專利名稱：三甲基鎵制備和提純方法
技術(shù)領(lǐng)域：
三甲基鎵制備和提純方法反應(yīng)物三甲基鋁Me3Al與三氯化鎵GaCl3甲苯溶液分別從進(jìn)料管進(jìn)入反應(yīng)區(qū)域進(jìn)行反應(yīng)，生成三甲基鎵，三甲基鎵作為易揮發(fā)組分，在精餾段提純的工藝。
背景技術(shù)：
專利WO 00/37475所發(fā)明的裝置可以使三甲基鎵Me3Ga的制備連續(xù)化，其裝置是一個(gè)精餾柱。反應(yīng)區(qū)在柱的中部，反應(yīng)物三甲基鋁Me3Al與三氯化鎵GaCl3甲苯溶液按摩爾比3.5-5∶1分別從進(jìn)料管進(jìn)入反應(yīng)中心，反應(yīng)中心區(qū)溫度控制在130℃，柱中部以上該專利稱是柱的精餾段，三甲基鎵作為易揮發(fā)組分，在精餾段提純，純組分三甲基鎵在柱頂一部分回流，一部分作為產(chǎn)品進(jìn)行收集，柱頂溫度控制在56℃。柱中部以下該專利稱是柱的提餾段，仍然是反應(yīng)區(qū)，該專利又稱其為反應(yīng)柱。過量的三甲基鋁、反應(yīng)生成物一氯二甲基鋁及甲苯溶劑均作為難揮發(fā)組分從柱的底部流出，收集到一個(gè)稀釋罐中繼續(xù)處理。由于該專利采用精餾塔的結(jié)構(gòu)形式，三甲基鎵的發(fā)生過程基本是在柱的中部及其以下的提餾段中進(jìn)行。為了反應(yīng)充分，提餾段的塔板數(shù)必須相當(dāng)多才行，才得以保證物料間有足夠的接觸時(shí)間進(jìn)行反應(yīng)。生產(chǎn)三甲基鎵的化學(xué)反應(yīng)是這樣，三甲基鋁Me3Al與三氯化鎵GaCl3甲苯溶液在液相中相互作用，生成液相的三甲基鎵Me3Ga和一氯二甲基鋁Me2AlCl
在三甲基鎵沸點(diǎn)溫度56℃以上，生成的三甲基鎵汽化為汽體三甲基鎵蒸汽既是專利WO 00/37475精餾柱汽化組分的來(lái)源。
從上述反應(yīng)和過程看，存在液—液反應(yīng)和液—汽分離兩個(gè)傳質(zhì)過程。顯然有兩點(diǎn)值得注意1，液相組分Me3Al和GaCl3間需要有充分的相互接觸條件才有利于產(chǎn)物Me3Ga的生成；2，產(chǎn)物Me3Ga也需要迅速汽化，脫離與無(wú)關(guān)反應(yīng)物的接觸，才可以減少各種副反應(yīng)的發(fā)生。但WO 00/37475精餾柱結(jié)構(gòu)形式在提餾段滿足不了上述兩點(diǎn)要求，這是由于上升氣量很小對(duì)液相沒有強(qiáng)的鼓泡攪拌能力，同時(shí)下降的液體的持留量及持留時(shí)間也很短，所創(chuàng)造的液相各組分相互間作用條件因而也不充分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對(duì)已有技術(shù)上述這兩點(diǎn)提出改進(jìn)，本發(fā)明就是解決Me3Al和GaCl3間需要有充分的相互接觸，產(chǎn)物Me3Ga也需要迅速汽化，脫離與無(wú)關(guān)反應(yīng)物的接觸的技術(shù)問題，提供一種反應(yīng)接觸率高、便于提純的三甲基鎵制備和提純方法。
為了解決上述問題，本發(fā)明的三甲基鎵制備和提純方法，三甲基鋁Me3Al與三氯化鎵GaCl3甲苯溶液在液相中相互作用，生成液相三甲基鎵Me3Ga和一氯二甲基鋁Me2AlCl，液相三甲基鎵Me3Ga受熱轉(zhuǎn)換成氣態(tài)的三甲基鎵經(jīng)過精餾提純，其特征在于用一個(gè)氣提柱做為反應(yīng)柱的提餾段部分，并且讓液體充滿全柱成為連續(xù)相，用惰性氣體氮?dú)庾鳉馓彷d體，從氣提柱底通入，從氣提柱頂離開，氣體在有填料的液相中鼓泡通過，氣提柱溫度控制在三甲基鎵沸點(diǎn)溫度以上，離開氣提柱的N2-Me3Ga氣體進(jìn)入一個(gè)精餾柱，對(duì)產(chǎn)物Me3Ga進(jìn)行精餾法提純，氣體從柱底部進(jìn)入，在柱頂部氮?dú)庖莩觯谆壗?jīng)冷凝器冷凝，一部分回流，一部分作為高純產(chǎn)品加以收集。本發(fā)明用一個(gè)氣提柱替代WO 00/37475中的精餾反應(yīng)柱的提餾段部分，并且讓液體充滿全柱成為連續(xù)相，用惰性氣體氮?dú)庾鳉馓彷d體，從氣提柱底通入，從氣提柱頂離開，氣體在有填料的液相中鼓泡通過，氣提柱溫度控制在三甲基鎵沸點(diǎn)溫度以上，如80℃。離開氣提柱的N2-Me3Ga氣體進(jìn)入一個(gè)精餾柱，等同于WO00/37475柱的精餾段，對(duì)產(chǎn)物Me3Ga進(jìn)行精餾法提純，氣體從柱底部進(jìn)入，在柱頂部氮?dú)庖莩?，三甲基鎵?jīng)冷凝器冷凝，一部分回流，一部分作為高純產(chǎn)品加以收集。即，本發(fā)明的特點(diǎn)，也就是對(duì)WO 00/37475加以改進(jìn)的是1、用一個(gè)氣提柱替代專利WO 00/37475的精餾柱提餾段；2、液相組分充滿全氣提柱，成為連續(xù)相；3、向氣提柱通入惰性氣體作為氣提載體，由此強(qiáng)化對(duì)液體的鼓泡攪拌作用，促進(jìn)Me3Ga生成與汽化；4、氣提柱溫度控制在Me3Ga沸點(diǎn)溫度以上，但不要130℃，只需80℃就夠了；5、產(chǎn)品Me3Ga仍用精餾法提純，其結(jié)構(gòu)雖與WO 00/37475柱的精餾段相同，但加入了惰性組分氮?dú)猓纱藦?qiáng)化了氣—液傳質(zhì)交換作用。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有優(yōu)點(diǎn)如下液相各組分在氣提柱(反應(yīng)柱)中的滯留時(shí)間延長(zhǎng)，加之大量氣體的鼓泡攪拌，相互碰撞機(jī)會(huì)增加，提高了反應(yīng)效率。所產(chǎn)生的產(chǎn)物Me3Ga又可迅速汽化，被氣提氣氮?dú)鈳ё?，減少了副反應(yīng)發(fā)生的機(jī)會(huì)。三甲基鎵氣體純化過程仍采用精餾柱精餾段結(jié)構(gòu)，但此時(shí)由于惰性組分N2氣的通過，強(qiáng)化了氣—液傳質(zhì)交換作用，純化效果提高。


附圖表示了本發(fā)明的一種基本流程和裝置構(gòu)成示意圖，下面結(jié)合附圖的實(shí)例進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例實(shí)施例一、一種本發(fā)明三甲基鎵制備和提純方法，基本流程和裝置構(gòu)成如圖所示。圖中，1為氣提柱，2為氣提加熱器，3為精餾柱，4為精餾柱回流冷凝器，5為Me3Ga產(chǎn)品冷凝器，6氮?dú)馊肟冢?為Me3Al入口，8為GaCl3甲苯溶液入口，9為柱底排除物Me2AlCl甲苯溶液及過量Me3Al排出口，10為氣提物Me3Ga及N2自氣提柱排出口，11為與10連接的精餾柱氣體入口，12為精餾柱回流液出口，13為與12連接的回流液進(jìn)入氣提柱的入口，14為精餾柱柱頂氣體產(chǎn)品出口，15為與14連接的氣體產(chǎn)品進(jìn)入冷凝器的入口，16為不凝氣N2氣出口，17為液體產(chǎn)品Me3Ga收集口，18為通向柱底產(chǎn)物接受器的溢流管，19為除沫器。
Me3Al從進(jìn)料管7、GaCl3甲苯溶液從進(jìn)料管8進(jìn)入氣提柱1上部，Me3Al過量，Me3Al與GaCl3摩爾比為3.5～4.5∶1，N2氣從氣提柱1下部進(jìn)入氣提柱，氣提柱1為填料柱，氣提柱1的溫度由加熱器2控制，保持在60～90℃，N2氣氣量不超過氣提柱液泛量的70％和精餾柱液泛量的70％，N2氣在上升過程中，液相內(nèi)Me3Ga得以生成并迅速汽化，擴(kuò)散進(jìn)入N2氣氣泡中，含有Me3Ga的N2氣從氣提柱頂離開氣提柱1，包括從精餾柱3經(jīng)管12-13回流的液體在內(nèi)的Me3Al、GaCl3、甲苯等所有液體物料被N2提取了Me3Ga后，經(jīng)氣提柱1底部排出物溢流管9-18送入后處理罐作處理。含Me3Ga的N2氣從氣提柱頂通過10離開氣提柱1，經(jīng)管11進(jìn)入精餾柱3的底部向上運(yùn)動(dòng)，精餾柱3是填料柱，與回流下降的冷凝液進(jìn)行傳質(zhì)交換，Me3Ga得到提純，在精餾柱頂部回流冷凝器4上升的氣流中一部分Me3Ga冷凝，冷凝液下降回流，不凝氣N2和未凝的Me3Ga一起通過管14-15進(jìn)入Me3Ga產(chǎn)品冷凝器5，MeGa冷凝為高純產(chǎn)品，經(jīng)導(dǎo)管17加以收集，不凝的N2氣通過導(dǎo)管16加以排放，冷凝器4、5冷凝溫度控制在56℃。
實(shí)施例二、一種本發(fā)明的三甲基鎵制備和提純方法，三甲基鋁Me3Al與三氯化鎵GaCl3甲苯溶液在液相中相互作用，生成液相三甲基鎵Me3Ga和一氯二甲基鋁Me2AlCl，液相三甲基鎵Me3Ga受熱轉(zhuǎn)換成氣態(tài)的三甲基鎵經(jīng)過精餾提純，其特征在于用一個(gè)氣提柱做為反應(yīng)柱的提餾段部分，并且讓液體充滿全柱成為連續(xù)相，用惰性氣體氮?dú)庾鳉馓彷d體，從氣提柱底通入，從氣提柱頂離開，氣體在有填料的液相中鼓泡通過，氣提柱溫度控制在三甲基鎵沸點(diǎn)溫度以上，離開氣提柱的N2-Me3Ga氣體進(jìn)入一個(gè)精餾柱，對(duì)產(chǎn)物Me3Ga進(jìn)行精餾法提純，氣體從柱底部進(jìn)入，在柱頂部氮?dú)庖莩?，三甲基鎵?jīng)冷凝器冷凝，一部分回流，一部分作為高純產(chǎn)品加以收集。所用的設(shè)備及流程如附圖所示，其中氣提柱1直徑φ50mm，高250mm，加熱器2為50W，N2氣通氣量為240L/hr，Me3Al給料量250g/hr，GaCl3(甲苯溶液)給料量310g/hr，活性組分摩爾比3.5∶1，Me3Ga理論產(chǎn)率115g/hr。精餾柱3直徑φ20mm，高800mm，冷凝器4、5由水冷卻。經(jīng)4小時(shí)，收集到產(chǎn)品270g，收率59％，純度99.96％。
權(quán)利要求
一種三甲基鎵生產(chǎn)方法，三甲基鋁Me3Al與三氯化鎵GaCl3甲苯溶液在液相中相互作用，生成液相三甲基鎵Me3Ga和一氯二甲基鋁Me2AlCl，液相三甲基鎵Me3Ga受熱轉(zhuǎn)換成氣態(tài)的三甲基鎵經(jīng)過精餾提純，其特征在于用一個(gè)氣提柱做為反應(yīng)柱的提餾段部分，并且讓液體充滿全柱成為連續(xù)相，用惰性氣體氮?dú)庾鳉馓彷d體，從氣提柱底通入，從氣提柱頂離開，氣體在有填料的液相中鼓泡通過，氣提柱溫度控制在三甲基鎵沸點(diǎn)溫度以上，離開氣提柱的N2-Me3Ga氣體進(jìn)入一個(gè)精餾柱，對(duì)產(chǎn)物Me3Ga進(jìn)行精餾法提純，氣體從柱底部進(jìn)入，在柱頂部氮?dú)庖莩?，三甲基鎵?jīng)冷凝器冷凝，一部分回流，一部分作為高純產(chǎn)品加以收集。
全文摘要
三甲基鋁Me
文檔編號(hào)C07F5/00GK1872862SQ20051004659
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2005年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日
發(fā)明者王同文 申請(qǐng)人:大連保稅區(qū)科利德化工科技開發(fā)有限公司, 大連晶元電子氣體研究中心有限公司, 大連安佳光電子材料有限公司