一種高純異丙醇的製備方法

2023-05-12 06:36:01 1

專利名稱：一種高純異丙醇的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種高純異丙醇 的製備方法，特別是電子級高純異丙醇。
背景技術：
超淨高純電子化學品是超大規模集成電路製造的關鍵集成性原材料，其純度、潔淨度對成品率、電性能、可靠性等有十分重要的影響。當前主流半導體技術已經達到O. 09 0.2 μ m，尖端已經達到22納米水平，對應的電子化學品也達到了 SEMIC12要求。高純電子化學品生產技術由德國、日本和美國等少數幾個發達國家掌握，我國目前僅能生產初級和中級的電子化學品。高純電子化學品純度越來越高，產品的附加值越大。超高純電子化學品的研發及其技術不但具有較高的戰略價值，並且也具有較高的經濟價值和社會效益。2012年7月20日國務院印發了《國務院關於印發「十二五」國家戰略性新興產業發展規劃的通知》，高純電子化學品就屬於通知中的新一代信息技術產業中的電子核心基礎產業。高純異丙醇是半導體用電子化學品之一，主要應用於矽片的清洗等工藝。國內也有高純異丙醇的專利，如CN1660735A中採用碳酸鹽調節PH值，加入氫化鈣除水，蒸餾除雜的工藝。其工藝簡單，最終實施例中產品的檢驗結果也較好，但是最大生產規模僅為5L，沒有大規模生產。專利CN102452897A採用分子篩吸附、膜過濾、精餾工藝提純異丙醇，其實施例中僅給出金屬、顆粒、水分的處理效果，沒有給出陰離子的處理效果。專利CN201280528Y中採用絡合、脫水、精餾工藝提純處理異丙醇，其僅給出提純工藝，沒有製成品的相關技術指標。專利CN102249850A中採用絡合、脫水、過濾、反滲透工藝提純異丙醇，其專利同樣僅給出了提純工藝，沒有製成品達到的技術指標。專利CN102060663A中提到了一種色譜純異丙醇的製備方法，其工藝簡單，用吸附劑去除低級醇及醛酮類雜誌，乾燥劑脫水，精餾除雜。其生產30-60ml/min，僅為實驗室製備使用，且結果中僅給出了色譜分析方面的數據，沒有給出具體陰陽離子的技術指標。專利CN1431984A中，採用蒸餾加離子交換的工藝提純異丙醇。其原料純度要求較高>99. 9%，其製成品僅給出了鈉、鉀、鈣的含量，對其他離子及沒有提及。專利CN101704717A中提及一種HPLC級異丙醇的製備方法，其製備工藝為精餾、強氧化、強還原的工藝製備高純異丙醇，其生產方式為斷續生產，且僅給出其光譜分析數據，沒有給出陰陽離子方面的具體數據。專利CN1249294A中給出了一種加鹽萃取共沸精餾聯合過程精製異丙醇的方法，該方法採取萃取加鹽析的工藝提純異丙醇，該方法僅為粗提純工藝，沒有涉及陰陽離子等信息。綜上所述，還未見有關於可大規模製備高品質電子級(水分、各單項陰離子、各單項陽離子)異丙醇的製備方法的公開報導。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種可大規模生產的高品質電子級異丙醇的製備方法。
為解決上述技術問題，本發明採取如下技術方案
一種高純異丙醇的製備方法，其製備步驟如下
(1)分子篩脫水將工業級異丙醇(GB7814-87工業級一等品)以恆定流速通過分子篩脫水，脫水後異丙醇含水量控制在300ppm以下；
(2)樹脂脫水將分子篩脫水後的異丙醇以恆定流速流經吸水樹脂，控制異丙醇含水量降到20ppm以下； (3)反滲透將樹脂脫水後的異丙醇通過反滲透膜，反滲透壓2.(Γ2. 8Mpa，透過量400^600 L/h，控制循環量為 70(T900L/h ;
(4)高溫精餾將反滲透後的異丙醇高溫精餾，控制塔頂溫度82.0±0. 5°C，回流比1.2 2，冷凝水溫度小於4 8°C，高溫精餾後異丙醇中陰離子濃度控制到IOOppb以下，各單項陽離子濃度控制在Ippb以下；
(5)離子交換將高溫精餾後的異丙醇通過混床離子交換系統，離子交換後的各單項陰離子含量控制在Ippb以下，各單項金屬雜質控制在IOppt以下；
上述各步驟均為依次且連續地進行。其中分子篩脫水、樹脂脫水的目的是降低異丙醇中的水含量，高溫精餾、反滲透、離子交換的目的是降低異丙醇中陰陽離子含量，循環過濾的目的是降低異丙醇中的顆粒含量。優選地，所述異丙醇的流速是40(T600 L/h。優選地，所述分子篩為3A型分子篩。更優選地，所述分子篩的顆粒直徑為I. 5 2mm。優選地，所述吸水樹脂為聚丙烯酸系吸水樹脂。優選地，所述高溫精餾工序中，控制回流比為I. 5 2。優選地，所述循環過濾中，所述濾芯的孔徑為O. I μ m。本發明與現有技術相比具有如下優勢
本發明以工業級異丙醇為原料，綜合運用多種手段對異丙醇進行提純，提純路線設計合理巧妙，最終可獲得各單項陽離子濃度小於lOppt、各單項陰離子濃度小於lppb、水分含量小於20ppm的高品質電子級異丙醇。此外，本發明工藝路線簡單，操作方便，可實現電子級異丙醇穩定可靠的批量性和大規模生產。
具體實施例方式以下結合具體的實施例，對本發明做進一步詳細的說明，但本發明不限於以下實施例。實施例I
一種高純異丙醇的連續製備方法，以工業級異丙醇(GB 7814-87工業級一等品)為原料，包括依次且連續進行的下列步驟
(1)分子篩脫水
將工業級異丙醇以恆定流速通過3A分子篩柱子，所述分子篩的顆粒直徑為I. 5^2mm,控制異丙醇流速450L/h ；
(2)樹脂脫水將分子篩脫水後的異丙醇以恆定流速通過聚丙烯酸系吸水樹脂，控制異丙醇流速450L/h ；
(3)反滲透
將高溫精餾後的異丙醇通過反滲透膜，反滲透壓2. 0-2. 8Mpa，透過量為450L/h，控制循環量為70(T900L/h ；
(4)高溫精餾
將樹脂脫水後的異丙醇高溫精餾，控制回流比2，冷凝水溫度小於4 8°C，收集82. 0±0. 5°C餾分產物；
(5)離子交換
將反滲透後的異丙醇以450L/h通過混床離子交換系統；
(6)循環過濾
將脫水除雜後製得的異丙醇經濾芯循環過濾降低溶液中顆粒濃度，所述濾芯的孔徑為O. Iym,大於O. 2微米顆粒濃度的濃度降至100個/ml以下時，結束循環過濾獲得所述高純
異丙醇。分子篩及樹脂壽命同步為50m3 (或製成品水含量超標時再生)。按照本實施例的方法，高純異丙醇的產量為450L/H。實施例2
一種高純異丙醇的連續製備方法，以工業級異丙醇(GB 7814-87工業級一等品)為原料，包括依次且連續進行的下列步驟
(1)分子篩脫水
將工業級異丙醇以恆定流速通過3A分子篩柱子，所述分子篩的顆粒直徑為I. 5^2mm,控制異丙醇流速500L/h ；
(2)樹脂脫水
將分子篩脫水後的異丙醇以恆定流速通過聚丙烯酸系吸水樹脂，控制異丙醇流速500L/h ；
(3)反滲透
將高溫精餾後的異丙醇通過反滲透膜，反滲透壓2. (Γ2. 8Mpa，控制循環量為700 900L/h，透過量為 500L/h ；
(4)高溫精餾
將樹脂脫水後的異丙醇高溫精餾，控制回流比1.75，冷凝水溫度小於4 81，收集82. 0±0. 5°C餾分產物；
(5)離子交換
將反滲透後的異丙醇以500L/h通過混床離子交換系統，離子交換採用定製功能性樹
脂；
(6)循環過濾
將脫水除雜後製得的異丙醇經濾芯循環過濾降低溶液中顆粒濃度，所述濾芯的孔徑為O. Iym,大於O. 2微米顆粒濃度的濃度降至100個/ml以下時，結束循環過濾獲得所述高純
異丙醇。分子篩及樹脂壽命同步為50m3 (或製成品水含量超標時再生)。
按照本實施例的方法，高純異丙醇的產量為500L/H。實施例3
一種高純異丙醇的連續製備方法，以工業級異丙醇(GB 7814-87工業級一等品)為原料，包括依次且連續進行的下列步驟
(1)分子篩脫水
將工業級異丙醇以恆定流速通過3A分子篩柱子，所述分子篩的顆粒直徑為I. 5^2mm,控制異丙醇流速400L/h ；
(2)樹脂脫水
將分子篩脫水後的異丙醇以恆定流速通過聚丙烯酸系吸水樹脂，控制異丙醇流速 400L/h ；
(3)反滲透
將高溫精餾後的異丙醇通過反滲透膜，反滲透壓2. (Γ2. 8Mpa，控制循環量為700 900L/h，透過量為 400L/h ；
(4)高溫精餾
將樹脂脫水後的異丙醇高溫精餾，控制回流比1.5，冷凝水溫度小於4 81，收集82. 0±0. 5°C餾分產物；
(5)離子交換
將反滲透後的異丙醇以400L/h通過混床離子交換系統，離子交換採用定製功能性樹
脂；
(6)循環過濾
將脫水除雜後製得的異丙醇經濾芯循環過濾降低溶液中顆粒濃度，所述濾芯的孔徑為O. Iym,大於O. 2微米顆粒濃度的濃度降至100個/ml以下時，結束循環過濾獲得所述高純
異丙醇。分子篩及樹脂壽命同步為50m3 (或製成品水含量超標時再生)。按照本實施例的方法，高純異丙醇的產量為400L/H。實施例4
一種高純異丙醇的連續製備方法，以工業級異丙醇(GB 7814-87工業級一等品)為原料，包括依次且連續進行的下列步驟
(1)分子篩脫水
將工業級異丙醇以恆定流速通過3A分子篩柱子，所述分子篩的顆粒直徑為I. 5^2mm,控制異丙醇流速600L/h ；
(2)樹脂脫水
將分子篩脫水後的異丙醇以恆定流速通過聚丙烯酸系吸水樹脂，控制異丙醇流速600L/h ；
(3)反滲透
將高溫精餾後的異丙醇通過反滲透膜，反滲透壓2. (Γ2. 8Mpa，控制循環量為70(T900L/h，透過量為 600L/h ；
(4)高溫精餾
將樹脂脫水後的異丙醇高溫精餾，控制回流比2，冷凝水溫度小於4 8°C，收集82. 0±0. 5°C餾分產物；
(5)離子交換
將反滲透後的異丙醇以600L/h通過混床離子交換系統，離子交換採用定製功能性樹
脂；
(6)循環過濾
將脫水除雜後製得的異丙醇經濾芯循環過濾降低溶液中顆粒濃度，所述濾芯的孔徑為O. Iym,大於O. 2微米顆粒濃度的濃度降至100個/ml以下時，結束循環過濾獲得所述高純
異丙醇。分子篩及樹脂壽命同步為50m3 (或製成品水含量超標時再生)。 按照本實施例的方法，高純異丙醇的產量為600L/H。實施例5
一種高純異丙醇的連續製備方法，以工業級異丙醇(GB 7814-87工業級一等品)為原料，包括依次且連續進行的下列步驟
(1)分子篩脫水
將工業級異丙醇以恆定流速通過3A分子篩柱子，所述分子篩的顆粒直徑為I. 5^2mm,控制異丙醇流速550L/h ；
(2)樹脂脫水
將分子篩脫水後的異丙醇以恆定流速通過聚丙烯酸系吸水樹脂，控制異丙醇流速550L/h ；
(3)反滲透
將高溫精餾後的異丙醇通過反滲透膜，反滲透壓2. (Γ2. 8Mpa，控制循環量為700 900L/h，透過量為 550L/h ；
(4)高溫精餾
將樹脂脫水後的異丙醇高溫精餾，控制回流比1.5，冷凝水溫度小於4 81，收集82. 0±0. 5°C餾分產物；
(5)離子交換
將反滲透後的異丙醇以550L/h通過混床離子交換系統，離子交換採用定製功能性樹
脂；
(6)循環過濾
將脫水除雜後製得的異丙醇經濾芯循環過濾降低溶液中顆粒濃度，所述濾芯的孔徑為O. Iym,大於O. 2微米顆粒濃度的濃度降至100個/ml以下時，結束循環過濾獲得所述高純
異丙醇。分子篩及樹脂壽命同步為50m3 (或製成品水含量超標時再生)。按照本實施例的方法，高純異丙醇的產量為550L/H。表I實施例f 5的高純異丙醇的檢測結果。
雜質成分 I單位I實施例11實施例2 I實施例3 I實施例4 I實施·
採分含量 -ppm 16 ~6.4 3.6 18.8 6.6CLppb 0.131 _ O. 139 O. 168 0Γθ7 0.856
Ν03|ppb |θ. 157 |θ· 025 |θ· 216 |θ· 25 |θ· 192P04Ippb|0. 327 |θ· 216|θ· 009|θ· 012|θ· 053
S04ppb0.457~0.0630.099071540.08
Ij (Na)ppb0.009_ 0.010.0090Γ0080.012
M (Mg)ppb0.001_ 0.0040.0030Γ0010.001
Ig (Al)ppb0.004_ 0.0050.03507θ650.001
W (K)ppb0.002— 0.0050.0020020.002
(Ca)ppb0.001_ 0.025O. 11507 0020.011
蛋(Ti).ppb0.004_ 0.0050.008070010.002
(V)ppb0.001~0.0010.0010Γ0010.001
蔡(Cr)ppb0.001~ 0.0010.00107 0060.003
U (Mn)ppb0.001_ 0.0010.0010Γ0010.001
蔓(Fe)ppb0.001~0.0190.02207 0020.003
Μ (Ni)ppb0.001_ 0.0010.0010Γ0010.001
(Co)ppb0.001~0.0010.0010Γ0010.001
爾(Cu)ppb0.001~0.0010.0030Γ0010.001
W (Zn)ppb0.001_ 0.0020.0010Γ0010.001
M (Ga)ppb0.001_ 0.0010.001070010.001
裔(Ge)ppb0.001_ 0.0010.001oToQl0.001
# (As)ppb0.001~0.0050.006070010.005
Ig (Sr)ppb0.001_0·0010.00107 0070.001
羅(Zr)ppb0.001_ 0.0010.001070010.001
葡(Nb)ppb0.001~0.0010.001070010.001
11(Mo)ppb0.001_ 0.0010.0010Γ0010.001
葡(Ag)ppb0.001_ 0.0010.001070010.001
Ι (Cd)ppb0.001_ 0.0010.0010Γ0010.001
爾(Sn)ppb0.001_ 0.0010.001070010.001
W (Sb)ppb0.001_ 0.0020.0020Γ0010.001
M (Ba)ppb0.001~0.0010.002070010.001
盈(Pb)|ppb|θ. 001 |θ. 001|θ. 001|θ. 001|θ. 001
其中分析方法，水含量採用卡爾費舍爾水分儀分析，金屬離子採用等離子質譜儀(ICP-MS)分析，陰離子採用液相離子色譜儀(IC)分析。以上對本發明做了詳盡的描述，其目的在於讓熟悉此領域技術的人士能夠了解本發明的內容並加以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍，凡根據本發明的精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種高純異丙醇的製備方法，其特徵在於製備步驟如下 (1)分子篩脫水將工業級異丙醇以恆定流速通過分子篩脫水，脫水後異丙醇含水量控制在300ppm以下； (2)樹脂脫水將分子篩脫水後的異丙醇以恆定流速流經吸水樹脂，控制異丙醇含水量降到20ppm以下； (3)反滲透將樹脂脫水後的異丙醇通過反滲透膜，反滲透壓2.(Γ2. 8Mpa，透過量400^600 L/h，控制循環量為 70(T900L/h ;(4)高溫精餾將反滲透後的異丙醇高溫精餾，控制塔頂溫度82.0±0. 5°C，回流比I.2 2，冷凝水溫度小於4 8°C，高溫精餾後異丙醇中陰離子濃度控制到IOOppb以下，單項陽離子濃度控制在Ippb以下； (5)離子交換將高溫精餾後的異丙醇通過混床離子交換系統，離子交換後的各單項陰離子含量控制在Ippb以下，各單項金屬雜質控制在IOppt以下； (6)循環過濾將離子交換後的異丙醇經濾芯循環過濾，大於O.2微米顆粒濃度的濃度降至100個/ml以下時，結束循環過濾獲得所述高純異丙醇； 上述各步驟均為依次且連續地進行。
2.根據權利要求I所述的一種高純異丙醇的製備方法，其特徵在於所述異丙醇的流速是 400 600 L/h ο
3.根據權利要求I所述的一種高純異丙醇的製備方法，其特徵在於所述分子篩為3A型分子篩。
4.根據權利要求2所述的一種高純異丙醇的製備方法，其特徵在於所述分子篩的顆粒直徑為I. 5 2mm。
5.根據權利要求I所述的一種高純異丙醇的製備方法，其特徵在於所述吸水樹脂為聚丙稀Ife系吸水樹脂。
6.根據權利要求I所述的一種高純異丙醇的製備方法，其特徵在於所述高溫精餾工序中，控制回流比為I. 5 2。
7.根據權利要求I所述的一種高純異丙醇的製備方法，其特徵在於所述循環過濾中，所述濾芯的孔徑為O. I μ m。
全文摘要
本發明涉及一種高純異丙醇的製備方法，以工業級異丙醇為原料，按照分子篩脫水、樹脂脫水、反滲透、高溫精餾、離子交換、循環過濾的步驟依次且連續地進行提純獲得高純異丙醇。本發明提純路線設計合理巧妙，最終可獲得各單項陽離子濃度小於10ppt、各單項陰離子濃度小於1ppb、水分含量小於20ppm的高品質電子級異丙醇，可實現電子級異丙醇穩定可靠的批量性和大規模生產。
文檔編號C07C31/10GK102898275SQ20121043432
公開日2013年1月30日 申請日期2012年11月5日 優先權日2012年11月5日
發明者劉兵, 王濤, 胡建康 申請人:蘇州晶瑞化學有限公司