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文档简介
1、维普http:/www.cqvip.CQm维普http:/www.cqvip.CQm54内蒙古石油化工20Q7年第3期维普http:/www.cqvip.CQm维普http:/www.cqvip.CQm工业无水三氯化铝的制备及其产品质量的控制闰躇丸,启瑞文内蒙古乌披持前起临海化工厂014400)摘要本文通过对三氮化错生产工艺的比较,得出一雅比校楚合当地生产的工艺流程:用抚气和 格锭来生产三氢化輻*其欢通过对三扛化铝产品易量的研覚得出一科可直观迪制产品盾置的方法口 关健词:兄水三就化锯扌铝谊法彳产品購賢维普http:/www.cqvip.CQm维普http:/www.cqvip.CQm无水三氯化
2、铝是重要的无机化工产品之一主 要用于制造洗嫌剂的烷基化剂、合成药物、合成染 料、合成橡胶、洗济剂、舉料、香料等方面。同时三盘 化铝也是一种十分重要的催化剂特别捷作为费瑞 克莱福特反应的催化剂而得以广泛应用世 界各国的三氯化铝主要应用于做催化剂,少量用于 非催化剂近来主要是用于电解制铝.氯化铝电解 制铝的最大优点是能耗低口此外,氯气还可做到循环 使用.園此,近年来,国内外的研究者围绕三氯化铝生 产开展了大址的研究工作*开发了许多生产工艺。下 面就对这些工艺分别作一介绍.1三氯化铝的生产工艺* 1 钳牧法铝锭法也称金属铝迭,是将氯气直接通过熔融 的金属铝*是两者直接接触反应制取*其反应方程式 是2
3、A1 + 3CU 2AlCl3-rQ1)曙锭法生产三氯化铝工艺流程简单,设备少单 位产品投资小因此他的固定成本(包扌占折旧熨及维 修费等)低*而我国铝资源丰富,而且主要集中在北电动葫芦氯气缓冲蒸发罐反应炉二号捕架器循 环至废液池氯气耀氯气分配器一号持集器三号 捕集器碱液塔礦液At莒流程示竄囹国内目前基本都采用金属铝锭法生产三尿化 铝,生产主要工序有液氯气化、三駅化铝生产、尾气 吸收等三令工序其其体工艺是:蔽瓠在气化器中+ 通过热水(冬季回收反应炉热咼加熬循环水夏季不 用扎间接加热后气化为氯气,经缓冲器后再经流量 管计境加人反应炉将铝锭放入熔融的反应炉内, (原始开车需预先在护夕卜将钳锭用炭火间
4、接加热至 熔融狀态后,用勺舀入反应炉内,方可与氯气进行反 应)氯气由上顺导管燃烧悸 送入炉内,从底部上 升,高温下气液接触反应生成三氯化铝(升华成气 相几反应温度一般控制在Rocrc左右+气相产物在 wc左右进入产品捕集器后,经自然挣凝结晶、即 得到无水三氯化铝成品*尾气经稀碱或石灰乳水诜 涤吸收后排空n氯气从炉子的底部通入后*在浮力作用下以气 泡的形式上升气;泡形成后表面的氯气不断与熔融 的铝起反应生成AlCl3t生成的AlCh将向气泡内部 渗透,气泡内的觎气不断的向反应界面补充,便反应 连续进行。在这一过程中,反应界面始终处于铝过世 的状态,因而生成的三氯化铝气体会与铝液继续反 应生成不稳
5、定的强还原性的一氧花铝及二软化铝” 该产物在向气泡内部渗透时又被氯气氧化成三氯化 铝,直至起泡溢出铝液面反应终止“尾气经稀碱或 石灰乳水洗涤吸收疳达标排空.2 铝氧粉法铝氧粉法是出铝氧粉(即氧化铝八氯气及碳(以 煤油、焦油威重油作原料)三者艾同反应制取。国外 六卜年代后期曾对裕氧粉法制三缄化铝的反应机理 进行研究,他冊认为铝氧粉法制三氣化铝总的反应 式为;AljOj + (ni + n)Cd3CJi - 2AlCla-4-mCO + aCO2式(1)中的m+2n =3*就是说当m = 0时*ti = 3冏,此时式铭)就成为*Al;Oj十l*5C+3Cb AlCh+l. SCOj (3) 当式(
6、1)中n=0时氛此时式(1)就成为: AlQ+ 3C+3Cb2AIC13 + 3CO(4)讲上式及式均为放热反应而式(仍的碳 耗就为武(3)的二倍*由此可知.若能使反应按式 G)逬行,此时为反应的最佳狀态*倘若反应按式(心 进行,此时为反应得最差状态*反应也可在最佳和最 差两者之间进行.因此,若能设计出合适的反应器* 使反应向式(3)进行,应成为发展铝轼粉法制三誠化维普http:/www.cqvip.CQm维普http:/www.cqvip.CQm收稿日期:2006-12-03维普http:/www.cqvip.CQm年第3期 闰曙光等工业无水三飢化需的制#及其产品就量的控制55维普http:
7、/www.cqvip.CQm维普http:/www.cqvip.CQm铝的关键.1抵3年开始療用铝辄粉法制三氯化铝出时采 用阖定床反映器,1977年后改用沸腾床反应器。经 过几年来的运转证明,沸腾床反应器与固定床反应 器相比,具有工艺流程短、氯气利用率高,成本低、劳 动强度低、三股撬少等忧点*但是即使如此,沸腾床 反应器仍然达不到国外实验室做到的最差状态,就 是说,尚有部分碳没有参与反应而直接排放掉了 &逋过以上两种生产工艺方案的比较,结合目前 工厂的已有设备,采取铝锭法能最大程度地利用好 当地金属钠厂的副产品一氯气,使这些工业副产品 转变成新的产品,岀现新的利润,给企业带来新的利 润错长点同
8、时也产生巨大的社会效益2产品辰董的控制工业无水三氯化铝质攒标准按国家或企业标准 可分为两部分沙卜观质址和内在技术指标。三氯化铝 的外观按国冢标淮为:白色、黄色或微带荻色的靳粒 或粉末,不应有大于IOhie的块状物,不同的用户对 三氯化铝的粒度有不同的要求,但对产品的颜色只 有一种翌求一黄色。而在三氯化铝的生产技术中 对产品颜色的操作控制手段,保证了生产中产品颜 色的稳定从而达到提升产品品质的目的、对企业生 产有十分重要的意义.2. 1 工业丸术三氫化梧产昂滞色的变优机理从上面介绍的铝锭法生产三氯化铝的生产工艺 过程我们可以看岀,在反应过程中反应界面始终处 于铝过呆的狀态*因而生成的三氯化铝气体
9、会与铝 液继续反应生成不稳定的强还原性的一氯化铝及二 氣化铝,该产物在向气泡内部渗透时又被飙气氧化 戒三氯化铝,直至气池逸出铝液面,反应终止此时, 反应产物中未反应完全的氯气(余氯)的含址多少是 央定产品颜色的主要因素.生产实践证明,陆着产物 中余氯含虽的降低,三氯化铝的颜色会有从桔红色 一拮黄色一黄色一浅黄色一百色一浅灰色的变化过 程.其实,三氯化铝的颜色转变主要是产品中三氯 化饿含fit的变化引起的,而三氯化铁的含量变化正 是由反应产物中余氯含就多少所决定的“ 2.2三航化輻产席颇邑的生产掘制在实际的生产中,只把产品按颜色分为灰料、红 料及正常的黄色的产品。应该说淡黄色乃至白色的 产品才是
10、工业无水三氯化铝产品中的梢品*但由于 生产过程中较难控制井稳定得到此类产品,在生产 经背中,往往把黄色的产品作为生产控制的目标 2- 2.1红料的控制红料其实主要措那些比正常的产品颜色偏深的 产品、如桔黄色,含三気化诜在0. 03%6 05%之 间*主要是生产过程中余氯含鈕升髙而引起的,要控 制红料的产生*可在操作中控制余轨的莹来达到在 -般稳定的通氯捷下,当氯气逬人反应炉后,在气泡 逸岀铝液面前,其在液相中的停圉时间不够是余氯 偏商的主要原因。通常是反应炉内铝液面偏低引起 的,适当提高铝膛面液俊后,产品的颜色应该能向浅 的方向转变。但是当反应炉内铝鍍温度过低时、即使 液位正常,咆会造成余氯偏
11、高的结果因为反应温度 降低,氯气分子洁性相对下降,反应速度将减慢,在 相同的反应路径中、参加反应的氯气址减少,余氯骨 定上升。控制转变的方法是适当减少通氯it或适当 升髙铝液槪位,产品的颜色也即转变F2.2.2荻料的控制当反应过程中产物逸岀铝液面时,若氯气已消 耗殆尽,则铁将只被軽代成2价的氯化物*同时产物 中含有强还原性的-氯化铝和二氯化铝,左冷凝结 晶后将在生成的三氯化铝表面析岀高纯铝而使产 品呈现灰色,即所谓灰料*70%Ui上的灰料其产生原因是炉子中铝液的温 度过高引起的,这主要是反应温度上升后,氯气分子 活性升高,反应加速,在相同的反应路径中飙气反 应完全的时间缩短*易造成在产物逸岀铝
12、液时氯气 已消耗殆屡。生产操作中一般采用铝锭止换铝液的 办法来达到降低炉遍的目的*还有两种悄况会产生 料色偏灰;一是在正常的反应溫度和铝液面液位下 当通氯議过低时;产物中余氯势必减少,既而岀现灰 料,解决办法是调整谧氯虽到正常范围就可比了,二 是通氯燃烧管老化结垢,使管径变粗,那么氯气在铝 液中产生的初始气泡体积增大,也就是增加了气液 相的接触面积,反应肯定加速,灰料几率大大提高 及时更换老化的燃烧管是减少由此而产生灰料的唯 一手段此外、当工业反应炉子老化时,其炉壁易结 垢,在同样工艺条件下,因炉壁结垢后向外散热愛 阻破坏了系统自然的热量平衡,便炉内铝液温度不 断上升出现灰料的几率也会升高,这时要及时更换 炉衬以保证产品的质量。3结论首先我们通过对工艺方案的选取确定了一牛 较合理的工业生产流程我们最務采用氯气和铝锭 作为生产三氟化铝的原料,充分利用资源*减轻环保 的负担.其次我心通过对红料和灰料的控制使产品能达 到实际生产的目标黄
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