Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЧИСТКИ АЛКОГОЛЯТОВ АЛЮМИНИЯ

Изобретение относится к химической технологии, в частности к очистке продуктов, и может найти применение в химической промышленности, нефтехимии.

Алкоголяты алюминия относятся к классу алюминийорганических соединений и являются исходными веществами для синтеза оксидов алюминия регулярной структуры - основы приготовления катализаторов используются в таких областях, как светотехника, электроника. К ним предъявляют особые требования по содержанию примесей. Содержание примесей металлов при получении оксида алюминия на основе алкоголятов должно быть на уровне 10^-3÷10^-5% мас.

Достижение такого высокого качества продукта требует применения дополнительной очистки промежуточных либо конечных продуктов.

Наиболее удобным для технологических процессов является способ очистки промежуточного жидкого алкоголята алюминия, продукта алкоголиза металла по реакции

2Al+6ROH→2Al(OR)₂+3Н₂

Примеси, содержащиеся в исходном алюминии, дают алкоголяты различных металлов. Очистив алкоголят до остаточного содержания примесей на уровне 10^-4-10^-5% мас., получают далее чистый гидроксид - оксид алюминия

Al(OR)₃+3Н₂O→Al(ОН)₃+3ROH

2Al(ОН)₃→Al₂O₃+3Н₂О

Очистку алкоголятов алюминия осуществляют дистилляцией либо фильтрацией. Дистилляция возможна только для алкоголятов с длиной углеводородной цепи до 4. Высшие алкоголяты алюминия имеют высокую температуру кипения и дистилляция затруднена. Фильтрация не всегда обеспечивает желаемый результат.

Ближайшим аналогом заявленного способа является способ очистки алюминийорганических соединений от мелкодисперсных твердых примесей фильтрованием, в котором используют перлит фракции 0,3-10 мкм, предварительно прокаленной при 100-200°С в количестве 0,1-3,5 вес.ч. на 1 вес.ч. твердых примесей [А.с. СССР 819108, заявл. 23.03.79, опубл. 07.04.81. Бюл.№13]. Перлит представляет собой эвтектоидную смесь соединений железа феррита и цементита, которые могут за счет растворения в алкоголяте примесей, содержащих железо, загрязнять конечный продукт. Тем более, что фильтрация высших алкоголятов протекает при температуре 60-100°С, что способствует растворению соединений железа на уровне микропримесей.

Недостатком указанного аналога является низкое качество конечного продукта, примеси крупных частиц отсутствуют, при этом соединения железа находятся на уровне более чем 10^-3% мас. за счет хорошей растворимости алкоголятов железа в алкоголятах алюминия.

Задачей настоящего изобретения является создание экономичной и доступной технологии очистки алкоголятов алюминия с длиной углеводородной цепи от С₃ до С₆ и выше от примесей до уровня 10^-3÷10^-4% мас.

Поставленная задача достигается пропусканием алкоголятов алюминия через колонку, заполненную экструдатами γ-формы оксида алюминия с объемом пор от 0,4 до 0,8 см³/г, полученными предварительным гидролизом алкоголятов алюминия, формованием полученного гидроксида алюминия в экструдаты диаметром от 1,6 до 3 мм и длиной 3-4 мм с их последующей прокалкой при температуре 400-500°С.

Использование полученных предварительным гидролизом алкоголятов алюминия экструдатов γ-формы оксида алюминия с объемом пор от 0,4 до 0,8 м³/г, обладающих хорошей адсорбционной способностью, позволяет проводить эффективную очистку от примесей металлов.

Использование только одного сорбента, получаемого гидролизом промежуточного продукта синтеза алкоголятного оксида алюминия, позволяет иметь доступную технологию и экономичный способ очистки от примесей металлов алкоголятов алюминия с любой длиной углеводородной цепи.

Осуществление способа очистки алкоголятов алюминия демонстрируется следующими примерами.

Пример 1

Изопропоксид алюминия гидролизуют 1% водным раствором аммиака, суспензию фильтруют, отделяя гидроксид алюминия. Из гидроксида алюминия после сушки его при 100-130°С формуют пептизацией в азотной кислоте экструдаты диаметром 1,6-2 мм, длиной 3-3,5 мм, которые прокаливают при температуре 400°С.

Полученными экструдатами оксида алюминия с объемом пор 0,7-0,8 см³/г заполняют колонку, пропускают для очистки изопропоксид алюминия в течение 3,5 часов при температуре 100°С.

Получают содержание примесей (% мас.) исходное - Fe₂О₃ - 0,0032; Na₂O - 0,001; SiO₂ - 0,03; TiO₂ - 0,002; конечное - Fe₂О₃ - 0,0009; Na₂O - 0,0006; Si - 0,0040; TiO₂ - 0,0001.

Пример 2

Изопропоксид алюминия обрабатывают, как в примере 1, получают гидроксид алюминия, формуют экструдаты диаметром 2-3 мм, длиной 4 мм, прокаливают при температуре 500°С, полученными экструдатами оксида алюминия с объемом пор 0,4-0,45 см³/г заполняют колонку и пропускают для очистки изопропоксид алюминия при температуре 20°С, в течение 1 часа.

Исходное содержание примесей, как в примере 1. Получают в очищенном продукте содержание примесей (% мас): Fe₂О₃ - 0,0015; Na₂O - 0,0008; SiO₂ - 0,008; TiO₂ - 0,0007%.

Пример 3

Гексанолят алюминия обрабатывают, как в примере 1, до образования экструдатов диаметром 2-2,5 мм и длиной 3,5-4 мм. Прокаливают при 500°С, получают экструдаты с объемом пор 0,5-0,55 см³/г, заполняют колонку и пропускают гексанолят алюминия при температуре 145-150°С в течение 3 часов.

Получают: содержание примесей исходное (% мас.) - Fe₂О₃ - 0,0026; Na₂O - 0,0019; SiO₂ - 0,0060; TiO₂ - 0,001, конечное Fe₂О₃ - 0,0008; Na₂O - 0,0007; SiO₂ - 0,0006; TiO₂ - 0,0008.

Пример 4

Бутоксид алюминия обрабатывают, как в примере 1, формуют в экструдаты диаметром 1,6-1,8 мм, длиной 4 мм, прокаливают при 550°С, получают экструдаты с объемом пор 0,4-0,45 см³/г и для очистки гексанолят алюминия при температуре 130-135°С в течение 5 часов.

Получают содержание примесей (% мас.) исходное - Fe₂О₃ - 0,0030; Na₂O - 0,0030; SiO₂ - 0,0058; TiO₂ - 0,0020, конечное - Fe₂O₃ - 0,0009; Na₂O - 0,0008; SiO₂ - 0,0008; TiO₂ - 0,0009.

Пример 5

Пропоксид алюминия обрабатывают, как в примере 1, формуют в экструдаты диаметром 1,6-2 мм, длиной 3-3,5 мм, прокаливают при 450°С, получают экструдаты с объемом пор 0,65-0,7 см³/г. Заполняют колонку и пропускают для очистки пропоксид алюминия при 150°С в течение 4 часов.

Получают содержание примесей (% мас.) исходное, как в примере 1, конечное - Fe₂O₃ - 0,0007; Na₂O - 0,0008; SiO₂ - 0,0006; TiO₂ - 0,0001.

Таким образом, используя предлагаемый способ, возможно простой и доступной технологией вести очистку алкоголятов алюминия от примесей на уровне 10^-3-10^-4% мас., что позволит при соответствующей переработке получать гидроксиды - оксиды алюминия высокой степени чистоты.