555-31-7/異丙醇鋁的合成

物理化學(xué)性質(zhì)^【1】

鋁醇鹽是在催化劑的作用下采用金屬鋁與相應(yīng)的醇直接反應(yīng)制得。對(duì)于同- -種金屬，與其反應(yīng)的醇的碳鏈越長(zhǎng)、支鏈越多，反應(yīng)速度越慢。比較鋁與各種醇的反應(yīng)速度，鋁與丁醇及其以上的醇反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，與甲醇和乙醇的反應(yīng)由于生成固體物質(zhì)包覆于鋁片表面，阻礙醇與鋁的進(jìn)一- 步反應(yīng)。

如果在此類反應(yīng)中加人另一種溶劑，溶解生成物，促進(jìn)這兩個(gè)反應(yīng)的進(jìn)行，將使過(guò)程復(fù)雜化。而鋁與正丙醇和異丙醇的反應(yīng)產(chǎn)物為液體，反應(yīng)進(jìn)行較快、較容易。從表2-1可以看出”，在相同條件下，幾種鋁醇鹽中異丙醇鋁的沸點(diǎn)最低，易于減壓蒸餾進(jìn)行純化，異丙醇鋁比正丙醇鋁更具有優(yōu)勢(shì)，所以其應(yīng)用更為廣泛。

異丙醇鋁(AI(OPr);,三異丙醇鋁的簡(jiǎn)稱)，分子式C,H2AI03，相對(duì)分子量204.33，密度1. 0346g/cm³(25C)。 異丙醇鋁最早是由亞歷山大蒂森科在1898年的俄羅斯物理化學(xué)年會(huì)上的論文中首次提及的15。該物質(zhì)室溫下為易吸潮的白色固體，可溶于乙醇、異丙醇、苯、甲苯、氯仿、四氧化碳及石油醚等有機(jī)溶劑，遇水則分解'6。熔點(diǎn)119C，其沸點(diǎn)與壓力的相應(yīng)值見(jiàn)表2-1。

提純方法

金屬醇鹽常規(guī)提純方法有如下三種，

(1)減壓蒸餾法。此方法主要是依據(jù)金屬醇鹽的低沸點(diǎn)性質(zhì)，但是其沸點(diǎn)又要比常規(guī)蒸餾有機(jī)化合物沸點(diǎn)高，岡此可采用減壓蒸餾的方法進(jìn)行純化j減膚

(2)葷取法。此方法主要是根據(jù)金屬醇鹽易溶于有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，使不溶性雜質(zhì)沉降在容器底部，然后在惰性氣體保護(hù)下利用過(guò)濾的方法進(jìn)行分離純化。該方法彌補(bǔ)了一些物質(zhì)不能減壓蒸餾的缺點(diǎn)，也是較為常見(jiàn)的方法，但是此方法耗時(shí)較長(zhǎng)．不利于大規(guī)模生產(chǎn)：

(3)重結(jié)晶法。此方法主要是將雜質(zhì)含量較高的金屬醇鹽溶解在上定的有機(jī)溶劑(如笨)中，分離出不溶性雜質(zhì)，然后通過(guò)溶劑揮發(fā)或蒸發(fā)、降溫，使醇鹽結(jié)晶出來(lái)，雜質(zhì)或可溶性有機(jī)雜質(zhì)因?yàn)槲催_(dá)到飽和而留在飽和液中，從而實(shí)現(xiàn)分離純化的目的。異丙醇鋁提純方法通常采用上述方法中的減壓蒸餾法實(shí)現(xiàn)。對(duì)于異丙醇鋁中鐵和硅兩種特殊雜質(zhì)，在它們含量較高時(shí)，還可采用特殊方法進(jìn)行脫除。

居明麗等報(bào)道，在鋁醇鹽體系中加入一種能溶于異丙醇的絡(luò)合劑，可與醇鹽中的鐵雜質(zhì)形成絡(luò)合物，利用異丙醇鋁在異丙醇中溶解度的不同，使異丙醇鋁從肄丙醇中結(jié)晶出來(lái)，而鐵絡(luò)合物能較多地分配于異丙醇中，從而與異丙醇鋁分離．達(dá)到除鐵目的。

楊詠來(lái)等，報(bào)道將粗制的鋁醇鹽產(chǎn)品溶解于苯或甲苯等萃取液中，再把一種能與雜質(zhì)乍成不溶性絡(luò)合物的絡(luò)合劑加入到鋁醇鹽中，絡(luò)合劑與雜質(zhì)攪拌反應(yīng)，靜置，沉降(或過(guò)濾)，再將萃取液及絡(luò)合液蒸餾，得到最終高純鋁醇鹽產(chǎn)品這種辦法除醇鹽中的鐵雜質(zhì)效果較好，但是工藝要求時(shí)間較長(zhǎng)，溶劑的使用最大．不易于工業(yè)化生產(chǎn)。

王明艷采用減壓蒸餾添加劑法在傳統(tǒng)減壓蒸餾純化鋁醇鹽的基礎(chǔ)上，向鋁片與醇的反應(yīng)中直接添加除硅試劑，在反應(yīng)過(guò)程中生成其他硅物質(zhì)，減壓蒸餾時(shí)留在底物中，從而得到高純的鋁醇鹽。此方法：工藝流程簡(jiǎn)單，環(huán)保，易于工業(yè)化生產(chǎn)．

異丙醇鋁合成工藝

合成異丙醇鋁原料分別為高純鋁、異丙醇和催化劑制備不舊純度氧化，選用的鋁原料不同。要制備99．995％以上純度的氧化鋁，合成異丙醇鋁時(shí)要選用99．996％純度的鋁片，其成分見(jiàn)表2—2．

異丙醇選擇的關(guān)鍵是其含水量，一般應(yīng)選用3級(jí)以上的異丙醇。微量的水往往會(huì)造成異丙醇鋁合成時(shí)間延長(zhǎng)甚至是無(wú)法進(jìn)行，有文獻(xiàn)報(bào)道當(dāng)水含量達(dá)到0．11％時(shí)，鋁與異丙醇反應(yīng)引發(fā)時(shí)間需要125min；當(dāng)水含量達(dá)到0．5％以上，鋁與異陽(yáng)醇不反應(yīng)。

判斷異雨醇中是否含水以及去除異丙醇中微量水的方法都可以采用向異丙醇中加入異阿醇鋁的方式進(jìn)行。當(dāng)向異丙醇中加入異丙醇鋁后，如異丙醇中含微量水，則肄阿醇銷與水發(fā)生水解反應(yīng)，混合溶液中會(huì)出現(xiàn)白色絮狀物，為氫氧化鋁，同時(shí)消耗了異丙醇中的水；如異丙醇鋁加入后混合溶液透明無(wú)變化，則表明異丙醇中不含水。

異丙醇鋁合成使用的催化劑叮選擇無(wú)水氯化鋁或氯化汞。當(dāng)選擇無(wú)水氯化鋁為催化劑時(shí)，產(chǎn)生HCI氣體，會(huì)對(duì)不銹鋼設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，因此該反應(yīng)要在搪瓷釜中進(jìn)行。如使用氯化汞為催化劑，則可在不銹鋼設(shè)備中進(jìn)行。

設(shè)計(jì)異丙醇鋁合成反應(yīng)釜時(shí)除考慮材質(zhì)外，還需要考慮合成反應(yīng)釜體上的加熱面積和冷凝塔的換熱面積。

圖2—3給出了異丙醇鋁合成采用的設(shè)備示意圖。主要分兩部分：釜體和冷凝器。釜體有兩個(gè)夾套，底部夾套為加熱用，通導(dǎo)熱油或高壓蒸汽；側(cè)壁夾套以及釜體內(nèi)的內(nèi)艋管在緊急情況時(shí)通冷卻水，用來(lái)處理異丙醇鋁合成中由于過(guò)熱引起的爆沸沖料，合成成異丙醇鋁過(guò)程中考慮到安全因素，其加料順序也有一定要求。一般采取先加鋁片，后加異丙醇和催化劑的方式。

反過(guò)來(lái)，如果在熱鍋狀態(tài)下先加異丙雕，則會(huì)產(chǎn)生大量異阿醇蒸汽，當(dāng)蒸汽與宅氣接觸達(dá)到爆炸極限(體積分?jǐn)?shù))2％～8％，存隨后加鋁過(guò)程中如有靜電產(chǎn)生，就會(huì)引起爆炸，異丙醇鋁的合成屬丁二化工合成過(guò)程，涉及大量的有機(jī)溶劑，并會(huì)產(chǎn)生大量的氫氣，因此，在合成車間一定要防止靜電產(chǎn)生，整個(gè)廠房要有避雷電和煙花爆竹措施，廠房?jī)?nèi)的電器設(shè)備要采用防爆裝置，廠房?jī)?nèi)禁止有明火產(chǎn)生。

異丙醇鋁合成配料比可采取兩種方式，一種是異丙醇過(guò)剩方式，另--8I'是鋁過(guò)剩方式。兩種方式各有利弊。，采取異丙醇過(guò)剩方式，反應(yīng)結(jié)束后，鋁消耗完全，釜內(nèi)沒(méi)有鋁殘?jiān)挥枚ㄆ谇謇恚斯げ僮鞅容^方便，但在合成完全后需要增加一個(gè)蒸出異丙醇的環(huán)節(jié)，同時(shí)反應(yīng)結(jié)束點(diǎn)難以判斷。采取鋁過(guò)剩方式，反應(yīng)結(jié)束后有殘留的鋁存在，需要進(jìn)行定期清理，但應(yīng)結(jié)束點(diǎn)易于判斷，合成過(guò)程能夠控制。

參考文獻(xiàn)

[1]王晶著,金屬醇鹽法高純氧化鋁制備工藝及性能,冶金工業(yè)出版社,2015.11,第27頁(yè)