製備不含鹽的羥胺水溶液的方法
2023-05-30 14:03:16 2
專利名稱：製備不含鹽的羥胺水溶液的方法
技術領域：
本發明涉及一種通過在具有至少兩個機械塔盤的板式塔中蒸餾不含鹽的羥銨鹽水溶液而製備高純度羥胺水溶液的方法，其中在板式塔的橫截面上將填料設置於該塔的至少兩個塔盤之間。
高純度的濃縮羥胺水溶液尤其用於電子工業中，例如與其他用於清潔印刷電路板或矽晶片的物質結合。為了用於電子工業中，通常要求雜質，尤其是金屬離子的濃度充分低於1ppm，即要求「電子級」儀器。同時，對羥胺水溶液的純度要求正不斷增加。
高純度的濃縮羥胺水溶液通常由不含鹽的羥胺水溶液製備。
羥胺以羥銨鹽大規模生產，通常以硫酸羥銨生產。為了製備不含鹽的羥胺水溶液，用鹼處理羥銨鹽的水溶液並將羥胺水溶液與該混合物分離，通常是通過蒸餾，例如根據US-A-5,472,679、WO 97/22551、WO 98/57886、DE 1954775.8、WO 99/07637。在這裡通常得到稀釋的不含鹽的羥胺水溶液。
高純度的濃縮羥胺水溶液通常由該類稀釋的不含鹽的羥胺水溶液通過再次蒸餾而得到，例如根據US-A-5,472,679、WO 97/22551、WO 98/57886、DE 1954775.8、WO 99/07637。
含羥胺的水溶液的蒸餾甚至在實驗室規模上也被認為是特別危險的操作見Roth-WellerGefhrliche Chemische Reaktionen，Stoffin-formationen Hydroxylamin(用於羥胺的危險化學反應、物質信息)，第3頁，1984，2，Eco-med-Verlag。
因此，上述蒸餾需要高度技術複雜性和大量時間。
此外，儘管使用了二次蒸餾，但高純度的濃縮羥胺水溶液仍不希望地大量含有來自其製備的雜質，如硫酸鈉或其他金屬化合物。
本發明的目的是提供一種通過蒸餾製備高純度的濃縮羥胺水溶液的方法，其中高純度的濃縮羥胺水溶液以很少的雜質含量得到而不增加技術複雜性、時間或安全危險。
在本發明範圍內的高純度應理解為指金屬離子含量低於1ppm且羥胺含量基於該溶液大於20重量％。
因此，發現了開頭所定義的方法。
在本發明方法中，使用不含鹽的羥胺水溶液。該溶液的製備本身是已知的且例如可按US-A-5,472,679、WO 97/22551、WO 98/57886、DE 1954775.8或WO 99/07637中的方法進行。
該類不含鹽的羥胺水溶液通常具有的羥胺含量為10-300g/l，優選80-150g/l且雜質如硫酸鈉或金屬離子的含量為0.005-25ppm。
根據本發明，將不含鹽的羥胺水溶液在具有至少10個實際塔盤的板式塔中進行蒸餾。
合適的塔盤包括錯流式塔盤，如多孔板塔盤、浮閥塔盤、泡罩塔盤和槽形泡罩塔盤，或雙流塔盤，優選多孔板塔盤。各塔盤之間的距離應為200-900mm，優選300-600mm。
塔和塔盤可以由非金屬材料如玻璃、陶瓷、塑料製成。這防止了金屬離子引發的分解。然而，令人驚奇的是已經發現該塔還可由特殊的金屬材料如鉑、銀或鋯製成而不顯著增加羥胺分解。
有利的是使用降膜蒸發器來加熱塔底，但當然也可使用其他常規底部加熱器，如自然循環或強制循環蒸發器、板式換熱器等。
在濃縮器段中的回流比可以有利地調節為0.2-2。
根據本發明，在該板式塔的橫截面上在該塔的至少一個塔盤上方設置常規填料如拉西環、鮑爾環、鞍形填料；現代高性能填料如Hiflow環(購自Rauschert(德國Steinwiesen))、Super-Raschig環(購自Raschig(德國Ludwigshafen))、Cascade-Mini環(購自Koch-Glitsch(美國Wichita))、IMTP環(購自Norton(美國Akron))或Nutter環(購自Sulzer Chemtech(瑞士Wintherthur))；或規整填料如Mellapak、Mellapak Plus或織物填料，優選現代高性能填料。
填料應對要蒸餾的溶液呈惰性，例如由塑料或特殊金屬材料組成，優選由全氟化塑料(如TFM、PFA、Teflon)組成。
填料在塔盤之間的填充高度應為50-300mm，優選100-200mm。填料床與其上方安裝填料床的塔盤之間的距離為0-600mm，優選100-300mm。填料床與其下方安裝填料床的塔盤之間的距離為0-300mm，優選30-100mm。
在使用本發明方法之前，可能有利的是加入穩定劑。合適的穩定劑本身已知且可市購。
該羥胺溶液可以有利地在該板式塔的理論塔盤數的約三分之一的高度處供入。在塔頂得到基本不含羥胺的水，而在塔底得到其濃度取決於蒸餾條件的羥胺溶液。
通常而言，將蒸餾塔在1-200kPa(0.01-2巴)，優選5-120kPa(0.05-1.2巴)，特別優選30-110kPa(0.3-1.1巴)的壓力下操作，該壓力在每種情況下是指塔頂/底壓力。羥胺待濃縮的程度越大，蒸餾必須越溫和(低壓和低溫)。蒸餾可以連續或間歇進行。
蒸餾塔中的溫度取決於操作蒸餾塔的壓力。它們通常為10-160℃，優選60-110℃。
在蒸餾塔頂部取出的水或蒸氣可以直接或在壓縮或作為汽提蒸汽過熱之後再循環到用於本發明方法的塔的底部，或可以作為廢水供入廢水處理工廠。
合適的話，可以在進料塔盤上方安裝用於分離夾帶液滴的裝置，如除沫器。
通常以塔底產物得到濃縮的羥胺水溶液，其優選具有的羥胺含量大於20重量％，優選大於40重量％，尤其大於50重量％且金屬離子(尤其是來自其製備或用於製備和回收的材料的金屬離子)低於1ppm，尤其是低於0.1ppm。
通過本發明方法得到的高純度羥胺水溶液具有的純度高於由已知蒸餾方法得到的溶液。此外，羥胺因衝洗水的損失較低。再有，與已知方法相比，蒸餾混合物在塔中的停留時間更短，因此熱應力更低。另外，對於相同的塔尺寸和相同的塔內滯留量，該塔的容量增加。若該塔包括除沫器，則與已知方法相比對該除沫器的負荷得以減輕。
實施例對比例1在具有33塊塔盤且直徑為1.3m的板式塔中，將8.9重量％的羥胺(游離鹼)水溶液從下面以2.2t/h加入8塊塔盤中。
在頂部以1.9t/h取出羥胺含量為1500ppm(重量)的水，回流速率為0.9t/h且以10kg/h加入穩定劑。
在塔底以350kg/h取出50重量％羥胺水溶液。
跨越該塔的壓降為100毫巴，塔底蒸發器中的能量輸入為2.8t/h蒸汽。
實施例1程序同對比例1，不同的是在每種情況下在塔盤上設置150mm高的Hiflow環38/1(Rauschert，Steinwiesen，德國)的床。
得到與對比例1相同的結果，但以頂部產物得到的水僅含1000ppm(重量)的羥胺。
實施例2程序同實施例1，不同的是進料量為3.4t/h。
在頂部以2.9t/h取出羥胺含量為1000ppm(重量)的水，回流速率為1.4t/h且以15kg/h加入穩定劑。
在塔底以540kg/h取出50重量％羥胺水溶液。
跨越該塔的壓降為130毫巴，塔底蒸發器中的能量輸入為4.3t/h蒸汽。
權利要求
1.一種通過在具有至少兩個機械塔盤的板式塔中蒸餾不含鹽的羥銨鹽水溶液而製備高純度羥胺水溶液的方法，其中在板式塔的橫截面上將填料設置於該塔的至少一個塔盤上方。
2.如權利要求1所要求的方法，其中該板式塔具有10-50個機械塔盤。
3.如權利要求1或2所要求的方法，其中所用填料為常規填料、高性能填料或規整填料。
4.如權利要求1-3中任一項所要求的方法，其中在該板式塔中的溫度為10-160℃。
5.如權利要求1-4中任一項所要求的方法，其中所用板式塔為錯流式板式塔或雙流板式塔。
全文摘要
本發明涉及一種通過在具有至少兩個機械塔盤的板式塔中蒸餾不含鹽的羥銨鹽水溶液而製備高純度羥胺水溶液的方法。所述方法的特徵在於在板式塔的橫截面上將填料設置於該塔的至少兩個塔盤之間。
文檔編號B01D3/14GK1524061SQ02813532
公開日2004年8月25日 申請日期2002年7月2日 優先權日2001年7月4日
發明者K-H·威斯布羅克, K-H 威斯布羅克, J·蒂爾, 欄穸, H·克呂格爾, 乩輾訊, E·施特勒費爾, 炊, M·韋伯, 菲輾, B·格貝爾, 宋 , B·魯姆普夫, B·薩克微, S·克特 申請人:巴斯福股份公司