[发明专利]一种无水电子级乙醇的制备方法

说明书

本发明涉及一种无水电子级乙醇的制备方法，步骤如下：将工业级乙醇进入精馏塔，采用精馏的方式脱除轻组分与重组分；精馏后得到乙醇馏液送入渗透汽化膜分离装置脱水；经渗透汽化膜分离装置分离后得到无水乙醇，料液侧溶液中的水以及少量乙醇以蒸汽形式透过渗透汽化膜得到渗透液，渗透液冷凝后返回精馏塔，回收其中的乙醇；渗透汽化分离装置得到的无水乙醇进入吸附塔吸附，除去乙醇中的离子，最终得到无水电子级乙醇。本发明制备过程中，乙醇水分低，纯度高，工艺简单，运行能耗低，安全系数高，不产生废盐。

技术领域

本发明涉及一种无水电子级乙醇的制备方法，属渗透汽化膜应用领域。

背景技术

电子级化学品，又称超净高纯试剂（ultra-clean and high-purity reagents），国际上统称为工艺化学品，美欧和中国台湾地区又称湿化学品，是超大规模集成电路（俗称“芯片”）制作过程中的关键性基础化工材料之一，其中电子级乙醇主要用于芯片、液晶、磁头、线路板等精密电子元器件加工过程中的超净清洗、干燥，以及净化间用具的超净清洁有机溶剂。当乙醇中含有碱金属杂质（钠、钾、钙等）时，杂质将溶进氧化膜中，造成耐绝缘电压下降；当重金属（铜、铁、铬、银等）存在，则会使P-N结耐电压降低。因此，其纯度和洁净度对集成电路的成品率、电性能以及可靠性都有着十分重要的影响。

制备超净高纯乙醇的现有技术包括吸附，精馏，亚沸蒸馏，干燥和过滤工艺的一种或者几种。例如中国专利《一种制备超低金属离子浓度乙醇的装置》中叙述了通过亚沸蒸馏获得超低金属离子浓度的电子级乙醇，但此种方法效率较低，不适合工业生产。中国专利《一种制备超净高纯醇类试剂的方法》中叙述了无水乙醇通过改性碳纤维吸附，得到不含离子的超净高纯醇类试剂，但此方法不适合工业级含水乙醇作为原料直接处理，且在处理吸附剂时需使用氧化剂，具有一定的安全隐患。中国专利《一种超纯度无水乙醇的提纯方法》中叙述了无水乙醇通过微量的氢氧化钡，然后进行微膜过滤，过滤后进行精馏。此方法并没有说明对阴阳离子的去除。

发明内容

本发明的目的在于克服现有制备电子级乙醇原料要求高，需引入外界化合物的缺陷，提供一种以工业级乙醇为原料，不引入其它杂质，稳定性高、含水量低的工业生产方法。

本发明的技术方案如下：

第1步、将工业级乙醇输送至精馏塔进行脱轻组分和脱重组分，回流比为2-10，釜温设为80-110℃，塔顶回流温度在72-80℃，脱除的轻组分占原料液质量的0.1-15%，收集的合格乙醇占原料液质量的60-80%，合格乙醇水分在1.0-10%，轻组分需返回至精馏塔后再次回收其中的乙醇；

第2步、将第1步中的所得乙醇加热后送入渗透汽化膜分离装置进行分离得到无水乙醇，乙醇含水量在0-0.5%，（≥0.2μm，≤1μm）的颗粒杂质低于25个/mL。精馏塔处理后的乙醇馏液在蒸发器中加热到70-180℃后进入渗透汽化膜分离装置，渗透汽化膜的料液侧的表压为0.1-0.4 MPa；渗透侧与真空系统相连，渗透侧绝压为100-4000 Pa；所述的渗透汽化膜采用的膜为优先透水膜，可以为分子筛膜、无定形二氧化硅膜、PVA膜，最优是分子筛膜。

第3步、将第2步所得脱水后的乙醇送入吸附塔进行吸附得到成品乙醇，其中，进入吸附塔时乙醇水分在0.1-0.5%，（≥0.2μm，≥1μm，max）的颗粒杂质低于25个/mL，运行压力在0.1-0.2MPa，吸附时间在60-120分钟；吸附所用阳离子吸附树脂使用前及再生需经过酸处理，酸液浓度控制在1~10wt.%，所用酸液体积为阳离子树脂体积的0.5-5倍，酸可以是盐酸，硫酸，磷酸，甲磺酸，树脂可以是凝胶型、大孔型等；吸附所用阴离子树脂使用前以及再生需经过碱处理，碱液浓度控制在1~10wt.%，所用碱液体积为阴离子树脂体积的0.5-5倍，碱可以是氢氧化钠，氢氧化钾，四甲基氟化铵，树脂可以是凝胶型、大孔型等；成品接收器的材质可以为聚四氟乙烯，四氟乙烯，高密度聚乙烯；成品中单个阳离子含量不超过100ppb，单个阴离子含量不超过150ppb，成品要求符合电子级试剂SEMI-C1国际标准。