EA046191B1

EA046191B1 - METHOD AND INSTALLATION FOR THERMAL DECOMPOSITION OF ALUMINUM CHLORIDE HYDRATE WITH FORMATION OF ALUMINUM OXIDE

Info

Publication number: EA046191B1
Application number: EA202193137
Authority: EA
Inventors: Гюнтер Шнайдер; Петер Штурм; Гарнир Агнес Фон; Линус ПЕРАНДЕР
Original assignee: Метсо Оутотек (Финлэнд) Ой
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2024-02-15

Description

Изобретение относится к способу и относящейся к нему установке для термического превращения гидрата хлорида алюминия в оксид алюминия и газообразный хлористый водород посредством частичного разложения гидрата хлорида алюминия в реакторе разложения путем нагревания до температуры от 120 до 400°C, а затем прокаливания частично разложенного гидрата хлорида алюминия при температуре от 850 до 1200°C в реакторе прокаливания с образованием оксида алюминия.The invention relates to a method and related installation for the thermal conversion of aluminum chloride hydrate into aluminum oxide and hydrogen chloride gas by partially decomposing the aluminum chloride hydrate in a decomposition reactor by heating to a temperature of 120 to 400°C and then calcining the partially decomposed aluminum chloride hydrate at temperatures from 850 to 1200°C in a calcination reactor to form aluminum oxide.

Оксид алюминия, в том числе высокой чистоты, часто получают из гидрата хлорида алюминия.Aluminum oxide, including high purity, is often obtained from aluminum chloride hydrate.

Для этого гидрат хлорида алюминия аллотермически нагревают в реакторе, при этом происходит следующая реакция разложения:To do this, aluminum chloride hydrate is heated allothermically in a reactor, and the following decomposition reaction occurs:

А1С1з 6Н2О 0,5А1гОз + ЗНС1 + 4,5Н₂ОА1С1з 6Н2О 0.5А1гОз + ЗНС1 + 4.5Н ₂ О

В качестве побочного продукта образуется газ, обогащенный HCl, в то время как гидрат хлорида алюминия по меньшей мере частично разлагается до оксида алюминия. Данный оксид алюминия часто направляют во второй реактор, в котором при более высоких температурах происходит прокаливание, например, как описано в документе WO 83/04017.An HCl-rich gas is produced as a by-product, while aluminum chloride hydrate is at least partially decomposed to aluminum oxide. This alumina is often sent to a second reactor in which calcination occurs at higher temperatures, for example as described in WO 83/04017.

Однако при двухстадийном нагреве требуется большая затрата энергии. Следовательно, из уровня техники, в частности, из документов AT 315207 и РСТ/ЕР2017/082226 известна подача рециклом горячего продукта на первую стадию разложения. Таким образом, горячий продукт используют в качестве среды для непосредственной теплопередачи и, таким образом, происходит рециркулирование энергии со стадии прокаливания на стадию разложения.However, two-stage heating requires a lot of energy. Therefore, it is known from the prior art, in particular from documents AT 315207 and PCT/EP2017/082226, to recycle the hot product to the first decomposition stage. In this way, the hot product is used as a medium for direct heat transfer and thus energy is recycled from the calcination stage to the decomposition stage.

Однако для необходимого при этом перемешивания требуется очень хороший тепломассоперенос. Кроме того, также необходимы подходящие коэффициенты тепломассопереноса для уменьшения количества необходимой энергии.However, the necessary mixing requires very good heat and mass transfer. In addition, suitable heat and mass transfer coefficients are also required to reduce the amount of energy required.

С другой стороны, количество типов реакторов, которые можно использовать для описанного выше способа, очень ограничено, поскольку исходный материал, гексагидрат хлорида алюминия (ГХА), сам по себе является когезивным материалом, с которым, как известно, трудно обращаться. Гексагидрат хлорида алюминия гигроскопичен и склонен к образованию агломератов. Нередко он поступает из предшествующего процесса в виде небольших агломератов. Кроме того, он быстро начинает разлагаться при низких температурах и подвергается гидролизу при контакте с влагой. По этой причине было невозможно использовать типы реакторов с хорошими коэффициентами тепломассопереноса, в частности, нельзя было просто использовать реактор с псевдоожиженным слоем.On the other hand, the number of types of reactors that can be used for the above method is very limited since the starting material, aluminum chloride hexahydrate (ACH), itself is a cohesive material that is notoriously difficult to handle. Aluminum chloride hexahydrate is hygroscopic and tends to form agglomerates. It often comes from the upstream process in the form of small agglomerates. In addition, it quickly begins to decompose at low temperatures and undergoes hydrolysis upon contact with moisture. For this reason, it was not possible to use reactor types with good heat and mass transfer coefficients; in particular, it was not possible to simply use a fluidized bed reactor.

Таким образом, задача, лежащая в основе изобретения, состоит в обеспечении возможности использования реактора с очень хорошими коэффициентами тепломассопереноса, в частности, реактора с псевдоожиженным слоем.Thus, the object underlying the invention is to make it possible to use a reactor with very good heat and mass transfer coefficients, in particular a fluidized bed reactor.

Эту задачу решают с помощью способа по п.1.This problem is solved using the method according to claim 1.

Указанный способ термического превращения гидрата хлорида алюминия в оксид алюминия и газообразный хлористый водород включает первую стадию разложения гидрата хлорида алюминия в реакторе разложения путем нагревания до температуры от 120 до 400°C, предпочтительно от 150 до 380°C. Наиболее предпочтительным является диапазон от 250 до 350°C, так как при температуре примерно 350°C реакция разложения завершается и образуется (предварительно прокаленный) оксид алюминия. Дальнейшую термообработку предпочтительно проводят во втором реакторе, чтобы избежать ненужного увеличения подводимого тепла.Said method for thermally converting aluminum chloride hydrate into aluminum oxide and hydrogen chloride gas includes a first step of decomposing the aluminum chloride hydrate in a decomposition reactor by heating to a temperature of 120 to 400°C, preferably 150 to 380°C. The most preferred range is from 250 to 350°C, since at a temperature of about 350°C the decomposition reaction is completed and (pre-calcined) alumina is formed. Further heat treatment is preferably carried out in a second reactor to avoid unnecessary increase in heat input.

На второй стадии, на так называемой стадии прокаливания, частично разложенный гидрат хлорида алюминия нагревают до температуры от 850 до 1200°C с образованием желаемого продукта.In the second stage, the so-called calcination stage, the partially decomposed aluminum chloride hydrate is heated to a temperature of 850 to 1200°C to form the desired product.

Основная идея, лежащая в основе изобретения, заключается в том, что перед проведением первой стадии гидрат хлорида алюминия смешивают с оксидом алюминия в смесителе с интенсивным перемешиванием. Массовое отношение между гидратом хлорида алюминия и оксидом алюминия составляет от 1:1 до 10:1, предпочтительно от 2:1 до 6:1, в этом диапазоне предотвращается образование агломератов в смеси. После этого полученную смесь подают в реактор разложения, который предпочтительно является реактором с псевдоожиженным слоем.The basic idea underlying the invention is that before the first stage, aluminum chloride hydrate is mixed with aluminum oxide in a mixer with vigorous stirring. The mass ratio between aluminum chloride hydrate and aluminum oxide is from 1:1 to 10:1, preferably from 2:1 to 6:1, in this range the formation of agglomerates in the mixture is prevented. Thereafter, the resulting mixture is fed into a decomposition reactor, which is preferably a fluidized bed reactor.

Смеситель обеспечивает сыпучий, хорошо транспортируемый и пригодный для псевдоожижения поток твердых веществ. Это необходимо, поскольку ожидают, что ГХА будет получен не в сыпучей форме, а в виде липкого порошка, который может содержать более мелкие (<10 мм) или крупные агломераты. Достаточная объемная сыпучесть важна для всего процесса и, в частности, для обеспечения стабильной и контролируемой подачи в установку и для обработки в первом реакторе.The mixer provides a free-flowing, easily transportable and fluidizable flow of solids. This is necessary because it is expected that the HCA will not be obtained in bulk form, but rather as a sticky powder that may contain smaller (<10 mm) or larger agglomerates. Sufficient volumetric flowability is important for the entire process and in particular for ensuring a stable and controlled feed into the plant and for processing in the first reactor.

Это особенно важно для установок с реактором разложения, спроектированным как реактор с псевдоожиженным слоем, поскольку иначе невозможно создать псевдоожиженный слой.This is especially important for installations with a decomposition reactor designed as a fluidized bed reactor, since otherwise it is not possible to create a fluidized bed.

В предпочтительном воплощении по меньшей мере часть оксида алюминия после прокаливания подают рециклом на разложение и/или в смеситель. Таким образом, можно использовать переработанный материал в качестве теплоносителя, благодаря чему можно снизить потребность в энергии на первой стадии разложения. Особенно предпочтительным является воплощение, в котором указанный рециркулируемый продукт, поступающий на стадию разложения или в смеситель - обычно имеет температуру от 600 до 1100°C, предпочтительно от 700 до 1000°C и наиболее предпочтительно от 750 до 900°C - является единственным источником тепла на стадии разложения, и во внешней энергии нет необходимости.In a preferred embodiment, at least part of the alumina after calcination is recycled to decomposition and/or to the mixer. In this way, recycled material can be used as a heat transfer fluid, thereby reducing the energy requirement during the first stage of decomposition. Particularly preferred is an embodiment in which said recycle product entering the decomposition stage or mixer - typically at a temperature of from 600 to 1100°C, preferably from 700 to 1000°C and most preferably from 750 to 900°C - is the only source of heat at the stage of decomposition, and there is no need for external energy.

- 1 046191- 1 046191

Перемешивание в смесителе имеет то преимущество, что одновременно достигается технический эффект, описанный в отношении пункта 1 формулы изобретения, а именно предотвращение агломерации. Однако при смешивании с горячим материалом образуется пар с относительно высоким содержанием HCl. Как следствие, при смешивании горячего материала в смесителе требуется дополнительная очистка газа, осуществляемая после выхода из смесителя или в смесителе.Mixing in a mixer has the advantage that at the same time the technical effect described in relation to claim 1 is achieved, namely the prevention of agglomeration. However, when mixed with hot material, it produces steam with a relatively high HCl content. As a consequence, when mixing hot material in a mixer, additional gas purification is required after leaving the mixer or in the mixer.

Следовательно, возможной альтернативой является рециркуляция горячего прокаленного материала непосредственно в реактор разложения при добавлении холодного материала в смеситель. Но при этом имеется недостаток, заключающийся в том, что необходим дополнительный трубопровод для рециркуляции, и отходящий газ после обработки не используют.Therefore, a possible alternative is to recycle the hot calcined material directly into the decomposition reactor while adding cold material to the mixer. However, there is a disadvantage in that an additional recirculation pipeline is required, and the off-gas after treatment is not used.

Возможным источником подаваемого рециклом материала является бак или любое другое хранилище. Тем не менее, добавляемый оксид алюминия предпочтительно также поступает в виде переработанного продукта и его отбирают со стадии разложения и/или прокаливания. При рециркуляции со стадии разложения имеется преимущество, заключающееся в том, что продукт имеет более низкую температуру и интенсивное охлаждение не требуется при добавлении в смесь, при этом пар не образуется. Если оксид алюминия подают рециклом со стадии прокаливания, то его предпочтительно рециркулируют не напрямую, а после по меньшей мере одной стадии охлаждения, которая предусмотрена после стадии прокаливания.A possible source of recycled material is a tank or any other storage facility. However, the added alumina preferably also comes in the form of a processed product and is taken from the decomposition and/or calcination step. When recirculating from the decomposition stage, there is the advantage that the product is at a lower temperature and extensive cooling is not required when added to the mixture, and no steam is generated. If alumina is recycled from the calcination step, it is preferably recycled not directly, but after at least one cooling step, which is provided after the calcination step.

В каждом случае оксид алюминия, добавляемый в смеситель, имеет температуру ниже 100°C, предпочтительно от 0 до 60°C и еще более предпочтительно ниже 40°C при входе в смеситель. Таким образом, можно надежно избежать парообразования.In each case, the alumina added to the mixer has a temperature below 100°C, preferably between 0 and 60°C, and even more preferably below 40°C upon entering the mixer. In this way, vaporization can be reliably avoided.

Хлорид алюминия получают кристаллизацией. Для удаления остаточного HCl после кристаллизации и дополнительно уменьшения влажности свободной поверхности, часто предусматривают стадии обезвоживания и/или фильтрации и/или центрифугирования. С этой стадии сыпучие твердые вещества транспортируют для осуществления способа согласно настоящему изобретению, например, с помощью цепного или ленточного конвейера, ковшового элеватора или других средств. Если для хранения ГХА используют промежуточное хранилище, то увеличивается риск агломерации.Aluminum chloride is obtained by crystallization. To remove residual HCl after crystallization and further reduce the free surface moisture, dehydration and/or filtration and/or centrifugation steps are often included. From this stage, bulk solids are transported to carry out the process according to the present invention, for example, using a chain or belt conveyor, bucket elevator or other means. If intermediate storage is used to store HCAs, the risk of agglomeration increases.

В другой или дополнительной конструкции гидрат хлорида алюминия пропускают через разбиватель комков. Таким образом, измельчение любых комков, предпочтительно до среднего диаметра <30 мм, достигают в тех случаях, когда сырье содержит более крупные комки. Это означает, что при требование для одновременного измельчения в смесителе измельчение может стать излишними или не таким необходимым.In another or additional design, aluminum chloride hydrate is passed through a lump breaker. Thus, the reduction of any lumps, preferably to an average diameter of <30 mm, is achieved in cases where the raw material contains larger lumps. This means that with the requirement for simultaneous grinding in the mixer, grinding may become unnecessary or not as necessary.

В этом контексте также может быть предусмотрена сушка для снижения содержания влаги. В свою очередь, это снижает склонность к образованию агломератов.In this context, drying may also be provided to reduce the moisture content. In turn, this reduces the tendency to form agglomerates.

Обычно реактор прокаливания спроектирован как реактор с псевдоожиженным слоем, что обеспечивает хороший тепломассоперенос. Однако также можно использовать вращающуюся печь, которая имеет то преимущество, что она является дешевой и простой в обращении.Typically, the calcination reactor is designed as a fluidized bed reactor, which provides good heat and mass transfer. However, it is also possible to use a rotary kiln, which has the advantage of being cheap and easy to handle.

Что касается использования реакторов с псевдоожиженным слоем, следует отметить, что среди систем с псевдоожиженным слоем системы с кольцевым псевдоожиженным слоем и особенно системы с циркулирующим псевдоожиженным слоем приводят к еще лучшим коэффициентам тепломассопереноса. Следовательно, они являются наиболее предпочтительными типами реакторов.Regarding the use of fluidized bed reactors, it should be noted that among fluidized bed systems, annular fluidized bed systems and especially circulating fluidized bed systems lead to even better heat and mass transfer coefficients. Hence, they are the most preferred types of reactors.

Для создания псевдоожиженного слоя можно использовать ряд псевдоожижающих газов. В принципе, воздух является самым дешевым и доступным газом. Использование пара в качестве псевдоожижающего газа по меньшей мере при разложении имеет то преимущество, что при этом получают газообразную соляную кислоту с содержанием HCl, которое выше, чем в азеотропе (что экономически выгодно). Однако, если для последующей обработки кислоты используют более дорогостоящую абсорбцию при переменном давлении или мокрую очистку, то можно сэкономить на дорогостоящей подаче пара.A number of fluidizing gases can be used to create a fluidized bed. In principle, air is the cheapest and most accessible gas. The use of steam as a fluidizing gas, at least during decomposition, has the advantage that it produces gaseous hydrochloric acid with a HCl content that is higher than in the azeotrope (which is economical). However, if the more expensive pressure swing absorption or wet scrubbing is used for acid post-treatment, the cost of steam can be saved.

Более того, при прокаливании можно добавлять топливо, чтобы обеспечить необходимую энергию за счет внутреннего сгорания. Если используют газообразное топливо, то оно может быть частью псевдоожижающего газа. Если в реакторе прокаливания происходит горение топлива (газообразного или жидкого), важно установить требуемые условия горения, обеспечив хорошее перемешивание твердых веществ и проникновение вторичного и/или третичного воздуха в центр реактора.Moreover, during calcination, fuel can be added to provide the necessary energy through internal combustion. If gaseous fuel is used, it may be part of the fluidizing gas. If combustion of fuel (gaseous or liquid) occurs in a calcination reactor, it is important to establish the required combustion conditions, ensuring good mixing of the solids and penetration of secondary and/or tertiary air into the center of the reactor.

Говоря об обработке отходящих газов, предпочтительно, чтобы отходящие газы, которые обычно содержат не менее 90 мас.% всего образующегося хлористого водорода, направляли на обработку отходящего газа раздельно со стадии разложения и стадии прокаливания, ввиду различной концентрации кислоты в них.Regarding the off-gas treatment, it is preferable that the off-gases, which generally contain at least 90% by weight of the total hydrogen chloride generated, are sent to off-gas treatment separately from the decomposition step and the calcination step, due to their different acid concentrations.

Кроме того, отходящие газы желательно гасить водой. Таким образом, образуется соляная кислота, которую можно продавать или использовать на другой стадии. Стадия гашения может быть связана с реактором прокаливания.In addition, it is advisable to extinguish the exhaust gases with water. This produces hydrochloric acid, which can be sold or used in another step. The quenching step may be associated with a calcination reactor.

В этом контексте направление соляной кислоты со стадии гашения на стадию выщелачивания является особенно эффективным, поскольку такое выщелачивание обычно проводят как предыдущую стадию для получения гидрата хлорида алюминия. Кроме того, возможна (влажная) обработка в скруббере.In this context, directing hydrochloric acid from the quenching step to the leaching step is particularly effective since such leaching is typically carried out as a previous step to produce aluminum chloride hydrate. In addition, (wet) treatment in a scrubber is possible.

В альтернативном или дополнительном воплощении обработка отходящего газа включает по меньIn an alternative or additional embodiment, treatment of the off-gas includes at least

- 2 046191 шей мере одну стадию абсорбции в качестве эффективной очистки газа.- 2 046191 at least one absorption stage as an effective gas purification.

Смешивание предпочтительно проводят в смесителе с ножами и/или лемехами и/или лопастями. Таким образом, имеющиеся агломераты измельчаются ножами, а лемеха или лопасти обеспечивают полное перемешивание. Типичными смесителями являются двухвальный лопастной смеситель или лемеховый смеситель.Mixing is preferably carried out in a mixer with knives and/or shares and/or blades. Thus, the existing agglomerates are crushed by knives, and plowshares or blades ensure complete mixing. Typical mixers are a twin-shaft paddle mixer or a plowshare mixer.

В смесителе, содержащем ножи, а также лемехи и/или лопасти, ножи вращаются предпочтительно по меньшей мере в два раза быстрее, чем лемеха, предпочтительно более чем в пять раз быстрее, еще более предпочтительно более чем в восемь раз быстрее, наиболее предпочтительно более чем в десять раз быстрее. Это приводит к хорошему перемешиванию в сочетании с достаточным измельчением агломератов.In a mixer containing knives as well as plowshares and/or paddles, the knives rotate preferably at least twice as fast as the plowshares, preferably more than five times faster, even more preferably more than eight times faster, most preferably more than ten times faster. This results in good mixing combined with sufficient grinding of the agglomerates.

Более того, при времени удерживания в смесителе, составляющем по меньшей мере одну минуту, предпочтительно 1-5 мин, наиболее предпочтительно 1-3 мин, получают улучшенные результаты.Moreover, with a residence time in the mixer of at least one minute, preferably 1-5 minutes, most preferably 1-3 minutes, improved results are obtained.

Изобретение также относится к установке с признаками п.15 формулы изобретения, особенно для осуществления способа по любому из пп.1-14 формулы изобретения.The invention also relates to a device with the features of claim 15 of the claims, especially for implementing the method according to any of claims 1 to 14 of the claims.

Такая установка для термического превращения гидрата хлорида алюминия в оксид алюминия и газообразный хлористый водород включает реактор разложения для разложения гидрата хлорида алюминия и реактор прокаливания. Оба реактора отделены друг от друга. Существенной частью заявленной установки является смеситель с интенсивным перемешиванием, который предусмотрен перед реактором разложения. Здесь гидрат хлорида алюминия смешивают с оксидом алюминия, предпочтительно массовое соотношение гидрата хлорида алюминия к оксиду алюминия составляет от 1:1 до 10:1. Более того, реактор разложения представляет собой реактор с псевдоожиженным слоем, что становится возможным благодаря новой технологической схеме для установки, при которой надежно предотвращается агломерация.Such an apparatus for thermally converting aluminum chloride hydrate into aluminum oxide and hydrogen chloride gas includes a decomposition reactor for decomposing aluminum chloride hydrate and a calcination reactor. Both reactors are separated from each other. An essential part of the inventive installation is an intensive mixing mixer, which is provided upstream of the decomposition reactor. Here, aluminum chloride hydrate is mixed with aluminum oxide, preferably the mass ratio of aluminum chloride hydrate to aluminum oxide is from 1:1 to 10:1. Moreover, the decomposition reactor is a fluidized bed reactor, which is made possible by a new process design for the plant in which agglomeration is reliably prevented.

Реактор разложения выполнен с возможностью нагревания материала до первой температуры, в то время как реактор прокаливания выполнен с возможностью нагревания материала до второй температуры, превышающей первую температуру.The decomposition reactor is configured to heat the material to a first temperature, while the calcination reactor is configured to heat the material to a second temperature higher than the first temperature.

Любые признаки, описанные в отношении установки, можно применять и/или использовать в способе, и наоборот. Естественно, что соответствующие изменения и преимущества применяют соответственно.Any features described in relation to the installation can be applied and/or used in the method, and vice versa. Naturally, the corresponding changes and benefits are applied accordingly.

Дополнительные цели, признаки, преимущества и применения изобретения станут очевидными из следующего описания прилагаемых чертежей. Все описанные и/или изображенные признаки сами по себе или в любых комбинациях составляют предмет изобретения, независимо от того, определены ли они в независимых пунктах формулы изобретения или в зависимых пунктах формулы изобретения.Additional objects, features, advantages and applications of the invention will become apparent from the following description of the accompanying drawings. All described and/or depicted features, by themselves or in any combinations, constitute the subject of the invention, regardless of whether they are defined in independent claims or in dependent claims.

На чертежах:On the drawings:

на фигуре представлена блок-схема способа в соответствии с изобретением.The figure shows a flow diagram of a method in accordance with the invention.

На фигуре показана принципиальная схема, лежащая в основе изобретения. Влажный гидрат хлорида алюминия по трубопроводу 111 подают в смеситель 110, где его интенсивно смешивают с оксидом алюминия, который вводят в смеситель 110 по трубопроводу 112.The figure shows the circuit diagram underlying the invention. Wet aluminum chloride hydrate is fed through line 111 into mixer 110, where it is intensively mixed with aluminum oxide, which is introduced into mixer 110 through line 112.

Затем смесь твердых веществ подают по трубопроводу 113 в реактор 120 разложения, который выполнен в виде реактора с псевдоожиженным слоем. Кроме того, псевдоожижающий газ для него, предпочтительно пар, вводят по трубопроводу 121.The solid mixture is then supplied through line 113 to a decomposition reactor 120, which is configured as a fluidized bed reactor. In addition, a fluidizing gas for it, preferably steam, is introduced through line 121.

Полученный обогащенный HCl газ, как правило, но не обязательно содержащий более 30 об.% HCl, подают через трубопровод 123 в абсорбер 140 HCl. Данная стадия 140 абсорбции предпочтительно состоит по меньшей мере из двух стадий, при этом трубопровод 123 предпочтительно присоединен к ее первой стадии.The resulting HCl-enriched gas, typically but not necessarily containing more than 30 vol.% HCl, is supplied through line 123 to HCl absorber 140. This absorption stage 140 preferably consists of at least two stages, with conduit 123 preferably connected to its first stage.

По трубопроводу 122 поток продукта реактора 120 разложения, обычно содержащего смесь уже прокаленного Al2O3 и AlCl₃-6H₂O, подают в реактор 130 прокаливания. Часто в него вводят газообразное топливо и/или жидкое топливо как источник энергии через трубопровод 136. По трубопроводу 135 подают источник кислорода в реактор 120 прокаливания. По трубопроводу добавляют воду для гашения. По трубопроводам 134 и 138 охлаждающая среда, предпочтительно вода, циркулирует в реактор 130 прокаливания и из него. Конечный прокаленный продукт Al₂O₃ выводят по трубопроводу 133 и далее его направляют по меньшей мере на одну стадию 150 охлаждения, а затем выводят через трубопровод 152.Through line 122, the product stream of the decomposition reactor 120, typically containing a mixture of already calcined Al2O3 and AlCl ₃ -6H ₂ O, is supplied to the calcination reactor 130. Often, gaseous fuel and/or liquid fuel is introduced into it as an energy source through line 136. Line 135 supplies a source of oxygen to the calcination reactor 120. Water is added through the pipeline for quenching. Through lines 134 and 138, a cooling medium, preferably water, circulates to and from the calcination reactor 130. The final calcined Al ₂ O ₃ product is discharged through line 133 and then sent to at least one cooling stage 150 and then discharged through line 152.

По трубопроводу 132 обедненный HCl газ, как правило, но не обязательно содержащий менее 7 об.% HCl, подают на стадию 140 абсорбции HCl, предпочтительно на ее вторую стадию.Through line 132, the HCl-depleted gas, typically but not necessarily containing less than 7 vol.% HCl, is supplied to the HCl absorption stage 140, preferably its second stage.

Если стадия 140 абсорбции спроектирована как двухстадийная абсорбция, раствор HCl отводят по трубопроводу 141, тогда как первый отходящий газ отводят по трубопроводу 142. Технологическую воду для первой стадии добавляют по трубопроводу 143 и отводят по трубопроводу 144. Охлаждающую воду нагнетают по трубопроводу 145 и отводят по трубопроводу 146. Со второй стадии 140 абсорбции HCl отходящий газ отводят по трубопроводу 147, а технологическую воду добавляют по трубопроводу 148. Охлаждающая вода циркулирует по трубопроводам 149 и 151.If the absorption stage 140 is designed as a two-stage absorption, the HCl solution is withdrawn through line 141 while the first off-gas is removed through line 142. Process water for the first stage is added through line 143 and removed through line 144. Cooling water is pumped through line 145 and removed through line 144. line 146. From the second HCl absorption stage 140, waste gas is removed through line 147 and process water is added through line 148. Cooling water is circulated through lines 149 and 151.

Для повышения энергоэффективности предпочтительно по трубопроводу 131 часть материала из реактора 130 прокаливания направляют в реактор 120 разложения.To improve energy efficiency, preferably, a portion of the material from the calcination reactor 130 is sent to the decomposition reactor 120 via conduit 131.

--

Claims

Alternatively (not shown), it is also possible to have only one A12O3 outlet, from which a recycle stream is withdrawn to the decomposition reactor 120.

In preferred embodiments of the invention, the alumina added to the mixer via line 112 is part of the product stream of a downstream device. In one example, a portion of the product from the cooling stage 150 is shown to be withdrawn through conduit 153 and supplied to conduit 112.

Additionally or alternatively (not shown in the figure), a portion of the product can be withdrawn from the decomposition reactor and/or calcination reactor 130. There may also be a branch in any conduit carrying the intermediate or final product, such as conduits 122, 131, 133, and 152. The temperature of the recycle stream may also be controlled by at least one additional cooler (not shown).

Reference positions

110 - mixer;

111-113 - pipeline;

120 - decomposition reactor;

121-123 - pipeline;

130 - calcination reactor;

131-138 - pipeline;

140 - absorption stage;

141-149 - pipeline;

150 - cooling stage;

151-153 - pipeline.

CLAIM

1. A method for thermally converting aluminum chloride hydrate into aluminum oxide and hydrogen chloride gas by partially decomposing aluminum chloride hydrate in a decomposition reactor by heating to a temperature of 120 to 400°C, followed by calcination of the partially decomposed aluminum chloride hydrate in a calcination reactor to form aluminum oxide at temperature from 850 to 1200°C, characterized in that aluminum chloride hydrate is mixed with aluminum oxide in a mixer with intensive stirring at a mass ratio of aluminum chloride hydrate to aluminum oxide from 1:1 to 10:1 and the resulting mixture is fed into a decomposition reactor, which is a fluidized bed reactor.

2. The method according to claim 1, characterized in that at least part of the aluminum oxide from the calcination stage is recycled to the decomposition stage.

3. The method according to claim 2, characterized in that the recycled alumina has a temperature of from 600 to 1100°C when entering the decomposition reactor.

4. A method according to any of the preceding claims, characterized in that at least part of the aluminum oxide from the decomposition step is recycled to the mixer.

5. The method according to claim 4, characterized in that the recycled alumina for mixing in the mixer has a temperature below 100°C.

6. A method according to any of the preceding claims, characterized in that the aluminum chloride hydrate is passed through a lump breaker and/or a dryer before being fed into the mixer.

7. Method according to any of the preceding claims, characterized in that the calcination is carried out in a fluidized bed or in a rotary kiln.

8. Method according to any of the preceding claims, characterized in that the decomposition and/or calcination is carried out in a circulating fluidized bed.

9. A method according to any of the preceding claims, characterized in that steam and/or air are added to the decomposition stage and/or air and/or fuel are added to the calcination stage.

10. The method according to any of the preceding claims, characterized in that the exhaust gases are separately removed from the decomposition stage and the calcination stage for treatment of the exhaust gas.

11. The method according to claim 10, characterized in that the treatment of the exhaust gas includes a quenching step and/or a scrubber treatment step and/or an absorption step.

12. Method according to any of the preceding paragraphs, characterized in that mixing is carried out in a mixer with knives and/or plowshares and/or blades.

13. The method according to claim 12, characterized in that the knives rotate at least twice as fast as the ploughshares.

14. Method according to any of the preceding claims, characterized in that the residence time in the mixer is more than one minute.

15. An installation for thermal conversion of aluminum chloride hydrate into aluminum oxide and hydrogen chloride gas for carrying out the method according to any one of claims 1 to 14, including a decomposition reactor (120) for decomposing aluminum chloride hydrate and a calcination reactor (130) for calcination

-