DK172381B1 - Fremgangsmåde til kondensation af aluminiumchlorid - Google Patents

Description

i DK 172381 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til kondensation af vandfrit aluminiumchlorid.

Aluminiumchlorid anvendes hyppigt som katalysator inden 5 for den organiske kemi og ligeledes i kosmetikindustrien. Aluminiumchloridet opnås under forløbet af fabrikationen deraf i gasformig fase eventuelt blandet med andre produkter, og man isolerer det ved at kondensere det på en kold væg ved omgivelsernes temperatur. Man opnår på denne 10 måde en skorpe aluminiumchlorid, som man løsner fra væggen ved hjælp af mekaniske midler, såsom vibrationer eller slag. Den kolde væg er simpelthen den indre væg af en stålbeholder udsat for den omgivende luft.

15 Skorperne af aluminiumchlorid formales for at opnå et produkt, hvori stykkerne af forskellige former er mindre end 5 cm i deres største dimension. Formalingen frembringer støv, det er nødvendigt at sigte aluminiumchloridet og at recirkulerer de fine produkter. I japanske patent-20 ansøgningsskrifter nr. 34988/70 og 34989/70 dateret 23. april 1970 og i japansk patentansøgningsskrift nr. 42243/70 dateret 18. maj 1970 omtales en fremgangsmåde til at isolere aluminiumchlorid i gasformig fase, hvilken fremgangsmåde består i at lade gassen passerer hen 25 over en væg, der holdes ved 80 °C eller ved 85 °C, hvorpå man, når aluminiumchloridet har dannet krystaller, genopvarmer denne væg til 220 °C for at løsne aluminiumchloridet, som man indvinder. Disse krystaller har ofte under dannelsen deraf og under deres vækst en tendens til at 30 klæbe sammen indbyrdes og til at danne en skorpe, som det er nødvendigt at formale og at sigte.

I disse patentansøgningsskrifter beskriver man kondensationen af aluminiumchlorid på plane vægge under særlige 35 temperaturbetingelser; eller på den indre væg af en cylinder udstyret i sin base med en skrabende klinge til DK 172381 B1 2 opsamling af aluminiumchloridet og til udtagning af dette. Ved alle disse fremgangsmåder udvindes aluminiumchloridet i form af agglomerater eller af plader, som det er vanskeligt at udtage fra den beholder, hvori de er blevet 5 fremstillet. Dersom man ikke anvender mekaniske anordninger for at reducere størrelsen af disse agglomerater, risikerer man at tilstoppe udgangen fra beholderen. Ved alle disse fremgangsmåder underkastes apparaturet yderligere termiske cycliske forhold, som fremkalder udmattelses-10 spændinger, der fører til brud.

I Inorg. Nucl. Chem. Lett. 1979, 6(4), 399-401 omtales udvindingen af aluminiumchlorid ved kondensation af gasfasen af en blanding af NaCl og A1C13 på et koldt enkelt-15 rør (kold finger). Røret overføres derpå til en anden beholder, hvor man frembringer løsnelse af aluminiumchloridet ved at tilslutte en elektrisk varmespiral indeholdt i røret. I GB patentskrift nr. 1 410 800 er beskrevet et apparatur til at kondensere et produkt i fast form på et 20 bundt afkølede rør. Efter kondensationen smeltes kondensatet helt ved opvarmning leveret af en spiral rullet udenom apparaturet.

Man har nu fundet en fremgangsmåde, som gør det muligt at 25 fremstille aluminiumchlorid, som ikke optræder i form af plader, hvorved der anvendes et apparatur, der er meget mindre følsomt over for de termiske påvirkninger end apparaturerne ifølge den kendte teknik.

30 Denne fremgangsmåde er særegen ved, at (a) aluminiumchloridet alene eller indeholdt i en gasfor-mig strøm kondenseres til fast fase på ydersiden af i hovedsagen vertikale rør lukket ved deres nedre ende og 35 fastgjort til en rørplade ved deres øvre ende.

DK 172381 B1 3 (b) rørenes temperatur holdes mellem 40 og 60 °C under kondensationen, og (c) rørene derpå genopvarmes, for at aluminiumchloridet 5 løsnes.

Denne fremgangsmåde kan anvendes på alle gasarter indeholdende aluminiumchlorid, især på sådanne, der opnås under forløbet af fremstilling deraf. Man opnår under for-10 løbet af fremstillingen af aluminiumchlorid i et af trinene i de anvendte fremgangsmåder aluminiumchloridet i form af en gasart, der enten er ren eller en blanding af andre gasarter, som kan være inerte gasarter, såsom nitrogen eller luft, eller restgasarter fra reaktionen så-15 som carbondioxid, carbonmonoxid, chlor og chlorerede produkter. Dette kan være et trin i en fremgangsmåde til fremstilling af aluminiumchlorid eller et trin i en fremgangsmåde i løbet af hvilken man fremstiller aluminiumchlorid med henblik på at fremstille aluminium.

20 På figuren er vist et eksempel på en anordning til iværksættelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Man fast-svej ser vertikale rør (2), der er lukket i den nederste del, ved deres øvre del på en rørplade (4), idet de pla-25 ceres i en beholder (1), der i sin nedre del er lukket med en ventil (3). Man indfører ved (10) gassen indeholdende aluminiumchloridet, og man af gasser gennem røret (11) de ikke-kondenserbare bestanddele. Ved (12) indfører man et flydende medium til varmeoverførsel, som fordeles 30 gennem rørene (5) ned i hvert rør (2) og derpå fjernes gennem røret (13).

Gassen indeholdende aluminiumchloridet bringes i kontakt med ydervæggen af de i overvejende grad vertikale rør.

35 Disse rør holdes ved en temperatur mellem 40 og 60 °C, således at aluminiumchloridet krystalliserer, hvorpå man DK 172381 B1 4 genopvarmer disse rør f.eks. ved cirkulation af et varme-overførende flydende medium for at sublimere alumini-umchloridet i kontakt med røret, aluminiumchloridet løsner sig og man kan opsamle det ved tyngdekraftens hjælp.

5

De i hovedsagen vertikale rør kan have vilkårlige dimensioner; men man foretrækker, at forholdet mellem deres længde og deres ydre diameter er mellem 1 og 100, med fordel mellem 2 og 50. Disse rør kan være af ethvert ma-10 teriale forudsat, at det er resistent overfor alumini-umchlorid; man anvender fortrinsvis almindeligt stål, rustfrit stål eller en nikkelbaseret legering. Man foretrækker ligeledes, at disse rørs ydre overflade er glat.

Man foretrækker at disse rør er placeret i en beholder.

15 Man holder fortrinsvis den indre side af væggene af denne beholder ved en tilstrækkelig høj temperatur til at undgå, at aluminiumchloridet aflejre sig derpå. Den beholder kan være forsynet i sin nedre del med et lukkeorgan, såsom en ventil. Man kan også anvende rør af konisk form, 20 hvori det største tværsnit befinder sig i den øvre del, der vender imod rørpladen.

Når gasarten indeholdende aluminiumchloridet er indført i denne beholder, aflejrer aluminiumchloridet sig på røre-25 ne, og de ikke-kondenserbare bestanddele afgasses fortrinsvis gennem en åbning, der er forskellig fra indføringsåbningen for gasarterne indeholdende aluminiumchloridet .

30 Temperaturen på væggen af rørene holdes mellem 40 og 60 °C ved hjælp af et varmeoverførende flydende medium. Man kan anvende ethvert varmeoverførende flydende medium såsom en gasart, en organisk forbindelse, varmt vand og lavtryksdamp.

35 DK 172381 B1 5 Når man anvender et rør af metal er temperaturen af det flydende medium meget tæt ved væggens temperatur. Det er så tilstrækkeligt for at regulere væggens temperatur, at man regulerer temperaturen af det varmeoverførende fly-5 dende medium. Det foretrækkes, at væggens temperatur holdes konstant under kondensationen af aluminiumchloridet.

Under disse betingelser kondenseres aluminiumchloridet i form af granuler, som i hovedsagen har form af en kegle.

10 Keglens højde er mellem 0,5 og 5 cm, og forholdet mellem højden og diameteren ved keglens basis er mellem 1 og 10. Keglens spids vender mod den kolde væg. Keglerne rører hinanden ved deres basis og er i almindelighed hverken indbyrdes sammenklæbede eller agglomererede.

15

Trykket af den gas, som indeholder aluminiumchloridet, er uden særlig betydning, hvilket også gælder trykket i beholderen. Denne gas har næsten altid atmosfæretrykket eller tryk tæt derved, og man gennemfører kondensationen af 20 aluminiumchloridet ved dette tryk. Såsnart aluminiumchloridet befinder sig i kontakt med den kolde væg, kondenseres det. For at udvinde det faste aluminiumchlorid hæver man temperaturen af væggen, der tidligere var kold, således at aluminiumchloridet smelter eller sublimerer, hvil-25 ket fremkalder løsnelse af det faste stof ved tyngdekraftens hjælp. Man opnår en overgang til flydende tilstand eller en sublimering i afhængighed af, om trykket er større eller mindre end trykket ved tripelpunktet (2,3 atm absolut tryk). Man foretrækker at det faste stof løs-30 ner sig under indvirkning af sublimering. Det er tilstrækkeligt blot at opvarme væggen i et kort øjeblik for at fremkalde løsnelse af det faste stof. Man opvarmer hyppigst til mellem 200 og 250 °C.

35 Til at opvarme væggen kan man anvende et varmeoverførende flydende medium, som man opvarmer til tilstrækkelig høj DK 172381 B1 6 temperatur, til at væggen er tilstrækkelig varm til at smelte eller sublimere aluminiumchloridet. Man kan anvende det samme varmeoverførende flydende medium som det, der bringer væggen til mellem 40 og 60 °C; man kan lige-5 ledes have et reservoir af varmt medium og et reservoir af koldt medium, idet disse to flydende medier kan være identiske eller forskellige, og man lader dem cirkulere alternerende imod væggen.

10 Medens man genopvarmer væggen for at løsne aluminiumchloridet, kan man standse indføringen af gasser indeholdende aluminiumchloridet ind i beholderen for at undgå tab af produkt. Det foretrækkes at opvarme væggen hurtigt, således at man ikke skal opvarme hele det faste materiale.

15

Under opvarmningen, som fremkalder løsneisen af aluminiumchloridet fra væggen, kan der sublimeres en lille mængde aluminiumchlorid; det er således interessant, at dette aluminiumchlorid vil kunne aflejre sig på en kold væg, 20 f.eks. i en anden beholder forbundet med den forudgående.

Det er bekvemt, dersom man skal behandle en kontinuerlig gasformig strøm indeholdende aluminiumchlorid, at tilvejebringe mindst to beholdere, hvor den ene har en kold væg, og den anden er under opvarmning for at løsne alumi-25 niumchloridet; og man ombytter derpå beholdernes funktioner. Man kunne ligeledes have et vilkårligt antal beholdere. En fordel knyttet til anvendelsen af rør ifølge den foreliggende opfindelse, der er fastgjort ved en enkelt af deres ender til en rørplade, består i, at de ikke un-30 derkastes forskellige udvidelser under de cycliske termiske påvirkninger.

Det efterfølgende eksempel belyser opfindelsen nærmere.

35 EKSEMPEL: 7 DK 172381 B1

Man anvender et apparatur som vist på figuren og med følgende dimensioner: diameter af rørpladen (4): 750 mm otte rør (2) placeret regelmæssigt i et kvadratisk mønster med siden 210 mm og således, at man har - to rør af stål med yderdiameter 88,9 og tykkelse 3,2 mm - to rør af Inconel 600 med yderdiameter 88,9 og tykkelse 3,05 mm - to rør af Monel 400 med yderdiameter 88,9 og tykkelse 3,05 mm “ to rør af Uranus B6 med yderdiameter 88,9 og tykkelse 4 mm den nyttige længde af rørene er 700 mm, de andre dele af anordningen er udført af stål, den cylindriske del og den koniske del af beholderen (1) holdes ved 200 °C, ventilen (3) er en ventil med direkte passage og med diameteren 200 mm.

5 Man indfører aluminiumchloridet gennem røret (10) med en hastighed på 30 kg/time i 6 timer. Temperaturen af væggen af rørene (2) holdes på 55 °C ved cirkulation af varrae-overførende flydende medium. Temperaturen af det varme-overførende flydende medium er 50 °C målt ved røret (13).

Efter 6 timers forløb modificerer man cirkulationen for at lade det varmeoverførende medium på 260 °C passere og bringe væggen op på 190 °C så hurtigt som muligt, i løbet 10 DK 172381 B1 8 af ca. 1 minut. Efter ca. 1 minut løsner aluminiumchlori-det sig, og det udvindes i en beholder placeret under den isolerede afsublimeringsbeholder gennem en ventil med direkte passage og med diameteren 0 = 200.

5

Man opnår 180 kg aluminiumchlorid i form af kegler med en længde på 30-35 mm og med en diameter i den yderste ende mellem 8 og 12 mm.

10 Løsneisen er total efter ca. 2 minutters forløb, og man bringer det varmeoverførende flydende medium tilbage til 50 °C, hvorved det er klar til den efterfølgende cyclus.

Claims (1)

1. Fremgangsmåde til kondensation af aluminiumchlorid, 5 kendetegnet ved, at (a) aluminiumchloridet alene eller indeholdt i en gasfor-mig strøm kondenseres til fast fase på ydersiden af i hovedsagen vertikale rør lukket ved deres nedre ende og 10 fastgjort til en rørplade ved deres øvre ende, (b) rørenes temperatur holdes mellem 40 og 60 °C under kondensationen, og 15 (c) rørene derpå genopvarmes, for at aluminiumchloridet løsnes.