專利名稱：制備不含鹽的羥胺水溶液的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過在具有至少兩個(gè)機(jī)械塔盤的板式塔中蒸餾不含鹽的羥銨鹽水溶液而制備高純度羥胺水溶液的方法，其中在板式塔的橫截面上將填料設(shè)置于該塔的至少兩個(gè)塔盤之間。
高純度的濃縮羥胺水溶液尤其用于電子工業(yè)中，例如與其他用于清潔印刷電路板或硅晶片的物質(zhì)結(jié)合。為了用于電子工業(yè)中，通常要求雜質(zhì)，尤其是金屬離子的濃度充分低于1ppm，即要求“電子級(jí)”儀器。同時(shí)，對(duì)羥胺水溶液的純度要求正不斷增加。
高純度的濃縮羥胺水溶液通常由不含鹽的羥胺水溶液制備。
羥胺以羥銨鹽大規(guī)模生產(chǎn)，通常以硫酸羥銨生產(chǎn)。為了制備不含鹽的羥胺水溶液，用堿處理羥銨鹽的水溶液并將羥胺水溶液與該混合物分離，通常是通過蒸餾，例如根據(jù)US-A-5,472,679、WO 97/22551、WO 98/57886、DE 1954775.8、WO 99/07637。在這里通常得到稀釋的不含鹽的羥胺水溶液。
高純度的濃縮羥胺水溶液通常由該類稀釋的不含鹽的羥胺水溶液通過再次蒸餾而得到，例如根據(jù)US-A-5,472,679、WO 97/22551、WO 98/57886、DE 1954775.8、WO 99/07637。
含羥胺的水溶液的蒸餾甚至在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上也被認(rèn)為是特別危險(xiǎn)的操作見Roth-WellerGefhrliche Chemische Reaktionen，Stoffin-formationen Hydroxylamin(用于羥胺的危險(xiǎn)化學(xué)反應(yīng)、物質(zhì)信息)，第3頁，1984，2，Eco-med-Verlag。
因此，上述蒸餾需要高度技術(shù)復(fù)雜性和大量時(shí)間。
此外，盡管使用了二次蒸餾，但高純度的濃縮羥胺水溶液仍不希望地大量含有來自其制備的雜質(zhì)，如硫酸鈉或其他金屬化合物。
本發(fā)明的目的是提供一種通過蒸餾制備高純度的濃縮羥胺水溶液的方法，其中高純度的濃縮羥胺水溶液以很少的雜質(zhì)含量得到而不增加技術(shù)復(fù)雜性、時(shí)間或安全危險(xiǎn)。
在本發(fā)明范圍內(nèi)的高純度應(yīng)理解為指金屬離子含量低于1ppm且羥胺含量基于該溶液大于20重量％。
因此，發(fā)現(xiàn)了開頭所定義的方法。
在本發(fā)明方法中，使用不含鹽的羥胺水溶液。該溶液的制備本身是已知的且例如可按US-A-5,472,679、WO 97/22551、WO 98/57886、DE 1954775.8或WO 99/07637中的方法進(jìn)行。
該類不含鹽的羥胺水溶液通常具有的羥胺含量為10-300g/l，優(yōu)選80-150g/l且雜質(zhì)如硫酸鈉或金屬離子的含量為0.005-25ppm。
根據(jù)本發(fā)明，將不含鹽的羥胺水溶液在具有至少10個(gè)實(shí)際塔盤的板式塔中進(jìn)行蒸餾。
合適的塔盤包括錯(cuò)流式塔盤，如多孔板塔盤、浮閥塔盤、泡罩塔盤和槽形泡罩塔盤，或雙流塔盤，優(yōu)選多孔板塔盤。各塔盤之間的距離應(yīng)為200-900mm，優(yōu)選300-600mm。
塔和塔盤可以由非金屬材料如玻璃、陶瓷、塑料制成。這防止了金屬離子引發(fā)的分解。然而，令人驚奇的是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該塔還可由特殊的金屬材料如鉑、銀或鋯制成而不顯著增加羥胺分解。
有利的是使用降膜蒸發(fā)器來加熱塔底，但當(dāng)然也可使用其他常規(guī)底部加熱器，如自然循環(huán)或強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器、板式換熱器等。
在濃縮器段中的回流比可以有利地調(diào)節(jié)為0.2-2。
根據(jù)本發(fā)明，在該板式塔的橫截面上在該塔的至少一個(gè)塔盤上方設(shè)置常規(guī)填料如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、鞍形填料；現(xiàn)代高性能填料如Hiflow環(huán)(購自Rauschert(德國Steinwiesen))、Super-Raschig環(huán)(購自Raschig(德國Ludwigshafen))、Cascade-Mini環(huán)(購自Koch-Glitsch(美國Wichita))、IMTP環(huán)(購自Norton(美國Akron))或Nutter環(huán)(購自Sulzer Chemtech(瑞士Wintherthur))；或規(guī)整填料如Mellapak、Mellapak Plus或織物填料，優(yōu)選現(xiàn)代高性能填料。
填料應(yīng)對(duì)要蒸餾的溶液呈惰性，例如由塑料或特殊金屬材料組成，優(yōu)選由全氟化塑料(如TFM、PFA、Teflon)組成。
填料在塔盤之間的填充高度應(yīng)為50-300mm，優(yōu)選100-200mm。填料床與其上方安裝填料床的塔盤之間的距離為0-600mm，優(yōu)選100-300mm。填料床與其下方安裝填料床的塔盤之間的距離為0-300mm，優(yōu)選30-100mm。
在使用本發(fā)明方法之前，可能有利的是加入穩(wěn)定劑。合適的穩(wěn)定劑本身已知且可市購。
該羥胺溶液可以有利地在該板式塔的理論塔盤數(shù)的約三分之一的高度處供入。在塔頂?shù)玫交静缓u胺的水，而在塔底得到其濃度取決于蒸餾條件的羥胺溶液。
通常而言，將蒸餾塔在1-200kPa(0.01-2巴)，優(yōu)選5-120kPa(0.05-1.2巴)，特別優(yōu)選30-110kPa(0.3-1.1巴)的壓力下操作，該壓力在每種情況下是指塔頂/底壓力。羥胺待濃縮的程度越大，蒸餾必須越溫和(低壓和低溫)。蒸餾可以連續(xù)或間歇進(jìn)行。
蒸餾塔中的溫度取決于操作蒸餾塔的壓力。它們通常為10-160℃，優(yōu)選60-110℃。
在蒸餾塔頂部取出的水或蒸氣可以直接或在壓縮或作為汽提蒸汽過熱之后再循環(huán)到用于本發(fā)明方法的塔的底部，或可以作為廢水供入廢水處理工廠。
合適的話，可以在進(jìn)料塔盤上方安裝用于分離夾帶液滴的裝置，如除沫器。
通常以塔底產(chǎn)物得到濃縮的羥胺水溶液，其優(yōu)選具有的羥胺含量大于20重量％，優(yōu)選大于40重量％，尤其大于50重量％且金屬離子(尤其是來自其制備或用于制備和回收的材料的金屬離子)低于1ppm，尤其是低于0.1ppm。
通過本發(fā)明方法得到的高純度羥胺水溶液具有的純度高于由已知蒸餾方法得到的溶液。此外，羥胺因沖洗水的損失較低。再有，與已知方法相比，蒸餾混合物在塔中的停留時(shí)間更短，因此熱應(yīng)力更低。另外，對(duì)于相同的塔尺寸和相同的塔內(nèi)滯留量，該塔的容量增加。若該塔包括除沫器，則與已知方法相比對(duì)該除沫器的負(fù)荷得以減輕。
實(shí)施例對(duì)比例1在具有33塊塔盤且直徑為1.3m的板式塔中，將8.9重量％的羥胺(游離堿)水溶液從下面以2.2t/h加入8塊塔盤中。
在頂部以1.9t/h取出羥胺含量為1500ppm(重量)的水，回流速率為0.9t/h且以10kg/h加入穩(wěn)定劑。
在塔底以350kg/h取出50重量％羥胺水溶液。
跨越該塔的壓降為100毫巴，塔底蒸發(fā)器中的能量輸入為2.8t/h蒸汽。
實(shí)施例1程序同對(duì)比例1，不同的是在每種情況下在塔盤上設(shè)置150mm高的Hiflow環(huán)38/1(Rauschert，Steinwiesen，德國)的床。
得到與對(duì)比例1相同的結(jié)果，但以頂部產(chǎn)物得到的水僅含1000ppm(重量)的羥胺。
實(shí)施例2程序同實(shí)施例1，不同的是進(jìn)料量為3.4t/h。
在頂部以2.9t/h取出羥胺含量為1000ppm(重量)的水，回流速率為1.4t/h且以15kg/h加入穩(wěn)定劑。
在塔底以540kg/h取出50重量％羥胺水溶液。
跨越該塔的壓降為130毫巴，塔底蒸發(fā)器中的能量輸入為4.3t/h蒸汽。
權(quán)利要求
1.一種通過在具有至少兩個(gè)機(jī)械塔盤的板式塔中蒸餾不含鹽的羥銨鹽水溶液而制備高純度羥胺水溶液的方法，其中在板式塔的橫截面上將填料設(shè)置于該塔的至少一個(gè)塔盤上方。
2.如權(quán)利要求1所要求的方法，其中該板式塔具有10-50個(gè)機(jī)械塔盤。
3.如權(quán)利要求1或2所要求的方法，其中所用填料為常規(guī)填料、高性能填料或規(guī)整填料。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所要求的方法，其中在該板式塔中的溫度為10-160℃。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所要求的方法，其中所用板式塔為錯(cuò)流式板式塔或雙流板式塔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過在具有至少兩個(gè)機(jī)械塔盤的板式塔中蒸餾不含鹽的羥銨鹽水溶液而制備高純度羥胺水溶液的方法。所述方法的特征在于在板式塔的橫截面上將填料設(shè)置于該塔的至少兩個(gè)塔盤之間。
文檔編號(hào)B01D3/14GK1524061SQ02813532
公開日2004年8月25日 申請(qǐng)日期2002年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月4日
發(fā)明者K-H·威斯布羅克, K-H 威斯布羅克, J·蒂爾, 欄穸, H·克呂格爾, 乩輾訊, E·施特勒費(fèi)爾, 炊, M·韋伯, 菲輾, B·格貝爾, 宋 , B·魯姆普夫, B·薩克微, S·克特 申請(qǐng)人:巴斯福股份公司