CN106673959B - 一种高纯度铝醇盐的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高纯度铝醇盐的制备方法，包括醇和铝进行反应生成相应铝醇盐，其特征在于：醇和铝反应过程中，物料与不锈钢填料接触。与现有技术相比，本发明可以有效降低产物醇铝中铁杂质的含量，进而可以用含有一定杂质铁的铝来生产高纯氧化铝，降低原料成本，提高产品竞争力。

Description

一种高纯度铝醇盐的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高纯氧化铝的制备方法，具体地说是采用有机醇与铝反应，反应产物水解制备高纯氧化铝的方法。

背景技术

高纯氧化铝具有普通氧化铝粉体无法比拟的光、电、磁、热、机械和催化性能，主要应用于催化、信息产业等领域。在催化领域，SB氧化铝是高纯氧化铝的一种，用于多种催化剂的载体，但生产较为困难，成本较高。

SB氧化铝采用醇盐水解法生产，主要过程通过纯铝制备出的异丙醇铝在水解产生氧化铝。根据醇的相似性，可以用正己醇代替异丙醇制备正己醇铝再水解生成氧化铝。但纯铝成本较高，铝中的杂质会进入氧化铝产品中，影响产品的使用性能。例如，铝的杂质铁会进入氧化铝中。因此如何控制氧化铝的杂质，是本领域重要研究方向。

一般来说，控制氧化铝中杂质含量的方法主要包括两类，一类是使用高纯的原料铝，另一类是铝的醇盐进行脱杂质处理。文献中对后一类的研究公开较多。如《无机盐工业》2013年06期褚洪波等介绍的“铝醇盐合成中铁杂质含量的影响因素研究”，公开如下内容：在铝醇盐合成过程中，铝屑中的铁杂质同时参与了反应形成含铁有机物。主要研究了反应物比例、环境氛围、催化剂、醇种类对醇铝中铁杂质含量的影响。实验证明：反应物比例、催化剂对合成的醇铝中的铁杂质含量没有太大的影响；环境氛围是影响铁杂质生成的重要因素，氧气可以抑制铁有机物的生成。这一规律适用于各种铝醇盐合成过程中对铁杂质含量的研究。

对于醇盐的除杂纯化方法有很多，例如：减压蒸馏法、结晶法、萃取法等等。减压蒸馏法利用了金属醇盐沸点在加热条件下又很容易分解的特点，从而来实现纯化醇盐，因为其操作简单，耗时少，见效快，所以在工业生产中得到了广泛的应用。结晶法的过程是将醇盐溶解在某种有机溶剂中，然后根据醇盐在不同温度条件下的有机溶剂中的溶解度不同，最后通过降温使金属醇盐结晶出来。这种方法相对于减压蒸馏来说有能耗低，设备体积小，造价不高的优点，但是由于非常耗时，所以很难在工业生产中推广。萃取法的主要原理是将金属醇盐溶解在有机溶剂中，使得不溶性物质沉降到反应器底部进而得到比较纯净的物质从而来实现醇盐和杂质分离的，这种方法主要可以弥补异辛醇铝等醇盐不能被减压蒸馏的特点，由于该方法同样耗时因而也不能在工业生产中批量生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种铝醇盐的制备方法，可以采用纯度较低的原料铝，采用简单的工艺，可以获得杂质含量较低的铝醇盐，该铝醇盐水解后可以用于催化剂载体。

本发明方法包括醇和铝进行反应生成相应铝醇盐，其特征在于：醇和铝反应过程中，物料与不锈钢填料接触。接触方式可以是在反应器内装填不锈钢填料，物料循环通过不锈钢填料层等具体方式。不锈钢填料由不锈钢丝网构成，不锈钢填料的空隙率不低于80%，一般为85%～99.5%。空隙率为不锈钢填料的空隙体积占不锈钢填料总体积的百分比。

本发明方法中，物料循环通过不锈钢填料层时，不锈钢填料层可以设置在反应器内，通过循环泵或搅拌叶片等方式驱动物料通过不锈钢填料层。也可以设置在反应器外，物料在反应器和不锈钢填料之间形成外循环操作。

本发明方法中，不锈钢为在反应条件下不反应的含铁合金，可以使用市售常规不锈钢填料，如304、304L、316、316L等。

优选地，本发明方法中，醇和铝反应在外加磁场的条件下进行，外加磁场强度为5～100 kA/m，优选为10～50 kA/m。

本发明方法中，外加磁场可以由电磁感应设备产生，可以是静磁场，也可以是旋转磁场等动态磁场。当然也可以由永磁体来产生磁场。

本发明方法中，醇为异丙醇或正己醇，优选为正己醇。醇和铝反应可以采用本领域现有技术，具体为：反应温度为140～170℃，以氯化铝或异丙醇铝为引发剂，反应引发后，通加入醇的速度控制反应速度。反应体系统中可以加入三甲苯，以提高反应产物的过滤速度。三甲苯用量为醇的20%～60%（质量）。

本发明方法中，正己醇的纯度为98%（质量）以上，优选为99%（质量）以上。正己醇的水含量低于1000μg/g，优选低于500μg/g。异丙醇的纯度为98%（质量）以上，优选为99%（质量）以上。异丙醇的水含量低于100μg/g，优选低于10μg/g。当然也可以使用其它醇。铝的纯度为98%（质量）以上，优选为99%（质量）以上。铝的杂质铁含量为2%（质量）以下，优选为1%（质量）以下。

反应容器可以是任意不与反应物料反应的材质，如玻璃、不锈钢、陶瓷、有机玻璃等。

本发明通过研究发现，醇和铝反应时，在物料与不锈钢填料接触时，可以明显降低产物醇铝中的铁杂质。另外，在外加磁场作用下，可以进一步有效降低产物醇铝中铁杂质的含量，进而可以用含有一定杂质铁的铝来生产高纯氧化铝，降低原料成本，提高产品竞争力。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明方法进行详细的描述。原料的纯度对产品纯度有明显的影响，正己醇中的水含量不能太高，一般要求600μg/g以下，铝中的铁含量一般要求0.2%（质量）以下。

实施例所用的原料性质如下：

正己醇：纯度99%（质量），水含量500μg/g。异丙醇：纯度99%（质量），水含量3μg/g。铝粉1：粉度小于0.5μm，纯度99%（质量），铁含量0.15%（质量）。铝粉2：粉度小于0.5μm，纯度99%（质量），铁含量0.09%（质量）。

不锈钢填料孔径约3mm的316L丝网叠置而成（孔隙率95%），不锈钢填料放置在反应容器内。不锈钢填料可以装满反应容器，也可以装填部分（一般不少于反应容器容积的5%）。

实施例过程如下：

在反应容器中放置不锈钢填料，加入铝粉36g，无水氯化铝0.5g，加入10g醇和三甲苯200g，加热到150℃，反应引发后，回流15分钟，在3小时内滴入醇590g，滴加结束后，保持温度继续反应2小时，无氢气放出时反应结束。冷却到90℃时，用孔径为1μm的陶瓷过滤器进行过滤，过滤产物进行铁杂质含量分析（换算为醇铝盐中铁含量）。其它条件和结果见下表。

外加磁场为电磁感应产生的磁场，外加磁场强度为反应容器外壁处的磁场强度。实施例4和5为静磁场，实施例6转速为30转/分钟的旋转动态磁场。

Claims (15)

1.一种高纯度铝醇盐的制备方法，包括醇和铝进行反应生成相应铝醇盐，其特征在于：醇和铝反应过程中，物料与不锈钢填料接触；所述不锈钢填料由不锈钢丝网构成，不锈钢填料的孔隙率不低于80%，其中，所述物料铝的粉度小于0.5μm。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：物料与不锈钢填料接触的方式是在反应器内装填不锈钢填料，或物料循环通过不锈钢填料层。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于：物料循环通过不锈钢填料层时，不锈钢填料层设置在反应器内，通过循环泵或搅拌叶片方式驱动物料通过不锈钢填料层。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：不锈钢填料的空隙率为85%～99.5%。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：醇和铝反应在外加磁场的条件下进行，外加磁场强度为5～100 kA/m。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于：醇和铝反应在外加磁场的条件下进行，外加磁场强度为10～50 kA/m。

7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于：外加磁场由电磁感应设备产生，或由永磁体来产生磁场。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：醇为异丙醇或正己醇。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于：正己醇的纯度为98质量%以上；正己醇的水含量低于1000μg/g；铝的纯度为98质量%以上；铝的杂质铁含量为2质量%以下。

10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于：正己醇的纯度为99质量%以上。

11.按照权利要求9所述的方法，其特征在于：正己醇的水含量低于500μg/g。

12.按照权利要求9所述的方法，其特征在于：铝的纯度为99质量%以上。

13.按照权利要求9所述的方法，其特征在于：铝的杂质铁含量为1质量%以下。

14.按照权利要求1或4所述的方法，其特征在于：反应的条件为：反应温度为140～170℃，以氯化铝或异丙醇铝为引发剂，反应引发后，通加入醇的速度控制反应速度。

15.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：反应系统中加入三甲苯，以提高反应产物的过滤速度，三甲苯用量为醇质量的20%～60%。