Способ получения тетрабутоксититана

 

Изобретение относится к улучшенному электрохимическому способу получения тетрабутоксититана, который находит применение в производстве высокочистых оксидов и гомогенных композиций на их основе для оптики, электроники, источников энергии. С целью обеспечения надежности и улучшения технологичности процесса получения тетрабутоксититана процесс осуществляют путем электрохимического растворения насыпного титанового анода в растворе, содержащем бутиловый спирт и хлорид лития при постоянном токе с последующей отгонкой бутанола, выделением целевого продукта и возвратом бутанола и хлорида лития в процесс. Процесс осуществляют с использованием исходного электролизного раствора, содержащего 0,01-0,5% мас. влаги. Предлагаемый способ по сравнению с известным конкретизирует условия выхода электролизера с титановым насыпным анодом на стабильный режим без предварительной активации, что обеспечивает надежность эксплуатации электролизера и технологической проработки процесса. 1 табл.

Изобретение относится к области электроорганического синтеза и может быть использовано для синтеза алкоголятов титана и других переходных металлов, которые находят применение в производстве высокочистых окислов и гомогенных композиций на их основе для оптики, электроники и источников энергии.

Известен способ получения тетрабутоксититана путем этерификации четыреххлористого титана бутиловым спиртом с одновременной нейтрализацией выделяющегося хлористого водорода аммиаком (технологический регламент пpоизводства тетрабутоксититана, г. Ангарск, завод химреактивов). Процесс является многостадийным, трудоемким, периодическим, с низким выходом и сопровождается выбросами в атмосферу бензола, аммиака, хлористого водорода. Отходы производства составляют 2,9 тонн на 1 тонну продукта марки "технический".

Известен способ получения тетрабутоксититана путем электрохимического растворения анодов из чистого титана, сплавов или отходов титана в С₁-C₄-спиртах, в присутствии электропроводной добавки (хлориды, нитраты аммония или четвертичного аммония) при температуре кипения электролита с использованием постоянного или переменного тока с или без уменьшением пульсаций при плотности тока 70-200 А/см² и напряжении 55-80 В (пат. Англии N 1307581, С. 78, С 07 F 7/00, оп. 1973 г. аналог пат. Франции N 2091229). Выход по току тетраэтоксититана составляет 91% Примеры по получению тетрабутоксититана отсутствуют.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения алкоголятов металлов путем переменнотокового электрохимического растворения плоского электрода из титана в С₁-C₄-спиртах, содеpжащих инертный органический растворитель, в присутствии электропроводной добавки, причем предварительно осуществляют электролиз постоянным током до прекращения выпадения осадка (авт. свид. N 1008282 "Способ получения алкоголятов металлов", М.кл. C 25 B 3/00, оп. Б.И. N 12, С 07 L 31/28, С 07 F 7/00, 1983). Процесс проводят при температуре кипения электролита. Выход целевого продукта при получении тетраэтоксититана и пропилата титана составляет соответственно 72% и 73% по току и 91% и 93% по веществу. Примеры получения тетрабутоксититана не приведены.

Недостатком способа является сложность оборудования процесса, связанная с использованием постоянного тока для предварительной проработки анода с переходом на переменный ток.

Целью изобретения является обеспечение надежности и технологичности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что процесс проводят с использованием исходного раствора хлорида лития в бутаноле, содержащем 0,07-0,5% мас. воды.

Сущность способа состоит в следующем.

На лабораторной стендовой установке, состоящей из дозатора исходного электролита, электролизера с титановым анодом, приемного сосуда для послеэлектролизного раствора, проводят электрохимический синтез тетрабутоксититана в бутиловом спирте в присутствии хлорида тока при постоянном токе. Независимо от режима работы электролизера (периодический или непрерывный) суммарное содержание воды в исходном растворе хлорида лития в бутаноле должно быть 0,01-0,5% мас. для насыпного титанового анода.

В этих условиях электролизер выходит на режим без предварительной обработки.

При содержании воды, превышающей верхний предел (0,5%), наблюдается активация.

Нижний предел содержания воды (0,01%) в исходном электролизном растворе ограничен высокими трудозатратами по осушке компонентов.

Из послеэлектролизного раствора отгоняют бутанол. Образующийся тетрабутоксититан выделяют с выходом по току 85-90% по веществу 90-95% Отделенный хлорид лития и отогнанный бутанол возвращают в процесс.

В таблице приведены показатели качества тетрабутоксититана по предлагаемому способу.

Следующие примеры иллюстрируют предлагаемый способ.

Пример 1. Горячий раствор исходного электролита, состоящего из бутилового спирта, хлорида лития (3,5% масс.), с содержанием воды 0,08% мас. заливают в электролизе из нержавеющей стали с насыпным анодом из сухого губчатого титана. Электролиз осуществляют постоянным током 8 А (плотностью тока 5 А/дм² пpи напряжении 19-20 В. Контроль за ходом электросинтеза осуществляют по величине тока, температуры, напряжения и концентрации алкоголята в электролите. Электросинтез проводят либо в периодическом режиме, либо с протоком электролита. Пропускают 335 А.ч. и нарабатывают 6750,7 г раствора тетрабутоксититана. Раствор фильтруют и отгоняют бутанол. Бутиловый спирт и хлорид лития возвращают в процесс. Выделяют 956,4 г тетрабутоксититана, что составляет выход по току 90% выход по веществу 94,4% Пример 2. То же, что в примере 1, но исходный электролит содержит 0,55% мас. воды. Раствор фильтруют и отгоняют бутанол. Бутиловый спирт и хлорид лития возвращают в процесс. Выделяют 898,89 г тетрабутоксититана, что составляет выход по току 84,5% выход по веществу 88,72% Пример 3. То же, что в примере 1, но исходный электролит содержит 0,008% масс. воды. Выделяют 1009,5 г тетрабутоксититана, что составляет выход по току 95% выход по веществу 99,64% Таким образом, предполагаемый способ по сравнению с известным конкретизирует условия выхода электролизера с титановым анодом на стабильный режим без предварительной обработки анода, что обеспечивает надежность эксплуатации электролизера и технологической проработки процесса.

Формула изобретения

Способ получения тетрабутоксититана электрохимическим растворением титанового анода в электролите, содержащем соответствующий спирт и хлористый литий, отличающийся тем, что в качестве анода используют насыпной титановый анод, в качестве электролита используют раствор хлорида лития в бутаноле, содержащий 0,01-0,5 мас. воды, и процесс ведут при пропускании постоянного тока с последующей отгонкой бутанола, выделением целевого продукта и возвратом хлористого лития и бутанола в процесс.

РИСУНКИ

Рисунок 1