199353. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumínium (III)-fluorid előállítására
HU 199353 B A találmány tárgya eljárás alumínium (III)-fluoridnak alumínium(III)-hidroxidból, illetve alumínium-oxid-hidroxidból és hidrogén-fluoridból való előállítására, melyhez Tíuidizációs reaktorból, ciklonleválasztóból és visszaterelő vezetékből kialakított, körbeáramló őrvényréteget alkalmazunk. Alumínium(III)-fluoridnak fluortartalmú anyagokból ásványi savakkal való reakciója és ezt követő kristályosítása (10 62 681 számú NSZK szabadalmi leírás), fluorvegyületeknek és alumínium (III)-kloridnak kettős cserebomlása (130 199 számú osztrák szabadalmi leírás, 837 690 számú NSZK szabadalmi leírás, 1 881 430 számú USA szabadalmi leírás), timföldnek vagy timföld-hidrátnak vizes hidrogén-fluorid savakkal való reakciója (12 20 839, 15 92 099, 15 92 100, 15 92 195 számú NSZK szabadalmi leírások, valamint 3 492 086 számú USA szabadalmi leírás), alumíniumalkoholátoknak savakkal való bontása (12 94 358 számú NSZK szabadalmi leírás) révén való előállítása mellett főként az alumínium-oxid-hidroxid vagy alumínium (III)-hidroxid és hidrogén-fluorid alkalmazásával való előállítási eljárások játszanak szerepet. A reakciók vizes fázisban, ezeket követő kristályosítás és adott esetben víztelenítés mellett végezhetők (492 412 számú NSZK szabadalmi leírás). A reakció azonban megnövelt hőmérsékleteken is lefolytatható úgy, hogy az eljárás eredményeként száraz alumínium(III)-fluoridot nyernek (328 688 számú nagy-britanniai szabadalmi leírás). Ehhez különösen alkalmasak a fluidizációs eljárások, amelyeknél a timföld vagy az alumínium(III)-hidroxid megnövelt hőmérsékleten kerül reakcióba a hidrogén-fluoriddal (815 343, 10 92 889 számú NSZK szabadalmi leírások, 656 374 számú nagy-britanniai szabadalmi leírás, 1 011 544, 1 221 299, 1 517 952 számú francia szabadalmi leírások, valamint a 3 057 680 számú USA szabadalmi leírás). Az alumínium (III)-fluoridnak alumínium-oxid-hidroxidból és részben víztelenített alumínium-oxid-hidroxidból hidrogén-fluorid tartalmú gázzal való előállítására többlépcsős eljárást ismertetnek az 1 908 585 számú NSZK, a 2 002 335 számú francia és az 537 403 számú kanadai szabadalmi leírások. Az előzőekben ismertetett, az alumínium(III)-fluoridot kristályosító és szárító eljárások természetesen többlépcsősek és készülékezés szempontjából költségesek. Ezen kívül jelentős vízelvezetési (szennyvíz) problémák jelentkeznek, vagy nagy mennyiségű oldószert kell bevinni a körfolyamatba. A fluidizációs eljárásoknál általános, hogy aránylag magas koncentrációjú hidrogén-fluorid gázra van szükség. Az alumínium(III)-fluorid előállítására szolgáló egyik további eljárás cirkuláíó örvényréteggel dolgozik, melynél a hidrogén-fluorid folyékony alakban az örvényágyba közvetlenül a rács fölött, azonban a szilárd- 2 1 anyag visszavezetése alatt kerül bevezetésre. (21 06 306 számú NSZK szabadalmi leírás.) Noha előnyös ez az eljárás főként azért, mert a hidrogén-fluorid a korrózió szempontjából kritikus 60—250°C közötti hőmérséklettartományon gyakorlatilag pillanatok alatt keresztülhalad és azonnal az örvényréteg hőmérsékletét veszi fel, azonban feltételezi, hogy a hidrogén-fluorid folyékony alakban áll rendelkezésre. Az újabb időkben azoknak a gázoknak az alkalmazásával dolgozó alumínium(III)-fluorid előállítására szolgáló eljárásoknak nőtt meg a jelentősége, amelyeknél a gáz hidrogén-fluorid koncentrációja aránylag kicsi. Az ilyen gázok főként az alumíniumipar szilárd hulladékainak pirohidrolízis-folyamataíból származnak, például az úgynevezett kemenceáttörésből és a mindenkori élj árás-vezetéstől függően a koncentráció növelésénél és az ehhez kapcsolódó elpárologtatósnál csak 8—12 térfogatszázalék, vagy 20—25 térfogatszázalék hidrogén-fluoridot tartalmaznak. Emellett a gázok vízgőz-tartalma nagyon magas, még a 70 térfogatszázalékot is elér-, heti. Az alumínium (III)-fluorid előállítása során az említett sajátosságok következtében az alábbi problémák lépnek fel: Az alumínium (III)-fluorid reaktorban emelkedő reakcióhőmérsékletnél és a gázban növekvő vízgőz-tartalomnál emelkedik a távozó gázban a hidrogén-fluorid egyensúlyi parciális nyomása. Ez azt jelenti, hogy a hidrogén-fluorid-kinyerés az emelkedő távozó gázhőmérséklet és növekvő vízgőz-tartalom következtében drasztikusan lecsökken. A továbbra is fennálló cél, azaz hogy lehetőleg nagy százalékos, például legalább 90 tömegszázalékos alumínium(III)-fluoridot nyerjünk, nem érhető el a reakcióhőmérséklet csökkentésével, mert bár a nagy hidrogén-fluorid-kinyerés számára az egyensúlyi feltételek javulnak, azonban a folyamat reakciósebessége (kinetikája) jelentősen csökken. Az erősen lecsökkent reakciósebesség kiegyenlítése nem lehetséges a szilárd anyagok reaktorbeli tartózkodási idejének növelésével, mert az így szükségessé váló szerkezeti méretek műszakilag nem reálisak. A találmány feladata olyan eljárás létrehozása alumínium(III)-fluorid előállítására, amely eljáráshoz alacsony százalékos, hidrogén-fluoridot tartalmazó gázokat alkalmazunk, és amely eljárás műszakilag ésszerű reaktorméret mellett a lehető legnagyobb hidrogén-fluorid-kinyerést teszi lehetővé, egy magas százalékos terméknek egyidejű nyerése mellett. A találmány a kitűzött feladatot olyan eljárás létrehozása révén oldja meg, amelynél a frissen beadagolt alumínium (III)-hidroxidhoz, illetve alumínium-oxid-hidroxidhoz egy első fokozatban egy hütőkörfolyamatban átvezetett, már részben reakción átment alu-2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
