Способ очистки диметилформамида

Способ очистки диметилформамида

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 240478 (21) 2626805/23-04 (51) M. КЛ

С 07 С 103/36 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.06,80. Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования описания 30.06.80 (53) УДК 547.298..1(088.8) (72) Авторы изобретения

Г.Э Блюм, С.С. Иевлева, З.A. Климкина и Г.Г. Виноградов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ДИМЕТИЛФОРМАМИДА

Изобретение относится к способам очистки 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 иэ 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 муравьийой 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 этом уротропин распадается на формалин и аммиак, в результате чего происхо щт нейтрализация муравьиной кислоты. Такие методы имеют существенный недостаток, связанный с введением химреагентов, гомогенно смешквающихся 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 80 C(3).

Обработка неорганическими солями приводит к сильному загрязнению лимитируемыми катионами, от которых .фильтрацией или центрифугированием освободиться невозможно.

Известен также способ. очистки диметилформамида обработкой диметиламином (4).

При этом происходит связывание основного количества муравьиной кисло:ты диметиламином с образованием соли.

Далее осуществляют термическое разложение соли с образованием диметилформамида и выделением воды.

Целевой продукт выделяют ректификацией смеси диметилформамида (сум)марного количества бывшего и образо.

743991 вавшегося), остатков (не вошедших в реакцию) мурав ьиной кислоты и воды.

Способ свободен от недостатков, присущих рассматриваемым аналогам. .Он дает возможность, химически перевести примесь и вводимый реагент в целевой продукт. Однако этим методом нельзя получить продукт с содержанием муравьиной кислоты, отвечающим жестким требованиям, электротехнической промышленности — 5 ° 10 вес.%.

Кроме того, существующий способ многостадиен.

Цель изобретения — повышение сте.пени очистки диметилформамида.

Это достигается предложенным способом очистки диметилформамида обра- 15 боткой химическим реагентом — алюмогелем. Диметилформамид испаряют и пары пропускают через колонку с алю-., могелем, нагретым до 155-200 С. При контакте с алюмогелем происходит 2О полностью разложение примеси муравьиной кислоты на воду и окись углерода и частичная сорбция катионов металлов. Далее диметилформамид направляют на ректификацию, 25

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 153 С, до кипения, 1 кг исходного диметилформамида, содержащего примеси железа, титана, алюминия и других

-Ф катионов металлов на уровне 1 10

1 ° 10 вес. 3 каждого, воды — О, 17% и муравьиной кислоты около 2 вес. Ъ.

Образующиеся пары диметилформамида пропускают через колонку с алюмогелем, вмонтированную между выносны ; кубом и ректификационной колонной и а нагретой до 170 С.

Муравьиная кислота, содержащаяся в парах диметилформамида, проходя через колонку с алюмогелем, разлагается на воду и окись углерода. Пары диметилформамида, не содержащие муравьиной кислоты, но обогащенные водой, в виде парогазовой смеси направляют на первую тарелку ректификационной колонны. Примесь воды является легколетучей примесью и ее отбирают в головной фракции, составляющей 5% от загрузки. С восьмой тарелки снизу отбирают диметилформамид, Катионы металлов, в том числе и алю- 55 миния, остаются в кубовом сбросе.

Выход продукта особой степени чистоты — 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 алюмоа гель, нагретый до-200 С, а затем поступают на первую тарелку снизу ректификационной колонны, с восьмой тародукт, вес.Ъ

Примеси ный Очищенный

0,17

0,031

0,0005

Вода

Диметиламин 0,005

Муравь„:Hàÿ кислота

2,01

5 10

4 10

1 10

2 10

Отсутствует

2 -10

Т,3

Са

2 10

2 10

Си

3 10

2 10

2 10

2.10

2 10

2 10

2 10

2 10

Как видно иэ таблицы, в готовом продукте полностью отсутствует мураььиная кислота (методы анализа по лярографический и химический), катионы металлов находятся ниже предела чувствительности спектрального релки 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,б8% обнаружен химическим методом анализа-. При последующей ректификациь диметиламин концентрируется в легкой фракции вместе с водой. Выход готового продукта уменьшается эа счет разложения диметилформамида на 5Ъ 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 и очищенном приведено в таблице.

743991

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 261379, кл. С 07 С 103/36 1968.

2. Авторское свидетедьство СССР

9 166325, кл. С 07 С 103/Зб, 1962.

20

Составитель Г. Антонова

Редактор A. Соловьева Техред,М.Петко Корректор А, Гриценко

Заказ 3653/2

Тираж 495 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 метода анализа (< 2 10 — 2 10 вес.Ъ), примесь воды ниже требования

ГОСТ 20289-74 на диметилформамид марки ч со знаком качества.

Очищенный предложенным способом циметилформамид отвечает современным требованиям, предъявляемым электронной и электротехнической отраслями промышленности. Продукт по своему качеству 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, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса и повыаения степени очистки, в качестве химического реагента используют нагретый до 155-200 С алюмогель; через который пропускают пары диметилформамида.

3. Патент Японии Р 6802, кл. 16 В 611, опублик. 1969..

4. Патент Англии 9 1283298 кл. С 2 С, опублик. 1972 (прототип) °