一种高纯电子级丙二醇甲醚醋酸酯生产方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术的提供了一种高纯电子级丙二醇甲醚醋酸酯生产方法及装置，该装置按工业级丙二醇单甲醚进料到高纯电子级丙二醇单甲醚出料的方向依次串接有精密精馏塔、微过滤器、阴阳离子脱除器、脱水处理器和纳过滤器；所述精密精馏塔包括精密精馏用隔壁塔串；所述精密精馏用隔壁塔串包括按工业级丙二醇单甲醚进料到高纯电子级丙二醇单甲醚出料的方向串接的带有上隔壁的隔壁塔和带有中间隔壁的隔壁塔；所述隔壁塔的进料侧和产品采出侧面积比范围1:9至9:1、理论板数为20

A production method and device of high-purity electronic propylene glycol methyl ether acetate

【技术实现步骤摘要】
一种高纯电子级丙二醇甲醚醋酸酯生产方法及装置


[0001]本专利技术涉及到半导体芯片、显示面板、太阳能电池制造等领域所需要的高纯电子化学品丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)，特别是涉及一种高效、节能、灵活利用工业级丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)生产高纯电子级丙二醇甲醚醋酸酯。

技术介绍

[0002]随着半导体和液晶显示技术的迅速发展，对高纯化学品试剂的要求越来越高。在集成电路和液晶显示加工过程中，高纯高洁净化学试剂主要用于芯片、硅圆和液晶显示表面的清洗和刻蚀，其纯度和洁净度对成品率、电性能及可靠性有着十分重大的影响，高纯超净丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)作为一种重要的电子化学品已经广泛用于半导体和液晶显示，随着集成电路和液晶显示的加工尺寸进入纳米时代，对与之配套的高纯超净丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)提出了更高的要求，需要达到国际半导体设备和材料组织制定的SEMIC12标准，其中金属阳离子含量小于100ppt，颗粒大小控制在0.2μm以下，颗粒个数与电子化学品需求企业协商。
[0003]国内高品质、高纯度试剂的研究报道不多，能检索到的资料多停留在基础技术和专利方面的报道方面，国际上高纯试剂工艺路线属于行业机密，一些基础技术也都申请了专利保护。
[0004]目前，我国仅有的高纯电子级丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)工艺技术专利利用水与PGMEA共沸原理实现PGMEA纯化，大部分关于PGMEA专利都是从电子废液中回收PGMEA，具体专利情况如下：
[0005]申请号：202110336400.x；公布号：CN113072447A，申请人：新中天环保股份有限公司(重庆市两江新区汇金路16号)；专利技术人：陈国平，左姣，倾彩霞，何睿鸣，胡阶卢，本文提出通过薄膜蒸发
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精馏两步法从电子PGMEA废溶剂中回收PGMEA的方法，其实质是闪蒸
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精馏，该方法回收得到的PGMEA产品对金属和颗粒没有控制手段，不能达到电子级PGMEA实现循环利用，并且蒸发与精馏分成两步，能耗高。
[0006]申请号：202011615015.0；公布号：CN112592276A，申请人：深圳市环保科技集团有限公司；专利技术人：陈刚，刘培植，易忠进，范斯娜，邝萍，赵陈冬，胡元娟，班峰，郑晓凤，马千里，刘国勇，本专利技术提出采用精馏(沉降脱固+精馏)方法回收液晶显示器阵列工艺生产产生的PGMEA废液，回流比1
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3，塔釜温度126
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148℃，本专利技术只能得到95
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98％纯度的PGMEA，无法得到电子级PGMEA。
[0007]申请号：202011615012.7；公布号：CN112608235A，申请人：深圳市环保科技集团有限公司；专利技术人：陈刚，刘培植，易忠进，范斯娜，邝萍，赵陈冬，胡元娟，班峰，郑晓凤，马千里，刘国勇，本专利技术提出采用膜分离除水和精馏组合工艺回收液晶显示器阵列工艺生产产生的PGMEA废液，膜采用南京天膜公司生产有机膜，膜分离后水含量0.5％以下，后进入精馏塔，回流比1
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3:1，塔釜温度126
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148℃，得到95
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98％纯度的PGMEA，无法得到电子级PGMEA。
[0008]申请号：201810082616.6；授权号：CN108299202B，申请人：淄博高新技术产业开发
区精细化工和高分子材料研究院；专利技术人：吕灵娟，杜振江，刘宁，那平，白鹏，本专利技术提出通过萃取剂乙基苄基醚的添加，破坏水与PGMEA共沸，将PGMEA从PGMEA水溶液中萃取出来，塔釜液经过减压精馏，塔顶得到PGMEA产品，塔釜的共沸剂可循环使用，本专利对颗粒和金属离子没有控制，无法得到电子级PGMEA。
[0009]申请号：201810082752.5；公布号：CN108299203A，申请人：淄博高新技术产业开发区精细化工和高分子材料研究院；专利技术人：吕灵娟，杜振江，刘宁，那平，白鹏，本专利技术提出通过萃取剂环己烷的添加，破坏水与PGMEA共沸，将PGMEA从PGMEA水溶液中萃取出来，塔釜得到PGMEA产品，塔顶水和环己烷冷凝分层，共沸剂可循环使用，水采出，本专利为间歇过程，无法实现连续化，本专利对颗粒和金属离子没有控制，无法得到电子级PGMEA。
[0010]申请号：201810082753.x；公布号：CN108129317A，申请人：淄博高新技术产业开发区精细化工和高分子材料研究院；专利技术人：吕灵娟，杜振江，刘宁，那平，白鹏，本专利技术提出利用共沸精馏法从PGMEA/水溶液中连续回收高纯度PGMEA的方法，将共沸剂环己烷和PGMEA水溶液连续加入精馏塔中，塔釜连续采出99.9％以上的PGMEA，塔顶采出环己烷和水蒸汽，经过冷凝后分层，上层环己烷循环利用，下层水排出装置，本专利技术对PGMEA中的颗粒和金属离子无控制手段，无法得到电子级PGMEA产品。
[0011]申请号：201410547139.8；授权号：CN104370742B，申请人：惠州TCL环境科技有限公司；专利技术人：王治军，李红玲，本专利提出从含有PGME(丙二醇甲醚)，酮类化合物，苯类化合物，乙氧基酯类化合物，甲氧基酯类化合物，水，固体电阻，电子元器件等杂质的PGMEA废液中采用过滤，原料沉降，真空蒸馏和精馏得到纯度大于95％(最高99％)的产品，无法得到电子级PGMEA重复使用。
[0012]申请号：201080068890.X；授权号：CN103080067B，申请人：韩国易安爱富科技有限公司；专利技术人：郑玄铁，文载雄，丁镇培，裴恩亨，姜度顺，李明镐，本专利提出半导体和显示器生制造工艺产生的PGMEA(丙二醇甲醚醋酸酯，沸点146℃)废液回收方法，由于废液中含有MMP(3
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甲氧基丙烯酸甲酯，沸点143℃)及环己酮(沸点155℃)与PGMEA沸点差小，不宜采用蒸馏方法除去，本专利技术采用添加C1
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20醇盐类化合物使MMP和环己酮反应转化为沸点与PGMEA相差大的物质除去，该方法得到PGMEA回收高，纯度达到99.8％，对颗粒和金属离子没有控制，无法得到电子级PGMEA重复使用。
[0013]申请号：200510132392.8；授权号：CN1987663B，申请人：新应材股份有限公司；专利技术人：郭光良，戴杏如，本专利技术提出以PGMEA(丙二醇甲醚醋酸酯)或其衍生化合物与环己酮或其衍生物按照一定比例配制成光阻清洗剂，可用于液晶显示和集成电路领域，本专利技术只对配比进行了控制，对金属离子和颗粒没有控制，无法达到真正电子级溶剂。
[0014]申请号：95197185.9；授权号：CN1074426C，申请人：克拉瑞特金融(BVI)有限公司；专利技术人：M.D.拉曼，本专利技术提出采用依次经过去离子水溶胀，去离子水三次淋洗(反冲洗25min)，10％硫酸32ml/min6床层提及硫酸总量酸处理，去离子水以相同流速除酸至PH无变化，2倍床层提及丙酮除水，2倍床层体积总流量PGMEA去除丙酮，为了保持柱床本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯电子级丙二醇甲醚醋酸酯生产装置，其特征在于：所述装置按工业级丙二醇单甲醚进料到高纯电子级丙二醇单甲醚出料的方向依次串接有精密精馏塔、微过滤器、阴阳离子脱除器、脱水处理器和纳过滤器；所述精密精馏塔包括精密精馏用隔壁塔串；所述精密精馏用隔壁塔串包括按工业级丙二醇单甲醚进料到高纯电子级丙二醇单甲醚出料的方向串接的带有上隔壁的隔壁塔和带有中间隔壁的隔壁塔；所述隔壁塔的进料侧和产品采出侧面积比范围1:9至9:1、理论板数为20
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100。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述微过滤器包括孔径为0.2μm及以下、孔径均一系数为1.2及以下的微过滤膜；优选的是，所述微过滤器膜的孔径为0.1μm或0.2μm；进一步优选的是：所述微过滤器膜为聚四氟乙烯膜、聚醚砜膜、聚偏氟乙烯膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜中的至少一种；所述阴阳离子脱除器包括离子交换树脂阴阳离子脱除器或离子交换纤维阴阳离子脱除器；所述离子交换树脂阴阳离子脱除器包括孔径为0.6mm及以下、粒径均一系数1.1及以下的离子交换树脂；优选的是，所述离子交换树脂的粒径为0.3mm、0.4mm、0.5mm和0.6mm中的至少一种，所述离子交换树脂的粒径均一系数为1.05、1.06、1.07和1.09中的至少一种；所述离子交换纤维阴阳离子脱除器包括孔径为0.6mm及以下的离子交换纤维；优选的是：所述离子交换树脂包括磺酸基苯乙烯树脂、羧基苯乙烯树脂，季胺基苯乙烯树脂、全氟磺酸树脂、磺化聚醚砜树脂中的一种或几种，所述离子交换纤维包括磺酸基苯乙烯纤维、羧基苯乙烯纤维、季胺基苯乙烯纤维、全氟磺酸纤维、磺化聚醚砜纤维中的一种或几种。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述脱水处理器包括脱水处理用隔壁塔、脱水处理用常规精馏塔串、膜分离脱水处理器、脱水剂脱水处理器或吸附脱水处理器中的至少一种；所述脱水处理用隔壁塔的进料侧和产品采出侧面积比范围1:9至9:1、所述隔壁塔的理论板数为55；脱水处理器用隔壁塔包括但不限于中间隔壁的隔壁塔、上隔壁的隔壁塔及下隔壁的隔壁塔中的至少一种；所述脱水处理用常规精馏塔串包括按工业级丙二醇甲醚醋酸酯进料到高纯电子级丙二醇甲醚醋酸酯出料的方向串接的至少一个理论板数为60的一级脱水处理用常规精馏塔和至少一个理论板数为70的二级脱水处理用常规精馏塔；优选的是：所述一级脱水处理用常规精馏塔和二级脱水处理用常规精馏塔的总数小于等于6个；进一步优选的是：所述一级脱水处理用常规精馏塔和二级脱水处理用常规精馏塔的总数小于等于3个；再进一步优选的是：所述一级脱水处理用常规精馏塔和二级脱水处理用常规精馏塔的总数为2个；所述膜分离脱水处理器的分子筛膜选自3A分子筛膜膜、4A分子筛膜、5A分子筛膜中的至少一种；所述脱水剂脱水处理器的脱水剂选自氢化钙或氯化钙中的至少一种；所述吸附脱水处理器的分子筛吸附剂选自3A分子筛吸附剂、4A分子筛吸附剂、5A分子筛吸附剂中的至少一种；进一步优选的是：所述吸附脱水处理器的分子筛吸附剂为3A分子筛吸附剂。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述隔壁塔的理论板数为40
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80；所述纳过滤器包括孔径为50nm及以下、孔径均一系数为1.2及以下的纳过滤器膜；优选
的是，所述纳过滤器膜的孔径为10nm、20nm、30nm或50nm。5.一种高纯电子级丙二醇甲醚醋酸酯生产方法，其特征在于：所述方法是以工业级丙二醇甲醚醋酸酯作为进料来制得高纯电子级丙二醇甲醚醋酸酯，具体包括如下步骤中的一种或多种：脱除所述工业级丙二醇甲醚醋酸酯中的大部分水分；脱除所述工业级丙二醇甲醚醋酸酯中的大颗粒；脱除所述工业级丙二醇甲醚醋酸酯中微小颗粒；还包括脱除所述工业级丙二醇甲醚醋酸酯中有机杂质和少部分水，其中：所述脱除所述工业级丙二醇甲醚醋酸酯中有机杂质和少部分水步骤之前或之后，还包括如下步骤：脱除所述工业级丙二醇甲醚醋酸酯中阴离子和/或阳离子；其中，所述脱除所述工业级丙二醇甲醚醋酸酯中有机杂质和少部分水之后脱除所述工业级丙二醇甲醚醋酸酯中阴离子和/或阳离子时，脱除所述工业级丙二醇甲醚醋酸酯中的大部分水分；所述阴离子和/或阳离子主要包括表1所示四组中的至少一组：表1.阴离子和/或阳离子的分组.表1.阴离子和/或阳离子的分组.6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：采用精密精馏塔除所述工业级丙二醇甲醚醋酸酯中有机杂质和少部分水，所述精密精馏塔包括精密精馏用常规精馏塔串或精密精馏用隔壁塔串，其中：所述精密精馏用常规精馏塔串包括至少两个理论板数为10
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙津，
申请(专利权)人：北京袭明科技有限公司，
类型：发明
国别省市：