Способ получения особо чистых оксоалюмосодержащих соединений и втор-бутанола

 

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 воднобутанольную 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 водноспиртовой смеси с помощью алкоксида алюминия . 3 з.п.ф-лы, 3 табл.:

ГОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ!УБЛИК (s<)s С 01 F 7/36

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4920865/26 (22) 21,03.91 (46) 15.04.93, Бюл. N. 14 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт особо чистых веществ и реактивов

Научно-производственного объединения

"ИРЕА" (72) А.И.Кузнецов, Л.А.Жукова, Е.А.Рябенко, Е.В.Фадеева, 10.И,Расторгуев, А.А,Ефремов, Т,И.Усик, К.Г.Егоров и А.С.Курицина (56) 1. Европейский патент М 116319, «л. С 07 F 5/06, 1984.

2. АЬГп!па sol Preparation amer. ceram.

soc. 54, N. 3. 1975, с.289-290. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОСОБО ЧИСТЫХ ОКСОАЛЮМОСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ И ВТОР-БУТАНОЛА

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/смэ, содержание примесей металлов

Fe, Ni, Со. Си, Сг, V и Мп на уровне 1 . 10—

1 ° 10 мас.ф,, содержание примесей ионов S04, Cl на уровне 1 10 э1 10 мас,%, а также расширение областей применения процесса. охватывающего получение сразу трех особо чистых продуктов: оксида алюминия, оксогидроксида алюминия (бемита) и втор бутанола.

Поставленная цель достигается проведени„,5U„„1808814 А1 (57) Использование: в способах получения особо чистых оксоалюмосодержащих соединений и втор-бутанола, применяемых в волоконной оптике, полупроводниковой технике и в химической технологии, Сущность: двухстадийному жидкофазному гидролиэу подвергают втор-бутоксид алюминия (В6A) при определенном молеку-. лярном соотношении реактантов ВБАи HgO на! стадий 1: (2,5 — 3,0) и на И стадии 1:(8- i2) в течение 0,5 — 1 ч. Отделяют отгоном воднобутанольную фазу после каждой стадии гидролиза при температуре 100 С и времени

6 — 10 ч с выделением целевых продуктов; бемита — сушкой гидролиэата при температуре > 100 С, оксида алюминия — термообработкой бемита при температуре 9000C и втор-бутанола — осушкой отогнанной водно- сйиртовой смеси с помощью алкоксида алюминия, 3 з.п.ф-лы, 3 табл.

I ем двухстадийного жидкофаэного гидроли- за втор-бутоксида алюминия (ВБА) при оп- ределенном молекулярном соотношении реактантов В БА и Н20 (на стадии —

1: 2.5-3,0 и на И стадии — 1; 8 — 12) в течение

0,5 — 1 ч с отделением (отгоном) водно-бутанольной фазы после каждой стадии гидролиэа 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, оксогидроксида алюминия и втор-бутанола за заявленные параметры не обеспечивает до1808814 стижения поставленной цели, Проведение гидролиза втор-бутоксида алюминия при его мольном соотношении к воде 1; 2 с последующей стадией процесса при мольном соотношении ВБА: Н20, 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:

Н20, равном 8-12, и с последующей сушкой и термообработкой обеспечивает получение оксида алюминия с насыпной массой более 0,65 г/см, с содержанием углерода меньше 0,01 мас,%, но с большим количеством крупных агломератов с размеров до 810 мм, что создает большие трудности с переработкой такого продукта (в частности, размола). Кроме того, водно-бутанольная смесь с I-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:

Н20, 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 содерз жанием 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:

Hz0, 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 содерз жанием углерода более 0,01 мас.%.

Проведение гидролиза втор-бутоксида алюминия при его мольном cooTHoLUBHMN K 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 мас, воды, что значительно усложняет процесс его осушки, Пример 1. Во фторпластовый гидролизер, снабженный мешалкой и прямым холодильником, загружают при комнатной температуре втор-бутоксид алюминия

"0 (246 г); добавляют воду (54 r), 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 гидролиэера с температурой 150170 и начинают отгон водно-бутанольной смеси при температуре в парах =" 100 С.

После окончания этого процесса к. оставшейся реакционной массе после охлажде20 ния до 50-60 при перемешивании добавляют воду, исходя иэ мольного соотношения втор-бутоксида алюминия к воде, равном 1: 10, перемешивают реакционную массу в течение 0,5-1 ч, включают обогрев гидролизера и начинают отгон водно-спиртовой смеси при температуре в парах 100 С. По окончании этого процесса получают оксогидроксиалюминий (бемит) в количестве 60 г. Водно-бутанольную смесь с 1

30 стадии процесса, содержащую до 8,0 мас, воды, подают в гидролиэер той же 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 10 — 1 10 мас, у— оксид алюминия получают термообработкой бемита (конечная температура обработки 900 ).

Пример ы 2 — 6. Процессы осущест40 вляют 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 беэ

45 обогрева гидролизера (за счет реакции температура в гидролизере поднимается до 7080, С), затем подают теплоноситель в рубашку гидролизера с температурой 150—

170 С и отгоняют водно-бутанольную смесь

50 при температуре в парах ) 100, После окончания этого процесса к оставшейся реакционной массе после ее охлаждения до

50-60 добавляют воду из расчета втор-бутоксидалюминия; 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 процес1808814

Таблица 1 са реакционную массу охлаждают до комнатной температуры и выгружают оксогидроксталюминий (бемит) в количестве 60 r, Водно-бутанольную смесь с I стадии процесса подают в гидролизер той же конструк- 5 ции, добавляют ВБЛ. 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 10 — 1 10 мас.7. у — оксид алюми- .10

-5 . -5 ния получают термообработкой бемита при температуре 900 С.

Водно-бутанольную смесь со второй стадии процесса возвращают на гидролиз втор-бутоксида алюминия (на I стадию).. 15

В табл.1 приведены качественные характеристики у -AlzOa, полученного по указанной схеме (примеры 2 — 6), в табл,2— содержание примесей металлов и ионов и в табл.3 — показатели качества втор-бутокси- 20 да алюминий.

Выбранные соотношения реагентов для гидролиза алкоксида алюминия и проведение гидролиза в две стадии позволяют наиболее оптимально решить следующие 25 задачи: получить гидроксид и оксид алюминия с заданными физико-химическими свойствами (насыпной вес, гранулометрический состав, химическая чистота), бутиловый спирт ос.ч, с минимальным 30 содержанием в нем воды, который. легко подвергается осушке и возвращается на синтез алкоксида алюминия или выпускается как товарный продукт.

Гидроксид алюминия, образовавшийся 35 в процессе сушки спирта, после проведения второй стадии гидролиэа и переработки в а -А!гОз обладают необходимыми качествами, предъявляемыми к оксиду алюминия для волоконной оптики и является товарным продуктом. Утилизация водно-бутанольной смеси со II стадии гидролиэа 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 оксоалюмосодержащих соединений и втор-бутанола жидкофазным водным гидролиэом 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 гидролиэ ведут в две стадии при MQRApH0M 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-бутанольной фазы после каждой иэ стадий гидролиза.

2, Способ по п,1, отличающийся тем, что бемит особой чистоты выделяют после термообработки продуктов гидролиза до 100 С, 3. Способ по пп,1 и 2, о тл и ч а ю щ и йс 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 тем, что из водно-бутанольной смеси осушкой с помощью втор-бутоксида алюминия извлекают бутанол особой чистоты, 1808614

1808814

Таблица 3

Составитель А.Кузнецов

Техред М.Моргентал Корректор С.Лисина

Редактор

Производственно-нздателвский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1255 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская иэб., 4!5