CN106673960B - 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：在反应物料中添加结晶态Fe₃O₄固体颗粒。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

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，物料中添加结晶态Fe₃O₄固体颗粒。Fe₃O₄固体颗粒的粒径为5μm~10mm，优选0.1mm~1mm。Fe₃O₄固体颗粒用量为原料铝质量的1%～60%，优选为3%～30%。

结晶态Fe₃O₄为反式尖晶石结构，一般来自于天然磁铁矿。在使用前优选采用稀硫酸进行清洗，清洗后洗涤至中性，干燥后使用。

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。反应过程优选在搅拌下进行。

本发明通过研究发现，醇和铝反应时，在物料加入结晶态Fe₃O₄固体颗粒，可以明显降低产物醇铝中的铁杂质。在使用前采用稀硫酸对结晶态Fe₃O₄固体颗粒进行清洗，可以避免引入其它杂质。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）。

反式尖晶石结构Fe₃O₄来自于天然磁铁矿，经过1M硫酸清涤，洗涤至中性，干燥。结晶态Fe₃O₄一：颗粒度为0.1mm~0.5mm；结晶态Fe₃O₄二：颗粒度为0.3mm~1mm。

实施例过程如下：

在反应容器中加入铝粉36g及结晶态Fe₃O₄，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 (16)

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：在反应物料中添加结晶态Fe₃O₄固体颗粒；所述醇和铝进行反应的温度为140～170℃；所述反应的条件为：以氯化铝或异丙醇铝为引发剂，反应引发后，通过加入醇的速度控制反应速度；反应体系中加入三甲苯，三甲苯用量为醇质量的20%～60%。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：Fe₃O₄固体颗粒的粒径为5μm~10mm。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：Fe₃O₄固体颗粒的粒径为0.1mm~1mm。

4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：Fe₃O₄固体颗粒用量为原料铝质量的1%～60%。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：Fe₃O₄固体颗粒用量为原料铝质量的3%～30%。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：结晶态Fe₃O₄为反式尖晶石结构，来自于天然磁铁矿。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：Fe₃O₄在使用前采用稀硫酸进行清洗，清洗后洗涤至中性，干燥后使用。

8.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。

9.按照权利要求8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。

10.按照权利要求8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。

11.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。

12.按照权利要求11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。

13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于：正己醇的纯度为99质量%以上。

14.按照权利要求12所述的方法，其特征在于：正己醇的水含量低于500μg/g。

15.按照权利要求12所述的方法，其特征在于：铝的纯度为99质量%以上。

16.按照权利要求12所述的方法，其特征在于：铝的杂质铁含量为1质量%以下。