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淄博纳诺工贸有限公司
详细介绍

三氯化铝

发布时间:2014年5月3日 点击:6364

三氯化铝基本性质


名称:三氯化铝

别名:氯化铝

英文名:Aluminium chloride

CAS No.7446-70-0

结构式:AlCl3

分子量:133.34

性能:白色粉末或六方晶系颗粒晶体。工业品因含有铁、游离氯等杂质,色呈淡黄、黄绿或红棕色,有强盐酸气味。易溶于水,同时放出大量的热。也溶于乙醇、乙醚、四氯化碳等有机溶剂,微溶于盐酸。吸水性强,极易潮解,露置空气中易吸收水分并水解生成氯化氢烟雾。与水缔合猛烈爆炸并大量放热,能生成六水合物AlCl3·6H2O。有强腐蚀性,易升华 (177.8℃)。相对密度2.44 (25℃),熔点 190℃ (2.5atm)。

三氯化铝制备方法

1、在工业上通氯气于熔融的金属铝中或通氯气于三氧化二铝和碳的混合物中,可制得无水氯化铝:

 

2Al+3Cl2=2AlCl3

Al2O3+3C+3Cl2=2AlCl3+3CO

2.氧化铝与石油焦焙烧后通氯反应制得。

3.熔融法:将金属铝加热熔融后通入无水氯化氢,而制得。

三氯化铝用途

1、多用作有机合成的催化剂。广泛用于石油裂解、合成染料、合成橡胶、合成树脂、合成洗涤剂、医药、香料、农药等;

2、用于制造有机铝化合物。在化妆品生产中作为抑汗化妆品原料 (收敛剂)

3、六水合氯化铝可用于制备除臭剂、安全消毒剂及石油精炼、织物染色等方面。

三氯化铝安全措施

眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。

防护服:穿工作服(防腐材料制作)。

手防护:戴橡皮手套。

皮肤接触:立即脱去污染的衣着,用大量流动清水彻底冲洗。

误食入:患者清醒时立即漱口,给饮牛奶或蛋清。立即就医。

三氯化铝防护措施


呼吸系统防护:可能接触其粉尘时,应该佩带防尘口罩。必要时佩带防毒面具。

灭火方法:干粉、砂土。禁止用水。

其它:工作后,淋浴更衣。单独存放被毒物污染的衣服,洗后再用。保持良好的卫生习惯。

三氯化铝泄漏应急处理

隔离泄漏污染区,周围设警告标志,建议应急处理人员戴自给式呼吸器,穿化学防护服。不要直接接触泄漏物,勿使泄漏物与可燃物质(木材、纸、油等)接触,用清洁的铲子收集于密闭容器中作好标记,等待处理。如果大量泄漏,最好不用水处理,在技术人员指导下清除。

七、急救措施

皮肤接触:立即脱去污染的衣着,用大量流动清水彻底冲洗。   

眼睛接触:立即提起眼睑,用流动清水冲洗10分钟或用2%碳酸氢钠溶液冲洗。   

吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。注意保暖,保持呼吸道通畅。必要时进行人工呼吸。就医。  

食入:患者清醒时立即漱口,给饮牛奶或蛋清。立即就医。  

灭火方法:干粉、砂土。禁止用水。

三氯化铝毒性及卫生性


本品对皮肤、黏膜有刺激作用。

吸入高浓度氯化铝可刺激上呼吸道产生支气管炎,并且对皮肤、粘膜有刺激作用,个别人可引起支气管哮喘。误服量大时,可引起口腔糜烂、胃炎、胃出血和粘膜坏死。

慢性作用:长期接触可引起头痛、头晕、食欲减退、咳嗽、鼻塞、胸痛等症状。

急性毒性:LD503730mg/kg(大鼠经口);危险特性:遇水反应发热放出有毒的腐蚀性气体;燃烧(分解)产物:氯化物、氧化铝。

GB 9685—2008中规定塑料PE、PS、PP中最大使用量为0.2%。

三氯化铝包装贮运

以镀锌铁桶或内衬聚氯乙烯等薄膜的黑铁桶包装,每桶50kg。应有腐蚀性物品标志。危规编号91025。应贮于阴凉干燥处,不可受潮,遇水后会发热引起爆炸。不可与碱类、氧化剂共贮混运。

三氯化铝质量规格

质量规格
指标名称 一级 二级 三级
氯化铝含量,%≥ 98.5 98 96
氯化铁含量,%≤ 0.05 0.08 1
水不溶物含量,%≤ 0.1 0.2 -
重金属,%≤ 0.006 - -

三氯化铝国外质量规格参考

 

国外质量规格参考
含量(AlCl3·6H2O),%≥ 97.0
性状 白色~带黄白色的结晶性粉末,没有气味或稍有特殊气味
溶解性 在1.0g本品中加水20mL溶解时,液体无色透明
酸  符合规定
硫酸盐,%≤ 0.0096 
砷,ppm≤ 2
铅,ppm ≤ 10

三氯化铝的应用实例

世界各国的三氯化铝主要应用于作催化剂,少量用于非催化剂,现把各国用作催化剂的主要生产品种举例如下:

1、在异丙苯法制苯酚、丙酮中作催化剂。苯酚、丙酮用途极广,其中苯酚是生产酚醛树脂、环氧树脂、合成纤维的原料,也是医药、农药、染料、炸药等的重要原料;丙酮是基本有机合成的原料,并广泛用作溶剂。异丙苯法制苯酚、丙酮是用丙烯及苯作原料,同时生成苯酚、丙酮。该工艺成本低、设备不腐蚀,它需用三氯化铝作催化剂。

2.在苯和乙烯制乙苯中作催化剂乙苯主要用于制苯乙烯,少量用于制药、颜料,涂料等行业,是用苯及乙烯在三氯乙铝作催化剂下制取。

3.在异丁烯和异戊二烯制丁基橡胶中作催化剂,丁基橡胶具有良好的气密性,因此最适合用作车轮内胎,也用于作其它橡胶制品。

4.在洗涤剂生产的烷基化中作催化剂在洗涤剂生产中,用烷基氯和苯反应生成烷基苯,需要用三氯化铝作催化剂。

5.在染料中间体生产中用作催化剂在染料中间体生产中,三氯化铝作为弗瑞德一克莱福特(Fridel-Crafts)反应的催化剂广泛应用。例如在制造酞菁绿G、合成蒽醌、苯甲酸、2-氨基蒽醌、苯绕蒽醌、棕BR还原染料等方面都要用三氯化铝作催化剂,其中在还原染料中,三氯化铝耗量极大。

6.在乙烯与氯化氢制氯乙烷中作催化剂氯乙烷主要用于制造四乙基铅,后者掺入汽油作抗震剂,氯乙烷也用作麻醉剂及制造乙基纤维素等。

7、在壬烯与苯酚制壬基酚中作催化。壬基苯酚可用作洗涤剂原料,也用作增湿剂,润滑油添加剂及增塑剂方面使用。

8.在合成石油树脂中作催化剂石油树脂主要用作轮胎工业的胶粘剂。

三氯化铝除了广泛用作催化剂外,还用于非催化剂方面,下面举几个非催化剂应用方面实例。

1.用于制取金属铝。与铝锭法制三氯化铝的过程相反是用三氯化铝制金属铝。用三氯化铝制铝是在荷尔.(Hall)法用高纯氧化铝制铝尚未实现工业化前曾经采用过的工艺。在19世.纪初铝价非常昂贵,当时曾普遍采用三氯化铝制铝工艺,后来荷尔法电解制铝取得成功,之后又由于拜耳(Bay.tr)法制高纯氧化铝的进展,铝氧粉法制三氯化铝及由三氯化铝电解制铝均被淘汰。本世纪七十年代由于世界上普遍重视节能,由于用三氯化铝电解制铝可比荷尔法用高纯氧化铝电解制铝节约30%的电耗,这就是为什么当时兴办三氯化铝制铝工业的理由,1977年首先由美国建立以三氯化铝电解制铝的工业,它的三氯化铝是由铅氧粉生产,工艺采用前述的阿尔科法工艺,是由美国铝业公司生产,该公司从1977年到1981年一直用三氯化铝试生产铝,如在1980年就曾用3.5万吨三氯化铝制取7000吨金属铝。由于经济上过不了关,该公司已经从1982年开始停止采用三氯化铝制铝技术。笔者认为要使三氯化铝制铝取得突破,首先要在铝氧粉制三氯化铝工艺在经济上取得突破。

2.用于制取二氧化钛。二氧化钛也称钛白粉,主要用于作颜料使用,它是用四氯化钛和氧气在高温下反应制取,其反应式为:

TiCl4+02-Ti02+2cl2

四氯化钛在气相氧化反应过程中,首先产生的晶型呈锐钛型,加入适量的三氯化铝后,晶型就加速转向金红石型。

3.用于制取氢化铅锂。氢化铝锂是极强的还原剂,广泛应用于有机和无机化学土业中,它也是火箭推进剂和高能燃料的添加剂。氢化铝锂是由氢化锂与三氯化铝反应生成,其反应式为:

4LiH+AlCl3---LiAlH4+3LiCl

三氯化铝除了上述各种用途外,还可用于制造氢硼化铝、各种铝化合物的制备,还大量应用于医药工业,由此可见,三氯化铝是一种极为重要的精细化工产品。

结晶三氯化铝也称六水三氯化铝。分子式是AlGl3.6H20。它与无水三氯化铝相比,用途相对较小。

三氯化铝的用途及质量控制

三氯化铝分无水三氯化铝和结 晶三氯化铝两种,无水三氯化铝简称三氯化铝或氯化铝。结晶三氯化铝称六水三氯化铝。无水三氯化铝是重要的无机氯化物,主要用作染料及中间体、苯和乙烯反应 制乙基苯、异丙苯法生产苯酚丙酮、烷基化反应等的催化剂,此外,香料、医药、农药、试剂、油漆等的制造也需要三氯化铝。

国内三氯化铝的生产工艺有铝锭法及铝氧粉法两种,年产能力约2.4万吨,其中铝锭法1.8万吨,占总量的75%。由于金属铝锭的供应比较紧张,多年 来不少厂使用杂铝代替金属铝锭生产三氯化铝。我厂自1977年以来,先后用过合金铝棒(板)、废旧铝管、报废的各类铝制品、牙膏壳及回收冶炼成份复杂的粗 制铝锭等生产三氯化铝。

三氯化铝质量完全符合部颁标准但不能满足用户生产上的要求,是三氯化铝生产厂经常碰到的问题。这主要因为铝锭来源不一,含杂质成份不同,氯化工艺条 件控制不一(尽管生产工艺简单),更因为三氯化铝作催化剂使用的面很广,不同的产品对三氯化铝的催化活性作用有不同的要求。为此,笔者对三氯化铝的应用 性,即不同的产品对三氯化铝质量的不同要求作了初步的研究探讨,受到了用户的好评,打开了销路,开拓了市场。

二、主要用途

(一)精制凡士林

金陵石化公司长江石油化工厂生产的精制凡士林主要供出口。几年来,我厂反复试验,探索到完全满足精制凡士林生产要求的三氯化铝。具体指标如下:

外观:颗粒状,粒径≤lOmm,棕黄色或黄色粉末。

工艺控制条件:氯化反应温度750℃±20℃,升华管温度218~440℃,通氯管插入熔融铝液中深度为150~200mm。

测试方法:取凡士林300g,加温至100℃,约15分种(脱水),待升温至130~135℃时,加入AICl330g,水3滴,搅拌30分钟,控 制反应温度在130~140℃(前后约l小时),沉淀,去渣,取清液lOOg,加温至120~125℃,缓慢加入20g白土(5分钟),控制温度 120~130℃,搅拌30分钟,过滤,与标准样比色,若大于或等于标准样白度,则该三氯化铝完全满足精制凡士林生产的要求。

(二)医药氯霉素,染料中间体2一氯蒽醌等

精制凡士林生产要求氯化铝表面积大、反应迅速、及时释放出大量氯化氢气、起到最佳助催化剂作用;和精制凡士林生产不同,氯霉素及2-氯蒽醌生产等要求反应缓慢、要求氯化铝为颗粒状、棕红色或深黄色最为适宜。

(三)烃化反应催化剂

烃化反应过程中,三氯化铝有如下的作用:(1)促成苯和乙烯生成乙基苯的反应。(2)氯化铝和副反应生成物多乙苯形成络合物,该络合物再与乙烯反应 生成乙基苯。生成络合物量的多少是烃化反应正常进行的重要因素。而不同量的氯化铝和多乙苯形成络合物的量却差异很大。烃化反应时对氯化铝的质量要求是能够 和多乙苯生成尽可能多的络合物,以保证烃化反应过程中不至造成副产物多乙苯过剩而逼迫停车;氯化铝在多乙苯中全溶,不至于因不全溶而造成残渣阻塞管路逼迫 停车清洗;氯化铝的消耗量尽可能低。

络合物是一种深褐色的油状液体,不溶于苯和多乙苯,其组成为:含化合的氯化铝26%,游离氯化铝1%,高分子烃类25%,苯和多乙苯48%。经反复 试验,认为氯化铝中释放出的HC1对生成络合物至关重要,反应中我们曾加入少量水,或加入少量氯乙烷,促使助催化剂HC1的生成,获得了非常满意的结果。

催化剂对反应物的络合作用,使反应顺利进行的过程,称为络合催化。

络合催化的主要步骤归纳为络合、插入反应、空位的恢复。反应物分子与配位数不饱和的络合物直接配位,也可取代原来的配位体,故络合催化又称配位催 化。新的配位体-x随即插入相邻的顺位M-y键,与-y结合成单配位体-x-y,同时再留下空位中心,M-y键属于不稳定的配位键,如碳键、氢键、加氢、 氯化和定向聚合等。反应的特征就在于反应物配位体对这些不稳定键的插入反应,而插入反应留下的空位中心又可使其它反应物的分子活化。

检验烃化反应中氯化铝质量优劣的方法是:

在3000毫升三颈烧瓶中,加入lOOOg多乙苯、300g氯化铝、l毫升水、搅拌、升温,搅拌速度200转/分,控制反应温度65℃±2,反应时 间8小时。反应结束后将反应物倒入量筒中测量络合物的量。若反应液无残渣,络合物量>600毫升,则该氯化铝可完全满足烃化反应的要求。我们认为, 氯化铝含量>98.5%,水不溶物<0.1%,粒度<10毫米,氯化反应温度800℃,通氯管插入铝液深度25厘米,该氯化铝基本可满 足上述要求。

三、铝锭中杂质含量对催化性能的影响

来源不同的杂铝,其中含有的杂质也不同,由于通氯反应温度实际控制范围很广(700~900℃),高温氯化造成氯化铝中含有氯化铁、氯化锡……以及 游离氯等。这些氯化物杂质的存在,实践证明,并不完全是坏事,甚至有助于催化反应。笔者认为,当前三氯化铝的部颁标准仅控制主含量、含铁量、水中不溶物这 三个指标是不完善的,不能正确反应产品质量的优劣。以上海五四农场生产的产品为例,生产原料铝锭,其中杂铝用量占总用量的3/5,天津化工研究院曾采用原 子分光光度计测定其三氯化铝中杂质的含量,其结果列于表1。
表1 三氯化铝中杂质含量

锦西化工研究院对有关厂氯化铝中杂质含量曾予以测定,结果列于表2。
表2  不同产地三氯化铝杂质含量

南京化工研究院也曾对上海五四农场氯化铝含水量进行测定,结果发现其含水量比南京生产的高出4倍。

根据我们的调查,上海五四农场生产的产品用于烃化反应其催化效果最佳,最受用户欢迎。该产品主要特点是:在多乙苯中全溶,和多乙苯反应形成的络化物 的量占多乙苯总量的65~75%(体积百分数),多乙苯转化率达50~51%。但上海五四农场生产的产品用于染料方面则效果较差。

四、结论

1.氯化铝氯化反应的工艺条件控制不一,如氯化温度、通氯量大小、升华温度、升华管高矮、冷凝温度、冷凝面积大小等不同,将生产出不同质量的氯化铝。

2.随着金属铝锭的供应日趋紧张,杂铝法和铝氧粉法将成为今后生产三氯化铝的主要方法。杂铝法生产的三氯化铝质量对烃化反应有益无害。

3.医药、染料行业对铝含量要求较高,不宜采用杂铝法。

4.不同用户对氯化铝的剂型,颗粒或粉末状有不同的要求,应区别对待。

5.在制定氯化铝国家标准时,应对产品质量全面衡量。

五、结语

生产金属铝锭要耗大量的电能,故从节能的观点,氯化铝生产工艺应采用铝氧粉法。但铝氧粉法工艺流程比较复杂,且设备装置庞大。铝锭法生产的产品质量 好于铝氧粉法,又可用杂铝代替铝锭,国内目前条件下还淘汰不了。铝氧粉法宜大规模生产,在国内集中建大装置,供应全国各地对三氯化铝的需求。铝锭法宜小规 模,或自产自用,或就地供应。

产品的销售和应用,应根据外商需求及国外市场价格高于国内市场的有利条件,尽量争取出口。国内三氯化铝除用作催化剂外,应扩大其在非催化剂方面的应用开发,例如开拓三氯化铝在二氧化钛颜料成核剂上的应用,在制造硼氢化铝、氢化铝锂及各种铝化合物方面的应用等。



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