純度為99.9999%三氯化磷的生產方法及其裝置的製作方法
2023-05-31 13:04:26 2
專利名稱：：純度為99.9999%三氯化磷的生產方法及其裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種高純度三氯化磷的生產方法及其生產裝置。
背景技術：
：在半導體工業中，高純度的三氯化磷可用作離子注入，並且也是多種電子化學品的重要原材料如電子級三氯氧磷、電子級三氟化磷，工業三氯化磷的生產方法(見《三氯化磷生產工藝的改進》中國氯鹼2001年3月第3期)熔融的黃磷與氯氣反應製取，反應一般在三氯化磷母液中進行，所用設備為搪玻璃或碳鋼反應釜、陶瓷填料式精餾塔等，所得的產品含量在96%—99.5%;分析純、優級純是將99%的工業品進行精餾，所得的產品含量也僅為99.9%~99.95%;黃磷與氯氣直接燃燒所得，反應十分劇烈，溫度可達400t:以上，黃磷中的雜質將不可避免帶入了產品之中，同時汙染環境，不能保證產品的質量，產量也不高。
發明內容本發明的目的是要提供一種反應溫和、雜質少、對環境的影響小、能增加產量、保證產品質量的純度為99.9999%三氯化磷的生產方法及其裝置。解決其技術問題的生產方法是首先在上部帶有石英篩板式精餾塔的雙層玻璃反應釜中加入三氯化磷母液，然後將黃磷加入，通入工業氯氣，使液態黃磷起反應，控制反應溫度在44'C一卯'C，通過石英篩板式精餾塔精餾收集純度為99.9999%的三氯化磷。上述方法中所述的三氯化磷母液的純度為99.999%;上述方法中所述的黃磷的純度為99.999%，雜質中有機物、As、S單項雜質《1000ppb，金屬雜質如A1、Fe、Cu、Cr、Co、Na、Mn等《500ppb;上述方法中所述的氯氣通入方式採用盤管式，盤管可以是圓型、蛇形或十字型等各種多孔式盤管；上述方法中所述的黃磷上部必須有三氯化磷母液覆蓋，所用量根據所選雙層玻璃反應釜大小而定，一般佔雙層玻璃反應釜內容積的20—30%，同時在生產過程中注意雙層玻璃反應釜內液位情況，控制液位在45—70%;上述方法中所述的黃磷一定要保持液體狀態，因此在加黃磷之前必須對雙層玻璃反應釜進行預熱，預熱溫度控制在44°C—76°C，在加黃磷過程中不能帶入水分，在整個反應過程中必須保證釜底有底黃磷；上述方法中精餾所需溫度完全由反應放熱就可以達到，並且需對雙層玻璃反應釜夾套通冷卻水以控制反應溫度在44'C一9(TC，收集時石英篩板式精餾塔的回流比控制在3—6。實現上述生產方法的裝置是黃磷儲罐連接雙層玻璃反應釜，雙層玻璃反應釜內有能通入氯氣的石英玻璃盤管，雙層玻璃反應釜的上部連接有石英篩板式精餾塔，石英篩板式精餾塔的下部連接成品收集器。有益效果l.本發明的反應溫和，與燃燒生成三氯化磷的方法相比雜質少、原材料所要求的黃磷含量較低、安全係數提高、產量增加、氯氣與黃磷能夠充分反應產生的廢氣少從而對環境的影響小。2.在生產裝置上選用石英篩板式精餾塔可以對產品的連續化生產、收集以及產品的質量都有保證。在精餾塔的選擇上選用了篩板式對比於工業生產上所選用的填料式區別在於:克服了填料塔精餾過程中上升的三氯化磷蒸汽中夾帶的游離磷難以回流造成填料易堵塞安全性較低的弱點，提高了生產安全性同時保證了產品質量。圖1為本發明生產裝置的結構圖。圖中l雙層玻璃反應釜、2石英玻璃盤管、3石英篩板式精餾塔、4黃磷儲罐、5成品收集器。具體實施例方式實施例l:黃磷儲罐4連接雙層玻璃反應釜1，雙層玻璃反應釜1內有能通入氯氣的石英玻璃盤管2，雙層玻璃反應釜l的上部連接有石英篩板式精餾塔3，石英篩板式精餾塔3的下部連接成品收集器5。實施例2:首先在上部帶有石英篩板式精餾塔3的雙層玻璃反應釜1中加入三氯化磷母液，然後將黃磷加入，通入工業氯氣，使液態黃磷起反應，控制反應溫度在44'C一90。C，通過石英篩板式精餾塔3精餾收集純度為99.9999%的三氯化磷。上述方法中所述的三氯化磷母液的純度為99.999%;上述方法中所述的黃磷的純度為99.999%，雜質中有機物、As、S單項雜質《1000ppb，金屬雜質如A1、Fe、Cu、Cr、Co、Na、Mn等《500ppb;所用工業氯氣滿足GB5138--2006要求的工業液氯經氣化、濃硫酸乾燥得到；上述方法中所述的氯氣通入方式採用盤管式，石英玻璃盤管2可以是圓型、蛇形或十字型等各種多孔式盤管；上述方法中所述的黃磷上部必須有三氯化磷母液覆蓋，所用量根據所選雙層玻璃反應釜l大小而定，一般佔雙層玻璃反應釜1內容積的20—30%，同時在生產過程中注意雙層玻璃反應釜1內液位情況，控制液位在45—70%。；上述方法中所述的黃磷一定要保持液體狀態，因此在加黃磷之前必須對雙層玻璃反應釜1進行預熱，預熱溫度控制在44。C一76。C，在加黃磷過程中不能帶入水分，在整個反應過程中必須保證雙層玻璃反應釜1底有黃磷；上述方法中精餾所需溫度完全由反應放熱就可以達到，並且需對雙層玻璃反應釜1夾套通冷卻水以控制反應溫度在44'C一9(TC，收集時石英篩板式精餾塔的回流比控制在3—6，本方法可連續性操作，持續不斷收集產品。具體的生產方法是(1)將10L純度為99.999%的三氯化磷母液放入30L雙層玻璃反應釜1中，往雙層玻璃反應釜1夾套內通入熱水開始對雙層玻璃反應釜1內三氯化磷加熱，同時開啟石英篩板式精餾塔3冷凝器內冷卻水，直至雙層玻璃反應釜l內溫度達到6(TC後停止加熱；加入純度為99.999%的黃磷20Kg;(2)開通氯氣，調節氯氣量控制反應溫度同時避免反應過於劇烈，當溫度升至7(TC後開啟夾套冷卻水，保持雙層玻璃反應釜1內溫度在6(TC—8(TC;(3)當石英篩板式精餾塔3冷凝器底部有物料出現後，調節回流比控制器，將回流比控制在4.5，收集產品。本產品為無色液體，含量》99.9999%，用等離子發射光譜儀、原子吸收石墨爐光譜法檢測其中的P、Al、Co、Fe、Na、Mg、Ni、Zn、Cr、K、Cu、Hg等含量，結果如下tableseeoriginaldocumentpage5本產品完全能滿足在半導體工業中作為離子注入材料，並且滿足多種電子化學品生產的原料需求。權利要求1、一種純度為99.9999％三氯化磷的生產方法，其特徵是首先在上部帶有石英篩板式精餾塔的雙層玻璃反應釜中加入三氯化磷母液，然後將黃磷加入，通入工業氯氣，使液態黃磷起反應，控制反應溫度在44℃-90℃，通過石英篩板式精餾塔精餾收集純度為99.9999％的三氯化磷。2、根據權利要求1所述的一種純度為99.9999%三氯化磷的生產方法，其特徵是上述方法中所述的三氯化磷母液的純度為99.999%。3、根據權利要求1所述的一種純度為99.9999%三氯化磷的生產方法，其特徵是上述方法中所述的黃磷的純度為99.999%，雜質中有機物、As、S單項雜質《1000ppb，金屬雜質如A1、Fe、Cu、Cr、Co、Na、Mn等《500ppb。4、根據權利要求1所述的一種純度為99.9999%三氯化磷的生產方法，其特徵是上述方法中所述的氯氣通入方式採用盤管式，盤管可以是圓型、蛇形或十字型等各種多孔式盤管。5、根據權利要求1所述的一種純度為99.9999%三氯化磷的生產方法，其特徵是上述方法中所述的黃磷上部必須有三氯化磷覆蓋，所用量根據所選雙層玻璃反應釜大小而定，一般佔雙層玻璃反應釜內容積的20—30%，同時在生產過程中注意雙層玻璃反應釜內液位情況，控制液位在45—70%。6、根據權利要求1所述的一種純度為99.9999%三氯化磷的生產方法，其特徵是上述方法中所述的黃磷一定要保持液體狀態，因此在加黃磷之前必須對雙層玻璃反應釜進行預熱，預熱溫度控制在44°C—76°C，在加黃磷過程中不能帶入水分，在整個反應過程中必須保證雙層玻璃反應釜底有底黃磷。7、根據權利要求1所述的一種純度為99.9999%三氯化磷的生產方法，其特徵是上述方法中精餾所需溫度完全由反應放熱就可以達到，並且需對雙層玻璃反應釜夾套通冷卻水以控制反應溫度在44'C一9(TC，收集時石英篩板式精餾塔的回流比控制在3—6。8、一種實現權利要求1的裝置，其特徵是黃磷儲罐連接雙層玻璃反應釜，雙層玻璃反應釜內有能通入氯氣的石英玻璃盤管，雙層玻璃反應釜的上部連接有石英篩板式精餾塔，石英篩板式精餾塔的下部連接成品收集器。全文摘要一種純度為99.9999％三氯化磷的生產方法及其裝置，首先在上部帶有石英篩板式精餾塔的雙層玻璃反應釜中加入三氯化磷母液，然後將黃磷加入，通入工業氯氣，使液態黃磷起反應，控制反應溫度在44℃-90℃，通過石英篩板式精餾塔精餾收集純度為99.9999％的三氯化磷；實現上述生產方法的裝置是黃磷儲罐連接雙層玻璃反應釜，雙層玻璃反應釜內有能通入氯氣的石英玻璃盤管，雙層玻璃反應釜的上部連接有石英篩板式精餾塔，石英篩板式精餾塔的下部連接成品收集器。有益效果本發明的反應溫和，與燃燒生成三氯化磷的方法相比雜質少、原材料所要求的黃磷含量較低、安全係數提高、產量增加、氯氣與黃磷能夠充分反應產生的廢氣少從而對環境的影響小。文檔編號C01B25/10GK101559932SQ200910065120公開日2009年10月21日申請日期2009年5月26日優先權日2009年5月26日發明者東向,舒驍驥申請人:東向