一种长碳链烷基铝的间歇式制备方法及连续化制备方法与流程

本发明涉及烷基铝化合物制备领域，具体涉及一种长碳链烷基铝的间歇式制备方法及连续化制备方法。

背景技术：

1、烷基铝是一种具有特殊性质的化学品，最早作为齐格勒-纳塔型催化剂的组分之一在工业领域上应用，烷基铝可以作为金属的烷基化试剂，合成多种金属有机化合物，烷基铝在航天和军工方面也广为应用，可以作为火箭和喷气式发动机的高能燃料。按照烷基含有碳原子个数，可以将烷基铝分为短碳链烷基铝和长碳链烷基铝，烷基含有4个及以下碳原子为短碳链烷基铝，烷基含有4个以上碳原子为长碳链烷基铝，长碳链烷基铝广泛用于合成高级脂肪醇、羧酸、卤代烷和高级α-烯烃等化合物，目前工业上长碳链烷基铝的主要生产方法是以烯烃、氢气和铝粉为原料的直接合成法，这种制备方法需要在高压条件下进行，危险性大，反应过程需要氢气，增大了易燃易爆的风险，反应效率低，以氢化铝和烯烃为原料制备长碳链烷基铝时，氢化铝在储存过程中容易缓慢分解，并且多为间歇式生产，生产效率低。

2、有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明结合相关领域多年的设计及使用经验，设计制造了一种长碳链烷基铝的间歇式制备方法及连续化制备方法，来克服上述缺陷。

技术实现思路

1、对于现有技术中所存在的问题，本发明提供的一种长碳链烷基铝的间歇式制备方法及连续化制备方法，实现了常压下制备长碳链烷基铝，无需使用氢气，避免了氢气的易燃易爆风险，安全性高，得到的产物纯度可达92%以上，反应效率高，同时避免了直接使用氢化铝制备长碳链烷基铝时，氢化铝在储存过程中的缓慢分解问题，本发明可以连续化生产，生产效率高。

2、为了实现上述目的，本发明采用的第一个技术方案如下：一种长碳链烷基铝的间歇式制备方法，包括以下步骤：

3、（1）向充满惰性气体的反应器中加入短碳链烷基铝，在60-150℃下进行分解反应0.5-3.5小时，短碳链烷基铝分解成中间产物和相应烯烃，相应烯烃通过气体回收装置回收，还包括在上述分解反应的任一时间加入原料烯烃；

4、（2）分解反应结束后，在30-190℃进行恒温反应0.5-6.5小时，中间产物与原料烯烃反应得到长碳链烷基铝；

5、所述短碳链烷基铝为烷基含碳原子数≤4的三烷基铝；

6、所述原料烯烃含有的碳原子数＞4。

7、优选的，所述短碳链烷基铝与原料烯烃的摩尔比为1:3-9。

8、优选的，所述惰性气体选自氮气、氩气和氦气中的任一种或几种单质的组合物。

9、优选的，所述短碳链烷基铝选自三甲基铝、三乙基铝、三丙基铝、三正丁基铝和三异丁基铝中的任一种或几种化合物的组合物。

10、优选的，所述原料烯烃选自己烯、庚烯、辛烯、壬烯和癸烯中的任一种。

11、本发明采用的第二个技术方案如下：一种长碳链烷基铝的连续化制备方法，包括以下步骤：

12、（1）在惰性气体条件下，第一反应器维持温度在60-150℃内，并连续加入短碳链烷基铝，短碳链烷基铝分解生成中间产物和相应烯烃，相应烯烃通过气体回收装置回收；

13、（2）第一反应器中的液相流经第二反应器的同时，原料烯烃连续加入第二反应器中，中间产物与原料烯烃反应得到长碳链烷基铝；

14、所述第二反应器维持温度在30-190℃内；

15、所述短碳链烷基铝在第一反应器停留时间为0.2-3.5小时；

16、所述短碳链烷基铝为烷基含碳原子数≤4的三烷基铝；

17、所述原料烯烃含有的碳原子数＞4。

18、优选的，所述步骤（2）中第一反应器中的液相在第二反应器中的停留时间为0.3-6.5小时。

19、优选的，所述第二反应器中的液相进入第三反应器，在第三反应器中继续反应1/6-2小时，第三反应器的反应温度为30-190℃。

20、优选的，所述步骤（2）中第一反应器中的液相和原料烯烃加入摩尔速率比为1:3-9。

21、该发明的有益之处在于：

22、1.本发明反应条件温和，通过严格控制分解温度和时间使短碳链烷基铝分解产生中间产物和相应烯烃，中间产物包含氢化铝，含有氢化铝的中间产物可以与原料烯烃反应生成长碳链烷基铝，实现了常压下制备长碳链烷基铝，避免了传统工艺从铝粉制备长碳链烷基铝的高压风险，同时反应过程不使用氢气，避免了易燃易爆风险，安全性大大提高，间歇法制备的长碳链烷基铝的纯度可达96%以上，连续法制备的长碳链烷基铝的纯度可达92%以上，反应效率高，不需要额外添加溶剂，副产物少。

23、2.本发明包含氢化铝在内的中间产物与原料烯烃反应制备长碳链烷基铝，实现了氢化铝在内的中间产物的现用现生产，避免了直接使用氢化铝为原料制备长碳链烷基铝时，氢化铝储存过程中缓慢分解的缺点。

24、3.本发明中第一反应器和第二反应器采取串联的方式，实现了常压下连续生产长碳链烷基铝，生产效率高。

25、4.本发明中第三反应器作为第二反应器的补充反应装置，当第二反应器中中间产物和原料烯烃反应6.5小时后未完全反应时，第二反应器中的液相进入第三反应器，中间产物和原料烯烃继续反应，从而实现完全反应，同时避免液相长时间停留在第二反应器中影响第一反应器中液相进入第二反应器。

技术特征：

1.一种长碳链烷基铝的间歇式制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种长碳链烷基铝的间歇式制备方法，其特征在于，所述短碳链烷基铝与原料烯烃的摩尔比为1:3-9。

3.根据权利要求1所述的一种长碳链烷基铝的间歇式制备方法，其特征在于，所述惰性气体选自氮气、氩气和氦气中的任一种或几种单质的组合物。

4.根据权利要求1所述的一种长碳链烷基铝的间歇式制备方法，其特征在于，所述短碳链烷基铝选自三甲基铝、三乙基铝、三丙基铝、三正丁基铝和三异丁基铝中的任一种或几种化合物的组合物。

5.根据权利要求1所述的一种长碳链烷基铝的间歇式制备方法，其特征在于，所述原料烯烃选自己烯、庚烯、辛烯、壬烯和癸烯中的任一种。

6.一种长碳链烷基铝的连续化制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种长碳链烷基铝的连续化制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中第一反应器中的液相在第二反应器中的停留时间为0.3-6.5小时。

8.根据权利要求7所述的一种长碳链烷基铝的连续化制备方法，其特征在于，所述第二反应器中的液相进入第三反应器，在第三反应器中继续反应1/6-2小时，第三反应器的反应温度为30-190℃。

9.根据权利要求6所述的一种长碳链烷基铝的连续化制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中第一反应器中的液相和原料烯烃加入摩尔速率比为1:3-9。

技术总结本发明公开了一种长碳链烷基铝的间歇式制备方法及连续化制备方法，涉及烷基铝化合物制备领域，包括以下步骤：向充满惰性气体的反应器中加入短碳链烷基铝，在60‑150℃下进行分解反应0.5‑3.5小时，短碳链烷基铝分解成中间产物和相应烯烃，还包括在上述分解反应的任一时间加入原料烯烃；在30‑190℃进行恒温反应0.5‑6.5小时，中间产物与原料烯烃反应得到长碳链烷基铝，短碳链烷基铝为烷基含碳原子数≤4的三烷基铝，原料烯烃含有的碳原子数＞4。本发明实现了常压条件下制备长碳链烷基铝，避免了从铝粉制备长碳链烷基铝的高压风险，同时制备时不使用氢气，避免了易燃易爆氢气可能产生的风险，安全性高，得到的长碳链烷基铝纯度可达92%以上，可以连续化制备，生产效率高。技术研发人员：樊曰伟,孟召民受保护的技术使用者：潍坊达奥催化剂有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18