四甲基氢氧化铵-电子级四甲基氢氧化铵的制备

2００0吨/年25%四甲基氢氧化铵

项

目

介

绍

联系人：张新胜()

华东理工大学化工学院

联合化学反应工程研究所

2０07-１2-7

ﻬ概述

四甲基氢氧化铵(TＭAＨ）是最强的有机碱,无色、无臭。在室温下其蒸汽压较低，在１35~1４5℃完全分解气化,高纯品在140℃低温处理也无微量残渣。

四甲基氢氧化铵溶液无色透明有微氨臭,1(wt)％溶液ＰH值为1２.9,是与苛性碱同等强度的强碱。将四甲基氢氧化铵水溶液在减压下浓缩可得到5个结晶水的吸湿性针状结晶（mp,63ｏC),再继续浓缩脱水变成3个结晶水的结晶(ｍp，６3o C）,再变成１个结晶水的四甲基氢氧化铵，在13５~1４0ｏC分解为三甲胺和二甲基醚。

一.用途

四甲基氢氧化铵是一种有机碱,在工业科研领域有着极为广泛的用途。

在国内，四甲基氢氧化铵主要被用作有机硅系列产品,如硅油、硅橡胶、硅树脂等合成中的主要催化剂，虽然用量不大，但对于产品的收率和质量影响很大。

而在国外,四甲基氢氧化铵主要用于聚酯类聚合物、纺织、塑料制品、食品、皮革、木材加工、电镀、微生物等。

目前,这种产品进入尖端科技领域,如在电路板的印刷和显微镜片的制造业中，可作为集成电路板的清洗剂和半导体微加工技术中的Si-SｉO2界面的各向异性腐蚀剂。随着科学技术的发展，这种类型的化学试剂需要量日趋增加，对四甲基氢氧化铵的质量和数量都提出了更高的要求。

二.四甲基氢氧化铵的制法比较

四甲基氢氧化铵的制备方法很多,一般采用氧化银法,通过四甲基氯化铵与氧化银反应生成。但该法制备四甲基氢氧化铵的工艺复杂，原料氧化银价格昂贵,而且所得产品含较高的杂质离子,如卤素离子、碱金属离子等，用于有机硅单体催化聚合时,严重影响有机硅产品特性，更无法满足电子领域清洗和腐蚀的要求。

国外从七十年代开始采用电解法制备四甲基氢氧化铵的新工艺,并逐步取代氧化银法。用电解法制得的产品质量较好,成本低，不仅能满足有机硅生产的需要，而且进入了电子工业领域。

三.电解法工艺简述

1）四甲基氯化铵为原料

其原理是电解槽阳极室中的四甲基氯化铵水溶液在电场力的作用下，溶液中的氯离子向阳极方向迁移直至在阳极上放电而析出氯

气。同时，由于离子膜的选择透过性，氯离子无法扩散透过离子交换膜，只有四甲铵离子才能选择透过而进入阴极室,并富集于其中。电解槽阴极室中水分子在阴极上分解为氢气和氢氧根离子。后者恰好同由阳极室迁移来的四甲铵离子结合成四甲基氢氧化铵。随着通电量的增加而四甲基氢氧化铵浓度不断提高,最终达到预期的粗品浓度。

阳极电化学反应为：

(CH3)4NCl →(ＣH3）4Ｎ++Cl ˉ ２Cl ˉ— 2e →Cl ２↑ 阴极电化学反应为: H2Ｏ→H+ + O Ｈˉ

(CH3）4N+＋O Ｈˉ→(C Ｈ3）4N ＯH 2H ＋+2ｅ→H ２↑ 总反应为:

２(ＣH3)4ＮC ｌ+2H2O →2(CH ３)４ＮＯＨ+H2↑+Ｃl2↑ 电解法中产生的氢气放空，生成的氯气用碱液吸收生成次氯酸钠,次氯酸钠是漂白粉的主要原料。

因此该方法制备四甲基氢氧化铵方法简单、纯度高、无环境污染。

2）四甲基碳酸氢铵为原料

电解原理与四甲基氯化铵为原料相似,不过没有氯气产生，阳极产生二氧化碳和氧气。

图２ 电解过程示意图

(CH 3)4N (CH 3)4N +

3 + H →CO 2↑+

_

-

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总反应：

一、2000吨/年25%四甲基氢氧化铵的成本分析和效益估算

Ａ三甲胺,碳酸二甲酯为原料

原料规格消耗定额(吨) 价格(万元/吨）金额(万元)

1 三甲胺9９％0．2０0.8 0.16

2 碳酸二甲酯０.２0 1．０0.20

3 超纯水０.80 0.1 ０.08

4 电解用电（分时制）８00度0．6×1０-40．05

5 离子膜电极0.0２５Ｍ2 2.０0.０5

6 工资管理动力0.15

7 折旧和维护０.2

8 合计0.８９

9 甲醇0.１7 0.23 ０.0４

2 效益估算

增值税：(1.6５－０．6)*0.1453 = 0.15３万元／吨。

利润：（１.６5－0.89-０．１53)*2０0０=1214 万元/年。

所得税：1214*0.33＝4０0.62 万元/年

实际效益:1214-40０.62=８１3.38 万元/年

投资: 500万元

投资回收期：５00/813.３８＝０.６1年

B四甲基氯化铵为原料

原料规格消耗定额（吨) 价格(万元/吨）金额（万元）1 四甲基氯化铵99% 0.3８１.7 0.６４６

2 效益估算

增值税:(１.65－０．8８)＊０．１４53 = 0.1１2 万元/吨。利润:（1.６５-１.0０2-０.112）*2000＝10７2 万元/年。所得税:1０72*０.33＝３５3.７6 万元／年

实际效益:1072-3５3.76=71８.24 万元/年

投资: 400万元

投资回收期:40０/71８.24= ０．５6年