorid und/oder
ein Chloridverfahren zur Bildung von Titandioxid
durchführt, wobei man bei dem Letzteren das Aufbereitungsgut zur Bildung von Titantetrachlorid
chloriert und das Titantetrachlorid zur Bildung von Titandioxid und Chlor oxidiert.
Es erscheint nunmehr zweckmäßig, die Vorrichtung zu beschreiben, in der das Verfahren der vorliegenden
Erfindung durchgeführt werden kann. Die begleitende Zeichnung, Fig. 1, zeipt im Aufriß eine geeignete
Vorrichtung in der die Oxidation von Eisen-II-chlorid mit einem Verfahren zur Aufbereitung von Titanerzen
verbunden ist.
Ein Wirbelbettchlorierer 10, in dem das Titanerz mittels Chlor chloriert wird, befindet sich in einem Ofen
Il und hat eine Ausgangsleitung 12 nahe dem oberen Teil des Ofens. Ein Einlaßrohr 13 läuft in das
Ausgangsrohr 12 bei einem Punkt in dem Ofen 11 und das offene Ende 14 des Einlaßrohres 13 befindet sich in
der Ausgangsleitung 12 bei einem Punkt außerhalb des Ofens 11. Die Fortsetzung des Ausgangsrohres, vom
offenen Ende 14 des Einlaßrohres 13 zu der Verbindung mittels flexibler Manschetten 15 zu dem Einlaßrohr 16
eines Flußstahlabscheiders 17, wird hier mit Brennerrohr 18 bezeichnet. Das Ausgangsrohr 12 und seine
Fortsetzung, das Brennerrohr, sind jeweils aus feuerfestem Siliziumdioxid hergestellt. Es kann auch ein
anderes feuerfestes Material anstelle von Siliziumdioxid verwendet werden.
Die Temperatur, bei der das Verfahren durchgeführt wird, ist abhängig von der Temperatur des Eisen-II-chlorids
und des Sauerstoffs, der Konzentration des Eisen-II-chlorids, dem Sauerstoffüberschuß und den
Wärmeverlust-Eigenschaften des verwendeten Reaktors. Die Reaktion zwischen dem Eisen-II-chlorid und
dem Sauerstoff ist exotherm. Es ist möglich, einen Reaktor zu bauen, um genug Wärme für ein jeweiliges
Reaktionsgemisch so zu Verlust gehen zu lassen, daß die gewünschte Temperatur in dem Reaktor unter Vermeidung
von Kondensation beibehalten wird. Es kann aber auch ein Reaktor, der fraktioniert so viel Wärme zu
Verlust gehen läßt, zusammen mit äußeren Erhitzungsvorrichtungen verwendet werden. Viele Reaktoren mit
kleinem Maßstab entsprechen der zuletzt bezeichneten Klasse infolge ihres Verhältnisses Oberfläche zu
Volumen.
Die Gase aus dem Chlorierer 10, die Eisen-II-chlorid und ein Trägergas umfassen, gehen über die Ausgangsleitung
12 und kommen in Kontakt mit Sauerstoff, der mit einer Temperatur von etwa 25° C durch die
Einlaßröhre 13 zugeführt wird. Die Oxidation wird so lange durchgeführt, bis die Eisenwerte in dem
Wirbelbettchlorierer 10 entfernt sind. Das erhauene Eisenoxid hat eine Partikelgröße von etwa 5 μτη und
wird in den Gasen mitgeführt, die durch den Reaktor laufen, und es wird in dem Flußstahlabscheider 17
gesammelt
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr in beispielhafter Weise
erläutert
In den folgenden Beispielen wurde die Vorrichtung, wie in der Zeichnung aufgezeigt und hier beschrieben,
verwendet Wegen der Vorrichtung in relativ geringem Maßstab (Laboratoriumsumfang), war es notwendig, die
Temperatur des Verfahrens mittels äußerer Erhitzungsvorrichtungen zu steuern. Die Temperatur Ti ist die
Temperatur in dem Brennerrohr am Ende des Rohres in unmittelbarer Nähe zu dem Ofen, and die Temperatur
Tt ist die Temperatur in dem Brennerrohr am Ende des
Rohres in der Nähe der flexiblen Manschetten.
Um den Wirkungsgrad C der Gewinnung von Chlor
zu messen, wird der theoretisch maximale Prozentsatz M an erhältlichem Chlor, der der Menge Chlor
entspricht, die gewonnen werden könnte, wenn die gesamte Chlorbeschickung des Chlorierers gewonnen
würde, errechnet. Die aus dem Brennerrohr austretenden Gase werden hinsichtlich ihres Chlorgehaltes
periodisch analysiert, um den analytischen maximalen Chlorgehalt A festzustellen, und der Wirkungsgrad des
Gewinnungsverfahrens wird als Prozentsatz des theoretisch thermodynamischen Wirkungsgrades TD gemessen.
/·; - — ■ τη-1,.
In den Beispielen haben die Zeichen A, M. TD und E
die oben erläuterten Bedeutungen.
Beispiele I und 2
20
Diese Beispiele sind Vergleichsbeispiele, die nicht der vorliegenden Erfindung entsprechen.
Die Länge und der Durchmesser des Brennerrohres waren 0,6 m bzw. 75 mm. Die Temperatur 71 betrug
1000°C und T2 900°C.
In Beispiel 1 wurde 1 Mol Sauerstoff pro Mol Eisen-II-chlorid und in Beispiel 2, 2 Mol Sauerstoff pro
Mol Eisen-II-chlorid verwendet. In jedem Beispiel waren 3,15 Mol inerte Gase, hauptsächlich Stickstoff
und Kohlendioxid pro Mol Eisen-II-chlorid vorhanden, in
Die in der Tabelle angegebenen Ergebnisse erläutern, daß bei kurzen Verweilzeiten in dem Brennerrohr nur
ein geringer Nutzeffekt hinsichtlich der Umwandlung zu Eisen-III-oxid und Chlor erhalten werden, selbst wenn
die Temperaturen in dem gewünschten Bereich, das heißt über dem Taupunkt, liegen.
Beispiele 3bis6
Beispiel 4 ist ein Vergleichsbeispiel, das nicht der vorliegenden Erfindung entspricht.
Die Länge und der Durchmesser der Brennerröhre waren 1,4 m bzw. 105 mm. Die Temperatur 7Ί war
10000C und T2 6300C in den Beispielen 3 und 4 und in
den Beispielen 5 und 6 betrug die Temperatur 71 92O0C
bzw. 900°C und die Temperatur T2 800° C.
In den Beispielen 3 und 5 wurde 1 Mol Sauerstoff pro Mol Eisen-II-chlorid und in den Beispielen 4 und 6
wurden 2 Mol Sauerstoff pro Mol Eisen-II-chlorid verwendet. In den Beispielen 3 und 4 waren 3,15 Mol
inerte Materialien, hauptsächlich Stickstoff und Kohlendioxid pro Mol Eisen-II-chlorid vorhanden, während in
den Beispielen 5 und 6 3,13 Mol der inerten Materialien vorhanden war.
Die in der Tabelle angegebenen Ergebnisse erläutern,
daß der Wirkungsgrad erhöht wird, wenn man lange Verweilzeiten in dem Brennerrohr, größere Überschüsse
an Sauerstoff verwendet und das Abkühlen der zur Umsetzung vorgesehenen Gase unter ihrem Taupunkt
vermeidet.
Beispiele 7und8
Es sind dies Vergleichsbeispiele, die nicht der vorliegenden Erfindung entsprechen.
Die Länge und der Durchmesser des Brennerrohres waren 1,4 m bzw. 105 mm. Die Temperatur 71 war
900° C und T2 war 600" C.
In dem Beispiel 7 wurde 1 Mol Sauerstoff pro Mol Eisen-II-chlorid und in dem Beispiel 8 wurde 2 Mol
Sauerstoff pro Mol Eisen-II-chlorid verwendet. In jedem Beispiel waren 3,13 Mol inerte Materialien,
hauptsächlich Stickstoff und Kohlendioxid pro MoL Eisen-II-chlorid, vorhanden.
Die in der Tabelle angegebenen Ergebnisse erläutern, daß wenn man die Eisen-II-chloridbeschickung sich
kondensieren läßt, sich schnell ein Nebel aus kondensierten Tropfen bildet, wobei der Wirkungsgrad der
Umwandlung in Eisen-III-oxid und Chlor gering ist.
| Beispiel | Verweilzeit | A | M | TD | E |
| Zeit (Sek.) | (% V/V) | (% V/V) | (%) | (%) | |
| 1 | 0,75 | 7,5 | 22,9 | 91,8 | 30,1 |
| 2 | 0,60 | 9,5 | 18,5 | 94,0 | 48,3 |
| 3 | 2,8 | 14,0 | 22,9 | 91,8 | 56,1 |
| 4 | 2,25 | 15,0 | 1S,5 | 95,0 | 77,0 |
| 5 | 3,0 | 14,5 | 22,9 | 98,0 | 62,0 |
| 6 | 2,5 | 16,8 | 18,5 | 99,5 | 90,4 |
| 7 | 3,0 | 4,3 | 22,9 | 100 | 18,8 |
| 8 | 2,5 | 4,8 | 18,5 | JOO | 26,0 |
In der begleitenden F i g. 2 ist das Temperaturprofil für jedes der Beispiele 1 bis 8 eingezeichnet und mit dem
Taupunktprofil des wirkungsvollsten Beispiels, des Beispiels 6, verglichen. Das Taupunktprofil wurde für
diese Rechnung hier beschrieben, der Anfangs- und der Endtaupunkt sind durch Verbinden der so erhaltenen
beiden Punkte erhalten. Die Temperaturprofile wurden in ähnlicher Weise erhalten. Die Taupunktprofile für die
anderen Beispiele wurden wegen des höheren Anteils an vorhandenem Eisen-II-chlorid bei höheren Temperatüren
Hegen.
Es ist zu ersehen, daß Beispiel 4 einen relativ guten Wirkungsgrad liefert, wenn man einen großen Sauerstoffüberschuß
verwendet, obgleich sich klar ergibt, daß
die Temperatur nicht ausreichend lange über dem Taupunkt gehalten wurde, um der vorliegenden
Erfindung zu entsprechen. Jedoch hat neben dem Verbrauch einer großen Menge an Sauerstoff, das
Beispiel 4 den Nachteil von Ansammlungen von Eisen-II-chlorid, die sich an der Vorrichtung bilden und
es kann daher in einem kontinuierlichen Verfahren in
iO
technischem Umfang nicht durchgeführt werden. Wenn man das Verfahret über dem Taupunkt wie in Beispiel 5
durchführt, ist ein 62%iger Wirkungsgrad erreichbar, auch wenn man ni:r I Mol Sauerstoff pro Eisen-II-chlorid
verwendet. Zu erwarten ist, daß bei einer etwas höheren Temperatur, sich der Wirkungsgrad noch mehr
erhöhen würde.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
- Patentansprüche:J. Verfahren zur Gewinnung von Chlor aus Eisen(il)-chlorid durch In-Kontakt-bringen von Eisen(II)-chIorid mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas bei höherer Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man(a) einen Oberschuß an Sauerstoff über die für die Umwandlung von Eisen-II-chlorid zu Eisen-III-oxid benötigte stöchiometrische Menge hinaus anwendet,(b) die Mischung aus Eisen-II-chlorid und Sauerstoff enthaltendem Gas durch einen im wesentlichen leeren Reaktor führt(c) die Temperatur der durch den Reaktor geführten Gasmischung zu Beginn während eines Zeitraums von mindest 2 Sekunden Verweilzeit darin oberhalb des Taupunkts des Eisen-II-chlorids in der Mischung hält, und(d) eine.xum Mitreißen der Teilchen des gebildeten Eisers-üi-oxids ausreichende Geschwindigkeit der Gasmischung aufrechterhält
- 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Sauerstoff in einer Menge von 0,8 bis 2,0 Mol pro Mol Eisen-II-chlorid verwendet.
- 3. Verfahren gemäß einen;- der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur bei wenigstens 300C und nicht höher als 2000C über dem Taupunkt des Eisen-Il-chlorids steuert
- 4. Verfah: ;n gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Röhrenreaktor, dessen innere Oberfläche aus feuerfestem Siliziumdioxui besieht, einsetzt
- 5. Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Eiseii-II-chloriddampf einen Abstrom von einem Verfahren verwendet, bei dem man Titaneisenerzkonzentrat chloriert. 4f,
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