一种有效提纯超纯异丙醇的方法与流程

1.本技术涉及异丙醇处理技术领域，尤其是涉及一种有效提纯超纯异丙醇的方法。


背景技术：

2.异丙醇是一种性能优良的有机溶剂，广泛用作虫胶、硝基纤维素、生物碱、橡胶以及油脂等的溶剂。异丙醇还是生产多种有机化合物的重要中间体，可用作合成甘油、乙酸异丙酯以及丙酮等的原料，还广泛用作石油燃料的防冻添加剂，用于汽车和航空燃料等方面。此外，异丙醇还可用于制造杀菌剂、杀虫剂、清洁剂和消毒防腐剂等，它可以单独使用，也可以和其他醇、表面活性剂并用，在农药、电子工业、医药、涂料、日用化工以及有机合成等领域具有广泛的用途，开发利用前景广阔。
3.中国专利申请文献cn102452897a公开了一种超高纯异丙醇的生产工艺，包括以下步骤：(1)将设定量的异丙醇原料加入原料罐，并加入适量的专用金属络合剂，搅拌，混合均匀；(2)然后将经过步骤(1)加工的物料用4a分子筛(也是一种通用的吸附剂)脱水；(3)将经过步骤(2)处理的物料用5微米聚丙烯滤芯除去异丙醇中残留的细小机械杂质，再通过颗粒活性碳滤芯除去极微的有机杂质，接着再用1微米聚丙烯滤芯除去极微的悬浮物，最后用0.0001微米的反渗透膜除去金属离子杂质；(4)将经过步骤(3)的物料取样分析；(5)成品入库。使用时，采用了络合剂和金属离子络合，节省了大量的能量，易于整个生产线全封闭和自动化生产，生产周期大为缩短，生产的安全性得到提高，对环境的污染程度也得到有效控制。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为异丙醇中的金属离子含量偏高，降低了最终制得的超纯异丙醇的纯度。


技术实现要素：

5.为了提高制得的超纯异丙醇的纯度，本技术提供一种有效提纯超纯异丙醇的方法，通过添加丙酮吸附剂，减少了工业级异丙醇溶液中含有的丙醇量，再通过添加金属吸附剂，减少了工业级异丙醇溶液中含有的金属离子量，从而提高了制得的超纯异丙醇的纯度。
6.本技术提供的一种有效提纯超纯异丙醇的方法,采用如下的技术方案：
7.s1、将工业级异丙醇溶液在常温常压下通过装有丙酮吸附剂的吸附装置，得到一级异丙醇溶液；
8.s2、将一级异丙醇溶液进行精馏处理，使一级异丙醇溶液的含水从200-300ppm降至50ppm以下，得到二级异丙醇溶液；
9.s3、将二级异丙醇溶液通过装有金属吸附剂的吸附塔，得到三级异丙醇溶液；
10.s4、将三级异丙醇溶液通过过滤器，去除杂质，得到四级异丙醇溶液；
11.s5、将经过滤后合格的四级异丙醇溶液通过蒸馏塔，产生异丙醇蒸汽，然后通过吸附树脂进行吸附处理，最后通过精馏柱，洁净的异丙醇蒸汽进入冷凝器，冷凝成超纯异丙醇。
12.将工业级异丙醇溶液中添加丙酮吸附剂，能够对工业级异丙醇溶液中的丙酮进行吸附，再对去除丙酮的工业级异丙醇溶液中添加金属吸附剂，能够对金属离子进行吸附，从而提高了制得的超纯异丙醇的纯度。
13.作为优选，所述丙酮吸附剂的制备方法包括如下步骤：
14.(1)将1,3,5-苯三甲酸、硝酸铜、去离子水和乙醇混合后进行溶解；
15.(2)将步骤(1)获得的溶液、sba-15和聚乙烯在一定温度下反应一段时间；
16.(3)对反应产物进行冷却，冷却后用去离子水和乙醇的混合溶液洗涤，然后在一定温度下干燥一段时间，得到丙酮吸附剂。
17.步骤(2)中反应生成了cu-btc，具有高的比表面积、高的孔体积、空间结构多样化的优点，可以有效对丙酮进行吸附；sba-15是一种多孔材料，具有比表面积高、孔径可调控和化学稳定性高的优点，可以有效对丙酮进行吸附；cu-btc会进入到sba-15的孔道中，由于cu-btc自身孔道的限域性，使得cu-btc的稳定性提高。聚乙烯包覆cu-btc晶体，在cu-btc晶体表面形成疏水保护层，阻止水分子对cu-btc晶体结构的破坏，提高了cu-btc晶体的稳定性。
18.作为优选，所述步骤(1)中1,3,5-苯三甲酸为0.4-0.8份，硝酸铜为1.2-1.6份；所述步骤(2)中sba-15为0.9-1.3份，聚乙烯为13-17份。
19.将1,3,5-苯三甲酸、硝酸铜、sba-15、聚乙烯的份数控制在上述范围内，制备出的丙酮吸附剂的吸附性能具有很大的提升。
20.作为优选，所述步骤(2)中的反应温度为120-140℃,反应时间为15-20h。
21.将反应温度和反应时间控制在上述范围内，有效提高了丙酮吸附剂的吸附性能。
22.作为优选，所述步骤(3)中的干燥温度为90-110℃,干燥时间为10-15h。
23.将干燥温度和干燥时间控制在上述范围内，有效提高了丙酮吸附剂的吸附性能。
24.作为优选，所述金属吸附剂的制备方法包括如下步骤：
25.将羧甲基壳聚糖、蒙脱石、甲醛水溶液和硫酸水溶液加入到一定浓度的聚乙烯醇水溶液中，搅拌均匀后加入乳化剂，继续搅拌，搅拌一段时间后倒入模具中，在一定温度下进行固化处理。
26.羧甲基壳聚糖结构中氨基(—nh2)和羟基(—oh)基团可以作为配位点与各种金属离子形成配合物，使得羧甲基壳聚糖对金属离子具有较好的吸附性；蒙脱石通常用作阳离子交换剂，对金属离子进行吸附；羧甲基壳聚糖插层进入蒙脱石层间后导致层间距增大，用蒙脱石进行负载羧甲基壳聚糖，使二者相互结合，不但增大了体积，而且扩大了层间距和比表面积，从而提高了对金属离子的吸附容量。甲醛水溶液和聚乙烯醇水溶液生成了聚乙烯醇缩甲醛水溶液，具有开孔结构，有效对金属离子进行吸附；羧甲基壳聚糖引入聚乙烯醇缩甲醛水溶液中，生成的聚乙烯醇缩甲醛-壳聚糖泡沫具有三维网状结构，干燥后泡沫体积不收缩,孔径不塌陷,且具有良好的亲水性，另外还具有孔径大，接触面积大的优点，有效提高了对金属离子的吸附速率。
27.作为优选，所述金属吸附剂的制备方法中聚乙烯醇水溶液的浓度为(0.05-0.15)g/ml，甲醛水溶液的浓度为(0.35-0.45)g/ml，硫酸水溶液的浓度为(0.4-0.6)g/ml。
28.作为优选，所述金属吸附剂的制备方法中乳化剂为op-10。
29.作为优选，所述金属吸附剂的制备方法中搅拌时间为25-35min。
30.作为优选，所述金属吸附剂的制备方法中固化温度为60-70℃，固化时间为4-6h。
31.将固化温度和固定时间控制在上述范围内，有效提高了金属吸附剂的吸附性能。
32.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
33.1.将工业级异丙醇溶液中添加丙酮吸附剂，能够对工业级异丙醇溶液中的丙酮进行吸附，再对去除丙酮的工业级异丙醇溶液中添加金属吸附剂，能够对金属离子进行吸附，从而提高了制得的超纯异丙醇的纯度。
34.2.步骤(2)中反应生成了cu-btc，具有高的比表面积、高的孔体积、空间结构多样化的优点，可以有效对丙酮进行吸附；sba-15是一种多孔材料，具有比表面积高、孔径可调控和化学稳定性高的优点，可以有效对丙酮进行吸附；cu-btc会进入到sba-15的孔道中，由于cu-btc自身孔道的限域性，使得cu-btc的稳定性提高。聚乙烯包覆cu-btc晶体，在cu-btc晶体表面形成疏水保护层，阻止水分子对cu-btc晶体结构的破坏，提高了cu-btc晶体的稳定性。
35.3.羧甲基壳聚糖结构中氨基(—nh2)和羟基(—oh)基团可以作为配位点与各种金属离子形成配合物，使得羧甲基壳聚糖对金属离子具有较好的吸附性；蒙脱石通常用作阳离子交换剂，对金属离子进行吸附；羧甲基壳聚糖插层进入蒙脱石层间后导致层间距增大，用蒙脱石进行负载羧甲基壳聚糖，使二者相互结合，不但增大了体积，而且扩大了层间距和比表面积，从而提高了对金属离子的吸附容量。甲醛水溶液和聚乙烯醇水溶液生成了聚乙烯醇缩甲醛水溶液，具有开孔结构，有效对金属离子进行吸附；羧甲基壳聚糖引入聚乙烯醇缩甲醛水溶液中，生成的聚乙烯醇缩甲醛-壳聚糖泡沫具有三维网状结构，干燥后泡沫体积不收缩,孔径不塌陷,且具有良好的亲水性，另外还具有孔径大，接触面积大的优点，有效提高了对金属离子的吸附速率。
具体实施方式
36.实施例1
37.一种有效提纯超纯异丙醇的方法：
38.s1、将工业级异丙醇溶液在常温常压下通过装有丙酮吸附剂的吸附装置，得到一级异丙醇溶液；
39.s2、将一级异丙醇溶液进行精馏处理，使一级异丙醇溶液的含水从200-300ppm降至50ppm以下，得到二级异丙醇溶液；
40.s3、将二级异丙醇溶液通过装有金属吸附剂的吸附塔，得到三级异丙醇溶液；
41.s4、将三级异丙醇溶液通过过滤器，去除杂质，得到四级异丙醇溶液；
42.s5、将经过滤后合格的四级异丙醇溶液通过蒸馏塔，产生异丙醇蒸汽，然后通过吸附树脂进行吸附处理，最后通过精馏柱，洁净的异丙醇蒸汽进入冷凝器，冷凝成超纯异丙醇。
43.丙酮吸附剂的制备方法：
44.(1)将0.4g1,3,5-苯三甲酸、1.2g硝酸铜、18ml去离子水和28ml乙醇加入到具有聚四氟乙烯内衬的容器中，进行超声溶解；
45.(2)将步骤(1)获得的溶液、0.9gsba-15和13g聚乙烯加入反应釜中，在120℃下反应20h；
46.(3)对反应产物进行冷却，冷却后用去离子水和乙醇的混合溶液洗涤3次，然后置于烘箱内在90℃下干燥15h，得到丙酮吸附剂。
47.金属吸附剂的制备方法：
48.将1.1g羧甲基壳聚糖、18g蒙脱石、25ml的甲醛水溶液和4ml的硫酸水溶液加入到55ml的聚乙烯醇水溶液中，搅拌均匀后加入3mlop-10乳化剂，继续搅拌，搅拌25min后倒入模具中，在60℃下固化6h。
49.其中聚乙烯醇水溶液的浓度为0.05g/ml，甲醛水溶液的浓度为0.35g/ml，硫酸水溶液的浓度为0.4g/ml。
50.实施例2
51.一种有效提纯超纯异丙醇的方法：
52.s1、将工业级异丙醇溶液在常温常压下通过装有丙酮吸附剂的吸附装置，得到一级异丙醇溶液；
53.s2、将一级异丙醇溶液进行精馏处理，使一级异丙醇溶液的含水从200-300ppm降至50ppm以下，得到二级异丙醇溶液；
54.s3、将二级异丙醇溶液通过装有金属吸附剂的吸附塔，得到三级异丙醇溶液；
55.s4、将三级异丙醇溶液通过过滤器，去除杂质，得到四级异丙醇溶液；
56.s5、将经过滤后合格的四级异丙醇溶液通过蒸馏塔，产生异丙醇蒸汽，然后通过吸附树脂进行吸附处理，最后通过精馏柱，洁净的异丙醇蒸汽进入冷凝器，冷凝成超纯异丙醇。
57.丙酮吸附剂的制备方法：
58.(1)将0.8g1,3,5-苯三甲酸、1.6g硝酸铜、26ml去离子水和36ml乙醇加入到具有聚四氟乙烯内衬的容器中，进行超声溶解；
59.(2)将步骤(1)获得的溶液、1.3gsba-15和17g聚乙烯加入反应釜中，在140℃下反应15h；
60.(3)对反应产物进行冷却，冷却后用去离子水和乙醇的混合溶液洗涤3次，然后置于烘箱内在110℃下干燥10h，得到丙酮吸附剂。
61.金属吸附剂的制备方法：
62.将1.3g羧甲基壳聚糖、22g蒙脱石、29ml的甲醛水溶液和8ml的硫酸水溶液加入到65ml的聚乙烯醇水溶液中，搅拌均匀后加入7mlop-10乳化剂，继续搅拌，搅拌35min后倒入模具中，在70℃下固化4h。
63.其中聚乙烯醇水溶液的浓度为0.15g/ml，甲醛水溶液的浓度为0.45g/ml，硫酸水溶液的浓度为0.6g/ml。
64.实施例3
65.一种有效提纯超纯异丙醇的方法：
66.s1、将工业级异丙醇溶液在常温常压下通过装有丙酮吸附剂的吸附装置，得到一级异丙醇溶液；
67.s2、将一级异丙醇溶液进行精馏处理，使一级异丙醇溶液的含水从200-300ppm降至50ppm以下，得到二级异丙醇溶液；
68.s3、将二级异丙醇溶液通过装有金属吸附剂的吸附塔，得到三级异丙醇溶液；
69.s4、将三级异丙醇溶液通过过滤器，去除杂质，得到四级异丙醇溶液；
70.s5、将经过滤后合格的四级异丙醇溶液通过蒸馏塔，产生异丙醇蒸汽，然后通过吸附树脂进行吸附处理，最后通过精馏柱，洁净的异丙醇蒸汽进入冷凝器，冷凝成超纯异丙醇。
71.丙酮吸附剂的制备方法：
72.(1)将0.6g1,3,5-苯三甲酸、1.4g硝酸铜、22ml去离子水和32ml乙醇加入到具有聚四氟乙烯内衬的容器中，进行超声溶解；
73.(2)将步骤(1)获得的溶液、1.1gsba-15和15g聚乙烯加入反应釜中，在130℃下反应18h；
74.(3)对反应产物进行冷却，冷却后用去离子水和乙醇的混合溶液洗涤3次，然后置于烘箱内在100℃下干燥13h，得到丙酮吸附剂。
75.金属吸附剂的制备方法：
76.将1.2g羧甲基壳聚糖、20g蒙脱石、27ml的甲醛水溶液和6ml的硫酸水溶液加入到60ml的聚乙烯醇水溶液中，搅拌均匀后加入5mlop-10乳化剂，继续搅拌，搅拌30min后倒入模具中，在65℃下固化5h。
77.其中聚乙烯醇水溶液的浓度为0.1g/ml，甲醛水溶液的浓度为0.4g/ml，硫酸水溶液的浓度为0.5g/ml。
78.对比例1
79.对比例1与实施例3的不同之处在于：步骤(2)中不添加sba-15。
80.对比例2
81.对比例2与实施例3的不同之处在于：步骤(2)中不添加聚乙烯。
82.对比例3
83.对比例3与实施例3的不同之处在于：将步骤(2)中的sba-15替换成硅胶。
84.对比例4
85.对比例4与实施例3的不同之处在于：
86.金属吸附剂的制备方法：
87.21.2g蒙脱石、27ml的甲醛水溶液和6ml的硫酸水溶液加入到60ml的聚乙烯醇水溶液中，搅拌均匀后加入5mlop-10乳化剂，继续搅拌，搅拌30min后倒入模具中，在65℃下固化5h。
88.其中聚乙烯醇水溶液的浓度为0.1g/ml，甲醛水溶液的浓度为0.4g/ml，硫酸水溶液的浓度为0.5g/ml。
89.对比例5
90.对比例5与实施例3的不同之处在于：
91.金属吸附剂的制备方法：
92.21.2g羧甲基壳聚糖、27ml的甲醛水溶液和6ml的硫酸水溶液加入到60ml的聚乙烯醇水溶液中，搅拌均匀后加入5mlop-10乳化剂，继续搅拌，搅拌30min后倒入模具中，在65℃下固化5h。
93.其中聚乙烯醇水溶液的浓度为0.1g/ml，甲醛水溶液的浓度为0.4g/ml，硫酸水溶液的浓度为0.5g/ml。
94.对比例6
95.对比例6与实施例3的不同之处在于：
96.金属吸附剂的制备方法：
97.1.2g环糊精、20g蒙脱石、27ml的甲醛水溶液和6ml的硫酸水溶液加入到60ml的聚乙烯醇水溶液中，搅拌均匀后加入5mlop-10乳化剂，继续搅拌，搅拌30min后倒入模具中，在65℃下固化5h。
98.其中聚乙烯醇水溶液的浓度为0.1g/ml，甲醛水溶液的浓度为0.4g/ml，硫酸水溶液的浓度为0.5g/ml。
99.对由实施例1-3和对比例1-6所制备的超纯异丙醇进行取样，采用电感耦合等离子体质谱仪(icp-ms)对样品中的丙酮含量和金属离子含量进行检测，丙酮的含量越低，说明丙酮吸附剂的吸附性越好，金属离子含量越低，说明金属吸附剂的吸附性能越好，将检测结果记录在表1中。
100.表1
101.[0102][0103]
由表1可知，实施例1-3中金属离子的含量基本上控制在0.01ppb以下，丙酮的含量控制在0.2-0.4ppm，从而可以看出采用本技术的制备方法可以有效提高超纯异丙醇的纯度，处理效果好。
[0104]
由表1可知，实施例3与对比例1的区别在于：步骤(2)中不添加sba-15，实施例3中丙酮的含量为0.2ppm，对比例1中丙酮的含量为2.2ppm，对比例1与实施例3相比，丙酮的含量显著上升，这是由于丙酮吸附剂中缺少sba-15，使得步骤(2)中反应生成了cu-btc在工业级异丙醇溶液中的稳定性降低，导致丙酮吸附剂对丙酮的吸附量减小，最终使得对比例1所制备的超纯异丙醇的纯度降低。
[0105]
由表1可知，实施例3与对比例2的区别在于：步骤(2)中不添加聚乙烯，实施例3中丙酮的含量为0.2ppm，对比例2中丙酮的含量为2.4ppm，对比例2与实施例3相比，丙酮的含量显著上升，这是由于丙酮吸附剂中缺少聚乙烯，使得丙酮吸附剂中的cu-btc晶体结构在工业级异丙醇溶液中稳定性降低，导致丙酮吸附剂对丙酮的吸附效果下降，最终降低了对比例2所制备的超纯异丙醇的纯度。
[0106]
由表1可知，实施例3与对比例3的区别在于：步骤(2)中将sba-15替换成硅胶，实施例3中丙酮的含量为0.2ppm，对比例3中丙酮的含量为1.7ppm，对比例3与实施例3相比，丙酮的含量明显上升，这是由于丙酮吸附剂中的硅胶虽然自身具有吸附性能，能够对丙酮进行吸附，但是无法提高cu-btc自身孔道的限域性，无法提高cu-btc的稳定性，导致丙酮吸附剂对丙酮的吸附量减小，最终使得对比例3所制备的超纯异丙醇的纯度降低。
[0107]
由表1可知，实施例3与对比例4的区别在于：金属吸附剂的制备方法中不含有羧甲基壳聚糖，并且蒙脱石的添加量为21.2g，实施例3中金属离子的含量基本上控制在0.01ppb以下，对比例4中金属离子的含量控制在0.28-0.51ppb，对比例4与实施例3相比，金属离子含量显著上升，这是因为金属吸附剂中缺少羧甲基壳聚糖，不仅无法提高对金属离子的吸附容量，也无法扩大对金属离子的吸附速率，最终降低了对比例4所制备的超纯异丙醇的纯度。
[0108]
由表1可知，实施例3与对比例5的区别在于：金属吸附剂的制备方法中不含有蒙脱石，并且羧甲基壳聚糖石的添加量为21.2g，实施例3中金属离子的含量基本上控制在0.01ppb以下，对比例5中金属离子的含量控制在0.09-0.41ppb，对比例5与实施例3相比，金属离子的含量显著上升，这是因为金属吸附剂中缺少蒙脱石，无法对羧甲基壳聚糖进行负载，无法扩大羧甲基壳聚糖的体积、层间距和比表面积，降低了金属吸附剂对金属离子的吸附容量，最终使得对比例5所制备的超纯异丙醇的纯度降低。
[0109]
由表1可知，实施例3与对比例6的区别在于：金属吸附剂的制备方法中将羧甲基壳聚糖替换成环糊精，实施例3中金属离子的含量基本上控制在0.01ppb以下，对比例6中金属离子的含量控制在0.33-0.53ppb，对比例6与实施例3相比，金属离子的含量明显上升，这是
由于金属吸附剂中的环糊精虽然自身具有吸附性能，能够对金属离子进行吸附，但是无法提高对金属离子的吸附容量，也无法扩大对金属离子的吸附速率，最终降低了对比例6所制备的超纯异丙醇的纯度。
[0110]
以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。