六水氯化铝脱水制备无水氯化铝的方法

技术背景

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。

发明内容

一种由六水氯化铝脱水制备无水氯化铝的方法，包括以下步骤：

（1）六水氯化铝干燥脱去大部分结晶水；

（2）干燥后的氯化铝溶于醇中配置氯化铝的醇溶液，采用真空蒸馏的方法脱去氯化铝的醇溶液中水分；

（3）脱水后的氯化铝醇溶液与氨反应结晶生成AlCl3·NH3；

（4）洗涤、过滤、干燥得AlCl3·NH3晶体，并将干燥后的晶体加热分解脱氨制得无水氯化铝。

所述的步骤（1）中，六水氯化铝为市售产品或粉煤灰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六水氯化铝晶体。

所述的步骤（1）中，六水氯化铝在110―170℃，通过流态化干燥技术得到结晶水含量小于21.2%的氯化铝粉体，六水氯化铝干燥脱水过程中不需刻意防止水解。

所述的步骤（2）中的醇为甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、乙二醇和丙三醇中的一种或几种的混合物。

所述的步骤（2）中，干燥后的氯化铝溶于醇中制备氯化铝的醇溶液，加入氯化铝含量10―15wt%的氯化铵。

所述的步骤（2）中，制备的氯化铝的醇溶液采用真空蒸馏的方法脱除其中的水分，温度100―150℃，真空度500―700mmHg，直至溶液含水量小于1.5%。

所述的步骤（3）中，结晶母液首先用液氨饱和，然后与氨气逆流操作，在流化床反应结晶器中反应生成AlCl3·NH3晶体，结晶温度控制在20―50℃，停留时间30―150min。

所述的步骤（4）中，AlCl3·NH3晶体选择用被氨饱和的醇作为洗涤剂，洗涤后的AlCl3·NH3晶体在80―110℃下干燥。

所述的步骤（4）中，干燥的AlCl3·NH3晶体在300-400℃条件下反应60―150min，经捕集得到氨与无水氯化铝混合气体，再将混合气体冷却到室温获得固体无水氯化铝，分离出来的氨循环利用。

所述的在整个过程中氨气、洗涤剂和结晶母液可循环使用。

实施方法

将六水氯化铝经150℃下干燥后密封保存。取干燥后的氯化铝粉体150克溶于1000ml乙二醇溶剂中，同时加入35克氯化铵，采用卡尔-费休法测定溶液的含水量为2.45%。将配置的溶液置于2000ml的三口蒸馏瓶中，在真空度650mmHg，温度150℃条件下间歇真空蒸馏脱水操作180min,测定真空蒸馏脱水后的溶液含水量为0.87%。从蒸馏脱水后的溶液取出800ml氯化铝的乙二醇溶液冷却，加入100ml液氨，然后通入氨气，在流化床反应结晶器中生成AlCl3·NH3沉淀，将其过滤后，用被液氨饱和的乙二醇洗涤三次，然后在80℃环境下干燥2小时，得到86.6克AlCl3·NH3晶体，氯化铝的收率为85.3%。