專利名稱：氣固相反應(yīng)制備低級烷醇鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過氣固相反應(yīng)制備低級烷醇鋁的新工藝。
背景技術(shù)：
低級烷醇鋁可廣泛用于有機原料、醫(yī)藥中間體、催化劑、脫水劑等領(lǐng)域，也是制備高新陶瓷材料的重要前驅(qū)體。隨著化工、醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展，對低級烷醇鋁的需求也日益增
多 ο傳統(tǒng)制備低級烷醇鋁的方法大都為直接反應(yīng)法，通常是在溶劑或溶液狀態(tài)中進行，包括以金屬鋁和低級烷醇為原料，在催化劑的作用下，加熱數(shù)小時生成低級烷醇鋁，其中醇需過量。然后通過常壓蒸餾或減壓蒸餾的方法得到成品低級烷醇鋁。如公開號為 CN1201035A和CN1600765A的專利文獻便是采用此方法的。該現(xiàn)有技術(shù)的缺點是反應(yīng)物、 原料、催化劑在一起反應(yīng)，反應(yīng)后，要以蒸餾的方式分離過量的醇和低級烷醇鋁，同時由于蒸餾操作使得低級烷醇鋁成品中難免會混入少量醇，影響其純度。為了提高分離效率，廠家往往采用減壓蒸餾的方式，在擴大了設(shè)備投資的同時，也降低了生產(chǎn)的安全系數(shù)。另外專利文獻(公開號CN1600765A)還在反應(yīng)中加入醋酸酯類充當(dāng)溶劑，分離其需要更多的蒸餾時間，從而更進一步加大了廠家的能耗，提高了生產(chǎn)成本。另一種制備低級烷醇鋁的方法為醇代法。如丑修建等在云南化工2004，31 (2) 1-3采用醇代法制備低級烷醇鋁，它是以乙醇鋁和正丁醇為原料在液態(tài)條件下反應(yīng)原料加熱回流數(shù)小時，用正丁醇置換出乙醇鋁中的乙醇來制備正丁醇鋁，接下來采用低壓分餾措施，在第二餾點出現(xiàn)時停止反應(yīng)，得到正丁醇鋁。此種方法的缺點是以乙醇鋁為原料成本太高，用蒸餾的方式分別分離醇和低級烷醇鋁，能耗較高。同時，傳統(tǒng)制備醇鋁時選用的催化劑多為汞的氯化物或碘，對環(huán)境污染比較嚴重。在低級烷醇鋁領(lǐng)域，仍然需要一種能夠使得反應(yīng)過程容易、后處理簡單、節(jié)約能源、產(chǎn)品純度高的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種綠色、安全、高效、低能耗的氣固相反應(yīng)制備低級烷醇鋁的新工藝，它解決了低級烷醇鋁制造成本高，工藝復(fù)雜，安全系數(shù)相對較低及反應(yīng)速率相對較慢的問題，同時得到的低級烷醇鋁產(chǎn)品的也具有高純度。


圖1 實施例1產(chǎn)品正丁醇鋁的紅外圖譜。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種氣固相反應(yīng)制備低級烷醇鋁的方法，包括將氣態(tài)低級烷基醇和金屬鋁反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，本發(fā)明提供了制備低級烷醇鋁的方法，包括下列步驟在容器中加入低級烷醇， 向容器中引入金屬鋁，與低級烷基醇分隔開，回流低級烷醇產(chǎn)生氣體，與金屬鋁接觸進行反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的另一個技術(shù)方案，本發(fā)明提供了制備低級烷醇鋁的方法，包括下列步驟在容器中加入低級烷醇，加熱回流，產(chǎn)生氣態(tài)低級烷醇，將回流下的氣態(tài)低級烷醇與金屬鋁反應(yīng)，其中容器中的液態(tài)低級烷醇鋁不與金屬鋁接觸。。在該工藝中，低級烷基醇可以是C2-C4的飽和或不飽和醇，優(yōu)選是C2-C4的飽和醇，包括乙醇、丙醇、丁醇，特別是丁醇，優(yōu)選正丁醇。反應(yīng)過程中，所述低級烷醇以氣態(tài)形式與金屬鋁接觸以進行反應(yīng)。此工藝中所使用的金屬鋁可以以任何形式存在，包括鋁錠、鋁片、鋁塊、鋁屑、鋁渣等形式。優(yōu)選，鋁的純度為99%以上。反應(yīng)過程中，優(yōu)選鋁化學(xué)計量過量。通常，低級烷醇 鋁為彡1 1(摩爾比)，優(yōu)選低級烷醇鋁為1 3(摩爾比)，一般為1 3至1 1之間。在氣固相制備低級烷醇鋁的過程中，金屬鋁在反應(yīng)前不與液體低級烷醇接觸。為了保持金屬鋁與液體低級烷醇處于分隔狀態(tài)，優(yōu)選將原料金屬鋁置于多孔材料上，與液體低級烷基醇分隔開。特別地，保持該金屬鋁原料位于低級烷基醇上方且與其分隔開。對于分隔開的距離，沒有特別限制，只要低級烷基醇回流狀態(tài)下，液面不與金屬鋁直接接觸即可。 所述多孔材料是在反應(yīng)條件下惰性的任何材料，例如包括，但不限于，玻璃、鋼、尼龍網(wǎng)篩等等各種材料。為了促進反應(yīng)的進行，優(yōu)選加入催化劑。催化劑包括生產(chǎn)低級烷醇鋁中常用的任何催化劑，優(yōu)選固體形式的催化劑，例如無水三氯化鋁、氯化銅或四氯化錫催化劑。反應(yīng)過程中，催化劑可以加入低級烷基鋁中，或者也可以與金屬鋁原料一同置于多孔材料上。為了促進反應(yīng)的進行，優(yōu)選催化劑呈固態(tài)，與鋁原料一同置于容器上方。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種綠色安全高效低能耗氣固反應(yīng)法制備高純低級烷醇鋁的工藝，以鋁和正丁醇為原料，其中鋁可以是鋁片、鋁塊、鋁粉或鋁渣，純度在99%以上，且鋁需過量，即鋁正丁醇彡1 3(摩爾比)，一般為1/3至1之間。參與反應(yīng)的正丁醇為氣態(tài)而非液態(tài)。催化劑采用無水三氯化鋁、氯化銅或四氯化錫，每一升正丁醇需要 0. 5-3g。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，具體的氣固相反應(yīng)制備高純低級烷醇鋁的工藝過程如下先將正丁醇加入到反應(yīng)釜中，再將裝有鋁和催化劑混合物的多孔篩懸于液體上方，加熱回流。當(dāng)達到正丁醇的沸點(例如，117.73 ，常壓)時，蒸出的氣態(tài)正丁醇在通過多孔篩時在催化劑的作用下會和金屬鋁反應(yīng)，生成的低級烷醇鋁將通過多孔篩回落到反應(yīng)釜中， 隨著反應(yīng)釜中低級烷醇鋁量的增加，共沸溫度也在上升，當(dāng)反應(yīng)釜中的液體溫度達到低級烷醇鋁的沸點(242°C，常壓)，此時正丁醇已全部反應(yīng)完全，再持續(xù)加熱，例如半小時后，一般為0. 5-5小時后停止加熱。在反應(yīng)過程中，會有少量鋁屑掉下，在取出多孔篩后，將所得溶液過濾除去鋁屑，便得到雜質(zhì)含量在0. 01 %以下的成品低級烷醇鋁。本發(fā)明中，參與反應(yīng)的鋁是過量的，低級烷醇是以氣態(tài)的形式參與反應(yīng)而非傳統(tǒng)上的液態(tài)，有助于提高反應(yīng)速率。無蒸餾過程，簡化了工藝、降低了能耗，減少了企業(yè)的設(shè)備投資，提高了生產(chǎn)的安全性。以無水三氯化鋁、氯化銅或四氯化錫為催化劑經(jīng)濟環(huán)保。根據(jù)本發(fā)明的工藝，通過氣相低級烷醇與固相金屬鋁反應(yīng)制備低級烷醇鋁，反應(yīng)原料簡單、反應(yīng)過程安全、簡便、后處理工藝簡單，能耗低，減少反應(yīng)過程中的其他物質(zhì)的介入，能夠以節(jié)能且經(jīng)濟上有利的方式生產(chǎn)出高純的低級烷醇鋁。實施例實施例1 先將300ml正丁醇加入反應(yīng)釜中，再將裝有鋁和無水三氯化鋁混合物的多孔篩懸于液體上方，其中鋁屑為27g，催化劑為0. 3g。加熱回流進行反應(yīng)，至液體溫度達到低級烷醇鋁的沸點，之后再持續(xù)半小時后停止加熱。取出多孔篩后，將所得溶液過濾便得到雜質(zhì)含量在0. 01%以下的成品正丁醇鋁實施例2 先將300ml正丁醇加入反應(yīng)釜中，再將裝有鋁和氯化銅混合物的多孔篩懸于液體上方，其中鋁片為35g，催化劑為0.5g。加熱回流進行反應(yīng)，至液體溫度達到低級烷醇鋁的沸點后，再持續(xù)半小時后停止加熱。取出多孔篩后，將所得溶液過濾便得到雜質(zhì)含量在 0.01%以下的成品正丁醇鋁。實施例3 先將500ml正丁醇加入反應(yīng)釜中，再將裝有鋁和催化劑四氯化錫混合物的多孔篩懸于液體上方，其中鋁錠為45g，催化劑為0. 5g。加熱回流進行反應(yīng)，至液體溫度達到低級烷醇鋁的沸點后，再持續(xù)半小時后停止加熱。取出多孔篩后，將所得溶液過濾便得到雜質(zhì)含量在0. 01%以下的成品低級烷醇鋁。實施例4:先將1OOOml正丁醇加入反應(yīng)釜中，再將裝有鋁和催化劑無水三氯化鋁和氯化銅混合物的多孔篩懸于液體上方，其中鋁顆粒為100g，催化劑為1. 5g。加熱回流進行反應(yīng)，至液體溫度達到低級烷醇鋁的沸點后，再持續(xù)半小時后停止加熱。取出多孔篩后，將所得溶液過濾便得到雜質(zhì)含量在0.01%以下的成品正丁醇鋁。
權(quán)利要求
1.一種氣固相反應(yīng)制備低級烷醇鋁的方法，包括將氣態(tài)低級烷基醇和金屬鋁反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述反應(yīng)在低級烷醇鋁的回流溫度及回流溫度以上進行反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括下列步驟 在容器中加入低級烷基醇，加熱回流低級烷基醇， 將氣態(tài)低級烷醇與金屬鋁反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述低級烷醇與金屬鋁分隔開。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的方法，其中低級烷醇是C2-C4醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中低級烷醇是丙醇或丁醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項的方法，其中金屬鋁為選自包括下列的組鋁屑、鋁片、 鋁顆粒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項的方法，其中金屬鋁的純度為99%及以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項的方法，其中金屬鋁與低級烷基醇的比例為金屬鋁化學(xué)計量過量，優(yōu)選為1 1至3 1(摩爾比)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項的方法，其中在催化劑存在的條件下，氣態(tài)低級烷基醇和金屬鋁反應(yīng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述催化劑選自無水三氯化鋁、氯化銅或四氯化錫。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項的方法，其中金屬鋁通過多孔篩與低級烷醇分隔開。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中多孔篩選自包括下列的組玻璃、鋼、尼龍篩。
全文摘要
一種氣固相反應(yīng)制備高純低級烷醇鋁的新工藝，通過氣態(tài)低級烷醇和固態(tài)金屬鋁進行反應(yīng)，制備低級烷醇鋁。通過本發(fā)明的工藝，簡化了低級醇鋁的生產(chǎn)工藝，降低了設(shè)備投資及能耗，對環(huán)境友好它解決了正丁醇鋁的生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本過高、安全系數(shù)相對較低、催化劑污染等問題。
文檔編號C07C31/32GK102153448SQ201110028268
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者朱中榜, 李小霞, 連加松 申請人:連云港連連化學(xué)有限公司