用于純化異丙醇的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于純化異丙醇的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 異丙醇（IPA)用于多種應(yīng)用中，包括，例如，在電子工業(yè)中的清洗劑以制造半導(dǎo)體 或液晶顯示器(IXD)。
[0003] 可以使用丙烯或丙酮制備IPA。在大多數(shù)情況下，在制備IPA的工藝中，獲得包含大 量水的IPA反應(yīng)產(chǎn)物，且所述反應(yīng)產(chǎn)物形成了包含水的共沸物。也就是說，在常壓下具有約 l〇〇°C的沸點的水和具有82.5°C的沸點的IPA形成了在80.4°C的溫度下的87.9wt %的IPA的 公比，且因此需要通過從進料去除水而有效地制備高純度的IPA，且消耗了大量的能源以在 簡單的蒸餾工藝中去除水。已知有添加共沸劑(其為用于形成提取物或共沸物的材料)的蒸 餾方法作為從共沸物中得到高純度IPA的方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 【技術(shù)問題】
[0005] 本發(fā)明致力于提供一種用于純化IPA的方法和設(shè)備。
[0006] 【技術(shù)方案】
[0007] 在一個方面，提供了一種純化IPA的方法。如圖1中所示，示例性的純化方法包括， 通過向脫水裝置(D)提供進料而去除水（以下稱為"脫水工藝"），以及使通過脫水裝置(D)去 除了水，且然后被引入純化裝置(P)的進料純化（以下稱為"純化工藝"）。根據(jù)本發(fā)明的純化 方法，在使用脫水裝置(D)和分隔壁塔(divided wall column，DWC)200的純化IPA的工藝 中，可以推出對于DWC的最佳的運行條件以使在IPA產(chǎn)物中的水含量最小化，由此純化高純 度IPA。此外，與使用其中連接了兩個常規(guī)塔的純化裝置(P)時相比，可以使用一個DWC以高 效率純化IPA。
[0008] 在此，術(shù)語"去除水"并不是指100%地去除在進料中包含的水，而是指通過向脫水 裝置(D)提供進料而形成具有高IPA含量的濃的流體，并去除水或者進行純化工藝。在此，本 文中使用的術(shù)語"濃的流體"可以指與向脫水裝置(D)提供之前在進料中包含的IPA的含量 相比，在經(jīng)過脫水裝置(D)或者純化裝置(P)的流體中包含的IPA含量更高的流體，例如，在 經(jīng)過脫水裝置(D)或者純化裝置(P)的流體中包含的IPA含量為50wt%以上、80wt%以上、 90wt%以上、95wt%以上或99wt%以上的流體。
[0009] 在一個實例中，在脫水工藝中向脫水裝置(D)提供的進料可以包含IPA和水。進料 的水含量，即，在進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，在進料中的水含量的下限可以是，例如，1200ppm。在進料中的水含 量可以用作有效性的非常重要的參數(shù)，因此進料中的水含量有必要在上述范圍內(nèi)調(diào)整。只 要進料包含IPA和水，且水含量在上述范圍內(nèi)調(diào)整，則進料的具體組成沒有特別的限定。通 常，取決于制備包含IPA的進料的方法，所述進料可能包含各種類型的雜質(zhì)，其可以通過上 述方法被有效地去除。
[0010]在此方法中，可以裝配脫水裝置(D)以使進料中的水含量從裝填時的3000ppm降低 至通過脫水工藝排出時的500ppm以下，例如，400ppm以下或300ppm以下。由此，該方法可包 括從向脫水裝置(D)提供的進料去除水以調(diào)節(jié)進料的水含量至500ppm以下，例如，400或 300ppm以下。
[0011] 在此方法中，引入進料的脫水裝置(D)可以包含塔110和111，其中，例如，裝填了膜 系統(tǒng)和吸附劑。在一個實例中，脫水工藝可以以兩階段的脫水工藝進行，例如，串聯(lián)的第一 脫水工藝和第二脫水工藝。脫水裝置(D)的膜系統(tǒng)100和塔110和111可以流體連通以使填充 的進料流過膜系統(tǒng)100和塔110和111，可以在膜系統(tǒng)100中進行第一脫水工藝，且第二脫水 工藝可以配置為在裝填了吸附劑的塔110和111中進行。
[0012] 在脫水裝置(D)中，一旦引入進料，可以配置膜系統(tǒng)100以通過調(diào)節(jié)通過所述第一 脫水工藝的進料中的水含量為500至1200ppm而排出，例如，具有3000ppm的水含量的進料。 在使用膜系統(tǒng)100將水含量調(diào)節(jié)為上述范圍內(nèi)時，可以增加隨后的純化工藝的效率。在本文 中使用的術(shù)語"膜系統(tǒng)"是指使用分離膜分離流體的系統(tǒng)或設(shè)備。
[0013] 可以不受特別限制地使用利用分離膜的系統(tǒng)，例如，滲透蒸發(fā)系統(tǒng)或者蒸汽滲透 系統(tǒng)，作為脫水裝置(D)的膜系統(tǒng)100。
[0014] 在本文中使用的術(shù)語"滲透蒸發(fā)"是指向滲透蒸發(fā)膜提供液體進料并選擇性地滲 透對該膜具有親和性的材料而增加進料的純度的方法，且經(jīng)過滲透蒸發(fā)膜的材料通過在恒 定真空狀態(tài)下蒸發(fā)而被排出，并通過在冷卻器中冷卻而被捕獲。在進料是液體狀態(tài)時，滲透 蒸發(fā)系統(tǒng)可以應(yīng)用于本發(fā)明的純化方法。在使用滲透蒸發(fā)系統(tǒng)進行脫水工藝時，在用進料 裝填DWC200之前，在脫水工藝中選擇性地去除水，由此，與通過簡單蒸餾工藝去除水時相 比，可以更經(jīng)濟地得到高純度的IPA。
[0015] 在一個實例中，在脫水裝置(D)包括滲透蒸發(fā)系統(tǒng)時，在脫水工藝中，可以在，例 如，40至120°C、70至110°C或者80至100°C的溫度下進行在脫水工藝期間液體進料向滲透蒸 發(fā)系統(tǒng)的引入，但本發(fā)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的壓力下進行液體進料向滲透蒸發(fā)系統(tǒng)的引入?？?以在上述溫度和/或壓力的范圍內(nèi)有效地進行液體進料的脫水工藝。然而，考慮到期望的脫 水量和在此使用的分離膜，可以適當(dāng)?shù)馗淖兯鰷囟群?或壓力的范圍。例如，通常地，隨著 溫度和壓力增加，分離膜的滲透性可增加，但是溫度和壓力的上限可根據(jù)分離膜的類型和 工藝條件而改變。此外，隨著溫度和壓力增加，滲透速率和滲透量可增加，但是上限可根據(jù) 用于在本文中使用的分離膜的材料的種類和分離膜的耐久性而在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)調(diào)節(jié)。
[0016] 術(shù)語"蒸汽滲透"是指通過蒸發(fā)進料以使氣體與分離膜接觸而使期望的氣體經(jīng)過 分離膜分離的膜分離方法。在純化方法中，當(dāng)進料是氣體狀態(tài)時，優(yōu)選采用蒸汽滲透。當(dāng)使 用蒸汽滲透系統(tǒng)進行脫水工藝時，不產(chǎn)生共沸點，且因此與通過蒸餾進行脫水工藝時相比， 可以更有效地去除水，因此可以經(jīng)濟地獲得高純度的IPA。
[0017] 在一個實例中，可以用進料裝填蒸汽滲透系統(tǒng)，其中，在水和IPA的混合組合物的 沸點以上的溫度下裝填脫水裝置(D)的蒸汽滲透系統(tǒng)。在脫水工藝中，向蒸汽滲透系統(tǒng)引入 氣相進料可以在，例如，90°C以上、100°C以上、110°C以上、120°C以上或150°C以上進行，氣 相進料可以根據(jù)使用的分離膜的熱或化學(xué)特性而變化的溫度的上限可以是，但不限于，例 如，約 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的壓 力下進行氣相進料向蒸汽滲透系統(tǒng)的引入。在上述溫度和/或壓力范圍內(nèi)，可以有效地進行 氣相進料的脫水工藝。然而，考慮到期望的脫水量和在此使用的分離膜的類型，可以適當(dāng)?shù)?改變所述溫度和/或壓力范圍。
[0018] 根據(jù)使用的材料的類型，可以用于滲透蒸發(fā)系統(tǒng)或蒸汽滲透系統(tǒng)的分離膜可以是 有機分離膜，如聚合物膜，無機分離膜或者通過混合有機材料和無機材料而制造的有機/無 機分離膜，且對于本發(fā)明的脫水裝置(D)，可以根據(jù)期望的分離組分使用本領(lǐng)域中公知的各 種分離膜。例如，可以使用由氧化硅凝膠形成的分離膜；由如PVA或聚酰亞胺的聚合物形成 的分離膜;或者沸石分離膜，作為親水性分離膜，但考慮到期望的脫水量和進料的組成，其 可以適當(dāng)?shù)淖兓?。可以使用由Pervatech生產(chǎn)的沸石膜、由i3nanotec生產(chǎn)的沸石A分離膜或 者沸石NaA分離膜作為所述沸石分離膜，但本發(fā)明不限于此。
[0019] 此外，所述滲透蒸發(fā)系統(tǒng)或者蒸汽滲透系統(tǒng)可以包括真空設(shè)備。所述真空設(shè)備是 用于形成真空以允許將與分離膜接觸的進料的可分離的組分容易地從所述膜分離的設(shè)備， 且可以是由真空存儲罐和真空栗組成的設(shè)備。
[0020] 在示例性的脫水裝置(D)中，填充有吸附劑的塔110和111可以被配置為，通過第二 脫水工藝將引入的通過上述膜系統(tǒng)100而使水含量被調(diào)節(jié)至500至1200ppm的進料的水含量 調(diào)節(jié)為50至500ppm，例如，100至500ppm或150至500ppm并排出所述進料。在使用塔110和111 將水含量調(diào)節(jié)為上述范圍內(nèi)時，可以增加隨后的純化工藝的效率。
[0021] 在一個實例中，可以使用本領(lǐng)域中公知的各種吸附劑，包括分子篩、氧化硅凝膠、 活性氧化鋁、活性炭和離子交換樹脂作為所述吸附劑，但本發(fā)明并不限于此。
[0022] 例如，作為脫水裝置(D)的分子篩，只要其被配置為具有如上所述的脫水能力，則 可以無特別限制地使用已知的分子篩。例如，可以使用基于沸石的分子篩、基于氧化硅的分 子篩、基于氧化鋁的分子篩、基于氧化硅-氧化鋁的分子篩或基于硅酸鹽-氧化鋁的分