JPS60218344A - アルミニウムアルコキシドの合成方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アルミニウムアルコキシドの合成のための方
法及びその装置に関する。特にアルミニウムとアルコー
ルからアルミニウムアルコキシドを合成する際に発生す
る反応熱を熱源として利用したアルミニウムアルコキシ
ドの合成方法及びその装置に関するものである。

［従来技術］ アルミニウムアルコキシドが触媒として用いられること
は広く知られているが、近年では工業的規模での高純度
アルミナ原料としての用途又は医薬品、塗料、インキ等
の原料としての用途も急速に伸びつつある。以前からア
ルミニウムアルコキシドを工業的規模で得るための方法
や装置について多くの提案がなされているが、その主な
特徴はアルミニウムアルコキシドが生成する際に発生す
る　１モル当り約９５　ｋｃａｌといわれる非常に高い
反応熱に起因した操業上の危険性を回避するところにあ
る。

この危険性を回避するための主な方法は、■アルコール
をアルコキシド合成に関与しない非反応性炭化水素で希
釈することにより反応に関与するアルコールの量を制限
する方法、或いは■アルミニウムにアルコール蒸気と接
触させてアルミニウムアルコキシドを合成することでア
ルミニウムに接触するアルコール蒸気量を制限する方法
のいずれかによることが多い。

しかし、前者の■の方法は、アルミニウムアルコキシド
合成後のアルミニウムアルコキシド蒸留の際に、希釈の
ために用いていた非反応性炭化水素の蒸気圧が合成され
たアルミニウムアルコキシドの蒸気圧と比較して高いた
めに、この炭化水素を予め除去する必要があり蒸留操作
が煩雑となる。特に、用いた炭化水素が水に溶解し難い
ものである場合には、アルミニウムアルコキシドを加水
分解してアルミナ原料として使用するときに、蒸留時に
除去できなかった炭化水素が加水分解で生じたアルミナ
水和物と水の中に分離して残存することにより、不均一
なアルミナ原料となる可能性が生じる。そのためアルコ
キシドの蒸留の際には炭化水素を除去するために細心の
注意を払わなければならない煩わしさがあった。また同
時に、この方法は、反応に関与するアルコールの量が制
限されているために、アルコキシドの生成速度は低くな
り、時間当たり同一の合成量を得ようとする場合には合
成装置を大型にしなければならない欠点もあった。

また後者の■の方法は、アルミニウムに接触するアルコ
ール蒸気量によりアルコキシドの生成速度が大きく影響
されるために、プロセスの操業の中断を防ぐ上で、過剰
のアルコール蒸気を発生させる必要があり、そ−のため
のエネルギー消費はジ１常に大きなものとなる欠点があ
った。

本発明者らは、液体アルコールにアルミニウムを導入し
てアルミニウムアルコキシドを生成するときに発生する
非常に高い反応熱を、アルミニウムアルコキシド ルコキシドを合成する方法（上述（りの方法）における
アルコール蒸気を発生させるためのエネルギーとして積
極的に利用すれば、外部から供給するエネルギーを節約
できるとともに、アルコール蒸気を発生させる過程でア
ルミニウムアルコキシドを生成できる点に着目し、本発
明を完成するに至った。

［発明の目的］ 本発明は、」二記種々の欠点を解消するもので、僅かな
外部エネルギーで、かつ高い生成速度でアルコキシドを
合成することができ、しかもアルコキシド合成後の蒸留
操作が簡便なアルミニウムアルコキシドの合成方法及び
その装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ 本願第一発明の特徴は、液体アルコールにアルミニウム
を導入してアルミニウムアルコキシドを生成し、このア
ルミニウムアルコキシドが生成する際に発生する反応熱
により生じるアルコール蒸気をアルミニウムに接触させ
て更にアルミニウムアルコキシドを合成する方法にある
。

本願第二発明の特徴は、液体アルコールを収納し、この
液体アルコールにアルミニウムを導入してアルミニウム
アルコキシドを生成する第一の反応器と、アルミニウム
を収納し、」二記アルミニウムアルコキシドが生成する
際に発生する反応熱により生じる上記液体アルコールの
蒸気を、」二記収納されたアルミニウムに接触させてア
ルミニウムアルコキシドを合成する第二の反応器とを備
えた合成装置にある。

本発明で用いるアルコールは、例えばエチルアルコール
、プロピルアルコール、ブチルアルコール等の一価のア
ルコール、又はその異性体であって、従来のアルミニウ
ムアルコキシド合成に用１．％るアルコールが用い−ら
れ、特にイソプロピルアルコールが比較的安価で入手し
易く、アルミニウムアルコキシドの合成が容易で、しか
もアルコキシド合成後の蒸留操作が簡便であるため好ま
しい。

このイソプロピルアルコールとアルミニウムとから生成
されるアルミニウムイソプロポキシドを例にして、本発
明の原理を第１図に基づいて詳細に説明する。

まず第一の反応器である丸底フラスコ１に収納されたイ
ソプロピルアルコール２をマントルヒータ３により外部
より加熱し、イソプロピルアルコール蒸気を発生させる
。発生したイソプロピルアルコール蒸気を第二の反応器
４に充填されたアルミニウムブロック５に接触させた後
、この反応器４の上部にあるリービッヒコンデンサ６に
よりインプロピルアルコール蒸気を凝縮させて液化する
。このイソプロピルアルコールの液体が再び反応器４に
戻５て、アルミニウムブロック５と反応することにより
アルミニウムイソプロポキシドが生成され、丸底フラス
コｌ内に流下する。

本発明の特徴あるところは、この丸底フラスコ１の上部
に設けられたアルミニウム供給部７からアルミニウム８
を導入することにより、内部のイソプロピルアルコール
２とこのアルミニウム８とを反応させ、アルミニウムイ
ソプロポキシドを生成させる。この生成により生じる反
応熱はアルミニウムイソプロホキ９１１モル当たり約９
５　ｋｃａｌであり、この熱量はイソプロピルアルコー
ルの蒸発熱が９．５７　ｋｃａ１１モルであるので、約
１０モルのイソプロピルアルコールを蒸発させることが
できる。重量に換算すると、２７ｇのアルミニウムがイ
ソプロピルアルコールと反応すると、約６００ｇのイソ
プロピルアルコールを蒸発させることのできる熱量の反
応熱が発生する。これにより、マントルヒータ３の加熱
を停止しても、イソプロピルアルコール蒸気が発生し続
けて、前記反応器４内のアルミニウムブロック５と反応
し、アルミニウムインプロポキシドの生成が継続して行
われる。

即ち、従来はこのように大きな熱量を熱交換す　ｌるこ
とにより糸外に排出することでアルミニウムアルコキシ
ドの合成の安全性を確保していたが、本発明はアルコー
ル蒸気をアルミニウムに接触させてアルミニウムアルコ
キシドを合成する方法におけるアルコール蒸気発生のた
めの熱源としての積極的に利用したものである。

従って、本発明で液体アルコールに導入するアルミニウ
ムの量は、その反応熱がアルミニウムに接触してアルミ
ニウムアルコキシドを合成するに必要なアルコール蒸気
量を発生させる程度であればよく、特に定常的にアルコ
ール蒸気を発生させるために、連続してアルミニウムを
導入する場合には、アルコール蒸気の発生に必要な熱量
を補う程度でよい。このことから、液体アルコールに導
入して反応熱を生じさせるアルミニウム８は、切削片、
板状細片、粒状体、粉体等のいずれの形態のアルミニウ
ムでもよいが、特に比表面積の大きな粉体が少量で迅速
に高い反応熱を発生することから好ましい。

なお、このアルミニウム８を導入するときには、アルコ
ール蒸気やアルミニウムとアルコールとの副産物である
水素等が反応器内で爆発することを防止するために、ア
ルミニウムは窒素不活性ガスで包囲して導入するのがよ
い。

また、マントルヒータ３によるイソプロピルアルコール
２への加熱は、アルコールとアルミニウムとの反応を円
滑に生じさせるためのものであり、アルミニウム８の導
入によるイソプロピルアルコール２の反応熱が極めて顕
著な場合には、外部からの加熱は短い時間でもよく、或
いは必ずしも加熱を行わなくても、上記と同様にアルミ
ニウムアルコキシドを合成することができる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、液体アルコールに
アルミニウムを導入してアルミニウムアルコキシドを生
成するときに発生する非常に高い反応熱を、アルミニウ
ムにアルコール蒸気を接触させてアルミニウムアルコキ
シドを合成する方法におけるアルコール蒸気を発生させ
るためのエネルギーとして積極的に利用することにより
、ｆ）ノアルコールを加熱するために外部から供給する
エネルギーを節約又は省略することができる、■アルコ
ール蒸気を発生させる過程においてもアルミニウムアル
コキシドを生成でき、小型の装置で効率よく、アルミニ
ウムアルコキシドを生ｔすることかできる、 （り従来のように非反応性炭化水素を用いないため、合
成後の蒸留操作が簡便にできる 等の優れた効果がある。

［実施例等］ 次に本発明の試験例、比較例及び実施例を図面に基づい
て詳しく説明するが、以下に述べる実施例は本発明の技
術的範囲を限定するものではない。

く試験例〉 前述した第１図の試験装置により試験を行った。この例
では、１０１００Ｏの丸底フラスコ１に８００ｍ１のイ
ソプロピルアルコール２を入れ、消費電力が１００Ｗの
マントルヒータ３を用いた。またアルミニウム供給部７
からはアルミニウム８として、アルミニウム粉末を毎分
０．５ｇの割合で連続的に投入した。

またこの例では、マントルヒータ３でイソプロピルアル
コール２を沸点８２℃まで昇温し、イソプロピルアルコ
ール蒸気が発生するまで、マントルヒータ３に　１時間
通電した。このイソプロピルアルコール蒸気が発生して
からはマントルヒータ３の電源を切り、その後２時間の
間はアルミニウム８の投入によるアルミニウムイソプロ
ポキシドの生成熱を熱源としてイソプロピルアルコール
蒸気を発生させ、反応器４に導入した。

これにより、反応器４内ではアルミニウムイソプロポキ
シドが連続して生成された。この結果、マントルヒータ
３の消費電力は０．ＩＫＷｈであった。また、アルミニ
ウム粉末６０ｇがイソプロピルアルコールと、アルミニ
ウムブロック　２０ｇがイソプロピルアルコール蒸気と
それぞれ反応することにより、約８００ｇのアルミニウ
ムイソプロポキシドが合成された。

く比較例〉 試験例と同様に１０００＋ｓｌの丸底フラスコｌにイソ
プロピルアルコール ソプロピルアルコール２を消費電力がｔｏｏｗのマント
ルヒータ３で外部より加熱することにより、イソプロピ
ルアルコール蒸気を発生させた。発生したイソプロピル
アルコール蒸気をアルミニウムブロックの充填された反
応器４へ導入し、反応器４上にあるリービッヒコンデン
サ６によりイソプロピルアルコール蒸気を凝縮させて、
反応器４を介して丸底フラスコ１に流下させた。

この比較例では、粉末のアルミニウム８を投入すること
なく、以後もマントルヒータ３により加熱し続けて丸底
フラスコ１中のイソプロピルアルコール２を蒸発させ、
イソプロピルアルコール蒸気を反応器４へ導き、アルミ
ニウムブロック５と反応させることによりアルミニウム
イソプロホキ、シトを生成した。

この比較例では、試験例と同様に予熱のために１時間だ
けマントルヒータ３に通電し、その後も２時間通電する
ことにより反応器４内部でのアルミニウムイソプロポキ
シドの合成を維持した。この比較例での電力消費は０．
３ＫＷｈであり、アルミニウムブロック　２０ｇがイソ
プロピルアルコール蒸気と反応することにより、約１５
０ｇのアルミニウムイソプロポキシドが合成された。

〈実施例〉 第２図に示すように、８００ｆＬの反応槽１１の外部ジ
ャケット１３にスチーム（ゲージ圧力２ｋｇ／ｃｍ２）
を通すことにより加熱し、４００　１のイソプロピルア
ルコール１２を沸点８２℃付近まで予熱した。次いで粉
末状のアルミニウム１８を連続的に投入できるように構
成されたアルミニウム供給部１７からアルミニウム１８
を毎分３００ｇの割合で投入し、反応槽１１内でアルミ
ニウムインプロポキシドの生成を開始させた。

次に、外部ジャケット１３へのスチームを断ち、イソプ
ロピルアルコール１２と投入されたアルミニウム１８と
の反応熱によりイソプロピルアルコール蒸気をアルミニ
ウム塊１５の収納された反応器１４に導き、コンデンサ
１６でこのイソプロピルアルコール蒸気を凝縮させて゛
、反応器１４及び目皿１９を介してイソプロピルアルコ
ールを反応槽１１内へ流下させた。この条件下で反応器
１４に収納されたアルミニウム塊１５とイソプロピルア
ルコール蒸気との反応が開始し、安定してアルミニウム
イソプロポキシドを合成することができた。

以上のようにこの実施例によると、アルミニウムとイソ
プロピルアルコールとからアルミニウムイソプロポキシ
ドを生成する際に発生する反応熱を熱源として利用して
、発生したイソプロピルアルコール蒸気とその蒸気を導
入する反応槽内に収納されたアルミニウム塊とを反応さ
せることにより、外部ジャケット１３には短い期間だけ
スチームを通すことで反応を完了させることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示すための合成装置の構成図。 第２図は本発明実施例合成装置の構成図。 １１：反応槽（第一の反応器）、１２：イソプロピルア
ルコール、１３：外部ジャケット、１４：反応器（第二
の反応器）、１５ニアルミニウム塊、１６：コンデンサ
、１７：アルミニウム供給部、１８：粉末状のアルミニ
ウム。 特許出願人　新技術開発事業団 特許出願人　三菱鉱業セメント株式会社代理人弁理士　
須　１）正　義（外２名）逃 第１図 第２図 手続補正書 昭和５９年５月１４日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示　昭和５９年　特許願第７３９２７号２
、発明の名称 アルミニウムアルコキシドの合成方法及びその装置３、
補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都千代田区永田町二丁目５番２号住　所　
東京都千代田区丸の内−丁目５番１号４、代理人 ８、補正の内容 （１）明細書第９頁第４行目 「−熱源としての」を「−熱源として」と訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）液体アルコールを加熱することにより発生するアル
   コール蒸気をアルミニウムに接触させてアルミニウムア
   ルコキシドを合成する方法であって、上記液体アルコー
   ルへの加熱がこの液体アルコールにアルミニウムを導入
   してアルミニウムアルコキシドを生成する際に生じる反
   応熱に基づく９とを特徴とするアルミニウムアルコキシ
   ドの合成方法。 ２）液体アルコールに導入するアルミニウムはアルミニ
   ウム粉末である特許請求の範囲第１項に記載のアルミニ
   ウムアルコキシドの合成方法。 ３）液体アルコールを収納し、この液体アルコールにア
   ルミニウムを導入してアルミこラムアルコキシドを生成
   する第一の反応器と、 アルミニウムを収納し、上記アルミニウムアルコキシド
   が生成する際に発生する反応熱により生じる上記液体ア
   ルコールの蒸気を、収納されたアルミニウムに接触させ
   てアルミニウムアルコキシドを合成する第二の反応器と を備えたアルミニウムアルコキシドの合成装置。 ４）第一の反応器にアルミニウムを連続的に導入する供
   給部を設けた特許請求の範囲第３項に記載のアルミニウ
   ムアルコキシドの合成装置。