171397. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés alumíniumklorid kivonására gáznemű alumíniumkloridot tartalmazó gázelegyből
7 171397 8 csonyabb leválasztási hőmérsékletet: 30—100 C°-ot alkalmazunk, továbbá az, hogy az alumíniumklorid részecskékből álló fluid-ágyat keverjük, meglepő módon arra vezet, hogy előnyösebb nagyságrendű részecskék képződnek, mint ha a deszublimálást lényegesen magasabb hőmérsékleten, az alumíniumkloridnak az adott körülményeknek megfelelő megszilárdulási hőmérséklete közelében végeznénk. Az eljárás további előnye, hogy általában lebenyes konfigurációjú, szelektíven kontúrozott részecskéket kapunk, amelyeknek sík külső felületei általában nincsenek. Mivel a részecskék konfigurációja és a részecskék nagyságrendje azokat az alumíniumkloridnak fémalumíniummá történő elektrokémiai átalakításához könnyen kezelhetővé teszi, a találmány szerinti eljárásban alkalmazott, az adott körülményeknek megfelelő felső határnál lényegesen alacsonyabb leválasztási hőmérséklet használata igen előnyös. A gáz alakú alumíniumkloridnak a fluid-ágyon történő hirtelen lehűtése egyetlen lépésben 150-250 C°-ról 100 C° alá, előnyösen kb. 60C°-ra, nem várt módon szelektív méretű és konfigurációjú, könnyen kezelhető és ömleszthető'; részecskéket eredményez. Azt tapasztaltuk, hogy a leválasztási hőmérséklet gondos megválasztása és ellenőrzése és alumíniumklorid részecskékből álló fluid-ágy használata a kondenzálási zónában azt eredményezi, hogy szelektív konfigurációjú részecskék keletkeznek és, hogy a megszilárdult alumíniumklorid szemcsenagysága szelektíven szabályozható. A találmány szerinti, alacsonyabb, kb, 30-100 C° hőmérsékleten a termék átlagos szemcsenagysága általában kisebb, mint a magasabb hőmérséklethatárok között lecsapódott szemcséké. Az alkalmazott hőmérséklettől függően a gázból kivont alumíniumklorid részecskék átlagos szemcsenagysága 40-350, azaz 373 /x-42 fi túlnyomórészt 100-350 szitaszemnek, azaz 149/I-42JU szemcsenagyságnak felel meg, 30 C°-nál alacsonyabb hőmérséklet alkalmazása a fluid-ágyon általában nem gazdaságos és nem is kívánatos, mivel ekkor még külön hűtési költség is fellép és még a titántetraklorid is kiválik a gázból, ha jelen van, a megnövekedett mennyiségű aprószemcsés alumíniumkloriddal együtt. Ha viszont a hőmérséklet 100 C° felett van, akkor a megállapított eljárás körülmények között a gáz alakú alumíniumklorid feleslegesen nagy mennyisége csak tökéletlenül válik le, ezért a gáz szükségtelen vesztesége következik be, A távozó gáz egy részét ugyanis gáztisztítás céljából általában eltávolítjuk a rendszerből, amikor a kellemetlen és/vagy mérgező anyagokat kivonjuk belőle. így például kb. 90 C° hőmérsékleten, ami viszonylag alacsony, összehasonlítva az alumíniumklorid kb. 180C°-os megszilárdulási hőmérsékletével 1 atm abszolút nyomáson, vagy kb. 150C0 megszilárdulási hőmérsékletével 0,5 atm abszolút nyomáson, a gáz alakú alumíniumklorid bizonyos mennyisége nem szilárdul meg, mivel a fluid-ágy gőznyomási viszonyainak megfelelően az alumíniumklorid egy része gáz alakban marad vissza. Ha a reakciónyomás kb. 0,5 atm, akkor az A1C13 gőznyomása 100C°-on 1 mm, 90 C°-on 0,32 mm és 60 C°-on 0,004 mm, ami indokolttá teszi azt, hogy a deszublimálási hőmérsékletet a megállapított 30-100 Cc hőmérséklettartomány alsó hányadában tartsuk, kiváltképpen akkor, ha kisebb nyomást alkalmazunk. Az alumíniumkloriddal együtt a gázkeverékben jelenlevő más illékony vagy gáznemű anyagok az alumínium-5 klorid parciális nyomását és így a leválási (lecsapódási) hőmérsékletét a rendszerben természetesen némileg módosíthatják. Á találmány szerinti eljárás egyik kiviteli módja szerint a gáznemű alumíniumkloridot tartalmazó 10 terméket a fluid-ágyat tartalmazó kamrába bevezetjük egy olyan nyíláson, amit az alumíniumkloridnak az adott körülményeknek megfelelő kondenzálási hőmérséklete felett, előnyösen 180-250 C° hőmérsékleten tartunk. A nyílás úgy van elhelyezve, hogy a gáz 15 alakú alumíniumklorid olyan helyen jut a fluid-ágyra, ami az edény minden kontakt felületétől, így például a hűtőfelületétől vagy hasonló helyektől távol van, hogy a gáznemű alumíniumkloridnak folyékony vagy szilárd fázissá történő nem kívánatos és túl korai 2o lecsapódását a bevezető nyílásban és a kontakt felületeken megakadályozzuk. Az idő előtti kondenzáció ugyanis hamarosan káros pikkelyképződéshez vezetne és az edény falain, valamint az edény hűtőfelületein, sőt a nyílás belépésének helyén is 25 szilárd alumíniumkloridból álló réteges kemény bevonat képződne. Ez nemcsak az értékes termékben okozna veszteséget, hanem a bevezető nyílás viszonylag hamarosan eldugulna, az edény hasznos tere betömődne és a szükséges hűtőfelületek szigetelése 30 romlana. Ez a nem kívánatos lerakódás nehezen volna eltávolítható, eltávolítása nélkül pedig nem kielégítő hőcsere, a használt edénytér csökkenése és esetleg a bevezető nyílás eldugulása következne be. A fenti problémák, amelyek a viszonylag tiszta 35 gáznemű alumíniumkloridnak közvetlenül szilárd alakba történő, egylépéses leválasztásának kivitelezésével kapcsolatosak, általában nem jellemzők más anyagoknak fluid-ágyban történő leválasztására, így például a ftálsavanhidridek, amelyek fluid-ágyban 40 választanak le, elég lágyak ahhoz, hogy a berendezés bármely adott kontakt felületéről ledörzsöljék azokat a fluidizált részecskék zavartalan mozgása mellett. A hőmérsékletet, gőznyomást és a deszublimálás helyét a pillanatnyi helyzetben ellenőrizni kell, hogy a gáz 45 alakú alumíniumkloridnak folyékony alakban történő káros és az említett nem megfelelő helyeken való leválását elkerüljük, s így a fluid-ágy részecskéinek összetömörülését az ágy esetleges meghibásodását, a bevezető nyílás eldugulását és a kamra hideg 50 felületein való lerakódást hatásosan megakadályozzuk. A kiindulási gáznemű terméknek viszonylag tiszta alumíniumkloridot kell tartalmaznia, mivel természetesen jelentős mennyiségű szennyezőanyag tartalom, pl. a nátriumalumíniumklorid, mint az 55 alumíniumkloriddal képezett komplex keverék, káros lehet. Ha ezt a bevezetendő gázból nem távolítjuk el, mielőtt a gáz a bevezető nyílást eléri, úgy a komplex vegyület mint összegyűlt folyékony kondenzátum a bevezető nyílást hamarosan eltömné, mivel ennek 60 kondenzációs hőmérséklete a kamrában levő viszonylag hideg részeknél magasabb. A gáznemű alumíniumkloridot tartalmazó közeg, amit a találmány szerinti eljárással fluid-ágyban végzett kondenzálásnak alávetünk, általában a már 65 említett klórozási reakcióból származó gáz alakú 4
