DK172380B1 - Aluminiumchloridgranulat og fremgangsmåde til fremstilling deraf - Google Patents

Description

DK 172380 B1

Den foreliggende opfindelse angår et hidtil ukendt vandfrit aluminiumchloridgranulat og en fremgangsmåde til fremstilling af et sådant granulat.

5 Aluminiumchlorid anvendes ofte som katalysator indenfor den organiske kemi, og det anvendes også indenfor den kosmetiske industri. Under fremstillingen opnås aluminiumchlorid i gasfase eventuelt blandet med andre produkter, og man isolerer det ved at kondensere det på en kold 10 væg med omgivelsernes temperatur. Man opnår på denne måde en skorpe af aluminiumchlorid, som man løsner fra væggen med mekaniske midler, såsom vibrationer eller stød. Den kolde væg er simpelt hen den indre væg af en stålbeholder, som er udsat for den omgivende luft.

15

Skorperne af aluminiumchlorid formales til opnåelse af et produkt, hvis stykker af forskellige former er mindre end 5 cm i deres største dimension. Formalingen frembringer støv, og det er nødvendigt at sigte aluminiumchloridet og 20 at recirkulere de fine bestanddele. I de japanske patentskrifter J792633-B og J792634-B af 9. februar 1979 er beskrevet en fremgangsmåde til isolering af aluminiumchlorid i gasfase, hvorved man lader gassen passere hen over en væg holdt ved 80 eller 85 °C, hvorpå man, når 25 aluminiumchloridet har dannet krystaller, genopvarmer denne væg til 220 °C for at løsne aluminiumchloridet, som man indvinder. Krystaller har ofte under deres dannelse og under deres vækst en tendens til at klæbe til hinanden indbyrdes og at danne en skorpe, som det er nød-30 vendigt at formale og at sigte.

Man har nu fundet et hidtil ukendt aluminiumchloridgranulat, som er ejendommeligt ved, at granulerne i hovedsagen har form af en kegle.

35 DK 172380 B1 2 Højden af keglen er fortrinsvis mellem 0,5 og 5 cm, og forholdet mellem højde og diameteren i bunden er mellem 1 og 10.

5 Den foreliggende opfindelse angår ligeledes en fremgangsmåde til opnåelse af et sådant granulat. Denne fremgangsmåde er ejendommelig ved, at man bringer en gasformig strøm omfattende aluminiumchlorid i kontakt med en væg, hvis temperatur er mindre end 70 °C, idet denne væg derpå 10 genopvarmes, således at granulerne løsnes. Denne fremgangsmåde kan anvendes på alle gasser indeholdende aluminiumchlorid, især på sådanne, som er opnået under forløbet af fremstillingen deraf.

15 Under fremstillingen af aluminiumchlorid opnår man i et af trinnene af de anvendte fremgangsmåder aluminiumchlorid i form af en gas i blanding med andre gasarter, som kan være inerte, såsom nitrogen eller luft, eller reaktionsrester, såsom carbondioxid, carbonoxid, chlor og 20 chlorerede produkter. Dette kan være et trin i en fremgangsmåde til fremstilling af aluminiumchlorid som sådant eller et trin i en fremgangsmåde, under hvis forløb man fremstiller aluminiumchlorid med henblik på at fremstille aluminium.

25

Denne gas indeholdende aluminiumchlorid bringes i kontakt med en kold væg, hvis temperatur er lavere end 70 °C.

Aluminiumchloridet af lej res på den kolde væg i form af 30 granuler, som har form af en kegle, hvorpå man genopvarmer overfladen, granulerne løsnes, og man kan opsamle dem ved tyngdekraftens hjælp.

Man kan som den kolde væg anvende den ydre overflade af 35 et hvilket som helst rumfang, men fortrinsvis et kasseformet legeme, hvoraf en af dimensionerne er lille i for- DK 172380 B1 3 hold til de to andre, d.v.s. i form af en mere eller mindre tyk plade. Placeringen af den kolde væg kan være vilkårlig, faktisk er alene temperaturen afgørende for opnåelse af kegler af aluminiumchlorid; men for at lette 5 løsneisen og indvindingen af keglerne foretrækker man, at væggen er tæt ved lodret, og man opsamler således bekvemt keglerne ved tyngdekraftens hjælp, umiddelbart efter at man har løsnet dem.

10 Hvis man anvender en lodret plade, er langt den største del af overfladen således lodret; der resterer en lille overflade ved bunden og en anden på toppen. Keglerne af aluminiumchlorid, som er på den lille overflade forneden, kan falde ned uden problemer, hvorimod de, som er på 15 overfladen foroven, ikke let kan falde.

Hvis man ønsker at undgå en manuel intervention eller en mekanisk anordning, undertrykker man omfanget af denne vandrette overflade, og man erstatter den med et dieder, 20 hvis kant er i den øvre del. I stedet for plader kan man anvende et vilkårligt volumen, (1) som har den største del af dets ydre overflade i hovedsagen lodret, (2) hvis øvre dele er skarpe eller afrundede kanter, d.v.s. som ikke har vandret overflade, hvor aluminiumchloridet kunne 25 af lejres på underlaget, og (3) hvis eneste mulige vandrette overflader i hovedsagen befinder sig forneden i rumfanget, dér hvor aluminiumchloridet af lej res under overfladen.

30 Denne væg kan være placeret i det indre af et rum (eller af en beholder), som man forsyner med gas indeholdende aluminiumchloridet.

Det er bekvemt som den kolde væg at anvende den indre væg 35 af en beholder, der er dobbeltvægget. Idet gassen indeholdende aluminiumchloridet indføres i denne beholder, DK 172380 B1 4 af lej res aluminiumchloridet som kegleformede granuler på den kolde væg, og det ikke-kondenserbare materiale afgasses, fortrinsvis gennem en åbning forskellig fra indgangen for gassen indeholdende aluminiumchloridet. Væggen 5 kan være af et vilkårligt materiale, forudsat at dette er modstandsdygtigt overfor aluminiumchlorid. Man anvender fortrinsvis almindeligt stål, rustfrit stål eller en nikkel-baseret legering. Man foretrækker ligeledes, at væggen er glat.

10 Væggens temperatur holdes lavere end 70 °C ved hjælp af et var meo ver førende fluidum. Dersom man som væg anvender den ydre overflade af et vist rum, anbringer man med fordel i dette rum et varmeoverførende fluidum; dersom man 15 anvender den indre væg af en beholder, der er forsynet med en dobbelt væg, anbringer man med fordel et varmeover førende fluidum i denne dobbelte væg. Man kan anvende ethvert varmeoverførende fluidum, såsom en gasart, et organisk produkt, varmt vand og damp ved lavt tryk.

20 Når man anvender en væg af metal, er det pågældende fluidums temperatur meget nær ved væggens temperatur. Det er således tilstrækkeligt for at regulere væggens temperatur at regulere det varmeoverf ørende fluidums temperatur.

25 Væggens temperatur holdes med fordel mellem 10 og 70 °C fortrinsvis mellem 40 og 60 °C. Man foretrækker ligeledes, at væggens temperatur holdes konstant under kondenseringen af aluminiumchloridet.

30 Trykket af den gas, som indeholder aluminiumchloridet, er uden særlig betydning, ligesom trykket i beholderen. Denne gas er næsten altid ved atmosfæretryk eller tæt derved, og man gennemfører kondenseringen af aluminiumchloridet ved dette tryk. Så snart aluminiumchloridet befin- 35 der sig i kontakt med den kolde væg, kondenseres det i form af kegleformede granuler, idet toppen af keglen be- DK 172380 B1 5 finder sig ind imod den kolde væg. Krystallerne berører hverandre i hovedsagen i deres bund; men de er i almindelighed hverken sammenklæbede eller agglomererede indbyrdes . Det således opnåede aluminiumchlorid danner ikke en 5 kontinuert skorpe, og man kan se væggen mellem keglerne, gennem de åbne områder, der befinder sig mellem keglernes bunde. Så snart man har opnået dette arrangement af kegler af aluminiumchlorid, hæver man temperaturen af den tidligere kolde væg, for at toppen af keglerne af alumi-10 niumchlorid skal smelte eller sublimere, hvilket fremkalder løsnelse af keglen ved tyngdekraftens indflydelse.

Man opnår en smeltning eller en sublimering afhængigt af, hvorvidt trykket er større end eller mindre end trykket i det såkaldte tripelpunkt (2,3 atm. abs). Man foretrækker, 15 at keglen løsner sig under indvirkning af sublimering.

Det er tilstrækkeligt at opvarme væggen et kort øjeblik alene for at fremkalde løsnelse af granulen. Man opvarmer hyppigst til mellem 220 og 250 °C.

20 Man kan til opvarmning af væggen anvende et varmeoverfø-rende fluidum, som man opvarmer til en tilstrækkelig høj temperatur, til at væggen er tilstrækkelig varm til at smelte eller sublimere aluminiumchloridet. Man kan anvende det samme varmeoverførende fluidum som det, der brin-25 ger væggen ned under 70 °C; idet man dog ændrer temperaturen deraf ved ethvert kendt middel. Man kan også have en beholder med varmt fluidum og en beholder med koldt fluidum, idet disse to fluida kan være identiske eller forskellige, og man lader dem cirkulere alternativt hen 30 over væggen.

Medens man genopvarmer væggen for at løsne aluminiumchloridet, kan man standse tilførslen af gas indeholdende aluminiumchlorid i rummet for at undgå tab af produktet.

35 Man opsamler aluminiumchloridet i form af kegler uden støv. Disse kegler har en temperatur meget tæt på tempe- DK 172380 B1 6 raturen af den kolde væg under aflejring deraf (krystallisationen). Man kan således oplagre dem og især pakke dem i tromler uden at skulle afkøle dem. Man foretrækker at opvarme væggen hurtigt for ikke at opvarme hele gra-5 nulen. Det er ikke nødvendigt at sigte granulerne, og der er således heller ikke baggrund for at recirkulere de fine bestanddele. Under opvarmningen, som fremkalder løsneisen af keglerne af aluminiumchlorid fra væggen, kan der sublimere en lille smule aluminiumchlorid. Det er så-10 ledes af interesse, at dette aluminiumchlorid vil kunne aflejre sig på en kold væg, f.eks. i et andet rum forbundet med det ovenfor nævnte. Det er bekvemt, dersom man skal behandle en kontinuert gasformig strøm indeholdende aluminiumchlorid, at man har mindst to rum til rådighed, 15 idet det ene har en kold væg, og idet det andet er under opvarmning for at løsne aluminiumchloridet, og man bytter derpå om på de to rums funktioner. Man vil også kunne have et vilkårligt antal af rum. I stedet for et rum, hvori man anvender den indre kolde væg for at opsamle alumini-20 umchloridet, kan man have kolde vægge placeret på vilkårlige måder i rummene, eller andre rumfang eller anordninger i forbindelse med passagen af gasarter indeholdende aluminiumchloridet. Man kan således i det samme rum have kolde vægge, på hvilke aluminiumchloridet krystalliseres, 25 og varme vægge med aluminiumchlorid, der løsnes. Disse granuler kan indeholde urenheder, som var tilstede ved siden af A1C13 i den gasformige fase. Den interesse, der er knyttet til granulerne ifølge opfindelsen, består i, at man kan opsamle dem ved tyngdekraftens hjælp uden ma-30 nuel intervention og også uden mekaniske anordninger.

De efterfølgende eksempler belyser opfindelsen: 35 DK 172380 B1 7 EKSEMPEL 1

Man tager et lodret rør af Pyrex glas med indre diameter 150 mm og med højden 500 mm, som man lukker foroven og 5 forneden med blindflanger af rustfrit stål. Det opnåede rum holdes varmt ved hjælp af et elektrisk varmebånd, der er viklet uden på røret og blindflangerne.

I det indre af røret anbringer man en hul vertikal plade 10 af rustfrit stål med målene 300 mm x 75 mm x 10 mm. Til denne plade sættes et varmeoverførende fluidum ved hjælp af en ledning af rustfrit stål med indre diameter 6 mm, som går ind i den øvre del af pladen, og som forlænger sig i det indre af pladen med et neddykningsrør, som går 15 helt ned til den nederste del. Udgangen af varmeoverførende fluidum foregår gennem et stikrør i den øvre del af pladen og en ledning af rustfrit stål med indre diameter 6 mm.

20 Pladen holdes ophængt midt i røret ved hjælp af dens tilførselsrørsystem for varmeoverførende fluidum, som går igennem dækslet på beholderen (blindflangen i den øverste del). Man tilføjer på den øvre horisontale del af pladen en slange, hvori der cirkulerer et varmeoverførende flui-25 dum, der holdes over 190 °C for at undgå at få granuler på denne høje horisontale overflade. Denne flange forsynes gennem 2 rørforbindelser af rustfrit stål med indre diameter 6 mm, som passerer igennem beholderens dæksel. Dækslet omfatter yderligere en tilførsel og en udtagning 30 for det varmeoverførende fluidum på pladen og med tilgang og afgang fra slangen: (1) en indstikningsforgrening med et termoelement, der dykker ind i det indre af beholderen for at måle temperaturen i beholderen, (2) en tilgang med diameteren 12 nun for gasformigt aluminiumchlorid og (3) 35 et afledningshul.

DK 172380 B1 8

Man måler ved hjælp af et termoelement temperaturen af det varmeoverførende fluidum ved udgangen fra pladen, og man sammenstiller denne temperatur med temperaturen af pladen, som er den væg, på hvilken der dannes et granulat 5 af aluminiumchlorid.

Man justerer væggens temperatur til 50 °C (ved at regulere temperaturen af det varmeoverførende fluidum), hvorpå man i løbet af 4 timer tilfører 312 g/time gasformigt 10 aluminiumchlorid under atmosfæretryk til beholderen. Temperaturen i beholderen er 165 °C. Derpå opvarmer man hurtigt det varmeoverførende fluidum til opnåelse af en temperatur på væggen på 220 °C, efter ca. 3 minutters forløb har alle granulerne løsnet sig fra væggen og er faldet 15 ned i bunden af cylinderen. Man demonterer bundflangen i beholderen for at opsamle disse.

EKSEMPEL 2 20 Man går frem som i eksempel 1, dog med en temperatur på væggen på 34 °C.

EKSEMPEL 3 25 Man går frem som i eksempel 1, dog med en temperatur på væggen på 46 °C.

De granuler, der er opnået i eksemplerne 1-3, består af kegler med en højde på mellem 10 og 200 mm, hvis diameter 30 i bunden i gennemsnit er 8 mm. De er fuldstændig adskilte fra hverandre, når de løsnes fra væggen. I eksempel 1 opnår man en tilbageholdelse på 72 % (vægt-%) på en sigte med maskevidde 4 mm; 94,5 % på en sigte på2 mm og 97,7 % på en sigte på 1,2 mm.

35 DK 172380 B1 9 EKSEMPEL 4 (Sammenligningseksempel)

Man går frem som i eksempel 1, dog med en temperatur på væggen, som ikke er i overensstemmelse med opfindelsen: 5 81 °C.

EKSEMPEL 5 (Sammenligningseksempel)

Man går frem som i eksempel 1, dog med en temperatur på 10 væggen, som ikke er i overensstemmelse med opfindelsen: 120 °C.

I eksemplerne 4 og 5 kondenseres aluminiumchloridet i form af små stave og granuler af vilkårlig facon, som 15 klæber til hverandre, hvilket fører til dannelse af skorper eller kompakte plader, som det er nødvendigt at formale.

Claims (8)

1. Aluminiumchlor idgranulat, kendetegnet ved, at det hovedsageligt består af kegleformede granuler. 5

2. Granulat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at keglens højde er 0,5-5 cm, og at forholdet mellem højden og diameteren i bunden er mellem 1 og 10.

3. Fremgangsmåde til fremstilling af et aluminiumchlorid- granulat ifølge krav 1 ud fra en gasformig strøm indeholdende aluminiumchlorid, kendetegnet ved, at man bringer den gasformige strøm i kontakt med en væg, hvis temperatur er lavere end 70 °C, og at man genopvarmer 15 denne væg, således at granulerne løsner sig.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at væggens temperatur under dannelsen af granulerne er 10-70 °C, fortrinsvis 40-60 °C. 20

5. Fremgangsmåde ifølge krav 3 eller 4, kendetegne t ved, at væggens temperatur holdes konstant.

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 3-5, k e n -25 detegnet ved, at man for at løsne granulerne opvarmer væggen til over sublimeringstemperaturen for aluminiumchlorid .

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet 30 ved, at man for at løsne granulerne opvarmer væggen til en temperatur, der fortrinsvis ligger mellem alumini-umchloridets sublimeringstemperatur og 250 °C.

8. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 3-5, k e n -35 detegnet ved, at man for at løsne granulerne opvarmer væggen til over aluminiumchloridets smeltepunkt.