PL84526B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania zasadowego chlorku glinowego, to jest hydroksy- chlorku glinowego, o regulowanej zawartosci chloru.

Zasadowe chlorki glinowe maja jak wiadomo 5 duze znaczenie w technice, zwlaszcza jako produk¬ ty wyjsciowe do wytwarzania katalizatorów. Na przyklad, zelujac zasadowy chlorek glinowy o wzorze Al2(OH)5Cl otrzymuje sie kulisty tlenek glinowy, stosowany przy wytwarzaniu katalizato- io rów do rafinowania weglowodorów i jako osnowa katalizatorów do spalania gazów odlotowych. Jed¬ nakze katalizatory wytwarzane przy uzyciu zasa¬ dowego chlorku glinowego sa stosunkowo drogie, poniewaz koszt tego produktu wyjsciowego jest 15 wysoki z uwagi na trudnosci jego wytwarzania.

Mianowicie znana metoda wytwarzania zasadowe¬ go chlorku glinowego obejmuje dzialanie kwasem solnym na metaliczne aluminium.

Znany jest równiez sposób wytwarzania zasa- 20 dowego chlorku glinowego o regulowanej zawar¬ tosci chloru przez dzialanie kwasem solnym na surowce mniej kosztowne, mianowicie zwiazki za¬ wierajace tlenek glinu lub uwodniony tlenek glinu, zwlaszcza baj eryt, gibsyt, boksyt, hydrargilit, dia- 25 spor lub bemit. Sposób ten polega na tym, ze na produkt wyjsciowy dziala sie kwasem solnym, otrzymujac produkt o nieokreslonym skladzie, przewaznie zawierajacy chlor w ilosciach niedo¬ godnych przy dalszym przerobie produktu na tle- 30 nek glinowy. Produkt ten zobojetnia sie amonia¬ kiem, co wprawdzie umozliwia otrzymanie pro¬ duktu o zadanym skladzie, ale sam proces zobo¬ jetniania amoniakiem wymaga stosowania szeregu dodatkowych operacji, z których szczególnie waz¬ ne jest usuwanie chlorku amonowego na drodze krystalizacji.

Wynalazek umozliwia wytwarzanie zasadowego chlorku glinowego o zadanym skladzie bez ko¬ niecznosci stosowania dodatkowych operacji o- czyszczania. Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze na produkt wyjsciowy zawierajacy tlenek glinowy lub uwodniony tlenek glinowy, zwlaszcza na mineral taki jak bajeryt, gibsyt, diaspor, hy¬ drargilit lub bemit, dziala sie kwasem solnym w temperaturze podwyzszonej, korzystnie w tem¬ peraturze 100—160°C, pod takim cisnieniem, aby utrzymac mieszanine reakcyjna w fazie cieklej.

Z otrzymanej mieszaniny oddziela sie nieprzerea- gowany produkt wyjsciowy i pozostalosc poddaje elektrolizie. Odzyskuje sie przy tym kwas solny w postaci wodoru i chloru, z których ponownie mozna otrzymac kwas solny i zawracac go do pro¬ cesu, zas jako produkt elektrolizy otrzymuje sie zasadowy chlorek glinowy o regulowanej zawar¬ tosci chloru.

W sposobie wedlug wynalazku dziala sie na su¬ rowiec glinowy wodnym roztworem kwasu solne¬ go otrzymujac zasadowe chlorki glinu o ogólnym wzorze Al2(OH)xCly, w którym zaleznie od warun- 84 52684 526 ków procesu x oznacza liczbe 2,5—3,5, zas y ozna¬ cza liczbe 3,5—2,5.

Proces prowadzi sie w temperaturze .100—160°C, pod cisnieniem 0,1—10 kG/cm2, przy czym w da¬ nej temperaturze przebieg reakcji zalezy od wiel¬ kosci czastek uzytego produktu wyjsciowego.

Szczególnie korzystnie stosuje sie surowiec, któ¬ rego czastki maja srednice 500—1 000 A, ale ponie¬ waz przygotowanie produktu wyjsciowego o tak duzym rozdrobnieniu jest klopotliwe, przeto moz¬ na w procesie wedlug wynalazku stosowac rów¬ niez produkty wyjsciowe, których czastki maja srednice od kilku do kilkunastu mikronów.

W sposobie wedlug wynalazku nieprzereagowany produkt wyjsciowy zwraca sie do reaktora, a otrzymany w wyniku reakcji chemicznej zasa¬ dowy chlorek glinu poddaje procesowi elektrolizy.

Elektrolize prowadzi sie w zasadzie sposobem znanym, przy czym na katodzie otrzymuje sie wo¬ dór, a na anodzie chlor i z gazów tych ponownie wytwarza sie kwas solny. Do elektrolizy stosuje sie prad o napieciu 2—10 V i o gestosci 20—600 mA/cm2.

Zawartosc chloru w otrzymanym zasadowym chlorku glinu reguluje sie iloscia energii elek¬ trycznej dostarczonej do elektrolizera. Na 1 kg roztworu zasadowego chlorku glinowego zawiera¬ jacego 15—20% wagowych A1203 zuzywa sie 40— 150 amperogodzin.

Temperatura w elektrolizerze wynosi 50—130°C, przy czym stosowanie podwyzszonej temperatury ma duze znaczenie, zwlaszcza przy pracy na skale techniczna z wysoka gestoscia pradu.

Dzieki temu mozna bowiem uniknac osadzania sie wodorotlenku glinowego na katodzie, co nie byloby korzystne, gdyz powodowaloby polaryzacje katody i zmuszalo do stosowania pradu o wyzszym napieciu^ Korzystnie elektrolize prowadzi sie z uzyciem odpowiedniej przepony. Jezeli bowiem nie stosuje sie przepony, wówczas w calym elektrolizerze elektrolit ma taki sam sklad chemiczny i taka sa¬ ma wartosc pH, zas wytwarzajace sie gazy moga sie mieszac, daja mieszanine wybuchowa, a poza tym chlor moze rozpuszczac sie w elektrolicie, przy czym zachodzi reakcja: Cl2 + H20 -»¦ HC1 + + HCIO. Wyzsze wartosci pH sprzyjaja tej reak¬ cji, a poniewaz podczas elektrolizy wartosc pH moze ulegac zmianom, przeto reakcja ta jest szczególnie wazna pod koniec procesu elektrolizy.

Tak wiec brak przepony moze powodowac zmniej¬ szenie wydajnosci pradowej procesu i byc przy¬ czyna zmian w skladzie chemicznym chlorku gli¬ nowego.

Katoda moze byc wykonana z grafitu, wegla, ty¬ tanu, tantalu, irydu, rutenu, platyny itp. Przepone wykonuje sie z tworzyw stosowanych zwykle na przepony do elektrolizy zasadowych chlorków, np. moze byc wykonanar z tworzywa ceramicznego, z. tworzywa sztucznego lub na osnowie z wlókien azbestowych.

Produkt wyjsciowy zawierajacy glin moze byc traktowany innymi kwasami, takimi jak kwas bromowodorowy, jodowodorowy lub azotowy, przy czym otrzymuje sie odpowiednie zwiazki, a na¬ stepnie produkt wstepnie obrobiony poddaje sie trawieniu elektrolitycznemu. Procesy te przebiega^ ja analogicznie do procesu przy uzyciu kwasu sol¬ nego, totez wynalazek jest szczególowo opisany tylko w odniesieniu do stosowania kwasu solnego.

Przyklad I. Jako produkt wyjsciowy stosuje sie bajeryt o czastkach o srednicy 40—70 mikro¬ nów, zawierajacy nastepujace skladniki w procen¬ tach wagowych: Al2Oa Na20 calkowity Na20 rozpuszczalny Si Fe Ti P V HzO w temperaturze 110°C H2Ó w temperaturze 1000°C 64,9—65,1% 0,40/0 0,045% 0,009% 0,012% 0,003% 0,001% 0,0005% 0,1% ,0%. 100 kg bajerytu wysuszonego w powietrzu mie¬ sza sie w reaktorze kwasoodpornym z 100 kg kwa¬ su solnego w postaci wodnego roztworu zawieraja¬ cego 37% HC1 i majacego 1,19.

Mieszanine utrzymuje sie w temperaturze 120— 150°C, w atmosferze obojetnego gazu, pod cisnie¬ niem 0,8—1,5 kG/cm2 i miesza mechanicznie. Po uplywie 3 godzin zawiesine rozciencza sie 25 litra¬ mi destylowanej wody z dodatkiem 100 g kwasu solnego i po ochlodzeniu w wymienniku ciepla do temperatury 50—85°C odwirowuje za pomoca wi¬ rówki. Pozostalosc w wirówce w ilosci okolo 50 kg zawraca sie do reaktora^ dodaje 50 kg swiezego bajerytu i prowadzi proces dalej, uzupelniajac kwas solny, wykorzystujac kwas otrzymany z chlo¬ ru i wodoru odprowadzanych z elektrolizera. 1 kg roztworu zasadowego chlorku glinowego otrzymanego po odwirowaniu nieprzereagowanego bajerytu i zawierajacego 15—18% wagowych A1203, 40 co odpowiada wzorowi Al2(OH)2,5Cl3l5, poddaje sie elektrolizie. Elektrolize prowadzi sie w tempe¬ raturze 80°C, przy czym 1 kg. roztworu rozciencza sie 200—250 g wody. Stosuje sie elektrolizer ze szkla, o przeponie ceramicznej i elektrodach gra- 45 fitowych o powierzchni 80—100 cm2. Stosuje sie prad 3,5—4 V i gestosc pradu wynosi 300 mA/cm2.

Ciecz katodowa utrzymuje sie w obiegu za pomo¬ ca pompy. Po uplywie 4 godzin i 40 minut otrzy¬ muje sie zasadowy chlorek glinu o wzorze 50 Al2(OH)5Cl, przy czym wydajnosc pradowa elek¬ trolizy w przeliczeniu na chlor wynosi okolo 96% wydajnosci teoretycznej.

Przyklad II. Przerabia sie produkt wyjscio¬ wy opisany w przykladzie I i proces prowadzi 55 równiez w sposób analogiczny do opisanego w przykladzie I, lecz elektrolizie poddaje 1 kg roz¬ tworu zasadowego chlorku glinowego nie rozcien¬ czonego woda. Po doprowadzeniu 130 amperogo¬ dzin otrzymuje sie produkt o skladzie AlzCOHJgGl, 60 przy czym wydajnosc pradowa procesu w przeli¬ czeniu na chlor wynosi 87% wydajnosci teore¬ tycznej.

Przyklad III. Postepujac w sposób analo¬ giczny do opisanego w przykladzie JI doprowadza. 65 sie 8C:—100 amperogodzin energii elektrycznej i po84 526 6 uplywie 3 godzin i 45 minut otrzymuje zasadowy chlorek glinowy Al2(OH)4Cl2, przy wydajnosci pra¬ dowej okolo 90% wydajnosci teoretycznej.

Przyklad IV. Postepujac w sposób analo¬ giczny do opisanego w przykladzie II, po dopro¬ wadzeniu 40—50 amperogodzin energii w ciagu 1 godziny i 45 minut otrzymuje sie zasadowy chlo¬ rek glinowy Al2(OH)3Cl3 z wydajnoscia pradowa 95% wydajnosci teoretycznej.

Claims (2)

Zastrzezenia patento-we

1. Sposób wytwarzania zasadowego chlorku gli¬ nowego o regulowanej zawartosci chloru na dro¬ dze dzialania kwasem solnym na surowiec glino¬ wy zawierajacy tlenek glinowy lub uwodniony tlenek glinowy taki jak bajeryt, gibsyt, boksyt, diaspor, hydrargilit lub bemit znamienny tym, ze surowiec glinowy poddaje sie dzialaniu kwasu sol¬ nego w temperaturze 100—160°C, pod cisnieniem 0,1—10 kG/cm2, otrzymany produkt reakcji roz- 5 dziela sie i nieprzereagowany surowiec glinowy korzystnie zawraca sie do procesu, a roztwór zasa¬ dowego chlorku glinowego dla uzyskania produktu o pozadanej zawartosci chloru poddaje sie elektro¬ lizie w podwyzszonej temperaturze, stosujac prad io o napieciu 2—10 V i gestosci 20—600 mA/cm2.

2. Sposób wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze elektrolize prowadzi sie w temperaturze 50— 130°C, przy zuzyciu pradu 40—150 amperogodzin na 1 kg roztworu zasadowego chlorku glinowego 15 zawierajacego 15—20% wagowych A1203, w zalez¬ nosci od pozadanej zawartosci chloru w produk¬ cie koncowym.