CN103613486A - 一种超纯异丙醇的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超纯异丙醇的制备方法，本发明以工业级异丙醇为原料，加入金属离子络合剂乙二胺四乙酸二钠盐形成带电荷的螯合物，通过电泳槽将带电微粒向正负两极移动，分别通过阴、阳离子交换树脂交换去除异丙醇中的杂质离子，经分子筛、超强吸水树脂脱水，微滤器过滤，多级连续化精馏，纳滤器过滤得到目标产物超纯异丙醇。用本发明方法得到的超纯异丙醇，主体含量大于99.80%，水含量低于10ppm，阳离子含量低于0.1ppb,阴离子含量低于50ppb。本发明产品纯度高，金属杂质含量低，操作连续性强，产品质量稳定，适于工业化生产。

Description

一种超纯异丙醇的制备方法
技术领域
本发明涉及一种超纯异丙醇的制备方法，具体涉及一种达到国际半导体设备和材料组织制定的化学材料部分SEMI C12标准要求的超纯有机试剂的制备方法。
背景技术
随着半导体材料的迅速发展，对超净高纯试剂的品质和需求也不断上升，在集成电路的生产过程中，超纯试剂可以清洗和刻蚀芯片及硅圆片的表面，并且挥发后不会残留金属、水、有机及机械杂质，超纯异丙醇已经被广泛的应用到半导体材料、集成电路的生产工艺中，其加工尺寸逐渐进入亚微米、深亚微米时代，对半导体材料的成品率、电性能及可靠性具有十分重大的影响，各项指标要求达到国际半导体设备和材料组织制定的SEMI C12标准，即主体含量大于99.80%，水含量低于50ppm，阳离子含量低于0.1ppb,阴离子含量低于50ppm。
现有技术中，中国专利CN102249850A公开了一种超纯异丙醇的制备方法，其采用EDTA络合、4A分子筛脱水、5微米和1微米的聚丙烯滤芯去机械杂质，取样分析、成品入库，此专利金属粒子含量偏高，且包含有机物杂质，难以达到SEMI C12标准。
中国专利CN102452897A公开了一种超高纯异丙醇的生产工艺，采用3A分子筛脱水，膜过滤除去1μm以上颗粒，精馏、离子树脂交换，此专利离子交换需要较长时间，含水量偏高，控制在100ppm，杂质颗粒尺寸偏高。
发明内容
本发明所要解决的问题在于提供一种超纯异丙醇的制备方法，以克服现有技术中水含量，杂质金属离子含量偏高、后处理困难，成本难以降低的不足。
本发明的技术构思如下：
本发明以工业级异丙醇为原料，加入金属离子络合剂乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA-二钠）形成带电荷的螯合物，通过电泳槽将带电微粒向正负两极移动，分别通过阳、阴离子交换树脂交换去除异丙醇中的杂质离子，经分子筛、超强吸水树脂脱水，微滤器过滤，多级连续化精馏，纳滤器过滤得到目标产物超纯异丙醇。
本发明的技术方案如下：
在常温、常压下，将乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA-二钠）加入到工业级异丙醇中，充分搅拌后进入电泳槽中，以3-5V/cm的电压进行正负带电粒子的分离30-60分钟，然后料液在0.5-1.0MPa的压力，80-150l/h的流速下，分别通过阳、阴离子交换柱进行离子交换，经分子筛、超强吸水树脂柱二级吸附脱水，微滤器过滤后进入四级精馏塔精馏，控制回流比1.5-2，收集82±0.5℃的精馏馏分，在压力0.5-1.0MPa，流速50～150l/h的条件下通过纳滤器过滤，获得目标产物超纯异丙醇。
按照本发明，所说的金属络合剂乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA-二钠）与工业级异丙醇的质量体积比为0.01-0.05：1.0，g/l。
本发明的阳离子交换柱中的阳离子交换树脂为D002大孔径磺酸基聚苯乙烯阳离子交换树脂。阴离子交换柱中的阴离子交换树脂为D201大孔径磺酸基聚苯乙烯阴离子交换树脂。分子筛选用孔径0.4nm的4A分子筛，超强吸水树脂为交联型羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺树脂。
按照本发明，所说的微滤器滤膜采用聚丙烯型高分子超细纤维过滤芯膜，工作压力为0.3-1.0MPa，流速50-150l/h，孔径0.1-0.22μm；超滤器滤膜采用中空纤维超滤膜，工作压力0.5-1.0MPa，流速为50-150l/h，外径0.5-2.0nm，内径0.3-1.4nm。
本发明与现有技术相比较的有益效果：
1、采用乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA-二钠）络合剂络合，经电泳槽分离可以有效、快速去除带电荷的阴、阳粒子，然后料液经阴、阳离子交换树脂交换后，可进一步降低杂质金属离子含量，所得到的产品杂质金属离子含量在0.1ppb以下。
2、采用4A分子筛，超强吸水树脂柱吸附的双重体系脱水后，含水量低于10ppm，且分子筛干燥器具有夹层，可以加热脱水再生，使其重复使用。
3、本发明采用两层膜过滤系统可控制微粒粒径小于2nm，提高了滤膜效率，有效缓解第二层膜过滤的压力、减少堵塞的现象发生。
4、本发明方法得到的产品纯度高，杂质金属离子含量低，操作简单，质量稳定，符合SEMI C12标准的要求，适于工业化生产。
附图说明
图1为本发明超纯异丙醇的生产方法的工艺流程图。
其中：1为原料槽，2为电泳槽，3为阳离子交换柱，4为阴离子交换柱，5为分子筛干燥器，6为树脂干燥器，7为微滤器，8为四级精馏塔，9为纳滤器。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但所述实施例不限制本发明的保护范围。
如图1所示，原料槽1、电泳槽2、阳离子交换柱3、阴离子交换柱4、分子筛干燥器5、树脂干燥器6、微滤器7、四级精馏塔8以及纳滤器9通过管道依次连接。
实施例1
参照图1，在常温、常压下，将2.0g乙二胺四乙酸二钠盐加入到200l工业级异丙醇中，充分搅拌后进入电泳槽2中进行30分钟分离，在0.6MPa的压力下，以80l/h的流速依次通过装有强酸性D002大孔径磺酸基聚苯乙烯树脂的阳离子交换柱3、装有强碱性D201大孔径苯乙烯树脂的阴离子交换柱4，然后进入装有4A分子筛的分子筛干燥器5吸附脱水，控制含水量小于90ppm；以80l/h的恒定流速经过装有超强吸水树脂的树脂干燥器6脱水，控制含水量小于10ppm以下，继续以80l/h的流速进入微滤器7，工作压力为0.6MPa，除去杂质颗粒；进入内衬四氟乙烯的四级精馏塔8精馏，回流比控制为1.5，在塔顶收集82±0.5℃的馏分；得到的馏分以0.6MPa的压力通过纳滤器9，得到目标产物超纯异丙醇198.5L。
实施例2
参照图1，在常温、常压下，将6.0g乙二胺四乙酸二钠盐加入到300l工业级异丙醇中，充分搅拌后进入电泳槽2进行40分钟分离，在0.8MPa的压力下，以100l/h的流速依次通过装有强酸性D002大孔径磺酸基聚苯乙烯树脂的阳离子交换柱3、装有强碱性D201大孔径苯乙烯树脂的阴离子交换柱4，然后进入装有4A分子筛的分子筛干燥器5吸附脱水，控制含水量小于90ppm；以100l/h的恒定流速经过装有超强吸水树脂的树脂干燥器6脱水，控制含水量小于10ppm以下，继续以100l/h的流速进入微滤器7，工作压力为0.6MPa，除去杂质颗粒；进入内衬四氟乙烯的四级精馏塔8精馏，回流比控制为1.8，在塔顶收集82±0.5℃的馏分；得到的馏分以0.8MPa的压力通过纳滤器9，得到目标产物超纯异丙醇297.6L。
实施例3
参照图1，在常温、常压下，将20.0g乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA）加入到400l工业级异丙醇中，充分搅拌后进入电泳槽2进行60分钟分离，在1.0MPa的压力下，以150l/h的流速依次通过装有强酸性D002大孔径磺酸基聚苯乙烯树脂的阳离子交换柱3、装有强碱性D201大孔径苯乙烯树脂的阴离子交换柱4，然后进入装有4A分子筛的分子筛干燥器5吸附脱水，控制含水量小于90ppm；以150l/h的恒定流速经过装有超强吸水树脂的树脂干燥器6脱水，控制含水量小于10ppm以下，继续以150l/h的流速进入微滤器7，工作压力为0.6MPa，除去杂质颗粒；进入内衬四氟乙烯的四级精馏塔8精馏，回流比控制为2.0，在塔顶收集82±0.5℃的馏分；得到的馏分以1.0MPa的压力通过纳滤器9，得到目标产物超纯异丙醇397.8L。
表1高纯异丙醇的标准与纯度分析检测结果
Figure BDA0000427936170000041
其中分析方法如下：水含量采用卡尔费休水分测定仪，金属离子采用等离子质谱仪（ICP-MS），阴离子采用液相离子色谱仪（IC）。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (9)

1.一种超纯异丙醇的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在常温、常压下，将乙二胺四乙酸二钠盐加入到工业级异丙醇中，充分搅拌后进入电泳槽中，以3-5V/cm的电压进行正负带电粒子的分离30-60分钟，然后料液在0.5-1.0MPa的压力，80-150l/h的流速下，分别通过阳、阴离子交换柱进行离子交换，经分子筛、超强吸水树脂柱二级吸附脱水，经微滤器过滤后进入四级精馏塔精馏，控制回流比1.5-2.0，收集82±0.5℃的精馏馏分，在压力0.5-1.0MPa，流速50-150l/h的条件下通过纳滤器过滤，获得目标产物超纯异丙醇。
2.根据权利要求1所述的一种超纯异丙醇的制备方法，其特征在于：所述乙二胺四乙酸二钠盐与工业级异丙醇的质量体积比为0.01-0.05：1.00，g/l。
3.根据权利要求1所述的一种超纯异丙醇的制备方法，其特征在于：所述的阳离子交换柱中的阳离子交换树脂为D002大孔径磺酸基聚苯乙烯阳离子交换树脂。
4.根据权利要求1所述的一种超纯异丙醇的制备方法，其特征在于：所述的阴离子交换柱中的阴离子交换树脂为D201大孔径磺酸基聚苯乙烯阴离子交换树脂。
5.根据权利要求1所述的一种超纯异丙醇的制备方法，其特征在于：所述的分子筛为4A分子筛。
6.根据权利要求1所述的一种超纯异丙醇的制备方法，其特征在于：所述的超强吸水树脂柱中的吸水树脂为交联型羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺树脂。
7.根据权利要求1所述的一种超纯异丙醇的制备方法，其特征在于：所述的微滤器中的过滤膜为聚丙烯高分子超细纤维过滤芯膜，孔径为0.10-0.22μm。
8.根据权利要求1所述的一种超纯异丙醇的制备方法，其特征在于：所述的多级精馏塔为四级精馏塔，内衬为四氟乙烯。
9.根据权利要求1所述的一种超纯异丙醇的制备方法，其特征在于所述的超滤器过滤膜为中空纤维类超滤膜，外径0.5-2.0nm，内径0.3-1.4nm。
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