Способ получения особо чистых оксоалюмосодержащих соединений и втор-бутанола Советский патент 1993 года по МПК C01F7/36 

Изобретение касается совместного способа получения группы особо чистых продуктов, применяемых в волоконной оптике, полупроводниковой технике, в химической технологии.

Целью изобретения является получение гидроксида и оксида алюминия с заданными свойствами, насыпная масса - не менее 0,65 г/см3, содержание примесей металлов Fe, NI, Со, Си, Сг, V и Мп на уровне 1 10 - 1 мас.%, содержание примесей ионов SOV, СГ на уровне 1 1 мас.%, а также расширение областей применения процесса, охватывающего получение сразу трех особо чистых продуктов: оксида алюминия, оксогидрок- сида алюминия (бемита) и втор,{бутанола. Поставленная цель достигается проведением двухстадийного жидкофазного гидролиза втор-бутоксида алюминия (ВБА) при определенном молекулярном соотношении реактантов ВБА и НаО (на I стадии - 1 :2.5-3,0 и на II стадии - 1 :8-12) в течение 0,5-1 ч с отделением (отгоном) водно-бута- нольной фазы после каждой стадии Гидролиза при температуре 100° и времени 6-10 часов и выделением Целевых продуктов: бемита - сушкой гидролизата при температуре 100°С, оксида алюминия - термообработкой бемита при температуре 900°С и втор-бутанола - осушкой отогнанной водно-спиртовой смеси с помощью алкоксида алюминия.

Выход процесса получения оксида, ок- согидроксида алюминия и втор-бутанола за заявленные параметры не обеспечивает до00

о

00

00

стижения поставленной цели, Проведение гидролиза втор-бутоксида алюминия при его мольном соотношении к воде 1 : 2 с последующей стадией процесса при мольном соотношении ВБА : НаО, равном 8-12 хотя и обеспечивает получение продуктов с близкими параметрами, но приводит к значительному увеличению времени проведения первой стадии до 36 часов (т.е. к значительному уменьшению удельной производительности аппарата), и содержания углерода в оксогидроксиде и оксиде алюминия (до 1 %) вследствие увеличения количества не прореагировавших бутокси-групп.

Проведение гидролиза втор-бутоксида алюминия при его мольном соотношении к воде 1 : 4 и более с последующей стадией процесса при мольном соотношении ВБА : НаО, равном 8-12, и с последующей сушкой и термообработкой обеспечивает получение оксида алюминия с насыпной массой более 0,65 г/см3, с содержанием углерода меньше 0,01 мас.%, но с большим количеством крупных агломератов с размеров до 8- 10 мм, что создает большие трудности с переработкой такого продукта (в частности, размола). Кроме того, воднр-бутанольная смесь с 1-й стадии процесса обогащается водой, что приводит к усложнению процесса осушки втор-бутанола.

Проведение гидролиза втор-бутоксида алюминия при его мольном соотношении к воде 1 : (2,5-3,0) с последующей стадией процесса при мольном соотношении ВБА : НаО, равном 1 : 7 и менее с последующей сушкой и термообработкой обеспечивает получение оксогидроксида и оксида с насыпной массой менее 0,65 г/см и с содержанием углерода более 0,01 мас.%.

Проведение гидролиза втор-бутоксида алюминия при его мольном соотношении к воде 1 : (2,5-3,0) с последующей стадией процесса при мольном соотношении ВБА : НаО, равном 1 : 13 и более с последующей сушкой и термообработкой хотя и обеспечивает получение оксогидроксида и оксида алюминия с близкими параметрами, но с большим количеством крупных агломератов с размером до 8-10 мм.

Проведение гидролиза втор-бутоксида алюминия при его мольном соотношении к воде 1 : 2,5-3,0 с последующей сушкой и термообработкой обеспечивает получение оксогидроксида и оксида алюминия с насыпным весом менее 0,65 г/см и с содержанием углерода более 0,01 мас.%.

Проведение гидролиза втор-бутоксида алюминия при его мольном соотношении к воде 1 : (11-15.5) с последующей сушкой и термообработкой хотя и обеспечивает получение оксигидроксида и оксида алюминия с близкими параметрами, но жидкая фаза после отгонки содержит наряду с бутиловым спиртом до 30 мае. % воды, что значительно

усложняет процесс его, осушки.

Пример. Во фторпластовый гидро- лизер, снабженный мешалкой и прямым холодильником, загружают при комнатной температуре втор-бутоксид алюминия

(246 г); добавляют воду (54 г), перемешивают реакционную массу в течение 0,5-1 ч без обогрева гидролизера (за счет реакции температура в гидролизере поднимается до 70- 80°С), затем подают теплоноситель в

рубашку гидролизера с температурой 150- 170° и начинают отгон вадно-бутанольной смеси при температуре в парах 100ЪС. После окончания этого процесса к. оставшейся реакционной массе после охлаждения до 50-60° при перемешивании добавляют воду, исходя из мольного соотношения втор-бутоксида алюминия к воде, равном 1 : 10, перемешивают реакционную массу в течение 0,5-Т ч, включают обогрев

гидролизера и начинают отгон водно-спиртовой смеси при температуре в парах 100°С. По окончании этого процесса получают оксогидроксиалюмйний (бемит) в количестве 60 г. Водно-бутанольную смесь с I

стадии процесса, содержащую до 8,0 мас.% воды, подают в гидролизертойже конструкции, добавляют ВБА из расчета на 3 моля воды 1 моль ВБА и отгоняют бутанол - 2 с содержанием воды 0,5-1 масс.% и примесей

металлов на уровне 1 .%у- оксид алюминия получают термообработкой бемита (конечная температура обработки 900°). : Примеры 2-6. Процессы осуществляют во фторопластовом гидролизере, снабженном мешалкой и прямым холодильником. Исходные продукты, взятые в различных молярных соотношениях (см. табл. 1), перемешивают в течение 0,5-1 ч без

обогрева гидролизера (за счет реакции температура в гидролизере поднимается до 70- 80,°С), затем подают теплоноситель в рубашку гидролизера с температурой 150- 170°С и отгоняют водно-бутанольную смесь

при температуре в парах 100°. После окончания этого процесса к оставшейся реакционной массе после ее охлаждения до 50-60° добавляют воду из расчета втор-бу- токсидалюминия ; вода в разных мольных

соотношениях (см. табл.1), перемешивают реакционную массу в течение 0,5-1 ч, включают обогрев гидролизера и отгоняют водно-бутанольную смесь при температуре в парах 100°С. По окончании этого процесса реакционную массу охлаждают до ком натной температуры и выгружают оксогид- роксталюминий (бемит) в количестве 60 г. Водно-бутанольную смесь с I стадии процесса подают в гидролизер той же конструкции, добавляют ВБА из расчета на 3 моля воды 1 моль ВБА и отгоняют вторичный бутиловый спирт с содержанием воды 0,5-1 мас.% и примесей металлов на уровне 1 мас.%. у-оксид алюминия получают термообработкой бемита при температуре 900°С.

Водно-бутанольную смесь со второй стадии процесса возвращают на гидролиз втор-бутоксида алюминия (на I стадию).

В табл.1 приведены качественные характеристики y-AlaOa, полученного по указанной схеме (примеры 2-6), в табл.2 - содержание примесей металлов и ионов и в табл.3 - показатели качества втор-бутокси- гда алюминий.

Выбранные соотношения реагентов для гидролиза алкоксида алюминия и проведение гидролиза в две стадии позволяют наиболее оптимально решить следующие задачи: получить гидроксид и оксид алюминия с заданными физико-химическими свойствами (на,сыпной вес, гранулометрический состав, химическая чистота),.бутиловый спирт ос.ч. с минимальным содержанием в нем воды, который легко подвергается осушке и возвращается на синтез алкоксида алюминия или выпускается как товарный продукт. Гидроксид алюминия, образовавшийся в процессе сушки спирта, после проведения второй стадии гидролиза и переработки в

0

5

7-А1гОз обладают необходимыми качествами, предъявляемыми к оксиду алюминия для волоконной оптики и является товарным продуктом. Утилизация водно-бутэнольной смеси со II стадии гидролиза завершает полный цикл утилизации отходов данного процесса, в результате чего предлагаемый способ с полным основанием можно считать безотходным и экологически чистым. Формула изобретения

1. Способ получения особо чистых оксо- алюмосодержащих соединений и втор-бута- нола ж идкофазным водным гидролизом втор-бутоксида алюминия при температуре от комнатной до 80°С, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения процесса и получения продуктов с заданными свойствами, водный гидролиз ведут в Две стадии при молярном соотношении втор-бутоксида алюминия и воды, на первой стадии равном 1: (2,5-3,0) и 1 : (8-12) - на второй стадии, с отгоном водно-бута- нольной фазы после каждой из стадий гидролиза.

2. Способ по п.1, от л и ч а ю щ и и с я тем, что бемит особой чистоты выделяют после термообработки продуктов гидролиза до 100°С.

. 3. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью получения оксида алюминия особой чистоты, бемит подвергают термообработке до температуры на ниже 900°С,

4. Способ по п,1, отличающийся 5 тем, что из водно-бутанольной смеси осушкой с помощью втор-бутоксида алюминия извлекают бутанол особой чистоты,

0

5

0

Использование: в способах получения особо чистых оксоалюмосодержащих соединений и втор-бутанола, применяемых в волоконной оптике, полупроводниковой технике и в химической технологии. Сущность: двухстадийному жидкофазному гидролизу подвергают втор-бутоксид алюминия (ВБА) при определенном молекулярном соотношении реактантов ВБА и Н20 на I стадий 1: (2,5-3,0) и на II стадии 1 :(8-12) в течение 0,5-1 ч. Отделяют отгоном водно- бутанольную фазу после каждой стадии гидролиза при температуре 100°С и времени 6-10 ч с выделением целевых продуктов: бемита - сушкой гидролизата при температуре 100°С, оксида алюминия -термообработкой бемита при температуре 900°С и . втор-бутанола - осушкой отогнанной водно- спиртовой смеси с помощью алкоксида алюминия. 3 з.п.ф-лы, 3 табл.:

Таблица 1

Таблице 3