一种四氟化硅、甲醇和铝制备硅酸甲酯和氟化铝的方法.pdf

本发明涉及化工技术领域，特别涉及一种利用四氟化硅气体进行醇解制备硅酸甲酯和氟化铝的方法，包括如下几个步骤：a.将配置好的四氟化硅醇溶液和金属铝粉加入到合成反应器中；b.将反应器的温度升高至预定温度反应；c.反应完毕后，产物进行真空抽滤将固液进行分离；d.将步骤c得到的固体用甲醇进行清洗、干燥得到目标产物无水氟化铝；e.将步骤c得到的滤液进行蒸馏除去甲醇，得到高沸点的硅酸甲酯。本发明能够对磷肥企业副产物中氟、硅资源进行高效综合利用。

权利要求书一种四氟化硅、甲醇和金属铝粉制备硅酸甲酯和氟化铝的方法，其特征在于，步骤为：
a. 将配置好的四氟化硅甲醇溶液和金属铝粉加入到合成反应器中；
b. 将反应器的温度升至预定的反应温度；
c. 反应完毕后，产物进行固液分离；
d. 将步骤c得到的固体用甲醇进行洗涤、干燥得到目标产物为无水氟化铝；
e.将步骤c得到的滤液进行蒸馏除去甲醇，得到高沸点的硅酸甲酯。
按权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a四氟化硅甲醇溶液中的四氟化硅浓度为10%‑30%。
按权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a中加入金属铝粉粒度为6‑270微米。
按权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中，预定的反应温度为20‑70℃，反应时间为1‑12h。
按权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤e中，蒸馏的温度为40‑70℃，蒸馏压力为0.3‑1 bar。

说明书一种四氟化硅、甲醇和铝制备硅酸甲酯和氟化铝的方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域，特别涉及一种利用四氟化硅气体进行醇解制备硅酸甲酯和无水氟化铝的方法，尤其是对磷肥企业副产物中氟、硅资源高效率和高效益综合利用的方法。
 
背景技术
硅酸甲酯主要作为有机合成中间原料出现，过去较少作为商品流通，这与此前其下游产业规模较小有关。近年来，随着工业发展硅酸甲酯在生产耐热、耐化学作用的涂料，有机硅溶剂和精密铸造用粘合剂以及电子工业的绝缘材料、光学玻璃处理剂及凝结剂等方面的工业化开发已经逐渐展开，未来市场前景十分广阔。
氟化铝是氟化工行业的一种精细下游产品，也是一种重要的无机化工原料，目前世界上约95%的氟化铝是用于电解铝行业，是电解铝生产中必须使用的用以降低Al2O3熔点和提高电解质导电率的助熔剂之一，用于补充电解时冰晶石融熔液中消耗的氟化铝成分；部分氟化铝用作陶瓷的外层釉彩和搪瓷釉的助熔剂，非铁金属冶炼的熔剂，金属焊接中的焊接液以及催化剂行业。
SiF4是湿法磷酸和磷肥生产的副产物。目前，我国磷肥产业副产的SiF4都是用水吸收后以氟硅酸的形式回收，并以生产氟硅酸钠副产品为主，由于生产厂家众多，产品供大于求，企业经济效益低下，部分小企业甚至放弃了氟硅酸的回收，这样不但造成宝贵的氟、硅资源的流失，同时也严重破坏和污染环境。就我国磷肥产业对副产物的氟、硅资源综合利用的传统工艺和产品状况来说，无论采用何种工艺路线，均存在产品附加值低，产品品种少，经济效益低和环境效益差的缺点，未能做到SiF4的高效益综合利用。因此十分有必要找寻新的途径，加大对湿法磷酸和磷肥生产的副产物SiF4进行有效利用，途径之一是通过本专利的方法生产出高附加值的无水氟化铝和硅酸甲酯。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的对四氟化硅利用不合理的技术缺陷，提供了一种利用磷肥企业副产物四氟化硅进行醇解制备高附加值的硅酸甲酯和氟化铝产品，且过程中不会产生难以处理的对环境污染的废弃物，能高效地利用磷肥生产副产物四氟化硅的一种方法。
本发明所述的四氟化硅醇解制备硅酸甲酯和无水氟化铝的方法包括如下几个步骤：a.将配置好的四氟化硅醇溶液和金属铝粉加入到合成反应器中；b.将反应器的温度升高至预定温度反应；c.反应完毕后，产物进行过滤将固液进行分离；d.将步骤c得到的固体用甲醇进行清洗、干燥得到目标产物无水氟化铝；e.将步骤c得到的滤液进行蒸馏除去甲醇，得到高沸点的硅酸甲酯。
步骤a中，醇为甲醇，四氟化硅的醇溶液浓度为10%‑30%，加入的金属铝粉的粒度为6‑270微米。
步骤b中，反应温度为20‑70℃，反应时间为1‑12h。
步骤e中，蒸馏的温度为40‑70℃，蒸馏压力为0.3‑1 bar。
本发明的原理，根据如下方程式进行描述和说明：

本发明的创新性在于可以采用简单的一步法来制备得到两种高附加值的产物——硅酸甲酯和无水氟化铝，步骤简单，经济合理，具有极高的环境价值和经济价值。
本发明的环境价值在于四氟化硅和铝粉能够反应完全，剩余的醇能够循环使用，没有环境污染。
本发明的经济价值在于延伸了磷肥企业对氟硅资源利用的产业链，一步法同时得到了两种高附加值的产品，做到了对氟硅资源的综合高效利用。
本发明的新工艺方法可采用现有的技术并且经过大规模的工业生产验证的单元设备来实现。
 
具体实施方式
本发明所述的四氟化硅醇解制备硅酸甲酯和氟化铝的方法将在下述的实施例中加以详细说明，但不限于实施例。
实施例 1
将质量分数为10%的四氟化硅甲醇溶液1040 g和粒度为75微米的铝粉50g加入到合成反应器中，将温度逐渐升高到30 ℃后，反应6h。反应完毕后，将产物进行真空抽滤，抽滤得到固体和滤液。将固体用无水甲醇进行洗涤，得到目标产物无水氟化铝。将滤液蒸馏除去多余的甲醇，得到高沸点的硅酸甲酯。
实施例 2
将质量分数为24%的四氟化硅甲醇溶液434 g和粒度为13微米的铝粉50g加入到合成反应器中，将温度逐渐升高到30 ℃后，反应1 h。反应完毕后，将产物进行真空抽滤，抽滤得到固体和滤液。将固体用无水甲醇进行洗涤，得到目标产物无水氟化铝。将滤液蒸馏除去多余的甲醇，得到高沸点的硅酸甲酯。
实施例 3
将质量分数为14%的四氟化硅甲醇溶液743 g和粒度为75微米的铝粉50g加入到合成反应器中，将温度逐渐升高到30 ℃后，反应6h。反应完毕后，将产物进行真空抽滤，抽滤得到固体和滤液。将固体用无水甲醇进行洗涤，得到目标产物无水氟化铝。将滤液蒸馏除去多余的甲醇，得到高沸点的硅酸甲酯。
实施例 4
将质量分数为14%的四氟化硅甲醇溶液743 g和粒度为270微米铝粉50g加入到合成反应器中，将温度逐渐升高到60 ℃后，反应6h。反应完毕后，将产物进行真空抽滤，抽滤得到固体和滤液。将固体用无水甲醇进行洗涤，得到目标产物无水氟化铝。将滤液蒸馏除去多余的甲醇，得到高沸点的硅酸甲酯。
实施例 5
将质量分数为14%的四氟化硅甲醇溶液743 g和粒度为5微米的铝粉50 g加入到合成反应器中，将温度逐渐升高到60 ℃后，反应10h。反应完毕后，将产物进行真空抽滤，抽滤得到固体和滤液。将固体用无水甲醇进行洗涤，得到目标产物无水氟化铝。将滤液蒸馏除去多余的甲醇，得到高沸点的硅酸甲酯。
实施例 6
将质量分数为30%的四氟化硅甲醇溶液367 g加入到合成反应器中，将温度逐渐升高到60 ℃后，在6小时内分批加入粒度为10微米的铝粉50 g，反应12h。反应完毕后，将产物进行真空抽滤，抽滤得到固体和滤液。将固体用无水甲醇进行洗涤，得到目标产物无水氟化铝。将滤液蒸馏除去多余的甲醇，得到高沸点的硅酸甲酯。
实施例 7
将粒度为100微米的铝粉50g铝粉和300mL甲醇加入到合成反应器中，将温度逐渐升高到60 ℃后，在6小时内分批加入质量分数为14%的四氟化硅甲醇溶液743 g，反应12h。反应完毕后，将产物进行真空抽滤，抽滤得到固体和滤液。将固体用无水甲醇进行洗涤，得到目标产物无水氟化铝。将滤液蒸馏除去多余的甲醇，得到高沸点的硅酸甲酯。
实施例8
将质量分数为20%的四氟化硅甲醇溶液616g和粒度为150微米的铝粉50 g加入到合成反应器中，将温度逐渐升高到60 ℃后，反应12 h。反应完毕后，将产物进行真空抽滤，抽滤得到固体和滤液。将固体用无水甲醇进行洗涤，得到目标产物无水氟化铝。将滤液蒸馏除去多余的甲醇，得到高沸点的硅酸甲酯。
实施例9
将质量分数为20%的四氟化硅甲醇溶液616 g和粒度为200微米的铝粉50 g铝粉加入到合成反应器中，将温度逐渐升高到60 ℃后，反应12h。反应完毕后，将产物进行真空抽滤，抽滤得到固体和滤液。将固体用无水甲醇进行洗涤，得到目标产物无水氟化铝。将滤液蒸馏除去多余的甲醇，得到高沸点的硅酸甲酯。