178171. lajstromszámú szabadalom • Javított eljárás vízmentes aluminiumklorid előállítására aluminiumoxid vagy aluminiumoxid-tartalmú anyagok és foszgén vagy széntetrakloid reakciójával
1781 4 folyamatosan nő, és körülbelül 850 °C-nál éri el a telítési értéket. Az alumíniumoxid széntetrakloriddal végzett reduktív klórozásárói a Hungarian Journal of Industrial Chemistry (Veszprém) 5, 97 (1977) közlemény 5 tesz említést. Az ott közöltek szerint a folyamat első lépésében a széntetraklorid szénre és klórgázra bomlik, majd a szén és a klórgáz a korábban idézett közleményekben ismertetett módon reakcióba lép az alumíniumoxiddal. Figyelembe véve,10 hogy a széntetraklorid csak 800 °C-nál magasabb hőmérsékleten bomlik el szénkiválás közben, szakember számára várható, hogy a reakció 800 °C-nál magasabb hőmérsékleten indul, és a konverzió — az alumíniumoxid szén jelenlétében végrehajtott15 klórozásához hasonlóan — a hőmérséklet növelésével folyamatosan nő. Kísérleteink során meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy ha az alumíniumoxid vagy az alumíniumoxid-tartalmú anyagok reduktív klórozását20 foszgénnel vagy széntetrakloriddal végezzük, a körülbelül 500-900 °C-os hőmérséklet-tartományban a konverzió a hőmérséklet növelésével két szélső értékkel rendelkező görbe szerint változik, azaz a konverzió a hőmérséklet növelésével kezdet- 25 ben rohamosan nő, majd egy kritikus értéket meghaladva hirtelen csökken, minimumot ér el, végül ismét emelkedik. A szélső értékek megjelenésének helye a kiindulási anyag típusától [tiszta alumíniumoxid, alumíniumoxid-tartalmú természetes 30 anyag (például bauxit, agyag) vagy az utóbbiak előfeldolgozásával kapott termék] és a reagens jellegétől (foszgén vagy széntetraklorid) függően változik. Mindenesetre egyaránt érvényes azonban az, hogy a görbe maximuma éles, és a maximális 35 konverzióhoz tartozó hőmérséklet körülbelül 100- —150 C-al alacsonyabb az azonos konverzióhoz tartozó, a szakirodalom alapján várható értéknél. A fentiek szerinti, a várakozással teljes mértékben ellentétes konverzió/hőmérséklet össze- 40 függés pontos magyarázatát nem ismerjük, feltételezzük azonban, hogy ez a jelenség a felhasználl reagensek (foszgén és széntetraklorid) speciális gyökös bomlási folyamatára vezethető vissza. Felismerésünk lehetőséget nyújt arra, hogy az 45 alumíniumoxidot és alumíniumoxid-tartalmú nyersanyagokat a szakirodalom szerint alkalmazottnál lényegesen alacsonyabb hőmérsékleten igen jó konverzióval alakítsuk át vízmentes alumíniumkloriddá. ami a technika mai állásához viszonyítva hőenergia 50 megtakarítást jelent. A találmány tárgya tehát javított eljárás vízmentes alumíniumklorid előállítására alumíniumoxid vagy alumíniumoxid-tartalmú anyagok foszgénnel vagy széntetrakloriddal végzett reduktív klórozása 55 útján. A találmány szerinti eljárást az jellemzi, hogy a reduktív klórozást az 500 °C és 750 °C közötti hőmérséklet-tartományban előkísérletekkel meghatározott konverziómaximumhoz tartozó, optimális termelést biztosító résztartományban, célsze- 60 rűen a maximumon vagy attól legföljebb ± 50 °C-kal, előnyösen legföljebb ± 25 °C-kal eltérő hőmér sékleten hajtjuk végre. A találmány szerinti eljárásban kiindulási anyagként tiszta alumíniumoxidot (például Bayer-eljárás- 65 sál előállított timföldet, ■y-alumíniumoxidot, katalizátorhordozóként felhasználható, speciálisan nagy fajlagos felületű y-alumíniumoxidot stb.), alumíniumoxid-tartalmú természetes anyagokat (például bauxitot) vagy alumíniumoxid-tartalmú, előkezelt természetes anyagokat (például kalcinált agyagot, kalcinált bauxitot stb.) egyaránt felhasználhatunk. A felhasználható kündulási anyagok a korábban idézett közleményekből ismertek. A konverziómaximumhoz tartozó hőmérséklet - miként már említettük - a kündulási anyagok jellegétől függően változik. Általánosságban megállapíthatjuk, hogy minél nagyobb a kündulási anyag reakciókészsége, annál alacsonyabb hőmérsékletnél jelentkezik a maximális konverzió. így például ha nagy fajlagos felületű y-alumíniumoxidot reagáltatunk széntetrakloriddal, a maximális konverzió 590 °C és 610 °C közötti hőmérsékletnél észlelhető, míg ha ugyanazt a reakciót kalcinált bauxittal végezzük, a maximum körülbelül 700-725 °C-nál jelentkezik. A maximális konverzió helyét a reagens jellege is megszabja. Abban az esetben például, ha a kalcinált bauxitot széntetraklorid helyett foszgénnel kezeljük, a maximum körülbelül 600-650 5C-nál lép fel. A konverziómaximum értékét a felhasznált reagens (foszgén vagy széntetraklorid) koncentrációja és a reakcióidő szabja meg. Minél nagyobb a reagens koncentrációja és minél hosszabb a reakcióidő, annál nagyobb lesz a konverzió maxi műm értéke. Tapasztalataink szerint kiemelkedően előnyös, ha a' reakcióidő statikus vagy dinamikus körülmények között egyaránt nem haladja meg a 30 percet, minthogy e felett a konverzió már csak aránytalanul kis mértékben nő tovább. Ha reagensként foszgént használunk, a maximális konverziót tiszta (hígítatlan) foszgén alkalmazásakor kapjuk. Közömbös gáz hígítószer (például széndioxid, nitrogén) használata bizonyos határig nem csökkenti jelentősen a konverziót. Ha reagensként széntetrakloridot használunk, már 7-10%-os széntetraklorid-koncentráció esetén is igen jó (70% körüli) konverziót érhetünk el. Nagy reakciókészségű kündulási anyag (például nagy fajlagos felületű alumíniumoxid) felhasználásakor a 70—80%-os konverziót már 1-2% széntetrakloridot tartalmazó gázeleggyel is elérhetjük. A maximális konverzióhoz tartozó hőmérsékletet az egyes kündulási anyag/reagens rendszerekre előkísérletekkel határozzuk meg. Hasonló jellegű kiindulási anyagok és azonos reagensek felhasználásakor a maximális konverzió nyilván egy szűk hőmérséklet-tartományon belül helyezkedik el, a maximum élességére tekintettel azonban célszerű az dőkísérleteket minden egyes kündulási anyag/reagens párra külön elvégezni. A konverzió/hőmérséklet-görbét például termogravimetriás mérés-sorozattal vehetjük fel a maximum helyének meghatározására, azonban egyéb ismert módszereket is alkalmazhatunk. A találmány szerinti eljárást az oltalmi kör korlátozása nélkül az alábbi példákban részletesen ismertetjük. 2
