[發明專利]氯化鋁水合物熱分解成氧化鋁的方法和設備

在審

• 申請號: 201980097261.0
• 申請日: 2019-06-07
• 公開（公告）號: CN114341057A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: A·范加爾涅爾;L·佩爾安德;G·施耐德;P·斯特姆
• 申請（專利權）人: 美卓奧圖泰芬蘭有限公司
• 主分類號: C01F7/30
• 分類號: C01F7/30;C01B7/03
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 李躍龍

本發明涉及一種用于將氯化鋁水合物熱轉化成氧化鋁和氣態氯化氫的方法及其相關設備。在第一步中，將氯化鋁水合物加入分解反應器中，在其中將它加熱至120?400℃之間的溫度。然后，將部分分解的氯化鋁水合物在第二反應器中以850至1200℃的溫度煅燒成氧化鋁。在強力混合器中將氯化鋁水合物與氧化鋁以1：1和10：1之間的氯化鋁水合物與氧化鋁的質量比進行混合，用于使用流化床反應器作為分解反應器。

本發明針對于通過如下方式將氯化鋁水合物熱轉化成氧化鋁和氣態氯化氫的方法和及其相關設備：通過加熱到120至400℃之間的溫度在分解反應器中將氯化鋁水合物部分地分解，然后在850至1200℃之間的溫度下在煅燒反應器中將部分地分解的氯化鋁水合物煅燒成氧化鋁。

氧化鋁，即使具有高純度，通常也是由氯化鋁水合物制成的。

在該反應中，在反應器中將氯化鋁水合物供熱地(allothermally)加熱，使得以下分解反應發生：

AlCl₃·6H₂O→0.5Al₂O₃+3HCl+4.5H₂O

作為副產物，產生富含HCl的氣體，而氯化鋁水合物至少部分地分解成氧化鋁。通常將該氧化鋁通向第二反應器，在其中在更高的反應溫度下進行煅燒，如文件WO83/04017中所述。

然而，兩步加熱是能量需求高的過程。因此，從現有技術特別是AT 315207的文件和PCT/EP2017/082226中已知將熱產物再循環到第一分解步驟中。因此，熱產物用作直接熱傳遞介質，從而將能量從煅燒再循環到分解中。

然而，這種混合需要非常好的熱量和質量的傳遞。此外，還需要良好的熱量和質量傳遞系數以減少所需能量的量。

在另一方面，由于進料材料，氯化鋁六水合物(ACH)本身是已知難以處理的粘性材料，因此可以用于上述方法的反應器類型的數量是非常有限的。氯化鋁六水合物是吸濕性的，且傾向于形成聚集體。它作為小聚集體來自上游過程的情況更是如此。此外，它在低溫下迅速開始分解，并且在與水分接觸時經受水解。由于這一原因，尚且不可能使用具有良好的熱量和質量傳遞系數的反應器類型，尤其不可能容易地使用流化床反應器。

因此，本發明的任務是使得能夠使用具有非常好的熱量和質量傳遞系數的反應器，特別是流化床。

通過根據權利要求1的方法解決了該問題。

這種用于將氯化鋁水合物熱轉化成氧化鋁和氣態氯化氫的方法的特點是：通過加熱到120-400℃之間，優選150-380℃之間的溫度在分解反應器中將氯化鋁水合物分解的第一步驟。最優選的是250至350℃的范圍，因為在約350℃的溫度下完成分解反應，且得到(預煅燒)的氧化鋁。優選在第二反應器中發生進一步的熱處理，以避免不必要地增加熱輸入。

在所謂煅燒的第二步驟中，將該部分地分解的氯化鋁水合物加熱至850和1200℃之間的溫度以形成所需產物。

本發明的基本理念是：在第一步之前，在強力混合器中用氧化鋁混合氯化鋁水合物。氯化鋁水合物和氧化鋁之間的質量比在1：1和10：1之間，優選2：1和6：1之間，這是防止混合物形成聚集物的范圍。然后，將所得混合物進料到分解反應器中，該反應器優選為流化床反應器。

混合器確保自由流動，良好的可傳輸和可流化的固體進料物流。這是需要的，因為預期以可能含有較小(10mm)或較大聚集體的粘性粉末而非自由流動的形式接收ACH。足夠的散裝可流動性對整個過程是必要，特別是對于確保對設備的穩定和可控的進料和在第一反應器中的處理。

這對于用設計為流化床反應器的分解反應器的設置特別重要，因為否則就不能建立流化床。