162790. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés vanádiumtetraklorid folyamatos előállítására
3 162790 4 komplexét folyamatosan elvezetjük, s a tisztított vanádiumtetraklorid-gőzökeit kondenzáljuk. A vanádiumtetraklorid folyamatos gyártását a következő paraméterek betartásával hajtjuk végre: A reaktor hűtéséhez a késztermék súlyára vonatkoztatva minimálisan 20-szoros mennyiségű vizet használunk fel. A minimális menynyiségű víz adagolása esetén a távozó víz hőmérsékletének legalább 20 °C-kal meg kell haladnia a betáplált víz hőmérsékletéit. Kisméretű (óránként 5—15 kg vanádiumtetraklorid előállítására alkalmas) berendezés esetén a hűtőköpenybe előnyösen 5 liter/perc mennyiségű 10—20 °C-os vizet vezetünk, és a hűtőköpenyből célszerűen 30—50 °C-os vizet vezetünk el. , A folyamat fenntartásához óránként legalább 5—10 kg vanádiumtetrakloridot kell előállítani, hogy a reakoióhő megfelelő mértékben kompenzálni tudja a nagyfokú hőelvezetést. Ez óránként minimálisan 2—4 kg nyersanyag adagolásnak felel meg. Az összesülés elkerülése céljából a berendezésbe minimálisan 30—40 mm szemcseméretű vanádiumot vagy vanádiumércet adagolunk. A beadagolt klór mennyiségének 1/ilO részét mellékáramban a tűztér után vezetjük be. Így állandó klórfölösleget tartunk fenn, és biztosítjuk a bevezetett vanadium teljes mértékű átalakulását. A vanádiumtetraklorid-gőzök tisztításához ömlesztett állapotú, minimálisan 30—40 mm szemcseméretű nátriumkloridot használunk fel, és az elfogyott nátriumkloridot folyamatosan pótóljuk. A reaktor beindítása után általában a termelt mennyiség 1/15-öd részének megfelelő mennyiségű nátriumkloridot adagolunk be óránként. A nátriumkloridnak a szennyező fémekkel alkotott komplexét minimálisan 300 °C-on vezetjük el. A fenti paramétereik betartásával legalább 99% tisztaságú vanádiumtetrakloridot állíthatunk elő. Az így kapott termék stabil, és hónapokig tárolható. A találmány tárgya, továbbá a fenti eljárás kivitelezésére szolgáló berendezés, amely vízhűtéses köpennyel ellátott fémreaktorból és ehhez csatlakozó, darabos nátriumkloridot tartalmazó tisztítóberendezésből áll. A berendezést az ábra szemlélteti, működését a példa keretében ismertetjük. A vízhűtéses köpennyel ellátott 1 fémreaktor a hűtővíz be- és kivizetésére és a klórgáz bevezetésére alkalmas vezetékkel, s a vanadium vagy vanádiumérc adagolására szolgáló 5 adagolónyílással van felszerelve. A 8 nátriumklorid-oszlopot tartalmazó 2 tisztítóberendezés a nátriumklorid adagolására alkalmas 9 adagolónyílással ellátott elektromos fűtésű 7 fémköpeny, amely a tisztított vanádiumtetrakloridgőzőknek a hűtőhöz való bevezetésére szolgáló vezetékkel és a nátriumklorid fémkomplexének eltávolítására alkalmas fűtött 11 lefolyónyílással van felszerelve. A vanadium nyersanyag folyamatos adago-5 lása és a reaktort, amelynek szerkezeti anyaga acél, akár közönséges szénacél is lehet, károsodás nélkül üzemeltessük. A korábban ismertetett adagolási és hűtési viszonyok között ugyanis a reaktor fala mentén vanádiumfoól 10 ill. vanádduméroből álló hideg védőgyűrű keletkezik, amely a reaktor falát megóvja a korroziv hatásoktól. * Minthogy a reaktorban a találmány szerinti eljárás során mindig azonos mennyiségű anyag 15 van jelen, illetve ég el, ennek következtében a hőfejlődés és a hőelvezetés is egyenletes, s a pontosan beállított áramlási sebességű hűtővíz hőmérsékletének ingadozása is kisiméntékű. Ezt a jelenséget a folyamat automatikus vezér-20 lésére is felhasználhatjuk. Ha ugyanis állandó sebességű hűtővíz-áramoltatás esetén a kilépő hűtővíz hőmérséklete egy kritikus érték alá csökken, ez azt jelenti, hogy a reaktorba további mennyiségű vanádiumot vagy vanádium-25 ércet kell juttatni a folyamat fenntartása érdeképen. A találmány szerinti eljárás lehetővé teszi, hogy az eddig ismert, hőálló bélésű, szakaszos üzemű, nagyméretű kemencékhez képest a 30 reaktor méretét csökkentsük, s emellett a teljesítményt növeljük. A találmány szerinti berendezés fajlagos teljesítménye 1 t VCls/ni2 -h, azaz a termelhető összmennyiség lineárisan változik a berendezés keresztmetszetével. 35 A találmány szerinti eljárás lehetővé teszi, hogy igen tiszta, 20 ppm-nél kisebb vas- és alumlniumtartalmu vanádiumtetrakloridot állítsunk elő. A vassal és alumíniummal nagyobb 40 mértékben szennyezett vanádiumtetraklorid ugyanis bomlik, s ezért előállítása után közvetlenül fel kell dolgozni (például vanádiumoxitrikloriddá). Ismeretes egy eljárás alacsony vases alumíniumtartalmú VCL, előállítása kősó al-46 kalmazásáwal, ez az eljárás azonlbam csak laboratóriumi méretű, kvaroedénytoien vé<?zik. és hátránya az. hogy a képződő FeCl3 -NaCl és AlCls-NaCl komplex a tűztérre ráfolyik és ott kőkemény anyagot képez. (Korshunov, B. G., 50 Chih-Chin-Fang, Morozov, I. Sz.: Izv. VUZ. „Cvetnaja Metallurgija" 7, No. 3, 114—116 (1964). A VCU-gőzök nátriumkloriddal végzett tisztítása ismeretes a Magnesium Electron LTD szabadalmából is (1 060 227. sz. angol szabadal-55 mi leírás), amely azonban ugyancsak szakaszos üzemű és kis termelékenységű eljárásra, illetve berendezésre vonatkozik. A találmány szerinti konstrukció az ismer-60 teknél lényegesen előnyösebb, üzemi méretekben használható, s a találmány szerint előállított 20 ppm alatti vas- és alumíniumtartalmú VCI4 hónapokig tartható el bomlás nélkül, ha fény és nedvesség távoltartásáról gondosko-65 dunk. 2
