本发明涉及一种无机化合物的制造方法,更具体地说,本发明涉及一种四氯化锡的制造方法,该方法制造的四氯化锡被用于PVC制品的热稳定剂,染料的媒染剂,润滑油添加剂,制造晒图纸和感光纸以及处理玻璃表面以形成电涂层和提高抗磨性等。特别是近几年来用作异丁烯,α-甲基苯乙烯等阳离子聚合催化剂。
目前,通常使用气,固非均相反应方法制造四氯化锡。由于锡、氯反应是放热反应,反应温度在很短时间内很快超过锡的熔点温度(231.5℃),所以反应过程中常常由于锡的熔化导致氯气通道堵塞,因而造成停产。此外,因为氯气在锡锭中的流动是沟流流动,所以氯气在锡表面接触面积小,停留时间短,造成氯气利用率低,影响四氯化锡收率。同时,由于尾气中氯气含量过高对环境影响较大。
本发明的目的在于克服上述现有技术中氯气通道经常堵塞,四氯化锡收率低等缺点,提供一种不采用气、固非均相反应方法,并且四氯化锡收率相当高的效果理想的新方法。
本发明的技术要点在于,采用气、液、固非均相反应制取四氯化锡。在合成塔内,锡全部淹没在四氯化锡液相中,在常温下,氯气通过硫酸干燥后进入塔内,氯、锡进行反应,因反应放热,在气、液、固非均相状态下塔内温度上升但较缓慢。控制塔内温度不超过11.4℃(四氯化锡沸点为114℃),此时锡不可能熔化,因反应温度较气、固非均相反应低得多,温度下降,反应速率提高,同时氯在四氯化锡中溶解度增大,锡、氯的接触面积也将增大,停留时间增长。
本发明反应过程中,合成塔塔顶温度应控制在15~30℃,塔中温度控制在25~40℃,塔底温度控制在40~70℃,氯气流量控制在1~2m3/h,塔顶压力控制在1~3Pa。
本发明由于采用气、液、固非均相反应制取四氯化锡,收率较气、固非相反应有很大提高,提高能力可达2.5倍,且不存在氯气通道堵塞和停产的问题,可以连续稳定生产。
在一φ200×6玻璃塔中,投入70kg锡于四氯化锡液体中,使之淹没。塔的平均温度51.7℃,塔顶压力1.6Pa。氯气流量1.6m3/h,反应22小时,获得四氯化锡152.8kg,四氯化锡收率99.56%,氯气利用率98.9%。
四氯化锡是一种白色吸水性块状结晶物质,可以溶于水和醇,具有盐酸气味和腐蚀性。当暴露于空气中时,它会与空气中的水分反应产生白烟,并具有强烈的刺激性。它还可以在遇到水时分解,生成盐酸和正锡酸。
四氯化锡有两种形式,即无水四氯化锡和结晶四氯化锡。它们都是非常有价值且市场广阔的无机锡化工产品。结晶四氯化锡的主要用途之一是作为合成无机锡化合物系列的初始原料,同时也广泛应用于电子工业、媒染剂和分析试剂等领域。此外,结晶四氯化锡还用于制造品红、色淀染料、陶瓷颜料、加重丝织物以及稳定卫生香皂中的香味等。它还可以用于表面处理玻璃容器,以增强其强度和耐磨性能,这种方法在生产玻璃瓶、玻璃容器和家用玻璃器皿等方面得到广泛应用。
一种制备结晶四氯化锡的方法如下:
根据反应计量,使用金属锡花、25~32wt%浓度的盐酸和20~30wt%浓度的双氧水作为原料,反应原料的配比为盐酸与金属锡花的摩尔比3:1~5:1,双氧水与金属锡花的摩尔比2:1~1:2。
①首先将金属锡花加入玻璃反应釜中,然后加入盐酸,在室温下反应0.5小时~2.5小时。
②向步骤①形成的溶液中加入双氧水,控制双氧水的加入速度使反应温度保持在45~85°C之间,直至双氧水加入完毕,然后继续保持温度反应1小时~4小时。
③将步骤②形成的溶液进行过滤,然后在相对真空度为0~-83KPa的条件下进行减压浓缩和结晶,最终得到结晶四氯化锡。
无水四氯化锡是一种无色易流动的液体,气体分子呈正四面体构型。它的键长为Sn—Cl 228pm,熔点为-33℃,沸点为114.1℃,密度为2.226g/cm3。它可以与四氯化碳、乙醇、苯等溶剂混溶,易溶于水,也溶于汽油、二硫化碳、松节油等有机溶剂。当加水时,它会生成SnO的胶体和六氯合锡酸[H2[SnCl6]]。在潮湿的空气中,它会发生水解反应生成锡酸和氯化氢,产生白烟,具有腐蚀性。它还可以与计算量的水形成五水合四氯化锡。无水四氯化锡常被用作媒染剂和有机合成中的氯化催化剂,也可用于镀锡等工艺。
工业品四氯化锡为无色或淡黄色液体,沸点为142℃,相对密度为2.3021。当暴露于空气中时,它会与空气中的水分反应生成白烟,具有强烈的刺激性。遇水分解时,会生成盐酸和正锡酸。
在潮湿的空气中,四氯化锡会发生水解反应生成锡和氯化氢,产生白烟,具有腐蚀性。它可以溶于冷水并放出大量热量,也可以溶于乙醇、乙醚、苯、甲苯、四氯化碳等溶剂。当遇到热水时,它会分解。在湿空气中吸水后,会生成三水合物。进一步加水,则会生成不同数量结晶水的化合物,如五水合物、八水合物和九水合物等。无水四氯化锡在低温下能吸收大量氯气,同时体积膨胀并降低冰点;它还可以与氨反应生成复盐,与碱金属反应生成锡酸盐。它在潮湿的空气中会强烈水解,产生白烟;它可以溶于乙醇、四氯化碳、苯、丙酮等有机溶剂。
1. 无水四氯化锡可用作合成有机锡化合物的原料,媒染剂,制造蓝晒纸和感光纸,以及润滑油添加剂。它还可以用于玻璃表面处理,形成导电涂层和提高抗磨性。此外,它还可用作异丁烯、a-甲基苯乙烯等的阳离子聚合催化剂。
2. 无水四氯化锡可用于制造有机锡化合物,作为分析试剂和有机合成的脱水剂。它也常用于电镀工业。
3. 氯化锡的蒸气与氨及水汽混合,可以生成氢氧化锡和氯化铵微粒,呈现浓烟状。在军事上,它被用于制作烟幕弹。反应式如下:
SnCl4 + 4NH3 + 4H2O → Sn(OH)4 + 4NH4Cl
可以通过将氯化亚锡溶液通入过量的氯气来制备无水四氯化锡。反应式如下:
SnCl2 + Cl2 → SnCl4
毒性分级:高毒
急性毒性:吸入-大鼠LC50:2300 毫克/立方米/10分;腹腔-小鼠LD50:99毫克/公斤
可燃性危险特性:遇H发孔剂可燃;遇氰化物放出有毒氰化氢气体;受热产生有毒氯化物和含锡化物烟雾
储运特性:库房应通风低温干燥;与氧化剂、氰化物、H发孔剂、碱类分开存放。
四氯化锡是一种无色发烟性液体,具有强烈的化学反应性。它与水和潮湿空气迅速反应,产生腐蚀性氯化氢。它还能与松节油、醇类和胺类发生反应,具有着火和爆炸的危险。此外,它还能腐蚀金属、某些形式的塑料、橡胶和涂层。
四氯化锡可以通过将氯化亚锡溶液通入过量的氯气中来制备。反应式如下:
四氯化锡的蒸气与氨及水汽混合,生成氢氧化锡及氯化铵之微粒而呈浓烟状,因此在军事上常用于制作烟幕弹。
反应式如下:
四氯化锡对眼睛、皮肤和呼吸道具有腐蚀性,食入后也具有腐蚀性。
在20℃时,四氯化锡会迅速蒸发并达到空气中有害污染浓度,对呼吸系统有害。
储存四氯化锡时应与食品和饲料分开存放,保持干燥,并严格密封。最好将其保存在通风良好的室内。
四氯化锡是一种无色或淡黄色易潮解的固体。它在常压下升华成氯气和二氯化硒的气态。它可以溶解于磷酰氯和非极性有机溶剂,但难溶于乙醇、乙醚和二硫化碳。它容易水解成亚硒酸和氯化氢。与碱金属氯化物反应可以形成六氯合硒酸盐。它具有氧化性,可以被硫化氢和氨还原为单质硒,也可以被三氯化磷、硒或硫还原成一氯化硒。四氯化锡可以通过二氧化硒与五氯化磷在氯气中升华提纯得到。
四氯化锡主要用作强氧化剂。例如,它可以用于制备一种新型有机硒蛋氨酸硒。蛋氨酸硒的制备工艺包括二氯化硒合成、四氯化硒合成、蛋氨酸盐合成、蛋氨酸硒合成、干燥和粉碎等工序。这种新型有机硒蛋氨酸硒具有高生物利用率和极小的毒性。它可以增强组织细胞中谷胱甘肽过氧化物酶的活力,提高机体的抗氧化能力和免疫机能,调节内分泌,对抗氧化能力、体液免疫效能、促进畜禽生长发育和改善肌肉品质等方面有显著作用。
四氯化锡本身不具有燃烧性。但在高温下会分解释放出剧毒气体。它与磷、钾、过氧化钠接触时会发生剧烈的化学反应。当与水或潮湿空气接触时会分解产生具有腐蚀性和刺激性的气体,可以刺激和腐蚀皮肤、眼睛和粘膜。它还可以灼伤皮肤。豚鼠皮下LD50为19mg/kg。
四氯化锡应贮存于阴凉、通风的仓间内。需要远离火源和热源,避免阳光直射。包装必须密封,避免受潮,并防止容器破损。在贮运过程中应与碱类、酸类和食用化工原料隔离。搬运时要轻装轻卸,防止包装和容器损坏。在操作过程中要注意个人防护。
在处理泄漏时,应穿戴防毒面具和胶手套,避免直接接触泄漏物。将泄漏物收集于密闭容器中并进行标记,等待处理。污染的地面可以洒上碳酸钠,然后用水冲洗,将稀释的污水排入废水系统。
在火灾发生时,消防人员应穿戴全身防护服,使用二氧化碳或砂土进行灭火。
如果有人吸入了四氯化锡的粉尘和蒸气,应迅速将其带离现场到空气新鲜处,安置休息并保暖,保持呼吸道通畅。必要时进行人工呼吸,并立即就医。如果眼睛受到刺激,应用大量清水冲洗,并就医诊治。如果皮肤接触到四氯化锡,应先用水冲洗,然后用肥皂彻底清洗。如果有灼伤,应就医诊治。如果误服了四氯化锡,应立即漱口,给予大量温水,催吐,并紧急送医院救治。
[1] 无机化合物辞典
[2] CN200410016499.1一种有机硒的制备工艺
[3] 剧毒物品实用技术手册