СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ АЛКОКСИДОВ ТИТАНА Российский патент 1997 года по МПК C07F7/28 C07C31/28 

Настоящее изобретение относится к способу выделения алкоксидов титана, например, таких как тетрабутоксид титана (ТБТ) и тетраизопропоксид титана (ТИПТ) высокой степени чистоты из растворов, полученных в процессе электрохимического растворения титана (листового, губчатого, его отходов в среде алканола в присутствии в качестве электропароводной добавки солей хлоридов, нитратов или четвертичных солей аммония. Полученные таким методом вышеуказанные алкоксиды титана нашли широкое применение в производстве высокочистых окислов титана и гомогенных композиций на их основе, используемых в источниках тока, оптике и электронике.

В результате электрохимического растворения титана в алканоле образуется смесь, содержащая алкоксид типа, хлорид лития, соответствующий спирт, коллоидный титан или его окисел, примеси. Разделение этой смеси с выделением чистого алкоксида титана и возвращением в процессе алканола и хлорида лития представляет определенные трудности.

Известен способ выделения алкоксидов титана из электролизных растворов, полученных при электрохимическом растворении титана в растворах алканола, содержащих соль щелочного металла (в том числе хлорид лития) перегонкой в вакууме [1, 2]
В указанных источниках подробности разделения реакционной массы не даны.

Но при разделении подобных смесей, содержащих, например бутанол, хлорид лития ТБТ, как это следует из равновесных данных системы пар- жидкость бутанол ТБТ [3, 4] могут возникнуть сложности, связанные с взаимной растворимостью ингредиентов смеси при изменении температуры, легкостью осмоления ТБТ в присутствии хлорида лития, содержащегося в остатке при разгонке, что влечет ухудшение качества ТБТ по цветности и потери LiCl. Разгонка ТБТ при малом остаточном давлении практически невыполнима в производственных условиях.

Техническим результатом настоящего изобретения является усовершенствование известного способа выделения алкоксидов титана высокой степени чистоты. Поставленная цель достигается тем, что полную отгонку алканола осуществляют путем вакуумной ректификации при температуре ниже температуры разложения алкоксида титана, полученную суспензию подвергают горячей фильтрации с отделением хлорида лития, а из маточника ректификацией под вакуумом отгоняют целевой продукт при температуре ниже температуры разложения последнего.

Сущность способа состоит в следующем.

Из продуктов электрохимического синтеза алкоксидов титана, содержащего соответствующие алкоксид титана и алканол, электропроводную добавку, полностью отгоняют алканол под вакуумом, величина которого определяется лишь температурой разложения данных алкоксидов титана. Образующуюся суспензию подвергают горячей фильтрации, отделяют хлористый литий, который затем растворяют отогнанным спиртом и раствор возвращают в электролиз. Из полученного маточника вакуумной ректификацией при температуре ниже температуры разложения алкоксида титана выделяют целевой продукт.

Именно приведенная последовательность операций и обеспечение полной отгонки алканола при определенных условиях позволяет получать целевой продукт с высокой степенью чистоты.

Необходимость полной отгонки алканола в обоих случаях определяется растворимостью в нем хлорида лития, что в противном случае приводит к неполному его отделению на стадии фильтрации и при последующей ректификации алкоксида титана наличие хлорида лития в разделяемой смеси способствует осмолению продукта. Это, естественно, привело бы к снижению качества алкоксида титана, уменьшению выхода и возрастанию потерь самого хлорида лития.

Сущность способа иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Продукты электролиза в количестве 12,67 кг, содержащие 31,2% ТБТ, 328 г хлорида лития и остальное бутанол, подвергают разгонке с целью отделения бутанола. Отгонку бутанола проводят на ректификационной колонне под вакуумом. Данный по этой стадии приведены в табл.1.

Отгонку проводят при давлении 15-25 мм рт.ст. и температуре 40-90 ^o. 2-я фиксация представляет собой окрашенную жидкость. Потери при этом составляют 88 г, т.е. менее 1%
Фильтрацию суспензии (ТБТ и LiCl) проводят на фильтре с поверхностью 0,01 м² при давлении 2 ати. Фильтрующая ткань лавсан. Данные этой стадии приведены в табл.2.

Практически потерь при фильтрации нет, если учесть, что в осадке LiCl содержится ТБТ, который возвращается на электролиз. В фильтрате также содержится около 0,2 мас. хлорида лития.

Фильтрат, представляющий собой ТБТ-сырец, подвергают ректификации на колонне с 10-ю ситчатыми тарелками с переливом при остаточном давлении 20-30 мм рт.ст. Показатели разгонки представлены в табл.3.

Ниже, в табл.4 приведены другие примеры выделения ТБТ, предлагаемым способом и иллюстрирующие влияние температуры и давления в стадиях отгонки бутанола и ректификации ТБТ на выход и качество продукта. В каждом из примеров для разделения используется полученный в процессе электролиза раствор в количестве 900 г, содержащий 28,5% ТБТ, 2,9% и остальное бутанол. Выход по ТБТ рассчитывается с учетом возвращаемого ТБТ вместе с хлоридом лития со стадии фильтрации на стадию электролиза.

Как видно из табл.4, качество ТБТ ухудшается (примеры 5 и 70) при повышении давлений в стадиях отгонки бутанола и ректификации ТБТ. При этом снижается выход ТБТ. Эти данные служат обоснованием для определения граничных условий отгонки бутанола и ректификации ТБТ.

Примеры по получения ТИПТ, проведенные по методике, описанной в примере 1, приведены в табл.5. Исходную смесь на разделение в примерах 8-12 подают в количестве 910 г. при содержании (мас.) ТИПТ 41, хлорида лития 3, изопропанола остальное. Расчет выхода ТИПТ производят с учетом возвращаемого ТИПТ на стадию электролиза со стадии фильтрации вместе с хлоридом лития. Цветность полученного продукта во всех примерах составляет 5-15 ед. по Pt/Со шкале.

Данные табл. 5 показывают, что при повышении давлений в стадиях отгонки изопропанола и ректификации ТИПТ уменьшается выход ТИПТ (примеры 11, 12).

В табл.6 приведены показатели качества ТБТ и ТИПТ, выделенных по предлагаемому способу.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет создать промышленные процессы с получением ТБТ и ТИПТ высокой степени чистоты и высоким выходом.

Изобретение относится к улучшенному способу выделения алкоксидов титана из растворов, полученных в результате электрохимического растворения титана в среде алканола в присутствии электропроводной добавки - хлорида лития. Полученные таким образом указанные алкоксиды титана находят широкое применение в производстве высокочистых оксидов и гомогенных композиций на их основе для оптики, электроники, источников энергии. Целью настоящего изобретения является усовершенствование известного способа выделения с получением алкоксидов титана высокой степени чистоты. Новым в способе является то, что полную отгонку алканола осуществляют путем вакуумной ректификации при температуре ниже температуры разложения алкоксидов титана, полученную суспензию подвергают горячей фильтрации с отделением хлорида лития, а из маточника ректификацией под вакуумом отгоняют целевой продукт при температуре, ниже температуры разложения последнего. При этом полную отгонку алканола и последующее выделение алкоксида титана проводят на ректификационной колонне при давлении в кубе колонны не более 50 мм рт.ст. 2 з.п. ф-лы, 6 табл.

1. Способ выделения алкоксидов титана из электролизных растворов, полученных при электрохимическом растворении титана в растворах хлорида лития в алканоле, включающий отгонку алканола из электролизных растворов, разделение реакционной смеси с выделением целевого продукта, отличающийся тем, что отгонку алканола ведут путем вакуумной ректификации до полного его выделения, полученную суспензию подвергают горячей фильтрации с отделением хлорида лития, а из маточника ректификацией под вакуумом отгоняют соответствующий алкоксид титана при температуре ниже температуры его разложения. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полную отгонку С₃ - С₄-алканола осуществляют на ректификационной колонне с числом теоретических тарелок не менее 5, при остаточном давлении в кубе колонны не более 50 мм рт.ст. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выделение С₃ - С₄-алкоксидов титана осуществляют на ректификационной колонне с числом теоретических тарелок не менее 5, при температуре в кубе для тетрабутоксида титана не выше 215^oС, для тетраизопропоксида титана не выше 155^oС и давлении в кубе колонны не более 50 мм рт.ст.