NO152165B - Fremgangsmaate til fremstilling av vannfritt magnesiumklorid - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte

til fremstilling av vannfritt magnesiumklorid, særlig vannfritt magnesiumklorid som har en meget høy renhet og praktisk talt ikke inneholder magnesiumoksyd, og hvorav det kan fremstilles rent metallisk magnesium ved smelteelektrolysemetoden.

Det er kjent at magnesiumklorid-heksammoniat (MgCl2-6NH3) kan anvendes som et materiale for fremstilling av vannfritt magnesiumklorid, som kan omdannes til metallisk magnesium ved smelteelektrolysemetoden. Eksempelvis be-

skriver japansk patent nr. 89 519 og US patent nr. 3 092 450

en fremgangsmåte til fremstilling av vannfritt magnesiumklorid ved omsetning av magnesiumklorid med ammoniakk og spaltning av det resulterende magnesiumklorid-heksammoniat. De kjente prosesser er imidlertid teknisk ufordelaktige ved at det resulterende vannfrie magnesiumklorid inneholder betydelige mengder av forurensninger, slik at det magnesiummetall som erholdes, har lav renhetsgrad. De kjente prosesser er dessuten økonomisk ufordelaktige ved gjenvinningen av den følbare kjøle-energi og av ureagerte forbindelser på grunn av at ureagerte forbindelser i reaksjonsblandingen etter reaksjonen for fremstilling av magnesiumklorid-heksammoniat ved en lav temperatur hverken gjenvinnes eller anvendes på ny, og den følbare kjøle-energi av reaksjonsblandingen blir ikke gjenvunnet.

Eksempelvis blir ved prosessen ifølge japansk patent nn 89 519 fast magnesiumklorid-heksahydrat brakt i direkte kontakt med flytende ammoniakk ved en lav temperatur under fremstilling av magnesiumklorid-heksammoniat, idet heksahydratgruppen i magnesiumklorid-heksahydratet erstattes med en heksammoniat-gruppe. Ved denne substitusjonsreaksjon kommer ammoniakken først i kontakt med overflaten av hver partikkel av fast magnesiumklorid-heksahydrat og trenger deretter inn i partikkelen. Det resulterende magnesiumklorid-heksammoniat er uoppløselig i den flytende ammoniakk. Under substitusjonsreaksjonen blir derfor den perifere del av hver magnesiumklorid-heksahydrat-partikkel erstattet med det resulterende lag av

fast magnesiumklorid-heksammoniat, som hindrer inntrengning av den flytende ammoniakk til de indre deler av partikkelen.

De resulterende partikler av magnesiumklorid-heksammoniat inneholder i sine sentrale deler derfor ureagert magnesiumklorid-heksahydrat som en forurensning. Når det således dannede magnesiumklorid-heksammoniat anvendes for fremstilling av vannfritt magnesiumklorid, vil det magnesiumklorid-heksahydrat som inneholdes i heksammoniatet, medføre at det resulterende vannfrie magnesiumklorid vil inneholde en betydelig mengde magnesiumoksyd. Etter at magnesiumklorid-heksammoniatet er skilt fra reaksjonsblandingen, blir dessuten ifølge japansk patent nr.

89 519 bare ureagert ammoniakk gjenvunnet fra den gjenværende

reaksjonsblånding, og den resterende væske som har en lav temperatur, fjernes uten gjenvinning av den følbare kjøleenergi i den resterende væske. Videre blir ureagert magnesiumklorid-heksahydrat i reaksjonsblandingen hverken gjenvunnet eller anvendt på ny.

Ved prosessen ifølge US patent nr. 3 092 450 blir

en vandig oppløsning av magnesiumklorid og, eventuelt, et oppløselig ammoniumsalt, såsom ammoniumklorid, tilsatt til en vandig oppløsning inneholdende ammoniakk, ved en lav temperatur, slik at det resulterende magnesiumklorid-heksammoniat gis anledning til å utfelles fra reaksjonsblandingen, hvoretter magnesiumklorid-heksammoniatet utvinnes. Da reaksjonen mellom magnesiumklorid-heksahydratet og ammoniakken ved denne prosess utføres i en homogen flytende fase, har det resulterende magnesiumklorid-heksammoniat en relativt høy renhetsgrad. Etter utvinningen av det utfelte magnesiumklorid-heksammoniat blir imidlertid den gjenværende vandige løsning som inneholder ureagert magnesiumklorid, ammoniumsalt og ammoniakk, og som har en lav temperatur, fjernet fra reaksjonssystemet uten at den gjenvinnes. Ved den ovenfor nevnte prosess blir den følbare kjøleenergi og

de ureagerte forbindelser i den gjenværende vandige oppløsning således ikke anvendt på ny for denne prosess. For å gjenvinne flytende ammoniakk fra den gjenværende vandige oppløsning er det dessuten nødvendig at en blanding av vann og ammoniakk fraskilles fra den gjenværende vandige oppløsning, og at den flytende ammoniakk deretter isoleres fra blandingen. Isoleringen av den flytende ammoniakk fra den gjenværende vandige oppløsning resulterer følgelig i forbruk av en særdeles stor mengde termisk energi.

I forbindelse med påny-anvendelsen av den gjenværende vandige oppløsning inneholdende magnesiumklorid, ammoniumklorid og ammoniakk skal det bemerkes at når fast magnesiumklorid oppløses i den gjenværende vandige oppløsning, kan den følgende uønskede reaksjon finne sted:

Det vil si at denne reaksjonen resulterer i et uønsket innhold av magnesiumoksyd i det resulterende vannfrie magnesiumklorid. Påny-anvendelsen av den gjenværende vandige oppløsning bør således utføres på en slik måte at dannelsen av magnesiumoksydet kan unngås.

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å tilveiebringe en fremgangsmåte til fremstilling av vannfritt magnesiumklorid med høy renhetsgrad og påny-anvendeIse av ureagerte forbindelser og følbar kjøleenergi som uttas fra prosessen.

Et annet formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte til fremstilling av vannfritt magnesiumklorid som praktisk talt ikke inneholder magnesiumoksyd og derfor er meget godt egnet for fremstilling av rent metallisk magnesium..

Dette kan oppnås ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, som omfatter de følgende trinn: Magnesiumklorid-heksahydrat omsettes med ammoniakk i nærvær av ammoniumklorid i et vandig medium ved en lav temperatur, idet det resulterende magnesiumklorid-heksammoniat gis anledning til å utfelles fra reaksjonsblandingen;

en vandig oppløsning inneholdende ureagert magnesium.— klorid,ammoniakk og ammoniumklorid skilles fra det utfelte

magnesiumklorid-heksammoniat;

magnesiumklorid-heksammoniatet vaskes med flytende ammoniakk;

det vaskede magnesiumklorid-heksammoniat spaltes til vannfritt magnesiumklorid og gassformig ammoniakk, og

det vannfrie magnesiumklorid isoleres fra spaltningsblandingen,

karakterisert ved at en del av den fraskilte vandige opp-

løsning underkastes en fordampning ved hvilken en vandig ammoniakkoppløsning fjernes i en slik utstrekning at den resterende væske fra fordampningen inneholder 2,5 vekt% eller mindre av ammoniakk; den resterende væske blandes med friskt magnesiumklorid; blandingen føres til det nevnte reaksjonstrinn, og den gjenværende del av den fraskilte vandige oppløsning resirkuleres direkte til det nevnte reaksjonstrinn.

Ved hjelp av den ovenfor nevnte fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen kan man lett fremstille vannfritt magnesiumklorid med en særdeles høy renhetsgrad og på økonomisk fordelaktig måte. Det vil si at ulempene ved de kjente prosesser alle elimineres ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Det vises nå til tegningen. Denne er et flytskjema som illustrerer fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

I en reaksjonssone 1 omsettes ammoniakk med magnesiumklorid i nærvær av ammoniumklorid i et vandig medium ved lav temperatur, idet det resulterende magnesiumklorid-heksammoniat gis anledning til å utfelles fra reaksjonsblandingen. Ved reaksjonens begynnelse blir frisk ammoniakk, magnesiumklorid og ammoniumklorid tilført reaksjonssonen.

Når reaksjonen er fullført, føres reaksjonsblandingen gjennom en ledning 7 til en separasjonssone 2, hvor reaksjonsblandingen skilles i utfelt magnesiumklorid-heksammoniat og en gjenværende vandig oppløsning inneholdende ureagert magnesiumklorid, ammoniakk og ammoniumklorid.

Det fraskilte magnesiumklorid-heksammoniat føres gjennom ledning 8 til et vasketrinn 3. I vasketrinnet 3 vaskes det fraskilte magnesiumklorid-heksammoniat med flytende ammoniakk.

Det vaskede magnesiumklorid-heksammoniat føres til et spaltetrinn 4 via ledning 9 og spaltes til vannfritt magnesiumklorid og gassformig ammoniakk. Det resulterende vannfrie magnesiumklorid oppsamles.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjenvinnes

den fraskilte vandige oppløsning i separasjonssonen 2 gjennom ledning 11, og en del av den vandige oppløsning føres gjennom ledning 18 til en fordampningssone 5. I fordampningssonen 5

blir ammoniakk i form av en vandig ammoniakkoppløsning fjernet fra den fraskilte vandige oppløsning i en slik grad at den resterende væske i fordampningssonen inneholder 2,5 vekt% eller mindre, fortrinnsvis 2,0 vekt% eller mindre av ammoniakk. Den resulterende resterende væske som består av en vandig oppløsning av ureagert magnesiumklorid, ammoniumklorid og den ovenfor nevnte nedsatte mengde av ammoniakk, uttas fra fordampningssonen 5 gjennom en ledning 13 og blandes med friskt magnesiumklorid i et blandetrinn 20. Blandingen føres til reaksjonstrinnet 1 gjennom en ledning 19.

Den gjenværende del av den fraskilte vandige opp-løsning som gjenvinnes fra separasjonstrinnet 2, resirkuleres direkte til reaksjonstrinnet 1 gjennom en ledning 12.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir den

brukte vaskevæske fra vasketrinnet 3 fortrinnsvis oppsamlet og resirkulert til reaksjonstrinnet 1 via en ledning 10. Grunnen til dette er at den brukte vaskevæske inneholder magnesiumklorid, ammoniumklorid og vann oppløst i flytende ammoniakk.

Videre blir den gassformige ammoniakk som dannes i spaltetrinnet 4, fortrinnsvis oppsamlet via en ledning 14 og blandet med den vandige ammoniakkoppløsning som erholdes fra fordampningstrinnet 5, og blandingen føres til et trinn for gjenvinning av flytende ammoniakk gjennom en ledning 15. I dette gjenvinningstrinn erholdes flytende ammoniakk, og avfallsvann fjernes fra prosess-systemet.

Enn videre blir en del av den gjenvunne flytende ammoniakk fortrinnsvis tilført vasketrinnet 3 gjennom en ledning 17, og den gjenværende del av den gjenvunne flytende ammoniakk resirkuleres til reaksjonstrinnet 1 gjennom en ledning 16.

I det tilfelle at samtlige ovennevnte trinn utføres,

bør de nødvendige mengder av frisk ammoniakk og ammoniumklorid tilføres reaksjonstrinnet 1 bare i prosessens begynnelsesstadium, og etter at prosessen har nådd en normal tilstand, i teorien, behøver ikke frisk ammoniakk og ammoniumklorid tilsettes til reaksjonstrinnet.

Det magnesiumklorid som skal tilføres reaksjonstrinnet 1, kan være i form av magnesiumklorid-heksahydrat (MgCl2 ■• 6^0) , som kan være delvis dehydratisert (MgCl2 • nH20, 0<n<6), og karnallitt (MgCl2 • NH4C1 • 6H20). Vanligvis anvendes magnesiumklorid-heksahydrat for reaksjonstrinnet. Konsentrasjonen av magnesiumklorid-heksahydrat i reaksjonsblandingen er ikke begrenset til et spesielt område. Konsentrasjonen av megnesiumklorid-heksahydrat er imidlertid fortrinnsvis innen området 2-20 vekt%. En konsentrasjon av magnesiumklorid-heksahydrat under 2 vekt% kan undertiden resultere i et dårlig utbytte ved reaksjonen med ammoniakk og dessuten gi et høyt forbruk av termisk energi for fremstilling av den resterende væske fra fordampningstrinnet 5. En konsentrasjon høyere enn 20 vekt% av magnesiumklorid-heksahydratet i reaksjonsblandingen kan undertiden resultere i dannelse av uønsket magnesiumhydroksyd, som vil omdannes til magnesiumoksyd.

Ved reaksjonstrinnet er det også å foretrekke at ammoniakken (NH^) i reaksjonsblandingen har en konsentrasjon fra 50 til 90 vekt%. Når konsentrasjonen av ammoniakk er lavere enn 50 vekt%, og konsentrasjonen av udissosiert ammoniakk derfor er relativt lav, dannes det noen ganger uønsket magnesiumhydroksyd i henhold til den følgende reaksjonsligning:

Denne reaksjon medfører en økning i innholdet av magnesiumoksyd i det resulterende vannfrie megnesiumklorid. Når konsentrasjonen av magnesiumklorid-heksahydratet er større enn 70 vekt%, kan en del av magnesiumklorid-heksahydratet bli vanskelig å oppløse i reaksjonsblandingen. I dette tilfelle reagerer ammoniakk med partikler av fast magnesiumklorid-heksahydrat, og det resulterende magnesiumklorid-heksammoniat spaltes på heksahydratpartiklene, hvorved gjennomtrengningen av ammoniakk til partiklenes indre hindres. Det resulterende magnesiumklorid-heksammoniat inneholder følgelig en betydelig mengde av ureagert magnesiumklorid-heksahydrat.

I reaksjonstrinnet er konsentrasjonen av ammoniumklorid, som virker til å hindre dannelse av magnesiumhydroksyd i reaksjonsblandingen, fortrinnsvis i området 1-5 vekt%. En konsentrasjon under 1% av ammiumklorid er noen ganger ikke høy nok til å hindre dannelse av magnesiumhydroksyd i reaksjonstrinnet. Hvis konsentrasjonen av ammoniumklorid overstiger 5 vekt%, kan det utfelte magnesiumklorid-heksammoniat inneholde en uønsket stor mengde ammoniumklorid, som kan forårsake at mengden av flytende ammoniakk som anvendes for vaskning av det utfelte materiale, blir uønsket stor.

Reaksjonsoperasjonen utføres fortrinnsvis ved en temperatur fra -30°C til 0°C, mens reaksjonsblandingen omrøres. Reaksjonen mellom magnesiumklorid-heksahydratet og ammoniakk i reaksjonsblandingen forløper som følger:

Heksahydratgruppen (6H„0) som koordineres til magnesiumionet i magnesiumklorid, erstattes således med en heksammoniat-gruppe (6Nh.j) . I alminnelighet vil hastigheten for denne substitusjonsreaksjon variere i avhengighet'av typen av metallion til hvilket gruppen koordineres. Når det gjelder magnesiumionet, er den nødvendige tid for fullførelse av ligandgruppe-substitusjonsreaksjonen 1 x 10 sekund, som er en meget høy hastighet. Videre er substitus jonsreaks jonen eksoterm. Følgelig er det klart at jo lavere reaksjonstemperatur som an-

vendes, desto høyere vil reaksjonens likevektskonstant være.

Dette betyr at jo lavere reaksjonstemperaturen er innen området

mellom -30 og 0°C, desto høyere vil utbyttet av magnesiumklorid-heksammoniatet i reaksjonstrinnet være.

Reaksjonstrinnet utføres vanligvis over et tidsrom

på en halv time eller lengre, fortrinnsvis fra en halv til tre timer. En reaksjonstid kortere enn en halv time kan noen ganger medføre at de utfelte magnesiumklorid-heksammoniat-krystaller har en så liten størrelse som 50^um eller mindre, slik at det er vanskelig å skille krystallene fra reaksjonsblandingen på rimelig kort tid. En reaksjonstid lengre enn tre timer vil ikke resul-

tere i noen tekniske fordeler og gir da heller ikke noen økonomisk fordel.

Fraskillelsen av den vandige oppløsning som inneholder

det ureagerte ammoniakk, magnesiumklorid og ammoniumklorid fra det utfelte magnesiumklorid-heksammoniat i reaksjonsblandingen utføres fortrinnsvis ved den samme temperatur som reaksjonstemperaturen, eller lavere, og innenfor temperaturområdet fra -50 til 0°C.

En fraskillelsestemperatur lavere enn -50°C kan bevirke at forbruket av kjøleenergi blir meget høyt. En fraskillelsestemperatur høyere enn 0°C kan noen ganger resultere i et lavt utbytte av utfelte krystaller av magnesiumklorid-heksammoniat.

, Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utføres fordampningsoperasjonen inntil konsentrasjonen av ammoniakk i den resterende væske ved fordampningen blir 2,5 vekt% eller lavere, fortrinnsvis 2,0 vekt% eller lavere. Den resterende væske inneholder konsentrert magnesiumklorid og ammoniumklorid, som er ikke-flyktige, og blandes med friskt magnesiumklorid, vanligvis heksahydratet derav. Når denne blanding utføres, kan ammoniakken i den resterende væske reagere med det friske magnesiumklorid som følger:

Hastigheten for ovennevnte reaksjon varierer i avhengighet av konsentrasjonen av ammoniakk i den resterende væske. Som eksempel nevnes at når konsentrasjonen av ammoniakk er 9,0 vekt% eller høyere, vil den ovenfor nevnte reaksjon forløpe med en meget høy hastighet. Dannelse av magnesiumhydroksyd vil resultere i en uønsket høy konsentrasjon av magnesiumoksyd i det resulterende vannfrie magnesiumklorid. Når konsentrasjonen av ammoniakk i den resterende væske ved fordampningen er 2,5 vekt% eller lavere, er det imidlertid blitt oppdaget at hastigheten av ovennevnte reaksjon er meget lav, slik at dannelsen av magnesiumhydroksyd under blandetrinnet praktisk talt hindres.

Fordampningsoperasjonen utføres fortrinnsvis ved en temperatur på 80-110°C under atmosfærisk trykk. Fordampning ved en temperatur lavere enn 80°C kan medføre at fordampnings-tiden blir meget lang og økonomisk sett ufordelaktig lang. En fordampningstemperatur høyere enn 110°C kan oppnås bare under forhøyet trykk, hvilket vil resultere i en økonomisk ulempe og i teknisk sett mer kompliserte forhold.

I blandetrinnet er det å foretrekke at den vandige oppløsning inneholder 30-70 vekt% av det friske magnesiumklorid regnet som heksahydratet.

Vaskningen av det utfelte magnesiumklorid-heksammoniat med den flytende ammoniakk utføres fortrinnsvis ved en temperatur på -33°C eller lavere, fordi den flytende ammoniakk fordamper under

atmosfærisk trykk, Vaskning ved en temperatur høyere enn

-33 C bør utføres under et forhøyet trykk som hindrer fordampning av ammoniakk. Den flytende ammoniakk anvendes i en mengde på minst 0,5 ganger, helst 0,5-2,0 ganger, vekten av de utfelte magnesiumklorid-heksammoniat-krystaller som skal vaskes. Hvis mengden av flytende ammoniakk er mindre enn 0,5 ganger vekten av de utfelte krystaller som skal vaskes, kan det være vanskelig å fjerne vannet fullstendig fra de utfelte krystaller. Anvendelse av flytende ammoniakk i en mengde større enn 2,0 ganger vekten av nevnte krystaller vil ikke resultere i noen tekniske fordeler og vil være ufordelaktig økonomisk sett.

Spaltningen av det vaskede magnesiumklorid-heksammoniat utføres fortrinnsvis ved en temperatur fra 270 til 400°C. En temperatur lavere enn 270°C kan resultere i en meget langsom spaltning av magnesiumklorid-heksammoniatet og er derfor økonomisk

sett ufordelaktig. En temperatur høyere enn 400°C vil bevirke termisk spaltning av den dannede ammoniakk.

Det resulterende vannfrie magnesiumklorid kan smelte-renses ved kloridets smeltetemperatur (712°C) eller høyere.

Den gassformige ammoniakk som dannes under spaltningen og den vandige ammoniakkoppløsning som erholdes i fordampningstrinnet, føres inn i prosessen for gjenvinning av flytende ammoniakk. Denne prosess kan utføres ved anvendelse av hvilken som helst konvensjonell prosess og apparatur, f.eks. en ammoniakk-gjenvinningskolonne. 1 denne kolonne kan gjenvinningen av ammoniakk eksempelvis utføres under et trykk på 15-20 kp/cm 2,

ved en temperatur i kolonnens topp på 38-49°C og en temperatur i kolonnens bunn på 200-220°C.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har de følgende

fordeler:

1. Da magnesiumkloridet i form av en vandig oppløsning bringes i kontakt med ammoniakk i form av en vandig oppløsning, finner reaksjonen sted i en homogen fase, og det unngås at faste krystaller av magnesiumklorid-heksammoniat avsettes og dekker faste partikler av magnesiumklorid-heksahydrat. Hele mengden av magnesiumklorid i reaksjonsblandingen kan derfor lett reagere med ammoniakk og omdannes til magnesiumklorid-heksammoniat. Det vannfrie magnesiumklorid som erholdes, inneholder derfor bare meget små mengder magnesiumoksyd, f.eks. 0,05 vekt% eller mindre,

og har derfor en meget høy renhetsgrad.

2. Hele mengden av ikke-flyktige forbindelser,

dvs. magnesiumklorid og ammoniumklorid, i den fraskilte vandige oppløsning fra separasjonstrinnet kan resirkuleres til reaksjonstrinnet.

3. Da det friske magnesiumklorid som skal tilføres reaksjonstrinnet, først blandes med den resterende fordampnings-væske som inneholder 2,5 vekt% eller mindre av ammoniakk, kan dannelsen av uønsket magnesiumhydroksyd hindres praktisk talt fullstendig. 4. Da en del av den fraskilte vandige oppløsning i separasjonstrinnet resirkuleres direkte til reaksjonstrinnet, kan en betydelig mengde av reaksjonsblandingens kjøleenergi ut-nyttes . 5. Forbruket av termisk energi for gjenvinning av den ureagerte ammoniakk er relativt lavt. 6. En overveiende del av vannet i den fraskilte vandige oppløsning i separasjonstrinnet anvendes på ny uten fordampning. Bare en mindre del av vannet fordampes. Energi-forbruket for fordampning av vann er derfor relativt lavt. 7. Da det ureagerte magnesiumklorid-heksahydrat, ammoniakk og ammoniumklorid kan anvendes på ny, er utbyttet av vannfritt magnesiumklorid meget høyt.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og dens fordeler vil belyses ytterligere av nedenstående eksempler. I disse eksempler er prosentangivelsene på vektbasis med mindre annet er angitt.

Eksempel 1

En reaksjonsbeholder med en innvendig diameter på

100 mm og et innvendig volum på 500 ml, kjølt til en temperatur på -20°C ved hjelp av et kjølemiddel bestående av tørris og metylalkohol, ble påfylt 200 g flytende ammoniakk og 78,8 g av en 13,2 %-ig vandig oppløsning av ammoniumklorid. Blandingen 1 reaksjonsbeholderen ble omrørt med en rører ved en hastighet på 400 omdreininger pr. minutt. 60 g av en 23,4 %-ig vandig oppløsning av magnesiumklorid-heksahydrat ble jevnt tilført blandingen i beholderen i løpet av 30 minutter under anvendelse av en innmatningsdyse, idet reaksjonsblandingen ble omrørt. 2 timer etter fullført innmatning var reaksjonen fullført.

Reaksjonsblandingen ble uttatt og tilført et filter gjennom et utløp ved beholderens bunn og filtrert gjennom . filteret ved en temperatur på -20°C. De resulterende magnesiumklorid-heksammoniat-krystaller ble skilt fra 338,5 g av en vandig oppløsning inneholdende ureagert ammoniakk, magnesiumklorid og ammoniumklorid. 105,9 g av den fraskilte vandige oppløsning ble fordampet ved en temperatur på 98°C under atmosfærisk trykk i løpet av 1 time. Den resterende væske hadde en vekt på 34 g og inneholdt 1,2% ammoniakk. 71,9 g fordampet ammoniakk/vandig oppløsning ble tilført en ammoniakkgjenvinningskolonne,og 30 g friskt magnesiumklorid-heksahydrat ble oppløst i den resterende væske fra fordampningen. Den resulterende oppløsning ble resirkulert til reaksjonsbeholderen. 205,9 g av den gjenværende vandige oppløsning som ble fraskilt i separasjonstrinnet, ble også resirkulert til reaksjonsbeholderen.

De fraskilte krystaller av magnesiumklorid-heksammoniat ble vasket på filteret med 30 g flytende ammoniakk ved en temperatur på -30°C. Vaskevæsken ble oppsamlet og resirkulert til reaksjonsbeholderen. De vaskede krystaller av magnesiumklorid-heksammoniat ble plassert i et kvartsrør, som hadde en innvendig diameter på 30 mm og var fylt med nitrogengass. Kvartsrøret ble oppvarmet ved en temperatur på 300°C i 3 timer, hvorved magnesiumklorid-heksammoniatet ble spaltet til vannfritt magnesiumklorid og gassformig ammoniakk. Den resulterende gassformige ammoniakk ble oppsamlet og det vannfrie magnesiumklorid ble smelteraffinert ved en temperatur på 750°C i 0,5 time. Det smelteraffinerte vannfrie magnesiumklorid hadde et særdeles lavt innhold av magnesiumoksyd på 0,05%. Den oppsamlede ammoniakk ble ført til ammoniakkgj envinningskolonnen.

Eksempel 2

30 g/time av magnesiumklorid-heksahydrat ble oppløst

i 20,4 g/time av en restvæske av en fordampningsoperasjon, som skal omtales nærmere nedenfor. Restvæsken inneholdt 1% ammoniakk. Den resulterende oppløsning ble blandet med 254,4 g/time av en fraskilt vandig oppløsning fra et separasjonstrinn (se nærmere nedenfor), 21,6 g/time av flytende ammoniakk gjenvunnet ved en ammoniakkgjenvinningsprosess som vil bli beskrevet nedenfor og 49,2 g/time av en brukt vaskevæske fra et vasketrinn, som vil bli omtalt nedenfor. Den resulterende reaksjonsblanding ble

tilført en reaktor. Reaktoren bestod av en kjølesylinder,

4 reaksjonsrør med en innvendig diameter på 16,1 mm og en lengde på 800 mm og anordnet inne i en kjølesylinder parallelt med kjølesylinderens lengdeakse, et innmatningsinnløp for reaksjonsblandingen forbundet med hvert reaksjonsrør, og et utløp for reaksjonsblanding forbundet med de motsatte endene av rørene. Sylinderen hadde et innløp for tilførsel av et kjølemiddel og et utløp for uttak av samme. Kjølemiddelinn-løpet var plassert nær reaksjonsblandingens utløp, og kjøle-middelutløpet var plassert nær reaksjonsblandingens innløp. Følgelig strømmet reaksjonsblandingen gjennom de 4 rør i en retning motsatt strømningsretningen for kjølemidlet gjennom kjølesylinderen. Reaksjonsblandingen i reaksjonsrørene ble kjølt til en temperatur på -20°C ved hjelp av kjølemidlet. Reaksjonsblandingen som erholdtes fra reaktoren, ble tilført

et filter og filtrert ved en temperatur på -20°C. Det erholdtes 29,1 g/time av magnesiumklorid-heksammoniat-krystaller og 346,4 g/time av et filtrat. De erholdte magnesiumklorid-heksammoniat-krystaller ble tilført en vaskebeholder og vasket med 49,2 g/time flytende ammoniakk, som var gjenvunnet i gjen-vinningsprosessen, hvorved forurensninger ble fjernet fra magnesiumklorid-heksammoniat-krystallene. Hele mengden av brukt vaskevæske som ble uttatt fra vaskebeholderen, ble resirkulert til reaktoren. 29,1 g/time av de vaskede magnesiumklorid-heksammoniat-krystaller ble ført til en spaltningsovn og oppvarmet til en temperatur på 300°C. 14,1 g/time av vannfritt magnesiumklorid og 15,1 g gassformig ammoniakk erholdtes. Hele mengden av det vannfrie magnesiumklorid ble ført til en smelte-raf f ineringsovn og raffinert ved en temperatur på 750°C. Det raffinerte vannfrie magnesiumklorid hadde et særdeles lavt innhold på 0,03% av magnesiumoksyd.

En del av filtratet, som tilsvarte 73,4% av 346,4 g/time av filtratet, ble direkte resirkulert til reaktoren.

Den gjenværende del av filtratet ble underkastet en fordampningsoperasjon ved en temperatur på 105°C, hvorved ammoniakk-konsentrasjonen i filtratet ble nedsatt til 1%. Den fordampnings-behandlede del av filtratet ble også resirkulert til reaktoren.

55,7 g/time ammoniakk og 16,0 g/time vann som erholdtes i fordampningstrinnet, og 15,1 g/time av gassformig ammoniakk som ble dannet i spaltningsovnen, ble sammen ført til en gass-

kompressor. Den resulterende komprimerte gass ble ført til et ammoniakkgjenvinningstårn og skilt i dette, hvorved det erholdtes 70,8 g/time av flytende ammoniakk og 15,6 g/time vann. Vannet ble fjernet fra prosessystemet. En del av den flytende ammoniakk ble resirkulert til reaktoren og den gjenværende del til vaskebeholderen.

Sammenligningseksempel 1

Man gikk frem som angitt i eksempel 1 med unntakelse av at konsentrasjonen av ammoniakk i restvæsken fra fordampningstrinnet var 3%. Det resulterende raffinerte vannfrie magnesiumklorid inneholdt en relativt stor mengde av magnesiumoksyd, nemlig 2,2%.

Sammenligningseksempel 2

Man gikk frem som angitt i eksempel 2 med unntakelse av at det ikke ble utført noen vaskning av det fraskilte magnesiumklorid-heksammoniat. Det resulterende raffinerte vannfrie magnesiumklorid inneholdt en stor mengde magnesiumoksyd, nemlig 10,8%.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av vannfritt magnesiumklorid med en høy renhetsgrad, omfattende de følgende trinn: magnesiumklorid-heksahydrat omsettes med ammoniakk i nærvær av ammoniumklorid i et vandig medium ved en lav temperatur, idet det resulterende magnesiumklorid-heksammoniat gis anledning til å utfelles fra reaksjonsblandingen; en vandig oppløsning inneholdende ureagert magnesiumklorid, ammoniakk og ammoniumklorid fraskilles fra det utfelte magnesiumklorid-heksammoniat; magnesiumklorid-heksammoniatet vaskes med flytende ammoniakk; det vaskede magnesiumklorid-heksammoniat spaltes i vannfritt magnesiumklorid og gassformig ammoniakk; og det vannfrie magnesiumklorid isoleres fra spaltningsblandingen; karakterisert ved at en del av den fraskilte vandige oppløsning underkastes en fordampning i hvilken en vandig ammoniakkoppløsning fjernes i en slik grad at den resterende væske fra fordampningen inneholder 2,5 vekt% eller mindre av ammoniakk; nevnte resterende væske blandes med friskt magnesiumklorid; nevnte blanding tilføres- reaksjonstrinnet; og den gjenværende del av den fraskilte vandige oppløsning resirkuleres direkte til reaksjonstrinnet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at reaktantene innføres i slike mengder at reaksjonsblandingen inneholder 2-20 vekt% magnesiumklorid-heksahydrat.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at reaktantene innføres i slike mengder at reaksjonsblandingen inneholder 50-70 vekt% ammoniakk.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at reaktantene innføres i slike mengder at reaksjonsblandingen inneholder 1-5 vekt% ammoniumklorid.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at reaksjonen utføres ved en temperatur på fra -30 til 0°C.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at reaksjonen utføres i 1/2-3 timer.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at separasjonen av den vandige oppløsning fra det utfelte magnesiumklorid-heksammoniat utføres ved en temperatur som ikke overstiger reaksjonstemperaturen.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert ved at separasjonen utføres ved en temperatur i området fra -50 til 0°C.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at vaskingen av magnesiumklorid-heksammoniatet utføres ved en temperatur på -33°C eller lavere.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at den flytende ammoniakk for vaskingen anvendes i en mengde på 0,5-2,0 ganger vekten av magnesiumklorid-heksammoniatet.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at spaltningen av det vaskede magnesiumklorid-heksammoniat ut-føres ved en temperatur på 270-400°C.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at fordampningen av en del av den fraskilte vandige oppløsning' ut-føres ved en temperatur på 80-110°C under omgivelsestrykk.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at fordampningen utføres slik at restvæsken inneholder 2,0 vekt% eller mindre av ammoniakk.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at den gassformige ammoniakk som dannes ved spaltningen, og den vandige ammoniakkoppløsning som uttas fra en del av den fraskilte vandige oppløsning, underkastes en behandling for gjenvinning av flytende ammoniakk.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at en del av den gjenvunne flytende ammoniakk tilføres vasketrinnet.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 14,karakterisert ved at den gjenvunne flytende ammoniakk resirkuleres til reaksjonstrinnet.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at den brukte vaskevæske i vasketrinnet resirkuleres til reaksjonstrinnet.