DE2655835B2 - Verfahren zur Herstellung von AlCl3 - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von AlCl3Info
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von AlCb unter Kontaktieren eines AbO3 liefernden
Materials und eines Cb liefernden Materials in Gegenwart eines kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels
in einem Schmelzbad aus Alkali- oder Erdalkalihalogeniden und Aluminiumchlorid und Gewinnung des AlCb
durch Verdampfen aus dem Bad.
Seit vielen Jahren besteht an Aluminiumchlorid als Katalysator und der elektrolytischen Gewinnung von
Aluminium aus Aluminiumchlorid Interesse. Es sind daher erhebliche Anstrengungen unternommen worden,
Aluminiumchlorid in sehr wirtschaftlicher Weise gewinnen zu können. Die Herstellung von Aluminiumchlorid
durch Reduktion aluminiumhaltiger Materialien mit einem Cb liefernden Material in Gegenwart eines festen
Reduktionsmittels, wie z. B. Kohle, oder eines gasförmigen Reduktionsmittels, wie z. B. Kohlenmonoxid, ist
bekannt.
Zum Beispiel beschreiben Hille u. a. in The Production
of Anhydrous Chloride from y-Alumina in a Fluidized Bed, Angew. Chem., internationale Ausgabe, Vol. 72,
1960, Seiten 73—79, die Umsetzung eines Al2O3
liefernden Materials, wie Bauxit oder Ton, mit Chlorgas in Gegenwart eines gasförmigen oder festen Reduktionsmittels
in einem Schachtofen sowie auch die Umsetzung von y-Aluminiumoxid mit Chlorgas in
Gegenwart von Kohlenmonoxid in einem Wirbelbett.
Es ist bekannt, daß sich Aluminiumoxid in Kryolith oder Alkalihalogenid löst. So wurde in der US-PS
14 05 115 vorgeschlagen, Aluminiumchlorid durch Leiten von Chlor- und Schwefelgasen durch ein solches
Gemisch zu bilden. Ein solches Verfahren kann jedoch zu einer Kanalbildung der gasförmigen Reaktanten
führen mit dem Ergebnis, daß jedes der Gase weder das Aluminiumoxid noch das andere Gas kontaktieren kann,
was dann zu einer ziemlich geringen Aluminiumchloridausbeute führen kann.
Die US-PS 38 42 163 beschreibt die Herstellung von hochreinem Aluminiumchlorid, das für die elektrolytische
Aluminiumgewinnung geeignet ist, indem mit Kohlenstoff überzogenes oder imprägniertes praktisch
reines Aluminiumoxid mit Chlorgas in ein Wirbelbett eingetragen wird, wobei sich Aluminiumchlorid bildet.
Dieses Verfahren erfordert jedoch einen vorausgehenden Verfahrensschritt, um das Aluminiumoxid mit
Kohlenstoff zu überziehen oder zu imprägnieren.
Außerdem ist in der DE-PS 8 52 986 angegeben, daß eine Zugabe von Alkalichloriden einen vorteilhaften
Effekt bei einem Verfahren ergibt, bei dem Aluminiumoxid mit Phosgen oder Chlor und Kohlenmonoxid
kontaktiert wird
Groshev u.a. beschreiben in The Chlorination of 5 Oxides of the Redisue from a Shaft Furnace which
Produces Anhydrous Aluminum Chlorides the Oxides beeing Suspended in a Medium of Molten Chlorides, Tr.
poKhim. iKhim. Technol.3, 344-351 (I960), das
Chlorieren von Schachtofenansätzen bzw. -rückständen
ίο zur Bildung von Aluminiumchlorid und eisenfreiem
Siliciumtetrachlorid unter Verwendung von Koksöl und Chlor. Eine Charge von dem Ansatz wird in einem
Schmelzbad aus KCl, NaCl und AlCl3 suspendiert Nach diesem Artikel werden jedoch nur 50% des zugegebenen
Chlors umgesetzt, d. h., es wird demnach nur eine
50%ige Ausbeute erzielt Es ist dort angegeben, daß das in einem Anteil von 5% vorhandene Koksöl keinen
Einfluß auf eine Erhöhung der Ausbeute hat In dem Artikel ist außerdem angegeben, daß das Fehlen oder
das Vorhandensein von AlCb bis herauf zu 69,5% keinen Einfluß auf die Chlorierung hat. Nach diesem Artikel
beeinflußt auch nicht die Teilchengröße der festen Phase die Chlorierung.
Solche Verfahren sind, obwohl sie hochreines Aluminiumchlorid, ergeben, das für eine Verwendung
als Friedel-Crafts-Katalysator oder für die elektrolytische
Gewinnung von Aluminium geeignet ist, häufig nicht sehr leistungsfähig und können einen Staubabstrom
erzeugen, der vor dem Kondensieren von AlCl3
jo entfernt werden muß.
Aus der FR-PS 10 26 002 ist ferner bekannt, Aluminiumchlorid durch Umsetzung von Aluminiumoxid
mit Chlor und Kohlenoxid in Gegenwart von Alkalichlorid und Aluminiumchlorid in einem Schachtofen
herzustellen, wobei bestimmte Mir.destmengen von Aluminiumchlorid nicht erforderlich sind. Beim
Arbeiten im Schachtofen muß das gewünschte Produkt von den übrigen im Abstrom enthaltenen Materialien
abgetrennt werden, was mit Schwierigkeiten verbunden ist.
Ullmann's Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band VII, Seite 339 ist schließlich zu
entnehmen, daß eutektische Schmelzen von Aluminiumchlorid und Natriumchlorid für Chlorierungszwecke
eingesetzt werden können.
Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von AlCl3 in hoher Ausbeute unter Verwendung eines
AbO3 liefernden Materials und eines Cb liefernden
Materials in einem Schmelzbad, wobei ein verwendetes kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel weitgehend zu
CO2 umgesetzt werden und die Umsetzung des verwendeten Chlors praktisch 100%ig sein soll.
Zur Erreichung dieses Ziels schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von AICl3 unter Kontaktieren
eines Al2O; liefernden Materials und eines Cl2
liefernden Materials in Gegenwart eines kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels in einem Schmelzbad aus
Alkali- oder Erdalkalihalogeniden und Aluminiumchlorid und Gewinnung von AlCl3 durch Verdampfen aus
dem Bad vor, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man zur Bildung von AlCl3 Aluminiumoxid, das aus einem Erz
desselben extrahiert worden ist, und das Reduktionsmittel mit dem Cl2 liefernden Material in einem Schmelzbad
kontaktiert, das mindestens 30 Gew.-% AICl3 enthält, wobei der Rest aus mindestens einem Alkali- oder
Erdalkalihalogenid besteht.
Das Verfahren der Erfindung gestattet eine sehr wirtschaftliche Herstellung von AICl3 und ermöglicht,
daß der größte Teil des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels
in Kohlendioxid und nicht Kohlenmonoxid umgewandelt wird, wodurch sich die einzusetzende
Menge des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels verringert Außerdem ist die Umsetzung bei dtm Verfahren
der Erfindung exotherm, so daß keine äußeren Heizvorrichtungen zur Aufrechterhaltung der Umsetzung
erforderlich sind. Ferner ermöglicht der sehr hohe Chlorierungsgrad bei dem Verfahren der Erfindung die
Verwendung der meisten Aluminiumoxidarten und brauchen kostspieligere Aluminiumoxidarten, wie z. B.
gamma-Aluminiumoxid mit hohem Oberflächenbereich, nicht als Ausgangsmaterial verwendet zu werden.
In der Zeichnung ist ein Schema für ein System zur Herstellung von AICI3 dargestellt, bei dem ein aus Erz
extrahiertes Aluminiumoxid 30, ein CI2 lieferndes Material 10 und ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel
40 in ein Schmelzbad 50 eingetragen werden, in dem diese Materialien Aluminiumchlorid bilden. Das Cl2
liefernde Material, das z. B. als CI2 in f.jssiger oder
gasförmiger oder anderer Form vorliegen kann, wird durch eine hohle Schaufelradvorrichtung 54, welche ein
Ausströmen durch das Ende 57 ermöglicht, schnell in das Bad 50 eingetragen. Laufradflügel 58 dienen zum
Verteilen des Chlors durch das gesamte Bad. Das Aluminiumoxid und das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel
können dem Bad mittels eines üblichen Schneckenbeschickers (nicht dargestellt) , ,!geführt
werden. Aluminiumchlorid wird aus dem Bad 50 verdampft und dann von anderen mitgerissenen
Materialien durch selektive Abtrennung (60) isoliert. Danach wird das Aluminiumchlorid kondensiert und
abgezogen.
Ein bevorzugtes Cl2 lieferndes Material, das für die
Verwendung bei der Erfindung geeignet ist, ist Cl2. Doch
können auch andere Cl2 liefernde Materialien, wie z. B.
COCI2 und CCI4 oder Gemische davon, verwendet werden. Vorzugsweise liegt das Cl2 liefernde Material in
gasförmigem Zustand vor, doch kommt im Rahmen der Erfindung auch ein flüssiges oder festes Material in
Betracht.
Das bevorzugte kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel ist fester Kohlenstoff. Das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel
kann Kohle, Koks oder Petroleum sowie auch daraus erhaltener gereinigter Kohlenstoff sein.
Der Kohlenstoff wird vorzugsweise zu einer Teilchengröße von 0,044 bis 0,295 mm zerkleinert oder
vermählen, obwohl Teilchen mit kleinerer Größe verwendet werden können.
Zum Erhalt des Aluminiumoxidausgangsmaterials kann z. B. Bauxiterz mit Natronlauge extrahiert werden,
so daß vorhandenes Aluminium als Natriumaiuminat selektiv gelöst wird, während Verunreinigungen, wie
Eisen, Silicium und Titan, zurückbleiben. Bei diesem Verfahren wird Aluminiumoxid als Bayerhydrat, d. h. als
AI(QH)j, gewonnen, das anschließend kalziniert wird, um aus nachfolgend erörterten Gründen den größten
Teil des Wassers zu entfernen.
Ein Vorteil der Erfindung ist die Möglichkeit, die meisten Aluminiumoxidarten zu chlorieren, wozu
alpha-, gamma-, delta-, theta-, jota-, eta-, chi- und kappa-Aluminiumoxid gehören. Dieser Vorteil ist
aufgrund der Tatsache besonders überraschend, daß diese verschiedenen Aluminiumoxidarten Oberflächenbereiche
haben können, die von 0,5 m2/g oder kleiner bis 110 m2/g oder größer reichen. Bei den meisten früheren
Umsetzungen, bei denen Aluminiumoxid verwendet wurde, konnte diese große Variation des Oberflächenbereichs
zu relativ langsamen Reaktionsgeschwindigkeiten bei einem Material mit kleinem Oberflächenbereich
und zu relativ hohen Reaktionsgeschwindigkeiten bei einem Material mit großem Oberflächenbereich
führen. Zum Beispiel wird nach der oben erwähnten US-PS 38 42 163 Aluminiumoxid mit großem Oberflächenbereich
bevorzugt, und zwar wegen der Schwierigkeit des Chlorieren^ von Material mit kleinem
Oberflächenbereich. Überraschenderwaise ist bei der Erfindung keine besondere Schwierigkeit bei der
Chlrorierung der verschiedenen Aluminiumoxidarten gegeben. Zum Beispiel kann gemäß der Erfindung
Aluminiumoxid mit kleinem Oberflächenbereich, wie z. B. alpha-Aluminiumoxid mit einem Oberflächenbereich
von normalerweise 0,5 bis l,0m2/g, mit einem
Wirkungsgrad chloriert werden, der dem entspricht, der bei Verwendung von sogenanntem gamma-Aluminiumoxid
mit einem Oberflächenbereich von 70 bis 110 m2/g
zu erwarten ist Nach der Erfindung können dementsprechend in hochwirksamer Weise nicht nur die
verschiedenen Aluminiumoxidarten, sondern auch Kombinationen dieser verschiedenen Arten chloriert
werden.
Es ist vorteilhaft, wenn das bei der Erfindung
2r) verwendete Aluminiumoxid einen niedrigen Wasserstoff-
und Wassergehalt hat. Wasserstoff oder Wasserstoff abgebende Verbindungen reagieren unter Bildung
von Chlorwasserstoff, was einen Verlust von wertvollem Chlor zur Folge hat. Für den Einsatz geeignetes
in Aluminiumoxid wird daher vorzugsweise aus Aluminiumoxid-Hydrat
erhalten, das kalziniert wird, bis Wasserstoff oder Wasserstoff abgebende Verbindungen,
wie z. B. Wasser, praktisch entfernt worden ist bzw. sind. Ein solches Kalzinieren kann in öfen bei
Temperaturen von 600 bis 12000C oder höher durchgeführt werden. Aluminiumoxid mit sehr geringem
Oberflächenbereich, wie z. B. alpha-Aluminiumoxid, kann in dem höheren Temperaturbereich gebildet
werden, doch kann ein solches Aluminiumoxid, w ie oben angegeben ist, mit Vorteil bei der Erfindung verwendet
werden.
Das Schmelzbad 50 kann außerdem eine Alkalialuminohalogenidverbindung,
wie z. B. Kryolith und Chiolit oder Gemische davon, enthalten. Die gemeinsamen
•45 Badkomponenten müssen in der Lage sein, als
Lösungsmittel für Aluminiumoxid zu wirken. Von den Halogeniden werden Alkalichloride und Erdalkalichloride
bevorzugt, und zwar Lithium-, Natrium- und Kaliumchlorid, wobei Natriumchlorid am vorteilhaftesten
ist. Von den Erdalkalihalogeniden werden Calcium-, Barium- und Magnesiumhalogenid bevorzugt. Das
Schmelzbad kann auch andere Bestandteile enthalten, die die Umsetzung nicht wesentlich beeinflussen.
Obwohl die Erfindung nicht an irgendeine Theorie gebunden werden soll, kann angenommen werden, daß das Metallhalogenidschmelzbad 50 das Aluminiumoxid löst und dabei Aluminiumoxychlorid gebildet wird. Nach Zugabe des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels, wie z. B. Kohlenstoff, kontaktieren das geschmolzene Metallhalogenid und das Aluminiumoxychlorid die Kohlenstoffteilchen innig, wobei sich Aluminiumoxychlorid auf den Kohlenstoffteilchen absetzt. Wenn zur Bildung von AICI3 Chlor zu dem System gegeben wird, m^ß das Chlor nur ein Teilchen aus mit Aluminium-
Obwohl die Erfindung nicht an irgendeine Theorie gebunden werden soll, kann angenommen werden, daß das Metallhalogenidschmelzbad 50 das Aluminiumoxid löst und dabei Aluminiumoxychlorid gebildet wird. Nach Zugabe des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels, wie z. B. Kohlenstoff, kontaktieren das geschmolzene Metallhalogenid und das Aluminiumoxychlorid die Kohlenstoffteilchen innig, wobei sich Aluminiumoxychlorid auf den Kohlenstoffteilchen absetzt. Wenn zur Bildung von AICI3 Chlor zu dem System gegeben wird, m^ß das Chlor nur ein Teilchen aus mit Aluminium-
b5 oxychlorid überzogenem Kohlenstoff finden bzw.
kontaktieren um zu reagieren. Das heißt, zwei der bei der Umsetzung beteiligten Komponenten sind in einer
Position fixiert und stehen für die Umsetzung mit der
dritten Komponente, dem Chlor, zur Verfügung. Wenn diese beiden Komponenten, Kohlenstoff und Aluminiumoxid,
nicht in einer Position fixiert sind, dann müssen drei Komponenten, d. h. Kohlenstoff, Aluminiumoxid
und Chlor, zusammentreffen, um Aluminiumchlorid bilden zu können. Es ist davon auszugehen, daß zwei
Komponenten mit viel größerer Häufigkeit zusammentreffen werden.
Obwohl das bevorzugte Halogenid Chlorid ist, kann die Zugabe von Fluoriden vorteilhaft sein, und daher ist
bei der Erfindung eine Verwendung von Gemischen von Chloriden und Fluoriden möglich. In bestimmten Fällen,
z. B. kann es erwünscht sein, die Löslichkeit von Aluminiumoxid in der Schmelze zu erhöhen, um die
Reaktionsgeschwindigkeit zu verbessern. Ein Weg zur Erzielung dieser Verbesserung besteht in der Zugabe
von Fluoriden zu der Schmelze. Dementsprechend kann die Verwendung von Halogenidgemischen von großem
Vorteil sein.
Das Bad 50 muß, um betriebsfähig zu sein, im geschmolzenen Zustand vorliegen. So ist geschmolzenes
Metallhalogenid von seinem Schmelzpunkt bis zu seinem Siedepunkt als Reaktionsbad geeignet. Wenn
z. B. das Reaktionsbad 30% Natriumchlorid und 70% Aluminiumchlorid enthält, können die Temperaturen
von 150 bis 10000C reichen. Vorzugsweise sollte die Betriebstemperatur jedoch 400 bis 95O0C betragen,
wobei eine Temperatur in dem Bereich von 600 bis 860° C sehr geeignet ist.
Weil die Erfindung das Verfahren zur Herstellung von AICl3 verbessern soll, ist es von Bedeutung, eine hohe
Reaktionsgeschwindigkeit oder einen hohen Grad der Umwandlung von Chlor in AlCl» zu erreichen. Bei der
Erfindung ist es bei Verwendung von geschmolzenem NaCl und AICI3 als Schmelzbad vorteilhaft, wenn der
AlCb-Bestandteil sich in dem Schmelzbad bis zu einem
Sättigungspunkt konzentrieren kann, von welchem Zeitpunkt an es dann aus dem Schmelzbad verdampft.
Es scheint, daß nach dem Sättigen des Schmelzbades mit AICI3 die Verdampfungsgeschwindigkeit des letzteren
sich seiner Bildungsgeschwindigkeit in dem Bad nähert. Nach dem Verdampfen wird das AICI3 anschließend von
anderen Produkten, die dem Bad entstammen, getrennt und verfestigt. Es ist gefunden worden, daß durch das
Konzentrierenlassen des AICI3 der Umwandlungsgrad
von Chlor in AICI3 wesentlich erhöht wird. Wenn das Bad z. B. nur 1 % AICI3 enthielte, würden, wie festgestellt
worden ist, nur 3% des zugegebenen Chlors in AICI3 umgewandelt werden. Wenn das Bad jedoch mindestens
30% AICI3 enthält, wie es die Erfindung vorsieht,
werden praktisch 100% des zugegebenen Chlors in AICI3 umgewandelt. Dieser hohe Umwandlungsgrad
hält an bis zu dem Punkt an dem das Bad mit AICI3 gesättigt ist
Bei dem Verfahren der Erfindung ist auch die Konzentration der Reaktanten in dem Bad 50 von
Bedeutung. So ist es vorteilhaft wenn Kohlenstoff (d. h. kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel) im Überschuß
vorhanden ist Das heißt er sollte zu Beginn in einem Überschuß gegenüber der stöchiometrischen Menge
des Q2 liefernden Materials vorhanden sein. Die obere
Grenze der Kohlenstoffmenge, die zugegeben werden kann, wird normalerweise erreicht wenn die Zugabe
von Kohlenstoff dazu führt, daß das Schmelzbad wahrnehmbar viskos wird. Dementsprechend sollte das
Bad vorzugsweise Kohlenstoff in dem Bereich von etwa 0,05 bis 03 kg je kg Bad enthalten. Weitere Kohlenstoffmengen
können im stöchiometrischen Verhältnis danach mit anderen Materialien, wie z. B. Chlor,
zugegeben werden, um den Überschuß aufrechtzuerhalten.
Auch AI2O3 ist vorzugsweise zu Beginn der Umsetzung in einem Überschuß gegenüber der stöchiometrischen Menge des CI2 liefernden Materials vorhanden. Die obere Grenze des Überschusses wird im allgemeinen durch die Viskosität des Schmelzbads bestimmt. Das heißt, wenn zu viel Al2O3 dem Schmelzbad
Auch AI2O3 ist vorzugsweise zu Beginn der Umsetzung in einem Überschuß gegenüber der stöchiometrischen Menge des CI2 liefernden Materials vorhanden. Die obere Grenze des Überschusses wird im allgemeinen durch die Viskosität des Schmelzbads bestimmt. Das heißt, wenn zu viel Al2O3 dem Schmelzbad
in zugegeben wird, kann letzteres zu viskos werden,
können sich große Cb-Gasblasen bilden und kann der Chlorumsetzungsgrad sehr eingeschränkt werden. Für
die Zwecke der Erfindung ist Al2O3 vorzugsweise in dem
Schmelzbad zu Beginn in einem Verhältnis von 0,05 bis 0,5 kg je kg Bad vorhanden. AI7O3 sollte dann in einem
zumindest stöchiometrischen Verhältnis mit dem Cl2 liefernden Material zugegeben werden.
Bei Verwendung eines anfänglichen Überschusses von Kohlenstoff und Al2O3 und nachfolgender Zugabe
von Cl2 lieferndem Material in einem stöchiometrischen Verhältnis mit Kohlenstoff und Al2O3 wird die
Reaktionsgeschwindigkeit oder der Grad der Umwandlung von Al2O3 dann in einem großen Maße durch die
dem Bad zugeführte O2-Menge eingestellt. Wenn z. B.
Cl2 am Boden des Schmelzbads in Gasform eingetragen
wird und wenn die Strömungsgeschwindigkeit relativ hoch ist neigt das Chlorgas dazu, das Schmelzbad in
Kanälen zu durchqueren, was einen sehr geringen Grad der Umwandlung von Chlor in AICI3 zur Folge hat. Die
jo Chlormenge, die unter Erhaltung einer praktisch
100%igen Umwandlung zugegeben werden kann, kann erhöht werden, wenn das Chlor vollständig in dem Bad
verteilt wird. Es ist dementsprechend festgestellt worden, daß es vorteilhaft ist einen Rührer oder
Leitbleche oder Raschigringe zu verwenden, um das Chlor in alle Teile des Schmelzbades zu führen.
Obwohl die nachfolgenden Verfahrensschritte nicht Teil der Erfindung sind, ist festzustellen, daß das gas-
oder dampfförmige Aluminiumchlorid, das bei dem Chlorierungsverfahren sublimiert, in geeigneter Weise
aus dem heißen gasförmigen Reaktionsabstrom, der aus dem Chlorierungsbad 50 entweicht durch geeignete
selektive Abtrennvorrichtungen 60, wie sie z. B. in der US-PS 38 42 163 beschrieben sind, isoliert werden kann
Mehrere selektive Kondensationsstufen können in derr Isolierungsprozeß enthalten sein, und zwar je nach An
und Ausmaß der in den Ausgangsmaterialien enthaltenen Verunreinigungen. Wenn z. B. das Reduktionsmitte
Schwefel enthält, wie z. B. Kohle, sollte eine gesonderte Behandlungsstufe zur Entfernung von SO2 angewendet
werden.
Bei Durchführung der Erfindung werden Alumini umchlorid und ein Metallhalogenid, wie z. B. NaCl in der
Behälter 52 eingetragen. Es wird erhitzt um die Beschickung in einen Schmelzzustand zu bringen
Kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel und Al2O3, vor
zugsweise mit einer Teilchengröße von etwa 0,044 bi: 0,295 mm oder kleiner, werden eingetragen, so daß eil
Überschuß erzielt wird, wie oben angegeben ist Danacl
sollten kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel, Al2O3 um
Cl2 lieferndes Material in einem stöchiometrischei
Verhältnis mehr oder weniger kontinuierlich zugegebei werden. Um ein Vermischen dieser Komponenten zi
erreichen und auch sicherzustellen, daß das Chlorga nicht zum oberen Ende des Behälters 52 durch eil
Kanalsystem strömt wird eine Schaufelradvorrichtunj 54 durch ein geeignetes Mittel, wie z. B. einen Elektro
oder Luftmotor, gedreht Im speziellen werden dl·
Chlorblasen durch die Drehung der Schaufelradvorrichtung 54 aufgebrochen und vollständig in dem Bad
verteilt, wodurch ein hoher Grad der Umwandlung von Chlor in Aluminiumchlorid sichergestellt wird. Das so
gebildete Aluminiumchlorid kann die Materialien in dem Behälter 52 sättigen und verdampft danach daraus
und kann nach Trennmethoden der selektiven Kondensation isoliert werden.
Der als Reaktionsgefäß dienende Behälter 52 soll aus Materialien bestehen, die einem Abbau durch geschmolzene
Metallhalogenidmaterialien bzw. die Komponenten des Schmelzbads widerstehen können. Außerdem
sollen die Behältermaterialien derart sein, daß eine Verunreinigung des Abstroms verhindert wird und ein
geeigneter Schutz gegenüber Luft und Feuchtigkeit gegeben ist. Beispiele für verwendbare Materialien sind
Quarz und Graphit.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Ein Chlorierungsbad, enthaltend, bezogen auf das Gewicht, etwa 50% NaCI, 25% LiCl und 25% AICl3,
wurde mittels eines Widerstandserhitzers auf eine Temperatur von etwa 8000C gebracht. Kohlenstoff und
Tonerde, welche zu einer Teilchengröße von bis zu 0,044 mm zerkleinert worden waren, wurden zu dem
obigen Material in einer solchen Menge zugegeben, daß etwa 0,06 kg Kohlenstoff und 0,06 kg Aluminiumoxid
auf 1 kg Bad entfielen. Danach wurde Chlor in das Bad nahe am Boden desselben eindiffundiert, und zwar in
einer Menge von 0,14 kg/Stunde, und Kohlenstoff und Aluminiumoxid wurden in einer Menge von etwa
0,012 kg/Stunde bzw. 0,068 kg/Stunde zugegeben, so daß ein Oberschuß von diesen Komponenten gegenüber
Chlor aufrechterhalten wurde. Das Bad wurde mit Raschigringen gefüllt, um das Chlor zu verteilen. Die
Aluminiumchloridkonzentration erreichte etwa 42% des Badmaterials. Danach verdampfte das Aluminiumchlorid
aus dem Bad und wurde aus dem entweichenden Abstrom durch selektive Abtrennung isoliert. Der
gereinigte Aluminiumchloriddampf wurde schließlich durch Kondensation gewonnen. Die AlCI3-Ausbeute,
bezogen auf Chlor, betrug 99,9%.
ίο Ein Chlorierungsbad wurde durch Vermischen von
etwa 77 kg NaCI und 179 kg AlCl3, Schmelzen des Gemisches und Erwärmen auf eine Temperatur von
etwa 825° C gebildet. Überschüssige Kohlenstoff- und Aluminiumoxidmengen von etwa 0,3 kg Kohlenstoff
is und 0,3 kg Aluminiumoxid je kg Badmaterial wurden
eingetragen. Danach wurde Chlor in Gasform in einer Menge von etwa 111,3 kg/Stunde, Kohlenstoff in einer
Menge von etwa 9,4 kg/Stunde und Aluminiumoxid in einer Menge von etwa 52,8 kg/Stunde eingetragen.
Aluminiumchlorid wurde in einer Menge von etwa 138 kg/Stunde gewonnen.
Das Chlorierungsbad befand sich in einem Behälter mit einem Durchmesser von etwa 45,7 cm und einer
Höhe von etwa 147 cm. Die Schaufelradvorrichtung, durch den das Chlor eingetragen wurde, erstreckte sich
bis nahe zum Boden des Behälters und drehte sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 300 Umdrehungen pro
Minute. Das verwendete Aluminiumoxid bestand zu etwa 90% aus alpha-Aluminiumoxid und zu 10% aus der
U) gamma-Form. Sowohl das Aluminiumoxid als auch der
Kohlenstoff wurden zu einer Teilchengröße von weniger als etwa 0,147 mm zerkleinert.
Von dem eingetragenen Chlor wurden ungefähr 99% in Aluminiumchlorid umgewandelt, und von dem
eingetragenen Kohlenstoff wurden annähernd 99% in Kohlendioxid umgewandelt
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von AICI3 unter Kontaktieren eines AbO3 liefernden Materials und eines Cb liefernden Materials in Gegenwart eines kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels in einem Schmelzbad aus Alkali- oder Erdalkalihalogeniden und Aluminiumchlorid und Gewinnung des AlCb durch Verdampfen aus dem Bad, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Bildung von AlCb Aluminiumoxid, das aus einem Erz desselben extrahiert worden ist, und das Reduktionsmittel mit dem Cl2 liefernden Material in einem Schmelzbad kontaktiert, das mindestens 30Gew.-% AlCl3 enthält, wobei der Rest aus mindestens einem Alkalioder Erdalkalihalogenid besteht
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