一种超纯丙酮的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种超纯丙酮的制备方法，将工业丙酮经乙二胺四乙酸二钠表面修饰的介孔二氧化硅吸附剂除去杂质离子，在氧化剂高锰酸钾存在下进行蒸馏，除去有机杂质，通过分子筛除水，醋酸纤维素酯微孔膜进行膜过滤，制备得到目标产物超纯丙酮。用本发明方法得到的超纯丙酮纯度为99.5%以上，水含量在0.5%以下，经检测，目标产物杂质离子的含量均低于指标值，大于1.0μm颗粒杂质的个数低于10个/ml，符合SEMIC1.2-96标准。
【专利说明】一种超纯丙酮的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超纯丙酮的制备方法，制得的超纯丙酮能够达到国际半导体设备和材料组织制定的化工材料部分SEMI Cl.2-96标准要求。
【背景技术】
[0002]丙酮是重要的有机合成原料，用于生产环氧树脂，聚碳酸酯，有机玻璃，医药，农药等；亦是良好的溶剂，用于涂料、黏结剂、钢瓶乙炔等；也用作稀释剂，清洗剂，萃取剂；还是制造醋酐、双丙酮醇、氯仿、碘仿、环氧树脂、聚异戊二烯橡胶、甲基丙烯酸甲酯等的重要原料。
[0003]在微电子工业、半导体行业中，丙酮的纯度和洁净度对电子产品的成品率、电性能及可靠性都有着十分重要的影响。近年来，随着半导体技术的高速发展，对与之配套的超纯丙酮提出了更高的要求，要求颗粒和杂质含量降低到1-3个数量级，即达到国际半导体设备和材料组织制定的化工材料部分SEMI Cl.2-96标准。
[0004]现有技术中，工业级丙酮的纯化通常采用吸附、精馏的方法制备得到，即以工业丙酮为原料，通过阴离子树脂、阳离子树脂等步骤进行吸附处理，经多级精馏得到高纯度的丙酮。
[0005]中国专利201010102368.0的方法以多步萃取精馏的手段除去杂质，这种方法操作繁琐，操作过程中容易受到环境的因素影响产品质量。
`[0006]周淑珍等[周淑珍，李涛，李玉，任保增，高纯丙酮制备工艺研究，河南化工[J]，2010, 27(3):33-34]以分析纯丙酮为原料，采用两级亚沸蒸馏的方法制备得到高纯丙酮，但此方法存在工艺控制困难，产能低，能耗高等不足。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种超纯丙酮的制备方法，以克服现有技术生产高纯丙酮操作繁琐、产能低，能耗偏高的不足。
[0008]为达到上述目的，本发明主要采用如下技术方案:
[0009]一种超纯丙酮的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0010]I)将经Na2EDTA表面修饰的介孔二氧化硅吸附剂加入工业丙酮中，在20_30°C的条件下搅拌6-8小时，抽滤除去吸附剂，收集滤液；
[0011]2)将收集的滤液转入精馏装置，加入固体高锰酸钾，全回流2-4小时，然后收集56.0-56.5°C 的馏分；
[0012]3)将收集的馏分中加入分子筛静置8-12小时，过滤除去分子筛，收集滤液；
[0013]4)将收集的滤液通过醋酸纤维素酯微孔过滤膜进行膜过滤，即得到目标产物超纯丙酮。
[0014]进一步地，步骤I)中所述的工业丙酮与经Na2EDTA表面修饰的介孔二氧化硅吸附剂的质量比为1:0.1-0.3，g/g。[0015]且，步骤2)中高锰酸钾与步骤I)中工业丙酮的质量比为1:10-30，g/g。
[0016]又，步骤2)中回流比为1:0.5-3。
[0017]再，步骤3)中所述的分子筛与步骤I)中工业丙酮的质量比为1:3-5。
[0018]所述分子筛为3A分子筛、4A分子筛或5A分子筛中的一种。分子筛优选为4A分子筛。
[0019]进一步地，步骤4)中所述的醋酸纤维素酯微孔过滤膜的孔径为0.10-0.22 u m0
[0020]本发明所使用的经乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)表面修饰的介孔二氧化硅吸附剂可根据南开大学博士论文“介孔二氧化硅的温和条件合成”报道的方法制备得到。
[0021]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0022](1)所使用的经乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)表面修饰的介孔二氧化硅吸附剂、4A分子筛均可以再生利用，能有效降低对环境的影响，符合绿色环保的要求，得到的目标产物超纯丙酮质量稳定，除杂效果好，操作简便，适于工业化生产。
[0023](2)经乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)表面修饰的介孔二氧化硅吸附剂孔道分布均匀稳定，呈六方有序排列且孔径可调，活化后的介孔材料表面拥有丰富的硅羟基，对丙酮中的无机盐类杂质离子有理想的吸附效果。
[0024](3)在精馏过程中加入高猛酸钾，可以将丙酮中的杂质氧化为高沸点的组分而得以通过精馏将之与丙酮分离，如将甲醇、乙醇氧化为甲酸、乙酸；同时可以控制其与工业丙酮的质量比，限定其用量，可有效提高提高精馏效率。
[0025](4)用本发明方法得到的超纯丙酮纯度为99.5%以上，水含量在0.5%以下，经检测，目标产物杂质离子的含量均低于指标值，大于1.0ym颗粒杂质的个数低于10/ml，符合SEMI Cl.2-96 标准。
【具体实施方式】
[0026]下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明，但实施例并不限制本发明的保护范围。
[0027]实施例1
[0028]将100g经Na2EDTA表面修饰的介孔二氧化硅吸附剂加入到1000g工业丙酮中，在25°C的条件搅拌6小时，过滤除去吸附剂，所得的滤液转入精馏装置中，加入35g固体高锰酸钾，全回流2小时，然后在回流比为2:1的条件下收集56.0-56.5°C的馏分，得到丙酮920g，加入100g4A分子筛，静置12小时，过滤除去分子筛，滤液通过孔径为0.22 y m的醋酸纤维素酯微孔过滤膜进行过滤，得到目标产物超纯丙酮890g。
[0029]实施例2
[0030]将300g经Na2EDTA表面修饰的介孔二氧化硅吸附剂加入到1000g工业丙酮中，在30°C的条件搅拌8小时，过滤除去吸附剂，所得的滤液转入精馏装置中，加入100g固体高锰酸钾，全回流4小时，然后在回流比为1:3的条件下收集56.0-56.50C的馏分，得到丙酮900g，加入180g4A分子筛，静置8小时，过滤除去分子筛，滤液通过孔径为0.22 y m的醋酸纤维素酯微孔过滤膜进行过滤，得到目标产物超纯丙酮860g。
[0031]实施方式制备的超纯丙酮纯度检测结果如下，其中分析方法所使用的仪器如下:水含量采用卡尔费休水分测定仪，金属离子采用等离子质谱仪(ICP-MS)，阴离子采用液相离子色谱仪(IC):
[0032]表1超纯丙酮标准与分析结果实施例的检测结果
[ 0033]
【权利要求】
1.一种超纯丙酮的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)将经Na2EDTA表面修饰的介孔二氧化硅吸附剂加入工业丙酮中，在20-30°C的条件下搅拌6-8小时，抽滤除去吸附剂，收集滤液； 2)将收集的滤液转入精馏装置，加入固体高锰酸钾，全回流2-4小时，然后收集56.0-56.5°C 的馏分； 3)将收集的馏分中加入分子筛静置8-12小时，过滤除去分子筛，收集滤液； 4)将收集的滤液通过醋酸纤维素酯微孔过滤膜进行膜过滤，即得到目标产物超纯丙酮。
2.根据权利要求1所述的一种超纯丙酮的制备方法，其特征在于，步骤I)中所述的工业丙酮与经Na2EDTA表面修饰的介孔二氧化硅吸附剂的质量比为1:0.1-0.3，g/g。
3.根据权利要求1所述的一种超纯丙酮的制备方法，其特征在于，步骤2)中高锰酸钾与步骤I)中工业丙酮的质量比为1:10-30，g/g。
4.根据权利要求1所述的一种超纯丙酮的制备方法，其特征在于，步骤2)中回流比为1:0.5_3 o
5.根据权利要求1所述的一种超纯丙酮的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述的分子筛与步骤I)中工业丙酮的质量比为1:3-5。
6.根据权利要求1或5所述的一种超纯丙酮的制备方法，其特征在于，所述分子筛为3A分子筛、4A分子筛或5A分子筛中的一种。
7.根据权利要求6所述的一种超纯丙酮的制备方法，其特征在于，所述分子筛优选为4A分子筛。
8.根据权利要求1所述的一种超纯丙酮的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述的醋酸纤维素酯微孔过滤膜的孔径为0.10-0.22 u m。
【文档编号】C07C45/85GK103601624SQ201310632156
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年12月2日 优先权日:2013年12月2日
【发明者】李海涛, 詹家荣, 蒋旭亮 申请人:上海化学试剂研究所有限公司