97-93-8 / 三乙基鋁的主要應用

背景及概述^[1]

三乙基鋁(ID：4-3007標準編號：42022)具有較特殊的理化性質：三乙基鋁為無色液體，化學性質活潑，氧化反應劇烈，在空氣中能自燃，遇水爆炸分解成氫氧化鋁和乙烷，與酸、鹵素、醇胺類接觸發生劇烈反應，對人體有灼傷作用。熱穩定性差，開始分解溫度為120～125℃。相對密度：0.837(20℃)凝固點：-52.5℃沸點：194℃閃點：<-52.5℃蒸氣壓：533.32(83℃)自燃點：<-52.5℃粘度：0.0026Pas (25℃)。消防滅火使用的滅火劑：干砂、干粉；禁止用水、泡沫和四氯化碳。儲運中的注意事項：儲存及運輸都必須用充有惰性氣體或氮氣的特定容器(容器內氮的含量及含水量均不大于20mL/m3)。遠離火種、熱源。倉溫不超過30℃，相對濕度在75%以下。與鹵素、醇類、酸類、胺類隔離存放。切忌與氧化劑混儲混運。搬運時輕裝輕卸，切勿撞擊、損壞包裝。正是由于三乙基鋁具有較大的危險特性：化學反應活性很高，接觸空氣會冒煙自燃，遇明火、高熱強烈分解燃燒；與氧化劑能發生強烈反應；遇水強烈分解，放出易燃的烷烴氣體，對潮濕及微量氧化反應靈敏，易引起爆炸。因此，在對三乙基鋁的制造、運輸、儲存、使用、廢棄等各個環節的安全使用及消防滅火上有特殊的要求。

應用^[1]

三乙基鋁是一種金屬有機化合物(organometalliccompound)(即：金屬與有機基團以金屬與碳直接成鍵而成的化合物)。金屬有機化合物被用作有機合成化學方面的試劑或催化劑。此外，在塑料添加劑、抗震劑、殺菌劑等方面也有著廣泛應用。在精細有機化工如制藥工業、香料工業上也使用金屬有機化合物作為催化劑。在石油化工的聚烯烴工藝裝置中，由于制備聚烯烴反應催化劑的需要，所以三乙基鋁被大量使用。另外，它也被用于火箭燃料的制備。

制備^[2-3]

方法1：一種三乙基鋁的連續生產方法，其特征在于包括以下工藝步驟：

1)在進料攪拌釜中加入高沸點、飽和的烴類白油及含鈦鋁粉，使得含鈦鋁粉在白油中的濃度為0.05?0.5公斤/升，進料攪拌釜溫度控制為50?80℃，物料在向合成反應器進料前，用高壓氮氣將進料攪拌釜的壓力升至12?20MPa，進料攪拌釜為兩臺或兩臺以上，采用插底管的方式，交替連續向合成反應器進料；

2)經步驟1)的物料在壓力差的作用下進入合成反應器中，合成反應器為三臺串聯的氫化反應攪拌釜，各臺氫化反應攪拌釜中采用插底管的方式通入原料氫氣，釜內壓力控制為10?20MPa，各臺氫化反應攪拌釜出料通過插底管，并用壓力差送料，氫化反應攪拌釜中的溫度控制為100?130℃，第一臺氫化反應攪拌釜中加入種子三乙基鋁，并控制含鈦鋁粉的濃度為0.03?0.06公斤/升，氫化反應攪拌釜中液相是三乙基鋁，懸浮物為含鈦鋁粉，氣相是氫氣，反應是三相反應，各物料充分攪拌混合，物料在氫化反應攪拌釜中的停留時間6?7小時，使鋁粉完全反應，反應生成二乙基氫化鋁；

反應式如下：2Al+3H2+4Al(C2H5)3→6AlH(C2H5)2+Q(放熱)

3)經過合成反應器的物料通過壓力差送入氫氣閃蒸系統中閃蒸氫氣，氫氣閃蒸系統為兩臺串聯的攪拌釜，閃蒸釜壓力控制為0.02?0.08MPa，物料在閃蒸釜中的停留4?5小時，閃蒸出的氫氣進行回收；

4)經氫氣閃蒸系統的物料，在隔膜泵或屏蔽泵的作用下加壓進入環管式乙基化反應器進行乙基化反應，環管式乙基化反應器中物料與乙烯充分混合，環管式乙基化反應器的溫度控制在80?100℃，乙烯停留時間2?3小時，使物料中的二乙基氫化鋁完全反應成三乙基鋁；

反應式如下：AlH(C2H5)2+C2H4→Al(C2H5)3+Q(放熱)

5)經環管式乙基化反應器的物料，通過壓力差的控制進入乙烯閃蒸釜，閃蒸出的乙烯進行回收，經乙烯閃蒸釜的一部分物料通過高揚程泵連續向步驟1)中第一臺氫化反應攪拌釜進料，該物料作為種子三乙基鋁，另一部分進入精餾塔進行精餾；

6)進入精餾塔的物料，在絕對壓力0.1?2KPa，溫度80?100℃下進行分餾，精餾塔的頂部餾出純凈三乙基鋁，進入深度乙基化攪拌反應釜，在溫度55?65℃，壓力0.2?0.5MPa下，通入乙烯進行深度乙基化反應后，即得到產品三乙基鋁，精餾塔的底部產生的殘液進行回收。

方法2：三乙基鋁的合成工藝方法包括的步驟：

1)將鈦粉加到鋁錠熔融的鋁中，攪拌，混合均勻，使鈦均勻分散在溶解的鋁中，溶解鋁霧化噴出，得到含鈦0.2-0.3％的含鈦鋁粉。

2)在磁力驅動氫化釜反應中，鋁粉在惰性氣體保護和10-12MPa下，三乙基鋁為種子于氫化釜中攪拌進行氫化反應；選擇壓力為10-12MPa，分三層攪拌，上層為斜葉渦輪，中層為自吸式，下層為推進式，內設換熱內盤管。氫化反應溫度至132-135℃，氫化反應6-7小時結束。

3)降低釜內溫度至80-90℃，然后在80-130℃下，在0.5-3MPa下連續通入乙烯進行乙基化反應(通過質量流量計得出經驗值，例如185公斤/小時)5-6小時，得粗三乙基鋁。

4)粗三乙基鋁在蒸餾塔內汽化蒸餾；三乙基鋁以550-680公斤/小時汽化；

5)在轉型反應器中50-60℃通入乙烯進行提純，使產品中的三氫化鋁小于0.1％；

6)汽化蒸餾后的殘液用己烷稀釋，濃度在5％以下，水解，回收己烷。

無害處理^[4]

一種廢三乙基鋁的無害化處理方法，包括以下步驟：

（1）將報廢的三乙基鋁用白油吸收；

（2）再將含三乙基鋁的白油加入到清水中，攪拌使其在水中充分水解；

（3）收集步驟（2）水解過程中產生的氫氧化鋁廢渣和乙烷廢氣；

（4）乙烷廢氣用氣柜進行收集后，可作為燃氣回收利用；氫氧化鋁廢渣循環利用。

主要參考資料

[1] 三乙基鋁的安全使用及消防滅火

[2] CN201010153869.1一種三乙基鋁的連續生產方法

[3] CN200710060113.0三乙基鋁的合成工藝方法

[4] CN201210496387.5廢三乙基鋁的無害化處理方法