CN101172651A - 高纯三氯化砷的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高纯三氯化砷的制备方法，是对金属砷和氯气一步反应合成方法的改进，使反应在负压状态下进行，真空度控制为0.085～0.096MPa，反应的开始温度为80～85℃，通氯气速度为2.0～5.2mol/min。在采用工艺改进后，三氯化砷的收率提高为94～95％(以As计)，纯度高达99.5－99.8％，且避免了氯气和三氯化砷气化外泄而导致的环境污染和不安全。因此本发明制备方法具有生产操作简单，便于控制，改善环境污染，生产安全等优点，是一种适用于工业化生产的高纯三氯化砷的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及无机化合物高纯三氯化砷的制备方法。
背景技术
三氯化砷属于无机盐类产品，高纯品三氯化砷可用作半导体原料，可用于含砷的有机化合物和陶瓷工业品生产，也可用作掺杂剂气体。
关于三氯化砷的制备方法，国内外技术报道不多，主要有以下几种三氯化砷的制备方法。
2004年1月化学工业出版社出版的《化工产品手册(第四版)-无机化工产品》书中介绍盐酸法：将三氧化二砷加入反应器中，再加入浓盐酸，在搅拌下缓慢滴加浓硫酸。由于浓硫酸的滴加，使反应所产生的水被除去，生成的三氯化砷发生两相分离而沉于反应器底部。浓硫酸滴完后，加热、蒸馏，收集90～107℃的馏分。将馏出液冷却，三氯化砷(下层)和酸层(上层)用分液漏斗将三氯化砷分离，制得三氯化砷产品。此方法因三氯化砷易水解而收率不高，而且产生大量的废酸，需用碱进行中和处理或浓缩，增加生产成本。
1996年6月化学工业出版社出版的《无机盐工业手册》书中介绍主要的生产方法：(1)氯气和三氧化二砷反应制得；(2)一氯化硫和三氧化二砷反应制得；(3)浓盐酸处理三氧化二砷制得。但是，该书中没有介绍生产三氯化砷的工艺过程。
1969年，法国专利Fr 1,568,603报道的三氯化砷制备方法，是金属砷与氯气在180～200℃一步合成，收率仅为31％，且因反应温度高，易造成三氯化砷气化外泄，不安全。
发明内容：
本发明提供的一种高纯三氯化砷的制备方法，也是采用金属砷与氯气一步反应合成，反应式表示如下：
2As+3Cl2＝2AsCl3
本发明的技术方案是对已有技术三氯化砷制备方法的工艺技术进行以下的改进，以提高三氯化砷的收率和纯度。
由于砷与氯极易反应生成三氯化砷，是一个放热反应，故将反应的开始温度控制在80～85℃，通氯气速度为2.0～5.2mol/min，反应在负压状态下进行，真空度控制在0.085～0.096MPa，反应的收率可达到94～95％(以As计)，三氯化砷产品纯度可达99.5-99.8％。
本发明高纯三氯化砷制备方法的步骤：
反应装置先通氮气置换空气，再用油泵抽真空，使反应在负压状态下进行，真空度控制在0.085～0.096Mpa，最佳真空度控制在0.089～0.093Mpa，砷与氯的投料摩尔比为1∶1.5～2.5，最佳投料摩尔比为1∶1.7～2.2，反应的开始温度控制在80～85℃，通氯气速度为2.0～5.2mol/min，最佳速度为2.40～3.05mol/min，反应时间为8～12小时。生成的三氯化砷粗品进入收集锅中，观察收集锅上的视盅，若视盅内基本无液滴流下，则反应结束，将收集的三氯化砷粗品在常压下蒸馏，得到纯度为99.5～99.8％的三氯化砷产品，反应的收率可达到94～95％(以As计)。
由于本发明工艺技术改进采用砷与氯反应在负压状态下进行，提高氯气利用率，可杜绝氯气外泄而改善环境污染，又反应的开始温度控制在80～85℃，以避免剧毒的三氯化砷气化外泄而导致的不安全。在采用上述工艺技术改进后，使本发明三氯化砷的收率提高到94～95％(以As计)，三氯化砷产品纯度高达99.5-99.8％。本发明高纯三氯化砷制备方法具有生产操作简单，便于控制，减少了三废(废水、废气等)对环境的污染，生产安全等优点，是一种具有高收率的适用于工业化生产高纯三氯化砷的制备方法。
具体实施方式
实施例1 高纯三氯化砷的制备
在反应釜内，加入100公斤碎块状的金属砷。反应装置先通氮气置换空气，再用油泵抽真空，真空度控制在0.090～0.092Mpa，使反应在负压状态下进行，加热反应釜，反应的开始温度控制在83～85℃，通氯过程中控制通氯速度在2.40～2.50mol/min，生成的三氯化砷粗品进入收集锅中，观察收集锅上的视盅，若视盅内基本无液滴流下，则反应结束，反应时间为10小时。
收集的三氯化砷粗品在常压下130～131℃蒸馏，得到纯度为99.8％的三氯化砷黄色油状液体产品230公斤，收率94.78％。
实施例2高纯三氯化砷的制备
在反应釜内，加入100公斤碎块状的金属砷。反应装置先通氮气置换空气，再用油泵抽真空，真空度控制在0.092～0.093Mpa，使反应在负压状态下进行，加热反应釜，反应的开始温度控制在80～82℃，通氯过程中控制通氯速度在3.45～3.47mol/min，生成的三氯化砷粗品进入收集锅中，观察收集锅上的视盅，若视盅内基本无液滴流下，则反应结束，反应时间为8.5小时。
收集的三氯化砷粗品在常压下130-131℃蒸馏，得到纯度为99.5％的三氯化砷黄色油状液体产品228公斤，收率94.13％。
Claims (4)
1.一种高纯三氯化砷的制备方法，是通过金属砷和氯气一步反应合成，其特征在于反应在负压状态下进行，真空度为0.085～0.096Mpa，砷与氯的投料摩尔比为1∶1.5～2.5，反应的开始温度控制为80～85℃，通氯气速度为2.0～5.2mol/min，反应时间为8-12小时。
2.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述反应在负压状态下的真空度为0.089～0.093Mpa。
3.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述砷与氯的投料摩尔比为1∶1.7～2.2。
4.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述通氯气速度为2.40～3.05mol/min。
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