178171. lajstromszámú szabadalom • Javított eljárás vízmentes aluminiumklorid előállítására aluminiumoxid vagy aluminiumoxid-tartalmú anyagok és foszgén vagy széntetrakloid reakciójával
5 178171 6 1. példa Kiindulási anyagként olyan bauxitot használunk fel, amelynek összetétele légszáraz állapotban a következő: A1203 48,5% Fe203 14,6% Si02 18,2% Ti02 2,1% izzítási veszteség 15,3% A 100-200 /um szemcseméretüre előkészített kiindulási anyagot 30 percig 850°C-on kalcináljuk. A kalcinált bauxitból 50 mg-os mintákat veszünk,15 azokat előre meghatározott hőmérsékleten és előre meghatározott ideig 16 cm/perc lineáris sebességgel (ami 60ml/perc adagolási sebességnek felel meg) vezetett foszgén-árammal kezeljük, majd súlyméréssel meghatározzuk a konverziót. Ezzel a20 módszerrel az 1. ábrán bemutatott görbesereget vesszük fel. Az 1. ábrán feltüntetett görbék jelentése a következő: 11: 15 perces reakció, 12: 30 perces reakció, 13: 45 perces reakció, 14: 60 perces reakció, 15: 90 perces reakció. 25 Az 1. ábrán feltüntetett görbék a teljes bemért anyagmennyiségre vonatkoztatott konverziót (a %) szemléltetik a hőmérséklet (T°C) függvényében. A bauxitminta alumíniumoxid-tartalmára vonatkoztatott konverziót (aAi%) a hőmérséklet függvényé- 30 ben a maradék kémiai elemzésével határozzuk meg, és a 2. ábrán mutatjuk be (21, 22,23,24, 25 görbe). A görbék figyelembevételével a bauxit reduktív klórozását a következőképpen végezzük: 590—625 °C-ra felfűtött, 0,15 m2 keresztmet- 35 szetű horizontális csőreaktorba 5 kg fenti összetételű és szemcseméretű kalcinált bauxitot mérünk be, és a reakciót a következő paraméterek betartásával hajtjuk végre: reagens: foszgén, reagens bevezetési sebessége: 20 m/perc, reakcióidő: 30 perc, 40 hőmérséklet: 590—610 °C. Az alumíniumkloridot a bauxit alumíniumoxid-tartalmára vonatkoztatva 88-90%-os konverzióval kapjuk. Ha hasonló kísérletnél foszgén helyett 1 : 1 mólarányú szénmonoxid/klór gázelegyet használunk, 45 az alumíniumkloriuot 25—30%-os konverzióval kapjuk. 90%-os konverzió csak 700°C-on, 90 perces reakcióidővel érhető el. 2. példa Az 1. példában ismertetett minőségű és szemcseroéretű kalcinált bauxitból 50 mg-os mintákat veszünk, és azokat 30—30 percig előre meghatá- 55 mzott hőmérsékleteken 16 cm/perc lineáris sebességgel (60 ml/perc adagolási sebességgel) vezetett, 8,9 térfogat %, illetve 4,15 térfogat % széntetraldondot tartalmazó nitrogénárammal kezeljük. Ezután különböző hőmérsékleteken súlyméréssel meghatá- 60 rozzuk a konverziót. Ezzel a módszerrel a 3. ábrán bemutatott két görbét nyerjük. A 31. görbe: 8,9 térfogat % széntetrakloridot tartalmazó gázelegy, a 2. görbe: 4,15 térfogat % széntetrakloridot tártálmaz° gázelegy, a% a teljes bemért anyagmennyi- 65 ségre vonatkoztatott konverzió a T°C hőmérséklet függvényében. A görbék figyelembevételével a bauxit reduktív klórozását a következőképpen végezzük: Az 1. példában ismertetett kivitelű csőreaktorba 5 kg, a példában megadott minőségű és szemcseméretű kalcinált bauxitot mérünk be. A reaktort 700-750 °C-ra fűtjük fel, a reaktorba 20 m/perc lineáris sebességgel 9 térfogat % széntetrakloridot tartalmazó nitrogéngázt vezetünk, és a reakciót 30 percig 710—730°C-on végezzük. Az alumíniumkloridot a bauxit összmennyiségére vonatkoztatva 62%-os konverzióval kapjuk. 3. példa Kiindulási anyagként 180m2/g fajlagos felületű, 30 percig 850°C-on kalcinált 7-alumíniumoxidot használunk. Ebből 20 mg súlyú mintákat veszünk, és azokat 20, 30, 40, illetve 50 percig előre meghatározott hőmérsékleteken 16 cm/perc lineáris sebességgel (60 ml/perc) adagolási sebességgel) vezetett, 2,08 térfogat % széntetrakloridot tartalmazó nitrogénárammal kezeljük. Ezután súlyméréssel meghatározzuk a konverziókat. Ezzel a módszerrel a 4. ábrán bemutatott görbéket vesszük fel (41, 42, 43, 44). A görbék alapján a 7-alumíniumoxid reduktív ldórozását a 2. példában ismertetett alapeljárás szerint hajtjuk végre a következő paraméterek betartásával: bemért szilárd anyag: 5 kg, reagens: 2,08 térfogat % széntetrakloridot tartalmazó nitrogéngáz, reagens bevezetési sebessége: 20 m/perc, reakcióidő: 40 perc, hőmérséklet: 590-625 °C. Az alumíniumkloridot a 7-alumíniumoxid 90—92%-os konverziójával kapjuk. 4. példa Mindenben az 1. példában közöltek szerint járunk el, azzal a különbséggel, hogy a bauxit reduktív klórozását folyamatos üzemben végezzük. Az 1. példában ismertetett kivitelű, azonban folyamatos üzemű csőreaktorban 10 kg/óra egyenletes sebességgel az 1. példában megadott összetételű és szemcseméretű kalcinált bauxitot adagolunk be. A szilárd anyag tartózkodási idejét a reaktorban 30—40 percre állítjuk be, a további reakciókörülmények azonosak az 1. példában közöltekkel. Az alumíniumkloridot a bauxit alumíniumoxid-tartalmára vonatkoztatva 85-88%-os konverzióval kapjuk. A klórozási folyamat energiafelhasználását vizsgálva a következőkből indulunk ki:- az A12Oj + 3COQj = A120« + 3C02 reakció reakcióhője a hőmérséklettől gyakorlatilag független (ugyanez vonatkozik a széntetrakloriddal végrehajtott klórozásra is), és — a hőenergiaigényt az adott hőmérsékleten állandósult folyamatban vizsgáljuk, azaz eltekintünk a rendszer felmelegítéséhez szükséges hő meny - nyiségtől. 3
