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公開番号2025035735
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-14
出願番号2023142973
出願日2023-09-04
発明の名称無水塩化アルミニウムの製造方法
出願人株式会社高純度化学研究所
代理人個人,個人
主分類C01F 7/58 20060101AFI20250307BHJP(無機化学)
要約【課題】AlCl₃を含む塩化物溶融塩を、AlCl₃単塩の融点より遥かに低温で減圧下に蒸留して、水分量を100ppm以下まで低減する、AlCl₃の製造方法の提供。
【解決手段】蒸発器と真空ポンプを少なくとも備える蒸発装置で、AlCl₃ 35～70モル%と、1,3-ジメチルイミダゾリウムクロリド、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムクロリド(EMIC)、1-メチル-3-プロピルイミダゾリウムクロリド、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムクロリド、1-メチル-3-ペンチルイミダゾリウムクロリド、1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウムクロリド、1-ヘプチル-3-メチルイミダゾリウムクロリドまたは1-メチル-3-オクチルイミダゾリウムクロリドであるオニウム塩化物 65～30モル%とからなる室温溶融塩(AlCl₃とオニウム塩化物の合計100モル%)を入れた蒸発器を30～80℃及び0.01～8Paで加熱して、該室温溶融塩からAlCl₃を気化させる工程1と、気相のAlCl₃蒸気を冷却して凝固させ、水分量が100ppm以下のAlCl₃を回収する工程2とを有する無水AlCl₃の製造方法。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
蒸発器と真空ポンプとを少なくとも備える蒸発装置において、
塩化アルミニウム３５～７０モル％と、
１,３－ジメチルイミダゾリウムクロリド、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムクロリド（ＥＭＩＣ）、１－メチル－３－プロピルイミダゾリウムクロリド、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－メチル－３－ペンチルイミダゾリウムクロリド、１－ヘキシル－３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－ヘプチル－３－メチルイミダゾリウムクロリドまたは１－メチル－３－オクチルイミダゾリウムクロリドであるオニウム塩化物６５～３０モル％とからなる室温溶融塩（ただし、塩化アルミニウムとオニウム塩化物との合計は１００モル％である。）を入れた蒸発器を３０～８０℃の温度および０．０１～８Ｐａの減圧下に加熱して、前記室温溶融塩から塩化アルミニウムを気化させる工程１と、
気相となった塩化アルミニウム蒸気を冷却して凝固させ、水分量が１００ｐｐｍ以下の塩化アルミニウムを回収する工程２と、を有することを特徴とする無水塩化アルミニウムの製造方法。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記蒸発装置が、キャリアガスを供給するためのガス吹き込みパイプと、ガス出口パイプとをさらに備え、
前記工程１および２の間、前記ガス吹き込みパイプを通してキャリアガスを室温溶融塩内に導入し、バブリングによるキャリアガスと室温溶融塩との気液接触を行うことを特徴とする請求項１に記載の無水塩化アルミニウムの製造方法。
【請求項３】
蒸発器と、キャリアガスを供給するためのガス吹き込みパイプと、ガス出口パイプとを少なくとも備える蒸発装置において、
塩化アルミニウム３５～７０モル％と、
１,３－ジメチルイミダゾリウムクロリド、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムクロリド（ＥＭＩＣ）、１－メチル－３－プロピルイミダゾリウムクロリド、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－メチル－３－ペンチルイミダゾリウムクロリド、１－ヘキシル－３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－ヘプチル－３－メチルイミダゾリウムクロリドまたは１－メチル－３－オクチルイミダゾリウムクロリドであるオニウム塩化物６５～３０モル％とからなる室温溶融塩（ただし、塩化アルミニウムとオニウム塩化物との合計は１００モル％である。）を入れた蒸発器を３０～８０℃の温度で加熱して、前記室温溶融塩から塩化アルミニウムを気化させる工程１と、
気相となった塩化アルミニウム蒸気を冷却して凝固させ、水分量が１００ｐｐｍ以下の塩化アルミニウムを回収する工程２とを有し、
前記工程１および２の間、前記ガス吹き込みパイプを通してキャリアガスを室温溶融塩中に導入し、バブリングによるキャリアガスと室温溶融塩との気液接触を行うことを特徴とする無水塩化アルミニウムの製造方法。
【請求項４】
蒸発器と、キャリアガスを供給するためのガス吹き込み用底面フィルターと、ガス出口パイプとを少なくとも備える蒸発装置において、
塩化アルミニウム３５～７０モル％と、
１,３－ジメチルイミダゾリウムクロリド、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムクロリド（ＥＭＩＣ）、１－メチル－３－プロピルイミダゾリウムクロリド、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－メチル－３－ペンチルイミダゾリウムクロリド、１－ヘキシル－３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－ヘプチル－３－メチルイミダゾリウムクロリドまたは１－メチル－３－オクチルイミダゾリウムクロリドであるオニウム塩化物６５～３０モル％とからなる室温溶融塩（ただし、塩化アルミニウムとオニウム塩化物との合計は１００モル％である。）を入れた蒸発器を３０～８０℃の温度で加熱して、前記室温溶融塩から塩化アルミニウムを気化させる工程１と、
気相となった塩化アルミニウム蒸気を冷却して凝固させ、水分量が１００ｐｐｍ以下の塩化アルミニウムを回収する工程２とを有し、
前記工程１および２の間、前記ガス吹き込み用底面フィルターを通してキャリアガスを室温溶融塩中に導入し、バブリングによるキャリアガスと室温溶融塩との気液接触を行うことを特徴とする無水塩化アルミニウムの製造方法。
【請求項５】
蒸発器と、真空ポンプと、キャリアガスを供給するためのガス吹き込み用底面フィルターと、ガス出口パイプとを少なくとも備える蒸発装置において、
塩化アルミニウム３５～７０モル％と、
１,３－ジメチルイミダゾリウムクロリド、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムクロリド（ＥＭＩＣ）、１－メチル－３－プロピルイミダゾリウムクロリド、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－メチル－３－ペンチルイミダゾリウムクロリド、１－ヘキシル－３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－ヘプチル－３－メチルイミダゾリウムクロリドまたは１－メチル－３－オクチルイミダゾリウムクロリドであるオニウム塩化物６５～３０モル％とからなる室温溶融塩（ただし、塩化アルミニウムとオニウム塩化物との合計は１００モル％である。）を入れた蒸発器を３０～８０℃の温度および０．０１～８Ｐａの減圧下に加熱して、前記室温溶融塩から塩化アルミニウムを気化させる工程１と、
気相となった塩化アルミニウム蒸気を冷却して凝固させ、水分量が１００ｐｐｍ以下の塩化アルミニウムを回収する工程２とを有し、
前記工程１および２の間、前記ガス吹き込み用底面フィルターを通してキャリアガスを室温溶融塩中に導入し、バブリングによるキャリアガスと室温溶融塩との気液接触を行うことを特徴とする無水塩化アルミニウムの製造方法。
【請求項６】
前記ガス吹き込み用底面フィルターがディフュージョン煉瓦製またはガラス繊維製であることを特徴とする、請求項４または５に記載の無水塩化アルミニウムの製造方法。
【請求項７】
前記オニウム塩化物が１－エチル－３－メチルイミダゾリウムクロリド（ＥＭＩＣ）であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の無水塩化アルミニウムの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高純度の無水塩化アルミニウムの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
無水塩化アルミニウムは、炭化水素の異性化もしくは脱水素反応、フリーデル・クラフツ反応の触媒、またはクラッキングの触媒等の用途に広く用いられている。無水塩化アルミニウムは、アルミニウム溶湯の中に塩素ガスを吹き込む直接反応方式において、昇華生成した塩化アルミニウムガスを冷却器で凝固させるのがその一般的な製造方法である。この方法は、アルミニウムと塩素ガスとを直接反応させるため、高い反応温度を必要とする。そのため、塩素ガス中にわずかに含まれる水分、酸素または二酸化炭素が、高温のアルミニウムと反応して水素ガスを発生したり、酸化アルミニウムや炭素粉などを生成して、高純度アルミニウムの製造において、純度および歩留まりの低下を引き起こす原因となる。
【０００３】
純粋の無水塩化アルミニウムは白色固体であるが、工業的に製造される無水塩化アルミニウムは、淡黄色から灰色を呈している。その色相が淡黄色の場合は主として他の金属塩化物が混入し、灰色の場合は原料のアルミニウムおよび不定型炭素が混入している。このような不純物を除去する方法として、反応炉内で７００～８００℃に保持したアルミニウム溶湯中に、二酸化炭素含有量を２０容量ｐｐｍ以下に低減した精製塩素ガスを導入し、生成した塩化アルミニウムガスを冷却器で凝固させ固体の無水塩化アルミニウムを回収する方法が開示されている（特許文献１）。
【０００４】
また、リチウム電池用原料の要求を満たす高純度無水塩化アルミニウムを製造する場合、生成回収した塩化アルミニウムを再度、昇華精製することが行われている。しかしながら、固体状の塩化アルミニウムを再加熱するため、熱効率および生産性が低いことが問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第３５２８４２４号公報
特許平６－２６３４３８号公報
【非特許文献】
【０００６】
上田幹人および宇井幸一著、「表面技術」、６０巻、ｐ．４９１～４９６、２００９年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、塩化アルミニウムは昇華性の物質であり、塩化アルミニウム単塩では溶融塩を形成することができない。そのため、室温で塩化アルミニウムの溶融塩を形成する場合、ルイス酸である塩化アルミニウムとルイス塩基である無機塩化物または有機塩化物とを混合することが行われている。非特許文献１によると、塩化アルミニウム、１－ブチルピリジニウムクロリド（ＢＰＣ）および１－エチル－３－メチルイミダゾリウムクロリド（ＥＭＩＣ）の各材料の融点は常温よりはるかに高いが、塩化アルミニウムとＢＰＣとの混合塩、または、塩化アルミニウムとＥＭＩＣとの混合塩では、その融点は常温以下になり、さらに圧力条件を調整すれば、塩化アルミニウムをより低温で蒸留することができる。特許文献２では、ＥＭＩＣと粗塩化アルミニウムとからなる常温溶融塩を冷却管付きフラスコに投入し、常圧窒素気流下で１２０℃に加熱して、塩化アルミニウムを蒸留し、冷却管に付着した白色固体を回収する方法が報告されている。
【０００８】
本発明は、水分量を１００ｐｐｍ以下まで低減した無水塩化アルミニウムの製造方法であって、塩化アルミニウムを含む塩化物溶融塩を、塩化アルミニウム単塩の融点よりはるかに低い温度でかつ減圧下で蒸留することによる、塩化アルミニウムの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の無水塩化アルミニウムの製造方法は、蒸発器と真空ポンプとを少なくとも備える蒸発装置において、塩化アルミニウム３５～７０モル％と、１,３－ジメチルイミダゾリウムクロリド、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムクロリド（ＥＭＩＣ）、１－メチル－３－プロピルイミダゾリウムクロリド、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－メチル－３－ペンチルイミダゾリウムクロリド、１－ヘキシル－３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－ヘプチル－３－メチルイミダゾリウムクロリドまたは１－メチル－３－オクチルイミダゾリウムクロリドであるオニウム塩化物６５～３０モル％とからなる室温溶融塩（ただし、塩化アルミニウムとオニウム塩化物との合計は１００モル％である。）を入れた蒸発器を３０～８０℃の温度および０．０１～８Ｐａの減圧下に加熱して、前記室温溶融塩から塩化アルミニウムを気化させる工程１と、気相となった塩化アルミニウム蒸気を冷却して凝固させ、水分量が１００ｐｐｍ以下の塩化アルミニウムを回収する工程２と、を有することを特徴とする。
【００１０】
前記蒸発装置は、キャリアガスを供給するためのガス吹き込みパイプと、ガス出口パイプとをさらに備え、前記工程１および２の間、前記ガス吹き込みパイプを通してキャリアガスを室温溶融塩内に導入し、バブリングによるキャリアガスと室温溶融塩との気液接触を行うことが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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