Способ очистки диметилформамида Советский патент 1980 года по МПК C07C103/36 

Изобретение относится к способам рчистки диметилформамида, используемого для формирования активных диэлектрических слоев на полупроводниках, где требования к качеству диметилформамида весьма высоки, в частности к содержанию муравьиной кислоты, воды и примесей металлов.

Диметилформамид получают из муравьиной кислоты. Этим объясняется присутствие муравьиной кислоты в виде примеси в диметилформамиде. Разделить их обычными физическими методами, например вымораживанием или перегонкой, не представляется возможным, несмотря на большое различие в физико-химических показателях диметилформамида и муравьиной кислоты,

Известны способы очистки диметилформамида от муц авьийой кислоты и снижения его коррозионной агрессивности путем обработки диметилформамида с примесью муравьиной кислоты химическими реагентами, такими как формальдегид или гексаметилентетра-, мин (уротропин) 1 и 2. При этомУротропин распадается на формалин и аммиак, в результате чего происхопит нейтрализация муравьиной киспоты. Такие методы имеют существенный недостаток, связанный с введением химреагентов, гомогенно смешивающихся с диметилформамидом, отделение от которых связано с большими затруднениями.

Известен способ обработки диметилформамида неорганическими солями-с последующей фильтрацией или центрифугированием. Обработку ведут в течение 1 ч при температуре до . Обработка неорганическими солями приводит к сильному загрязнению лимитируемыми катионами, от которых фильтрацией или центрифугированием ;освободиться невозможно.

Известен также способ- очистки диметилформамида обработкой диметилеилином 4.

При этом происходит связывание основного количества муравьиной кислоты диметиламином с образованием соли. Далее осуществляют термическое разложение соли с образованием диметилформамида и выделением воды.

Целевой продукт выделяют ректификацией смеси диметилформгшида (сум laoHoro количества бывшего и обраэовавшегося) , остатков {не вошедших в реакцию) муравьиной кислоты и воды. Способ свободен от недостатков, присущих рассматриваемым аналогам. Оя дает возможность .химически перев ти примесь и вводимый реагентВ целевой продукт. Однако этим методом нельзя получить продукт с содержание муравьиной кислоты, отвечающим жестким требованиям,электротехнической промышленности - 5 10 вес . % . . Кроме того, существующий способ многостадиен. Цель изобретения - повышение сте . очистки диметилформамида. Это достигается предложенным способом очистки диметилформамида обработкой химическим реагентом алю могелем, Диметилформамид испаряют и пары пропускают через колонку с алюмогелем, нагретым до 155-200 0. При контакте с алюмогеяем происходит полностью разложение примеси муравьи ной кислоты на ЙОДУ и окись углерода и частичная сорбция катионов металлов. Далее диметилформамид направляю на ректификацию, В результате очистки предложенным способом получается продукт особой чистоты. Муравьиная кислота не обнаруживается анализом даже в следовых количествах. Пример 1. В выносном кубе ректификационной колонны нагревают до , до кипения, 1 кг исходного диметилформамида, содержащего примеси железа, титана, алюминия и других катионов металлов на уровне IlO 1-10 вес.% каждого, воды - 0,17% и муравьиной кислоты около 2 вес,%, Образующиеся пары диметилформамида пропускают через колонку с алюмогелем, вмонтированную между выносным кубом и ректификационной колонной и нагретой до 170 С. Муравьиная кислота, содержащаяся в парах диметилформамида, проходя че рез колонку с алюмогелем, разлагается на воду и окись углерода. Пары риметилформамида, не содержащие му)авьиной кислоты, но обогащенные водой, в виде парогазовой смзси направляют на первую тарелку ректификационной колонны. Примесь воды является легколетучей примесью и ее от бирают в головной фракции, составляющей 5% от загрузки. С восьмой тарелки снизу отбирают диметилформамид Катионы металлов, в том числе и алюминия, остаются в кубовом сбросе. Выход продукта особой степени чис тоты - 0,78 кг (78%). Пример 2. Диметилформамид, содержащий примеси, такие же как в примере 1, .нагревают до кипения, т.е до 153°С. Пары проходят через алюмогеЛь, нагретый до 200с, а затем поступают на первую тарелку снизу ректификационной колонны, с восьмой тарелки отбирают продукт, соответствующий требованиям к продукту особой чистоты. Кислота не обнаруживается в диметилформамиде, прошедшем через колонку с алюмогелем. Однако при такой высокой температуре алюмогеля происходит одновременно значительное разложение самого диметилформамида на диметиламин и муравьиную кислоту. Кислота разлагается на воду и окись углерода, а диметиламин в количестве 4,68% обнаружен химическим методом анализа-. При последующей ректификации диметиламин концентрируется в легкой фракции вместе с . Выход готового продукта уменьшается за счет разложения диметилформамида на 5% и составляет 73%. . Пример 3.1 кг диметилформамида с содержанием примесей, как в примере 1, испаряют при температуре кипения. Пары пропускают через колонку с алюмогелем/нагретым до 155°С и направляют в ректификационную колонну. Ректификацию проводят по примеру 2. В готовом продукте муравьиной кислоты содержится 1,92 вес.%. Как видно из примеров, оптимальная температура обработки находится в интервале от 155 до 200°С а именно 170°С. Температура ниже указанного предела ухудшает качество диметилформамида, выше указанного предела уменьшает процент выхода. Содержание примесей в диметилформамиде исходном иочищенном приведено в таблице. 0,031 0,0005 Отсутствует 2-102-102-10 102 -102-10Как видно из таблицы, в готовое продукте полностью отсутствует муравьиная кислота (методы анализа полярографический и химический), ка-. тионы металлов находятся ниже предела чувствительности спектрального метода анализа (2-10°- 2 . примесь воды ниже требования ГОСТ 20289-74 на диметилформамид ма ки ч со знаком качества. Очищенный предложенным способом циметилформамид отвечает современным требованиям, предъявляемым электрон ной и электротехнической отраслями промышленности. Продукт по своему к честву не уступает лучшим образцам ведущих зарубежных фирм. Кроме того, предложенный способ прост, так как является по существу одностадийным процессом и не требует специального аппаратурного оформления. Он включает только колонку с алюмогелем, которая находится между ректификационной колонной и ее выносным кубом. Формула изобретения Способ очистки диметилформамида обработкой химическим реагентом с последующим выделением целевого продукта ректификацией, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса и повышения степени очистки, в качестве химического реагента используют нагретый до 155-200 с алюмогель через:который nponycKcUOT пары диметилформамида. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 261379, кл. С 07 С 103/36, 1968. 2.Авторское свидетедьство СССР 166325, кл. С 07 С 103/36, 1962. 3.Патент Японии 6802, кл. 16 В 611, опублик. 1969.. 4.Патент Англии 1283298, кл. С 2 С, опублик. 1972 (прототип).