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目前醇鹽法生產高純5N異丙醇鋁(亦即質量純度達到99.999%的異丙醇鋁)已經被廣泛應用,采用異丙醇與鋁進行反應,使用不同種類的試劑作為引發劑,被應用于此的引發劑主要有HgCl2、HgI2、無水AlCl3、I2、異丙醇鋁。
1.使用氯化汞與碘化汞作為引發劑,雖然他們的效率高,但是他們都是劇毒品,而且反應過程中產生的Hg會進入到產品當中,對產品的使用有一定的影響。
2.合成異丙醇鋁使用無水三氯化鋁作為催化劑,需在低溫時將氯化鋁溶于異丙醇,然后再加入至反應釜中,該反應堆設備要求嚴格,無法使用不銹鋼反應釜,只能使用搪瓷反應釜。催化劑無水氯化鋁在異丙醇中的質量分數為0.2% -0.4%。
3.使用I2作為催化劑,用量較大,在異丙醇中的質量濃度為1.3mg/ml。不適合應用在產業化生產中。
4.使用異丙醇鋁作為引發劑,固然能夠減少雜質的引入,但是反應的速率卻得不到提升。
上述技術中存在的問題,一直以來是各個企業單位需要迫切解決的事情。本發明針對現有技術存在的問題,采用新的引發劑,替代原來工藝中的氯化汞,碘化汞,異丙醇鋁。既可以提高反應的效率,也不會對產品質量產生影響。
本發明針對現有技術存在的問題,采用新的引發劑,替代原來工藝中的氯化汞,碘化汞,異丙醇鋁,發明了一種高純5N異丙醇鋁的制備方法。既可以提高反應的效率,也不會對產品質量產生影響。
本發明的技術方案是:
一種高純5N異丙醇鋁的制備方法,使用異丙醇及金屬鋁為原料,使用無水三氯化鋁與5N的異丙醇鋁混合物作為催化劑,其特征在于異丙醇鋁在制備過程中分兩步加入,第一步加入的異丙醇鋁脫除異丙醇中的水,第二步異丙醇鋁與三氯化鋁同時加入起催化作用,制備步驟如下:
(I)將異丙醇加入反應釜中,根據異丙醇中的水分含量,將5N異丙醇鋁加到異丙醇中,水與異丙醇鋁摩爾比為3:1-2,常溫攪拌;
(2)將無水三氯化鋁和5N異丙醇鋁同時加入到步驟(I)去除水分的異丙醇中,溫度為常溫,攪拌3-10min,其質量比為:無水三氯化鋁:異丙醇鋁:異丙醇=0.05-0.1:0.25-0.5:100 ;
(3)將金屬鋁粒加入到上步的異丙醇中,在反應釜內冷凝回流反應,回流溫度80-90°C,反應時間3-5小時,金屬鋁與異丙醇的摩爾比為1:3-4 ;
(4)將步驟(3)得到的反應物進行常壓蒸餾回收未反應異丙醇,蒸餾的溫度80-90°C,冷凝回收異丙醇;
(5)將蒸餾回收異丙醇后的物質進行減壓蒸餾,壓力為1333Pa(絕對壓力),收集135-145°C餾分得到5N異丙醇鋁餾分。
本發明優選無水三氯化鋁為分析純(AR);異丙醇為分析純(AR),水分含量^ 0.2% (質量)。
本發明使用的金屬鋁純度為99.996% (質量含量);
本發明步驟(3)中回流反應溫度優選為85°C ;
本發明步驟(4)中常壓蒸餾溫度優選85°C,冷凝回收異丙醇;
本說明書中高純5N異丙醇鋁是指純度達到99.999% (質量)的異丙醇鋁。
本發明中異丙醇鋁收率達到90%以上(相當于鋁)。
本發明步驟⑴中優選加入異丙醇鋁量為水與異丙醇摩爾比為2:1。
與現有技術相比,本發明的實質性特點及有益效果:
本方法在引發異丙醇反應階段,使用的是無水三氯化鋁與異丙醇鋁共同作為引發劑,并且將異丙醇鋁分步加入,減少了引發時間。只加三氯化鋁,加入量為異丙醇0.2-0.4%,引發時間為90min,反應時間為8-10小時;一次性將異丙醇鋁加入,再加入異丙醇量的0.05-0.10%三氯化鋁,引發時間為85-90min,反應時間7_8小時;異丙醇鋁分兩步加入,引發時間為50-60min,反應時間為3_5小時。5N異丙醇鋁水解反應消耗掉異丙醇中的水,在水解時控制異丙醇鋁的加入量,控制異丙醇鋁水解產物,這樣既消除少量對反應及引發劑無水三氯化鋁的影響,又不會影響后續加入異丙醇鋁與三氯化鋁混合物催化作用?;旌洗呋瘎┑氖褂锰岣吡水惐寂c鋁反應的效率,縮短了生產周期,提高了生產效率,降低了成本。
由于加入了三氯化鋁與異丙醇鋁共同引發劑,降低了三氯化鋁的加入量,同時由于加入異丙醇鋁除水,三氯化鋁在常溫下加入,這樣不需低溫操作,同時降低了酸性,使用不銹鋼反應器可以滿足要求。
下面結合實施例進一步描述本發明,但并不限制本發明的保護范圍。
向反應釜中注入40kg異丙醇(AR),常溫下向異丙醇中加入452g的5N異丙醇鋁,常溫攪拌5min,再向異丙醇中加入30g無水三氯化招和160g異丙醇招,攪拌5min ;加入鋁粒4.5kg,設定85°C回流反應,反應引發時間50min,4小時反應結束;設定85°C將上述反應物進行常壓蒸餾,回收異丙醇;將常壓蒸餾后釜內物質于1333Pa(絕對壓力)減壓蒸餾,收集135°C _145°C餾分,得到異丙醇鋁。
經測試,通過上述方法,反應較為快捷,異丙醇鋁收率為91.5 % (相對于鋁),制備出的高純異丙醇鋁純度大于99.999%,滿足質量要求。