用于纯化异丙醇的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于纯化异丙醇的方法和设备。
【背景技术】
[0002] 异丙醇（IPA)用于多种应用中，包括，例如，在电子工业中的清洗剂以制造半导体 或液晶显示器(IXD)。
[0003] 可以使用丙烯或丙酮制备IPA。在大多数情况下，在制备IPA的工艺中，获得包含大 量水的IPA反应产物，且所述反应产物形成了包含水的共沸物。也就是说，在常压下具有约 l〇〇°C的沸点的水和具有82.5°C的沸点的IPA形成了在80.4°C的温度下的87.9wt %的IPA的 公比，且因此需要通过从进料去除水而有效地制备高纯度的IPA，且消耗了大量的能源以在 简单的蒸馏工艺中去除水。已知有添加共沸剂(其为用于形成提取物或共沸物的材料)的蒸 馏方法作为从共沸物中得到高纯度IPA的方法。
【发明内容】
[0004] 【技术问题】
[0005] 本发明致力于提供一种用于纯化IPA的方法和设备。
[0006] 【技术方案】
[0007] 在一个方面，提供了一种纯化IPA的方法。如图1中所示，示例性的纯化方法包括， 通过向脱水装置(D)提供进料而去除水（以下称为"脱水工艺"），以及使通过脱水装置(D)去 除了水，且然后被引入纯化装置(P)的进料纯化（以下称为"纯化工艺"）。根据本发明的纯化 方法，在使用脱水装置(D)和分隔壁塔(divided wall column，DWC)200的纯化IPA的工艺 中，可以推出对于DWC的最佳的运行条件以使在IPA产物中的水含量最小化，由此纯化高纯 度IPA。此外，与使用其中连接了两个常规塔的纯化装置(P)时相比，可以使用一个DWC以高 效率纯化IPA。
[0008] 在此，术语"去除水"并不是指100%地去除在进料中包含的水，而是指通过向脱水 装置(D)提供进料而形成具有高IPA含量的浓的流体，并去除水或者进行纯化工艺。在此，本 文中使用的术语"浓的流体"可以指与向脱水装置(D)提供之前在进料中包含的IPA的含量 相比，在经过脱水装置(D)或者纯化装置(P)的流体中包含的IPA含量更高的流体，例如，在 经过脱水装置(D)或者纯化装置(P)的流体中包含的IPA含量为50wt%以上、80wt%以上、 90wt%以上、95wt%以上或99wt%以上的流体。
[0009] 在一个实例中，在脱水工艺中向脱水装置(D)提供的进料可以包含IPA和水。进料 的水含量，即，在进料中的水的含量可以是5000ppm以下，例如，3000ppm以下，2500ppm以下 或者2200ppm以下。此外，在进料中的水含量的下限可以是，例如，1200ppm。在进料中的水含 量可以用作有效性的非常重要的参数，因此进料中的水含量有必要在上述范围内调整。只 要进料包含IPA和水，且水含量在上述范围内调整，则进料的具体组成没有特别的限定。通 常，取决于制备包含IPA的进料的方法，所述进料可能包含各种类型的杂质，其可以通过上 述方法被有效地去除。
[0010]在此方法中，可以装配脱水装置(D)以使进料中的水含量从装填时的3000ppm降低 至通过脱水工艺排出时的500ppm以下，例如，400ppm以下或300ppm以下。由此，该方法可包 括从向脱水装置(D)提供的进料去除水以调节进料的水含量至500ppm以下，例如，400或 300ppm以下。
[0011] 在此方法中，引入进料的脱水装置(D)可以包含塔110和111，其中，例如，装填了膜 系统和吸附剂。在一个实例中，脱水工艺可以以两阶段的脱水工艺进行，例如，串联的第一 脱水工艺和第二脱水工艺。脱水装置(D)的膜系统100和塔110和111可以流体连通以使填充 的进料流过膜系统100和塔110和111，可以在膜系统100中进行第一脱水工艺，且第二脱水 工艺可以配置为在装填了吸附剂的塔110和111中进行。
[0012] 在脱水装置(D)中，一旦引入进料，可以配置膜系统100以通过调节通过所述第一 脱水工艺的进料中的水含量为500至1200ppm而排出，例如，具有3000ppm的水含量的进料。 在使用膜系统100将水含量调节为上述范围内时，可以增加随后的纯化工艺的效率。在本文 中使用的术语"膜系统"是指使用分离膜分离流体的系统或设备。
[0013] 可以不受特别限制地使用利用分离膜的系统，例如，渗透蒸发系统或者蒸汽渗透 系统，作为脱水装置(D)的膜系统100。
[0014] 在本文中使用的术语"渗透蒸发"是指向渗透蒸发膜提供液体进料并选择性地渗 透对该膜具有亲和性的材料而增加进料的纯度的方法，且经过渗透蒸发膜的材料通过在恒 定真空状态下蒸发而被排出，并通过在冷却器中冷却而被捕获。在进料是液体状态时，渗透 蒸发系统可以应用于本发明的纯化方法。在使用渗透蒸发系统进行脱水工艺时，在用进料 装填DWC200之前，在脱水工艺中选择性地去除水，由此，与通过简单蒸馏工艺去除水时相 比，可以更经济地得到高纯度的IPA。
[0015] 在一个实例中，在脱水装置(D)包括渗透蒸发系统时，在脱水工艺中，可以在，例 如，40至120°C、70至110°C或者80至100°C的温度下进行在脱水工艺期间液体进料向渗透蒸 发系统的引入，但本发明并不限于此。此外，可以在，例如，1.0至10.0kg/cm 2、2.0至8.Okg/ cm2、2.5至6. Okg/cm2或3.0至5. Okg/cm2的压力下进行液体进料向渗透蒸发系统的引入。可 以在上述温度和/或压力的范围内有效地进行液体进料的脱水工艺。然而，考虑到期望的脱 水量和在此使用的分离膜，可以适当地改变所述温度和/或压力的范围。例如，通常地，随着 温度和压力增加，分离膜的渗透性可增加，但是温度和压力的上限可根据分离膜的类型和 工艺条件而改变。此外，随着温度和压力增加，渗透速率和渗透量可增加，但是上限可根据 用于在本文中使用的分离膜的材料的种类和分离膜的耐久性而在适当的范围内调节。
[0016] 术语"蒸汽渗透"是指通过蒸发进料以使气体与分离膜接触而使期望的气体经过 分离膜分离的膜分离方法。在纯化方法中，当进料是气体状态时，优选采用蒸汽渗透。当使 用蒸汽渗透系统进行脱水工艺时，不产生共沸点，且因此与通过蒸馏进行脱水工艺时相比， 可以更有效地去除水，因此可以经济地获得高纯度的IPA。
[0017] 在一个实例中，可以用进料装填蒸汽渗透系统，其中，在水和IPA的混合组合物的 沸点以上的温度下装填脱水装置(D)的蒸汽渗透系统。在脱水工艺中，向蒸汽渗透系统引入 气相进料可以在，例如，90°C以上、100°C以上、110°C以上、120°C以上或150°C以上进行，气 相进料可以根据使用的分离膜的热或化学特性而变化的温度的上限可以是，但不限于，例 如，约 180°C。此外，可以在，例如，I · O至 10 · Okg/cm2、2 · O至8 · Okg/cm2或3 · O至6 · Okg/cm2的压 力下进行气相进料向蒸汽渗透系统的引入。在上述温度和/或压力范围内，可以有效地进行 气相进料的脱水工艺。然而，考虑到期望的脱水量和在此使用的分离膜的类型，可以适当地 改变所述温度和/或压力范围。
[0018] 根据使用的材料的类型，可以用于渗透蒸发系统或蒸汽渗透系统的分离膜可以是 有机分离膜，如聚合物膜，无机分离膜或者通过混合有机材料和无机材料而制造的有机/无 机分离膜，且对于本发明的脱水装置(D)，可以根据期望的分离组分使用本领域中公知的各 种分离膜。例如，可以使用由氧化硅凝胶形成的分离膜；由如PVA或聚酰亚胺的聚合物形成 的分离膜;或者沸石分离膜，作为亲水性分离膜，但考虑到期望的脱水量和进料的组成，其 可以适当的变化。可以使用由Pervatech生产的沸石膜、由i3nanotec生产的沸石A分离膜或 者沸石NaA分离膜作为所述沸石分离膜，但本发明不限于此。
[0019] 此外，所述渗透蒸发系统或者蒸汽渗透系统可以包括真空设备。所述真空设备是 用于形成真空以允许将与分离膜接触的进料的可分离的组分容易地从所述膜分离的设备， 且可以是由真空存储罐和真空栗组成的设备。
[0020] 在示例性的脱水装置(D)中，填充有吸附剂的塔110和111可以被配置为，通过第二 脱水工艺将引入的通过上述膜系统100而使水含量被调节至500至1200ppm的进料的水含量 调节为50至500ppm，例如，100至500ppm或150至500ppm并排出所述进料。在使用塔110和111 将水含量调节为上述范围内时，可以增加随后的纯化工艺的效率。
[0021] 在一个实例中，可以使用本领域中公知的各种吸附剂，包括分子筛、氧化硅凝胶、 活性氧化铝、活性炭和离子交换树脂作为所述吸附剂，但本发明并不限于此。
[0022] 例如，作为脱水装置(D)的分子筛，只要其被配置为具有如上所述的脱水能力，则 可以无特别限制地使用已知的分子筛。例如，可以使用基于沸石的分子筛、基于氧化硅的分 子筛、基于氧化铝的分子筛、基于氧化硅-氧化铝的分子筛或基于硅酸盐-氧化铝的分