ES2843264T3 - Método de producción de derivados del cloruro de aluminio - Google Patents

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Abstract

Un método para producir partículas de hidrato de cloruro de aluminio de una basicidad deseada, comprendiendo dicho método: aplicar una corriente de gas calentado a un molino circular para establecer y mantener una corriente de gas circulante dentro del molino a una temperatura de funcionamiento constante en un intervalo de entre 93 °C y 204 °C (200 °F y 400 °F); alimentar cristales de hexahidrato de cloruro de aluminio en el molino circular, en donde se forman partículas de hidrocloruro de aluminio y las partículas resultantes se separan en función de la densidad de partículas, teniendo las partículas una basicidad que es función de la temperatura de funcionamiento constante; y recolectar partículas secas de hidrocloruro de aluminio cuando las partículas salen del molino circular.

Description

DESCRIPCIÓN
Método de producción de derivados del cloruro de aluminio
Campo técnico
La presente divulgación se refiere a la producción de una familia de productos de cloruro de aluminio seco que varían de cero por ciento básico, hexahidrato de cloruro de aluminio (HEX), a 85,6 por ciento básico, hidrocloruro de aluminio (ACH) usando fuentes no elementales de materiales brutos mediante el uso de un proceso mejorado de tratamiento de HEX para producir productos de cloruro de aluminio seco de basicidad específica.
Antecedentes
En el mercado del cloruro de aluminio existe una demanda de productos que van desde soluciones que contienen ácido clorhídrico libre hasta productos, tanto líquidos como secos, de niveles crecientes de basicidad. El cloruro de aluminio tiene la fórmula química general de Aln(OH)mCÍ3n-m. La basicidad se define como la relación de £1
3n donde m es menor o igual a 5,2.
No es deseable usar aluminio elemental como fuente de aluminio para producir estos productos debido a la disponibilidad controlada y la volatilidad de los precios del metal en el mercado de productos básicos. Las fuentes de aluminio como el mineral de aluminio (bauxita), el mineral de aluminio refinado (trihidrato de aluminio (ATH)) o varias formas presolubilizadas son más deseables debido a su disponibilidad y precio relativamente estable.
La producción de productos de alta basicidad partiendo de aluminio de fuentes no metálicas requiere cantidades de energía que aumentan rápidamente a medida que aumenta la basicidad. Además de la energía, la estabilidad del producto final comienza a disminuir una vez que el índice de basicidad es superior a 0,3. A partir de este punto ( índice de basicidad 0,3) hasta un índice de basicidad de 0,83 se puede usar tecnología similar a la divulgada en la patente número 5.985.234 , típicamente con metal de aluminio como un material de partida.
Un enfoque alternativo para aumentar el índice de basicidad es eliminar el cloruro de la molécula en lugar de añadir aluminio. Bajo este enfoque, se produce una solución simple de cloruro de aluminio utilizando una fuente de aluminio no elemental. Se sabe que las soluciones de cloruro de aluminio cuando se concentran más allá de la saturación forman cristales de hexahidrato de cloruro de aluminio y que estos cristales, cuando se exponen al calor, se descomponen, liberando cloruro de hidrógeno y agua. Este enfoque se ha aplicado para producir óxido de aluminio de alta pureza y, en menor grado, para producir cloruro de aluminio básico, pero solo en operaciones discontinuas. Un proceso que reduce el requisito de las operaciones discontinuas daría como resultado una eficiencia aumentada de producción, un menor coste y una seguridad mejorada.
El documento DD 273 824 se refiere a la producción de alúmina (óxido de aluminio) y divulga un método para la producción de alúmina que comprende: triturar partículas de hexahidrato de cloruro de aluminio; tratar térmicamente las partículas de hexahidrato de cloruro de aluminio a 130-200 ° C hasta obtener una relación de nAl:nCl de 1:3; dejar que las partículas parcialmente descompuestas reaccionen con agua para formar un sol de cloruro de aluminio básico; y calcinar el sol de cloruro de aluminio básico a 400-700 ° C en óxido de aluminio.
Además, el documento WO 90/08738 se refiere a compuestos de aluminio y su preparación, y divulga un proceso de reacción de alúmina con ácido clorhídrico, posiblemente mezclado con ácido sulfúrico para obtener un compuesto de fórmula [Ah(OH)xCly(SO4)z]n, que requiere secado.
Varias publicaciones describen sistemas que utilizan molinos y movimiento de rotación para deshidratar y secar materiales. Véase p. ej., las patentes de Estados Unidos 6.145.765; 5.167.372; 4.390.131; 3.462.086; 2.470.315; y la publicación de EE.UU. número 2004/0040178. Estos sistemas no abordan cuestiones asociadas con los requisitos estrictos, como el manejo de ácido clorhídrico desarrollado que deben abordarse en la producción de productos de cloruro de aluminio de basicidad específica. En otro enfoque, los sistemas de secado instantáneo implican pulverizar suspensión sobre un secador y aplicar alta temperatura para evaporar los componentes gaseosos y líquidos. Véase p. ej., la patente de EE.UU. 5.573.582.
La evaporación, cristalización y recuperación de cristales formados son bien conocidas en la técnica. Véase, por ejemplo, McCabe y Smith 1976, Unit Operations of Chemical Engineering, en particular, las siguientes secciones: Evaporation, páginas 425-463 a 11-118, Cristallization, páginas 852 a 894, y Filtration, páginas 922 a 953; y Perry's Chemical Engineering Handbook (7a Ed. Perry y Green, 1999), secciones: Evaporation, páginas 11-107 a 11-118, Cristallization, páginas 18-35 a 18-55, y Filtration, páginas 18-74 a 18-125.
Resumen
Las realizaciones de la presente divulgación incluyen productos de hidrocloruro de aluminio que comprenden partículas de hidrocloruro de aluminio en forma de cristales fracturados, teniendo las partículas una basicidad en el intervalo de 0% a aproximadamente 85,6 %, y una relación de superficie específica al peso de aproximadamente 295 a aproximadamente 705 m2/kg, incluyendo ambos puntos extremos y todos los valores numéricos entre ellos, donde la relación se mide mediante difracción láser. En una realización relacionada, las partículas de cristal fracturado tienen un tamaño medio de partícula en el intervalo de aproximadamente 10 a aproximadamente 15 micrómetros. En una realización adicional, las partículas tienen una basicidad de aproximadamente 83% y una relación de superficie específica a peso en el intervalo de aproximadamente 575 a aproximadamente 700 metros cuadrados por kilogramo, medida por difracción láser. En otra realización relacionada, las partículas de cristal fracturado tienen una basicidad de aproximadamente 50%, aproximadamente 60%, aproximadamente 72%, aproximadamente 83% o aproximadamente 85%.
Las realizaciones de la presente divulgación también incluyen un método para producir partículas de hexahidrato de cloruro de aluminio de una basicidad deseada que incluye aplicar una corriente de gas a alta temperatura a un molino circular para establecer y mantener una corriente de gas que circula dentro del molino a temperatura constante. Los cristales de hexahidrato de cloruro de aluminio se introducen en el molino circular calentado, donde los cristales se forman en partículas de hidrocloruro de aluminio y se separan en base a la densidad de las partículas. Las partículas resultantes tienen una basicidad que es función de la temperatura constante, y se secan y recogen cuando salen del molino circular. En una realización relacionada de la presente divulgación, la temperatura constante está en el intervalo de 200 °F a 400 °F y las partículas secadas recogidas del molino tienen un intervalo de basicidad de aproximadamente 50% a aproximadamente 85,6%. En una realización relacionada adicional de la presente divulgación, la temperatura constante está en el intervalo de 220 °F a 240 °F y las partículas secas comprenden AbCb con una basicidad de 0 a 5%.
En otra realización relacionada de la presente divulgación, la temperatura constante está en el intervalo de 260 a 280 °F, y las partículas comprenden Ab(OH)Cb con una basicidad de aproximadamente 14 a 18%. En una realización relacionada adicional de la presente divulgación, la temperatura constante es de aproximadamente 300 - 310 °F y las partículas secas comprenden Ab(OH)2CU y tienen una basicidad de aproximadamente 31 a 35%.
En otra realización relacionada de la presente divulgación, la temperatura constante es de aproximadamente 340 -350 °F y las partículas secas comprenden Ab(OH)3Cb y tienen una basicidad de aproximadamente 38 a 52%. En una realización relacionada adicional de la presente divulgación, la temperatura constante es de aproximadamente 350 a 360 °F y las partículas secas comprenden Ab(OH)4Cb y tienen una basicidad de aproximadamente 64 a 68%. En otra realización relacionada más de la presente divulgación, la temperatura constante es de aproximadamente 380 a 400 °F y las partículas secas comprenden Ab(OH)5Cl y tienen una basicidad de aproximadamente 81 a 85%.
En otra realización relacionada de la presente divulgación, la corriente de gas comprende aire ambiente y vapor.
En otra realización aún relacionada de la presente divulgación, las partículas secas tienen una densidad aparente de aproximadamente 40 a aproximadamente 65 libras por pie cúbico (640,7 a 1041,2 kg/m3); y/o una superficie específica mayor que aproximadamente 300 metros cuadrados por kilogramo y menor que aproximadamente 700 metros por kilogramo; y o una superficie específica mayor que 500 metros cuadrados por kilogramo y menor que 600 metros por kilogramo.
En una realización de la presente divulgación, se proporciona un método para producir hidratos de cloruro de aluminio de diversa basicidad; el método incluye aplicar una corriente de gas a alta temperatura a un molino circular para mantener una temperatura constante creando una corriente circular calentada; alimentar una partícula HEX en el molino circular, en donde las partículas HEX comienzan a descomponerse formando partículas de diversas basicidades y densidades; las fuerzas centrífugas dentro del molino circular hacen que las partículas se separen en base a la densidad de las partículas; velocidad de alimentación variante para mantener una temperatura de salida constante; y recoger partículas secas cuando las partículas salen del molino circular.
Las realizaciones de la presente divulgación también incluyen partículas de hidrocloruro de aluminio producidas mediante los métodos descritos en este documento y/o con una o más propiedades de partículas descritas en este documento, que incluyen basicidad en el intervalo de 0% a aproximadamente 85,6%; relación de superficie específica al peso de aproximadamente 295 a aproximadamente 705 m2/kg; y una densidad aparente de aproximadamente 40 a aproximadamente 65 libras por pie cúbico (640,7 a 1041,2 kg/m3).
Los productos de cloruro de aluminio descritos en este documento se producen de manera eficiente usando métodos y sistemas que reducen en gran medida la energía requerida para preparar productos de cloruro de aluminio que tienen una basicidad deseada y, por lo tanto, una reducción correspondiente de los costes de producción.
Las realizaciones de la presente divulgación también incluyen métodos para utilizar las partículas de hidrocloruro de aluminio descritas en este documento en aplicaciones tales como tratamiento de aguas residuales, fabricación de sistemas de soporte de catalizadores y otras aplicaciones de productos de cloruro de aluminio.
Breve Descripción de los Dibujos
Las características anteriores de las realizaciones se entenderán más fácilmente por referencia a la siguiente descripción detallada, tomada con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
La Figura 1 es un diagrama de flujo de un método para la producción de cloruro de aluminio de diversas basicidades de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La Figura 2 es una representación esquemática de una realización de la presente divulgación de un sistema para la producción de hidratos de cloruro de aluminio de diversas basicidades de acuerdo con el método de la Figura 1.
La Figura 3 es un gráfico (A) que muestra los resultados del análisis de la distribución del tamaño de partículas de las partículas de cloruro de aluminio producidas por molienda (primer pico), secado por pulverización (segundo pico) o usando un secador de lecho fluido (tercer pico). También se muestra una tabla (B) que muestra los valores numéricos de las distribuciones de tamaño de partícula. Las partículas de cloruro de aluminio producidas por molienda se produjeron de acuerdo con una realización de la presente divulgación y tienen una basicidad de aproximadamente 83%. Las partículas producidas por secado por pulverización se produjeron mediante métodos de la técnica anterior. De manera similar, las partículas producidas utilizando un secador de lecho fluido se produjeron mediante métodos de la técnica anterior.
La Figura 4 muestra los resultados de la microscopía electrónica de barrido (SEM) de las partículas de cloruro de aluminio de la técnica anterior producidas por secado por pulverización (cuyas partículas también son un objeto de la Figura 3), incluyendo la imagen SEM las marcas del tamaño de partícula.
La Figura 5 muestra los resultados de la microscopía electrónica de barrido de las partículas de cloruro de aluminio de la técnica anterior producidas en un secador de lecho fluido (FBD) (cuyas partículas también son objeto de la Figura 3), incluyendo la imagen SEM las marcas del tamaño de partícula.
La Figura 6 muestra los resultados de la microscopía electrónica de barrido de las partículas de cloruro de aluminio producidas por molienda de acuerdo con una realización de la presente divulgación (partículas que también son un objeto de la Figura 3), incluyendo la imagen SEM las marcas del tamaño de partícula.
Descripción Detallada
Definiciones. Tal como se usan en esta descripción y las reivindicaciones adjuntas, los siguientes términos tendrán los significados indicados, salvo que el contexto requiera lo contrario:
Cloruros de Polialuminio: Los cloruros de polialuminio son productos de hidróxido de cloruro de aluminio, AlCl(OH)2 , AlCb(OH) y AbCl(OH)5. Una fórmula representativa es: AbCla-n(OH)n, donde n=2,7 a 5 para los productos formados mediante el proceso divulgado en este documento. Se cree que, cuando estos productos se diluyen, se forman especies poliméricas como: Al13O4OH)24(H2O)12 7Cl.
Cloruros de Alum inio Básico: Estos son compuestos que tienen la fórmula: Ab(OH)n(Cl)6-n, donde n es mayor que cero y menor que o igual a 1,5. Se cree que las soluciones de estos compuestos contienen: Al(H2O)6+ 3Cl; Al2(OH)2(H2O)s+ 4Cl; y Al(OH)(H2O)5+ 2Cl.
Concentración de Sal de Alum inio de los Productos de Reacción: La concentración de sal de aluminio indicada como presente en un producto de reacción se refiere a la cantidad de óxido de aluminio que habría sido necesaria para elaborar el producto. Por lo tanto, se describe que los productos tienen un cierto porcentaje de AbO3 aunque el óxido de aluminio no esté realmente presente en el producto. Esta es una práctica común en la técnica y permite comparar productos basándose en su química.
Difracción láser: La difracción láser es un método para determinar, entre otras cosas, la superficie específica por unidad de peso, utilizando difracción óptica como se describe en la norma ISO 13320:2009 "Análisis del tamaño de partículas - Métodos de difracción láser".
Basicidad: El cloruro de aluminio tiene la fórmula química general de Aln(OH)mCbn-m. La basicidad es la relación de m
~ donde m es menor que o igual a 5,2.
La invención se define mediante las reivindicaciones adjuntas. Cualquier realización que no se encuentre dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas no forma parte de la invención.
La divulgación resumida anteriormente puede entenderse mejor haciendo referencia a la siguiente descripción, los dibujos adjuntos y las reivindicaciones enumeradas a continuación. Las realizaciones de la descripción, que se presentan a continuación para permitir la práctica de una implementación de la divulgación, no pretenden limitar la realización preferida, sino servir como un ejemplo particular de la misma. Aquellos expertos en la técnica deberían apreciar que pueden usar fácilmente la concepción y las realización específicas divulgadas como una base para modificar o diseñar otros métodos y sistemas para llevar a cabo los mismos objetivos de la presente divulgación. Aquellos expertos en la técnica también deberían darse cuenta de que tales conjuntos equivalentes no se apartan del alcance de la divulgación.
Un método optimizado para la producción de cristales de hexahidrato de cloruro de aluminio se muestra en el diagrama de flujo de la Figura 1, e incluye las siguientes etapas:
(1) Evaporación/Cristalización 200, (2) Recuperación de Cristal 220, (3) Secado y/o descomposición de Cristales 230, y (4) Recolección y Procesamiento de cristales 240.
(1) Evaporación/Cristalización 200:
Los cristales de hexahidrato de cloruro de aluminio se crean a partir de una solución de cloruro de aluminio, con evaporación del agua no deseada con calor en el intervalo general de 230-250 grados Fahrenheit. Un método para realizar la etapa 200 de evaporación/cristalización es en un sistema discontinuo.
En una realización de la presente divulgación, una solución de cloruro de aluminio comercialmente estándar a una concentración de 10,7% AbO3 o 28,0% AbCb se carga a un tanque de proceso agitado. La solución se hace circular a través de un intercambiador de calor externo donde se usa vapor de proceso para elevar la temperatura de la solución hasta casi la ebullición (entre 230 °F y 235 °F). El líquido calentado se extrae a través de un venturi y se devuelve al tanque de proceso donde el vacío de un ventilador de tiro inducido provoca ebullición y evaporación localizadas del agua del sistema. La eliminación de agua de la solución causa que la concentración de cloruro de aluminio aumente al punto de saturación de 12,4% AbO3 o 32,4% AbCb. Cuando la concentración de la solución excede la concentración de saturación, comienzan a formarse cristales de hexahidrato de cloruro de aluminio (HEX). Este proceso se continúa hasta que el volumen de cristales en la solución de recirculación excede el 30 por ciento en volumen.
Una vez que se alcanza el 30 por ciento en volumen de la concentración de cristales, el flujo de vapor se detiene y la solución se transfiere a un tanque de recolección agitado donde se enfría a entre 160 °F y 180 °F para permitir que los cristales maduren y crezcan en tamaño nominalmente entre 30 y 40 mallas Tyler. Esta etapa facilita la eliminación de las aguas madres de los cristales en la etapa de recuperación que alimenta la etapa de recuperación de cristales. El sistema evaporador se recarga con solución de cloruro de aluminio y se repite el proceso.
(2) Recuperación de Cristal 220:
En la segunda etapa 220 de una realización preferida del proceso de la presente divulgación, la solución de cloruro de aluminio que contiene los cristales HEX se alimenta a un filtro de placa y marco donde los cristales se separan de la solución. La solución se devuelve al tanque de almacenamiento de cloruro de aluminio que alimenta el sistema evaporador. Una vez que las cámaras de filtración están llenas de cristal, el licor madre contenido en la torta se expulsa de la torta de cristal utilizando aire seco comprimido entre 10 y 20 PSIG. A continuación, los cristales se descargan del filtro y se recogen en una tolva de alimentación equipada con un alimentador de velocidad variable.
(3) Secado y/o descomposición de Cristal - 230:
En una tercera etapa del proceso 230, el alimentador de velocidad variable descarga los agregados desaglomerados en un molino 540 de secado/triturado de energía ultrarrápido. El molino 540 de secado/triturado es un tubo circular. En algunas realizaciones de la presente divulgación, el tubo se alarga como se muestra en la Figura 2, sin embargo, se contempla que se pueden utilizar otras formas circulares, pero en todas las aplicaciones de esta tecnología se requiere un sistema que aplica fuerzas centrífugas o de gravitación para inducir la separación de partículas basado en densidad.
El molino 540 de secado/triturado tiene una entrada 585 a través de la cual se introduce e1HEX de la etapa 2. La velocidad de alimentación se varía para mantener una temperatura de salida constante del molino. Esto es importante ya que la basicidad del producto es una reacción dependiente del tiempo y la temperatura y se basa en la cantidad de energía que puede absorber el HEX. Dado que el tiempo de contacto dentro del molino es corto y consistente (5-10 segundos), mantener la temperatura de salida del molino 540 junto con la temperatura del suministro de gas ayuda a producir el producto deseado.
Las variaciones en la humedad libre de la alimentación al molino afectan a la velocidad de producción del producto elaborado. A medida que aumenta la humedad, se consume más energía para evaporar la humedad. Con menos energía presente, la alimentación al molino debe ajustarse para que la relación de h Ex seco a la energía absorbida se mantenga para realizar la reacción de descomposición.
Debido al corto tiempo de residencia, la alimentación está expuesta a la energía térmica dentro del molino, se deben realizar ajustes constantes de la velocidad de alimentación para ajustar cualquier variabilidad del almacenamiento de la alimentación, con el fin de mantener una temperatura de salida constante del sistema. Esto se logra mediante el uso de un circuito de control de retroalimentación, siendo la temperatura 546 de salida del molino la variable de control y la velocidad del alimentador 550 el elemento de control. La basicidad típica del producto en asociación con la temperatura de salida del molino 540 de cada producto se muestra a continuación en la Tabla 1.
Tabla 1
Figure imgf000006_0001
La energía se aplica por convección en el molino y proviene del aire caliente y/o vapor sobrecalentado a través de la(s) boquilla(s) tangencial 542, 543, 544. Se encontró que la adición de vapor al gas de suministro aumentaba la velocidad de producción. En una realización de la presente divulgación, una parte del aire se puede reemplazar con un gas condensable para aliviar el volumen de gas cargado de HCl en el sistema de recuperación. En una realización preferida de la presente divulgación, sin embargo, se usa vapor. Esta mezcla se suministra al molino entre 400 °F y 1.200 °F y produce velocidades dentro del molino de entre 3000 y 6000 pies por minuto.
A medida que las partículas de HEX se secan y/o se descomponen, pierden densidad aparente debido a la eliminación de agua y HCl de la partícula, haciendo que la red cristalina sea más porosa. Es esta porosidad en la superficie de la partícula la que hace que la parte interna de la partícula se aísle del calor aplicado y, por lo tanto, resista la descomposición. Las colisiones con otras partículas en el molino y el impacto contra las paredes del molino evitan que los cristales se aglomeren cuando las partículas circulan por el interior del molino. Tales colisiones y movimientos también sirven para limpiar el producto terminado de la superficie de las partículas exponiendo material más húmedo y/o menos descompuesto a la energía del sistema. Tal exposición presenta una ventaja distinta e inesperada sobre los procesos conocidos anteriores y hace que el presente proceso sea más beneficioso sobre otros métodos conocidos de fabricación de los productos deseados. Sin este escurrido y/o triturado en el molino, la superficie exterior de la partícula se descompondrá en exceso, mientras que el interior permanecerá subdescompuesto. Los productos sobredescompuestos se vuelven insolubles y, por lo tanto, son productos inútiles y/o producen soluciones muy viscosas que son difíciles de usar o funcionan deficientemente en aplicaciones de productos.
Los procesos de descomposición como se describen en este documento y en la técnica anterior producirán soluciones ácidas diluidas durante la producción o al limpiar el equipo. Un aspecto importante de los productos producidos mediante el proceso de la presente divulgación es que estos productos pueden fabricarse con una basicidad superior al 83%. El producto de alta basicidad se puede diluir con las soluciones ácidas anteriores producidas por descomposición y aún generar una ACH líquida con una basicidad superior al 83%. Hasta donde sabemos, esto no es posible con ningún producto conocido anteriormente, ya que el material producido a un promedio superior al 83% de basicidad contendrá producto sobredescompuesto en el exterior de la partícula y material subdescompuesto en el centro. Esto generará material insoluble que es extremadamente difícil de filtrar y dará como resultado la pérdida de materias primas.
Actualmente, los productos comerciales de ACH seca se obtienen haciendo reaccionar cloruro de aluminio, cloruro de aluminio básico o ácido clorhídrico con aluminio metálico. Esto genera una solución al 50% de ACH que luego se seca por pulverización. Este es un proceso intensivo en energía porque todo el agua debe evaporarse y la producción de aluminio metálico también requiere mucha energía. El producto de este proceso de secado por pulverización son cristales esféricos de dihidrato de hidrocloruro de aluminio de los cuales el 90 por ciento son menores de 71 micrones.
Véase la Figura 3. La difracción de luz láser ha determinado que estos productos tienen una superficie específica de menos de 100 metros cuadrados por kilogramo. La pequeña superficie específica puede limitar la utilidad del producto como reactivo químico seco. Las dos aguas de hidratación también prohíben el uso como reactivo seco ya que el dihidrato de ACH se disuelve rápidamente en agua fría.
Los productos de la anterior Tecnología de Secador de Lecho Fluido también tienen pequeñas superficiales específicas de menos de 100 metros cuadrados por kilogramo. Son cilindros cristalinos largos de los que el 90 por ciento del material tiene menos de 369 micrones. Véase la Figura 4. Estos productos contienen menos de dos aguas de hidratación, pero carecen de superficie específica para una buena reactividad como reactivo seco. La pequeña área específica puede provocar tiempos de reacción más largos, lo que puede resultar problemático en algunas reacciones.
Los productos de esta divulgación son cristales fracturados de los cuales el 90 por ciento son menores que 17 micrómetros. Una característica específicamente única de estos productos es la gran superficie específica de las partículas formadas. Veáse la Figura 6. La superficie específica de estos productos, al 83% de basicidad, en base al análisis de difracción láser, está en el intervalo de aproximadamente 575 a aproximadamente 700 metros cuadrados por kilogramo. Dado que el cristal de hexahidrato libera más agua y ácido clorhídrico a medida que aumenta la basicidad, se puede demostrar que los productos de basicidad más baja tendrían una superficie específica más pequeña que los productos de basicidad más alta. La Tabla 2 a continuación demuestra lo que se puede esperar.
Tabla 2
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Si no se mantienen las condiciones adecuadas, el promedio de las descomposiciones puede ser el valor deseado, pero la desviación estándar será amplia y producirá un producto que puede no tener las propiedades o estabilidad deseadas. Las fuerzas centrífugas dentro del molino hacen que el material del interior se separe en base a la densidad de las partículas. El material más denso (más húmedo/menos descompuesto) migrará al radio exterior del molino y se alejará de la descarga del molino 590 y se retendrá por más tiempo, mientras que el menos denso (más seco/más descompuesto) viajará hacia el radio interior del molino y salir del sistema a través de la descarga del molino 590 como producto deseado. La descomposición libera agua y cloruro de hidrógeno en forma de gas de las partículas a medida que se descomponen.
Las aguas de hidratación variarán con la basicidad del producto producido. El material de aproximadamente 70% de basicidad tiene dos aguas de hidratación, el 83% de basicidad tiene aproximadamente la mitad de agua de hidratación y el producto se vuelve totalmente anhidro a más del 85% de basicidad. El ACH comercialmente disponible (83% de basicidad) tiene dos aguas de hidratación.
(4) Recolección y Procesamiento de Cristal.
En una etapa final 240 se recogen y procesan cristales de la basicidad apropiada. El producto sale de la descarga del molino 590 y también contiene cloruro de hidrógeno y agua en forma gaseosa. La separación primaria se realiza mediante un separador ciclónico 570. El material descargado del ciclón todavía contendrá gas cloruro de hidrógeno y vapor de agua. Antes de que estos componentes tengan la oportunidad de condensarse y ser absorbidos por el producto, se eliminan del sistema haciendo pasar aire a través del producto en un lecho fluidizado o haciendo funcionar el ciclón en condiciones de vacío. Una vez que el producto se separa de la corriente de gas, se transporta a un recipiente de almacenamiento. Una vez en el contenedor de almacenamiento, el producto se empaqueta como está o se envía a un procesamiento adicional para producir un producto líquido.
Una ventaja sobre este proceso sobre los diseños anteriores con tecnología Secador de Lecho Fluidizado (FBD, por sus siglas en inglés) es la densidad aparente más pesada del producto. La densidad aparente más pesada permite menos espacio en el contenedor de almacenamiento y requerirá menos volumen cuando se envíe. La densidad aparente de ACH fabricado a partir de este proceso puede variar de 55 a 60 libras por pie cúbico (881 a 961 kg/m3), mientras que el material de un sistema FBD puede variar de 18 a 25 libras por pie cúbico (288 a 400 kg/m3).
COMPONENTES DEL SISTEMA
En una realización de la presente divulgación, en la Figura 2 se muestra un sistema para la producción de cloruros de aluminio de diversas basicidades. En el sistema, se colocan cristales de hexahidrato de cloruro de aluminio en un alimentador 550 de cristal de velocidad variable. El alimentador de cristal de velocidad variable está conectado al molino 540 mediante un conducto 501 que se une a la entrada 585 del molino. Se suministra aire, vapor o gas al molino 540. El aire ambiental se proporciona a través de un ventilador 520 de suministro de aire que está conectado a un calentador de aire 530. El vapor se suministra a través de una fuente de suministro de vapor y un medidor 510 de flujo de vapor mide el flujo inicial de vapor en el sistema. El flujo de suministro de vapor se controla mediante una válvula 511 de control de flujo de vapor. El vapor o gas y el aire ambiente se mezclan y se envían al colector 541 de suministro de gas mixto. La presión y la temperatura del aire mezclado se miden en el soplador y el calentador a través de un medidor 531 de presión de suministro mixto y un medidor 532 de temperatura de suministro de gas mixto.
El aire mezclado se divide en varias boquillas , 543, 543, 544, de alimentación de gas mixto. Se contempla que el número de boquillas pueda variar dependiendo del tamaño del molino 540. El producto sale del molino 540 en la descarga del molino 590 que se conecta a una línea 560 de transporte de producto. La temperatura y presión de salida se miden en la descarga del molino 590 o en la línea 560 de transporte de producto mediante un medidor de presión de salida del molino 545 y un medidor 546 de temperatura de salida del molino.
La línea 560 de transporte de producto entrega el producto al ciclón 570 separador de aire/sólidos. El ciclón 570 separador de aire/sólidos está conectado a un ventilador de tiro inducido 580 del sistema. El ventilador 580 de tiro inducido del sistema ayuda a recuperar el exceso de aire, agua y HCl. El ciclón 570 separador de aire/sólidos deposita producto de cloruro de aluminio seco en la esclusa 572 de aire de producto y el producto puede ser entonces recolectado.
La ACH comercialmente disponible se prepara mediante digestión elemental de aluminio en HCl o soluciones de cloruro de aluminio. Luego, el producto seco se elabora comúnmente secando por pulverización soluciones de ACH, que es un proceso costoso. Cuando se usa un sistema de este tipo, es ventajoso procesar partículas de menos de 100 micrómetros para evitar la obstrucción de los pulverizadores de aerosol. Los productos de hidrocloruro de aluminio producidos como se describen en este documento se producen de una manera que elimina la costosa etapa de secado por pulverización, pero produce pequeñas partículas con una superficie específica alta y con la basicidad deseada.
Las realizaciones de la divulgación descritas anteriormente están destinadas a ser meramente ilustrativas; numerosas variaciones y modificaciones resultarán evidentes para los expertos en la técnica.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un método para producir partículas de hidrato de cloruro de aluminio de una basicidad deseada, comprendiendo dicho método:
aplicar una corriente de gas calentado a un molino circular para establecer y mantener una corriente de gas circulante dentro del molino a una temperatura de funcionamiento constante en un intervalo de entre 93 °C y 204 °C (200 °F y 400 °F);
alimentar cristales de hexahidrato de cloruro de aluminio en el molino circular, en donde se forman partículas de hidrocloruro de aluminio y las partículas resultantes se separan en función de la densidad de partículas, teniendo las partículas una basicidad que es función de la temperatura de funcionamiento constante; y
recolectar partículas secas de hidrocloruro de aluminio cuando las partículas salen del molino circular.
2. El método de la reivindicación 1, en donde las partículas secas recogidas del molino tienen un intervalo de basicidad de 0 a 85,6%.
3. El método de la reivindicación 1, en donde la temperatura de funcionamiento constante está en el intervalo de entre 104 y 116 °C (220 y 240 °F), opcionalmente en donde las partículas secas recogidas del molino comprenden AbCb y tienen una basicidad de 0 a 5%.
4. El método de la reivindicación 1, en donde la temperatura de funcionamiento constante está en el intervalo entre 127 y 138 °C (260 y 280 °F), en el que opcionalmente las partículas secas recogidas del molino comprenden Ab(OH)Cb y tienen una basicidad de 14 al 18%.
5. El método de la reivindicación 1, en donde la temperatura de funcionamiento constante está en el intervalo entre 149 y 154° C (300 y 310 °F), en el que opcionalmente las partículas secas recogidas del molino comprenden Al2(OH)2Cl4 y tienen una basicidad de 31 a 35%.
6. El método de la reivindicación 1, en donde la temperatura de funcionamiento constante está en el intervalo de entre 171 y 177 °C (340 y 350 °F), en donde opcionalmente las partículas secas recogidas del molino comprenden Al2(OH)aCl3 y tienen una basicidad de 38 a 52%.
7. El método de la reivindicación 1, en donde la temperatura de funcionamiento constante está en el intervalo de entre 177 y 182 °C (350 y 360 °F), en donde opcionalmente las partículas secas recogidas del molino comprenden Al2(OH)4Cl2 y tienen una basicidad de 64 a 68%.
8. El método de la reivindicación 1, en donde la temperatura de funcionamiento constante está en el intervalo de entre 193 y 204 °C (380 y 400 °F), en el que opcionalmente las partículas secas recogidas del molino comprenden Ab(OH)5Cl y tienen una basicidad de 81 a 85%.
9. El método de la reivindicación 1, en donde la corriente de gas comprende aire ambiente y vapor.
10. El método de la reivindicación 1, en donde dichas partículas secas tienen una densidad aparente de 636 a 1042 kg/m3 (40 a 65 libras por pie cúbico).
11. El método de la reivindicación 1, en donde dichas partículas secas tienen un tamaño medio de partícula en el intervalo de 10 a 15 micrómetros.
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