一种溶剂置换法制备无水氯化钴的方法
【专利摘要】一种溶剂置换法制备无水氯化钴的方法涉及一种无机盐的制备方法，其主要步骤如下：（1）在中低温下进行CoCl2·6H2O的初步脱水，此步骤可以脱掉4分子的结晶水从而得到CoCl2·2H2O；（2）将CoCl2·2H2O中加入有机溶剂，利用有机溶剂将水分子进行置换；（3）进行共沸精馏脱水，得到溶剂化无水氯化钴；（4）在氮气氛围下，将溶剂化的无水氯化钴在管式炉中进行干燥，蒸出溶剂，得到无水氯化钴。所制备的氯化钴的纯度大于99%，回收率超过99%。本发明工艺简单，操作方便，工艺参数容易控制，对设备无特殊要求，易于工业化生产。
【专利说明】一种溶剂置换法制备无水氯化钴的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及无机盐工业领域。
【背景技术】
[0002]无水氯化钴是一种重要的精细化工原料，氯化钴的应用主要包含在仪器制造中用作生产气压计、比重计、干湿指示剂等。陶瓷工业用作着色剂。涂料工业用于制造油漆催干剂。畜牧业中用于配置复合饲料。酿造工业用作啤酒泡沫稳定剂。国防工业用于制造毒气罩。化学反应中用作催化剂。分折化学中用于点滴分析锌，单倍体育种，此外，还用于制造隐显墨水、氯化钴试纸，变色硅胶等。还用作氨的吸收剂。目前国内没有大规模进行生产，工业化无水氯化钴的生产研究一直受到我国化工工业的重视。
[0003]氯化钴晶体在室温下稳定，受热后失去结晶水变成蓝色，在潮湿的空气中则又变回红色。因此无水氯化钴的制备显得比较复杂。现有技术的生产方法是将六水合氯化钴直接进行加热脱水，此方法耗时长，能耗大，同时在加热过程中氯化钴会发生水解进而生成氧化钴黑色固体。专利CN 102357308 A报道采用将空气进行加热，以旋转状态进入喷雾干燥室与氯化钴水溶液进行热交换来制备无水氯化钴，此方法所需要的设备数目多，并且复杂，同时需要较高的温度(230-280°C)。CN 101041473 A报道用氢气和氯气燃烧所产生的高温气体与氯化钴进行热交换，并且需要电磁波的催化，此方法操作复杂，对设备性能要求高，操作危险性大，氯气泄露会对周边环境造成污染，对设备的要求较高。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种操作过程设备简单，安全环保、能耗低的溶剂置换制备无水氯化钴的方法。
[0005]为此本发明采用如下技术方案:
一种溶剂置换法制备无水氯化钴的方法，
1、将低水合氯化钴中的水分子进行置换得到溶剂化无水氯化钴，然后将其在氮气气氛中进行干燥得到无水氯化钴，避免了水存在时造成的氯化钴的水解。主要步骤包括以下几
I K
少:
步骤1:50-150°C下进行CoC126H20的初步脱水，此步骤可以脱掉4分子的结晶水从而得到 CoC122H20 ；
步骤2:将CoC122H20到加入乙醇，异丙醇，正丙醇，正丁醇，异丁醇，叔丁醇，仲丁醇，戊醇，异戊醇，3-戊醇等低碳醇以及乙腈，丙腈等有机溶剂中，机械搅拌进行充分的混合，用有机溶剂将水进行置换；
步骤3:进行共沸精馏脱水，得到溶剂化无水氯化钴；
步骤4:在氮气保护下，将溶剂化的无水氯化钴在管式炉中进行干燥，蒸出溶剂，得到无水氯化钴；
2、步骤I中加热温度为120°C，加热时间120min；3、步骤2中所述的的有机溶剂为乙醇，异丙醇，正丙醇，正丁醇，异丁醇，叔丁醇，仲丁醇，戊醇，异戊醇，3-戊醇等与低碳醇以及乙腈，丙腈等有机溶剂，将第一步中得到的低水合氯化钴加入有机溶剂中，进行充分的搅拌混合，使有机溶剂对水进行充分的置换；
4、步骤3中共进行常压共沸精馏脱水，用有机溶剂作为共沸剂进行共沸精馏脱水，所用的有机溶剂的量为低水合氯化钴质量的1-5倍，精馏回流比为5:1-10:1 ;
5、步骤4中干燥过程中，需要用氮气进行保护，管式炉的加热温度为100°C，干燥时间为120min，氮气的流速为50mL/min。
[0006]本技术方案工艺简单，操作方便，无需高温操作，工艺参数容易控制，对设备无特殊要求，安全无污染，易于工业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是无水氯化钴制备的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0008]实例一:(I)称取500g六水合氯化钴CoC126H20，放入烘箱中120°C加热120min，得到二水合氯化钴CoC122H20 ；
(2)将第一步得到的二水合氯化钴加入到无水乙醇中，进行充分的搅拌，用乙醇将低水合氯化钴中的水分子置换出来，乙醇的用量为二水合氯化钴质量的I倍；
(3)将第二步中得到的物质进行共沸精馏，加热温度为150°C，回流比为10:1进行采出塔顶液，直到塔顶温度达到78.5°C时，停止采出，共沸精馏结束，然后将多余的乙醇蒸出回收，得到溶剂化无水氯化钴；
(4)将第三步中得到的溶剂化无水氯化钴放入管式炉中，在氮气气氛中进行100°C加热120min将乙醇蒸出，得到无水氯化钴，称重m=270g，氯化钴的纯度为99.1%。
[0009]实例二:( I)称取500g六水合氯化钴，放入烘箱中120°C加热120min，得到二水合氯化钴；
(2)将第一步得到的二水合氯化钴加入到无水正丙醇中，进行充分的搅拌，用正丙醇将低水合氯化钴中的水分子置换出来，正丙醇的用量为二水合氯化钴质量的3倍；
(3)将第二步中得到的物质进行共沸精馏，加热温度为150°C，回流比为8:1进行采出塔顶液，直到塔顶温度达到97.2°C时，停止采出，共沸精馏结束，然后将多余的正丙醇蒸出回收，得到溶剂化无水氯化钴；
(4)将第三步中得到的溶剂化无水氯化钴放入管式炉中，在氮气气氛中100°C加热120min将正丙醇蒸出，得到无水氯化钴，称重m=270.5g，氯化钴的纯度为99.5%。
[0010]实例三:(I)称取500g六水合氯化钴，放入烘箱中120°C加热120min，得到二水合氯化钴；
(2)将第一步得到的二水合氯化钴加入到无水异丙醇中，进行充分的搅拌，用异丙醇将低水合氯化钴中的水分子置换出来，异丙醇的用量为二水合氯化钴质量的4倍；
(3)将第二步中得到的物质进行共沸精馏，加热温度为1501:，回流比为6:1进行采出塔顶液，直到塔顶温度达到82.4°C时，停止采出，共沸精馏结束，然后将多余的异丙醇蒸出回收，得到溶剂化无水氯化钴；(4)将第三步中得到的溶剂化无水氯化钴放入管式炉中，在氮气气氛中100°C加热120min将异丙醇蒸出，得到无水氯化钴，称重m=270.0g,氯化钴的纯度为99.6%。
[0011]实例四:(1)称取500g六水合氯化钴，放入烘箱中120°C加热120min，得到二水合氯化钴；
(2)将第一步得到的二水合氯化钴加入到乙腈中，进行充分的搅拌，用乙腈将低水合氯化钴中的水分子置换出来，乙腈的用量为二水合氯化钴质量的5倍；
(3)将第二步中得到的物质进行共沸精馏，加热温度为1501:，回流比为5:1进行采出塔顶液，直到塔顶温度达到76°C时，停止采出，共沸精馏结束，然后将多余的乙腈蒸出回收，得到溶剂化无水氯化钴；
(4)将第三步中得到的溶剂化无水氯化钴放入管式炉中，在氮气气氛中进行100°C加热120min将乙腈蒸出 ，得到无水氯化钴,称重m=271.1g,氯化钴的纯度为99.4%。
【权利要求】
1.一种溶剂置换法制备无水氯化钴的方法，其特征是:通过如下步骤进行: 步骤1:进行CoCl2KH2O的初步脱水，此步骤可以脱掉4分子的晶水从而得到CoC12.2H20 ； 步骤2 ^fCoCl2CH2O加入到低碳醇或者乙腈等有机溶剂中，进行充分的搅拌，进行水的置换； 步骤3:对溶剂置换后的氯化钴进行共沸精馏脱水，得到溶剂化无水氯化钴； 步骤4:在氮气保护下，将溶剂化的无水氯化钴在管式炉中进行干燥，蒸出溶剂，得到无水氯化钴。
2.根据权利要求1所述的一种溶剂置换法制备无水氯化钴的方法，其特征在于:步骤I中初步脱水温度为60°C _150°C，脱水时间为60min-240min。
3.根据权利要求书I或2所述的一种溶剂置换法制备无水氯化钴的方法，其特征在于:步骤I中所用的干燥方式为电热鼓风干燥法或真空干燥法。
4.根据权利要求1所述的一种溶剂置换法制备无水氯化钴的方法，其特征在于:步骤2中所用的有机溶剂为醇类物质，主要包括乙醇，异丙醇，正丙醇，正丁醇，异丁醇，叔丁醇，仲丁醇，戊醇，异戊醇，3-戊醇等低碳醇类物质以及乙腈，丙腈等,所用的有机溶剂的质量为CoCl2CH2O 质量的 1-5 倍。
5.根据权利要求1或4所述的一种溶剂置换法制备无水氯化钴的方法，其特征在于:步骤2中所用的搅拌方式为磁力搅拌或者机械搅拌，搅拌的时间为30-90min。
6.根据权利要求1所述的一种溶剂置换法制备无水氯化钴的方法，其特征在于:步骤3中共沸精馏脱水时回流比控制为1:1-10:1，塔顶温度为50-150°C，塔釜的加热温度为100-200。。。
7.根据权利要求1或6所述的一种溶剂置换法制备无水氯化钴的方法，其特征在于:步骤3中采用的精馏方式为常压精馏，精馏柱的高度为l-2m。
8.根据权利要求1所述的一种溶剂置换法制备无水氯化钴的方法，其特征在于:步骤4中采用管式炉进行干燥时，加热温度控制在50-200°C，时间为30-150min，保护气为氮气或者氩气。
9.根据权利要求1或8所述的一种溶剂置换法制备无水氯化钴的方法，其特征在于:步骤4中采用管式炉进行干燥时，氮气的流速为10-60mL/min。
【文档编号】C01G51/08GK104129817SQ201410294456
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】孙国新, 孙智猛, 牟晓磊 申请人:济南大学