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Verfahren zur Herstellung von wasserfreiem Aluminiumchlorid. Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wasserfreiem Aluminiumchlorid durch Einwirkung
von Chlorgas auf ein erhitztes Gemisch von Kohle und einer Aluminiumverbindung.
Derartige Verfahren sind bereits bekannt, ebenso die Erzeugung von Chlor durch Elektrolyse
von geschmolzenem Metallchlorid. ' Gemäß der Erfindung befindet sich ein Gemisch
von Kohle und einer Aluminiumverbindung in dein Anodenraum einer elektrolitischenAnlage
oder es bildet selbst die Anode. Das Chlor, «-elches durch die Zersetzung des in
der Anlage befindlichen Metallchlorids mittels des elektrischen Stromes entsteht,
sammelt sich im Anodenraum, iiin sich dort mit dem Aluminium zii verbinden, worauf
das Alutninitinichlorid in bekannter Weise abdestilliert wird, während das Metall
sich im Kathodenraum ansammelt und dort von Zeit zu Zeit abgelassen wird. Durch
die Einwirkung des Chlors sofort nach dem Freiwerden desselben wird eine besonders
kräftige und rasche Wirkung auf die Aluminiumverbindung itn Anodenraum erzielt,
wodurch die Bildung des Aluminiumchlorids beschleunigt wird.
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Die Anlage. ist in der Zeichnung dargestellt. Abb. 1 ist ein L ängsmittelschnitt
und Abb.2 ein wagerechter Schnitt nach 2-2 der Abb. 1.
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Die Anlage besteht aus der Kammer zur elektrolytischen Behandlung,
einer Kondensationskammer und einer Kammer zur Auffangung des Abfallproduktes.
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Die erste Kammer zur elektrolytischen Behandlung hat Stahlmäntel 1
und 2, die bei 3 :weinandergenietet sind; die Vernietungsflanschen sind durch Asbesteinlagen
d. voneinander getrennt. Ein Futter aus feuerfesten Steinen 5 ist iin Innern der
-Mäntel angeordnet. Der Flerd neigt sich nach vorn und trägt eine Brücke, welche
diese Kammer in zweiZonen_1 und B unterteilt. Diese Brücke ist mit Durchgangsöffnungen
; zur Verbindung der beiden Zonen versehen. Das geschmolzene Metall kann von der
Zone . i durch das Loch 8 abgezapft werden, das Metallchlorid wird in geschmolzenem
Zustand durch einen Trichter 9
eingeführt. Auch dieser Trichter muß also aus
hitzefestem und gleichzeitig aus nicht leitendem Material bestehen.
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In der anderen Zone B befindet sich bei io eine Tür zurReinigung und
zurEntfernung der Beschickung, während ein Beschickungstrichter bei 12 angeordnet
ist. Dieser Trichter wird durch eine Haube 14, abgeschlossen.
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Die Elektrode der Zone A besteht aus Eisen und ist bei 15 angedeutet,
sie ist vorzugsweise mit der Eisenumhüllung in Verbindung und führt der Beschickung
von geschmolzenem Zinkchlorid den Strom zu. Die positive Elektrode 16 in der Zone
B erstreckt sich durch die Decke der Anlage und besteht in bekannter Weise aus Kohle.
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Eine zweite Kammer 18 steht mit der ersten Kammer durch die Röhre
17 in Verbindung und diese zweite Kammer hat ebenfalls eine aus Mauerwerk bestehende
Fütterung. Die Ziegel dieses Mauerwerks sind glasiert. um so die Entfernung des
hergestellten Salzes zu erleichtern. Das entfernte Salz wird dkn?i durch die Tür
1g herausgeschafft.
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Nicht kondensierbare Bestandteile verflüchtigen sich in den Abzug
2o, der in einen Topf mündet. Im gleichen Topf endigt auch eine Dampfröhre 21, um
durch Injektion diese flüchtigen Bestandteile in die Röhre 23 zu schaffen. Ein wagerechter
Schenkel 22 @ler Röhre ist mit Löchern versehen und liegt in einem Kessel2d., der
vorzugsweise mit Wasser angefüllt ist. In diesem Wasser ist Zinkoxyd in Suspension
erhalten. Gleichzeitig kann über diesem Wasser entweder Chlor oder -alzsätir° aufgefangen
'-,werden, die aus dem Kondensator ausströmt. Der Kessel 24 kann aus Eisen oder
Holz bestehen und hat eine Atisfütterunaus Blei. Ein Abzug 25 dient zur Entfernung
der nicht brauchbaren Gase.
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Beim Betrieb wird der Absorptionskessel_ 24 mit Wasser und Zinkoxyd
gefüllt. Eine Mischung, der Aluminiumverbindung in irgendeiner Form zugesetzt ist,
wird bei 12 in die Zone B eingeschickt. Diese Mischung muß auch Kohlenstoff enthalten,
und zwar in genügenden Mengen, um aus der Aluminiumverbindung entweichenden Sauerstoff
aufzunehmen
und Kohlenstoffmonoxyd zu bilden. Der bei der Behandlung
von Mineralölen verbleibende Rückstand enthält Kohlenwasserstoff und Kohlenstoff
in genügenden Mengen. Wird aber als Aluminiumverhindung eine Aluminiumsauerstoffverbindung
benutzt, so muß ihr Kohlenstoff; besonders zugesetzt werden.
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Ein geschmolzenes Chlormetall, beispielsweise geschmolzenes Zinkchlorid,
wird dann in die Zone A durch den Trichter 9 eingeführt, bis es sich ungefähr zur
Höhe der Schnittlinie 2-2 erstreckt. Der Stromschluß findet unmittelbar statt, und
da der größte Widerstand in der Nähe der Kohlenelektr ode auftritt, wegen des verhältnismäßig
hohen Widerstandes der Aluminiumverbindung, so findet auch in der Nähe dieser Kohlenelektrode
die größte Erhitzung statt. Es ist deswegen nicht ratsam, die Kohle selbst gleich
am Anfang tief in den Elektrolyt einzuführen, da das geschmolzene Zinkchlorid ein
guter Leiter ist, und da sonst der Widerstand nicht genügend groß wäre, um die Beschickung
stark zu erhitzen. Wenn jedoch diese Beschickung auf Rotglut erhitzt wird, so entwickelt
sich Gas in großen Mengen, und zwar besteht dieses Gas meistens aus Kohlenoxyd und
Salzsäure. Flüchtige Kohlenwasserstoffe werden auch einen Teil dieses Gases bilden,
falls die Aluminiumverbindung der Rückstand des Verfahrens zur Raffinierung von
Mineralölen sein sollte. Wenn jedoch die Aluminiumverbindung aus einer Mischung
von Aluminiumoxyd und Kohle besteht, so setzt sich das entweichende Gas aus großen
Mengen von Kohlenoxyd und kleinen Mengen von Chlor zusammen. Mit der Erhöhung der
Temperatur schreitet auch die Zersetzung des Zinkchlorids %veiter fort, so daß große
Mengen von Aluminiumchlorid in wasserfreiem Zustand erzeugt werden. Diese Dämpfe
werden in der Kammer 18 kondensiert, und jene Bestandteile, die sich nicht kondensieren,
fließen durch den Absorptionskessel, in welchem Zinkoxyd suspensiert im Wasser enthalten
ist. Das in Zone A frei gewordene Zink wird aus dem Loch 8 abgezapft, ehe noch der
Spiegel dieser geschmolzenen Masse hoch genug liegt, um in di-. Zone B überzuströmen.
Würde das stattfinden, so wäre das gleichbedeutend mit einem Kurzschluß, infolge
der Berührung dieses Metall: mit der nunmehr leitenden Beschickung in der Nähe der
positiven Elektrode. Das frei gewordene Chlor durchsetzt die Beschickung in der
Nähe dieser Elektrode und tritt in Reaktion mit dem Aluminiumoxvd und d°m Kohlenstoff
in dieser Zone. A1_ 03 -t- 6 Cl - Al= ClE -?- 3 CO. Wird statt der Mischung aus
' Aluminiumoxyd und Kohlenstoff der Rückstand des Raffinierungsverfahrens von Schwerölen
benutzt, so ist die Reaktion, die zustande kommt, wahrscheinlich folgende: Al- Cl,-
1-O -j- C + 2 Cl -A1-Ch+2HCl+CO. Diese Gleichung stellt den Vorgang vielleicht nur
theoretisch dar. Sie stimmt jedoch mit der Tatsache überein, daß Salzsäure frei
wird.
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Das Kondensat von Aluminiumchlorid wird aus der Kammer 18 durch die
Tür z9 entfernt, nachdem sich eine genügend große Menge angesetzt hat. Die Injektionspumpe
2,1 arbeitet mit gerade genügend großem Druck, um alle Gase mit Ausnahme der Chloraluminiumverbindung
zu entfernen. Diese Gase strömen dann in den Absorptionsbehälter, in welchem bei
der Anwesenheit von Salzsäure wieder Zinkchlorid gebildet wird. Ist diese Flüssigkeit
mit Zinkchlorid gesättigt, so kann sie filtriert werden und nach Verdampfung des
Filterkuchens kann dieses Zinkchlorid wieder eingeschmolzen werden und bei demselben
Verfahren wieder benutzt werden.
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Wenn auch das nach diesem Verfahren hergestellte Aluminiumchlorid
nicht ganz rein ist und stets etwas Zinkchlorid enthält, so ist doch dies nicht
als großer Nachteil zu betrachten. Namentlich zur Herstellung von leichteren Kohlenwasserstoffen
aus schwereren spielt diese Verunreinigung keine große Rolle. Da fernerhin bei entsprechender
Behitzung die Verunreinigung entfernt werden kann, so kann das hergestellte Aluminiumchlorid
in eine von außen erhitzte Retorte eingebracht werden, worauf bei Erhöhung der Temperatur
,das Aluminiumchlorid sich verflüchtigt und das Zinkchlorid als Rückstand verbleibt.