[发明专利]一种复盐法由结晶氯化铝脱水制备无水氯化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无水氯化铝的制备方法，尤其涉及到一种由结晶氯化铝脱水制备无水氯化铝的方法。

背景技术

无水三氯化铝是重要的无机化工产品之一，主要用于有机合成催化剂、石油裂化催化剂，此外还广泛应用于合成洗涤剂、农药、染料、香料等。除了上述用途之外，无水三氯化铝还被用来制备金属铝，这是70年代后期才出现的新兴行业。据文献报道用无水三氯化铝制金属铝比目前国际上普遍应用的荷尔（Hall）法以氧化铝作原料电解制金属铝，每吨铝可节约电耗3000度左右，同时具有电炉单产高，可防止大气污染、电极寿命可以延长、操作温度可以降低、可连续化生产等优点。美国铝业公司曾于1976年建立了第一座年产1.5万吨铝的氯化铝电解实验工厂，并以氯化铝为原料电解生产金属铝约7000吨。由于用氧化铝制取无水氯化铝成本高，且无水氯化铝中要求杂质含量低，因而制备、储备、运输等过程工艺要求严，导致经济性差，该公司不得不与1982年停止了该生产装置。因此，经济的制备无水氯化铝是无水三氯化铝电解制金属铝的关键。

目前，大多数企业一般采用铝锭法生产无水氯化铝，其具体方法是：预热后的铝锭投入密闭的氯化反应炉内，氯气由上方顺道管送入炉内，在800―900℃下发生氯化反应生成无水氯化铝，经升华管进入冷凝器，被捕集析出晶体，即得成品。该工艺的不足是尾气排放时需经洗涤塔用碱水洗涤，另外是生产成本高。除此之外，也有少数企业用铝氧粉法生产无水氯化铝，如美国铝业公司，国内的锦西化工厂。用铝氧粉法生产无水氯化铝主要原理是以氧化铝为主要原料，用煤作还原剂，氯气作氧化剂，在850―950℃环境下反应生成无水氯化铝，主要有固定床、流动床及沸腾床三种氯化工艺。该工艺存在以下不足：一是尾气中含少量氯气，需处理后排放；二是制取的无水氯化铝纯度低，需升华精制才能得到高纯度的无水氯化铝；三是工艺流程复杂，不易操作。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种制备无水氯化铝的方法，该方法原料来源广泛，工艺简单，成本低，无废气排放，且制得的无水氯化铝纯度高。

本发明的技术方案：一种复盐法由结晶氯化铝脱水制备无水氯化铝的方法，其特征在于：以结晶氯化铝为原料，以有机盐酸盐为反应介质生成复盐，分解复盐进行脱水，捕集三氯化铝气体获得无水氯化铝，分离得到的有机盐酸盐回收循环利用，包括以下步骤：

（1）有机盐酸盐的合成：将胺类物质、咪唑或者吡啶加入到反应结晶釜中，之后加入盐酸，在温度10―60℃下反应1―6小时后过滤分离，获得有机盐酸盐粗品；粗品进一步在50℃的干燥箱中干燥6-10小时后得到有机盐酸盐；

（2）复盐的合成：干燥后的有机盐酸盐加入到反应结晶釜中，然后加入结晶氯化铝和水，在搅拌的情况下将反应釜内物料升温到80-100℃，直至溶解成均相，之后冷却至室温析出晶体，经过滤分离后将获得的晶体在80―100℃干燥5-10小时，得到水合氯化胺类铝复盐、水合氯化咪唑铝复盐或水合氯化吡啶铝复盐；

（3）复盐分解：将得到的复盐加入到流化床反应器中，并将反应器升温到120-160℃，反应20-60分钟，得到不含结晶水的氯化胺类铝复盐、氯化咪唑铝复盐或氯化吡啶铝复盐；然后将脱除结晶水的复盐加入到另一流化床反应器中，控制反应器温度200-240℃进行反应10-30分钟，捕集升华的三氯化铝气体从而得到无水氯化铝，分离得到的有机盐酸盐用以循环利用。

所述的步骤（1）中，胺类物质为苯胺、乙二胺或者三乙醇胺中一种或几种的混合物；盐酸为浓度30%―36%工业纯或试剂纯；加入的胺类物质、咪唑或者吡啶与盐酸的摩尔比为1:1―1:1.2。

所述的步骤（1）中，有机盐酸盐粗品先用无水乙醇洗涤2-3次后再干燥，得到的有机盐酸盐的纯度在98%以上。

所述的步骤（2）中，结晶氯化铝为市售产品或煤矸石经盐酸浸取后的浸取液经除杂、蒸发、浓缩和结晶后所形成的结晶氯化铝晶体。

所述的步骤（2）中加入的结晶氯化铝与有机盐酸盐的摩尔比为1:1―1:1.1，水与有机盐酸盐的摩尔比为0.1:1―0.3:1.1。

本发明的优点在于：

（1）本发明通过一步合成法制备出有机盐酸盐，制备和纯化工艺过程简单，制备出的有机盐酸盐纯度高；

（2）本发明合成复盐的原料结晶氯化铝来源广泛，且合成的复盐可在较低的温度（200℃―240℃）下进行热分解，极大的降低了制备无水氯化铝的成本，因此本发明方法节约能源，降低了生产成本；