Способ получения хлористого алюминия

 

О П И С" А - Н---И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>772480

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 0609,72, (21) 1828303/23-26 (23) Приоритет — (32) 07.09.71 (51)М. Кл.з

С 01 F 7/58

ГосударственныМ комитет

СССР.

m делам изобретений и открытий (33) США (31) 178080 (53) УДК 661.862.22 (088.8) Опубликовано 15.10.80.Бюллетень ¹ 38

Дата опубликования описания 15,1080 (72} Авторы изобретения

Иностранцы

Аллен Стивенсон Рассел, Ноел Джеррет, Филипп Тримбл Строуп, Маршалл Джозеф Бруно, Джон Алан Ремпер, Лэрри Кейт Кинг, Лестер Ле Рой Кнапп, Бернард Мак Клелленд Старнер, Рональд Карл шунер и Николас Клоуп (США)

Иностранная фирма

"Алюминум Компани оф Америка" (США) (71),Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИСТОГО АЛЮМИНИЯ

Изобретение относится к способам получения хлористого алюминия и может быть использовано для получения металлического алюминия путем электролиза расплава хлорида алюминия.

Известен способ получения хлористого алюминия, включающий предварительный подогрев окиси алюминия, хлорирование ее в присутствии углерода при 450-600 С (11.

Известен также способ получения. хлористого алюминия путем хлорирования алюминийсодержащего сырья, содержащего 50% о(.-окиси алюминия в присутствии восстановителя — углерода при 450-800 С Pg .

Недостатком этого способа является невысокая чистота продукта, в частности содержание нелетучих веществ в готовом продукте достигает

16,7 вес.Ъ.

Целью изобретения является повышение чистоты продукта.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения хлористого алюминия путем хлорирования глинозема с содержанием с(;окиси алюминия менее 5 вес.Ъ, с удельной поверхностью не менее 10 м /г при.

450-800 С в присутствии восстановио теля, в качестве которого используют смесь глинозема с углеродом, содержащую менее 5 вес.В углерода, причем используют про;-итанный углеродом глинозем.

Отличиями данного изобретения является то, что в качестве алюминийсодержащего сырья используют глинозем с содержанием d. — oêèñè алюминия менее 5 вес.% с удельной поверхностью не менее 10 м /г, а в качестве восстановителя используют смесь глинозема с углеродом, содержащую менее

5 вес.% углерода.

Такая смесь представляет собой пропитанный углеродом глинозем.

Эти отличия позволяют повысить

2p чистоту продукта (содержание нелетучих веществ в готовом продукте снижается до 0,035 вес.%).

Пример. 1. Частица окиси алю" миния, содер>кащие менее 0,5 вес.% примесей железа, кремния и титана, 0,25 вес.% примесей натрия (считая на йа 0)> менее 5 вес.% с -АР<0> и ме нее ЗЪ воды, с удельной поверхностью 100 м /г, пропитывают углеродом путем термического крекинга жидких угл;,во772480

4 дородов, контактирующих с частицами окиси алюминия. Пропитку ведут до содержания углерода и водорода в частицах окиси алюминия соответственно

17 и 0,18 вес.Ъ (от общего количества окиси алюминия, углерода и водорода) . Закоксованные углеродом частицы окиси алюминия, свободные от влаги„ углеводородбв, водорода и кислорода, дают возможность при дальнейшем их хлорировании получить 100Ъ-ную степень использования хлора и избежать образования побочных токсичных продуктов. Закоксованные углеродом частицы окиси алюминия непрерывно вводят в хлоратор со скоростью

16 кг/ч и хлорируют при 635ЮС и давлении в аппарате 1-2 ата при скорос ти ввода хлора в хлоратор 27 кг/ч.

Процесс хлорирования ведут так, чтобы изолировать зону реакции от влаги, кислорода, водорода и углеводородов и чтобы таким образом менее

-5 вес.Ъ хлора расходовалось на реакФ ции с ними

Выходящий иэ хлората газообразный поток, содержащий хлорид алюминия, окись углерода, двуокись углерода (80 вес.Ъ от окислов углерода), углерод и непрореагировавшие частицы закоксованной окиси алюминия с температурой 635 С направляют в сепаратор, в котором путем конденсации отделяют примерно 3 кг/ч продукта от других компонентов смеси.

Пример 2. Частицы закоксо"ванной окиси алюминия такого же состава и размера, как в примере 1 (но с содержанием влаги менее 5 вес.Ъ), подвергают хлорированию, как в при. мере 1.

Температуру хлорирования поддерживают на уровне 575ОC. Газообразный поток качественного состава примеЮ ра 1 с температурой 575 С направляют в теплообменник и охлаждают до 250 С а затем отфильтровывают от твердых и жидких частиц потока и сконденсировавшихся летучих компонентов смеси натрийалюминийхлорида, алюминийхлорида, алюминийоксихлорида, окиси алюминия, углерода, следов хлора, хлористого водорода и фосгена. Отделенную от основного потока вышеуказанную смесь возвращают в хлоратор в количестве 15Ъ от веса свежей порции закоксованной окиси алюминия.

Чистый хлористый алюминий с высоким выходом извлекают из остатка газообразного потока.

При отсутствии рециркуляции отделенной на стадии фильтрации смеси выход хлористого алюминия понижается

Пример 3. Закоксованные час тицы подвергают хлорированию при повышенной температуре. Образовавшуюся газообразную смесь охлаждают при температуре выше температуры конденсации хлористого алюминия.

Отделенный от примесей газовый поток при 200 С направляют в десублиматор. Десублиматор содержит слой твердых частиц хлористого алюминия (около 41 кг), которые подцерживают в псевдоожиженном слое путем подачи сухого воздуха. Десублиматор охлажо дают водой с температурой 20 С, в результате чего газообразный поток охлаждается с 200 до 60 С, при этом на стенках аппарата и трубопровода не наблюдается никаких заметных отложений. Частицы хлористого алюми° ния затем удаляют из слоя и распределяют по размерам.

Отходящий газ из десублиматора на15 правляют в отделение фильтрации и разделяют на твердые частицы хлорида алюминия и "пудру". возвращаемую в псевдоожиженный слой.

Отходящий газ содержит двуокись

2О углерода, окись углерода, воздух и следы хлорида алюминия, хлористого водорода, фосгена и четыреххлористого углерода.

Полученные в результате частицы хлористого алюминия, со скоростью примерно 33 кг/ч выводимые из àïïàрата, имеют долеобразную или шарообразную форму и содержат менее

0,3 вес.Ъ связанного кислорода, незначительное количество адсорбированной двуокиси углерода и фосгена (следы).

Пример . 4. Чистые частицы окиси алюминия с большой площадью поверхности, содержащие менее

0,5 вес.Ъ железа, кремния и титанов4х соединений, 0,25Ъ соединений натрия (считая íà. N a О), менее 3 вес. Ъ

Д,-АЕ О и менее 5 вес. Ъ воды, с удельной поверхностью 100 м /r nponu2 тывают углеродом до содержания углерода 18 вес.Ъ и среднего содержания водорода менее 0,5 вес.Ъ

Вышеуказанные закоксованные час45 тицы окиси алюминия хлорирую1 в псевдоожиженном слое частиц. ГазообЮ разный хлор с температурой 20 С пропускают при скорости, достаточной для поддержания режима псевдоожижения. Весовое отношение хлора и закоксованной окиси алюминия поддерживают от 1 до О, 55. Температуру в зоне реакции эа счет ее экэотермичности о поддерживают на уровне 690-740 С.

Образовавшуюся газообразную смесь

55 охлаждают до 370-400 С. Газообразная смесь содержит менее 0,3 вес.Ъ свободного кислорода„ менее О,5Ъ воды и смешанные с водой продукты реакции воды и алюминийхлорида.

Охлажденный газообразный поток от-. фильтровывают от пыли, жидких частиц и сконденсированных летучих продуктов — от смеси натрийалюминийхлорида, алюминийхлорида, алюминийоксихлорида, окиси алюминия, углерода.

772480

Формула . изобретения

ВНИИПИ Заказ 6739/75

Тираж 565 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 следов хлора, хлористого водорода и фосгена.

Оставшийся газовый поток охлаждают до 220-250 С, при этом освобо>кдаются от оставшегося количества примесей. В результате двухстадийного охлаждения получают относительно чистый газоббразный поток, содержащий преимущественно. только А 1 О, CO<, СО, следы СС Е4, СОС Е, от которых реакционный газ освобождают, как описано в примере 3.

Анализ двух образцов продукта показал следующее содер><ание примесей, вес.Ъ:

А В

5 С < .4 0,008 0,008

FSC t3 0,041 0,005

Т С Й4 0,005 0,005

NaCt 0,02 0,03 с, сt 0,000 0,004 кдс 0,001 0,004 .

ZnCt> 0,004 0,002

CUCR, 0,000 0,000

СаСР 0,015 0,012

vcr> 0,0003 0,0006

inCE@ 0,0003 0,0004

С rc t> 0,0015 0,003 j2)

ect+ 0,006 0,001

Lice 0,002 0>009

Nice 0,004 0,009

Нелетучие (преимущественно оксиды)

0,035Ъ.

Пример 5. Чистую закоксованную окись алюминия, содержащую менее 0,5 вес.Ъ железа, кремния, титана, 0,25 вес.Ъ соединений натрия (считая на Na 0), менее 3 вес.Ъ сЬА ggO > менее 5 вес. Ъ Н О, с удельной поверхностью 100 м /г направляют со скоростью около 23 кг/ч в аппарат. с псевдоо><иженным слоем окиси алюминия, имеющим температуру 70 С. В качестве ожижающего газа используют метансодерх<ащую смесь с температурой

70 С. Затем частицы окиси алюминия направляют во второй псевдоожиженный слой со скоростью примерно 23 кг/ч.

Второй аппарат "КС" (шахтная печь) работает под давлением 1-2 ата и температуре 910 С. Метансодержащую смесь из первого аппарата "КС", содержащую частицы окиси алюминия, направляют на фильтр, где отделяют эти частицы и снова возвращают их в аппарат, а часть свободного от пыли потока подают в качестве ожижаающего агента во второй аппарат "KC", где происходит ожигание остальной метансодержащей . смеси, в результате чего температуру в аппарате поддерживают равной 910цС, соответствующей процессу крекинга.

t0

С помощью распыляющего устройства мазут 96 с температурой до 150 С инжектируют во второй аппарат "КС" со скоростью около 7 кг/ч. В результате мазут нагревают до 350 С в той части распыляющегс устройства, которое погружено в нагретый слой.

Сырое масло .приводят в контакт с частицами окиси алюминия и подвергают крекингу при 910 С в течение нескольких минут, в результате чего частицы окиси алюминия закоксовываются. Закоксованные частицы выводят из аппарата со скоростью около 26 кг/ч, с температурой 910 С. Газообразный поток из второго аппарата "КС", содержащий частицы окиси алюминия, углеродную пыль и углеродный остаток, направляют в первый аппарат "КС" с температурой 910ОС, где его охлаждают до 70 С. Такое охлаждение вызывает отложение на частицах окиси алюминия углеводородных производных и углеродной пыли и мелкой коксованной окиси алюминия.

Оставшуюся после фильтра от распределения в первый и второй аппарат

"КС" метансодержащую смесь сжигают.

Закоксованную окись алюминия выводят из аппарата с тем же содержанием

<1=Ai. О>., что в исходной окиси алюминия, с содержанием углерода 18, водорода 0,12 вес.Ъ (считая на общее количество окиси алюминия, углерода и водорода), железа, кремния и титана — менее 0,5 вес.Ъ соединений натрия (считая на Na О) 0,25 вес.Ъ.

1. Способ получения хлористого . алюминия путем хлорирования алюминийсодержащего сырья при 450-800 С в о присутствии восстановителя, о т л ич ающи и с я тем, что, с целью повышения чистоты продукта, в качестве алюминийсодер>кащего сырья используют глинозем с содержанием c(-окиси алюминия менее 5 вес.Ъ, с удельной поверхностью не менее 10 м /г, а в качестве восстановителя используют смесь глинозема с углеродом, содержащую менее 5 вес.Ъ углерода.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что используют,пропитанный углеродом глинозем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р 1237995, кл. С 01 F, опублик. 06.04.67.

2. Патент Великобритании 91141359> кл. С 1 А, опублик. 29.01..69 (прото-. тип).