JPH0710724B2 - 塩化アルミニウム粒子およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、新規な塩化アルミニウム粒子とこの塩化アル
ミニウム粒子を製造する方法に関するものである。

従来の技術 塩化アルミニウムは有機化学の分野における触媒として
利用されたり、化粧品産業で利用されることが多い。塩
化アルミニウムを製造する際にはガス状の塩化アルミニ
ウムが得られるが、場合によっては他の生成物がこの塩
化アルミニウムに混合していることがある。そこで、室
温に冷やした壁面上に塩化アルミニウムを凝縮させて分
離する。このようにすると殻（クラスト）状の塩化アル
ミニウムが得られるが、振動や衝撃といった機械的手段
を用いてこの殻を壁面から剥離させる。冷却した壁面と
しては、単に室温と同じ温度にした鋼鉄製タンクの内壁
面を利用する。

塩化アルミニウムの殻は粉砕して様々な形状の断片にす
るが、最も大きいものでも5cm未満のサイズになるよう
にする。粉砕操作の結果として塩化アルミニウム粉末が
得られる。この塩化アルミニウム粉末はふるいにかけ
て、ふるいを通過した細かい粉末を再利用する必要があ
る。1970年４月23日の日本国特許出願第34,988号および
第34,989号ならびに1970年５月18日の日本国特許出願第
42,243号には、ガス状塩化アルミニウムを分離する方法
が記載されている。この方法によると、まず温度を80〜
85℃に保った壁面上を塩化アルミニウムガスを通過さ
せ、次いで塩化アルミニウムが結晶化したときにこの壁
面を220℃に加熱してこの塩化アルミニウムの結晶を剥
離させて回収する。塩化アルミニウムの結晶が形成され
て成長しているときには結晶間が密着して殻になりやす
い。従ってこの殻を粉砕してふるいにかける必要があ
る。

問題点を解決するための手段 ところが本発明により、ほぼ円錐形であることを特徴と
する新しい塩化アルミニウム粒子が製造できるようにな
った。

この円錐の高さは0.5〜5cmであることが好ましい。ま
た、この円錐の底面の直径に対する高さの比は１〜10で
ある。

本発明によればさらに、このような塩化アルミニウム粒
子を得るための方法が提供される。

この方法というのは、塩化アルミニウムを含むガス流か
らほぼ円錐形の塩化アルミニウム粒子を得るための方法
であって、上記ガス流を70℃未満の温度の壁面に接触さ
せ、この壁面を加熱して塩化アルミニウム粒子を剥離さ
せることを特徴とする。

作用 この方法は、塩化アルミニウムを含むあらゆるガス、特
に塩化アルミニウムを製造する際に得られるガスに適用
することができる。

どの製造方法を用いるにしろ、塩化アルミニウムの製造
の途中の一段階で塩化アルミニウムガスが他のガスと混
合した状態で得られる。他のガスとしては不活性なガス
である窒素や空気のほか、反応の残留物である二酸化炭
素、一酸化炭素、塩素、塩化物等が挙げられる。この段
階は塩化アルミニウムそのものの製造法の一段階のこと
もあれば、アルミニウムを製造する目的でその途中に塩
化アルミニウムを得るために設けられている一段階のこ
ともある。

塩化アルミニウムを含む上記のガスは温度70℃未満に冷
却した壁面と接触させる。

塩化アルミニウムは円錐形の粒子としてこの冷却された
壁面に付着する。この壁面を加熱すると塩化アルミニウ
ム粒子は剥離するので、重力により回収することができ
る。

冷却壁面としては任意の立体の外部表面を用いることが
可能である。しかし、この立体は、１方向の長さが他の
２方向の長さと比べて短い、すなわち多少とも厚みのあ
る板状の平行六面体であることが好ましい。冷却壁の配
置はどのようであってもかまわない。実際、円錐形の塩
化アルミニウム粒子を得るためには温度のみが重要であ
る。しかし、この円錐形塩化アルミニウム粒子の剥離お
よび回収を容易にするためには壁面が鉛直に近い状態に
なっていることが好ましい。このようにしておくと、塩
化アルミニウム粒子は、剥離させて直ちに重力により容
易に回収することができる。

鉛直な板を用いる場合には大部分の面は鉛直になってお
り、この板の底と頂上の部分に狭い面が残る。底面に付
着した円錐形塩化アルミニウム粒子は問題なく落下す
る。これに対して頂上面に付着した円錐形塩化アルミニ
ウム粒子を落下させるのは容易ではない。

手作業や機械装置を避けたい場合には、この水平な頂上
面の代わりに稜が一部分高くなった二面体を用いる。

板の代わりに以下の性質を有する任意の立体を使用する
ことができる。その性質とはすなわち、 （１） 外部表面の大部分が鉛直である。

（２） 上部が尖った形または丸くなった形である。つ
まり、塩化アルミニウムが付着できるような水平な面を
もたない。

（３） 水平面であってもよいのは本質的にこの立体の
底面だけである。つまり、塩化アルミニウムがこの底面
の下側に付着する。

というものである。

上記の冷却壁面は、塩化アルミニウムガスが供給される
容器（またはタンク）の内側に配置することができる。

冷却壁面としては二重ジャケットを有する容器の内壁面
を利用するのが一般的である。

塩化アルミニウムを含むガスがこの容器内に導入される
と、塩化アルミニウムは円錐形の粒子としてこの容器内
の冷却壁面に付着する。非凝縮物質は、塩化アルミニウ
ム含有ガスの導入口とは別の穴から排出することが好ま
しい。塩化アルミニウムが付着する壁面は、塩化アルミ
ニウムに対して耐性のある材料であれば任意の材料で構
成することができる。例えば、普通の鋼鉄、ステンレス
鋼、または、ニッケルを主体とする合金を使用するのが
好ましい。また、この壁面は滑らかであることが好まし
い。

この壁面の温度は、熱交換流体を用いて70℃未満に維持
する。塩化アルミニウムが付着する壁面として立体の外
部表面を利用する場合には、この立体の内部に熱交換流
体を注入するのが望ましい。一方、壁面として二重ジャ
ケットを有する容器の内壁面を利用する場合には、二重
ジャケット内に熱交換流体を注入するのが望ましい。熱
交換流体としては、ガス、有機化合物、熱湯、低圧の水
蒸気等の任意の熱交換流体を用いることが可能である。

金属壁面を用いる場合には、熱交換流体の温度はこの金
属壁面の温度とほぼ等しくなる。従って、この壁面の温
度を調節するには熱交換流体の温度を調節するだけでよ
い。壁面の温度は、10〜70℃、好ましくは40〜60℃に維
持するのが望ましい。さらに、この壁面の温度は、塩化
アルミニウムが凝縮している間を通じて一定に保ことが
好ましい。

塩化アルミニウム含有ガスの圧力は重要な意味をもたな
い。同様に、容器内の圧力にも大きな意味がない。この
塩化アルミニウム含有ガスの圧力はたいていの場合に大
気圧またはそれに非常に近い値であり、塩化アルミニウ
ムの凝縮はこの圧力で行わせる。塩化アルミニウムは冷
却壁面と接触すると直ちに凝縮して円錐形の粒子にな
る。この円錐の先端が冷却壁面上に付着している。凝縮
により形成された結晶は主として円錐底面同士が互いに
接触しているが、互いの間で密着したり塊を形成したり
することは一般にはない。このようにして得られた塩化
アルミニウムは連続した殻を形成しておらず、円錐の底
面の間のすき間から壁面が見える。このような配列の円
錐形塩化アルミニウムが得られた時点で冷却されている
壁面の温度を上昇させて、円錐の頂部を液化または昇華
させる。すると重力により円錐形塩化アルミニウムが剥
離する。圧力が三重点の圧力（2.3気圧（絶対圧力））
よりも大きい場合には液化が起こり、圧力が三重点の圧
力よりも小さい場合には昇華が起こる。円錐形塩化アル
ミニウムは昇華により剥離させることが好ましい。壁面
は、この塩化アルミニウム粒子を剥離させるのに必要な
短い時間加熱するだけでよい。加熱温度は、多くの場合
220〜250℃である。

壁面を加熱するには熱交換流体を利用する。この熱交換
流体は、塩化アルミニウムを液化または昇華させるのに
十分な温度に加熱する。この熱交換流体は、壁面の温度
を70℃未満に維持するのに用いたのと同じ熱交換流体で
よい。この熱交換流体の温度を変えるには公知の任意の
方法を用いることができる。これとは反対に、高温流体
タンクと低温流体タンクを用いて交互にこの２つの流体
を壁面上を循環させることもできる。この２つの流体は
同じでも異なっていてもよい。

塩化アルミニウム粒子を剥離させるために壁面を加熱し
ている間は、塩化アルミニウム含有ガスを容器に導入す
るのを停止して塩化アルミニウム粒子が失われるのを防
ぐとよい。塩化アルミニウムは円錐形のものが得られ、
粉末は生じない。この円錐形塩化アルミニウムの温度
は、壁面に付着させている（結晶化）間のこの壁面の温
度とほぼ等しい。従って、この円錐形塩化アルミニウム
は冷却せずにそのまま貯蔵すること、特にドラム缶内に
入れることができる。塩化アルミニウム粒子全体を加熱
することがないよう、加熱操作は短時間だけ実施するこ
とが好ましい。この塩化アルミニウム粒子はふるいにか
ける必要がない。従って、ふるいを通過した粒子を再利
用する必要もない。円錐形塩化アルミニウムを剥離させ
るために壁面を加熱している間にこの円錐形塩化アルミ
ニウムはわずかに昇華することがある。従って、昇華し
た塩化アルミニウムが最初の容器に接続された別の容器
の冷却壁面に付着できるようにしておくとよい。塩化ア
ルミニウムを含む連続ガス流を利用する必要がある場合
には、少なくとも２つの容器を用意しておくのが一般的
である。一方の容器には冷却壁面を備えつけ、他方の容
器は塩化アルミニウムを剥離させるために加熱してお
く。次いで各容器の機能を交代させる。また、任意の数
の容器を用いることも可能である。塩化アルミニウムの
回収用に冷却内部壁面を利用する容器の代わりに、複数
の冷却壁またはその他の立体を複数の容器内に任意に配
置するとか、塩化アルミニウム含有ガス流の通路上に配
置することも可能である。さらに、同一の容器内に、塩
化アルミニウムを結晶化させる複数の冷却壁面と、剥離
させるべき塩化アルミニウムが付着した複数の高温壁面
とを設けることもできる。塩化アルミニウム粒子には、
ガス状態のときに含まれていた塩化アルミニウムAlCl₃
の他に不純物も含まれている可能性がある。本発明の塩
化アルミニウム粒子の利点は、手作業または機械的装置
に頼らずに重力で回収できる点である。

実施例 以下の実施例により本発明を明らかにする。

実施例１ 鉛直方向を向いた内径が150mm、高さが500mmのパイレッ
クス製の管を用意する。この管は上端と下端をステンレ
ス製のフランジで封止する。このようにして得られた容
器を、管とフランジの両方のまわりに巻きつけた電熱コ
イルを用いて加熱する。管の内部には鉛直方向を向いた
ステンレス製の中空な板を配置する。この板のサイズは
300mm×75mm×10mmである。この板には、上部に接続さ
れた内径6mmのステンレス製パイプを用いて熱交換流体
を供給する。このパイプは板の内部の部分が延長パイプ
となっていて、板の下部まで延びている。熱交換流体
は、板の上部に設けられた穴から内径6mmのステンレス
製のパイプを用いて外に出す。板は、本容器の蓋（上部
の蓋はフランジ）を貫通する熱交換流体供給用パイプに
よって管の中央に浮いた状態にされている。板の上部水
平面には螺旋管を取り付けて、この中を190℃よりも高
温に保った熱交換流体を循環させる。これは、この上部
水平面に塩化アルミニウム粒子が付着しないようにする
ためである。この螺旋管には、容器の蓋を貫通する内径
が6mm未満の２本のステンレス製パイプを用いて熱交換
流体を供給する。蓋は、板に注入する熱交換流体の入口
と出口ならびに螺旋管の入口と出口のほかに以下のもの
を備えている。

（１） 容器内の温度測定用であり、この容器の内部ま
で延びている熱電対付の穴。

（２） 塩化アルミニウムガス供給用の直径12mmのパイ
プ。

（３） 通気孔。

熱電対を用いて、熱交換流体が板から出るときの温度を
測定する。この温度は、塩化アルミニウム粒子が形成さ
れる壁面を構成する板の温度と等しいと考えられる。

（熱交換流体の温度を調節して）板の温度を50℃にした
後、４時間にわたって圧力が大気圧に等しい塩化アルミ
ニウムガスを312g/時の割合で容器内に導入する。容器
の内部の温度は165℃である。次いで、熱交換流体を急
速に加熱して壁面の温度を220℃にする。この約３分後
に塩化アルミニウム粒子はすべて壁面から剥離して容器
の底に落ちる。容器の底部のフランジをはずすと塩化ア
ルミニウム粒子を回収することができる。

実施例２ 実施例１と同じ操作を行うが、壁面の温度は34℃にす
る。

実施例３ 実施例１と同じ操作を行うが、壁面の温度は46℃にす
る。

実施例１〜３で得られた粒子は円錐形であり、その高さ
は10〜20mm、底面の平均直径は8mmである。粒子は、壁
面から剥離したときに完全に相互に分離していた。実施
例１においては、4mmのふるいで72重量％の塩化アルミ
ニウム粒子が通過せずに残った。2mmのふるいの場合に
は残留率は94.5重量％であり、1.2mmのふるいでは残留
率は97.7重量％であった。

実施例４（比較例） 実施例１と同じ操作を行うが、壁面の温度は本発明の適
用範囲外の81℃にする。

実施例５（比較例） 実施例１と同じ操作を行うが、壁面の温度は本発明の適
用範囲外の120℃にする。

実施例４と５においては塩化アルミニウムが棒状または
任意の形状の粒子になって互いに接合し、密な殻または
板を形成する。このため粉砕の必要がある。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ほぼ円錐形であり、円錐の高さが0.5〜5cm
   であり、円錐の底面の直径に対する高さの比が１〜10で
   あることを特徴とする塩化アルミニウムの一次粒子。
2. 【請求項２】塩化アルミニウムを含むガス流から塩化ア
   ルミニウム粒子を得るための方法において、 上記ガス流を70℃未満の温度の壁面に接触させ、この壁
   面を加熱して付着した塩化アルミニウム粒子を剥離させ
   ることを特徴とする、円錐の高さが0.5〜5cmであり、円
   錐の底面の直径に対する高さの比が１〜10であるほぼ円
   錐形の塩化アルミニウムの一次粒子を得る方法。
3. 【請求項３】塩化アルミニウム粒子が形成されている間
   を通じて上記壁面の温度を10〜70℃、好ましくは40〜60
   ℃に保つ特許請求の範囲第２項に記載の方法。
4. 【請求項４】塩化アルミニウム粒子が形成されている間
   を通じて上記壁面の温度を一定に保つ特許請求の範囲第
   ３項または第３項に記載の方法。
5. 【請求項５】塩化アルミニウム粒子を剥離させるために
   上記壁面を塩化アルミニウムの昇華温度よりも高い温度
   に加熱する特許請求の範囲第２〜４項のいずれか一項に
   記載の方法。
6. 【請求項６】塩化アルミニウム粒子を剥離させるために
   上記壁面を好ましくは塩化アルミニウムの昇華温度と25
   0℃の間の温度に加熱する特許請求の範囲第５項に記載
   の方法。
7. 【請求項７】塩化アルミニウム粒子を剥離させるために
   上記壁面を塩化アルミニウムの融点よりも高い温度に加
   熱する特許請求の範囲第２〜４項のいずれか一項に記載
   の方法。