電子級四甲基氫氧化銨的制備

1、2000噸/年25%四甲基氫氧化銨項目介紹聯(lián)系人： 張新勝 華東理工大學(xué)化工學(xué)院聯(lián)合化學(xué)反應(yīng)工程研究所2007-12-7概述四甲基氫氧化銨(TMAH)是最強的有機堿，無色、無臭。在室溫下其蒸汽壓較低，在135145完全分解氣化，高純品在140低溫處理也無微量殘渣。四甲基氫氧化銨溶液無色透明有微氨臭，1（wt）溶液PH值為12.9，是與苛性堿同等強度的強堿。將四甲基氫氧化銨水溶液在減壓下濃縮可得到5個結(jié)晶水的吸濕性針狀結(jié)晶（mp，63oC），再繼續(xù)濃縮脫水變成3個結(jié)晶水的結(jié)晶（mp，63oC），再變成1個結(jié)晶水的四甲基氫氧化銨，在135140oC分解為三甲胺和二甲基醚。

2、一. 用途四甲基氫氧化銨是一種有機堿，在工業(yè)科研領(lǐng)域有著極為廣泛的用途。在國內(nèi)，四甲基氫氧化銨主要被用作有機硅系列產(chǎn)品，如硅油、硅橡膠、硅樹脂等合成中的主要催化劑，雖然用量不大，但對于產(chǎn)品的收率和質(zhì)量影響很大。而在國外，四甲基氫氧化銨主要用于聚酯類聚合物、紡織、塑料制品、食品、皮革、木材加工、電鍍、微生物等。目前，這種產(chǎn)品進入尖端科技領(lǐng)域，如在電路板的印刷和顯微鏡片的制造業(yè)中，可作為集成電路板的清洗劑和半導(dǎo)體微加工技術(shù)中的SiSiO2界面的各向異性腐蝕劑。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這種類型的化學(xué)試劑需要量日趨增加，對四甲基氫氧化銨的質(zhì)量和數(shù)量都提出了更高的要求。二. 四甲基氫氧化銨的制法比較四甲基氫

3、氧化銨的制備方法很多，一般采用氧化銀法，通過四甲基氯化銨與氧化銀反應(yīng)生成。但該法制備四甲基氫氧化銨的工藝復(fù)雜，原料氧化銀價格昂貴，而且所得產(chǎn)品含較高的雜質(zhì)離子，如鹵素離子、堿金屬離子等，用于有機硅單體催化聚合時，嚴(yán)重影響有機硅產(chǎn)品特性，更無法滿足電子領(lǐng)域清洗和腐蝕的要求。國外從七十年代開始采用電解法制備四甲基氫氧化銨的新工藝，并逐步取代氧化銀法。用電解法制得的產(chǎn)品質(zhì)量較好，成本低，不僅能滿足有機硅生產(chǎn)的需要，而且進入了電子工業(yè)領(lǐng)域。三. 電解法工藝簡述1）四甲基氯化銨為原料其原理是電解槽陽極室中的四甲基氯化銨水溶液在電場力的作用下，溶液中的氯離子向陽極方向遷移直至在陽極上放電而析出氯氣。同時，

4、由于離子膜的選擇透過性，氯離子無法擴散透過離子交換膜，只有四甲銨離子才能選擇透過而進入陰極室，并富集于其中。電解槽陰極室中水分子在陰極上分解為氫氣和氫氧根離子。后者恰好同由陽極室遷移來的四甲銨離子結(jié)合成四甲基氫氧化銨。隨著通電量的增加而四甲基氫氧化銨濃度不斷提高，最終達(dá)到預(yù)期的粗品濃度。陽極電化學(xué)反應(yīng)為：(CH3)4NCl(CH3)4N+Cl2Cl 2eCl2陰極電化學(xué)反應(yīng)為：H2OH+ + OH(CH3)4N+OH(CH3)4NOH2H+2eH2總反應(yīng)為：2(CH3)4NCl+2H2O2(CH3)4NOH+H2+Cl2電解法中產(chǎn)生的氫氣放空，生成的氯氣用堿液吸收生成次氯酸鈉，次氯酸鈉是漂白粉

5、的主要原料。因此該方法制備四甲基氫氧化銨方法簡單、純度高、無環(huán)境污染。2）四甲基碳酸氫銨為原料電解原理與四甲基氯化銨為原料相似，不過沒有氯氣產(chǎn)生，陽極產(chǎn)生二氧化碳和氧氣。+-(CH3)4N+(CH3)4N+HCO3 + H CO2+H2O+OH_H2O2H+-OH_圖2 電解過程示意圖總反應(yīng)：一、2000噸/年25%四甲基氫氧化銨的成本分析和效益估算A 三甲胺，碳酸二甲酯為原料1. 原料消耗（三甲胺，碳酸二甲酯為原料）原料規(guī)格消耗定額(噸)價格(萬元/噸)金額(萬元)1三甲胺99%0.200.80.162碳酸二甲酯0.201.00.203超純水0.800.10.084電解用電（分時制）800度

6、0.6×10-40.055離子膜電極0.025M22.00.056工資管理動力0.157折舊和維護0.28合計0.899甲醇0.170.230.042 效益估算增值稅：（1.65-0.6）*0.1453 = 0.153 萬元/噸。利 潤：（1.65-0.89-0.153）*2000=1214 萬元/年。所得稅：1214*0.33=400.62 萬元/年實際效益：1214-400.62=813.38 萬元/年投資: 500萬元投資回收期：500/813.38= 0.61年B四甲基氯化銨為原料1. 原料消耗原料規(guī)格消耗定額(噸)價格(萬元/噸)金額(萬元)1四甲基氯化銨99%0.381.70.6462氫氧化鈉0.140.40.0563超純水0.800.10.084電解用電（分時制）800度0.6×10-40.055離子膜電極0.025M22.00.056工資管理動力0.15折舊和維護0.02合計1.0022 效益估算增值稅：（1.65-0.88）*0.1453 = 0.112 萬元/噸。利 潤：（1.65-1.002-0.1