Способ получения особо чистых оксоалюмосодержащих соединений и втор-бутанола

)5 С 01 Р 7/3 ГОСУДАРСТВЕННО ВЕДОМСТВО ССС (ГОСГАТЕНТ СССР НТНО АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ миния, 3 з.п.ф-лы, 3 табл,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(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, Ю.И,Расторгуев, А.А,Ефремов, Т,И.Усик, К.Г,Егоров и А.С.Курицина (56) 1, Европейский патент Ь 116319, кл. С 07 Р 5/06, 1984.2, АЬГппа зо Ргерагабоп аеег. сега)т).зос. 54, М 3, 1975, с.289-290.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОСОБО ЧИСТЫХ ОКСОАЛОМОСОДЕРЖАЩИХ СОЕИНЕНИЙ 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/см, содержание примесей металло 5 в Ре, Й, Со. Са Сг, Ч и Мп на уровне 1 10 -1 10 мас,ф, содержание примесей ионов 304, С на уровне 1 10 1 10 мас,%, а также расширение областей применения процесса, охватывающего получение сразу трех особо чистых продуктов: оксида алюминия, оксогидроксида алюминия (бемита) и вторбутанола, Поставленная цель достигается проведени(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 гидролизу подвергают втор-бутоксид алюминия (В БА) при определенном молеку-. лярном соотношении реактантов ВБАи Н 20 настадий 1: (2,5 - 3,0) и на И стадии 1:(8-12) в течение 0,5 - 1 ч. Отделяют отгоном воднобутанольную фазу после каждой стадии гидролиза при температуре100 ОС и времени 6 - 10 ч с выделением целевых продуктов; бемита - сушкой гидролизата при температуре100 С, оксида алюминия - термооб-работкой бемита при температуре 900 С ивтор-бутанола - осушкой отогнанной водно-сйиртовой смеси с помощью алкоксида алю иееюф ем двухстадийного жидкофазного гидроли-ф 3 за втор-бутоксида алюминия (ВБА) при оп-ределенном молекулярном соотношении 0 ф реактантов ВБА и Н 20 (нэстадии -00 1; 2,5-3,0 и на И стадии - 1; 8 - 12) в течение е 0,5 - 1 ч с отделением (отгоном) водно-бута Ъь нольной фазы после каждой стадии гидро- лиза при температуре100 и времени .: в 6-10 часов и выделением целевых продук- в тов: бемита - сушкой гидролизата при температуре100 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 достижения поставленной цели, Проведение гидролиза втор-бутоксида алюминия при его мольном соотношении к воде 1: 2 с последующей стадией процесса при мольном соотношении ВБА: Н 20, 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 о ) 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: Н 20, 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 8- 10 мм, что создает большие трудности с переработкой такого продукта (в частности, размола). Кроме того, водно-бутанольная смесь с 1-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: Н 20, 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 содерзжанием углерода более 0,01 мас.%,Проведение гидролизэ втор-бутоксида алюминия при его мольном соотношении к воде 1: (2,5-3,0) с последующей стадией процесса при мольном соотношении ВБА: Н 20, 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 содерзжанием углерода более 0,01 мас.%,Проведение гидролиза втор-бутоксида алюминия при его мольном соотношении к 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 5 усложняет процесс его осушки,П р и м е р 1. Во фторпластовый гидролизер, снабженный мешалкой и прямым холодильником, загружают при комнатной температуре втор-бутоксид алюминия 10 (246 г); добавляют воду(54 г), перемешивают реакционную массу в течение 0,5-1 ч без обогрева гидролизера (за счет реакции температура в гидролизере поднимается до 70 - 80 С), затем подаюттеплоноситель в 15 рубашку гидролиэера с температурой 150170 и начинают отгон водно-бутанольной смеси при температуре в парах100 С.После окончания этого процесса к. оставшейся реакционной массе после охлажде ния до 50-60 при перемешиваниидобавляют 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 парах100 С. По окончании этого процесса получают оксогидроксиалюминий (бемит) в количестве 60 г, Водно-бутанольную смесь с 30 стадии процесса, содержащую до 8,0 мэс,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),П р и м е р ы 2 - 6. Процессы осущест 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 70- 80,С), затем подают теплоноситель в рубашку гидролизера с температурой 150 - 170 С и отгоняют водно-бутанольную смесь при температуре в парах100, 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 парах100 С. По окончании этого процес1808814 Таблица 1 са реакционную массу охлаждают до комнатной температуры и выгружают оксогидроксталюминий (бемит) в количестве 60 г,Водно-бутанольную смесь сстадии процесса подают в гидролизер той же конструкции, добавляют ВБА из расчета на 3 моляводы 1 моль ВБА и отгоняют вторичный бутиловый спирт с содержанием воды0,5-1 мас.(, и примесей металлов на уровне 1 10 - 1 10 мас. . у - оксид алюми-5 , -5ния получают термообработкой бемита притемпературе 900 С.Водно-бутанольную смесь со второйстадии процесса возвращают на гидролизвтор-бутоксида алюминия (настадию) 15В табл.1 приведены качественные ха-рактеристики у -А 20 з, полученного по укаэанной схеме (примеры 2 - 6), в табл,2 -содержание примесей металлов и ионов и втабл.3 - показатели качества втор-бутоксида алюминий,Выбранные соотношения реагентов длягидролиза алкоксида алюминия и проведение гидролиза в две стадии позволяют наиболее оптимально решить следующие 25задачи: получить гидроксид и оксид алюминия с заданными физико-химическимисвойствами (насыпной вес, гранулометрический состав, химическая чистота), бутиловый спирт ос,ч, с минимальным 30содержанием в нем воды, который. легкоподвергается осушке и возвращается насинтез алкоксида алюминия или выпускается как товарный продукт.Гидроксид алюминия, образовавшийся 35в процессе сушки спирта, после проведениявторой стадии гидролиза и переработки в а -А 20 з обладают необходимыми качествами, предъявляемыми к оксиду алюминия для волоконной оптики и является товарным продуктом. Утилизация водно-бутанольной смеси состадии 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения процесса и получения продуктов с заданными свойствами, водный гидролиз ведут в две стадии при молярном 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что из водно-бутанольной смеси осушкой с помощью втор-бутоксида алюминия извлекают бутанол особой чистоты,10 1808814 Таблица 3 рректор С,Лисина актор Заказ 1255 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская иаб 45 Производственно-нздателвский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 ставите хред М,А Кузнецовргентал