氢化铝锂制备工艺设计

《氢化铝锂制备工艺设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、氢化铝锂制备工艺设计朱改博（四川大学化学工程学院，四川成都610065）【摘　要】根据Schlessinger法制备LiAlH4的工艺原理及其物料性质，设计了工艺路线，确定了主要技术参数，在此基础上进行了设备选型，并通过试验验证该工艺路线可行，设备安全可靠，产品品位达到了98%以上，产品可在多种领域得到广泛应用。.jyqkol（3）2　主要物料性质及质量指标该反应过程中所用原料主要有LiH、AlCl3、LiAlH4引发剂、乙醚、高纯氩气等，以下是各主要物料质量技术标准及指标。2.1　LiH的物化性质及质量指

2、标LiH是一种白色半透明结晶块状物或粉末，立方晶体。工业品常微带蓝灰色，密度0.78g/cm3，熔点688.7℃，沸点在950℃以上。可溶于乙醚。常温下在干燥空气中能稳定存在，高温则分解为氢和锂。块状者较粉状者稳定。粉状者与潮湿空气接触能着火，遇水分解生成氢氧化锂和氢气，在乙醚中与氯化铝反应生成LiAlH4。是有机合成反应中的重要还原剂。2.2　AlCl3的物化性质AlCl3为白色至淡黄色结晶粉末，分子量为133.34，相对密度为2.44（25℃），熔点190℃（0.25MPa），升华温度为177.8℃，易

3、溶于水、乙醇、氯仿、四氯化碳、乙醚。微溶于苯，吸水性强，极易潮解，露置空气中易吸收水分并水解产生氯化氢，遇水后会发生热而引起爆炸，有很强的腐蚀性。2.3　乙醚的物性乙醚（分子式：C2H5OC2H5），无色易挥发的流动液体，易燃，有芳香气味。具有吸湿性，味甜。沸点34.5℃，凝固点-116.3℃。相对密度0.7145（20℃）。蒸气压（20℃）58.9283kPa。乙醚是一种有毒物质，长久呼吸乙醚气体能使呼吸器官受到刺激，发炎，记忆力减弱，产生颓伤情绪等。燃烧时产生毒物，可使人昏迷，甚至死亡，空气中最高容许浓

4、度1200mg/L。乙醚为一级易燃品，爆炸极限1.85%～36.5%（-45～+13℃），极易燃烧，遇明火即爆炸，能生成爆炸性过氧化物，与过氯酸或氯作用也发生爆炸。2.4　LiAlH4的性质LiAlH4是一种白色或灰白色多孔的微晶性粉末，相对密度为0.917，125℃分解，易溶于乙醚，市售有LiAlH4固体、LiAlH4的乙醚溶液（1.0mol/L）等，常温下在干空气中能稳定存在，在潮湿空气中剧烈水解，释放出大量的氢气并引起燃烧。是一个非常重要的还原剂，通常在室温就能进行，在有机合成中应用极广。但毒性较大，

5、遇水和醇发生剧烈反应，一般需在无水乙醚和四氢呋喃等惰性溶剂中使用。3　工艺流程的设计3.1　关键技术问题的解决采用Schlessinger法生产LiAlH4，根据反应原料的相关性质，关键是要解决易燃易爆问题，为此，我们在设计中主要从以下几方面进行考虑。3.1.1　反应散热问题的解决该反应是放热反应，在反应过程中考虑到其安全性，对反应的散热进行了设计。主要从以下几方面进行考虑：LiH与AlCl3反应所释放出的反应热，该热量若不及时带走，会引起爆炸；AlCl3溶解于乙醚所产生的溶解热；AlCl3与乙醚中的水分反

6、应会产生反应热。该热量会促使乙醚温度上升并且挥发，从而引起AlCl3溶解效果减弱，大大影响反应效率；为此，对反应器、手套箱、蒸发器等设备进行冷却设计以满足其工艺要求。3.1.2　系统水分问题的解决由于LiAlH4遇水会发生剧烈反应，甚至爆炸，所以反应过程中需严格控制原料中的水分，对用来溶解AlCl3的乙醚中的水分就必须严格控制。乙醚原料中水分含量约为3%，必须进行除水后才可使用，经过多种除水方法试验，得知乙醚经4A分子筛除水后水分含量可降至200ppm以下，可满足试验要求。采用4A分子筛是一种干燥剂，溶于强

7、酸或强碱，不溶于水和有机溶剂。有效孔径为0.42nm，能吸附H2O、He、Ne、O2、N2、H2等。对含水量低、温度高、流量大的气体和液体均有很高的干燥能力。3.1.3　LiAlH4产品与乙醚分离问题的解决为获得LiAlH4产品，必须将LiAlH4与乙醚分离。由于乙醚的沸点比较低，为34.5℃。因此，我们采用了旋转蒸发器对乙醚进行蒸发，将旋转蒸发器水浴锅的温度控制在40～45℃时，可满足工艺要求。3.2　工艺过程的设计在解决以上关键技术问题的前提下，设计工艺过程：将乙醚经4A分子筛除水后加入手套箱中的反应器

8、及AlCl3溶解器中，向反应器中缓慢地加入LiH，直到全部溶解。在手套箱中将AlCl3粉末研磨后加入溶解器中溶解，溶解后缓慢地加入反应器中，一边加入一边进行搅拌；再将少许引发剂LiAlH4（2～3g）缓慢加入反应器中，并进行搅拌直至完全溶解，停止搅拌静置约24h，在反应器底部有白色沉淀物出现。用真空抽滤器过滤反应器中的溶液，反复过滤几次；将滤液加入旋转蒸发器中进行蒸发结晶，可获得LiAlH4产品。试验中必须加强通