181469. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumínium-klorid-hidrát termikus bontására
3 181469 4 dási idő érhető el a kemencemagasság megnövelésével, mégis emelkedik a nyomásveszteség az örvényréteges reaktorban és ezzel megnövekszik az energiaszükséglet is. Egy további ismert eljárás szerint ezt a hátrányt azzal küszöbölik ki, hogy a gázokból leválasztott szilárd anyagot egy kis gázsebességű fluidizált tartózkodási idős reaktorba viszik, egy meghatározott szuszpenziósűrűség beállításához szilárdanyag-részáramot ellenőrzött körülmények között visszavezetnek az örvényréteges kemencébe és egy további részáramot, megfelelő tartózkodási idő után, az örvényhűtőhöz visznek (2 524 541 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli nyilvánosságrahozatali irat). Az eljárás lényegében egy örvényréteges reaktorból és egy tartózkodási idős reaktorból álló, az eljárás lényegét képező, rendszerben vitelezhető ki, mimellett az összreakció egyes fázisait a reakciótechnikai követelményeknek megfelelően a két reaktorhoz rendelik. A részecskék felmelegítésének a lépését, amely a bontási folyamatnál a hőszükséglet fő részét használja el, az örvényréteges reaktorban végzik (főreakció). A végső termékminőséget a tartózkodási idős reaktorban érik el, ez ugyanis a főreakcióval szemben összehasonlíthatóan hosszabb reakcióidőt kíván (utóreakció) és csak kevés hőbevezetést igényel. Ez utóbb említett eljárás hátránya az, hogy az előbb megadott energiaszükséglet és a fűtőanyagszükséglet, valamint az égéshez szükséges oxigéntartalmú gázok következtében olyan hulladékgáz keletkezik, amelynek a hidrogénkloridkoncentrációja nagy gáztérfogatoknál csekély és ezért készülék szempontjából költséges abszorpciós berendezéseket és nagy hűtőanyagmennyiségeket igényel a hulladékgázból történő elvezetéshez. Az 1 767 628 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli nyilvánosságrahozatali iratból ismert eljárásnál az előbb említett hátrányhoz hozzájön még az, hogy az alumíniumoxiddá történő kalcinálás a szükséges nagy tartózkodási idő miatt jelentős energiaráfordítást igényel a szilárd anyag gyakori visszakeringtetése miatt. A feladat egy olyan eljárás kidolgozása volt, amellyel az ismert, különösen az előbbiekben említett hátrányok megszüntethetők és az előállított alumíniumoxid kiváló minősége mellett viszonylag nagy hidrogénklorid tartalmú hulladékgáz keletkezik. A feladatot azzal oldjuk meg, hogy a bevezetőben említett találmány szerinti eljárást úgy alakítjuk, hogy a beadagolt alumíniumklorid-hidrátot örvényállapotban és az eljárásból származó kalcinált anyag bevezetése közben gázokkal érintkezésbe hozzuk és emellett legalább részben bontjuk. Jóllehet a 315 207 számú osztrák szabadalmi leírásból ismert az, hogy nagy koncentrációjú hidrogénklorid előállítása végett termikusán bontható fémkloridokat előzőleg felhevített hőátvivő anyagokkal, amelyek maguk a pörkölendő anyagok is lehetnek, történő közvetett hevítéssel pörkölnek. Ez a technika állásához tartozó eljárás azonban nem ad kitanitást arra, hogy a találmány szerinti módon kell eljárni, mivel az volt a felfogás, hogy az örvényágyban történő bontásnál az ott uralkodó viszonylag alacsony hőmérsékleten a frissen bevitt alumíniumklorid-hidrát a pörkölt anyaggal összeragad. Ennek az lenne a következménye, hogy a szilárd formában bevitt anyagáram nem oszlik szét és egy rendezett örvényágy állapot nem tud beállni, illetve a kezdeti állapotban meglévő rendezett örvénymozgás rövid idő alatt felbomlik az alumíniumklorid-hidrát bevitele után. Az előbb vázolt felfogást a 2 524 541 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli nyilvánosságrahozatali iratban leírt üzemvitellel sem sikerült megszüntetni, ahol az alumíniumklorid-hidrátot lebegő hőcserélőkre viszik, ugyanis ott a nagy gázsebesség és a magas gázhőmérséklet miatt az alumíniumklorid-hidrát bevezetési helyén egészen más üzemi körülmények uralkodnak. Ezen túlmenően az alumíniumklorid-hidrátot lényegében egy tiszta gázárammal és nem egy harmadik reakciópartnerrel, a forró kalcinált termékkel, hozzák érintkezésbe. A találmány szerinti eljárást oly módon vezethetjük, hogy a bontáshoz szükséges hőenergiát gyakorlatilag kizárólag forró kalcinát anyaggal fedezzük. Lehetséges azonban az is, hogy a bontást két lépcsőben végezzük, mimellett az első lépcsőben célszerűen a hőbevitel fűtött lapok segítségével és a második lépcsőben a kalcinát anyag bevitele útján történik. Az utóbb említett kiviteli mód előnye különösen abban van, hogy a bontó és párologtató energiának jelentős részét a forró felületek fűtésére szolgáló folyékony hőhordozók segítségével visszük be és a visszakeringtetett kalcinált anyag mennyiségét csökkenteni tudjuk. A szükséges hőmennyiség bevezetésére szolgáló forró felületek egyedüli alkalmazásával szemben a két lépcsős munkamód előnye abban van, hogy a bontási lépcsőben magasabb hőmérsékleteket létesíthetünk, mint abban az esetben, ha forró lapokat alkalmazunk. A bontási folyamathoz szükséges kalcinált anyag mennyisége egyrészt a tömegegységgel rendelkezésre bocsátott hőenergiából és másrészt abból az energiaszükségletből számítható, amely a bontáshoz és az elgőzöléshez, valamint az érezhető hő növeléséhez szükséges, és egyszerű módon kiszámítható. A találmány szerinti kétlépcsős bontás kialakításánál a fűtőfelületekkel bevitt hőenergiát természetesen levonjuk. Mindkét kiviteli módnál, tehát az egy- vagy kétlépcsős bontásnál, az örvényállapo:, amelynél hidrogénkloridot hasítunk le, egy klasszikus örvényágy örvényállapotának felelhet meg, ahol az átlagos szuszpenziósűrűség előnyösen 300—600kg/m3, az örvénygázsebesség 0,8m/sec-nál kisebb, de megfelelhet egy olyan expandált örvényágy örvényállapotának is, ahol szilárdanyagvisszavezetés (cirkuláló örvényágy) megy végbe és az átlagos szuszpenziósűrűség 40—250 kg/m3, az örvénygázsebesség pedig 1,5—5 m/sec. Ami a kétlépcsős bontást illeti, ahol a hőátadás fűtőlapokon történik, valamely klasszikus örvényágy használatának az előnye a nagy hőátviteli számokban van, amelyeket a nagy szuszpenziósűrűség szab meg. Hátrány az, hogy a csekély örvényerősség következtében összesülések történhetnek, amelyek helyi fluidizációmegszűnéshez vezethetnek. Szilárdanyag-visszakeringtetést alkalmazó expandált örvényágy alkalmazásánál az összesülések biztonsággal elkerülhetők. Ezenkívül a kisebb hőátviteli számok hátránya nagy keringtetési sebesség lehetősége útján messzemenően kiegyenlíthető. Az előbb említett örvénygázsebesség annak a gáznak a tényleges sebességére vonatkozik, amely a közvetett bontásnál keletkezik. Ez a gáz lényegében az alkalmazott fluidizálógáz, amely előnyös kiviteli mód esetében vízgőz, a bevitt nedvességből és a kristályvízből képződött gőz és a hidrogénklorid elegye. Ez utóbbi az alumíniumklorid kémiai reakciójánál, valamint a fizikailag tapadó hidrogénklorid elpárolgásakor keletkezik. A gázsebesség az örvényanyagmentes bontóreaktorra vonatkozik. Az örvényágy vagy örvényágyak üzemeltetéséhez adott esetben előre melegített idegen gázokat, előnyösen vízgőzt alkalmazhatunk kis mennyiségben. Amennyiben a bontás két lépcsőben történiK, az első lépésben a közvetett fűtést célszerűen a reaktorba belógatott 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
