Способ получения альфа гидрида алюминия



Владельцы патента RU 2648420:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") (RU)

Изобретение относится к неорганической химии и может быть использовано для получения альфа гидрида алюминия, который находит применение в качестве энергетического компонента топливных элементов и твердых ракетных топлив. Для получения альфа гидрида алюминия проводят реакцию между хлоридом алюминия и лития алюмогидридом в интервале температур -40°С - -15°С в смеси эфира и толуола с образованием раствора эфирного комплекса гидрида алюминия и выпадением осадка хлорида лития. Раствор эфирного комплекса гидрида алюминия дозируют в нагретый толуол при температуре в интервале 50°С - 70°С с последующей выдержкой в указанном интервале температур в течение 30-60 минут. После этого температуру толуола повышают до 70°С - 105°С со скоростью 1-5 градусов в минуту. Целевой продукт отделяют от толуола. Изобретение позволяет повысить насыпную плотность стабилизированного альфа гидрида алюминия, упростить процесс его получения, исключить опасную стадию рассева продукта на ситах при сохранении высокого выхода продукта. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.

 

Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано для получения стабилизированного альфа гидрида алюминия (ГА) высокой насыпной плотности. ГА находит применение в качестве энергетического компонента топливных элементов и твердых ракетных топлив (Твердые топлива реактивных двигателей / В.Н. Аликин, А.В. Вахрушев, В.Б. Голубчиков, А.С. Ермилов, A.M. Липанов, С.Ю. Серебренников; под ред. Академика A.M. Липанова, - М.: Машиностроение, 2011).

Важнейшим технологическим параметром, позволяющим увеличить содержание ГА в различного рода энергетических материалах является его фракционный состав. Косвенным параметром, определяющим оптимальный фракционный состав является величина насыпной плотности порошкообразного материала (Energetic Materials. / Ed. by U. Teipel. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. 2005).

Известен способ получения альфа гидрида алюминия, включающий реакцию между хлоридом алюминия (ХА) и лития алюмогидридом (ЛАГ) с образованием раствора эфирного комплекса гидрида алюминия и выпадением осадка хлорида лития, дозирование раствора эфирного комплекса гидрида алюминия в нагретый толуол, содержащий модифицирующую добавку и выделение целевого продукта из нагретого толуола (US 7238336, МПК C10L 1/12, C07F 5/06, C01B 6/00, опубл. 03.07.2007).

Недостатками данного способа, помимо невысокого выхода целевого продукта (50-55%) и опасности процесса синтеза, является невозможность эффективного регулирования фракционного состава продукта, который получается низкой насыпной плотности.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ получения ГА (RU 2602141, МПК C07F 5/06, C01B 6/00, C01B 6/06, опубл. 10 11.2016).

Способ получения альфа гидрида алюминия, включающий реакцию между хлоридом алюминия и лития алюмогидридом в температурном интервале от -40°С ÷ -15°С с образованием раствора эфирного комплекса гидрида алюминия и выпадением осадка хлорида лития, дозирование раствора эфирного комплекса гидрида алюминия в нагретый толуол и отделение целевого продукта от толуола.

Недостатками способа является образование ГА с низкой насыпной плотностью, а также необходимость переноса выпавшего в осадок хлорида лития в реактор кристаллизации вручную, что является дополнительной технологической операцией.

Для получения целевого продукта с высокой насыпной плотностью, которая необходима для эффективного применения ГА в качестве энергетического компонента, необходим рассев получаемого продукта на ситах. Рассев ГА на ситах является опасным процессом, так как пыль ГА взрывоопасна, а сам продукт чувствителен к разрядам статического электричества.

В рамках данного изобретения была поставлена задача получения стабилизированного альфа гидрида алюминия (ГА) повышенной насыпной плотности с целью исключения опасной стадии рассева продукта на ситах и исключения технологической стадии переноса осадка хлорида лития в кристаллизатор.

Поставленная задача с указанным техническим результатом достигается тем, что в способе получения альфа гидрида алюминия, включающем реакцию между хлоридом алюминия и лития алюмогидридом в температурном интервале от -40°С ÷ -15°С с образованием раствора эфирного комплекса гидрида алюминия и выпадением осадка хлорида лития, дозирование раствора эфирного комплекса гидрида алюминия в нагретый толуол, отделение целевого продукта от толуола, согласно изобретению дозирование в нагретый толуол осуществляют при температуре, лежащей в интервале 50°С ÷ 70°С с последующей выдержкой в указанном интервале температур в течение 30-60 минут, после чего температуру толуола повышают до 70-105°С со скоростью 1-5 градусов в минуту.

При проведении дозирования раствора эфирного комплекса гидрида алюминия в нагретый толуол с температурой, лежащей в интервале 50°С ÷ 70°С, с последующей выдержкой в указанном интервале температур в течение 30-60 минут на кристаллах хлорида лития возникают зародыши кристаллов гидрида алюминия в смеси с не до конца распавшимся эфирным комплексом гидрида алюминия.

При дальнейшем повышении температуры до 70-105°С со скоростью 1-5 градусов в минуту формируется целевой продукт с заданным фракционным составом, который позволяет достичь высоких насыпных плотностей. При скорости повышения температуры, находящейся вне диапазона 1-5 градусов в минуту, выход целевого продукта и насыпная плотность резко снижаются.

Преимущественным вариантом осуществления изобретения является дозирование раствора эфирного комплекса гидрида алюминия в толуол, нагретый до температуры в диапазоне 50°С ÷ 70°С, в течение диапазона времени от 5 до 60 минут. При дозировании за время менее 5 минут наблюдается бурное протекание реакции, которое может сопровождаться выплескиванием нагретого толуола, тогда как время дозирования, превышающее 60 минут, приводит к плавному снижению выхода целевого продукта.

Новая совокупность признаков, указанных в п. 1 формулы, позволяет решить задачу получения стабилизированного альфа гидрида алюминия с высокой насыпной плотностью непосредственно по окончании синтеза, тем самым исключая опасную стадию рассева на ситах. Проведение процесса согласно предлагаемому способу позволяет проводить дозирование раствора эфирного комплекса гидрида алюминия в нагретый толуол вместе с выпавшим в осадок хлоридом лития без риска значительного снижения выхода целевого продукта. Тем самым существенно упрощается технологический процесс, так как извлеченный осадок хлорида лития имеет тенденцию слипаться на воздухе и последующее его диспергирование в нагретом толуоле представляет существенные затруднения.

Для определения параметров полученного альфа гидрида алюминия методом электронно-микроскопического анализа получают фотографии кристаллов, по которым проводят их морфологический и дисперсионный анализ.

Методом рентгенофазового анализа устанавливают принадлежность к кристаллографической группе симметрии и определяют параметры кристаллической решетки. Полученный ГА имеет гексагональную модификацию кристаллической решетки и, следовательно, является альфа гидридом алюминия.

Насыпная плотность целевого продукта (после утряски) составляет 0,70-0,90 г/см3, тогда как насыпная плотность продукта, полученного по способу, заявленному в прототипе, не превышает 0,55 г/см3.

Сущность предлагаемого способа может быть пояснена примерами 1-7.

Пример 1.

В стеклянном реакторе на 3 л, снабженном мешалкой, 125 г ЛАГ растворяют при комнатной температуре в 1200 мл смеси эфира и толуола (3:1) под атмосферой сухого аргона. В другом реакторе на 4 л, снабженном мешалкой и охлаждающей рубашкой, в 300 мл смеси эфира и толуола растворяют 132 г ХА под атмосферой сухого аргона. При растворении ХА алюминия удерживают температуру ниже -20°С. После чего проводят реакцию между ХА и ЛАГ с образованием раствора эфирного комплекса гидрида алюминия, параллельно захолаживая реакционную массу до -20°С. Раствор перемешивают около 20 минут. Охлажденный раствор эфирного комплекса гидрида алюминия непрерывно, в течение 20 минут, дозируют в нагретый до 60°С толуол, находящийся в реакторе для кристаллизации. Во время дозировки раствора эфирного комплекса гидрида алюминия начинается постепенная отгонка эфира в специальную емкость. В процессе дозирования раствора эфирного комплекса гидрида алюминия необходимо удерживать указанную температуру нагретого толуола, не допуская ее просадки ниже 50°С. После окончания дозирования раствора эфирного комплекса гидрида алюминия в нагретый толуол проводят выдержку при 60°С. Время выдержки в нагретом толуоле составляет 45 минут. По прошествии указанного времени температуру толуола повышают до 100-105°С. Скорость повышения температуры толуола после выдержки составляет 3 градуса в минуту. После прекращения выделения эфира смеси дают остыть до комнатной температуры. Затем, при охлаждении и перемешивании, сначала по каплям, а после прекращения активного газовыделения - тонкой струей, добавляют 700 мл 15% соляной кислоты. Во время добавления кислоты температуре не дают подняться выше 35°С. Через 30 минут перемешивание прекращают и нижний, кислотный слой, содержащий суспензию продукта, сливают в специальную емкость. Гидрид алюминия отделяют промывкой водой до нейтральной реакции, а затем промывают спиртом. Выход 103 г (87%).

Примеры 2-7 отличаются от примера 1 различными режимами дозирования и выдержки и представлены в таблице 1.

Из анализа данных таблицы 1 следует, что выбранные режимы дозирования и выдержки позволяют получать качественный стабилизированный альфа гидрид алюминия с насыпной плотностью в пределах 0,70-0,90 г/см3, непосредственно по окончании синтеза, тем самым исключая опасную стадию рассева на ситах, с одновременным повышением технологичности процесса.

Полученный согласно изобретению стабилизированный альфа-гидрид алюминия может быть использован:

- в качестве энергетического компонента топливных элементов,

- в качестве энергетического компонента твердых ракетных топлив.

1. Способ получения альфа гидрида алюминия, включающий реакцию между хлоридом алюминия и лития алюмогидридом в интервале температур -40°С - -15°С в смеси эфира и толуола с образованием раствора эфирного комплекса гидрида алюминия и выпадением осадка хлорида лития, дозирование раствора эфирного комплекса гидрида алюминия в нагретый толуол, отделение целевого продукта от толуола, отличающийся тем, что дозирование в нагретый толуол осуществляют при температуре, лежащей в интервале 50°С - 70°С, с последующей выдержкой в указанном интервале в течение 30-60 минут, после чего температуру толуола повышают до 70°С - 105°С со скоростью 1-5 градусов в минуту.

2. Способ получения альфа гидрида алюминия по п. 1, отличающийся тем, что время дозирования раствора эфирного комплекса гидрида алюминия в толуол, нагретый до температуры в диапазоне 50°С - 70°С, составляет от 5 до 60 минут.



 

Похожие патенты:
Предложена композитная металлическая фольга, в которой поверхность титановой фольги или фольги из титанового сплава покрыта электропроводящим слоем, при этом в композитной металлической фольге выполнена электропроводящая пленка, в которой TiO диспергируется в оксидной пленке и относительное содержание TiO [ITiO/(ITi+ITiO)], вычисленное по максимальной интенсивности дифракционных пиков TiO (ITiO) и максимальной интенсивности дифракционных пиков металлического титана (ITi) в числе рентгеновских дифракционных пиков поверхности титановой фольги или фольги из титанового сплава составляет 0,5% или более, образуется на поверхности титановой фольги или фольги из титанового сплава, причем электропроводящий слой пленки содержит в мас.%, частицы серебра, у которых средний размер частиц составляет не менее чем 10 нм и не более чем 500 нм от 20% до 90%, диспергирующее вещество от 0,2% до 1,0% и составляющий остальную массу акриловый полимер или эпоксидный полимер, и указанный слой имеет толщину от 5 до 50 мкм.

Газораспределительный элемент (10) для топливного элемента или электролизного устройства содержит первый слой (2) и второй слой (3), при этом указанные первый (2) и второй слои (3) имеют газораспределительную конструкцию (11), образующую конфигурацию для потока текучей среды первой реагирующей текучей среды.

Изобретение относится к конструкции биполярной пластины топливного элемента (ТЭ) и может найти применение, например, в щелочном ТЭ. Биполярная пластина ТЭ круглой формы, состоящая из катодной и анодной металлических разделительных пластин с каналами для подачи реагентов, являющимися впадинами между выштампованными выступами, содержит краевую и центральную зоны.

Изобретение относится к высокотемпературным электрохимическим устройствам (ЭХУ) с твердым оксидным электролитом, таким как электрохимические генераторы или топливные элементы, кислородные насосы, электролизеры, конвертеры, а именно к конструкции трубчатого элемента с тонкослойным несущим твердым электролитом с газодиффузионными электродами, интерфейсными и коллекторными слоями.

Изобретение относится к электрохимии, точнее к энергоустановкам с электрохимическими генераторами (ЭХГ). Электрохимический генератор включает батарею топливных элементов и ее систему охлаждения с контуром циркуляции жидкого теплоносителя, включающим охлаждающий теплообменник, установленный на выходе этой системы, и электрический насос.

Изобретение относится к твердооксидному топливному элементу или твердооксидной топливной ячейке и способу их эксплуатации. Твердооксидный топливный элемент содержит a) несколько блоков (5) катод-анод-электролит (КАЭ), при этом каждый блок (5) КАЭ содержит первый электрод (51) для окисляющего средства, второй электрод (53) для горючего газа и твердый электролит (52) между первым электродом (51) и вторым электродом (52), и b) металлическое межблочное соединение (40) между блоками (5) КАЭ, при этом межблочное соединение (40) содержит: первый газораспределительный элемент (10), содержащий газораспределительную конструкцию (11) для горючего газа, при этом первый газораспределитвельный элемент (10) находится в контакте со вторым электродом (53) блока (5) КАЭ, и второй газораспределительный элемент (4), содержащий каналы (20а) для окисляющего средства и содержащий отдельные каналы (20b) для текучей среды для термообработки, при этом каналы (20а) для окисляющего средства находятся в контакте с первым электродом (51) соседнего блока (5) КАЭ, и первый газораспределительный элемент (10) и второй газораспределительный элемент (4) соединены электрически.

Изобретение относится к устройствам для прямого преобразования химической энергии топлива в электрическую с использованием твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) и может быть использовано для автономного энергоснабжения различных бытовых и технологических устройств небольшой мощности.

Изобретение относится к способу эксплуатации бифункциональной электрохимической системы, содержащей анодную и катодную электродные камеры с четырехходовыми клапанами на входе и выходе из электродных камер, резервуар-сепаратор с водой, соединенный с анодной и катодной камерами и с контейнерами хранения водорода и кислорода, насосы, включающему очистку от газов анодной и катодной электродных камер при смене режимов работы, отличающемуся тем, что систему снабжают дополнительными насосами и дополнительным резервуаром-сепаратором с водой, сообщающимся с источником поступления воды и имеющим выходы для подсоединения трубопроводов к входам анодной и катодной камер бифункциональной электрохимической системы, осуществляют очистку электродных камер путем закачивания в них воды из дополнительного резервуара и вытеснения оставшихся газов из анодной и катодной камер в контейнеры для хранения водорода и кислорода.
Изобретение относится к катализатору для разложения углеводородов, способу его получения и к батарее топливных элементов. Катализатор содержит соединение, содержащее по меньшей мере никель и алюминий, и металлический никель, имеющий диаметр частиц от 1 до 25 нм, в котором энергии связи между металлическим никелем и соединением, содержащим по меньшей мере никель и алюминий, в катализаторе составляют от 874,5 до 871,5 эВ (Ni 2p1/2), от 857 до 853 эВ (Ni 2p3/2) и от 73,5 до 70 эВ (Al 2p), и энергия активации катализатора составляет от 4×104 до 5×104 Дж/моль.

Изобретение относится к способу обогащения изотопа кислорода. Способ включает получение кислорода, содержащего первично обогащенный изотоп кислорода, с помощью дистилляции кислородного сырья при использовании первого дистилляционного устройства, получение воды с помощью гидрогенизации кислорода, содержащего первично обогащенный изотоп кислорода, получение оксида азота, отводимого при дистилляции сырья оксида азота, при использовании второго дистилляционного устройства, и получение оксида азота и воды с помощью осуществления реакции химического обмена между водой и отведенным оксидом азота, в результате чего получают оксид азота, имеющий повышенную концентрацию изотопа кислорода, и воду, имеющую пониженную концентрацию изотопа кислорода, причем оксид азота, имеющий повышенную концентрацию изотопа кислорода, подают во второе дистилляционное устройство, а кислород, полученный электролизом воды, имеющей пониженную концентрацию изотопа кислорода, возвращают в первое дистилляционное устройство.

Изобретение относится к получению замещенных фталоцианинов, которые могут быть использованы в качестве люминесцентных материалов и красителей для полимерных материалов, в частности полистирола и вискозы.

Изобретение относится к твердой полиалюмоксановой композиции для использования в качестве сокатализатора и носителя катализатора. Композиция включает полиалкилалюмоксан и триалкилалюминий и имеет растворимость в n-гексане при 25°С менее 0,50% мол, определенную способом (i), имеет растворимость в толуоле при 25°С менее 1,0% мол, определенную способом (ii), где мольная доля алкильных групп от триалкилалюминия составляет 13% мол или более относительно общего количества молей алкильных групп от полиалкилалюмоксана и алкильных групп от триалкилалюминия, определенных по отношению к растворенным в тетрагидрофуране-d8 компонентам способом (iii).
Изобретение относится к способу получения изопропилата алюминия. Способ включает взаимодействие активированного алюминия с изопропанолом при нагревании в присутствии хлористого алюминия с последующей очисткой целевого продукта.

Изобретение относится к способу получения органомагнийоксаналюмоксанов. Способ включает взаимодействие полиалкоксиалюмоксанов с ацетилацетонатом магния [CH3(O)CCH=C(CH3)O]2Mg в среде органического растворителя при температуре 20°С-70°С с последующей отгонкой растворителя сначала при атмосферном давлении, а затем при пониженном давлении и температуре до 140°С.

Изобретение относится к способу получения металлоорганических каркасных соединений с октакарбоксифталоцианинатом металла в качестве основной структурной единицы.

Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано для получения альфа гидрида алюминия, который находит применение в качестве энергетического компонента топливных элементов и твердых ракетных топлив.

Изобретение относится к способу получения 2,6,8,11-тетраэтил-4-арил-1,7-дитиа-4-аза-2,6,8,11-тетраалюминациклоундеканов общей формулы (1): Способ включает взаимодействие 3-арил(n-метилфенил, n-метоксифенил, n-хлорфенил, n-бром)-1,5,3-дитиазепанов с EtAlCl2 в присутствии магниевого порошка с участием катализатора Cp2TiCl2 и Cp2ZrCl2 при мольном соотношении 3-арил-1,5,3-дитиазепан : EtAlCl2 : Mg : Cp2TiCl2 : Cp2ZrCl2 = 1:(4.5-5.5):(4.5-5.5):(0.03-0.07):(0.03-0.07) в смеси растворителей Et2O - ТГФ (1:1, объемн.), в атмосфере аргона при температуре 35-45°С в течение 6-10 ч.

Изобретение относится к области органической химии, в частности к способу совместного получения 2,6,8,11-тетраэтил-4-фенил-1,7-дитиа-4-аза-2,6,8,11-тетраалюминациклоундекана (1) и 2,4,7,9,12-пентаэтил-5-фенил-1,8-дитиа-5-аза-2,4,7,9,12-пентаалюмина-циклододекана (2): Способ включает взаимодействие 3-фенил-1,5,3-дитиазепана с EtAlCl2 в присутствии магниевого порошка с участием катализатора Cp2TiCl2.

Изобретение относится к способу получения пористых координационных полимеров общей формулы MIL-53(X), где Х=Al или Cr. Способ включает смешение хлорида металла общей формулы XCl3×6H2O, где X имеет вышеуказанные значения, и 1,4-бензолдикарбоновой кислоты в присутствии растворителя, нагревание полученной реакционной смеси под воздействием СВЧ-излучения и выделение целевого продукта.

Изобретение относится к пористому металлорганическому скелетному материалу. Материал содержит по меньшей мере одно по меньшей мере двухкоординационное органическое соединение, координационно соединенное по меньшей мере с одним ионом металла и являющееся производным 2,5-фурандикарбоновой или 2,5-тиофендикарбоновой кислоты.
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении материалов для электроники, электротехники, а также катализаторов. Сначала формируют порошок предшественника соединения типа майенита гидротермальной обработкой смеси порошка исходных материалов соединения типа майенита и воды.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2017-04-18 2018-03-28T07:34:05
Наверх