Способ получения хлористого алюминия

О П ИС"А-НИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет - (32) 0 7. 0 9 . 71 С 01 Г 7/58 ГосударственныМ комитет СССР. пе делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения ИностранцыАллен Стивенсон Рассел, Ноел Джеррет, Филипп Тримбл Строуп,Маршалл Джозеф Бруно, Джон Алан Ремпер, Лэрри Кейт Кинг,Лестер Ле Рой Кнапп, Бернард Мак Клелленд Старнер,Рональд Карл Шунер и Николас Клоуп (США)Иностранная фирма(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИСТОГО АЛЮМИНИЯ Изобретение относится к способам получения хлористого алюминия и может быть использовано для получения металлического алюминия путем электролиза расплава хлорида алюминия.Известен способ получения хлористого алюминия, включающий предварительный подогрев окиси алюминия, хлорирование ее в присутствии углерода при 450-600 фС 11.Известен также способ получения хлористого алюминия путем хлорирования алюминийсодержащего сырья, содержащего 50 о(.-окиси алюминия в присутствии восстановителя - углерода при 450-800 С 21.Недостатком этого способа является невысокая чистота продукта, в частности содержание нелетучих веществ в готовом продукте достигает 16,7 вес.Ъ.Целью изобретения является повышение чистоты продукта.Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения хлористого алюминия путем хлорирования глинозема с содержанием с(;окиси алюминия менее 5 вес.Ъ, с удельной поверхностью не менее 10 м/г при. 450-800 С в присутствии восстановиотеля, в качестве которого используют смесь глинозема с углеродом, со 5 держащую менее 5 вес.В углерода, причем используют пропитанный углеродомглинозем,Отличиями данного изобретенияявляется то, что в качестве алюминийсодержащего сырья используют глинозем с содержанием а(;окиси алюминияменее 5 вес.% с удельной поверхностью не менее 10 м /г, а в качествевосстановителя используют смесь глинозема с углеродом, содержащую менее5 вес.% углерода.Такая смесь представляет собойпропитанный углеродом глинозем.Эти отличия позволяют повысить2 О чистоту продукта (содержание нелетучих веществ в готовом продукте снижается до 0,035 вес.З),П р и м е р. 1, Частиць окиси алю"миния, содержащие менее 0,5 вес.%25 примесей железа, кремния и титана,0,25 вес.В примесей натрия (считаяна йаО) менее 5 вес.% с-А 10 и менее ЗЪ воды, с удельной поверхностью100 мх/г, пропитывают углеродом путемтермического крекинга жидких угл,.водородов, контактирующих с частицами окиси алюминия. Пропитку ведут до содержания углерода и водорода в частицах окиси алюминия соответственно 17 и 0,18 вес. (от общего количества окиси алюминия, углерода и водорода) . Закоксованные углеродом частицы окиси алюминия, свободные от влаги углеводородбв, водорода и кислорода, дают возможность при дальнейшем их хлорировании получить 100-ную степень использования хлора и избежать образования побочных токсичных продуктов. Закоксованные углеродом . частицы окиси алюминия непрерывно вводят в хлоратор со скоростью 16 кг/ч и хлорируют при 635 оС и давлении в аппарате 1-2 ата при скорости ввода хлора в хлоратор 27 кг/ч.Процесс хлорирования ведут так, чтобы изолировать зону реакции от влаги, кислорода, водорода и углеводородов и чтобы таким образом менее 5 вес. хлора расходовалось на реакФ ции с ними.Выходящий иэ хлората газообразный поток, содержащий хлорид алюминия, окись углерода, двуокись углерода (80 вес, от окислов углерода), углерод и непрореагировавшие частицы закоксованной окиси алюминия с температурой 635 С направляют в сепаратор, в котором путем конденсации отделяют примерно 3 кг/ч продукта от других компонентов смеси.П р и м е р 2. Частицы закоксо"ванной окиси алюминия такого же состава и размера, как в примере 1 (но с содержанием влаги менее 5 вес.), подвергают хлорированию, как в примере 1.Температуру хлорирования поддерживают на уровне 575 оС. Газообразный поток качественного состава примеора 1 с температурой 575 С направляют в теплообменник и охлаждают до 250 С а затем отфильтровывают от твердых и жидких частиц потока и сконденсировавшихся летучих компонентов смеси натрийалюминийхлорида, алюминийхлорида, алюминийоксихлорида, окиси алюминия, углерода, следов хлора, хлористого водорода и фосгена. Отделенную от основного потока вышеуказанную смесь возвращают в хлоратор в количестве 15 от веса свежей порции закоксованной окиси алюминия,Чистый хлористый алюминий с высоким выходом извлекают из остатка газообразного потока.При отсутствии рециркуляции отделенной на стадии фильтрации смеси выход хлористого алюминия понижаетсяП р и м е р 3. Закоксованные час тицы подвергают хлорированию при повышенной температуре. Образовавшуюся газообразную смесь охлаждают при температуре выше температуры конденсации хлористого алюминия. Отделенный от примесей газовыйпоток при 200 фС направляют в десублиматор. Десублиматор содержит слойтвердых частиц хлористого алюминия(около 41 кг), которые подцерживаютв псевдоожиженном слое путем подачисухого воздуха, Десублиматор охлажодают водой с температурой 20 С, врезультате чего газообразный потокохлаждается с 200 до 60 С, при этомна стенках аппарата и трубопроводане наблюдается никаких заметных отложений. Частицы хлористого алюми ния затем удаляют из слоя и распределяют по размерам,Отходящий газ из десублиматора на 15 правляют в отделение Фильтрации иразделяют на твердые частицы хлоридаалюминия и "пудру", возвращаемую впсевдоожиженный слой,Отходящий газ содержит двуокись2 О углерода, окись углерода, воздух иследы хлорида алюминия, хлористоговодорода, фосгена и четыреххлористого углерода.Полученные в результате частицыхлористого алюминия, со скоростьюпримерно 33 кг/ч выводимые из аппарата, имеют долеобразную или шарообРазную форму и содержат менее0,3 вес. связанного кислорода, незначительное количество адсорбированной двуокиси углерода и Фосгена(следы).П р и м е р 4, Чистые частицыокиси алюминия с большой площадьюповерхности, содержащие менееЗ 5 0,5 вес, железа, кремния и титанов 4 х соединений, 0,25 соединений натрия ( считая на. М а О), менее 3 вес.Ь;А 10 и менее 5 вес.воды, судельной поверхностью 100 м /г пропийтывают углеродом до содержания углерода 18 вес. и среднего содержанияводорода менее 0,5 вес. Вышеуказанные закоксованные час тицы окиси алюминия хлорирую 1 впсевдоожиженном слое частиц. Газооборазный хлор с температурой 20 С пропускают при скорости, достаточнойдля поддержания режима псевдоожижения. Весовое отношение хлора и закоксованной окиси алюминия поддерживают от 1 до 0,55. Температуру в зонереакции эа счет ее экэотермичностиоподдерживают на уровне 690-740 С,Образовавшуюся газообразную смесь 55 охлаждают до 370-400 С, Газообразная смесь содержит менее 0,3 вес.свободного кислорода менее 0,5воды и смешанные с водой продуктыреакции воды и алюминийхлорида.Охлажденный газообразный поток от-.Фильтровывают от пыли, жидких частици сконденсированных летучих продуктов - от смеси натрийалюминийхлорида, алюминийхлорида, алюминийоксихлорида, окиси алюминия, углерода,772480 Формула, изобретения 40 45 5055 ВНИИПИ Заказ 6739/75 Тираж 565 Подписное Филиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 следов хлора, хлористого водорода ифосгена,Оставшийся газовый поток охлаждают до 220-250 С, при этом освобокдаются от оставшегося количества примесей. В результате двухстадийногоохлаждения получают относительно чистый газоббразный поток, содержащийпреимущественно только АР О 5, С 02,СО, следы С С Р 4, СО С Р, от которыхреакционный газ освобождают, какописано в примере 3.Анализ двух образцов продуктапоказал следующее содержание примесей, вес.Ъ: А В5 СР 4 0,008 0,008гс е 0,041 0,005ТС Й 4 0,005 0,005Масй 0,02 0,030,000 0,004кдс Р 0,001 0,004 .ЕпСР 0,004 0,002СоС Р 0,000 0,000СаСР 0,015 0,012СЮ 0,0003 0,0006ИпСР 0,0003 0,0004СгСР 0,0015 0,003 (2всР 0,006 0,001.1 С В 0,002 0,009МСР 0,004 0,009Нелетучие (преимущественно оксиды)0,035 Ъ,П р и м е р 5. Чистую закоксованную окись алюминия, содержащуюменее 0,5 вес.Ъ железа, кремния, титана, 0,25 вес.Ъ соединений натрия(считая на НаО), менее 3 вес.ЪсЬАРО, менее 5 вес. Ъ НО, с удельной поверхностью 100 м/г направляютсо скоростью около 23 кг/ч в аппарат.с псевдооиенным слоем окиси алюминия, имеющим температуру 70 С. В качестве ожижающего газа используютметансодерхащую смесь с температурой70 С. Затем частицы окиси алюминиянаправляют во второй псевдоожиженныйслой со скоростью примерно 23 кг/ч.Второй аппарат "КС" (шахтная печь)работает под давлением 1-2 ата и температуре 910 С. Метансодержащую смесьиз первого аппарата "КС", содержащуючастицы окиси алюминия, направляют нафильтр, где отделяют эти частицы иснова возвращают их в аппарат, ачасть свободного от пыли потока подают в качестве ожижаающего агента вовторой аппарат "КС", где происходитожигание остальной метансодержащейсмеси, в результате чего температурув аппарате поддерживают равной 910 ОС,соответствующей процессу крекинга. 5 10 15 20 25 ЗО 35 С помощью распыляющего устройства мазут 96 с температурой до 150 С инжектируют во второй аппарат "КС" со скоростью около 7 кг/ч, В результате мазут нагревают до 350 С в той части распыляющегс устройства, которое погружено в нагретый слой.Сырое масло .приводят в контакт с частицами окиси алюминия и подвергают крекингу при 910 С в течение нескольких минут, в результате чего частицы окиси алюминия закоксовываются. Закоксованные частицы выводят из аппарата со скоростью около 26 кг/ч, с температурой 910 С. Газообразный поток из второго аппарата "КС", содержащий частицы окиси алюминия, углеродную пыль и углеродный остаток, направляют в первый аппарат "КС" с температурой 910 ОС, где его охлаждают до 70 С. Такое охлаждение вызывает отложение на частицах окиси алюминия углеводородных производных и углеродной пыли и мелкой коксованной окиси алюминия.Оставшуюся после фильтра от распределения в первый и второй аппарат "КС" метансодержащую смесь сжигают. Закоксованную окись алюминия выводят из аппарата с тем же содержанием 1.-АР О что в исходной окиси алюминия, с содержанием углерода 18, водорода 0,12 вес,Ъ (считая на общее количество окиси алюминия, углерода и водорода), железа, кремния и титана - менее 0,5 вес.Ъ соединений натрия (считая на йа 0 0,25 вес.Ъ. 1. Способ получения хлористогоалюминия путем хлорирования алюминийсодержащего сырья при 450-800 С воприсутствии восстановителя, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения чистоты продукта, в качестве алюминийсодеркащего сырья используют глинозем с содержанием с(-окисиалюминия менее 5 вес.Ъ, с удельнойповерхностью не менее 10 м /г, а вкачестве восстановителя используютсмесь глинозема с углеродом, содержащую менее 5 вес.Ъ углерода.2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что используют,пропитанный углеродом глинозем.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ Р 1237995,кл. С 01 Г, опублик. 06.04,67.2. Патент Великобритании г 11141359 гкл, С 1 А, опублик. 29.0169 (прото-.тип).