DE2804742A1 - METHOD FOR CLEANING UP EXHAUST GASES CONTAINING METAL CHLORIDE - Google Patents

METHOD FOR CLEANING UP EXHAUST GASES CONTAINING METAL CHLORIDE

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DE2804742A1 DE19782804742 DE2804742A DE2804742A1 DE 2804742 A1 DE2804742 A1 DE 2804742A1 DE 19782804742 DE19782804742 DE 19782804742 DE 2804742 A DE2804742 A DE 2804742A DE 2804742 A1 DE2804742 A1 DE 2804742A1
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Lee Graydon Carpenter
Iii Vito Cedro
Donald Lee Kinosz
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Description

Aluminum Company of America, Pittsburgh, Pennsylvania, 7. St .A.Aluminum Company of America, Pittsburgh, Pennsylvania, 7th St.A.

Verfahren zur Reinigung von metallchloridhaltigen AbgasenProcess for cleaning exhaust gases containing metal chloride

Diese Anmeldung ist eine continuation-in-part-Anmeldung der US-Patentanmeldung Serial Nr0 765 34-6 vom 3° Februar 1977«This application is a continuation-in-part application of US patent application Serial No. 0 765 34-6 dated February 3, 1977 "

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasbehandlung und im spezielleren auf die Behandlung von Abgasen bei der Aluminiumchloridherstellung, welche kleinere Mengen (15 % oder weniger) HCl, COCIp und zu HCl und den entsprechenden Metalloxiden hydrolysierbare verdampfte Metallchloride enthalten.The invention relates to exhaust gas treatment and more specifically to the treatment of exhaust gases in the production of aluminum chloride which contain minor amounts (15% or less) of HCl, COCIp and vaporized metal chlorides hydrolyzable to HCl and the corresponding metal oxides.

Halogenhaltige Gase und Dämpfe, wie z.Bo Phosgen (COOL·,), HCl, Siliciumtetrachlorid, Titantetrachlorid, Eisenchlorid, und Aluminiumchlorid sowie auch in dem Abgas einer Aluminiumchloridreaktionskammer enthaltenes CIp, müssen aus dem Gas entfernt werden, bevor dieses in die Atmosphäre abgelassen wird, und zwar auch dann, wenn sie in geringen Kondentrationen vorhanden sind, wie von 15 % oder wenigere Obwohl es bekannt ist, daßHalogen-containing gases and vapors, such as phosgene (COOL ·,), HCl, silicon tetrachloride, titanium tetrachloride, ferric chloride, and aluminum chloride, as well as CIp contained in the exhaust gas of an aluminum chloride reaction chamber, must be removed from the gas before it is released into the atmosphere even if they are present in low condentrations, such as 15 % or less. Although it is known that

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ζ. Bo Siliciumtetrachlorid mit Wasser unter Bildung eines gelatinösen Fiderschlags reag ert, der im allgemeinen als Silikagel bezeichnet wird, ist diese Umsetzung nicht erwünscht und soll in der Praxis wegen des Verstopfens der Leitungen und Kessel vermieden werden, das nach Bildung eines solchen gelatinösen Niederschlags auftreten kann.ζ. Bo silicon tetrachloride with water to form a gelatinous Fiderschlags reacts, which is generally referred to as silica gel, this reaction is not and should not be desired In practice, because of the clogging of the pipes and kettles, avoided after the formation of such a gelatinous Precipitation can occur.

Die US-Patentschrift 1 461 399 (Lowe) zeigt, daß beim Kontaktieren von Siliciumchlorid mit einem Dampfstrahl über der Dehydrationstemperatur von Kieselsäure das Siliciumchlorid zu Siliciumdioxid und Chlorwasserstoff gemäß der UmsetzungU.S. Patent 1,461,399 (Lowe) shows that when silicon chloride is contacted with a jet of steam, above the dehydration temperature from silica to silicon chloride to silica and hydrogen chloride according to the reaction

+ 2 H2O » 4HCl ++ 2 H 2 O >> 4HCl +

hydrolysiert wirdo In der Praxis ist jedoch festgestellt worden, daß diese Umwandlung bei gewöhnlichen Dampftemperaturen von etwa 10O0C nur mit geringen Reaktionsgeschwindigkeiten stattfindet. R.IOHudson zeigt in "The Vapor Phase Hydrolysis of NOn-Metallic Chlorides", veröffentlicht im Volumen 11 von Internatinal Congress of Pure Applied Chemistry London Proceedings, 1947, daß diese Umsetzung bei viel höheren Temperaturen durchgeführt werden muß. Der Verfasser berichtet, daß Daubree festgestellt hat, daß Siliciumtetrachlorid und Wasserdampf bei Rotglut in Gegenwart von Sauerstoff unter Bildung von hoch kristallisiertem Siliciumdioxid reagieren,, Hudson erklärt dann, daß, weil Sauerstoff und Siliciumtetrachlorid nicht reagieren, wenn nicht höhere Temperaturen angewendet werden, dieses einewirdo hydrolyzed In practice it has been found, however, that this conversion takes place at ordinary steam temperatures of about 10O 0 C with only low reaction rates. R.IOHudson shows in "The Vapor Phase Hydrolysis of NOn-Metallic Chlorides" published in Volume 11 of the International Congress of Pure Applied Chemistry London Proceedings, 1947, that this reaction must be carried out at much higher temperatures. The author reports that Daubree has found that silicon tetrachloride and water vapor react in red heat in the presence of oxygen to form highly crystallized silicon dioxide. Hudson then explains that because oxygen and silicon tetrachloride do not react unless higher temperatures are used, that one is the one

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Dampfphasenhydrolyse bei Temperaturen in der Größenordnung von 700 C zeige«. Hudson beweist dieses dann experimentell unter Angabe von Versuchen, die in dem Temperaturbereich von 25 bis 10O0C durchgeführt worden sind, wobei offensichtlich keine Dampfphasenhydrolyse von Siliciumtetrachlorid stattfand, zumindest ohne Auftreten einer geringen Abscheidung eines Materials, das er "Silicium" ("silicon") nannteo Hudson stellt dann fest, daß er eine Umsetzung unter Erhalt von hoch kristallisiertem Siliciumdioxid bei einer Temperatur von 4000O beobachteteo Vapor phase hydrolysis at temperatures of the order of 700 C show «. Hudson then proves this experimentally by stating tests which have been carried out in the temperature range from 25 to 10O 0 C, with evidently no vapor phase hydrolysis of silicon tetrachloride took place, at least without occurrence of a slight deposition of a material which he called "silicon"("silicon" ) called o Hudson then states that he observed a reaction with the formation of highly crystallized silicon dioxide at a temperature of 400 0 O o

Es ist außerdem bekannt, Metalloxide aus Metallhalogeniden in Fließbetten zu bilden,, Z0B. beziehen sich die US-Patentschriften 3 043 657, 3 043 659 und 3 04-3 660 (Hughes u.ao) auf die Bildung von Metalloxiden, vie Z0B0 Titandioxid oder Siliciumdioxid, durch Umsetzung des entsprechenden Chlorids mit Sauerstoff oder Luft in einem Fließbett bei Temperaturen von 5000C oder höher,, Nach der US-Patentschrift 3 642 441 (Van Weert) werden Metallchloride mit Dampf oder Wasserdampfen in einem Fließbett umgesetzt. VMerum wird das Bett jedoch bei einer erhöhten Temperatur von 6000C oder höher durch Verbrennen eines Gases, wie z„B. Propan, in dem Fließbett betrieben»It is also known to form metal oxides from metal halides in fluidized beds ,, Z refer 0 B. the US Patents 3,043,657, 3,043,659 and 3 04-3660 (Hughes, inter alia, o) on the formation of metal oxides, vie Z 0 B 0 titanium dioxide or silicon dioxide, by reacting the corresponding chloride with oxygen or air in a fluidized bed at temperatures of 500 ° C. or higher, according to US Pat. No. 3,642,441 (Van Weert), metal chlorides are converted into a fluidized bed with steam or water vapor implemented. VMerum the bed is, however, at an elevated temperature of 600 0 C or higher by combusting a gas such "B. Propane, operated in the fluidized bed »

Obwohl diese angegebenen Umsetzungen natürlich das Problem der Beseitigung von Metallchloriden, wie z„B, Siliciumchlorid, ohne Bildung unerwünschter gelatinöser Produkte lösen, machen die vorgesehenen Temperaturen zur Durchführung der Umsetzungen derartige Verfahren wirtschaftlich unattraktivo Es ist außerdem zuAlthough these reactions indicated, of course, the problem of eliminating metal chlorides, such as, for example, silicon chloride, without Dissolve the formation of undesired gelatinous products, make the temperatures provided for carrying out the reactions such Procedure economically unattractive It is also too

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beachten, daß diese Literaturstellen die Bildung von solchen Oxiden aus konzentrierten Chloriddämpfen zum Ziele haben und nicht die Reinigung von Gasen, welche kleinere Mengen oder Spuren von Chloriden enthaltenenote that these references include the formation of such The aim of oxides from concentrated chloride vapors is not the purification of gases which contain small amounts or traces contained in chlorides

Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Reinigen von Abgasen, welche halogenierte Gase enthalten, die durch Umsetzung der Gase zu festen Metalloxiden ohne übermäßige Wärmeanwendung hydrolysiert werden können, vorzuschlagen,, Dieses Ziel und weitere Ziele der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung ausführlicher zu entnehmen,,It is the aim of the invention to provide a method for cleaning exhaust gases, which contain halogenated gases, which by converting the gases to solid metal oxides without excessive application of heat can be hydrolyzed, propose, this goal and Further objects of the invention can be found in the following description and the drawing in more detail,

Gemäß der Erfindung kontaktiert man Abgase, die 15 Gewo-% oder weniger gasförmige halogenierte Verbindungen einschließlich Metallchloriden enthalten, zur Umwandlung dieser hydrolysierbaren Metallchloride in Oxide und HCl mit Wasserdampf bei einer Temperatur von 100 bis 1500C, während man die Gase durch ein Bett aus festen Teilchen strömen läßt, die aus der Klasse gewählt worden sind, welche aus Kohlenstoff und Metalloxiden der Gruppen IIA, IIIA, IVA, IVB und Gemischen davon besteht, und kontaktiert dann die Gase mit flüssigem Wasser bei einer Temperatur von 20 bis 1000C, um HCl-Dämpfe daraus zu entfernen.,In accordance with the invention comprises contacting the exhaust gases 15 wt o - contained% or less gaseous halogenated compounds including metal chlorides, for converting said hydrolyzable metal chlorides into oxides and HCl with steam at a temperature of 100 to 150 0 C, while the gases through a bed flows from solid particles selected from the class consisting of carbon and metal oxides of groups IIA, IIIA, IVA, IVB and mixtures thereof, and then contacts the gases with liquid water at a temperature of 20 to 100 ° C to remove HCl vapors from it.,

Bei einer bevorzugten Ausführungsform leitet man die Gase zunächst durch einen Staubfilter ind dann durch ein Bett aus Aktivkohle, um mindestens einen Teil der halogenierten Verbindungen zu entfernen. Ein extrahierendes Gas wird dann durch dasIn a preferred embodiment, the gases are first passed through a dust filter and then through a bed of activated carbon to remove at least some of the halogenated compounds to remove. An extracting gas is then passed through the

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Bett aus Aktivkohle geleitet, um die darauf abgeschiedenen halogenierten Verbindungen zu entfernen,, Das die Metallchloride enthaltende extrahierende Gas wird dann mit Wasserdampf in Gegenwart von teilchenförmigem Kohlenstoff, Metalloxiden der Gruppen HA, HIA, IVA, IVB oder Gemischen davon kontaktiert, wie oben beschrieben isto Der gebildete HCl wird in flüssigem Wasser unter Bildung einer wässrigen Salzsäurelösung absorbiert.Bed of activated carbon passed to the halogenated deposited on it To remove compounds, the extracting gas containing the metal chlorides is then mixed with water vapor in the presence of particulate carbon, metal oxides of the groups HA, HIA, IVA, IVB or mixtures thereof are contacted as described above. The HCl formed is dissolved in liquid water absorbed to form an aqueous hydrochloric acid solution.

Die Base werden dann durch ein Bett aus Aktivkohle in Gegenwart von Wasser geleitet, um irgendwelches COCl2 incfen den Gasen zu HCl und Co2 zu hydrolysieren. Die Gase werden anschließend gewaschen, um Schwefeloxide zu entfernen, und durch einen Verbrennungsofen geführt, um Co zu COp zu oxidieren«.The base is then passed through a bed of activated charcoal in the presence of water to hydrolyze any COCl 2 in the gases to HCl and Co 2. The gases are then scrubbed to remove sulfur oxides and passed through an incinerator to oxidize Co to COp «.

Die einzige Zeichnung ist ein Fließschema, welches das Abgasbehandlungssystem der Erfindung erläuterteThe only drawing is a flow diagram showing the exhaust treatment system the invention explained

Nach der Zeichnung strömen Abgase bei 2, welche ausströmende Gase eines ChIorierungssystems sein können, bei dem Metallchloride gebildet werden, zunächst durch die Leitung 4- zum Staubfilter 6, der aus einem geeigneten Stoff oder Keramikfiltermaterial besteht, wie zoB. aus Wolle, welches Teilchen von nur ΊΟ Mikron entfernen kanno Die Gase strömen dann entweder dm?·*, eine Leitung 10 oder durch eine Leitung 12 zu einem Adsorber 20 aus Aktivkohle. Die Gase werden durch die Leitung 12 geführt, wenn sie mehr als 1000 ppm CIp enthalten. Die Gase in der Leitung 12 strömen durch einen Chlorumwandler 14, der nicht Teil der Er-After the drawing currents exhaust gases at 2, which effluent gases may be a ChIorierungssystems, formed at the metal chlorides, is initially through the conduit 4 to the dust filter 6, the appropriate of a cloth or ceramic filter material, such as, for o example of wool, which Can remove particles of only ΊΟ microns o The gases then flow either dm? · *, A line 10 or through a line 12 to an adsorber 20 made of activated carbon. The gases are passed through line 12 when they contain more than 1000 ppm CIp. The gases in line 12 flow through a chlorine converter 14, which is not part of the

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findung istofinding isto

Der Kohleadsorber 20 enthält Aktivkohle mit einem Teilchengrössenbereich von vorzugsweise 2,38 bis 4,76 mm. Die Gase werden durch den Adsorber 20 mit einer Geschwindigkeit von 6 bis 18 m/min geleitet, so daß eine Verweildauer in dem Adsorber von etwa 3 s gegeben ist. Um eine größtmögliche Adsorption der Metallchloride, wie z. B. von Aluminiumchlorid, Siliciumchlorid oder Titanchlorid, aus dem Gasstrom zu gewährleisten, wird vorzugsweise ein zweiter Kohlenstoffadsorber mit ähnlichen Abmessungen 22 in Reihe mit dem Kohlenstoffadsorber 20, und mit diesem durch eine Leitung 16 verbunden, benutzt.The carbon adsorber 20 contains activated carbon with a particle size range from preferably 2.38 to 4.76 mm. The gases will passed through the adsorber 20 at a speed of 6 to 18 m / min, so that a residence time in the adsorber of is given for about 3 s. In order to achieve the greatest possible adsorption of the metal chlorides, such as B. of aluminum chloride, silicon chloride or titanium chloride to ensure from the gas stream is preferred a second carbon adsorber of similar dimensions 22 in series with the carbon adsorber 20, and with this connected by a line 16 is used.

Die Leitung 18 führt die von ihren Metallchloridanteilen befreiten Gase zu dem HCl-Absorber 30, der bei einer Temperatur von 20 bis 1000O feehalten wird· Vorzugsweise wird eine Reihe gleicher Absorber 30, 40 und 46, wie in der Zeichnung angegeben ist, zur Entfernung von HCl aus dem Gas benutzto Der HCl-Absorber kann eine mit Polypropylenfüllung versehene Füllkörpersäule sein ( wie Z0B0 MASPAG, hergestellt von Clarkson Controls and Equipment Company). Der HCl-Absorber 30 kann auch aus anderen geeigneten Vorrichtungen bestehen, wie Z0B0 aus Bodenkolonnen, die den Gas-Flüssigkeit-Kontakt erleichtern,, Wasser oder schwache Salzsäure (0 bis 20 % HcI) wird dem Oberteil des Absorbers 30 durch die Leitung 32 zugeführt und fließt im Gegenstrom zu dem Basstrom, wodurch die HCl-Anteile aus den Gasen extrahiert werden. Das bei der Leitung 32 ein-The line 18 leads the gases freed from their metal chloride components to the HCl absorber 30, which is kept at a temperature of 20 to 100 0 O. A number of the same absorbers 30, 40 and 46, as indicated in the drawing, are preferably used for Removal of HCl from the gas used o The HCl absorber can be a packed column filled with polypropylene (such as Z 0 B 0 MASPAG, manufactured by Clarkson Controls and Equipment Company). The HCl absorber 30 can also consist of other suitable devices, such as Z 0 B 0 of tray columns, which facilitate gas-liquid contact, water or weak hydrochloric acid (0 to 20 % HcI) is added to the top of the absorber 30 through the Line 32 is supplied and flows in countercurrent to the base stream, whereby the HCl components are extracted from the gases. The one on line 32

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- ίο -- ίο -

tretende Wasser bzwo die dort eintretende Säure kann von HCl-Absorbern 4-0 oder 46 oder von einer äußeren Quelle herstammen,. Die HCl-Anteile werden durch die Leitung 34 in Form einer wässrigen HCl-Lösung mit einer HOl-Konzentration von etwa 32 Gewo-% entfernt. Die HCl-Anteile können aus dem System auch durch den Absorber 40 oder 46 entfernt werdenQ passing water or o the incoming there acid may originate from HCl absorbers 4-0 or 46 or from an external source ,. The HCl units are an aqueous through the conduit 34 in the form of HCl solution with an HOL concentration of about 32 wt o -% removed. The HCl components can also be removed from the system by the absorber 40 or 46 Q

Die Gase verlassen den HCl-Absorber 30 im allgemeinen durch die Leitung 36, aus der sie zu dem HCl-Absorber 40 gelangen. Andererseits können die Gase direkt auch zum HCl-Absorber 46 oder zu dem Hydrolysator 50 gelangen. Weitere HCl-Anteile werden aus den Gasen extrahiert, wenn die Absorber 40 und 46 benutzt werdeiioThe gases leave the HCl absorber 30 generally through the Line 36, from which they reach the HCl absorber 40. on the other hand The gases can also reach the HCl absorber 46 or the hydrolyzer 50 directly. Further HCl proportions will be extracted from the gases when the absorbers 40 and 46 are used

Die Gase verlassen den HCl-Absorber durch die Leitung 48, aus der sie in einem Hydrolysekessel 50 gelangen, in dem COC^ durch Kontaktieren der Gase mit HpO oder schwacher Salzsäure in Gegenwart von Aktivkohle zu HCl und Co2 umgesetzt wirdo Der Kessel 50 enthält Aktivkohle vorzugsweise mit einer Teilchengröße von 2,38 bis 4,76 mmo HCl wird in wässriger Form durch die Leitung 54 entfernt, aus der ein Teil zu dem Hydrolysator 50 durch die Leitungen 56, 58 und die Pumpe 60 zurückgeführt werden kanno Der Rest des HCl kann zurück zu dem HCl-Absorber 46 durch die Leitung 52 geführt werden«. Die Leitung 52 kann andererseits mit dem Absorber 30 oder 40 verbunden seino Kachzufüllendes Wasser wird dem Hydrolysator 50 durch die Leitung 62 zugeleitet,The gases leave the HCl absorber through line 48, from which they reach a hydrolysis vessel 50, in which COC ^ is converted to HCl and Co 2 by contacting the gases with HpO or weak hydrochloric acid in the presence of activated carbon. The vessel 50 contains activated carbon preferably with a particle size of 2.38 to 4.76 mm o HCl is removed in aqueous form through line 54, a portion of which can be returned to hydrolyzer 50 through lines 56, 58 and pump 60 o The remainder of the HCl can be passed back to the HCl absorber 46 through line 52 «. On the other hand, the line 52 can be connected to the absorber 30 or 40 o Water to be filled is fed to the hydrolyzer 50 through the line 62,

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Die den Hydrolysates 50 verlassenden Gase strömen zu dem Skrubber 80 durch die Leitung 64O WyOH oder Na2CO5, und H?0 werden dem Skrubber 80 durch, die Leitung 66 in genügenden Mengen zugeführt, um den pH-Wert bei 5,6 zu halten und eelektiv SOp aber nicht COp aus den hereinströmenden Gasen auszuwaschen. Die den Skrubber 80 verlassenden Gase werden dann durch die Leitung 68 zu dem CO-Verbrennungsofen 84- geführt, in dem CO mit Luft oder Sauerstoff aus der Leitung 86 zu C0? verbrannt wirdo Die den Verbrennungsofen 84- durch die Leitung 90 verlassenden Gase können durch irgendwelche geeignete Mittel in die Atmosphäre abgelassen werden.The gases leaving the hydrolyzate 50 flow to the scrubber 80 through line 64 O WyOH or Na 2 CO 5 , and H ? 0 are fed to the scrubber 80 through the line 66 in sufficient quantities to keep the pH value at 5.6 and to selectively wash SOp but not COp from the gases flowing in. The gases exiting scrubber 80 are then passed through line 68 to CO incinerator 84- where CO with air or oxygen from line 86 to CO ? The gases exiting incinerator 84 through line 90 can be vented to the atmosphere by any suitable means.

Die Metallchloride, die in der Zeichnung mit M Cl bezeichnet werden und ferner definitionsgemäß zu HCl und den entsprechenden Metalloxiden hydrolysierbar sein müssen, werden aus den Gasen durch den Adsorber 20 oder 22 extrahiert und dann von dem darin befindlichen Aktivkohlebett zur Erneuerung des Betts entfernt, indem ein extrahierendes Gas bei einer Temperatur von etwa 100 bis 4000C, vorzugsweise von etwa 2500C, mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 bis 15 m/min für eine Zeitdauer von etwa 4 bis 16 Stunden durch den Adsorber 24 in der Zeichnung geleitet wird, der den Adsorber 20 und 22 entspricht und mit diesen ausgetauscht werden kann. Das extrahierende Gas, das Stickstoff oder irgendein anderes inertes oder nicht-reaktives Gas sein kann, wieo ZoB. CO2, verläßt den Adsorber 24- gemeinsam mit dem mitgeführten Metallchlorid durch die Leitung 26 und strömt zu einem Hydrolymator 70, der ein Fließbett, d.h. einThe metal chlorides, which are denoted by M Cl in the drawing and which, by definition, must also be hydrolyzable to HCl and the corresponding metal oxides, are extracted from the gases by the adsorber 20 or 22 and then removed from the activated carbon bed located therein for renewal of the bed by an extracting gas is passed through the adsorber 24 in the drawing at a temperature of about 100 to 400 ° C., preferably of about 250 ° C., at a speed of about 3 to 15 m / min for a period of about 4 to 16 hours , which corresponds to the adsorber 20 and 22 and can be exchanged with them. The extracting gas, which can be nitrogen or any other inert or non-reactive gas, such as o ZoB. CO 2 , leaves the adsorber 24 together with the entrained metal chloride through the line 26 and flows to a hydrolymator 70, which is a fluidized bed, ie a

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Bett aus Fluiden !Teilchen enthält, die aus Kohlenstoff oder Metalloxiden der Klassen HA, IHA, IVA, IVB oder Gemischen davon mit einem Teilchengrößenbereich von 0,044 bis 0,30 mm bestehen. Dampf mit einer Temperatur von 100 bis 1500C gelangt in das Bett aus fluiden Teilchen in dem Hydrolysator 70 durch die Leitung 72 und wird mit dem Gas vermischt, um die Metallchloride zu Metalloxiden und HCl zu hydrolysieren, so daß z.B. SiCl^ SiO2 + HCl ergibto Die in dem Bett verbleibenden Metalloxide und das extrahierende Gas und HCl verlassen das Bett durch die Leitung 74, die mit der Leitung 18 verbunden ist, direkt vor dem Eintritt in den HCl-Absorber 30, aus dem der Chlorwasserstoff von dem Metallchloridhydrolysator 70, wie oben beschrieben ist, entfernt wird οBed of fluids contains particles which consist of carbon or metal oxides of the classes HA, IHA, IVA, IVB or mixtures thereof with a particle size range of 0.044 to 0.30 mm. Steam at a temperature of 100 to 150 0 C enters the bed of fluid particles in the hydrolyzer 70 through line 72 and is mixed with the gas to hydrolyze the metal chlorides to metal oxides and HCl, so that, for example, SiCl ^ SiO 2 + HCl yields o The metal oxides remaining in the bed and the extracting gas and HCl leave the bed through line 74, which is connected to line 18, just before entering the HCl absorber 30, from which the hydrogen chloride from the metal chloride hydrolyzer 70, as described above, ο is removed

Die Adsorber 20, 22 und 24 sind, wie oben erwähnt ist, untereinander austauschbar und können, wie in der Zeichnung dargestellt ist, in Reihe angeordnet sein. Bei der dargestellten Ausführungsform ersetzt der Adsorber 24 nach vollständiger Regenerierung den Adsorber 22, der wiederum den Adsorber 20 ersetzto Der Adsorber 20, der den größten Teil der adsorbierten Metallchloride enthält, wird dann regeneriert, wie oben für den Adsorber 24 beschrieben isto In jedem Fall wird der am meisten gereinigte Adsorber als zweiter Adsorber in der Reihe benutzt, um eine vollständige Adsorption der Metallchloride aus dem Gas zu gewährleisten., The adsorbers 20, 22 and 24 are, as mentioned above, interchangeable and can, as shown in the drawing, be arranged in series. In the embodiment shown, after complete regeneration, the adsorber 24 replaces the adsorber 22, which in turn replaces the adsorber 20 o The adsorber 20, which contains the majority of the adsorbed metal chlorides, is then regenerated, as described above for the adsorber 24 o In each In this case, the most cleaned adsorber is used as the second adsorber in the series to ensure complete adsorption of the metal chlorides from the gas.,

Das in den Hydrolysator 70 durch die Leitung 72 eintretendeThat entering hydrolyzer 70 through line 72

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Wasser wird bei einer Temperatur über seinem Taupunkt gehaltene Einfacherweise kann das Wasser aus Dampf "bei Atmosphärendruck bestehen«, Der Hydrolysates 70 wird bei einer genügenden Temperatur gehalten (im allgemeinen um 1000O herum), um dadurch sicherzustellen, daß die Hydrolysareaktion zwischen dem Metallchlorid und dem Wasserdampf über dem Taupunkt des vermischten Gasstroms stattfindet und die Bildung von gelatinösem Material in dem Bett aus fluiden Teilchen vermieden wird, was sonst zu einem Verstopfen des Reaktionsbehälters führen würde. Dieses kann bequemerweise durch äußeres Erwärmen, wie Z0B0 durch einen äußeren Dampfmantel oder dergl·, erreicht werden.Water is maintained at a temperature above its dew point. Simply, the water may consist of steam "at atmospheric pressure". The hydrolyzate 70 is maintained at a temperature sufficient (generally around 100 0 O) to thereby ensure that the hydrolysis reaction between the metal chloride and the water vapor above the dew point of the mixed gas stream takes place and prevents the formation of gelatinous material in the bed from fluid particles, which would otherwise lead to clogging of the reaction vessel. This may conveniently be effected by external heating, such as Z 0 B 0 by an outer Steam jacket or the like can be achieved.

Es ist festgestellt worden, daß die Umsetzung von Siliciumchlorid etwas temperaturabhängig ist und bei einer Steigerung der Temperatur erheblich über 1000C abnimmto Z0Bo ist festgestellt worden, daß bei einem gegebenen Bettvolumen, einer gegebenen Geschwindigkeit und einem gegebenen Molverhältnis von HpO zu SiCl^ eine Temperatur von 1000C bei Atmosphärendruck zu einer Umwandlung von über 95 % Siliciumchlorid führen kam), während eine Temperatur von 125°C unter sonst gleichen Bedingungen zu einer nur 70 %igen Umwandlung führt und eine Temperatur von 1500C wiederum unter sonst gleichen Bedingungen die Umwandlung auf unter 25 % senkte Die Temperatur in dem Hydrolysator soll daher vorzugsweise nicht über etwa 110 bis 115°C steigen. Zur Erzielung der gewünschten Hydrolyse des Metallchlorids zu Metalloxid ist ein großer Überschuß von Wasserdampf erforderliche Das Molverhältnis von HpO zu M Cl soll mindestens etwa 10 sein und kann sogarIt has been found that the reaction of silicon chloride is somewhat temperature dependent, and significantly with an increase in temperature above 100 0 C decreases o Z 0 Bo has been found that for a given bed volume, at a given speed and a given molar ratio of HPO to SiCl lead ^ a temperature of 100 0 C at atmospheric pressure to a conversion of about 95% silicon chloride came), while a temperature of 125 ° C under otherwise identical conditions leads to only 70% conversion and a temperature of 150 0 C again under otherwise Under the same conditions, the conversion reduced to below 25 %. The temperature in the hydrolyzer should therefore preferably not rise above about 110 to 115 ° C. A large excess of water vapor is required to achieve the desired hydrolysis of the metal chloride to metal oxide. The molar ratio of HpO to M Cl should be at least about 10 and can even be

78 09833/0829 7 8 09833/0829

25047422504742

75 "betragene75 "

Das in dem Bett benutzte feete Material besteht aus teilchenförmigen Kohlenstoff oder Metalloxid der Klassen HA, HIA, IVA, IVB oder Gemischen davon«, Gewöhnlicher Flußsand kann verwendet werdeno Wenn ein Fließbett benutzt wird, sollte das feste Material, wie ZoB. Sand, zu einer Teilchengröße von 44· bis 297 Mikron zerkleinert werdeno Bei Verwendung von solchen Materialien wie Flußsand ist es jedoch erforderlich, zuvor eine Reinigungsstufe vorzusehen, um den Eisengehalt des Sands zu verringern. Beispielsweise kann ein Flußsand einen Eisengehalt von etwa 1 bis 2 % Gesamteisen habeno Aus Gründen, die noch nicht völlig zu erklären sind, scheint das Vorhandensein von Eisen das Verfahren zu stören. Das Auslaugen von Flußsand mit konzentrierter Salzsäure ist ein bequemes Verfahren zur Entfernung von Eisenoxid aus dem Sando Durch ein solches Auslaugen wird der Eisengehalt auf einen so geringen Wert wie 0,3 Gew.-% verringert, wodurch die betrieblichen Probleme vermindert werden. Wenn Siliciumdioxid in dem Teilchenbett benutzt wird, ist dieses vorzugsweise Quarzitgeblasesand. Ein solcher Sand enthält weniger als etwa 0,03 Gewo-% Eisen. Es ist außerdem festgestellt worden, daß AIpO, anstelle von Siliciumdioxid verwendet werden kann. Die zusätzlichen Kosten des Aluminiumoxids können jedoch dessen Verwendung als Ersatzmaterial vom wirtschaftlichen Standpunkt aus nicht rechtfertigen,,The solid material used in the bed consists of particulate carbon or metal oxide classes HA, HIA, IVA, IVB, or mixtures thereof. Ordinary river sand can be used. If a fluidized bed is used, the solid material such as ZoB should be used. Sand, can be crushed to a particle size of 44 x to 297 microns. However , when using materials such as river sand, it is necessary to set up a cleaning stage beforehand to reduce the iron content of the sand. For example, a river sand has an iron content of about 1 to 2% total iron have o For reasons which are not yet fully explained, the presence of iron seems to interfere with the process. The leaching of river sand with concentrated hydrochloric acid is a convenient method of removing iron oxide from the sand o By such leaching of the iron content is reduced to such a low value as 0.3 wt .-%, can be reduced whereby the operational problems. If silica is used in the particle bed, it is preferably quartzite blown sand. Such sand contains less than about 0.03 wt% iron. It has also been found that AlpO can be used in place of silica. However, the additional cost of alumina cannot justify its use as a substitute material from an economic point of view.

Die Raumzeit des Gases in dem Hydrolysator 70 kann varrierenThe space time of the gas in hydrolyzer 70 can vary

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28Q474228Q4742

von nur 0,03 und vorzugsweise 0,065 Minuten bis zu einer viel längeren Zeitdauer und zwar von einer Minute oder langer, und zwar je nach der Geschwindigkeit des durch den Hydrolysator strömenden Gases, dem Verhältnis von Wasserdampf zu M Cl -Gas in dem Reaktionsgefaß und der Höhe des Betts. Die Beziehung der Raumzeit zu der Betthöhe und der Geschwindigkeit können durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:from as little as 0.03 and preferably 0.065 minutes to much longer periods of time, of a minute or more, depending on the speed of the hydrolyzer flowing gas, the ratio of water vapor to M Cl gas in the reaction vessel and the height of the bed. The relationship of the Spacetime versus bed height and velocity can be expressed by the following equation:

BetthöheBed height

Raumzeit =Spacetime =

Geschwindigkeitspeed

Die Hydrolyse kann in einem statischen, fluiden oder mitgeführten Bett durchgeführt werden. Ein fluides Bett bzwo Fließbett wird bevorzugt. Die Geschwindigkeit der Gase (Die Gesamtgeschwindigkeit von Dampf und Metallchloridgasen), die durch ein Fließbett strömen, sollte mindestens etwa 0,1 cm/s betragen, um eine Mindestfluidisierung bei dem angegebenen Teilchengrößenbereich zu ermöglichen. Vorzugsweise beträgt die Geschwindigkeit etwa 1 bis 200 cm/s für Teilchen mit einer Größe von 0,072I- bis 0,149 mm„The hydrolysis can be carried out in a static, fluid or entrained bed. A fluid bed is preferred. The velocity of the gases (the total velocity of steam and metal chloride gases) flowing through a fluidized bed should be at least about 0.1 cm / sec to allow for minimum fluidization in the specified particle size range. The speed is preferably about 1 to 200 cm / s for particles with a size of 0.07 2 l to 0.149 mm "

Bei Benutzung von Fließbetten mit Innendurchmessern über 0,25 m - oder der entsprechenden Abmessung für nicht-runde Betten sollte der Dampf, wie festgestellt worden ist, am Boden des Betts eintreten, während die Metallchloridgase in das Bett bei mindestens 0,05 "bis 0,076 m über dem Dampfeinlaß eingespritztWhen using fluid beds with internal diameters greater than 0.25 m - or the equivalent dimension for non-round beds, the steam should, as has been determined, be at the bottom of the While the metal chloride gases are injected into the bed at least 0.05 "to 0.076 m above the steam inlet

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werden sollten. Ferner sollte die Eintrittsgeschwindigkeit der Metallchloridgase in die Betten einer solchen Größe oder mit einer größeren Abmessung mindestens 42,7 M/S "betragen, um die Bildung von Klumpen aus Bettmaterial zu verhüten. Bei Fließbetten, die schmaler als 0,25 m sind, sind der Einspritzungspunkt für das Metallchlorid und die Geschwindigkeit des Metallchloridgases, wie festgestellt worden ist, nicht kritische Typischerweise sollte die Länge der Düse in dem Bett weniger als 1/5 des Innendurchmessers des Fließbettbehälters betragene Herkömmliche Sackfilter, wie z.B. aus verfilztem Teflon, können zum Zurückhalten der Teilchen in dem IFließbettbehälter benutzt werden,,should be. Furthermore, the entry speed of the Metal chloride gases in beds of such size or larger dimension are at least 42.7 M / S "around the Prevent bedding material from forming lumps. For fluidized beds narrower than 0.25 m, the injection point for the metal chloride and the velocity of the metal chloride gas are Typically, the length of the nozzle in the bed should be less than critical than 1/5 of the inside diameter of the fluidized bed container Conventional bag filters, such as those made of matted Teflon, can be used to retain the particles in the fluidized bed container will,,

Es wird außerdem darauf hingewiesen, daß die Anwendung eines Fließbetts besonders wirksam zu sein scheint im Hinblick auf das Entfernen von Dämpfen oder Nebeln, die bei der Hydrolyse der Metallchloride, insbesondere von Titantetrachlorid, entstehen OIt should also be noted that the use of a fluidized bed appears to be particularly effective with regard to the removal of vapors or mists that result from the hydrolysis of metal chlorides, especially titanium tetrachloride O

Auch die Betthöhe ist von Bedetfc ung und muß mindestens 10 cm betragen, wobei etwa 40 bis 60 cm oder mehr für die Höhe vorteilhaft sind, um wiederum eine genügende Verweildauer bzw. Raumzeit der Gase innerhalb des Betts bei dem angegebenen Teilchengrößenbereich und dem angegebenen Gasgeschwindigkeitsbereich zu ermöglichen«, The bed height is also important and must be at least 10 cm be, with about 40 to 60 cm or more advantageous for the height are, in turn, a sufficient residence time or space time of the gases within the bed in the specified particle size range and to enable the specified gas velocity range «,

Die nachfolgenden Beispiele, die die Hydrolyse von Siliciumchlo-The following examples, which show the hydrolysis of silicon chloride

809833/0829809833/0829

rid erläutern, dienen der Beschreibung des Metallchloridhydrolyseteils des Verfahrens.explain rid, serve to describe the metal chloride hydrolysis part of the procedure.

Beispiel 1example 1

Mit Säure ausgelaugter Flußsand mit einem Teilchengrößenbereich von 74 bis 149 Mikron wurde in ein rohrförmiges Reaktionsgefäß mit einem Durchmesser von 2,54· cm bis zu einer Höhe von etwa 26 cm eingefüllte Das Reaktionsgefäß wurde auf eine Temperatur von etwa 1000O erwärmte Dampf und gasförmiges Siliciumchlorid wurden dem unteren Teil des Re akb ions ge f äße s mit einer Geschwindigkeit von etwa 3»5 bis 4,2 cm/s bei Atmosphärendruck plus dem auf die Betthöhe zurückzuführenden Druck zugeführt, so daß eine Gesamtverweildauer in dem Reaktionsgefäß von etwa 0,1 min gegeben war. Die Tabelle I erläutert die prozentualen Werte für die Umwandlung des Siliciumchlorids für verschiedene Versuche, bei denen das Molverhältnis von HpO zu Siliciumchlorid variiert wurde ο In jedem Fall wurde der Anteil von unumgesetztem Siliciumchlorid durch Leiten des Gases aus dem Reaktionsgefäß durch eine Wasserfalle, die eine bekannte Menge detionisiertes Wasser enthielt, bestimmt. Nach jedem Versuch wurde die Falle erneut gewogen und eine Flüssigkeitsprobe aus jeder Falle mit 0,1-nor-. maler Natriumhydroxidlösung titrierte Aufgrund dieser Titration konnte die HCl~Menge in der Falle berechnet werden., Unter Benutzung der Reaktionsgleichung SiCl^ + 2H3O = 4HCl + SiO2 konnte die während des Tests verwendete Siliciumchloridmenge anhand der in der Wasserfalle gefundenen HCl-Menge zurück gerechnetLeached with acid river sand with a particle size range 74-149 microns was charged into a tubular reactor having a diameter of 2.54 cm to a height of about 26 cm The reaction vessel was heated to a temperature of about 100 0 O vapor and gaseous Silicon chloride was fed to the lower part of the reaction vessel at a rate of about 3 »5 to 4.2 cm / s at atmospheric pressure plus the pressure attributable to the bed level, so that a total residence time in the reaction vessel of about 0. 1 min was given. Table I explains the percentages for the conversion of the silicon chloride for various experiments in which the molar ratio of HpO to silicon chloride was varied Amount of deionized water contained, determined. After each experiment, the trap was weighed again and a liquid sample from each trap was 0.1 nor-. Based on this titration, the amount of HCl in the trap could be calculated. Using the reaction equation SiCl ^ + 2H 3 O = 4HCl + SiO 2 , the amount of silicon chloride used during the test was based on the amount of HCl found in the water trap expected

809833/082$809833/082 $

28Ü474228Ü4742

werdeno Diese Berechnung ermöglicht eine doppelte Überprüfung der verwendeten Siliciumchloridmenge, bestimmt durch Wiegen des Silciumchloridbeschickungskolbens vor und nach den einzelnen Testsο Die Wasserfalle und das Abdampfrohr wurden dann inWerdeno This calculation enables a double check the amount of silicon chloride used, determined by weighing the silicon chloride charge flask before and after each Testsο The water trap and the exhaust pipe were then put in

einen Trockenofen mit einer Temperatur von 120 bis 150 0 gebracht, um Wasser und Säure zu verdampf eno Der in der 3PaIIe und dem Abdampfrohr zurückgebliebene feste Rückstand wurde als zu 100 % aus Siliciumdioxid (SiOp) bestehend bewertet. Dieser feste Rückstand gibt das nicht in dem Fließbett hydrolysierte SiCl^, wieder ο Unter Benutzung der obigen Gieichung und des in der Falle und dem Abdampfrohr gefundenen Gewiehts von Festsubstanzen wurde die umgesetzte Siliciumchloridmenge errechnet. Die prozentuale Siliciumchloridumsetzung wurde dann nach der folgenden Formel berechnet:put a drying oven with a temperature of 120 to 150 0 o to water and acid to be vaporized in the 3PaIIe en The exhaust pipe and the remaining solid residue was rated as 100% of silicon dioxide (SiOP) consisting. This solid residue gives the SiCl ^ which has not been hydrolyzed in the fluidized bed, again ο Using the above equation and the weight of solid substances found in the trap and the evaporation pipe, the amount of silicon chloride converted was calculated. The percent silicon chloride conversion was then calculated using the following formula:

g unumgesetztes Siliciumchlorid 100 χ ( 1 - g unreacted silicon chloride 100 χ (1 -

g dem Reaktionsgefäe zugeführtes Siliciumchloridg silicon chloride added to the reaction vessel

Eine Analyse des in dem Wasser und dem Abdampfrohr nach einem normalen Versuch gefundenen festem Materials ergab, daß 92 bis °A % des Materials Siliciumdioxid waren. Dementsprechend ermäglicht die Annahme, daß 100 % Siliciumdioxid in dem festen Material vorhanden war, das in der Wasserfalle und dem Abdampfrohr nach dem Trocknen zurückgeblieben war, eine Berechnung der prozentualen Anteile von umgesetztem SilisiumchloridoAn analysis of the solid material found in the water and the evaporator tube after a normal test showed that 92 to ° A % of the material was silica. Accordingly, assuming that 100 % silica was present in the solid material remaining in the water trap and exhaust pipe after drying enables a calculation of the percentages of silicon chlorido reacted

809833/0829809833/0829

Tabelle ITable I.

Siliciumchloridumsetzung vo HpO/SiCl^-MolverhältnisSilicon chloride implementation v o HPO / SiCl ^ molar ratio

HpO/SiOl^-Molverhältnis Umsetzung von SiCl4, zu Siliciumdioxid in ProzentenHpO / SiOl ^ molar ratio conversion of SiCl 4 to silicon dioxide in percent

15 9615 96

20 9820 98

28 9928 99

36 10036 100

45 10045 100

71 10071 100

Die Ergebnisse zeigen, daß bei Anwendung einer Geschwindigkeit von 3,5 bis 4,2 cm/s und einer Betthöhe, die zur Schaffung einer Raumzeit von etwa 0,1 min ausreicht, Umsetzungen vom 95 % oder höher bei Anwendung eines breiten Bereichs von HgO-zu-Siliciumchlorid-Verhältnissen erzielt werden können.The results show that using a velocity of 3.5-4.2 cm / sec and a bed height sufficient to provide about 0.1 minute space-time, conversions of 95 % or greater using a wide range of HgO -to-silicon chloride ratios can be achieved.

Beispiel 2Example 2

Der gleiche Versuch wurde wiederholt, wobei die Geschwindigkeit jedech auf 4,5 bis 5 cm/s erhöht und die Betthöhe auf etwa 20 cm verringert wurde, so daß eine Raumzeit von etwa 0,065 min gegeben war. Wie der Tabelle II zu entnehmen ist, ist bei dieser verringerten Verweildauer eine Molverhältnis von HThe same experiment was repeated, each increasing the speed to 4.5 to 5 cm / s and the bed height to about Was decreased 20 cm so that there was a space time of about 0.065 min. As can be seen from Table II, this reduced residence time a molar ratio of H

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von mindestens etwa 35 bis 40 erwünschtefrom at least about 35 to 40 are desirable

Tabelle IITable II

B^O/SiOl^-Verhältnis Umsetzung von SiOl^ zu Silciumdioxid in Prozenten B ^ O / SiOl ^ ratio conversion of SiOl ^ to silicon dioxide in percent

16 7416 74

36 9636 96

62 9962 99

78 9278 92

Beispiel 3Example 3

Die gleiche Umsetzung wurde erneut durchgeführt, und zwar unter Verwendung eines Hohlrohrreaktionsgefäßes«, Die Raumzeit wurde durch Verringerung der Gesamtgeschwindigkeit des Gases durch das Reaktionsgefäß erheblich erhöhte Die erhaltenen Ergebnisse werden in der nachfolgenden Tabelle III angegeben·The same reaction was carried out again, under Use of a hollow tube reaction vessel «, The space-time became The results obtained increased significantly by reducing the overall velocity of the gas through the reaction vessel are given in Table III below

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gabeile IIIgabeile III

Raumzeit in min HpO/SiCl^-Molverhältnis Umsetzung von SiOl^, zu SiliciumdioxidSpace time in min HpO / SiCl ^ molar ratio conversion of SiOl ^, to silicon dioxide

S 0,18 59,1 17,9S 0.18 59.1 17.9

0,24 73 65,60.24 73 65.6

0,25 113 790.25 113 79

0,33 33 80,30.33 33 80.3

0,36 97 930.36 97 93

0,41 57 81,00.41 57 81.0

Beim Vergleich, dieser Ergebnisse mit den Ergebnissen der Tabelle I, worin dine Verweildauer von 0,1 min unter den gleichen Bedingungen zu einer Umsetzung von über 95 % bei Anwendung eines Molverhältnisses von H2O zu Siliciumtetrachlorid von weniger als 20 führte, dann ersehen werden, daß das Vorhandensein von Siliciumdioxid in dem Bett des Reaktionsgefäßes gemäß der Erfindung stark die Raumzeit verkürzt, die zur Erzielung einer hochprozentigen Umsetzung von Siliciumtetrachlorid zu festem Siliciumdioxid erforderlich ist.When comparing these results with the results in Table I, wherein the residence time of 0.1 min under the same conditions resulted in a conversion of over 95 % using a molar ratio of H 2 O to silicon tetrachloride of less than 20, can then be seen that the presence of silicon dioxide in the bed of the reaction vessel according to the invention greatly shortens the space time which is required to achieve a high percentage conversion of silicon tetrachloride to solid silicon dioxide.

Beispiel 4-Example 4-

Der Versuch des Beispiel 1 wurde wiederholt, und zwar unter Benutzung eines gleichbleibenden Molverhältnisses von H20/SiCl^ von 63 aber Änderung der Bettemperatur von 100 auf 125 und 150°C und Anwendung einer Geschwindigkeit von 4,6 cm/s und einer Raumzeit von 0,077 min.The experiment of Example 1 was repeated, using a constant molar ratio of H 2 O / SiCl ^ of 63 but changing the bed temperature from 100 to 125 and 150 ° C. and using a velocity of 4.6 cm / s and a space time of 0.077 min.

Tabelle IVTable IV

Umsetzung von SiOl^, zu SiliciumdioxidConversion of SiOl ^, to silicon dioxide

in Prozenten Bettemperatur in 0Gin percent bed temperature in 0 G

98 % 10098 % 100

70 % 12570 % 125

24 % 15024 % 150

Die Ergebnisse zeigen, daß bei einer gegebenen Geschwindigkeit,The results show that at a given speed,

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einer gegebenen Raumzeit und einem gegebenen Molverhältnis höhere Temperaturen zu einer Verringerung der prozentualen Umsetzung von Siliciumchlorid zu Siliciumdioxid führen.a given space-time and a given molar ratio higher Temperatures lead to a decrease in the percentage conversion of silicon chloride to silicon dioxide.

Beispiel 5Example 5

Mehrere Versuchsreihen wurden in ähnlicher Weise wie der Versuch des Beispiels 1 durchgeführt, um den Effekt der Raumzeit auf die prozentuale Umsetzung durch Variieren der Betthöhe zu zeigen. In diesem I1 all reichte die Gasgeschwindigkeit von etwa 6,6 bis 7>6 cm/s. Bei Durchführung von zwei Versuchsreihen hatte die erste Versuchsreihe ein Wasser-zu-Siliciumchlorid-Verhältnis von etwa 34 bis 36» während die zweite Versuchsreihe mit einem solchen Verhältnis von etwa 56 bis 70 durchgeführt wurdeo In jedem Fall wurde die Bettemperatur bei etwa 10O0C gehalten.Several series of tests were carried out in a manner similar to the test of Example 1 in order to show the effect of space-time on the percentage conversion by varying the bed height. In this I 1 all the gas velocity ranged from about 6.6 to 7> 6 cm / s. When carrying out two experiments, the first series of tests had a water-to-silicon chloride ratio was carried out from about 34 to 36 »while the second series of tests with such a ratio of about 56 to 70 ° In each case the bed temperature at about 10O 0 C was held.

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- 24 Tabelle V - 24 Table V

Molverhältnis von EUO zu Siliciumclilorid Betthöhe in cm Umsetzung von Siliciumchlorid zuMolar ratio of EUO to silicon chloride Bed height in cm Conversion of silicon chloride to

___________________ Siliciumdioxid in Prozenten ___________________ silicon dioxide in percent

34-46 10 3634-46 10 36

34-46 20 50 co34-46 20 50 co

c 34-46 30 62 ccc 34-46 30 62 cc

2 34-46 40 722 34-46 40 72

" 54-46 50 75 V>"54-46 50 75 V>

O -FO -F

co 34-46 60 78co 34-46 60 78

*° 56-69 10 56* ° 56-69 10 56

56-69 20 " 7356-69 20 "73

56-69 30 7856-69 30 78

56-69 40 8656-69 40 86

56-69 50 9056-69 50 90

56-69 60 9256-69 60 92

Die Ergebnisse zeigen, daß eine Erhöhung der Raumzeit die prozentuale Umsetzung von SiCl7, steigert. Die Ergebnisse zeigen außerdem, daß eine längere Raumzeit erforderlich ist, wenn das Molverhältnis von HpO zu Siliciumchlorid unter etwa 50 liegt,,The results show that an increase in space-time increases the percentage conversion of SiCl 7 . The results also show that a longer space time is required when the molar ratio of HpO to silicon chloride is below about 50 ,,

Beispiel 6Example 6

Ein anderer Versuch wurde entsprechend dem Beispiel 1 durchgeführt aber unter Anwendung einer Raumzeit von etwa O1CW- bis 0,05 min bei einem HpO-zu-Siliciumchlorid-Verhältnis von etwa 33 53 und einer Änderung der Geschwindigkeit, um den Effekt der Gasgeschwindigkeit auf die prozentuale Umsetzung des Silciumchlorids zu zeigen·Another experiment was carried out according to Example 1, but using a space time of about O 1 CW- to 0.05 min at an HpO to silicon chloride ratio of about 33 53 and a change in the velocity to reflect the effect of the gas velocity to show the percentage conversion of silicon chloride

!Tabelle Vl! Table Vl

Umsetzung von Siliciumchlorid zu Silic dioxid in !ProzentenConversion of silicon chloride to silicon dioxide in! Percent

Geschwindigkeit cm/sSpeed cm / s ,8,8th 33 ,8,8th 66th 1515th 2121st ,1,1 2525th

95 75 4-2 27 30 95 75 4-2 27 30

In diesen Fall wurde die Betthöhe mit zunehmender Geschwindigkeit vergrößert, um die Raumzeit annähernd konstant zu halten. Es kann daher ersehen werden, daß, obwohl die gleiche RaumzeitIn this case, the bed height increased with increasing speed increased in order to keep the spacetime approximately constant. It can therefore be seen that, although the same spacetime

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angewendet wurde, höhere Gasgeschwindigkeiten tatsächlich zu einer verringerten prozentualen Umsetzung führeno Daher sollte die Raumzeit erhöht werden, wenn die Gasgeschwindigkeit über etwa 6 cm/s liegt, wenn Teilchen mit einer Größe von 74 bis 149 Mikron verwendet werden o was applied, higher gas velocities actually lead to a reduced percentage conversion o Therefore, the space time should be increased if the gas velocity is above about 6 cm / s, if particles with a size of 74 to 149 microns are used o

Beispiel 7Example 7

14,2 bis 20,5 nr/min Abgas eines Reaktionsgefäßes wurde dem Abgasbehandlungssystem zugeführt. Die DasStromzusammensetzung entsprach 34 bis 49 % CO2, 17,5 his 19,8 % CO, 5,5 bis 6,6 0Jo HCl, 0,20 bis 0,26 % COCl2, 0,14 bis 0,15 % SiCl^, unter 0,01 % Cl3 und Rest Np0 Es wurde eine wässrige HCl-Löseng aus 28- bis 3O?6-iger Salzsäure gebildet· Die HCl-Lösung enthielt keine gelatinösen Materialien» Weniger als 10 ppm COCl2 wurde in dem Gas ermittelt, das den COClp-Hydrolysator verläßt«, In dem Abzugsrohr wurde weder CO nach CIp festgestellte Der COClp-Gehalt in dem Abzugsrohr betrug weniger als 0,05 ppm. Nach 30 Betriebsstunden wurde der erste Adsorber mit etwa 4,5 mvmin eines Gasstroms bei 900C mit der folgenden Zusammensetzung (75 % H2, 11 % Cl2, 14 % CO) für 4 Stunden regenerierte Der Adsorber wurde dann mit 3,2 bis 5,6 m5/min N2 bei 115 his 3000C für 4 Stunden weiter erwärmt» Die abgezogenen Gase wurden einem Metallchlorid-Hydrolysator zugeführt, der ein Fließbett aus 1/3, bezogen auf das Gewicht, AIpO, vom Metallreinheitsgrad und 2/3, bezogen auf das Gewicht, Sand hoher Reinheit (PGS Oklahoma Nr0 1, trocken) enthielt» Das Bett war etwa 2,44 m hoch und hatte einen Durchmesser14.2 to 20.5 nr / min exhaust gas from a reaction vessel was fed to the exhaust gas treatment system. The DasStromzusammensetzung corresponded to 34 to 49% CO 2, 17.5 his 19.8% CO, 5.5 to 6.6 0 Jo HCl 0.20 to 0.26% COCl 2, 0.14 to 0,15% SiCl ^, below 0.01 % Cl 3 and the remainder Np 0 An aqueous HCl solution was formed from 28 to 30% hydrochloric acid · The HCl solution did not contain any gelatinous materials »Less than 10 ppm COCl 2 was in determined from the gas leaving the COClp hydrolyser. Neither COClp was found in the exhaust pipe. The COClp content in the exhaust pipe was less than 0.05 ppm. After 30 hours of operation the first adsorber with about 4.5 mvmin a gas stream at 90 0 C with the following composition (75% H 2, 11% Cl 2, 14% CO) was for 4 hours regenerated The adsorbent was then washed with 3.2 up to 5.6 m 5 / min N 2 at 115 to 300 0 C for 4 hours 2/3 by weight, high purity sand (PGS Oklahoma No. 0 1, dry) contained “The bed was about eight feet high and diameter

8U9833/08298U9833 / 0829

von 1,68 mo Auerdem wurde Dampf in den Chlorid-Hydrolysator in einer Menge von etwa 7»6 kg/min eingetragen. Die Temperatur des Fließbetts wurde bei 377 bis 3*8°K gehaltene Die Temperatur des Regenerierungsgases betrug etwa 4530K; die Geschwindigkeit des Regenerierungsgases durch die Beschickungsdüsen betrug 91 »5 "bis 122 m/s· Die den Ghlorid-Hydrolysator verlassenden Gase wurden abgekühlt und in einem der HCl-Absorber von HCl befreit· Kein gelatinöser Niderschlag wurde in irgendeinem der HGl-Absorptionstürme festgestellt, noch wurde irgendein Anzeichen für eine Agglomeration des Fließbetts bemerkt. Aus dem Kohlenstoffadsorber wurden etwa 193 kg SiCl^ regenerierteof 1.68 mo. In addition, steam was introduced into the chloride hydrolyzer at a rate of approximately 7 »6 kg / min. The temperature of the fluidized bed was maintained at 377-3 * 8 ° K, the temperature of the regeneration gas was about 453 0 K; the velocity of the regeneration gas through the feed nozzles was 91 »5" to 122 m / s · The gases leaving the chloride hydrolyzer were cooled and HCl removed in one of the HCl absorbers · No gelatinous precipitation was detected in any of the HGl absorption towers, nor was there any evidence of agglomeration of the fluidized bed. About 193 kg of SiCl ^ were regenerated from the carbon adsorber

Dr· Veo/MüDr · Ve o / Mü

8U9833/08298U9833 / 0829

e e r s e i t ee e r e i t e

Claims (1)

Pat ent ansprächePatents Γ 1J Verfahren zur Reinigung von Abgasen mit einem Gehalt an zu HOl und den entsprechenden Metalloxiden hydrolysierbaren gasförmigen Metallchloriden bis herauf zu 15 Gew.-%, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gase mit Wasserdampf bei einer Temperatur von 100 bis 150 G kontaktiert, während man die Gase durch ein Bett aus festen Teilchen strömen läßt, die aus der Klasse gewählt worden sind, welche aus Kohlenstoff und Metalloxiden der Gruppen HA, IHA, IVA, IVB und Gemischen davon besteht, dadurch die Metallchloride in HGl und die entsprechenden Metalloxide umzuwandeln, dann die Gase mit flüssigem Wasser bei einer Temperatur von 20 bis 1000G kontaktiert, um HGl-Dämpfe daraus zu entfernen, und die Gase durch ein Bett aus Aktivkohle in Gegenwart von Wasser leitet und dadurch GOGlp zu den Gasen HCl und GO2 hydrolysiert.Γ 1 J method for cleaning exhaust gases with a content of gaseous metal chlorides hydrolyzable to HOl and the corresponding metal oxides up to 15 wt .-%, characterized in that the gases are contacted with water vapor at a temperature of 100 to 150 G while the gases are allowed to flow through a bed of solid particles chosen from the class consisting of carbon and metal oxides of groups HA, IHA, IVA, IVB and mixtures thereof, thereby converting the metal chlorides into HGl and the corresponding metal oxides, then the gases contacted with liquid water at a temperature of 20 to 100 0 G in order to remove HGl vapors therefrom, and the gases passed through a bed of activated carbon in the presence of water, thereby hydrolyzing GOGl p to the gases HCl and GO 2 . 2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gase zunächst durch ein Bett aus Aktivkohle leitet, um mindestens einen Teil der Halogenverbindungen zu entfernen, und dann extrahierendes Gas durch das Kohlebett leitet, um2ο Method according to claim 1, characterized in that the gases are first passed through a bed of activated carbon in order to remove at least part of the halogen compounds, and then extracting gas is passed through the carbon bed 8U9833/08238U9833 / 0823 ORiGiKAL INSPECTEDORiGiKAL INSPECTED die darauf abgescliiendenen halo geniert en "Verbindungen vor dem besagten Kontaktiren der Gase mit Wasser in dem Bett aus festen Teilchen zu entfernen.the halogenated compounds that have been terminated thereupon removing said contacting the gases with water in the bed of solid particles. 3ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die extrahierten Gase mit HpO-Dampf unter Anwendung eines HpO/M Cl -Verhältnisses von mindestens 10 und bis 75 kontak tiert und dadurch eine vollständige Hydrolyse der Metallchloride sicherzustellt.3ο Method according to claim 1, characterized in that the extracted gases are contacted with HpO vapor using an HpO / M Cl ratio of at least 10 and up to 75, thereby ensuring complete hydrolysis of the metal chlorides. 4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrolyse bei einer Temperatur von 100 bis 115°0 durchführt. 4. The method according to claim 3 » characterized in that the hydrolysis is carried out at a temperature of 100 to 115 ° 0. 5· Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen in dem Bett »inen Teilchengrößenbereich von 0,044 bis 0,297 nun haben.5. The method according to claim 3, characterized in that the particles in the bed now have a particle size range from 0.044 to 0.297. 6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen einen Eisengehalt von weniger als 0,3 Gew.-% haben,,6. The method according to claim 5 » characterized in that the particles have an iron content of less than 0.3 wt .-%, 7ο Verfahren Jiach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, daß die Raumzeit der Gase in dem besagten Bett aus festen Teilchen etwa 0,03 bis 1 min beträgto 7. Method according to claim 3j, characterized in that the space-time of the gases in the said bed of solid particles is approximately 0.03 to 1 minute, o 8. Verfahren nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Gase in dem besagten Bett 1 bis 20 cm/s8. The method according to claim 7> characterized in that the velocity of the gases in said bed is 1 to 20 cm / s 809833/0828809833/0828 beträgt o is o 9ο Verfahren nach. Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Bett eine Mindesthöhe von wenigstens 10 cm hato 9ο procedure according to. Claim 8, characterized in that said bed has a minimum height of at least 10 cm, o 1Oo Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gase in einem Skrubber wäscht, wobei man einen pH—Wert von etwa 5»6 durch Zugabe von ausreichend NaOH oder Na2CO,, einhält, und dadurch nach der OOClg-Hydrolysestufe Schwefeldioxid selektiv entfernt«10o method according to claim 1, characterized in that the gases are washed in a scrubber, maintaining a pH value of about 5 »6 by adding sufficient NaOH or Na 2 CO ,, and thereby sulfur dioxide after the OOClg hydrolysis stage selectively removed « 11· Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die gewaschenen Gase verbrennt, um irgendwelche teilweise oxidierten Kohlenstoffverbindungen zu GOp zu oxidieren«11 · The method according to claim 10, characterized in that the washed gases are burned in order to oxidize any partially oxidized carbon compounds to GOp « 809833/082Ö809833 / 082Ö
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