【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡともいう）の新規な精製方法に関する。詳しくは、ＩＰＡからの分離が極めて困難な不純物元素を含有する粗ＩＰＡより該元素を効率よく分離して精製することが可能なＩＰＡの精製方法である。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＰＡは、半導体、液晶等の製造工程における、洗浄、乾燥等に多く使用されている。これらの用途において、ＩＰＡに対する高純度化の要求は、回路の緻密化に伴い、年々高度化している。
【０００３】
従来、金属元素等の不純物元素を含む粗ＩＰＡからの該不純物元素の除去は、ＩＰＡを単蒸留または多段蒸留して除去する方法が工業的に実施されている。この方法は、上記不純物元素を含有する粗ＩＰＡを蒸留塔に供給し、塔頂から高純度のＩＰＡを、塔底から不純物元素を含む廃ＩＰＡを抜き出すものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の蒸留方法では、大部分の金属元素、例えば、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｚｎは効率良く塔底側に分離されるが、Ａｓ、Ｂ、Ｓｅ及びＧｅのような不純物元素は分離性が悪く、ほとんどが塔頂より留出し、精製されたＩＰＡに同伴されるという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、ＩＰＡの蒸留におけるＡｓ、Ｂ、Ｓｅ及びＧｅの挙動とその除去方法について鋭意研究を重ねた結果、Ａｓ、Ｂ、Ｓｅ及びＧｅのような不純物元素がＩＰＡ中で沸点の低いエステル化合物として存在し、ＩＰＡの蒸留においてＩＰＡと共沸すること、更に、該エステル化合物はＩＰＡと水の共沸組成を超える水を添加して蒸留することにより、加水分解され、蒸留塔の塔底側に分離し得ることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明は、Ａｓ、Ｂ、Ｓｅ及びＧｅより選ばれた少なくとも１種の元素を含有し、共沸組成以下の水を含有する粗イソプロピルアルコールに、イソプロピルアルコールとの共沸組成を越える量の水を添加した後、蒸留することを特徴とするイソプロピルアルコールの精製方法である。
【０００７】
本発明の精製方法の対象となる粗ＩＰＡは、不純物元素、特に、Ａｓ、Ｂ、Ｓｅ及びＧｅより選ばれた少なくとも１種の元素（以下、特定不純物ともいう）を含有し、共沸組成（水１２重量％、ＩＰＡ８８重量％）以下で水を含有するものであれば特に制限されない。
【０００８】
上記粗ＩＰＡを具体的に示せば、直接水和気相法によって製造されたＩＰＡ、高純度のＩＰＡを、ウエハーの洗浄、液晶部品の洗浄等の工程において、特定不純物により汚染されたＩＰＡなどが挙げられる。かかる直接水和法によるＩＰＡの製造において、特定不純物は、製造原料からの持ち込み、製造工程上の触媒、及び装置材料からの溶出、外気との接触による汚染により混入する場合が多い。このうち該特定不純物は原料であるプロピレンより持ち込まれる可能性が高い。特に、Ａｓ、Ｂはプロピレンの原料となる原油中に存在することが確認されており、これらはプロピレンの製造工程において水素と結合して沸点の低い化合物を形成するため、分離されずにプロピレン中に混入する場合が多い。
【０００９】
上記の例示した粗ＩＰＡのうち、直接水和気相法によって製造されたＩＰＡは、特定不純物を０．１〜１ｐｐｔ程度含有し、また、水を２０〜２００ｐｐｍの範囲で含有する。また、特定不純物によって汚染されたＩＰＡ中の特定不純物、水の存在量は、使用される工程によって異なるが、一般に、特定不純物を０．１〜１ｐｐｔ、水を１〜１０重量％程度含有している。
【００１０】
本発明の特徴は、特定不純物を含む粗ＩＰＡに、ＩＰＡとの共沸組成を超える量の水を添加した後、蒸留することにある。即ち、ＩＰＡの蒸留において、共沸組成以上の水を存在させることにより、特定不純物を蒸留塔の塔底の水と共に残存させることができ、蒸留塔の塔頂から該特定不純物を実質的に含まないＩＰＡを得ることが可能である。
【００１１】
粗ＩＰＡに対する水の添加量は、共沸組成を超える量であれば特に制限されないが、あまり多くすると後工程で、水を処理するために多量のエネルギーが必要となる。従って、粗ＩＰＡに対する水の添加量は、添加後の組成が、ＩＰＡ７５〜８５重量％、水１５〜２５重量％となるように調整することが好ましい。
【００１２】
また、本発明において、粗ＩＰＡに水を添加後の蒸留は、公知の蒸留方法を特に制限なく採用することができる。例えば、単蒸留、多段蒸留等が一般に採用される。かかる蒸留における条件も特に制限されるものではなく、常圧、減圧或いは加圧下に、ＩＰＡと水との共沸温度において行うことができる。
【００１３】
本発明の方法によって、特定不純物と分離されたＩＰＡは、水との共沸組成で得られるため、公知の方法によって水を分離して共沸組成を外して高純度のＩＰＡを得る公知の手段により精製すればよい。上記精製方法としては、複数の精留塔を組み合わせ、第３成分を加えて脱水蒸留することにより、実質的に水を含有しないＩＰＡを得る方法、パーベーパレーションにより、共沸組成より高濃度のＩＰＡを含む組成の液を得て、該液より実質的に水を含有しないＩＰＡを蒸留により得る方法などが挙げられる。
【００１４】
図１は、本発明の精製方法を含む、粗ＩＰＡの精製工程を示すフローチャートである。即ち、図において、特定不純物及び他の不純物元素を含有する粗ＩＰＡは、混合器Ｄにおいて水を添加され、蒸留塔Ａに供給される。蒸留塔Ａでは、主として水とＩＰＡとの共沸組成の液が塔頂より留出し、塔底からは、特定不純物と他の不純物元素を含む水相が取り出される。蒸留塔Ａの塔頂から留出した共沸組成の液は、二本の蒸留塔Ｂ、Ｃを組み合わせて構成された公知の精製装置に供給され、蒸留塔Ｂの塔底より水を実質的に含有しないＩＰＡ４が、蒸留塔Ｃの塔底からは水５がそれぞれ得られる。
【００１５】
本発明の精製方法の前処理として、他の精製処理を施すことは、特に制限なく実施できる。例えば、ＩＰＡより低沸点の不純物を蒸留により取り除く低沸物除去塔等の精製処理を挙げることができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明により理解されるように、本発明によれば、従来は蒸留による分離が困難であった、ＩＰＡ中の特定不純物を簡易に分離することが可能であり、半導体、液晶等の製造工程における、洗浄、乾燥等の用途におけるＩＰＡリサイクル時の精製、或いは直接水和気相法によって得られたＩＰＡの精製などに極めて有効に使用することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明を更に具体的に説明するため、実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１８】
実施例１
容積１０００ｍｌのガラス製フラスコに、ＡｓおよびＢを、濃度がそれぞれ１００重量ｐｐｔおよび１００重量ｐｐｔの量で含有する粗イソプロピルアルコール５００ｍｌを入れ、次いで、これに純水２００ｍｌを添加して、ヒーターで加熱して単蒸留を行った。
【００１９】
留出液が６００ｍｌになったところで蒸留を止め、得られた留出液の分析を行ったところ、水およびＩＰＡの割合は、それぞれ２０重量％および８０重量％であり、また、ＡｓおよびＢの濃度はいずれも１重量ｐｐｔ以下であった。
【００２０】
尚、釜残液は、水９７重量％、ＩＰＡ３重量％であり、ＡｓおよびＢの濃度はそれぞれ２９０重量ｐｐｔおよび３３０重量ｐｐｔであった。
【００２１】
実施例２
実施例１における粗ＩＰＡに代えて、Ｓｅを２００重量ｐｐｔ含む粗ＩＰＡ、Ｇｅを２００重量ｐｐｔ含む粗ＩＰＡをそれぞれ使用し、実施例１と同様な方法によって精製を行った。得られた留出液の分析を行った。また、釜残液の分析も行った。
【００２２】
それぞれの結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
比較例１
実施例１と同じ粗ＩＰＡ５００ｍｌを、同様のフラスコに張り込んで、水を添加することなく蒸留し、４００ｍｌを留出させた後、留出液の分析を行ったところＡｓおよびＢ濃度はそれぞれ、８３重量ｐｐｔおよび９６重量ｐｐｔであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の精製方法を含むイソプロピルアルコール精製工程のフローシートである。
【符号の説明】
１ 水
２ 粗ＩＰＡ
３ 水相
４ 高純度ＩＰＡ
５ 水
Ａ 蒸留塔
Ｂ 蒸留塔
Ｃ 蒸留塔
Ｄ 混合器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel method for purifying isopropyl alcohol (hereinafter, also referred to as IPA). More specifically, the present invention relates to a method for purifying IPA, which is capable of efficiently separating and purifying IPA from crude IPA containing an impurity element which is extremely difficult to separate from IPA.
[0002]
[Prior art]
IPA is widely used for washing, drying, and the like in the manufacturing process of semiconductors, liquid crystals, and the like. In these applications, the demand for higher purity of IPA has been increasing year by year with the elaboration of circuits.
[0003]
2. Description of the Related Art Conventionally, for removing impurity elements from crude IPA containing impurity elements such as metal elements, a method of removing IPA by simple distillation or multi-stage distillation has been industrially implemented. In this method, crude IPA containing the above-mentioned impurity element is supplied to a distillation column, and high-purity IPA is extracted from the top of the column, and waste IPA containing the impurity element is extracted from the bottom of the column.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional distillation method, most of the metal elements, for example, Al, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, Mg, Na, Ni, and Zn are efficiently separated at the bottom of the column. , Se and Ge have a problem that the separability is poor, and most of them are distilled off from the top of the column and are entrained in the purified IPA.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies on the behavior of As, B, Se, and Ge in the distillation of IPA and methods of removing them, and as a result, impurity elements such as As, B, Se, and Ge have a low boiling point in IPA. It is present as an ester compound and azeotropes with IPA in the distillation of IPA. Further, the ester compound is hydrolyzed by adding water that exceeds the azeotropic composition of IPA and water, and is then hydrolyzed to form a distillation column. They found that they could be separated on the bottom side, and completed the present invention.
[0006]
That is, the present invention relates to a method in which crude isopropyl alcohol containing at least one element selected from the group consisting of As, B, Se and Ge and containing water having an azeotropic composition or lower is added to an amount exceeding the azeotropic composition with isopropyl alcohol. And then distilling after adding water.
[0007]
The crude IPA to be subjected to the purification method of the present invention contains impurity elements, in particular, at least one element selected from As, B, Se, and Ge (hereinafter, also referred to as specific impurities), and has an azeotropic composition ( It is not particularly limited as long as it contains water at 12% by weight or less and IPA at 88% by weight or less.
[0008]
If the crude IPA is specifically described, IPA produced by the direct hydration gas phase method, high-purity IPA may be used in the steps of cleaning a wafer, cleaning a liquid crystal component, etc., in a process such as IPA contaminated with specific impurities. No. In the production of IPA by such a direct hydration method, specific impurities are often mixed in due to carry-in from production raw materials, elution from catalysts in production processes and equipment materials, and contamination due to contact with outside air. Among these, the specific impurities are more likely to be introduced than propylene as a raw material. In particular, it has been confirmed that As and B are present in crude oil as a raw material of propylene, and these are combined with hydrogen to form a compound having a low boiling point in the propylene production process, so that they are not separated from propylene without being separated. In many cases.
[0009]
Among the crude IPAs exemplified above, IPA produced by the direct hydration gas phase method contains specific impurities of about 0.1 to 1 ppt, and contains water in the range of 20 to 200 ppm. The specific impurities and the amount of water in the IPA contaminated by the specific impurities vary depending on the process used, but generally contain about 0.1 to 1 ppt of the specific impurities and about 1 to 10% by weight of water. I have.
[0010]
A feature of the present invention is that distillation is performed after adding an amount of water exceeding the azeotropic composition with IPA to crude IPA containing specific impurities. That is, in the distillation of IPA, the presence of water having an azeotropic composition or more allows the specific impurities to remain together with the water at the bottom of the distillation column, and the specific impurities are substantially contained from the top of the distillation column. It is possible to get no IPA.
[0011]
The amount of water to be added to the crude IPA is not particularly limited as long as it exceeds the azeotropic composition, but if it is too large, a large amount of energy is required to treat the water in a later step. Therefore, the amount of water added to the crude IPA is preferably adjusted so that the composition after the addition is 75 to 85% by weight of IPA and 15 to 25% by weight of water.
[0012]
In addition, in the present invention, for the distillation after adding water to the crude IPA, a known distillation method can be employed without particular limitation. For example, simple distillation, multi-stage distillation and the like are generally adopted. The conditions for such distillation are not particularly limited, and the distillation can be carried out at normal pressure, reduced pressure or increased pressure at the azeotropic temperature of IPA and water.
[0013]
Since IPA separated from specific impurities by the method of the present invention is obtained in an azeotropic composition with water, known means for separating water and removing azeotropic composition to obtain high-purity IPA by a known method. Purification may be carried out. As the above-mentioned purification method, a method in which a plurality of rectification columns are combined, a third component is added, and dehydration distillation is performed to obtain IPA substantially containing no water. A method in which a liquid having a composition containing IPA is obtained, and IPA substantially containing no water is obtained from the liquid by distillation.
[0014]
FIG. 1 is a flowchart showing a purification process of crude IPA, including the purification method of the present invention. That is, in the figure, crude IPA containing specific impurities and other impurity elements is added to water in a mixer D and supplied to a distillation column A. In the distillation column A, a liquid having an azeotropic composition of water and IPA is mainly distilled off from the column top, and an aqueous phase containing specific impurities and other impurity elements is taken out from the column bottom. The liquid having an azeotropic composition distilled from the top of the distillation column A is supplied to a known purification device configured by combining two distillation columns B and C, and water is substantially removed from the bottom of the distillation column B. , And water 5 is obtained from the bottom of the distillation column C, respectively.
[0015]
Applying another purification treatment as a pretreatment of the purification method of the present invention can be performed without any particular limitation. For example, there can be mentioned a purification treatment such as a low-boiling substance removing column for removing impurities having a lower boiling point than IPA by distillation.
[0016]
【The invention's effect】
As understood from the above description, according to the present invention, it is possible to easily separate a specific impurity in IPA, which has conventionally been difficult to separate by distillation, and to manufacture semiconductors, liquid crystals and the like. Can be used very effectively for purification during recycling of IPA for uses such as washing and drying, or for purification of IPA obtained by a direct hydration gas phase method.
[0017]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0018]
Example 1
A glass flask having a volume of 1000 ml was charged with 500 ml of crude isopropyl alcohol containing As and B at a concentration of 100 wt ppt and 100 wt ppt, respectively, and then 200 ml of pure water was added thereto and heated with a heater. Then, simple distillation was performed.
[0019]
Distillation was stopped when the distillate reached 600 ml, and the obtained distillate was analyzed. The proportions of water and IPA were 20% by weight and 80% by weight, respectively. All the concentrations were 1 weight ppt or less.
[0020]
Incidentally, the residue in the kettle was 97% by weight of water and 3% by weight of IPA, and the concentrations of As and B were 290% by weight and 330% by weight, respectively.
[0021]
Example 2
Purification was carried out in the same manner as in Example 1 except that crude IPA containing 200 ppt of Se and crude IPA containing 200 ppt of Ge were used instead of the crude IPA in Example 1. The distillate obtained was analyzed. In addition, analysis of the residue in the kettle was also performed.
[0022]
Table 1 shows the results.
[0023]
[Table 1]
[0024]
Comparative Example 1
500 ml of the same crude IPA as in Example 1 was placed in a similar flask, distilled without adding water, and after distilling 400 ml, the distillate was analyzed. It was 83 weight ppt and 96 weight ppt.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow sheet of an isopropyl alcohol purification step including the purification method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 water 2 crude IPA
3 Water phase 4 High purity IPA
5 Water A Distillation column B Distillation column C Distillation column D Mixer
