CN101570323A

CN101570323A - 纯度为99.99999％三氯氧磷的生产方法及其装置

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Publication number: CN101570323A
Application number: CNA2009100652076A
Authority: CN
Inventors: 向东; 舒骁骥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2009-11-04

Abstract

一种纯度为99.99999％三氯氧磷的生产方法及其装置，在反应釜中加入三氯化磷，然后将工业氯气与高纯水按3.95∶1的比例充分混合形成氯水，通入反应釜中反应，控制温度在40℃－105℃，当反应釜内物料中三氯化磷含量低于0.3％时，停止反应，对釜内物料加热并控制釜内温度在60℃－110℃进行蒸馏收集粗品，将粗品投入精馏塔内，在103℃－106℃收集半成品，将半成品投入两级石英亚沸蒸馏装置中，控制温度在40℃－104℃，去除物料中所含的微量金属及其它杂质，收集纯度为99.99999％的三氯氧磷。该发明实现了规模化生产、产量高、安全系数高、易于操作控制、受环境影响小、能保证三氯氧磷的纯度达到99.99999％。

Description

纯度为99.99999％三氯氧磷的生产方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种高纯度的三氯氧磷的生产方法及其装置。

背景技术

目前，工业三氯氧磷的生产方法主要有氯化水解法、三氯化磷氧气氧化法、氯化亚砜联产三氯氧磷等。高纯度的三氯氧磷(99.9999％-99.99999％)是生产制造光纤预制棒的主要原材料之一，也是集成电路、太阳能电池、电子元器件生产过程的扩散、掺杂工艺中的主要原料，被广泛运用于光伏、IC产业。专利号为200410081252.8的中国专利公开了一种99.99999％三氯氧化磷生产工艺，其生产工艺为：…采用高纯磷与高纯氯气燃烧反应生成三氯化磷，三氯化磷经滴水通氯后得三氯氧化磷，三氯氧化磷经回流、蒸馏、精馏得成品，该工艺操作复杂且产量小、产品质量不易控制，受环境的影响很大，不能规模化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现规模化生产、产量高、安全系数高、易于操作控制、受环境影响小、能保证产品质量纯度为99.99999％三氯氧磷的生产方法及其装置。

解决其技术问题的生产方法是：首先在双层玻璃反应釜中加入三氯化磷，然后将工业氯气与高纯水按3.95∶1的比例充分混合形成氯水，通入双层玻璃反应釜中反应，控制反应温度在40℃-105℃，当双层玻璃反应釜内物料中三氯化磷含量低于0.3％时，停止反应，对双层玻璃反应釜内物料加热并控制双层玻璃反应釜内温度在60℃-110℃进行蒸馏收集三氯氧磷粗品；将三氯氧磷粗品投入石英筛板式精馏塔内，在70℃-102℃收集前馏分(完全收集三氯氧磷中的少量三氯化磷)，在103℃-106℃收集三氯氧磷半成品；将三氯氧磷半成品投入两级石英亚沸蒸馏装置中，控制温度在40℃-104℃经两级亚沸蒸馏去除物料中所含的微量金属及其它杂质收集纯度为99.99999％的三氯氧磷。

上述方法中三氯化磷的纯度为99.999％-99.9999％，工业氯气达到GB5138-2006要求，高纯水达到GB6682-92规定的二级水；

上述方法中氯气与水的比例为3.95∶1，通氯量为三氯化磷质量的51％，用水量为三氯化磷质量的13％，氯气与水在石英玻璃混合器中混合，混合后的氯水以盘管形式通入反应釜中；

上述方法中三氯化磷的加入量根据所选双层玻璃反应釜大小而定，一般占双层玻璃反应釜内容积的70-90％，石英筛板式精馏塔的回流比控制在2-4；

上述方法中两级石英亚沸蒸馏装置的加热采取物料液面以上的上部加热方式，避免物料内部形成对流，控制物料温度在其沸点以下。

实现上述生产方法的装置是：三氯化磷储罐连接双层玻璃反应釜，双层玻璃反应釜内底部有连接石英玻璃氯水混合器的石英玻璃盘管，双层玻璃反应釜的上部连接有蛇形石英玻璃冷凝管，蛇形石英玻璃冷凝管连接双层玻璃反应釜及三氯氧磷粗品收集器，三氯氧磷粗品收集器连接石英筛板式精馏塔，石英筛板式精馏塔连接前馏分收集器及三氯氧磷半成品收集器，三氯氧磷半成品收集器通过两级石英亚沸蒸馏装置连接三氯氧磷成品收集器。

有益效果：1.本发明的生产方法及其装置实现了规模化生产、产量高、安全系数高、易于操作控制、受环境影响小、能保证产品质量；2.本发明采用了两级石英亚沸蒸馏装置进一步去除了三氯氧磷中的金属及其它杂质，可以稳定的生产得到99.99999％的三氯氧磷。

附图说明

图1为本发明生产装置的结构图。

图中1三氯化磷储罐、2双层玻璃反应釜、3石英玻璃盘管、4蛇形石英玻璃冷凝管、5三氯氧磷粗品收集器、6石英筛板式精馏塔、7前馏分收集器、8三氯氧磷半成品收集器、9二级石英亚沸蒸馏装置、10三氯氧磷成品收集器、11石英玻璃氯水混合器。

具体实施方式

实施例1：三氯化磷储罐1连接双层玻璃反应釜2，双层玻璃反应釜2内底部有连接石英玻璃氯水混合器12的石英玻璃盘管3，双层玻璃反应釜2的上部连接有蛇形石英玻璃冷凝管4，蛇形石英玻璃冷凝管4连接双层玻璃反应釜2及三氯氧磷粗品收集器5，三氯氧磷粗品收集器5连接石英筛板式精馏塔6，石英筛板式精馏塔6连接前馏分收集器7及三氯氧磷半成品收集器8，三氯氧磷半成品收集器8通过两级石英亚沸蒸馏装置9连接三氯氧磷成品收集器10。

实施例2：首先在双层玻璃反应釜2中加入三氯化磷，然后将氯气与高纯水按3.95∶1的比例充分混合形成氯水，通入双层玻璃反应釜2中反应，控制反应温度在40℃-105℃，当双层玻璃反应釜2内物料中三氯化磷含量低于0.3％时，停止反应，对双层玻璃反应釜2内物料加热并控制双层玻璃反应釜2内温度在60℃-110℃进行蒸馏收集三氯氧磷粗品；将三氯氧磷粗品投入石英筛板式精馏塔6内，在70℃-102℃收集前馏分(完全收集三氯氧磷中的少量三氯化磷)，在103℃-106℃收集三氯氧磷半成品；将三氯氧磷半成品投入两级石英亚沸蒸馏装置9中，控制温度在40℃-104℃经两级亚沸蒸馏去除物料中所含的微量金属及其它杂质收集纯度为99.99999％的三氯氧磷。上述方法中三氯化磷的纯度为99.999％-99.9999％，工业氯气达到GB5138-2006要求，高纯水达到GB6682-92规定的二级水；上述方法中氯气与水的比例为3.95∶1，通氯量为三氯化磷质量的51％，用水量为三氯化磷质量的13％，氯气与水在石英玻璃混合器11中混合，混合后的氯水以盘管形式通入反应釜中，盘管可以是圆型、蛇形或十字型等各种多孔式盘管，盘管可选用玻璃材质，最好选用高纯石英材质；上述方法中三氯化磷的加入量根据所选双层玻璃反应釜2大小而定，一般占双层玻璃反应釜2内容积的70-90％，石英筛板式精馏塔6的回流比控制在2-4；上述方法中两级石英亚沸蒸馏装置9的加热采取物料液面以上的上部加热方式，避免物料内部形成对流，控制物料温度在其沸点以下。

具体生产方法是：(1)将25L三氯化磷加入30L双层玻璃反应釜2中，开启石英玻璃氯水混合器11将氯水通入三氯化磷溶液下部，同时开启双层玻璃反应釜2上部蛇形冷凝管4冷却水、回流物料进釜阀门、蛇形冷凝管4下部排空阀门、关闭U型弯下部放料阀门；(2)当双层玻璃反应釜2内温度升至60℃时，开启双层玻璃反应釜2夹套冷却水，并以通入氯水量控制反应温度在60℃-70℃，在此温度段稳定反应；(3)反应至8-10小时后开始抽样检测，当双层玻璃反应釜2内物料中三氯化磷含量低于0.3％时，停止通氯水，排放釜夹套冷却水；(4)关闭双层玻璃反应釜2回流物料进釜阀门，开启U型弯下部放料阀门，往双层玻璃反应釜2夹套内通蒸汽或热水，控制釜内温度在80℃-90℃，对已反应完成的三氯氧磷进行蒸馏，蒸馏可得26L三氯氧磷粗品；(5)将所得26L三氯氧磷粗品投入30L石英筛板式精馏塔6中精馏，开启加热装置，当塔体内部气液平衡1小时后开始收集前馏分，前馏分收集约15-20mL，塔顶温度即稳定在102℃-103℃，此时开始收集半成品；(6)半成品收集约22L既稳定收集10-12小时后，釜内物料约剩3-4L时，停止收集；(7)将22L半成品投入第一级亚沸蒸馏器中，开启加热装置，控制物料温度在70℃-90℃开始蒸馏。当第二级亚沸蒸馏器内物料约有10L左右时开启加热，控制物料温度在70℃-90℃收集成品，需时约18小时，收集成品21L。

产品为无色液体，含量≥99.99999％，用等离子发射光谱仪、原子吸收石墨炉光谱法检测其中的Al、Co、Fe、Na、Mg、Ni、Zn、Cr、K、Cu、Hg等含量，结果如下：

分析项目	分析结果(ppb)	分析项目	分析结果(ppb)
分析项目	分析结果(ppb)	分析项目	分析结果(ppb)	Al	≤4	Li	≤1
Ag	≤2	Mg	≤4	Al	≤4	Li	≤1
Ag	≤2	Mg	≤4	Ba	≤2	Mn	≤3
Bi	≤1	Ni	≤1	Ba	≤2	Mn	≤3
Bi	≤1	Ni	≤1	Co	≤1	Na	≤3
Cr	≤3	Pb	≤1	Co	≤1	Na	≤3
Cr	≤3	Pb	≤1	Cu	≤4	Sr	≤1
Ca	≤5	Sn	≤1	Cu	≤4	Sr	≤1
Ca	≤5	Sn	≤1	Fe	≤5	Ti	≤5
Hg	≤1	Zn	≤5	Fe	≤5	Ti	≤5
Hg	≤1	Zn	≤5	K	≤4

本产品完全能够满足光伏、IC行业的需求。

Claims

1、一种纯度为99.99999％三氯氧磷的生产方法，其特征是：首先在双层玻璃反应釜中加入三氯化磷，然后将工业氯气与高纯水按3.95∶1的比例充分混合形成氯水，通入双层玻璃反应釜中反应，控制反应温度在40℃-105℃，当双层玻璃反应釜内物料中三氯化磷含量低于0.3％时，停止反应，对双层玻璃反应釜内物料加热并控制双层玻璃反应釜内温度在60℃-110℃进行蒸馏收集三氯氧磷粗品；将三氯氧磷粗品投入石英筛板式精馏塔内，在70℃-102℃收集前馏分，在103℃-106℃收集三氯氧磷半成品；将三氯氧磷半成品投入两级石英亚沸蒸馏装置中，控制温度在40℃-104℃经两级亚沸蒸馏去除物料中所含的微量金属及其它杂质收集纯度为99.99999％的三氯氧磷。

2、根据权利要求1所述的一种纯度为99.99999％三氯氧磷的生产方法，其特征是：上述方法中三氯化磷的纯度为99.999％-99.9999％，工业氯气达到GB5138-2006要求，高纯水达到GB6682-92规定的二级水。

3、根据权利要求1所述的一种纯度为99.99999％三氯氧磷的生产方法，其特征是：上述方法中氯气与水的比例为3.95∶1，通氯量为三氯化磷质量的51％，用水量为三氯化磷质量的13％，氯气与水在石英玻璃混合器中混合，混合后的氯水以盘管形式通入反应釜中。

4、根据权利要求1所述的一种纯度为99.99999％三氯氧磷的生产方法，其特征是：上述方法中三氯化磷的加入量根据所选双层玻璃反应釜大小而定，一般占双层玻璃反应釜内容积的70-90％，石英筛板式精馏塔的回流比控制在2-4。

5、根据权利要求1所述的一种纯度为99.99999％三氯氧磷的生产方法，其特征是：上述方法中两级石英亚沸蒸馏装置的加热采取物料液面以上的上部加热方式，避免物料内部形成对流，控制物料温度在其沸点以下。

6、一种实现权利要求1的装置，其特征是：三氯化磷储罐连接双层玻璃反应釜，双层玻璃反应釜内底部有连接石英玻璃氯水混合器的石英玻璃盘管，双层玻璃反应釜的上部连接有蛇形石英玻璃冷凝管，蛇形石英玻璃冷凝管连接双层玻璃反应釜及三氯氧磷粗品收集器，三氯氧磷粗品收集器连接石英筛板式精馏塔，石英筛板式精馏塔连接前馏分收集器及三氯氧磷半成品收集器，三氯氧磷半成品收集器通过两级石英亚沸蒸馏装置连接三氯氧磷成品收集器。