工業(yè)無(wú)水三氯化鋁的制備及其產(chǎn)品質(zhì)量的控制

1、維普http:/www.cqvip.CQm維普http:/www.cqvip.CQm54內(nèi)蒙古石油化工20Q7年第3期維普http:/www.cqvip.CQm維普http:/www.cqvip.CQm工業(yè)無(wú)水三氯化鋁的制備及其產(chǎn)品質(zhì)量的控制閏躇丸，啟瑞文內(nèi)蒙古烏披持前起臨?；S(chǎng)014400）摘要本文通過(guò)對(duì)三氮化錯(cuò)生產(chǎn)工藝的比較，得出一雅比校楚合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的工藝流程：用撫氣和 格錠來(lái)生產(chǎn)三氫化輻*其歡通過(guò)對(duì)三扛化鋁產(chǎn)品易量的研覚得出一科可直觀(guān)迪制產(chǎn)品盾置的方法口 關(guān)健詞：兄水三就化鋸扌鋁誼法彳產(chǎn)品購(gòu)賢維普http:/www.cqvip.CQm維普http:/www.cqvip.CQm無(wú)水三氯化

2、鋁是重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品之一主 要用于制造洗嫌劑的烷基化劑、合成藥物、合成染 料、合成橡膠、洗濟(jì)劑、舉料、香料等方面。同時(shí)三盤(pán) 化鋁也是一種十分重要的催化劑特別捷作為費(fèi)瑞 克萊福特反應(yīng)的催化劑而得以廣泛應(yīng)用世 界各國(guó)的三氯化鋁主要應(yīng)用于做催化劑，少量用于 非催化劑近來(lái)主要是用于電解制鋁.氯化鋁電解 制鋁的最大優(yōu)點(diǎn)是能耗低口此外，氯氣還可做到循環(huán) 使用.園此，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的研究者圍繞三氯化鋁生 產(chǎn)開(kāi)展了大址的研究工作*開(kāi)發(fā)了許多生產(chǎn)工藝。下 面就對(duì)這些工藝分別作一介紹.1三氯化鋁的生產(chǎn)工藝* 1 鉗牧法鋁錠法也稱(chēng)金屬鋁迭，是將氯氣直接通過(guò)熔融 的金屬鋁*是兩者直接接觸反應(yīng)制取*其反應(yīng)方程式 是2

3、A1 + 3CU 2AlCl3-rQ1）曙錠法生產(chǎn)三氯化鋁工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備少單 位產(chǎn)品投資小因此他的固定成本（包扌占折舊熨及維 修費(fèi)等）低*而我國(guó)鋁資源豐富，而且主要集中在北電動(dòng)葫蘆氯氣緩沖蒸發(fā)罐反應(yīng)爐二號(hào)捕架器循 環(huán)至廢液池氯氣耀氯氣分配器一號(hào)持集器三號(hào) 捕集器堿液塔礦液At莒流程示竄囹國(guó)內(nèi)目前基本都采用金屬鋁錠法生產(chǎn)三尿化 鋁，生產(chǎn)主要工序有液氯氣化、三駅化鋁生產(chǎn)、尾氣 吸收等三令工序其其體工藝是：蔽瓠在氣化器中+ 通過(guò)熱水（冬季回收反應(yīng)爐熱咼加熬循環(huán)水夏季不 用扎間接加熱后氣化為氯氣,經(jīng)緩沖器后再經(jīng)流量 管計(jì)境加人反應(yīng)爐將鋁錠放入熔融的反應(yīng)爐內(nèi), （原始開(kāi)車(chē)需預(yù)先在護(hù)夕卜將鉗錠用炭火間

4、接加熱至 熔融狀態(tài)后，用勺舀入反應(yīng)爐內(nèi)，方可與氯氣進(jìn)行反 應(yīng)）氯氣由上順導(dǎo)管燃燒悸 送入爐內(nèi)，從底部上 升，高溫下氣液接觸反應(yīng)生成三氯化鋁（升華成氣 相幾反應(yīng)溫度一般控制在Rocrc左右+氣相產(chǎn)物在 wc左右進(jìn)入產(chǎn)品捕集器后，經(jīng)自然掙凝結(jié)晶、即 得到無(wú)水三氯化鋁成品*尾氣經(jīng)稀堿或石灰乳水詵 滌吸收后排空n氯氣從爐子的底部通入后*在浮力作用下以氣 泡的形式上升氣;泡形成后表面的氯氣不斷與熔融 的鋁起反應(yīng)生成AlCl3t生成的AlCh將向氣泡內(nèi)部 滲透，氣泡內(nèi)的覦氣不斷的向反應(yīng)界面補(bǔ)充,便反應(yīng) 連續(xù)進(jìn)行。在這一過(guò)程中，反應(yīng)界面始終處于鋁過(guò)世 的狀態(tài)，因而生成的三氯化鋁氣體會(huì)與鋁液繼續(xù)反 應(yīng)生成不穩(wěn)

5、定的強(qiáng)還原性的一氧花鋁及二軟化鋁” 該產(chǎn)物在向氣泡內(nèi)部滲透時(shí)又被氯氣氧化成三氯化 鋁，直至起泡溢出鋁液面反應(yīng)終止“尾氣經(jīng)稀堿或 石灰乳水洗滌吸收疳達(dá)標(biāo)排空.2 鋁氧粉法鋁氧粉法是出鋁氧粉（即氧化鋁八氯氣及碳（以 煤油、焦油威重油作原料）三者艾同反應(yīng)制取。國(guó)外 六卜年代后期曾對(duì)裕氧粉法制三緘化鋁的反應(yīng)機(jī)理 進(jìn)行研究，他冊(cè)認(rèn)為鋁氧粉法制三氣化鋁總的反應(yīng) 式為;AljOj + （ni + n）Cd3CJi - 2AlCla-4-mCO + aCO2式（1）中的m+2n =3*就是說(shuō)當(dāng)m = 0時(shí)*ti = 3冏，此時(shí)式銘）就成為*Al；Oj十l*5C+3Cb AlCh+l. SCOj （3） 當(dāng)式（

6、1）中n=0時(shí)氛此時(shí)式（1）就成為： AlQ+ 3C+3Cb2AIC13 + 3CO（4）講上式及式均為放熱反應(yīng)而式（仍的碳 耗就為武（3）的二倍*由此可知.若能使反應(yīng)按式 G）逬行，此時(shí)為反應(yīng)的最佳狀態(tài)*倘若反應(yīng)按式（心 進(jìn)行，此時(shí)為反應(yīng)得最差狀態(tài)*反應(yīng)也可在最佳和最 差兩者之間進(jìn)行.因此,若能設(shè)計(jì)出合適的反應(yīng)器* 使反應(yīng)向式（3）進(jìn)行，應(yīng)成為發(fā)展鋁軾粉法制三誠(chéng)化維普http:/www.cqvip.CQm維普http:/www.cqvip.CQm收稿日期：2006-12-03維普http:/www.cqvip.CQm年第3期 閏曙光等工業(yè)無(wú)水三飢化需的制#及其產(chǎn)品就量的控制55維普http:

7、/www.cqvip.CQm維普http:/www.cqvip.CQm鋁的關(guān)鍵.1抵3年開(kāi)始療用鋁輒粉法制三氯化鋁出時(shí)采 用闔定床反映器,1977年后改用沸騰床反應(yīng)器。經(jīng) 過(guò)幾年來(lái)的運(yùn)轉(zhuǎn)證明，沸騰床反應(yīng)器與固定床反應(yīng) 器相比，具有工藝流程短、氯氣利用率高,成本低、勞 動(dòng)強(qiáng)度低、三股撬少等憂(yōu)點(diǎn)*但是即使如此，沸騰床 反應(yīng)器仍然達(dá)不到國(guó)外實(shí)驗(yàn)室做到的最差狀態(tài)，就 是說(shuō)，尚有部分碳沒(méi)有參與反應(yīng)而直接排放掉了 &逋過(guò)以上兩種生產(chǎn)工藝方案的比較，結(jié)合目前 工廠(chǎng)的已有設(shè)備，采取鋁錠法能最大程度地利用好 當(dāng)?shù)亟饘兮c廠(chǎng)的副產(chǎn)品一氯氣，使這些工業(yè)副產(chǎn)品 轉(zhuǎn)變成新的產(chǎn)品，岀現(xiàn)新的利潤(rùn)，給企業(yè)帶來(lái)新的利 潤(rùn)錯(cuò)長(zhǎng)點(diǎn)同

8、時(shí)也產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益2產(chǎn)品辰董的控制工業(yè)無(wú)水三氯化鋁質(zhì)攢標(biāo)準(zhǔn)按國(guó)家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 可分為兩部分沙卜觀(guān)質(zhì)址和內(nèi)在技術(shù)指標(biāo)。三氯化鋁 的外觀(guān)按國(guó)冢標(biāo)淮為：白色、黃色或微帶荻色的靳粒 或粉末，不應(yīng)有大于IOhie的塊狀物，不同的用戶(hù)對(duì) 三氯化鋁的粒度有不同的要求，但對(duì)產(chǎn)品的顏色只 有一種翌求一黃色。而在三氯化鋁的生產(chǎn)技術(shù)中 對(duì)產(chǎn)品顏色的操作控制手段，保證了生產(chǎn)中產(chǎn)品顏 色的穩(wěn)定從而達(dá)到提升產(chǎn)品品質(zhì)的目的、對(duì)企業(yè)生 產(chǎn)有十分重要的意義.2. 1 工業(yè)丸術(shù)三氫化梧產(chǎn)昂滯色的變優(yōu)機(jī)理從上面介紹的鋁錠法生產(chǎn)三氯化鋁的生產(chǎn)工藝 過(guò)程我們可以看岀，在反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)界面始終處 于鋁過(guò)呆的狀態(tài)*因而生成的三氯化鋁氣體

9、會(huì)與鋁 液繼續(xù)反應(yīng)生成不穩(wěn)定的強(qiáng)還原性的一氯化鋁及二 氣化鋁，該產(chǎn)物在向氣泡內(nèi)部滲透時(shí)又被飆氣氧化 戒三氯化鋁，直至氣池逸出鋁液面，反應(yīng)終止此時(shí)， 反應(yīng)產(chǎn)物中未反應(yīng)完全的氯氣(余氯)的含址多少是 央定產(chǎn)品顏色的主要因素.生產(chǎn)實(shí)踐證明，陸著產(chǎn)物 中余氯含雖的降低，三氯化鋁的顏色會(huì)有從桔紅色 一拮黃色一黃色一淺黃色一百色一淺灰色的變化過(guò) 程.其實(shí)，三氯化鋁的顏色轉(zhuǎn)變主要是產(chǎn)品中三氯 化餓含fit的變化引起的，而三氯化鐵的含量變化正 是由反應(yīng)產(chǎn)物中余氯含就多少所決定的“ 2.2三航化輻產(chǎn)席頗邑的生產(chǎn)掘制在實(shí)際的生產(chǎn)中，只把產(chǎn)品按顏色分為灰料、紅 料及正常的黃色的產(chǎn)品。應(yīng)該說(shuō)淡黃色乃至白色的 產(chǎn)品才是

10、工業(yè)無(wú)水三氯化鋁產(chǎn)品中的梢品*但由于 生產(chǎn)過(guò)程中較難控制井穩(wěn)定得到此類(lèi)產(chǎn)品，在生產(chǎn) 經(jīng)背中，往往把黃色的產(chǎn)品作為生產(chǎn)控制的目標(biāo) 2- 2.1紅料的控制紅料其實(shí)主要措那些比正常的產(chǎn)品顏色偏深的 產(chǎn)品、如桔黃色，含三気化詵在0. 03%6 05%之 間*主要是生產(chǎn)過(guò)程中余氯含鈕升髙而引起的，要控 制紅料的產(chǎn)生*可在操作中控制余軌的瑩來(lái)達(dá)到在 -般穩(wěn)定的通氯捷下，當(dāng)氯氣逬人反應(yīng)爐后，在氣泡 逸岀鋁液面前，其在液相中的停圉時(shí)間不夠是余氯 偏商的主要原因。通常是反應(yīng)爐內(nèi)鋁液面偏低引起 的，適當(dāng)提高鋁膛面液俊后，產(chǎn)品的顏色應(yīng)該能向淺 的方向轉(zhuǎn)變。但是當(dāng)反應(yīng)爐內(nèi)鋁鍍溫度過(guò)低時(shí)、即使 液位正常，咆會(huì)造成余氯偏

11、高的結(jié)果因?yàn)榉磻?yīng)溫度 降低，氯氣分子潔性相對(duì)下降，反應(yīng)速度將減慢，在 相同的反應(yīng)路徑中、參加反應(yīng)的氯氣址減少,余氯骨 定上升?？刂妻D(zhuǎn)變的方法是適當(dāng)減少通氯it或適當(dāng) 升髙鋁液槪位，產(chǎn)品的顏色也即轉(zhuǎn)變F2.2.2荻料的控制當(dāng)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)物逸岀鋁液面時(shí)，若氯氣已消 耗殆盡，則鐵將只被軽代成2價(jià)的氯化物*同時(shí)產(chǎn)物 中含有強(qiáng)還原性的-氯化鋁和二氯化鋁，左冷凝結(jié) 晶后將在生成的三氯化鋁表面析岀高純鋁而使產(chǎn) 品呈現(xiàn)灰色，即所謂灰料*70%Ui上的灰料其產(chǎn)生原因是爐子中鋁液的溫 度過(guò)高引起的，這主要是反應(yīng)溫度上升后，氯氣分子 活性升高，反應(yīng)加速，在相同的反應(yīng)路徑中飆氣反 應(yīng)完全的時(shí)間縮短*易造成在產(chǎn)物逸岀鋁

12、液時(shí)氯氣 已消耗殆屢。生產(chǎn)操作中一般采用鋁錠止換鋁液的 辦法來(lái)達(dá)到降低爐遍的目的*還有兩種悄況會(huì)產(chǎn)生 料色偏灰；一是在正常的反應(yīng)溫度和鋁液面液位下 當(dāng)通氯議過(guò)低時(shí)；產(chǎn)物中余氯勢(shì)必減少，既而岀現(xiàn)灰 料，解決辦法是調(diào)整謐氯雖到正常范圍就可比了，二 是通氯燃燒管老化結(jié)垢，使管徑變粗，那么氯氣在鋁 液中產(chǎn)生的初始?xì)馀蒹w積增大，也就是增加了氣液 相的接觸面積，反應(yīng)肯定加速，灰料幾率大大提高 及時(shí)更換老化的燃燒管是減少由此而產(chǎn)生灰料的唯 一手段此外、當(dāng)工業(yè)反應(yīng)爐子老化時(shí)，其爐壁易結(jié) 垢，在同樣工藝條件下，因爐壁結(jié)垢后向外散熱愛(ài) 阻破壞了系統(tǒng)自然的熱量平衡，便爐內(nèi)鋁液溫度不 斷上升出現(xiàn)灰料的幾率也會(huì)升高，這時(shí)要及時(shí)更換 爐襯以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。3結(jié)論首先我們通過(guò)對(duì)工藝方案的選取確定了一牛 較合理的工業(yè)生產(chǎn)流程我們最務(wù)采用氯氣和鋁錠 作為生產(chǎn)三氟化鋁的原料，充分利用資源*減輕環(huán)保 的負(fù)擔(dān).其次我心通過(guò)對(duì)紅料和灰料的控制使產(chǎn)品能達(dá) 到實(shí)際生產(chǎn)的目標(biāo)黃