KR100881279B1 - 아세톤의 고순도 정제방법 - Google Patents

아세톤의 고순도 정제방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고순도 아세톤의 정제방법에 관한 것으로서, 상세하게는 유기 불순물과 무기 금속 불순물을 동시에 포함하는 회수아세톤을 사용하여 복합정제 방법, 즉 전처리 단계로 이온교환수지에 의해 유기 불순물 및 무기 금속 불순물을 제거하고, 이어서 수분제거가 가능한 제올라이트 4A를 포함한 회분식 증류탑에 의해 1차 정제된 아세톤을 연속 주입시켜 증류시킴으로써 회수아세톤에 포함된 수분과 금속이온 및 유기물을 제거하여 고압액체크로마토그래피용 이동상 용매 및 반도체급 세정제에 적용가능한 고순도의 아세톤으로 정제하는 방법에 관한 것이다.
아세톤, 정제, 초고순도, 용매, 이온교환수지, 제올라이트 흡착제

Description

아세톤의 고순도 정제방법{High-Purification method of impure acetone}
본 발명은 유기 불순물과 무기 금속 불순물을 동시에 포함하고 있는 회수아세톤으로부터 고압액체크로마토그래피용 이동상 용매 및 반도체급 세정제에 적용가능한 고순도의 아세톤을 정제하기 위해 방법에 관한 것으로, 상세하게는 회수아세톤을 이온교환수지 탑 및 제올라이트 4A가 포함된 회분식 증류탑으로 주입 및 증류시켜 고순도의 아세톤을 얻는 것을 특징으로 하는 고순도 아세톤의 정제방법에 관한 것이다.
일반적으로 고순도의 아세톤은 고압액체크로마토그래피에서 혼합물을 분석하기 위해서 이동상 용매로 사용될 수 있는데, 극성이 매우 강해 유기물을 쉽게 녹이며 유기물을 잘 녹이기 때문에 일반적으로 사용하고 있으며, 그 순도도 검출기로 UV 검출기를 사용하기 때문에 순도가 매우 높아야 한다. 또한 반도체 및 LCD (liquid crystal display monitor) 산업에서 반도체 및 LCD를 세정하는 세정제로 사용되는 아세톤은 각종 미세한 전자기기에 사용되는 것으로 표면 등에 포함되어 있는 이물질을 깨끗하게 세정하여야 하는 바, 세정액으로서 상기 아세톤의 순도는 매우 높아야 한다. 따라서 이러한 목적에 적합한 고순도 아세톤은 분석결과는 자외선 분광분석법으로 분석한 유기물 농도는 파장이 330 nm - 400 nm에서 UV 흡광도가 330 nm에서 최대 1.0, 350 nm - 400 nm에서 최대 0.01을 갖는 유기 불순물을 포함해야 하며, 무기금속 불순물로 ICP-MS 분석에 의해 Ca 10 ppb 이하, Fe 20 ppb 이하, K 10 ppb 이하, Mg 20 ppb 이하, Mn 10 ppb 이하, Co 10 ppb 이하, Cd 25 ppb 이하, Sn 20 ppb 이하, Cu 10 ppb 이하 및 Al 50 ppb 이하가 포함되어야 하며, 수분의 농도는 칼-피셔(Karl-fischer) 적정에 의한 수분측정 방법에 의해 0.3%이하가 포함되어야 한다(반도체급 아세톤 용매의 규격).
본 발명에 따라 정제된 고순도 아세톤은 상기 반도체급 아세톤 용매의 규격을 가지고 있어 고압액체크로마토그래피용 이동상 용매 및 반도체급 세정제에 적용가능하다.
아세톤의 고순도에 정제에 관한 기존에 알려진 정제방법으로는 먼저 미국특허 등록 제 5,897,750호(1999년)에서는 아세톤과 유사한 비점을 가진 이소프로필알코올(isopropanol)과 물이 혼합된 혼합물로부터 아세톤을 분리하기 위해 추출증류(extractive distillation) 방법을 사용하였다. 추출제로 1-니트로프로판(1-nitropropane), 3-카렌(3-carene), 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide) 및 3-펜탄온(3-pentanone)을 추가하여 증류를 실시하여 아세톤을 추출증류에 의해 이소프로필알코올 및 물로부터 분리한 후 이어서 아세톤을 고비점의 추출제로부터 다시 증류에 의해 분리하는 방법을 사용하고 있다. 이러한 방법은 특정성분의 불순물이 추출증류에 의해 분리가 쉽게 일어나는 성분으로 구성되어 있을 때에는 유리하나, 본 발명에서와 같이 다성분의 불특정 유기성분과 무기금속의 불순물이 아세톤에 혼합되어 있는 경우에는 적용할 수 없는 방법이다. 미국특허 등록 제 5,788,818호(1998년)에는 페놀과 아세톤의 생산을 위한 공정에서 발생하는 불순물인 큐멘(cumene), 물(water), 알데하이드(aldehyde) 및 메틸알코올(methanol)을 분리하는 방법에 관한 제시하였다. 연속적인 2개의 증류탑과 층분리기(decanter)를 적용하였는데, 첫 번째 증류탑에서는 약 2%의 가성소다(sodium hydroxide) 수용액을 주입한 증류탑에서 탑상부로 아세톤, 물 및 큐멘을 분리하여 두 번째 증류탑으로 보내고, 이 증류탑에서 트리에틸렌글리콜(triethylenegylcol)을 사용한 추출증류에 의해 탑상부로 아세톤을 분리하여, 트리에틸렌글리콜, 물, 큐멘, 아세톤이 포함된 혼합물은 탑하부로 세 번째 층분리기로 보내 공비물(azeotropic mixture)를 형성하는 물과 큐멘을 아세톤층으로 층분리하여 분리하는 방법을 제시하고 있다. 이러한 방법도 금속물질을 어떻게 제거하는가에 관한 방법은 언급하지 않았으며, 단지 특정한 유기성분을 분리할 때 적용되는 방법이다. 미국특허 등록 제 6,303,826 B1호(2001년)에는 아세톤에 포함되어 있는 산화성 불순물인 메틸알코올과 아세트알데히드 등을 제거하기 위해 불균일(heterogeneous) 촉매를 사용한 산화반응을 실시하고, 이러한 산화물을 액상이나 기상으로 분리할 수 있다고 설명하고 있다. 즉, 귀금속 촉매인 팔라듐(Pd)등을 담체에 담지하여 고온과 고압의 조건에서 공기 등을 주입하여 산화시키는 방법으로 아세톤에 산화성 물질을 선택적인 산화반응에 의해 제거가 이루어질 수 있으나 고가의 촉매를 사용하고 산화반응 후에 이러한 산화물로부터 아세톤을 또다시 분리해야 하는 문제점이 있다.
본 발명에서는 정제하고자 하는 회수아세톤에 포함되어 있는 불순물이 UV 파장이 330 nm - 400 nm에서의 검출되는 다양한 성분의 불순물을 함께 포함되어 있어 상기 타 발명에서 언급한 몇 종류의 불순물로 한정되어 있는 경우와는 전혀 다른 분리방법의 적용이 요구되며, 또한 다양한 금속성분이 ppm 단위로 함께 아세톤에 포함되어 있는 기존에 알려진 아세톤의 정제방법에 의해선 불순물 정제가 어려운 문제점이 있다.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 연구, 노력한 결과 아세톤에 포함되어 있는 일부 측정한 금속성분과 유기물이 이온교환수지 탑을 거치는 동안 제거되며, 유기물 특히 색상을 갖는 성분의 일부가 제거되는 것을 발견하였으며, 또한 이온교환수지의 적용시 용출되는 일부 금속과 이온교환된 수분은 수분제거가 가능한 제올라이트 4A를 포함한 회분식 증류탑(batch type distillation tower)에 주입하면서 증류와 동시에 흡착을 통하여 수분을 제거함으로써 고순도의 아세톤으로 정제되는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 유기불순물 및 무기 금속 불순물이 포함된 회수아세톤으로부터 이온교환수지 탑 및 제올라이트 4A가 포함된 회분식 증류탑을 통해 고순도의 아세톤으로 정제하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 유기 불순물과 무기 금속 불순물을 동시에 포함하고 있는 회수아세톤으로부터 고압액체크로마토그래피용 이동상 용매 및 반도체급 세정제에 적용가능한 고순도의 아세톤을 정제하기 위한 방법에 관한 것으로, 상세하게는 회수아세톤을 이온교환수지 탑 및 제올라이트 4A가 포함된 회분식 증류탑으로 주입 및 증류시켜 고순도의 아세톤을 얻는 것을 특징으로 하는 고순도 아세톤의 정제방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명은 하기의 두 단계로 이루어진 고순도 아세톤의 정제방법에 관한 것이다:
1) 유기 불순물, 무기 금속 불순물 및 수분을 포함하는 회수아세톤을 이온교환수지가 내재된 탑의 상부에 10~100 cc/분ㆍg (이온교환수지 g당 회수아세톤의 유량)의 유량으로 주입하여 1차 정제된 아세톤을 얻는 단계; 및
2) 상기 1차 정제된 아세톤을 제올라이트 4A가 회수아세톤 무게의 1~5%로 포함된 30~40단의 회분식 충진 증류탑으로 연속 주입하여 2~6의 환류비 및 60~80℃의 증류온도에서 증류함으로써 고순도의 아세톤을 얻는 단계;
상기 1) 단계에서 원료로 사용되는 회수아세톤은 자외선 분광분석법(UV spectroscopy)으로 분석시 UV 흡광도가 330nm에서는 1.6 ~ 2.0, 350 ~ 400nm에서는 0.05 ~ 0.1을 갖는 유기 불순물과 ICP-MS(Inductively coupled pasma-atomic emission spectrometer)분석에 의해 Ca 0.10 ppm 이상, Fe 40 ppm 이상, K 0.2 ppm 이상, Mg 0.01 ppm 이상, Mn 10 ppm 이상, Co 9 ppm 이상, Cd 3 ppm 이상, Sn 0.1 ppm 이상, Cu 1.0 ppm 이상 및 Al 0.1 ppm 이상, 좋게는 Ca 0.10 ~ 0.50 ppm, Fe 40 ~ 70 ppm, K 0.2 ~ 0.5 ppm, Mg 0.01 ~ 0.1 ppm, Mn 10 ~ 30 ppm, Co 9 ~ 20ppm, Cd 3 ~ 10 ppm, Sn 0.1 ~ 1.0 ppm, Cu 1.0 ~ 5.0 ppm 및 Al 0.1 ~ 1.0 ppm을 함유하는 무기 금속 불순물을 포함하고 있으며, 수분이 0.45% 이상이 포함되어 있다.
상기 1) 단계에서 회수아세톤에 포함된 특정 금속성분과 유기물을 제거하기 위해 다양한 흡착제, 예를 들면 제올라이트, 활성탄소, 이온교환수지 등을 사용할 수 있다. 그러나 제올라이트는 수분제거에는 매우 효과적이나 금속성분의 제거능력이 부족하며, 활성탄소는 특정성분의 유기물제거는 뛰어나나 활성탄소 내에 포함된 미량의 금속성분 등이 아세톤에 의해 재용출될 수 있는 단점이 있다. 따라서 본 발명에서는 적합한 흡착 및 이온교환능력을 가진 이온교환수지를 채택하고 있다. 상기 이온교환수지는 크게 양이온수지(카운터 이온(counter ion)이 양이온이며(SO3 -H+), 양이온을 분리)와 음이온수지(카운터 이온(counter ion) 음이온이며(N+OH-), 음이온을 분리)로 구분된다. 본 발명의 회수아세톤에 포함되어 있는 불순물 중 제거하고자 하는 금속성분이 양이온의 금속성분이 구성되어 있기 때문에 양이온 이온교환수지가 적합하다. 즉, 이에 적합한 양이온 이온교환수지로 본 발명에서는 Trilite SCR-B (이온텍사 제품)을 사용하였는데, 이는 스틸렌-디비닐벤젠(styrene-divinylbenznene)을 기본 모체로 황산기가 교환된 상태이다. 상기 이온교환수지는 평균입경이 0.4mm (입도분포 0.3 ~ 1.2 mm) 로 주로 컬럼에 주입하여 컬럼 상부에 정제할 회수아세톤을 연속적으로 주입하여 탑 하부로 연속적으로 1차 정제된 아세톤을 회수하는 방법을 사용한다. 따라서 컬럼에 주입된 이온교환수지의 단위 그램당 주입한 회수아세톤의 유량은 공정변수로 10~100 cc/분ㆍg (단위 : 이온교환수지 g당 회수아세톤의 유량) 범위가 적당하며, 회수아세톤의 유량이 10 cc/분ㆍg 미만 인 경우에는 유량이 너무 작아 컬럼을 통과할 때 채널링(channeling) 현상이 일어나 이온교환능력이 떨어지며, 유량이 100 cc/분ㆍg을 초과하는 경우에는 유량이 너무 커서 이온교환수지와 접촉시간이 작아 불순물 제거 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 또한 이온교환수지를 거치면서 노란색상의 유기 불순물들은 일부 제거되는 반면, 이온교환수지를 거치는 동안 이온교환수지에 포함된 일부 금속성분이 오히려 증가하는 현상이 나타나며, 이온교환도중 물이 일부 생성되는 문제점이 있다.
상기 2) 단계에서는 1) 단계에서 회수아세톤을 이온교환수지 탑에 주입함에 따라 용출되는 Al, Zn, Sn, Cu, Ba 등의 금속 성분 및 이온교환수지에 의해 발생되는 수분을 제거하고 유기물을 완전히 제거하기 위해 제올라이드 4A가 포함된 회분식 충진 증류탑(batch type packed distillation tower)에서 증류를 실시하였다. 즉, 상기 회분식 충진증류탑은 단수가 30~40단의 전체가 유리 (glass 재질) 재질의 증류탑을 사용하고 증류단수를 위해 유리재질의 충진물질(packing material)이 포함된 증류탑(packed tower) 형태를 사용하였다. 회분식 증류탑의 조작은 상압에서 증류하고자 하는 주 물질인 아세톤의 비점(56 ℃)을 기준으로 증류온도를 조절하고 환류비를 조절하는 조작을 실시한다. 즉, 증류온도는 아세톤의 비점까지는 증류가 잘되나 불순물 농도가 증가하여 이 비점이상으로 온도를 조작해야만 아세톤의 회수양이 증가하게 된다. 즉, 증류온도를 60~80℃ 범위가 적절하며, 증류온도가 60℃ 미만인 경우에는 회수된 아세톤의 양이 너무 작아지며, 80℃ 초과인 경우 비점이 높은 일부 불순물도 증류되어 정제된 아세톤에 혼입되어 아세톤의 순도가 낮게 하 는 문제점이 있다. 또한 증류에 의한 아세톤과 유사성분의 유기물질의 분리를 위해 적절한 비율로 증류탑의 환류비(reflux ratio)를 조절해야 하는데, 이에 적합한 환류비는 2~6의 조건이 적절하다. 즉, 환류비가 6 초과하는 경우 증류에 의해 얻어진 아세톤의 순도는 증가하나, 증류에 의해 상부로부터 분리되는 정제아세톤의 양보다 증류탑내로 환류되는 양이 너무 커서 증류하는데 시간이 너무 오래 걸려 장시간 온도를 유지하는 경우 불순물 중 일부 알데히드 등의 성분은 열에 불안정하여 분해되어 불순물과 일부 반응에 의해 불순물의 농도를 증가시킬 수 있는 문제점이 있다. 또한 환류비가 너무 낮은 경우 아세톤의 순도가 떨어지게 되는데, 환류비 2 미만에서는 분리되는 정제된 아세톤의 순도가 급격히 떨어지는 문제점이 있어 불순물이 잘 제거되지 않는 문제점이 있다.
상기 증류탑에 수분을 제거하기 위하여 제올라이트 4A가 회수아세톤 무게의 1~5%로 충진되며, 상기 제올라이트 4A의 충진량이 1% 미만인 경우 원하는 수분양을 제거하기 곤란하며, 5% 초과하는 경우 수분제거뿐만 아니라 아세톤의 일부도 흡착하며, 증류탑의 온도를 가열시 열량이 더 필요하기 때문에 비효율적이다. 상기 제올라이트 4A를 증류탑에 포함시킴으로써 수분을 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 회수아세톤으로부터 고순도 아세톤을 정제하는 방법을 통해 불순물인 금속 성분 농도를 원하는 정도로 낮출 수 있으며, UV분석에 의한 유기물의 정제도 원하는 정도까지 가능함을 알 수 있었다.
상기 1) 단계 및 2) 단계를 거쳐 회수아세톤으로부터 정제된 고순도의 아세톤은 반도체급 아세톤의 규격인 자외선 분광분석법 분석시 330nm에서는 최대 1.0, 350-400nm에서는 최대 0.01의 UV흡광도를 갖는 유기 불순물을 포함하고, Ca 10 ppb 이하, Fe 20 ppb 이하, K 10 ppb 이하, Mg 20 ppb 이하, Mn 10 ppb 이하, Co 10 ppb 이하, Cd 25 ppb 이하, Sn 20 ppb 이하, Cu 10 ppb 이하, Al 50 ppb 이하의 무기 금속 불순물을 포함하고, 0.3% 이하의 수분을 포함하고 있어, 고압액체크로마토그래피에서 유기물 혼합물을 분석하기 위해서 이동상 용매와 256MB 이상의 반도체용 세정제로 사용 가능하다.
본 발명은 불순물이 포함된 회수아세톤을 사용하여 고순도 아세톤으로 정제하는 방법으로서, 회수아세톤에 포함되어 있는 다양한 금속성분과 유기물을 이온교환수지탑과 제올라이트 4A가 포함된 회분식 증류탑을 거치는 동안 제거시킴으로써 고압액체크로마토그래피에서 유기물 혼합물을 분석하기 위한 이동상 용매와 256MB 이상의 반도체용 세정제로 사용 가능한 초고순도 아세톤으로 정제하는 효과가 있다.
이하, 본 발명은 다음 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
5,000 ml의 회수아세톤은 자외선 분광분석법 (UV spectroscopy)으로 분석시 UV 흡광도가 파장이 330 nm - 400 nm에서, 330 nm에서는 1.64, 350 nm - 400 nm에서 0.66을 갖는 유기 불순물을 포함하고, 무기금속 불순물로 Ca 0.14 ppm, Fe 40.73 ppm, K 0.27 ppm, Mg 0.07 ppm, Mn 10.6 ppm, Co 9.93 ppm, Cd 3.6 ppm, Sn 0.53 ppm, Cu 2.7 ppm 및 Al 0.42 ppm을 포함하며, 0.45%의 수분이 포함된 회수아세톤을 원료로 사용하여 전처리 공정으로 스틸렌-디비닐벤젠계 양이온수지 이온교환수지 컬럼 (직경 1/2인치, 높이 1m, 1200 cm3 용량, 이온교환수지 Trilite SCR-B 1000 g주입)에 50 cc/분ㆍg로 탑 상부로 주입하면서 탑 하부로 1차 정제 아세톤을 얻었다. 이어서 유리재질의 충진물이 포함된 30단의 회분식 충진증류탑으로 연속주입하고, 상기 증류탑에 제올라이드 4A를 회수아세톤 (비중 0.791)의 무게의 3%에 해당하는 118g을 주입하여 증류온도 70℃ 및 환류비 3에서 증류를 실시하였다. 증류는 초기에 주입한 양을 기준으로 90%가 증류될 때까지 증류를 실시하였으며, 정제되어 상부로 얻어진 고순도 아세톤의 회수율은 초기에 주입한 양을 기준으로 증류 후 얻은 양을 계산한 결과, 85%이었으며, UV 흡광도 분석과 ICP-MS 분석을 실시한 결과, 다음과 같은 결과를 얻었다. 즉, UV 파장이 330 nm - 400 nm에서 UV 흡광도가 330 nm에서 0.8384, 350 nm - 400 nm에서 0.0068를 갖는 유기 불순물이 검출되었으며, 무기금속 불순물은 Ca 8 ppb, Fe 7 ppb, K 0.27 ppb, Mg 10 ppb, Mn 1 ppb 이하, Co 1 ppb이하, Cd 0.5 ppb 이하, Sn 1.2 ppb, Cu 1.0 ppb 및 Al 15 ppb로 나타났다. 즉, 반도체급 아세톤의 규격인 Ca 10ppb 이하, Fe 20 ppb이하, K 10 ppb이하, Mg 20ppb 이하, Mn 10 ppb이하, Co 10 ppb이하, Cd 25 ppb이하, Sn 20 ppb이하, Cu 10 ppb이하, Al 50 ppb이하를 만족하였다. 또한 정제아세톤 중에 수분의 양은 0.21% 였다.
[실시예 2 - 4 및 비교예 1-4]
실시예 2-4 및 비교예 1-2는 하기 표 1에 기재된 바와 같이 이온교환수지 컬럼에 주입되는 회수아세톤의 유량을 변화시켜 상기 실시예 1과 동일한 조건에서 실시하였고, 비교예 3 및 4는 이온교환수지 대신에 활성탄소 및 제올라이트 4A를 각각 사용하여 실시예 1과 동일한 조건에서 실시하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
상기 실시예 2-4에서는 이온교환수지 컬럼에 주입하는 회수아세톤의 유량을 10, 30, 100 cc/minㆍg으로 변경하여 실시한 경우이고, 비교예 1-2에서는 이온교환수지 컬럼에 주입하는 회수아세톤의 유량을 2 및 120 cc/minㆍg으로 변경하여 실시한 경우이고, 비교예 3-4는 실시예 1과 동일조건에서 이온교환수지 대신 활성탄소와 제올라이트 4A로 변경하여 실시한 경우이다.
[표 1]
Figure 112008050657207-pat00001
상기 표 1에서 나타낸 바와 같이, 회수아세톤의 유량이 5 cc/minㆍg인 경우(비교예 1) 고순도 아세톤에서 요구하는 UV흡광도를 만족시키지 못하며, 유량이 120 cc/minㆍg인 경우(비교예 2)에는 고순도 아세톤에서 요구하는 무기 금속 불순물 농도값을 만족시키지 못하였다. 또한 이온교환수지 대신 지올라이트 4A 및 활성탄소로 전처리 흡착제를 변경한 경우(비교예 3 및 4) 불순물 정제가 반도체 아세톤 의 규격에 미달하는 결과를 얻었다.
따라서, 회수아세톤으로부터 고순도의 아세톤으로 정제하기 위해서는 흡착제로서 이온교환수지를 사용해야 하며, 이온교환수지 컬럼에 주입하는 회수아세톤의 유량을 10~100 cc/minㆍg 범위에서 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.
[실시예 5 - 7 및 비교예 5 - 6]
실시예 5-7 및 비교예 5-6은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 증류시 증류탑에 포함되는 제올라이트 4A의 양을 변화시켜 상기 실시예 1과 동일한 조건에서 실시한 경우로, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
상기 실시예 5-7에서는 증류탑에서 증류시 포함되는 제올라이트 4A의 양을 회수아세톤의 무게를 기준으로 1 - 5% 범위에서 변경하여 실시한 경우이고, 비교예 5 및 6은 제올라이트 4A의 양을 회수아세톤 무게의 0.2% 및 10%에서 실시한 경우이다.
[표 2]
Figure 112008050657207-pat00002
상기 표 2에서 나타낸 바와 같이, 비교예 5에서 제올라이트 4A가 주입된 회수아세톤 무게의 0.1%로 사용한 경우 수분의 농도가 고순도 아세톤의 수분 요구사항인 0.3% 보다 높게 나타났으며, 비교예 6에서 제올라이트 4A가 회수아세톤 무게의 10%로 사용한 경우 회수아세톤 수율이 75%로, 10%정도 낮게 나타났다.
따라서 회수아세톤으로부터 고순도의 아세톤으로 정제시키기 위하여 증류시 증류탑에 포함되는 제올라이트 4A의 양은 회수아세톤 무게의 1~5%임을 알 수 있었다.
[실시예 8 - 10 및 비교예 7-8]
실시예 8-10는 하기 표 3에 기재된 바와 같이 증류시 환류비를 변화시켜 상기 실시예 1과 동일한 조건에서 실시한 경우로, 그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
상기 실시예 8-10에서는 환류비 2 - 6 범위에서 실시한 경우이고, 비교예 7 및 8은 환류비 0.5 및 10에서 각각 실시한 경우이다.
[표 3]
Figure 112008050657207-pat00003
상기 표 3에서 나타낸 바와 같이, 실시예 8-10의 환류비 2 - 6 범위에서 증류시간이 10시간 이하로 유지되었으며, 수분함량, UV분석 및 ICP-MS분석결과가 고순도 아세톤의 규격에 적합하였으나, 비교예 7의 환류비가 0.5인 경우에는 순도가 규격치를 만족하지 못하였으며, 비교예 8의 환류비가 10인 경우에는 증류시간이 20시간으로 대단히 길어지며, 고온에서 장시간 증류시킴에 따라 불순물중 일부가 새로 생성되는 문제점이 발생하였다. 따라서, 회수아세톤을 고순도 아세톤으로 정제하기 위해서는 환류비 2~6 범위에서 증류시키는 것이 바람직함을 알 수 있었다.
[실시예 11 - 12 및 비교예 9-10]
실시예 11-12는 하기 표 4에 기재된 바와 같이 증류시 증류온도를 변화시켜 상기 실시예 1과 동일한 조건에서 실시한 경우로, 그 결과를 하기 표 4에 기재하였다.
상기 실시예 11 및 12에서는 증류온도 60℃ 및 80℃에서 각각 실시한 경우이고, 비교예 9 및 10은 증류온도 50℃ 및 100℃에서 각각 실시한 경우이다.
[표 4]
Figure 112008050657207-pat00004
상기 표 4에서 나타낸 바와 같이, 증류온도가 너무 낮은 경우(비교예 9) 증류에 걸리는 시간이 너무 길어지는 문제가 있으며, 증류온도가 높은 경우(비교예 10) 불순물의 제거가 어려운 문제점이 발생하였다. 따라서, 고순도의 아세톤을 정제하기 위해서는 증류온도 60~80℃에서 증류하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.
도 1은 회수아세톤으로부터 고순도 아세톤을 정제하는 공정도에 관한 도면이다.

Claims (5)

1) 유기 불순물, 무기 금속 불순물 및 수분을 포함하는 회수아세톤을 이온교환수지가 내재된 탑의 상부에 10~100 cc/분ㆍg (이온교환수지 g당 회수아세톤의 유량)의 유량으로 주입하여 1차 정제된 아세톤을 얻는 단계; 및
2) 상기 1차 정제된 아세톤을 제올라이트 4A가 회수아세톤 무게의 1~5%로 포함된 30~40단의 회분식 충진 증류탑으로 연속 주입하여 2~6의 환류비 및 60~80℃의 증류온도에서 증류함으로써 아세톤을 얻는 단계;
로 이루어진 아세톤의 정제방법.
제 1 항에 있어서,
상기 1) 단계에서 유기 불순물은 자외선 분광분석법(UV spectroscopy)으로 분석시 UV 흡광도가 330nm에서는 1.6 ~ 2.0, 350 ~ 400nm에서는 0.05 ~ 0.1 를 갖는 것을 원료로 사용하여 정제하는 것을 특징으로 하는 아세톤의 정제방법.
제 1 항에 있어서,
상기 1) 단계에서 무기 금속 불순물은 Ca 0.10 ppm 이상, Fe 40 ppm 이상, K 0.2 ppm 이상, Mn 10 ppm 이상, Co 9 ppm 이상, Cd 3 ppm 이상, Sn 0.1 ppm 이상, Cu 1.0 ppm 이상 및 Al 0.1 ppm 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 아세톤의 정제방법.
제 1항에 있어서,
상기 1) 단계에서 이온교환 수지는 스틸렌-디비닐벤젠계 양이온 교환 수지인 것을 특징으로 하는 아세톤의 정제방법.
제 1항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항 있어서,
상기 방법으로 얻어진 아세톤은 자외선 분광분석법 분석시 330nm에서는 최대 1.0, 350-400nm에서는 최대 0.01의 UV흡광도를 갖는 유기 불순물을 포함하고, Ca 10ppb 이하, Fe 20ppb 이하, K 10ppb 이하, Mn 10ppb 이하, Co 10ppb 이하, Cd 25ppb 이하, Sn 20ppb 이하, Cu 10ppb 이하, Al 50ppb 이하의 무기 금속 불순물을 포함하고, 0.3% 이하의 수분을 포함하는 것을 특징으로 하는 아세톤의 정제방법.
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