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97-93-8 / 三乙基铝的主要应用

背景及概述[1]

三乙基铝(ID:4-3007标准编号:42022)具有较特殊的理化性质:三乙基铝为无色液体,化学性质活泼,氧化反应剧烈,在空气中能自燃,遇水爆炸分解成氢氧化铝和乙烷,与酸、卤素、醇胺类接触发生剧烈反应,对人体有灼伤作用。热稳定性差,开始分解温度为120~125℃。相对密度:0.837(20℃)凝固点:-52.5℃沸点:194℃闪点:<-52.5℃蒸气压:533.32(83℃)自燃点:<-52.5℃粘度:0.0026Pas (25℃)。消防灭火使用的灭火剂:干砂、干粉;禁止用水、泡沫和四氯化碳。储运中的注意事项:储存及运输都必须用充有惰性气体或氮气的特定容器(容器内氮的含量及含水量均不大于20mL/m3)。远离火种、热源。仓温不超过30℃,相对湿度在75%以下。与卤素、醇类、酸类、胺类隔离存放。切忌与氧化剂混储混运。搬运时轻装轻卸,切勿撞击、损坏包装。正是由于三乙基铝具有较大的危险特性:化学反应活性很高,接触空气会冒烟自燃,遇明火、高热强烈分解燃烧;与氧化剂能发生强烈反应;遇水强烈分解,放出易燃的烷烃气体,对潮湿及微量氧化反应灵敏,易引起爆炸。因此,在对三乙基铝的制造、运输、储存、使用、废弃等各个环节的安全使用及消防灭火上有特殊的要求。

应用[1]

三乙基铝是一种金属有机化合物(organometalliccompound)(即:金属与有机基团以金属与碳直接成键而成的化合物)。金属有机化合物被用作有机合成化学方面的试剂或催化剂。此外,在塑料添加剂、抗震剂、杀菌剂等方面也有着广泛应用。在精细有机化工如制药工业、香料工业上也使用金属有机化合物作为催化剂。在石油化工的聚烯烃工艺装置中,由于制备聚烯烃反应催化剂的需要,所以三乙基铝被大量使用。另外,它也被用于火箭燃料的制备。

制备[2-3]

方法1:一种三乙基铝的连续生产方法,其特征在于包括以下工艺步骤:

1)在进料搅拌釜中加入高沸点、饱和的烃类白油及含钛铝粉,使得含钛铝粉在白油中的浓度为0.05‑0.5公斤/升,进料搅拌釜温度控制为50‑80℃,物料在向合成反应器进料前,用高压氮气将进料搅拌釜的压力升至12‑20MPa,进料搅拌釜为两台或两台以上,采用插底管的方式,交替连续向合成反应器进料;

2)经步骤1)的物料在压力差的作用下进入合成反应器中,合成反应器为三台串联的氢化反应搅拌釜,各台氢化反应搅拌釜中采用插底管的方式通入原料氢气,釜内压力控制为10‑20MPa,各台氢化反应搅拌釜出料通过插底管,并用压力差送料,氢化反应搅拌釜中的温度控制为100‑130℃,第一台氢化反应搅拌釜中加入种子三乙基铝,并控制含钛铝粉的浓度为0.03‑0.06公斤/升,氢化反应搅拌釜中液相是三乙基铝,悬浮物为含钛铝粉,气相是氢气,反应是三相反应,各物料充分搅拌混合,物料在氢化反应搅拌釜中的停留时间6‑7小时,使铝粉完全反应,反应生成二乙基氢化铝;

反应式如下:2Al+3H2+4Al(C2H5)3→6AlH(C2H5)2+Q(放热)

3)经过合成反应器的物料通过压力差送入氢气闪蒸系统中闪蒸氢气,氢气闪蒸系统为两台串联的搅拌釜,闪蒸釜压力控制为0.02‑0.08MPa,物料在闪蒸釜中的停留4‑5小时,闪蒸出的氢气进行回收;

4)经氢气闪蒸系统的物料,在隔膜泵或屏蔽泵的作用下加压进入环管式乙基化反应器进行乙基化反应,环管式乙基化反应器中物料与乙烯充分混合,环管式乙基化反应器的温度控制在80‑100℃,乙烯停留时间2‑3小时,使物料中的二乙基氢化铝完全反应成三乙基铝;

反应式如下:AlH(C2H5)2+C2H4→Al(C2H5)3+Q(放热)

5)经环管式乙基化反应器的物料,通过压力差的控制进入乙烯闪蒸釜,闪蒸出的乙烯进行回收,经乙烯闪蒸釜的一部分物料通过高扬程泵连续向步骤1)中第一台氢化反应搅拌釜进料,该物料作为种子三乙基铝,另一部分进入精馏塔进行精馏;

6)进入精馏塔的物料,在绝对压力0.1‑2KPa,温度80‑100℃下进行分馏,精馏塔的顶部馏出纯净三乙基铝,进入深度乙基化搅拌反应釜,在温度55‑65℃,压力0.2‑0.5MPa下,通入乙烯进行深度乙基化反应后,即得到产品三乙基铝,精馏塔的底部产生的残液进行回收。

方法2:三乙基铝的合成工艺方法包括的步骤:

1)将钛粉加到铝锭熔融的铝中,搅拌,混合均匀,使钛均匀分散在溶解的铝中,溶解铝雾化喷出,得到含钛0.2-0.3%的含钛铝粉。

2)在磁力驱动氢化釜反应中,铝粉在惰性气体保护和10-12MPa下,三乙基铝为种子于氢化釜中搅拌进行氢化反应;选择压力为10-12MPa,分三层搅拌,上层为斜叶涡轮,中层为自吸式,下层为推进式,内设换热内盘管。氢化反应温度至132-135℃,氢化反应6-7小时结束。

3)降低釜内温度至80-90℃,然后在80-130℃下,在0.5-3MPa下连续通入乙烯进行乙基化反应(通过质量流量计得出经验值,例如185公斤/小时)5-6小时,得粗三乙基铝。

4)粗三乙基铝在蒸馏塔内汽化蒸馏;三乙基铝以550-680公斤/小时汽化;

5)在转型反应器中50-60℃通入乙烯进行提纯,使产品中的三氢化铝小于0.1%;

6)汽化蒸馏后的残液用己烷稀释,浓度在5%以下,水解,回收己烷。

无害处理[4]

一种废三乙基铝的无害化处理方法,包括以下步骤:

(1)将报废的三乙基铝用白油吸收;

(2)再将含三乙基铝的白油加入到清水中,搅拌使其在水中充分水解;

(3)收集步骤(2)水解过程中产生的氢氧化铝废渣和乙烷废气;

(4)乙烷废气用气柜进行收集后,可作为燃气回收利用;氢氧化铝废渣循环利用。

主要参考资料

[1] 三乙基铝的安全使用及消防灭火

[2] CN201010153869.1一种三乙基铝的连续生产方法

[3] CN200710060113.0三乙基铝的合成工艺方法

[4] CN201210496387.5废三乙基铝的无害化处理方法