PL89029B1 - Method of making the aluminium chloride and apparatus for executing the same[cs216156b2] - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wyodrebniania chlorku glinowego, a zwlaszcza sposób kondensacji chlorku glinowego z gazów zawierajacych go, przy czym kondensacje prowadzi sie w warstwie fluidalnej czastek stalych oraz urzadzenie do wykonywania tego sposobu. Sposób obejmuje wyodrebnianie chlorku glinowego z goracych gazów powstajacych podczas chlorowania tlenku glinu, nadajacy sie do masowej produkcji chlorku glinowego o wysokiej czystosci w postaci odpowiednich czastek stalych. Sposób ten nadaje sie do wyodrebniania tlenku glinu z mieszaniny gazowej otrzymanej metoda opisana w polskim opisie patentowym nr 76138, jak równiez do korzystnego odzyskiwania chlorku glinu z kazdej wytworzonej dowolnym sposobem mieszaniny gazowej zawierajacej chlorek glinu.

Chlorek glinowy jako surowiec do elektrolitycznego wytwarzania metalicznego glinu jest znany od dawna, lecz realizacja przemyslowa tego procesu jest dotychczas wykluczona ze wzgledu na brak mozliwosci wytwarza¬ nia, w sposób uzasadniony ekonomicznie, chlorku glinowego o odpowiednio wysokiej czystosci i odpowiednich wlasciwosciach.

Zaden z dotychczas sugerowanych sposobów nie byl zadowalajacy i nie byl ekonomicznym w skali prze¬ myslowej sposobem wytwarzania chlorku glinowego o wysokiej czystosci.

Reakcja pomiedzy surowcem zawierajacym tlenek glinu a chlorem w obecnosci wegla jako czynnika redu¬ kujacego, prowadzi do otrzymania chlorku glinowego. Reakcja ta jest dawno i dobrze znana. Przebiega ona gwaltownie, zwykle z wytworzeniem gazowego chlorku glinowego o podwyzszonej temperaturze.

Jednym z problemów do rozwiazania bylo wydajne i ekonomiczne wyodrebnianie chlorku glinowego z gazów poreakcyjnych. Rozdzieleniei odzyskanie wytworzonego gazowego chlorku glinowego w postaci latwej do wykorzystania, wykonywane na drodze kondensacji bylo szczególnie trudne ze wzgledu na zachowanie sie chlorku glinowego podczas kondensacji, a zwlaszcza ze wzgledu na wplyw preznosci par chlorku glinowego na sprawnosc kondensacji w danych warunkach.

Sposób wedlug wynalazku stosuje sie do wydajnego i prowadzonego w sposób ciagly wyodrebniania chlorku glinowego o odpowiednich rozmiarach i ksztalcie z gazów zasadniczo wolnych od zanieczyszczen, a2 89029 zawierajacych jedynie chlorek glinowy, chlor, fosgen i tlenek wegla, uzyskanych w wyniku prowadzonego dowol¬ na metoda chlorowania tlenku glinu. Polega on na bezposredniej kondensacji takiego gazowego chlorku glinowego w samoodnawiajacej sie fluidalnej warstwie chlorku glinowego, utrzymywanej w zalozonej a priori temperaturze, zasadniczo nizszej niz temperatura zestalania sie chlorku glinowego w danych warunkach.

Boksyt jako surowiec zawierajacy tlenek glinu stosuje sie zwykle jako material wyjsciowy do produkcji chlorku glinowego. Boksyt zwykle zawiera wiele zanieczyszczen, takich jak tlenek zelaza, krzemionka oraz dwutlenek tytanu. Zanieczyszczenia te latwo reaguja z chlorem w obecnosci wegla tworzac chlorki zelaza, krzemu i tytanu. Wydzielenie chlorku glinowego z goracego strumienia gazów po reakcji chlorowania boksytu stanowi szczególnie trudny problem ze wzgledu na obecnosc licznych zanieczyszczen i z uwagi na zachowanie sie chlorku glinowego podczas rozdzielania, a zwlaszcza ze wzgledu na wplyw preznosci par chlorku glinowego na sprawnosc jego kondensacji w danych warunkach.

Chociaz wilgoc i inne zwiazki wodoru znajduja sie w mieszaninie wegla z boksytem poddawanej chloro¬ waniu, nie traktuje sie ich jako zanieczyszczen szkodliwych, poniewaz wodór tworzy chlorowodów, który z kolei moze reagowac ze zwiazkami zelaza zanieczyszczajacymi boksyt. Poniewaz taka gazowa mieszanina reakcyjna zawierajaca chlorek glinowy wymaga oczyszczania, obecnosc tego typu produktów ubocznych w mieszaninie reakcyjnej nie stanowi duzego problemu, a wprost przeciwnie, znajdujacy sie w niej chlorowodór moze byc uzyty do redukcji obecnych w boksycie zanieczyszczen zelazowych, co jest jednym ze sposobów przeprowadzania tych zanieczyszczen w postac latwiejsza do usuniecia.

Sposób wedlug wynalazku nadaje sie zwlaszcza do wytwarzania chlorku glinowego z tlenku glinu otrzyma¬ nego sposobem Bayera, który jako poddawany obróbce soda kaustyczna, zawiera zwykle zanieczyszczenia w postaci zwiazków sodu, takie jak na przyklad Na20. Zanieczyszczenia takie podczas chlorowania tworza chloro- glinian sodowy i inne zasadowe zwiazki sodu.

Sposób wedlug wynalazku stanowi ulepszona, wydajna i ekonomiczna metode wytwarzania stalego chlor¬ ku glinowego o wysokiej czystosci i odpowiedniej strukturze. Polega on na selektywnym oddzielaniu kondensu- jacych i innych zanieczyszczen z goracego strumienia gazów, otrzymanych w wyniku chlorowania tlenku glinu zanieczyszczonego zwiazkami sodu, takiego jak tlenek glinu otrzymany sposobem Bayera, który zasadniczo nie zawiera zwiazków zelaza, krzemu i tytanu. Prowadzac proces tym sposobem obniza sie temperature strumienia gazów ponizej temperatury reakcji chlorowania, a powyzej temperatury kondensacji chlorku glinowego w danych warunkach, a nastepnie ekonomicznie wyodrebnia sie pewna ilosc chlorku glinowego o wysokiej czystosci i odpowiedniej strukturze na drodze bezposredniej kondensacji z pozostalego strumienia gazów. Surowcem stoso¬ wanym w sposobie wedlug wynalazku jest zasadniczo wolny od zanieczyszczen gazowy chlorek glinowy w nosniku gazowym. Strumien gazów oziebia sie do pierwszej zalozonej a priori temperatury, nizszej od tempera¬ tury chlorowania i wyzszej od temperatury kondensacji chlorku glinowego w danych warunkach. Skrapla sie wówczas okreslona czesc kondensujacych skladników struniemia, takich jak chloroglinian sodowy, po czym od gazów oddziela sie porwane z przestrzeni reakcyjnej czastki stale i ciekle oraz skroplone skladniki lotne, zawiera¬ jace zwiazki sodu, które sa produktami reakcji. Nastepnie korzystnie jest oziebic pozostaly strumien gazów do drugiej, nizszej zalozonej temperatury, wyzszej od temperatury kondensacji chlorku glinowego w danych warun¬ kach, w celu selektywnego skroplenia pozostalych skladników zdolnych do kondensacji, innych niz chlorek glinowy i oddzielic od gazów pozostale czastki pochodzace z przestrzeni reakcyjnej i czastki skroplonych sklad¬ ników. W ten sposób uzyskuje sie schlodzony strumien gazów zawierajacy chlor, fosgen i dwutlenek wegla oraz zasadniczo wolny od zanieczyszczen gazowy chlorek glinowy jako skladnik kondensujacy. Ze strumienia tego wyodrebnia sie chlorek glinowy w postaci czastek o duzej czystosci i odpowiedniej strukturze, bezposrednio kondensujacy w samoodnawiajacej sie warstwie fluidalnej. Warstwe te utrzymuje sie w ustalonej temperaturze, zasadniczo nizszej od temperatury zestalania chlorku glinowego w danych warunkach.

Jedna z korzysci stosowania sposobu wedlug wynalazku jest mozliwosc wydajnej i ekonomicznej przemy¬ slowej produkcji chlorku glinowego o wysokiej czystosci w postaci czastek o odpowiednich rozmiarach i ksztal¬ cie, który to chlorek glinowy jest bardzo odpowiedni jako surowiec do wytwarzania metalicznego glinu na drodze redukcji elektrolitycznej.

Przedmiotem wynalazku jest wydajny i ekonomiczny sposób ciaglego masowego wytwarzania bardzo czystego chlorku glinowego w postaci czastek o odpowiednich rozmiarach i ksztalcie na drodze wyodrebniania go ze strumienia gazów otrzymanych z chlorowania dowolna metoda tlenku glinu zanieczyszczonego zwiazkami sodu oraz urzadzenie do wykonywania tego sposobu. Jest to ulepszony sposób i urzadzenie do prowadzenia bezposredniej kondensacji gazowego chlorku glinowego w warstwie fluidalnej utrzymywanej w temperaturze zasadniczo nizszej od temperatury zestalania chlorku glinowego w danych warunkach.

Urzadzenie wedlug wynalazku sluzy takze do selektywnego doprowadzania gazowego chlorku glinowego, zasadniczo bez strat ciepla, do fluidalnej warstwy skladajacej sie z czastek chlorku glinowego. Pozwala ono na unikniecie styku gazów z zimniejszymi powierzchniami lokalizujac kondensacje na czastkach zloza fluidalnego.89029 3 Sposób wedlug wynalazku umozliwia ekonomiczne odzyskanie bardzo czystego chlorku glinowego ze strumienia gazów po chlorowaniu tlenków glinu zawierajacego zwiazki sodu. Chlorek glinowy odzyskuje sie na drodze oddzielenia, w ustalonej temperaturze, wprowadzonych ze strumieniem czastek, takich jak czastki stale i ciekle, i lotnych skladników dajacych sie kondensowac, w tym zawierajacych sód produktów reakcji. Po oddzieleniu tych zanieczyszczen nastepuje bezposrednia kondensacja bardzo czystego chlorku glinowego z oczy¬ szczonego.

Sposób obejmuje odzyskiwanie bardzo czystego chlorku glinowego ze strumienia gazów otrzymywanego podczas chlorowania tlenku glinu, a zawierajacego chlorek glinowy, tlenki wegla, czastki stale i ciekle, w tym tlenek glinu, wegiel, tlenochlorek glinu i/lub zasadowy chlorek glinowy, jak równiez skladniki dajace sie konden¬ sowac, takie jak chioroglinian sodowy. Najpierw schladza sie taki goracy strumien gazów do pierwszej ustalonej temperatury, nizszej od temperatury reakcji chlorowania i wyzszej od temperatury kondensacji chlorku glino¬ wego w danych warunkach, w celu selektywnego skroplenia znacznej czesci skladników dajacych sie kondenso¬ wac, w tym wiekszej czesci chloroglinianu sodowego. Nastepnie oziebia sie pozostaly strumien gazów do drugiej ustalonej, nizszej temperatury w celu selektywnej kondensacji wszystkich pozostalych dajacych sie kondensowac skladników, poza chlorkiem glinowym. Wreszcie bezposrednio kondensuje sie chlorek glinowy w samoodnawia- jacej sie warstwie fluidalnej utrzymywanej w temperaturze zasadniczo nizszej od temperatury zestalania chlorku glinowego. Obróbce takiej poddaje sie gazy zasadniczo nie zawierajace weglowodorów, wodoru, tlenu i wilgoci.

Sposób wedlug wynalazku jest ekonomiczna i wydajna metoda ciaglej produkcji bardzo czystego chlorku glinowego w postaci czastek o odpowiednim ksztalcie, zwykle w postaci „platkowych kulek" latwych do obróbki i posiadajacych zdolnosc plyniecia, które sa szczególnie odpowiednie jako surowiec do produkcji meta¬ licznego glinu na drodze elektrochemicznej. Czastki otrzymanego chlorku glinu charakteryzuja sie brakiem plas¬ kich powierzchni zewnetrznych i odpowiednio ostrymi katami wypuklymi.

Inne istotne cechy sposobu wedlug wynalazku i korzysci plynace z jego zastosowania omówione sa do¬ kladniej w dalszej czesci opisu i zilustrowane rysunkami, które wyjasciaja zasady sposobu wedlug wynalazku oraz przedstawiaja przykladowe urzadzenie nadajace sie do stosowania go w praktyce.

Ponizej opisano sposób wydajnego, ekonomicznego i masowego wytwarzania chlorku glinowego w postaci stalej o korzystnych wlasciwosciach fizycznych przy uzyciu jako surowca gazowego chlorku glinowego zmiesza¬ nego z nosnikiem, takim jak wstepnie oczyszczony juz strumien goracych gazów z chlorowania tlenku glinu.

Sposób ten polega na selektywnej desublimacji gazowego chlorku glinowego we fluidalnej warstwie skladajacej sie z czastek chlorku glinowego, która utrzymuje sie w temperaturze zasadniczo nizszej od temperatury zestalania sie chlorku glinowego w danych warunkach. Temperatura ta wynosi 30— 100°C, korzystnie 60-90°C, a najko¬ rzystniej 50—70°C. Pojecie „desublimacja" uzywane w niniejszym opisie oznacza bezposrednie tworzenie sie stalych czastek chlorku glinowego z fazy gazowej bez przechodzenia przez posrednia faze ciekla.

Desublimacje chlorku glinowego mozna prowadzic pod zmniejszonym cisnieniem, na przyklad pod cisnie¬ niem nizszym od okolo 0,1 ata, jak równiez pod cisnieniem podwyzszonym do cisnienia, przy którym chlorek glinowy móglby kondensowac w postaci cieczy w danych warunkach. Korzystnie jest prowadzic proces przy nadcisnieniu okolo 1,5 atmosfery.

W praktyce jako zródlo chlorku glinowego mozna stosowac jakikolwiek odpowiednio czysty gaz zawiera¬ jacy gazowy chlorek glinowy. Odpowiednim korzystnym, ale nie jedynym zródlem jest strumien gazów otrzyma¬ nych droga chlorowania tlenku glinu zawierajacego zwiazki sodu prowadzonego w obecnosci wegla, z którego to strumienia usunieto wstepnie czastki stale i ciekle oraz dajace sie skroplic skladniki lotne lub zanieczyszczenia kondensujace w temperaturze wyzszej niz temperatura kondensacji chlorku glinowego w danych warunkach.

Strumien gazu zawierajacy chlorek glinowy, którym moze byc wstepnie juz oczyszczony strumien gora¬ cych gazów z chlorowania tlenku glinowego zawierajacy zwiazki sodu, i mogacy zawierac chlor, fosgen i tlenki wegla, jest tego rodzaju, ze przy bezposrednim zetknieciu, w temperaturze 150—250°C, ze stalymi czastkami chlorku glinowego skladajacymi sie na zloze fluidalne nastepuje bezposrednia desublimacja na tych czastkach i w ten sposób nastepuje odnawianie sie zloza fluidalnego, jak równiez otrzymuje sie chlorek glinowy o odpo¬ wiednich rozmiarach i odpowiedniej strukturze, korzystnych z punktu widzenia obróbki i wlasciwosci plyniecia.

Taki chlorek glinowy ma czastki o sredniej wielkosci 40—350 mesz, z przewaga czastek o rozmiarach 100—350mesz. W wyniku opisanej tutaj kondensacji, zwanej takze desublimacja, w zlozu fluidalnym uzyskuje sie chlorek glinowy w postaci produktu o mozliwym do przyjecia rozdrobnieniu. Jest on szczególnie korzystny, zwlaszcza ze wzgledu na rozmiary czastek, ich strukture i stopien czystosci, i nadaje sie do bezposredniego wykorzystania przy wytwarzaniu glinu metalicznego na drodze elektrolizy. Nalezy podkreslic niskie wydatki na chlodzenie gazów.

Mieszanine gazowa pozostajaca po bezposredniej desublimacji chlorku glinowego, która zwykle sklada sie glównie z tlenku wegla, dwutlenku wegla oraz niewielkich ilosci chlorowodoru, czterochlorku wegla, fosgenu i chloru, mozna wykorzystac i czesc z nich korzystnie jest zawrócic jako gaz fluidyzujacy zloze skladajace sie z4 89 029 czastek chlorku glinowego. Jako gaz fluidyzujacy warstwe mozna równiez stosowac zasadniczo suchy i obojetny gaz taki, jak azot, metan, powietrze, dwutlenek wegla i/lub tlenek wegla.

Prowadzenie desublimacji w temperaturze dosc niskiej w porównaniu z temperatura zestalania chlorku glinowego, na przyklad 30-100°C w porównaniu z temperatura 180°G i mieszanie czastek i gazu w zlozu fluidalnym skladajacym sie z czastek chlorku glinowego nieoczekiwanie prowadzi do utworzenia czastek o rozmiarach korzystnych w porównaniu z rozmiarami czastek uzyskiwanych na drodze desublimacji w znacznie wyzszej temperaturze, zblizonej do temperatury zestalania chlorku glinowego w danych warunkach. Ponadto prowadzi to do powstania czastek o odpowiednim ksztalcie, zwykle -w postaci platków charakteryzujacych sie zasadniczo brakiem plaskich powierzchni zewnetrznych. Korzystnie jest wiec, zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku, prowadzic desublimacje w temperaturze znacznie nizszej od temperatury zestalania w danych warun¬ kach, skoro otrzymane tym sposobem czastki maja strukture i rozmiary ulatwiajace obróbke przy przemianie elektrochemicznej chlorku glinowego w glin metaliczny. Trudno sie bylo spodziewac, ze latwe w obróbce i charakteryzujace sie zdolnoscia do plyniecia czastki o odpowiednich wymiarach i konfiguracji moga sie utwo¬ rzyc podczas jednoetapowego gwaltownego oziebiania gazowego chlorku glinowego w zlozu fluidalnym od temperatury 150—250°C do temperatury ponizej 100°C, korzystnie ponizej 60°C.

Stwierdzono, ze w wyniku starannego doboru i kontroli temperatury desublimacji oraz zastosowania war¬ stwy fluidalnej zlozonej z czastek chlorku glinowego w strefie kondensacji tworza sie czastki o odpowiedniej strukturze i ze mozna odpowiednio regulowac rozmiary czastek zestalonego chlorku glinowego. W temperaturze nizszej 30—100-C, srednie rozmiary czastek produktu zdesublimowanego sa zwykle mniejsze, niz rozmiary czastek otrzymanych w wyzszej temperaturze. W zaleznosci od wybranej temperatury rozmiary uzyskanych czastek chlorku glinowego beda zawarte w granicach 40-350 mesz, glównie w granicach 100—350 mesz. Prowa¬ dzenie desublimacji w temperaturze zloza fluidalnego ponizej okolo 30°C jest nieekonomiczne i niepozadane ze wzgledu na nadmierne koszty chlodzenia oraz nadmierna ilosc czterochlorku tytanu, o ile jest obecny, kondensu- jacego ze strumienia gazów i zwiekszona ilosc drobnego chlorku glinowego. Desublimacja wykonana w tempera¬ turze powyzej okolo 100°C w danych warunkach prowadzi do niekompletnego odzyskania gazowego chlorku glinowego i niepozadanych jego strat w gazach odlotowych. Czesc takich gazów odlotowych odprowadza sie, zwykle w sposób ciagly, z ukladu w celu oddzielenia niepozadanych i/lub toksycznych skladników w nich zawartych.

Przykladowo nawet w temperaturze okolo 90°C, stosunkowo niskiej w porównaniu z temperatura zesta¬ lania chlorku glinowego równa okolo 180°C pod cisnieniem 1 ata i w temperaturze okolo 150°C pod cisnieniem okolo 0,5 ata, nie ulegnie desublimacji pewna czesc gazowego chlorku glinowego, poniewaz preznosc pary w zlozu sprzyja pozostaniu czesci chlorku glinowego w stanie gazowym. Pod cisnieniem okolo 0,5 atmosfery preznosc pary A1C13 wynosi w temperaturze 100°C — 1 mm, w temperaturze 90°C — 0,32 mm, a w temperaturze 60°C — 0,004 mm. Potwierdza to potrzebe stosowania kondensacji blizszej dolnej granicy zakresu 30—100°C, zwlaszcza gdy proces prowadzi sie pod nizszym cisnieniem. Oczywiscie, obecnosc innych lotnych lub gazowych skladników w mieszaninie z chlorkiem glinowym moze zmieniac nieco cisnienie czastkowe chlorku glinowego w ukladzie, i co za tym idzie i temperature jego kondensacji.

Zgodnie z jedna z odmian sposobu wedlug wynalazku strumien gazów zawierajacych chlorek glinowy wprowadza sie do komory fluidalnej przewodem wlotowym utrzymywanym w temperaturze wyzszej od tempera¬ tury kondensacji chlorku glinowego w danych warunkach, korzystnie w temperaturze 180—250°C. Przewód ten jest tak umieszczony, ze gazowy chlorek glinowy wprowadza sie do zloza w miejscu oddalonym od powierzchni chlodzonych, wewnatrz lub na zewnatrz komory, w celu zapobiezenia niepozadanej lub przedwczesnej konden¬ sacji gazowego chlorku glinowego do stanu cieklego lub stalego w przewodzie i na jakiejkolwiek takiej powierz¬ chni.

Przedwczesna kondensacja moglaby spowodowac szybkie tworzenie sie szkodliwego osadu i narastanie warstwowej twardej powloki stalego chlorku glinowego na sciankach komory, jak równiez na kazdej innej powierzchni chlodzacej znajdujacej w komorze lub nawet przy wlocie. Mogloby to nie tylko powodowac straty wartosciowego produktu, ale równiez prowadziloby do stosunkowo szybkiego zatkania wlotu, do zmniejszenia objetosci roboczej komory i do pogorszenia warunków chlodzenia na powierzchni na skutek powstania warstwy izolujacej. Takie niepozadane osady bylyby trudne do usuniecia bez wyrzucenia nieskutecznie juz dzialajacego urzadzenia chlodzacego, jak równiez powodowalyby zmniejszenie roboczej objetosci komory oraz zatykanie kanalu wlotowego.

Wyzej wymienione problemy dotyczace prowadzenia jednoetapowej kondensacji odpowiednio czystego gazowego chlorku glinowego bezposrednio do stanu stalego zwykle nie wystepuja przy kondensacji innych substancji w zlozu fluidalnym. Na przyklad, substancje takie jak bezwodnik ftalowy, który jest dostatecznie miekki, moga byc zdzierane przez fluidyzowane czastki stale z jakiejkolwiek powierzchni komory, z która sie zetkna podczas kondensacji w warstwie fluidalnej. W przypadku desublimacji chlorku glinowego trzeba regulowac89029 5 temperature, preznosc pary i miejsce desublimacji w celu unikniecia przedwczesnej i szkodliwej kondensacji gazowego chlorku glinowego i w miejscach innych niz uprzednio wymienione, aby skutecznie uniknac aglome¬ racji czastek i ewentualnego ich osiadania polaczonego z zahamowaniem fluidyzacji, zatkania wlotu i osadzania sie AICI3 na zimnych sciankach komory.

Gazy doprowadzane do komory powinny zawierac odpowiednio czysty chlorek glinu, poniewaz jakiekol¬ wiek znaczne ilosci zanieczyszczen, takich jak np. chloroglinian sodowy w postaci mieszaniny kompleksowej z chlorkiem glinowym nie usuniete ze strumienia wlotowego zanim osiagna one urzadzenie moga zatkac wlot na skutek zebrania sie cieklego kondensatu, bowiem temperatura ich skraplania jest odpowiednio wyzsza od tempe¬ ratury zimnych scian komory.

Zazwyczaj gazy zawierajace chlorek glinowy poddawany desublimacji w warstwie fluidalnej sposobem wedlug wynalazku, stanowia gazy pochodzace z reakcji chlorowania, natomiast jako nosnik tego chlorku mozna stosowac gazy odlotowe z róznych reakcji chlorowania lub mieszanine zawierajaca chlorek glinowy, otrzymana z dowolnego zródla, przy czym gazy te zasadniczo nie powinny zawierac zanieczyszczen, które moglyby zaklócac przebieg desublimacji.

Na fig. 1 przedstawiono schematycznie urzadzenie, które mozna wykorzystac w praktyce do wykonywania sposobu wedlug wynalazku. Na rysunku pokazano urzadzenie uzyteczne do specjalnej odmiany sposobu wedlug wynalazku, a mianowicie do obróbki strumienia gazów pochodzacego z chlorowania tlenku glinu zanieczyszczo¬ nego zwiazkami sodu. Na fig. 2a, 2b i 2c przedstawiono mikrofotografie odpowiedniej struktury korzystnego produktu otrzymanego sposobem wedlug wynalazku w powiekszeniu odpowiednio 30, 200 i 500-krotnym. Na fig. 3a, 3b i 3c przedstawiono mikrofotografie obrazujace odpowiednia strukture mniejszych czastek produktu otrzymanego w praktyce sposobem wedlug wynalazku równiez w powiekszeniu odpowiednio 20, 200 i 500-krot¬ nym.

Jak pokazano na fig. 1, zawierajace chlorek glinowy gazy z chloratora 1 przepuszcza sie przez urzadzenie do oczyszczania, którego specjalnie uzyteczna odmiane opisano dalej, gdzie nastepuje oddzielenie czastek stalych oraz lotnych skladników kondensujacych w temperaturze wyzszej od temperatury zestalania w danych warun¬ kach. Gazy opuszczajace to urzadzenie, których t3mperatura jest dostatecznie wysoka, aby zapobiec kondensacji chlorku glinowego w danych warunkach, przeplywaja przewodem 16 do komory 4 z fluidyzowanymi czastkami chlorku glinowego. Komora 4 zawiera wlot gazu fluidyzujacego 12 polaczony z przewodem 11, którym doplywa gaz fluidyzujacy. W górnej czesci znajduje sie separator 21, zawierajacy odpowiedni przepuszczalny material filtracyjny 23 oraz wylot gazów 29 polaczony z pizewodem do gazów odlotowych 22. Przy koncu nachylonego plytowego rozdzielacza gazu z otworami 20 znajduje sie otwór do odprowadzania chlorku glinowego 24. Otwór ten umieszczony jest u dolu komory w celu odpowiedniego ukierunkowania ruchu ciezszych czastek i usuwania wykondensowanego chlorku glinowego z komory. W górnej czesci komory znajduje sie wymiennik ciepla w postaci rury ozebrowanej 26 sluzacy do chlodzenia i utrzymywania temperatury warstwy fluidalnej w ustalo¬ nych a priori granicach. Gazy z urzadzenia do oczyszczania, na przyklad z drugiego separatora 10, zawierajace gazowy chlorek glinowy wprowadza sie do warstwy fluidalnej z dala od zeber chlodnicy i jakichkolwiek innych powierzchni.

Przewód 27, którym zawracana jest czesc gazów odlotowych z komory desublimacyjnej, polaczony jest bezposrednio z pizewodem 22 i wlotem 12. Gazy zawraca sie przy uzyciu sprezarki lub dmuchawy 19, korzyst¬ nie umieszczonej w przewodzie 22. Mozna tez doprowadzac gaz fluidyzujacy z niezaleznego zródla przewodem 28, stosujac go zamiast gazu cyrkulujacego przewodem 27 lub dodajac go do tego gazu. Przy stosowaniu gazu cyrkulacyjnego jako gazu fluidyzujacego gaz fluidyzacyjny zawiera glównie tlenek i dwutlenek wegla oraz nie¬ wielkie lub sladowe ilosci nieprzereagowanego chloru, chlorowodoru, fosgenu lub czterochlorku wegla, stanowia¬ ce resztkowe gazy z chlorowania. Czesc tych gazów usuwa sie z ukladu przewodem 40, przepuszczajac przez skruber przed wypuszczeniem do atmosfery. Przy stosowaniu jako gazu fluidyzujacego gazu z niezaleznego zródla calosc usuwa sie przewodem 40.

Gazy odprowadzane z ukladu przewodem 40, zawierajace chlor, chlorowodór i fosgen bedace skladnikami szkodliwymi i toksycznymi, musza byc oczyszczone przed wypuszczeniem do atmosfery. Oczyszcza sie je od tych skladników znanym sposobem za pomoca alkalicznych zwiazków sodu, jak na przyklad wodorotlenek sodowy, weglan sodowy i tym podobne, a nastepnie wypuszcza na zewnatrz. Mozna tez poddac te gazy reakcji z wodorem lub zwiazkiem wodoru, takim jak metan, w piecu w celu przeprowadzenia chloru i fosgenu w chloro¬ wodór, po czym przed wypuszczeniem do atmosfery, oczyszcza sie ze szkodliwych i toksycznych skladników jednym ze znanych sposobów. Skladniki te mozna nastepnie wykorzystac.

Przy wlocie 30 gazów zawierajacych chlorek glinowy do komory znajduje sie urzadzenie 31 sluzace do utrzymywania tych gazów w podwyzszonej temperaturze. Mozna to osiagnac przy uzyciu pomocniczych srod¬ ków grzejnych, takich jak elektryczne ogrzewanie oporowe, badz tez na drodze stosowania izolacji cieplnej, takiej jak kwarc, tlenek glinowy, grafit, azbest i tym podobne, przy wlocie. Stosuje sie to w celu zmniejszenia do6 89 029 minimum, lub nawet zapobiezenia ochlodzeniu gazów i skropleniu albo zestaleniu gazowego chlorku glinowego, co mogloby prowadzic do zatkania wlotu lub szkodliwie wplywac na przebieg desublimacji. Srodki do regulacji temperatury gazów wplywajacych do komory pozwalaja na wprowadzenie gazów zawierajacych chlorek do wnetrza warstwy fluidalnej zasadniczo bez strat cieplnych.

Ze wzgledu na koniecznosc unikniecia przedwczesnej kondensacji gazowego chlorku glinowego poza warst¬ wa fluidalna wlot gazów 30 oddalony jest od powierzchni, na których A1C13 móglby wykondensowac, jak na przyklad sciany komory lub powierzchnia chlodnicy. Gazy zawierajace gazowy chlorek glinowy wprowadza sie wiec do komory desublimacyjnej 4 w taki sposób, ze stykaja sie one bezposrednio z czastkami warstwy fluidal¬ nej, a chlorek glinowy kondensuje zanim moze zetknac sie z jakakolwiek powierzchnia otaczajacego urzadzenia.

Do momentu, w którym mieszanina gazów resztkowych i gazu fluidyzujacego opuszcza warstwe fluidalna, chlo¬ rek glinowy zestala sie tworzac czastki, wskutek czego unika sie jego ucieczki z gazami wyplywajacymi z komory. Czastki te sa na tyle ciezkie i twarde, ze poruszajac sie w warstwie w poblizu scian komory i chlodnicy nie osadzaja sie na nich.

Warunki w miejscu kondensacji winny byc tak dobrane, aby preznosc par chlorku glinowego byla na tyle mala, zeby chlorek desublimowal nie odkladajac sie, ani w postaci stalej, ani cieklej, na powierzchni materialu filtracyjnego 23 w separatorze 21.

Strukture chlorku glinowego otrzymywanego przez bezposrednia desublimacje wyzej opisanym sposobem pokazano na fig. 2 i 3. Jak wynika z fotografii 2a (powiekszenie 30-krotne), czastki chlorku glinowego maja ksztalt zasadniczo kulisty, o charakterze nieregularnych platków i odznaczaja sie brakiem plaskich powierzchni zewnetrznych oraz wzglednie ostrych katów wypuklych, charakterystycznych zazwyczaj dla powierzchni prze¬ lomu. Z fotografii przedstawionych na fig. 2b i 2c widac, ze czastki chlorku glinowego skladaja sie ze zaglomero- wanych, sklejonych ze soba lub autogemcznie zwiazanych mniejszych czastek o róznych rozmiarach, majacych charakter czastek sferoidalnych. Ze wzgledu na to zewnetrzne powierzchnie czastek, choc zasadniczo krzywo¬ liniowe, maja charakter platków i kulek; w dalszej czesci do okreslenia ich ksztaltu stosowano termin „plat¬ kowy" zaznaczajac w ten sposób odchylenia od ksztaltu rzeczywiscie sferoidalnego.

Na fotografii na fig. 2a (powiekszenie 30-krotne) przedstawiono drobnoziarnisty produkt A1C13 otrzymany sposobem wedlug wynalazku. Zdjecia na fig. 2b i 2c stanowia potwierdzenie platkowej struktury tych czastek.

Widac jednoczesnie z tych zdjec, ze czastki te maja zasadniczo krzywoliniowy, platkowy zarys wykazujac brak plaskich powierzchni zewnetrznych i stosunkowo ostrych katów wypuklych. Skladaja sie one z polaczonych ze soba mniejszych czastek kulistych lub platkowych o róznych rozmiarach.

Platkowe czastki chlorku glinowego o zasadniczo krzywoliniowym zarysie wytwarzane sposobem wedlug wynalazku zawieraja zasadniczo okragle platki, które ich powierzchni nadaja ksztalt kulkowaty, specherzowany i/lub guzowaty.

Jak wiec wynika z przedstawionego materialu, platkowy charakter produktu wytwarzanego sposobem wedlug wynalazku rózni sie znacznie od charakteru chlorku glinowego dostepnego na rynku wytwarzanego znanymi sposobami. Material ten odznacza sie latwoscia obróbki i zdolnoscia plyniecia, a ponadto nie kruszy sie i nie rozdrabnia, co zwykle polaczone jest z jego zanieczyszczeniem dodatkami pochodzacymi z urzadzenia.

W znacznej mierze unika sie tez wystawiania chlorku glinu na dzialanie powietrza, któremu zawsze towarzyszy niebezpieczenstwo zawilgocenia para zawarta w powietrzu.

Gestosc pozorna produktu otrzymanego sposobem wedlug wynalazku wynosi okolo 1,2—1,68 g/cm3 dla czastek o rozmiarach okolo 40—350 mesz. Kat zsypu produktu pokazanego na fig. 3 wynosi okolo 35—41°, srednio 38°. Pomiar kata zsypu wykonano w atmosferze azotu wedlug sposobu International Standards Organiza- tion Method ISO/P47 (Secretariat 247/424) uzywanego w przypadku tlenku glinowego. Kat zsypu produktu pokazanego na fig. 2 jest zazwyczaj mniejszy ze wzgledu na wieksza kulistosc czastek. Nalezy podkreslic, ze wartosc kata zsypu zalezy w duzej mierze od zastosowanego sposobu pomiaru. Dlatego tez winno sie stosowac sposób standardowy, utrzymujac produkt w otoczeniu pomiaru.

Gazy otrzymywane w wyniku chlorowania tlenku glinowego, wytwarzanego sposobem Bayera i zanieczysz¬ czonego zwiazkami sodu, w obecnosci wegla a przy braku weglowodorów, tlenu, wodoru i wilgoci, zawieraja zasadniczo, oprócz gazowego chlorku glinowego, tlenki wegla, zwlaszcza dwutlenek, stale i ciekle czastki porwa¬ ne z przestrzeni reakcyjnej oraz lotne, zdolne do kondensacji skladniki, jak na przyklad chloroglinian sodowy, powstajacy z zanieczyszczen sodowych w tlenku glinowym poddawanym reakcji chlorowania.

Poddajac te gorace gazy obróbce sposobem wedlug wynalazku wprowadza sie je, po opuszczeniu chloratora 1 wylotem 3, do wymiennika ciepla 5, w którym chlodzi sie je do pierwszej ustalonej a priori temperatury okolo 200—600°C, korzystnie 250—350°C. Jest to temperatura znacznie nizsza od temperatury reakcji chlorowania i duzo wyzsza od temperatury kondensacji chlorku glinowego w warunkach normalnych, (180°C). W tej pierwszej89 029 7 temperaturze moze zaczac sie kondensacja dosc duzych ilosci skladników dajacych sie kondensowac, takich jak pary chloroglinianu sodowego.

Nastepnie w pierwszym separatorze 7 oddziela sie te skroplone skladniki, w tym wiekszosc chloroglinianu sodowego zawartego w gazach z chlorowania, które wystepuja w postaci kompleksowej mieszaniny z chlorkiem glinowym oraz wiekszosc stalych i cieklych czastek porwanych z przestrzeni reakcyjnej w chloratorze 1. Ilosc cial stalych i cieklych oddzielonych w separatorze 7 wynosi 15—25% wagowych w stosunku do tlenku glino¬ wego poddawanego chlorowaniu. Po opuszczeniu separatora 7 gazy chlodzi sie w drugim wymienniku ciepla 9 do drugiej, ustalonej a priori temperatury okolo 150—250°C. W temperaturze tej, zasadniczo wyzszej od tempe¬ ratury kondensacji chlorku glinowego w danych warunkach, skraplaja sie pozostale lotne skladniki kondensujace w temperaturze wyzszej od temperatury kondensacji chlorku glinowego, takie jak pozostaly jeszcze w gazach chloroglinian sodowy i inne pozostalosci. W temperaturze tej nie zachodzi kondensacja znaczacych ilosci gazo¬ wego chlorku glinowego. Stale i ciekle czastki oddziela sie nastepnie w drugim separatorze 10 otrzymujac gazy pozbawione zasadniczo zanieczyszczen, zawierajace gazowy chlorek glinowy. Gazy te wprowadza sie z kolei do warstwy fluidalnej 17 z czastek chlorku glinowego, utrzymywanej w trzeciej, ustalonej a priori temperaturze, znacznie nizszej od temperatury kondensacji chlorku glinowego w danych warunkach, to znaczy w temperaturze okolo 30-100°C, korzystnie 60—90°C, a najkorzystniej 50—70°C. W warstwie tej zachodzi opisana uprzednio bezposrednia desublimacja chlorku glinowego.

Obie operacje chlodzenia i oddzielania powinno prowadzic sie zasadniczo przy braku wilgoci, korzystnie w takich warunkach, aby otrzymywany chlorek glinowy nie zawieral ponad okolo 0,3%, korzystnie okolo 0,1% wagowych zwiazanego tlenu.

Jak wspomniano uprzednio, gazy z chloratora 1 zawieraja chloroglinian sodowy, zwykle w polaczeniu lub w postaci zwiazku kompleksowego z pewna iloscia chlorku glinowego, oraz stale i ciekle czastki, takie jak tlenochlorek glinowy i/lub zasadowy chlorek glinowy, tlenek glinowy, wegiel i mieszaniny tych skladników.

Znaczna ilosc chloroglinianu sodowego skrapla sie po pierwszym wymienniku ciepla i oddziela w pierwszym separatorze w postaci kompleksowej mieszaniny z chlorkiem glinowym, oddzielajac równoczesnie wieksza czesc tlenochlorku glinowego i/lub zasadowego chlorku glinowego oraz innych czastek stalych. Pozostale zdolne do kondensacji skladniki w postaci pary kondensuja po powtórnym schlodzeniu gazów. Mozna je oddzielic w drugim separatorze wraz z innymi czastkami stalymi i cieklymi, a tak oczyszczone gazy kieruje sie do urzadze¬ nia, w którym nastepuje wyodrebnienie chlorku glinowego.

Mechanizm procesów zachodzacych podczas chlodzenia gazów z chloratora nie jest obecnie calkowicie poznany. Przypuszcza sie, ze pary chloroglinianu sodowego skraplaja sie w wyniku selektywnego chlodzenia gazów i ten kondensat w postaci kompleksowej mieszaniny z chlorkiem glinowym, jak równiez ciekly tlenochlo¬ rek glinowy i/lub zasadowy chlorek glinowy, szybko osadzaja sie na stalych czastkach znajdujacych sie w gazach i w znacznym stopniu formuja sie w wieksze krople jeszcze przed osiagnieciem powierzchni rozdzialu w pierw¬ szym separatorze 7. W konsekwencji, zamiast odkladania sie na materiale oddzielajacym malych kropel osadzaja sie na nim te duze krople, latwe do oddzielenia bez niepozadanego obciazenia separatora.

Pozostale w gazach pary chloroglinianu sodowego oraz tlenochlorku glinowego i/lub zasadowego chlorku glinowego skraplaja sie po ochlodzeniu w drugim wymienniku ciepla. Wykroplone skladniki, wystepujace glównie w postaci mgly NaAlCl4 — A1C13, oraz inne skladniki ciekle i stale, takie jak tlenek glinowy, pyl weglowy, tlenochlorek glinowy i/lub zasadowy chlorek glinowy, mozna potem oddzielic od dalej chlodzonych gazów. Mozna to wykonywac skutecznie w sposób ciagly w drugim separatorze 10 dzialajacym zasadniczo jako lapacz mgiel, taki jak filtr drobnoporowaty w ilosci odpowiedniej do usuniecia zanieczyszczen.

Skraplajacy sie chloroglinian sodowy usuwany w dwóch separatorach stanowi ciekla mieszanine komplek¬ sowa z odpowiednio mala iloscia chlorku glinowego. Mieszanina ta zawiera polaczone z nia lub rozpuszczone skladniki, takie jak tlenochlorek glinowy, zasadowy chlorek glinowy, oraz sladowe ilosci chloru, fosgenu i tym podobnych i tlenek glinowy pochodzacy z pylu porywanego z chloratora lub powstajacy w wyniku reakcji chlorku glinowego z para wodna, dajacej równiez chlorowodór.

Jak wspomniano powyzej, chlorek glinowy wyodrebnia sie z oczyszczonych gazów, które moga zawierac równiez chlor, fosgen, tlenek i dwutlenek wegla, droga bezposredniej desublimacji w warstwie fluidalnej 17 z czastek chlorku glinowego. Warstwe te utrzymuje sie w temperaturze zasadniczo nizszej od temperatury zestala¬ nia chlorku glinowego; ma ona charakter warstwy samoodnawiajacej sie. Otrzymuje sie w ten sposób chlorek glinowy o duzej czystosci w postaci produktu latwo dajacego sie obrabiac i wykazujacego zdolnosc plyniecia.

Produkt ten zawiera zwykle co najmniej 99,5%A1C13, a latwo tez otrzymac w sposób ekonomiczny staly chlorek glinowy o czystosci ponad 99,8%.

Sposób w^dfag wynalazku umozliwia ekonomiczna wielkotonazowa produkcje stalego chlorku glinowego, zasadniczo wolnego od sodu, zelaza, krzemu i tytanu, zawierajacego ponizej 0,3%, korzystnie 0,1%, a najkorzyst¬ niej 0,02% zwiazków nielotnych, w tym równiez zwiazków tlenowych. Rozmiary czastek takiego produktu o8 89029 wysokiej czystosci wynosza 40—350mesz. (frakcjonowano za pomoca sit US Sieve Senes), glównie 100—350 mesz. Produkt jest wiec szczególnie odpowiedni do wytwarzania czystego glinu na drodze elektrolizy.

Gazowy chlorek glinowy desublimuje sie w atmosferze zasadniczo nie zawierajacej wilgoci, tak ze ostatecz¬ ny produkt o wysokiej czystosci zawiera mniej niz 0,5% wagowych wody i produktów reakcji miedzy woda i chlorkiem glinowym. Ponadto, w atmosferze tej zasadniczo brak jest wodoru, tlenu i zanieczyszczen nielotnych w danych warunkach, wskutek czego chlorek glinowy wytworzony sposobem wedlug wynalazku zawiera mniej niz okolo 0,3%, korzystnie 0,1% wagowych zwiazków tlenowych i zanieczyszczen nielotnych.

W wyniku kaskadowego oczyszczania i desublimacji sposobem wedlug wynalazku otrzymuje sie wiec bardzo czysty, ziarnisty chlorek glinowy obdarzony zdolnoscia do plyniecia, zawierajacy ponizej okolo 0,3% wagowych zwiazków tlenowych i nielotnych zanieczyszczen, zasadniczo wolny od sodu, zelaza, krzemu i tytanu.

Rozmiary ziarn wynosza okolo 40—35 mesz.

Wymiennik ciepla 5 przedstawiony na fig. 1 moze byc wykonany w postaci wymiennika plaszczowo-ruro- wego, w którym jako nosnik ciepla stosuje sie dowtherm (produkt Dow Chemical Co.). Mozna tez chlodzic gorace gazy z chloratora droga wprowadzenia strumienia suchych gazów obojetnych lub stalego chlorku glino¬ wego do tego goracego strumienia lub innymi odpowiednimi sposobami.

Pierwszy separator 7 moze byc odpowiednio wykonany w postaci pionowej komory filtracyjnej, w górnej czesci której znajduje sie wylot 7a gazów. Komora ta ma gladkie, niedziurkowane sciany 7b schodzace sie na dole w postaci leja zbiorczego 7c sluzacego do zbierania i usuwania kondensatu oddzielonego od gazów. Wew¬ natrz separatora znajduje sie wiele elementów filtracyjnych 13, korzystnie z kamionki lub wygladzonego materia¬ lu ceramicznego.

Elementy filtracyjne 13 i ich otoczenie utrzymuje sie w temperaturze odpowiednio wysokiej, na przyklad okolo 200—500°C, w celu skutecznego zapobiegania skraplaniu dajacych sie kondensowac par zawartych w strumieniu gazów.

Gazy opuszczajace separator 7 chlodzi sie nastepnie w drugim wymienniku ciepla 9 do pozadanej, ustalo¬ nej a priori temperatury 150—250°C. Tak ochlodzone gazy wprowadza sie do drugiego separatora 10, w którym oddziela sie od nich skroplona mieszanine kompleksowa chloroglinianu sodowego z chlorkiem glinowym oraz porwane lub rozpuszczone ciala stale, takie jak tlenek glinu z koksem i pyl weglowy, oraz ciecze, takie jak tlenochlorek glinowy i/lub zasadowy chlorek glinowy. W wyniku prowadzonego w sposób ciagly oddzielania otrzymuje sie gazy zawierajace gazowy chlorek glinowy.

W drugim separatorze 10 utrzymuje sie odpowiednio niska temperature w celu zapewnienia kondensacji pozostalosci dajacych sie skroplic skladników, a zwlaszcza chloroglinianu sodowego i/lub kompleksu chlorogli¬ nianu sodowego z chlorkiem glinowym, na przyklad 150—250°C. W temperaturze tej zasadniczo nie kondensuje clilorek glinowy, poniewaz jest ona wyzsza niz temperatura kondensacji chlorku glinowego w danych warunkach.

Gazy po drugim separatorze zawieraja zatem zasadniczo bardzo czysty gazowy chlorek glinowy, prawie wolny od zanieczyszczen, takich jak chloroglinian sodowy, tlenochlorek glinowy, zasadowy chlorek glinowy, tlenek gli¬ nowy i wegiel.

W drugim separatorze 10 moze znajdowac sie odpowiedni element filtracyjny, taki jak filtr kamionkowy 15 podobny do zastosowanych w pierwszym separatorze 7.

Gazy opuszczajace drugi separator, zawierajace gazowy chlorek glinowy, wprowadza sie do komory z warstwa fluidalna w miejscu oddalonym od scian komory, aby zapobiec niepozadanej lub przedwczesnej konden¬ sacji gazowego chlorku glinowego do cieczy lub ciala stalego przy wlocie lub przy innej powierzchni styku; moglaby ona doprowadzic do zatykania lub niszczenia powierzchni wymiennika ciepla ze wzgledu na to, ze warstewka osiadajacego chlorku jest twarda i trudno scieralna. Kontrolowac trzeba starannie temperature w komorze, preznosc par i miejsce desublimacji gazowego chlorku glinowego w miejscach innych niz dotychczas omówione w celu skutecznego zapobiegania zapychania wlotu i osadzania chlorku na zimnych powierzchniach w komorze.

Przyklad I. Wegiel impregnowany tlenkiem glinowym lub porowaty tlenek glinowy z koksem chlo¬ ruje sie w podwyzszonej temperaturze, a otrzymane gazy poddaje sie obróbce w celu usuniecia porwanych z przestrzeni reakcyjnej czastek cieklych i stalych oraz par substancji kondensujacych w temperaturze wyzszej od temperatury kondensacji w danych warunkach. Tym sposobem otrzymuje sie wzglednie czyste gazy zawierajace zasadniczo tylko chlorek glinowy, dwutlenek wegla oraz sladowe ilosci innych zanieczyszczen, jak na przyklad chlor, chlorowodór, fosgen, czterochlorek wegla i tym podobne.

Takie wzglednie czyste gazy o temperaturze okolo 200°C wprowadza sie, z predkoscia okolo 25 m3/go¬ dzine, do komory desublimacyjnej 4, pokazanej na fig. 1, poprzez otwór wlotowy 30 otoczony izolacja cieplna.

W komorze znajduje sie warstwa fluidalna zawierajaca okolo 40 kg stosunkowo czystego chlorku glinowego w postaci czastek o rozmiarach okolo 40—100 mesz, utrzymywanych w stanie sfluidyzowania droga przepuszczania89 029 9 gazu fltiidyzujacego, na przyklad suchego powietrza, doprowadzanego przewodem 28. Gaz ten przeplywa do góry, przechodzac najpierw przez rozdzielacz gazu 20.

Przez wezownice wymiennika ciepla 26 przeplywa woda chlodzaca o temperaturze okolo 20°C, wskutek czego gaz wprowadzany do warstwy przewodem 16 szybko oziebia sie od temperatury 200°C do okolo 60°C stykajac sie z czastkami chlorku glinowego utrzymywanymi w warstwie fluidalnej.

Szybko oziebiony gazowy chlorek glinowy tworzy zarodki stalych czastek, które lacza sie w wieksze czastki i/lub osadzaja sie na innych czastkach chlorku glinowego w warstwie fluidalnej. Poniewaz czastki chlorku glinowego sa coraz wieksze, usuwa sie je ciagle ze zloza otworem 16 zachowujac stale te sama granulacje czastek pozostajacych w warstwie. W opisanych warunkach nie nastepuje dajace sie zauwazyc, czy przysparzajace klo¬ potów osadzanie wykondensowanego chlorku glinowego przy wlocie gazów do komory, ani na powierzchniach wewnatrz komory, takich jak powierzchnia sciany komory, czy powierzchnia wezownic chlodzacych.

Gazy opuszczajace warstwe fluidalna znajdujaca sie w komorze desublimacyjnej 4 przeplywaja przez filtr 21, skad zatrzymane czastki porwanego chlorku glinowego i pyly zawracane sa do warstwy. Gazy takie zawieraja glównie dwutlenek wegla i powietrze oraz sladowe ilosci nieprzereagowanego chloru, chlorowodoru, fosgenu, czterochlorku wegla i tym podobnych.

Otworem 24 odprowadza sie okolo 33,5 kg chlorku glinowego w ciagu godziny, produktu stosunkowo drobnoziarnistego o ksztalcie platkowym i kulkowym. Zawiera on ponizej 0,3% wagowych zwiazków tlenowych i sladowe ilosci zaadsorbowanego dwutlenku wegla i fosgenu. Na sicie 40 mesz zostaje 8% produktu, na sicie 100 mesz — 22%, zas przechodzi przez sito 100 mesz 40% produktu. Gestosc chlorku wynosi 1,2—1,68 g/cm3.

Przyklad II. Gazy pochodzace z chlorowania tlenku glinowego zanieczyszczonego zwiazkami sodu z koksem w temperaturze okolo 700°C wprowadza sie do wymiennika ciepla 5, w którym chlodzone sa dowther- mem do temperatury okolo 250°C. Gazy takie zawieraja gazowy chlorek glinowy, tlenek i dwutlenek wegla oraz porwany pyl weglowy, zakoksowany tlenek glinowy i zanieczyszczenia pochodzace z substratów, w tym ponizej 0,3% wagowego tlenu i ponizej 0,5% wagowego wody.

W pierwszym separatorze 7 od ochlodzonych gazów oddziela sie porwane z chloratora czastki stale i ciekle oraz skladniki skroplone po oziebieniu, takie jak mieszanina eutektyczna chloroglinianu sodowego pochodzacego z zanieczyszczen tlenku glinowego poddawanego chlorowaniu, tlenochlorek glinowy, zasadowy chlorek glinowy, tlenek glinowy i wegiel oraz sladowe ilosci chloru, chlorowodoru i fosgenu rozpuszczonych w oddzielnej masie.

Wsród skrplonych substancji znajduja sie zwiazki, które kondensuja w temperaturze pomiedzy temperatura chlorowania i 250°C.

Oddzielona w separatorze masa stanowi 17% wagowych w stosunku do zawartosci chloratora. Zawiera ona okolo 12% wagowych Na20 w postaci mieszaniny eutektycznej chloroglinianu sodowego i chlorku glinowego.

Gazy po opuszczeniu separatora 7 chlodzi sie do temperatury okolo 200°C i wprowadza do drugiego separatora 10, w którym usuwa sie z nich pozostala czesc mieszaniny eutektycznej chloroglinianu sodowego, tlenochlorek glinowy, zasadowy chlorek glinowy, pyly tlenku glinowego i wegla oraz sladowe ilosci chloru, chlorowodoru i fosgenu zaokludowane w pozostalych skladnikach wykroplonych w postaci mgly. Zanieczysz¬ czenia te usuwa sie w separatorze 7, aby przewodem 16 doprowadzac do komory 4 stosunkowo czyste gazy, zawierajace tylko chlorek glinowy, tlenek i dwutlenek wegla oraz sladowe ilosci chloru, chlorowodoru, fosgenu i czterochlorku wegla.

Gazy te, o temperaturze okolo 200°C, wprowadza sie do komory 4 zawierajacej fluidalna warstwe 17 czastek stosunkowo czystego chlorku glinowego o rozmiarach 48—325 mesz. Warstwe utrzymuje sie w stanie fluidalnym droga przepuszczania do góry gazu doprowadzanego przez rozdzielacz gazu 20.

Warstwe chlodzi sie przepuszczajac wode przez wezownice 26, tak ze gaz wplywajacy do komory szybko oziebia sie do temperatury okolo 60°C w zetknieciu z czastkami chlorku glinowego utrzymywanymi w warstwie fluidalnej.

Mechanizm powstawania granulek chlorku glinowego nie jest jeszcze poznany. Przypuszcza sie, ze po szybkim ochlodzeniu tworza sie zarodki czastek A1C13, które lacza sie w wieksze czastki i/lub osadzaja sie na innych czastkach chlorku glinowego w warstwie. Czastki chlorku glinowego powiekszaja sie i usuwane sa ciagle z warstwy otworem 24; ich srednie rozmiary podano dalej. Sredni czas przebywania chlorku glinowego w warstwie wynosi okolo 2,5 godzin.

Gazy opuszczajace warstwe 17 przeplywaja przez filtr 21, skad czastki chlorku glinowego zawracane sa bezposrednio do warstwy 17.

Produkt odprowadzany otworem 24 jest bardzo czystym, drobnoziarnistym chlorkiem glinowym posiadaja¬ cym zdolnosc plyniecia. Zasadniczo nie zawiera on takich zanieczyszczen jak sód, zelazo, krzem i tytan, zawiera niewiele tylko zaadsorbowanego dwutlenku wegla i fosgenu, ponizej 0,3% wagowych zwiazków tlenu i zanie¬ czyszczen nielotnych. 1% ziarn tego produktu zostaje na sicie 48 mesz, 2% — na sicie 80 mesz, 10%- na sicie 100 mesz, 47%-na sicie 200 mesz i40% przechodzi przez sito 325 mesz. Gestosc produktu wynosi10 89 029 1,2—1,68 g/cm3, a zatem jest on szczególnie odpowiedni do wytwarzania metalicznego glinu droga elektroche¬ miczna.

W tablicy 1 podano wyniki analizy zanieczyszczen dwóch reprezentatywnych próbek produktu (A i B) z otrzymanego wyzej opisanym sposobem.

Tablica 1 SiCl4 FeCl3 TiCl4 NaCl CaCl2 MgCl2 ZnCl2 CuCl2 CaCl3 VC13 MnCl2 CrCl3 BC13 LiCl NiCl2 A 0,008% 0,041 0,005 0,02 0,000 0,001 0,004 0,000 0,015 0,0003 0,0003 0,0015 0,006 0,002 0,004 B 1 0,008% 0,055 0,005 0,03 0,004 0,004 0,002 0,000 0,012 0,0006 0,0004 0,003 (2) 0,001 0,009 0,009 , | nielotne (zasadniczo tlenki) — ponizej 0,035%.

Claims (19)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wyodrebniania chlorku glinowego z mieszaniny gazowej zawierajacej go, znamien¬ ny tym, ze gazowy chlorek glinowy desublimuje sie w samoodnawiajacej sie warstwie fluidalnej z czastek chlorku glinowego utrzymywanej w temperaturze nizszej od górnej temperatury desublimacji chlorku glinowego i usuwa sie z warstwy czastki chlorku glinowego posiadajace zdolnosc plyniecia.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze warstwe fluidalna utrzymuje sie w temperaturze 30-100°C.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze warstwe fluidalna utrzymuje sie w temperaturze 50-70°C.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze z warstwy fluidalnej usuwa sie zdesublimowany chlorek glinowy o rozmiarach 40—350 mesz.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 3 lub 4, znamienny tym, ze gazy zawierajace chlorek glinowy, doprowa¬ dzane do warstwy fluidalnej utrzymuje sie w temperaturze 110—250°C.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze co najmniej czesc gazów opuszczajacych warstwe fluidalna zawraca sie z powrotem do warstwy jako gaz fluidyzujacy.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze gazowy chlorek glinowy wprowadza sie do warst¬ wy fluidalnej przez wlot utrzymywany w temperaturze wyzszej od temperatury zestalania chlorku glinowego w danych warunkach.
8. 8. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze gazowy chlorek glinowy wprowadza sie do warstwy fluidalnej w miejscu oddalonym od jakichkolwiek powierzchni.
9. 9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze do warstwy wprowadza sie gazy zawierajace takze chlor, fosgen i tlenek wegla, otrzymywane w wyniku chlorowania tlenku glinowego.
10. 10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze desublimacji poddaje sie chlorek glinowy otrzy¬ many przez chlorowanie tlenku glinowego zanieczyszczonego zwiazkami sodu, przy czym gorace gazy poreakcyj¬ ne zawierajace chlorek glinowy, tlenki wegla, tlenochlorek glinowy, pary chloroglinianu sodowego oraz czastki tlenku glinowego i wegla, najpierw chlodzi sie do pierwszej ustalonej a priori temperatury, nizszej od tempera¬ tury reakcji chlorowania i znacznie wyzszej od temperatury kondensacji chlorku glinowego w danych warunkach, w celu skroplenia czesci chloroglinianu sodowego, oddziela sie od gazów kondensat i stale czastki, nastepnie oziebia sie gazy do drugiej, nizszej, ustalonej a priori temperatury, wyzszej od temperatury kondensacji chlorku89 029 U glinowego* w danych warunkach, w celu skroplenia pozostalych skladników kondensujacych w temperaturze wyzszej od temperatury kondensacji chlorku glinowego i oddziela sie ten kondensat od gazów uzyskujac produkt zawierajacy chlorek glinowy o wysokiej czystosci.
11. 11. Sposób wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze w pierwszym separatorze oddziela sie od ga¬ zów takze tlenochlorek glinowy.
12. 12. Sposób wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze w drugim separatorze oddziela sie od gazów pozostaly tlenochlorek glinowy oraz pozostaly chloroglinian sodowy.
13. 13. Sposób wedlug zastrz. 12, znamienny tym, ze gorace gazy poreakcyjne chlodzi sie do tempe¬ ratury 200-600°C.
14. 14. Sposób wedlug zastrz. 12, znamienny tym, ze gazy po pierwszym separatorze chlodzi sie do temperatury 150-250°C.
15. 15. Urzadzenie do wyodrebniania gazowego chlorku glinowego, znamienne tym, ze zawiera ko¬ more (4), w której znajduje sie warstwa dajacych sie fluidyzowac czastek chlorku glinowego, rozdzielacz gazu (21) wprowadzanego do komory w celu utrzymywania czastek chlorku glinowego w stanie sfluidyzowania, chlodnice (26) umieszczona w warstwie fluidalnej, sluzaca do utrzymywania temperatury w warstwie ponizej temperatury desublimacji chlorku glinowego w danych warunkach, wlot (30) do wprowadzania zawierajacych chlorek glinowy gazów do warstwy sfluidyzowanych czastek chlorku glinowego w miejsce oddalone od wszyst¬ kich powierzchni, który to wlot (30) utrzymywany jest w temperaturze wyzszej od temperatury desublimacji chlorku glinowego w danych warunkach, w celu umozliwienia desublimacji co najmniej znacznej ilosci gazowego chlorku glinowego na powierzchni czastek chlorku glinowego w warstwie i wreszcie zawiera wylot (29) gazów oraz otwór (24) do usuwania czastek chlorku glinowego z warstwy.
16. 16. Urzadzenie wedlug zastrz. 15, znamienne t y m, ze wlot (30) gazów polaczony jest z urzadze¬ niem grzejnym (31) w celu zapobiezenia przedwczesnemu ochlodzeniu i szkodliwej kondensacji w nim gazowego chlorku glinowego.
17. 17. Urzadzenie wedlug zastrz. 15, znamienne tym, ze wlot (30) gazów jest ogrzewany.
18. 18. Urzadzenie wedlug zastrz. 15, znamienne tym, ze zawiera przewody (22), (27), (11) polaczo¬ ne bezposrednio z wylotem gazów (29) opuszczajacych warstwe i wlotem gazów fluidyzujacych (12) w celu zawracania co najmniej czesci gazów w celu fluidyzacji warstwy czastek chlorku glinowego.
19. 19. Urzadzenie wedlug zastrz. 15, znamienne t y m, ze rozdzielacz gazu fluidyzujacego (25) jest umieszczony w poblizu otworu (24) do usuwania chlorku i nachylony w kierunku tego otworu w celu kierowania czastek chlorku do otworu (24). FIG. I89 029 ¥ FIG.2o •-I J Y TJ FIG.2b -rr "»^ "^ FIG.2c r;v (T' I'' ¦^ j FIG. 3d L**.-. *(» *«r' '•i —'.V FIG. 3b t : fV . '„•¦"" '- FIG. 3c k*-kj Zesp. Szk. Poligr. Zam. 372/M/76 Naklad 120 + 18 Cena 10 zl. CZYTELNIA PL