專利名稱：一種電子級(jí)三氯氧化磷的生產(chǎn)方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子行業(yè)和光伏行業(yè)使用的高純化工材料，是一種純度為 99. 99999%的一種電子級(jí)三氯氧化磷的生產(chǎn)方法及其裝置。
背景技術(shù)：
電子級(jí)三氯氧化磷是一種超純?cè)噭┖统呒儾牧?。是大?guī)模集成電路和光伏太陽(yáng)能電池的支撐性材料。近幾年隨著太陽(yáng)能電池制造業(yè)的較快發(fā)展，對(duì)電子級(jí)三氯氧化磷的用量逐年增加。由于現(xiàn)在廣泛使用的電子級(jí)三氯氧化磷的生產(chǎn)方法是氯化水解法，這種方法相對(duì)于其它方法比較容易掌握，所以國(guó)內(nèi)各企業(yè)基本均使用同一種方法。但是，這種氯化水解法的不足較為明顯工藝路線較長(zhǎng)，并且屬于間歇式生產(chǎn)，環(huán)境污染較重，特別是對(duì)黃磷的凈化工序存在較嚴(yán)重的污染，同時(shí)還存在生產(chǎn)危險(xiǎn)性較高的不足，生產(chǎn)效率相對(duì)較低， 導(dǎo)致其價(jià)格較高，較難適應(yīng)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電子級(jí)三氯氧化磷的生產(chǎn)方法及其裝置，使它解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種電子級(jí)三氯氧化磷的生產(chǎn)方法，包括以下步驟
①取工業(yè)級(jí)三氯氧化磷置入容器內(nèi)，然后在容器內(nèi)按照三氯氧化磷總量的萬(wàn)分之一至萬(wàn)分之三加入高錳酸鉀氧化劑、按照三氯氧化磷總量的千分之一至千分之三加入溴化鈉或十六烷基三甲基溴化銨添加劑，攪拌均勻后通過(guò)輸送泵輸送至高位儲(chǔ)罐內(nèi)；
②將高位儲(chǔ)罐內(nèi)的三氯氧化磷導(dǎo)入亞沸蒸餾器內(nèi)進(jìn)行一、二級(jí)亞沸蒸餾，一級(jí)亞沸蒸餾取80-104. 2°C三氯氧化磷餾分，二級(jí)亞沸蒸餾取82. 5-104. 1°C三氯氧化磷餾分；
③將步驟②中所得蒸餾品導(dǎo)入半成品儲(chǔ)罐內(nèi)；
④將儲(chǔ)罐內(nèi)的半成品導(dǎo)入精餾塔釜內(nèi)，精餾塔釜內(nèi)安裝加熱管，當(dāng)精餾塔釜內(nèi)的液面高度淹沒加熱管后，打開電源進(jìn)行加熱，電壓控制在100-200V，半成品流入精餾塔釜內(nèi)的流量為 5-10kg/h ；
⑤步驟④中精餾塔釜內(nèi)半成品沸騰后進(jìn)行全回流30-60分鐘，將二價(jià)鐵離子充分轉(zhuǎn)化成低沸點(diǎn)三價(jià)鐵離子化合物成易升華的溴化鐵，同時(shí)將其除去，然后將回流比控制在2-6， 高沸點(diǎn)雜質(zhì)留在精餾塔釜內(nèi)；
⑥取101-105°C的三氯氧化磷餾分導(dǎo)入成品儲(chǔ)罐內(nèi)，低沸點(diǎn)物質(zhì)三氯化磷導(dǎo)入氧化器中并通入純氧氣，通入的純氧氣的流量為200-350L/h，進(jìn)行氧化后回流至精餾塔釜內(nèi)再進(jìn)行充分汽液傳質(zhì)分離；
⑦將成品儲(chǔ)罐內(nèi)的三氯氧化磷產(chǎn)品導(dǎo)入潔凈室內(nèi)的過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，從而得到無(wú)色透明且純度為99. 99999%的電子級(jí)三氯氧化磷。步驟②中所述的三氯氧化磷導(dǎo)入一級(jí)亞沸蒸餾器中和二級(jí)亞沸蒸餾器中的液面均低于加熱管30mm以上。
本發(fā)明一種電子級(jí)三氯氧化磷的生產(chǎn)方法中使用的裝置，盛裝工業(yè)三氯氧化磷容器與輸送泵連接，輸送泵與原料高位儲(chǔ)罐連接，原料高位儲(chǔ)罐的出口通過(guò)管道與一級(jí)亞沸蒸餾器入口連接，一級(jí)亞沸蒸餾器上設(shè)置第一分餾柱，第一分餾柱通過(guò)冷凝管與二級(jí)亞沸蒸餾器的進(jìn)口連接，二級(jí)亞沸蒸餾器上設(shè)置第二分餾柱，第二分餾柱通過(guò)冷凝管與半成品儲(chǔ)罐入口連接，同時(shí)，半成品儲(chǔ)罐出口通過(guò)管道與精餾塔釜進(jìn)口連接，精餾塔釜上設(shè)置塔柱，塔柱上設(shè)置回流管，在塔柱一側(cè)的回流管上方設(shè)置連接管，塔柱頂端至連接管的高度H 為800-1500毫米，塔柱頂端通過(guò)管道與第二冷凝管連接，第二冷凝管與氧化器入口連接， 氧化器出口與精餾塔釜連接，連接管與塔頭連接，塔頭與第一冷凝管連接，第一冷凝管與分配器連接，分配器與成品罐連接，同時(shí)，回流管通過(guò)管道與分配器連接，成品儲(chǔ)罐通過(guò)管道與過(guò)濾器連接。塔柱頂端至連接管的高度H為850-1500毫米；第一分餾柱和第二分餾柱的高度為300mm— 1000mm。連接管與塔柱之間的角度α為15° — 60°。連接管與塔柱之間的角度α為45°。精餾塔釜上設(shè)置3個(gè)進(jìn)料口。本發(fā)明的生產(chǎn)方法和裝置是全封閉生產(chǎn)，產(chǎn)品不與大氣接觸，進(jìn)一步保證了產(chǎn)品質(zhì)量，徹底解決了電子級(jí)三氯氧化磷提純的工藝不能連續(xù)生產(chǎn)的難度，實(shí)現(xiàn)了電子級(jí)三氯氧化磷提純的連續(xù)生產(chǎn)，使生產(chǎn)效率大幅提高，減少了許多中間環(huán)節(jié)，流程短，最大限度的減少了廢棄物的產(chǎn)生；對(duì)環(huán)境污染降至極低；整個(gè)工藝及裝置投資少，生產(chǎn)成本低廉， 并具有原料易得、回流效果好等優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明產(chǎn)品色度小于5ΑΡΗΑ，金屬雜質(zhì)總含量小于 lOOppb，單項(xiàng)金屬雜質(zhì)不超過(guò)lOppb。


附圖1是本發(fā)明生產(chǎn)方法工藝及各工序裝置連接結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式對(duì)照附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明的生產(chǎn)方法僅需一次精餾即可達(dá)到極好的分離提純效果，完全區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的多重精餾提純方法。本發(fā)明原料為含量> 98. 5%的工業(yè)三氯氧化磷。本發(fā)明的具體制備方法和裝置如下本發(fā)明電子級(jí)三氯氧化磷的生產(chǎn)方法包括以下步驟
①取工業(yè)三氯氧化磷置入容器內(nèi)，然后在容器內(nèi)按照三氯氧化磷總量的萬(wàn)分之一至萬(wàn)分之三加入高錳酸鉀氧化劑、按照三氯氧化磷總量的千分之一至千分之三加入溴化鈉或十六烷基三甲基溴化銨添加劑，攪拌均勻后通過(guò)輸送泵1輸送至高位儲(chǔ)罐2內(nèi)；此處加入高錳酸鉀氧化劑萬(wàn)分之一、萬(wàn)分之二或萬(wàn)分之三均可，氧化劑用于使三氯氧化磷中的二價(jià)鐵離子充分氧化成三價(jià)鐵離子。加入的添加劑千分之一、千分之二或千分之三均可，添加劑用于與三價(jià)鐵離子反應(yīng)生成低沸點(diǎn)或易升華的化合物I^eBr3,添加劑還可與物料中的砷、鈣、 鎂離子及重金屬離子形成高沸點(diǎn)的化合物或絡(luò)合物，從而使在以后的精餾過(guò)程中達(dá)到極好的分離目的，使產(chǎn)品的色度小于5APHA，產(chǎn)品金屬雜質(zhì)總含量小于lOOppb，單項(xiàng)金屬雜質(zhì)不超過(guò)IOppb等，選用的氧化劑和添加劑的純度為分析純以上的純度。②將高位儲(chǔ)罐2內(nèi)的三氯氧化磷導(dǎo)入亞沸蒸餾器內(nèi)進(jìn)行一、二級(jí)亞沸蒸餾，一級(jí)亞沸蒸餾取80-104. 2°C三氯氧化磷餾分，二級(jí)亞沸蒸餾取82. 5-104. 1°C三氯氧化磷餾分；此過(guò)程可使30-55%的二價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)化成三價(jià)鐵離子，未完全氧化的二價(jià)鐵離子在精餾工序再繼續(xù)氧化。一級(jí)亞沸蒸餾取94. 2-102°C三氯氧化磷餾分為進(jìn)一步優(yōu)選方案，二級(jí)亞沸蒸餾取95-101°C三氯氧化磷餾分為進(jìn)一步優(yōu)選方案。③將步驟②中所得蒸餾品導(dǎo)入半成品儲(chǔ)罐5內(nèi)；
④將儲(chǔ)罐5內(nèi)的半成品導(dǎo)入精餾塔釜6內(nèi)，精餾塔釜6內(nèi)安裝加熱管，當(dāng)精餾塔釜6內(nèi)的液面高度淹沒加熱管后，打開電源進(jìn)行加熱，電壓控制在100-200V，半成品流入精餾塔釜 6 內(nèi)的流量為 5-10kg/h,電壓控制在 100、110、120、130、140、150、160、170、180、190 或 200V 均可，優(yōu)選150-180V ；半成品流入精餾塔釜6內(nèi)的流量為5、6、7、8、9或10kg/h均可，優(yōu)選 7-10kg/h ；
⑤步驟④中精餾塔釜6內(nèi)半成品沸騰后進(jìn)行全回流30-60分鐘，S卩回流30、35、40、 45、50、55或60分鐘均可，將二價(jià)鐵離子充分轉(zhuǎn)化成低沸點(diǎn)三價(jià)鐵離子化合物成易升華的溴化鐵，同時(shí)將其除去，然后將回流比控制在2-6，高沸點(diǎn)雜質(zhì)留在精餾塔釜6內(nèi)，回流比為 2、3、4、5或6均可；
⑥取101-105°C的三氯氧化磷餾分導(dǎo)入成品儲(chǔ)罐14內(nèi)，低沸點(diǎn)物質(zhì)三氯化磷導(dǎo)入氧化器13中并通入純氧氣，通入的純氧氣的流量為200-350L/h，進(jìn)行氧化后回流至精餾塔釜6 內(nèi)，再進(jìn)行汽液傳質(zhì)交換，使雜質(zhì)充分分離，可得到7N的電子級(jí)三氯氧化磷；
⑦將成品儲(chǔ)罐14內(nèi)的三氯氧化磷產(chǎn)品導(dǎo)入潔凈室內(nèi)的過(guò)濾器15進(jìn)行過(guò)濾，從而得到無(wú)色透明且純度為99. 99999%的電子級(jí)三氯氧化磷。本發(fā)明整個(gè)連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)有極少量的i^Br3產(chǎn)生，由于i^eBr3，易升華，故生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的i^Br3，與低沸物三氯化磷以同樣的原理進(jìn)入到氧化器13中，在對(duì)三氯化磷進(jìn)行氧化反應(yīng)過(guò)程中，同時(shí)使易升華物i^eBrf，隨尾氣一起到尾氣處理系統(tǒng)處理掉。本發(fā)明產(chǎn)品過(guò)濾、檢測(cè)和灌裝均在整體千級(jí)局部百級(jí)的凈化環(huán)境下進(jìn)行。本發(fā)明生產(chǎn)方法步驟②中所述的三氯氧化磷導(dǎo)入一級(jí)亞沸蒸餾器3中和二級(jí)亞沸蒸餾器4中液面均低于加熱管30mm以上，便于更好的達(dá)到亞沸狀態(tài)。本發(fā)明產(chǎn)品為無(wú)色透明液體，用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)檢測(cè)其中的Al、 As、Ba, Bi、Ca、Cr、Co、Cu、Ga, Au、Fe、Pb、Mg、Mn、Hg、Ni、K、Ag、Na, Sr, Sn、Ti、Zn、Cd、Li # 量，結(jié)果如下表
權(quán)利要求
1.一種電子級(jí)三氯氧化磷的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟①取工業(yè)級(jí)三氯氧化磷置入容器內(nèi)，然后在容器內(nèi)按照三氯氧化磷總量的萬(wàn)分之一至萬(wàn)分之三加入高錳酸鉀氧化劑、按照三氯氧化磷總量的千分之一至千分之三加入溴化鈉或十六烷基三甲基溴化銨添加劑，攪拌均勻后通過(guò)輸送泵(1)輸送至高位儲(chǔ)罐(2)內(nèi)；②將高位儲(chǔ)罐(2)內(nèi)的三氯氧化磷導(dǎo)入亞沸蒸餾器內(nèi)進(jìn)行一、二級(jí)亞沸蒸餾，一級(jí)亞沸蒸餾取80-104. 2°C三氯氧化磷餾分，二級(jí)亞沸蒸餾取82. 5-104. 1°C三氯氧化磷餾分；③將步驟②中所得蒸餾品導(dǎo)入半成品儲(chǔ)罐(5)內(nèi)；④將儲(chǔ)罐(5)內(nèi)的半成品導(dǎo)入精餾塔釜(6)內(nèi)，精餾塔釜(6)內(nèi)安裝加熱管，當(dāng)精餾塔釜(6)內(nèi)的液面高度淹沒加熱管后，打開電源進(jìn)行加熱，電壓控制在100-200V，半成品流入精餾塔釜(6)內(nèi)的流量為5-10kg/h ；⑤步驟④中精餾塔釜(6)內(nèi)半成品沸騰后進(jìn)行全回流30-60分鐘，將二價(jià)鐵離子充分轉(zhuǎn)化成低沸點(diǎn)三價(jià)鐵離子化合物成易升華的溴化鐵，同時(shí)將其除去，然后將回流比控制在 2-6，高沸點(diǎn)雜質(zhì)留在精餾塔釜(6)內(nèi)；⑥取101-105°C的三氯氧化磷餾分導(dǎo)入成品儲(chǔ)罐(14)內(nèi)，低沸點(diǎn)物質(zhì)三氯化磷導(dǎo)入氧化器(1 中并通入純氧氣，通入的純氧氣的流量為200-350L/h，進(jìn)行氧化后回流至精餾塔釜(6)內(nèi)再進(jìn)行充分汽液傳質(zhì)分離；⑦將成品儲(chǔ)罐(14)內(nèi)的三氯氧化磷產(chǎn)品導(dǎo)入潔凈室內(nèi)的過(guò)濾器(1 進(jìn)行過(guò)濾，從而得到無(wú)色透明且純度為99. 99999%的電子級(jí)三氯氧化磷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子級(jí)三氯氧化磷的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟②中所述的三氯氧化磷導(dǎo)入一級(jí)亞沸蒸餾器C3)中和二級(jí)亞沸蒸餾器(4)中的液面均低于加熱管30mm以上。
3.一種電子級(jí)三氯氧化磷的生產(chǎn)方法中使用的裝置，其特征在于盛裝工業(yè)三氯氧化磷容器與輸送泵(1)連接，輸送泵(1)與原料高位儲(chǔ)罐( 連接，原料高位儲(chǔ)罐( 的出口通過(guò)管道與一級(jí)亞沸蒸餾器C3)入口連接，一級(jí)亞沸蒸餾器C3)上設(shè)置第一分餾柱(16)， 第一分餾柱(16)通過(guò)冷凝管與二級(jí)亞沸蒸餾器(4)的進(jìn)口連接，二級(jí)亞沸蒸餾器(4)上設(shè)置第二分餾柱(17)，第二分餾柱(17)通過(guò)冷凝管與半成品儲(chǔ)罐(5)入口連接，同時(shí)，半成品儲(chǔ)罐(5)出口通過(guò)管道與精餾塔釜(6)進(jìn)口連接，精餾塔釜(6)上設(shè)置塔柱(7)，塔柱(7)上設(shè)置回流管(8 )，在塔柱(7 ) 一側(cè)的回流管(8 )上方設(shè)置連接管(9 )，塔柱(7 )頂端至連接管(9)的高度H為800-1500毫米，塔柱(7)頂端通過(guò)管道與第二冷凝管(18)連接，第二冷凝管(18)與氧化器(13)入口連接，氧化器(13)出口與精餾塔釜(6)連接，連接管(9)與塔頭(10)連接，塔頭(10)與第一冷凝管(11)連接，第一冷凝管(11)與分配器(12)連接，分配器 (12)與成品罐(14)連接，同時(shí)，回流管(8)通過(guò)管道與分配器(12)連接，成品儲(chǔ)罐(14)通過(guò)管道與過(guò)濾器(15)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電子級(jí)三氯氧化磷的生產(chǎn)方法中使用的裝置，其特征在于塔柱(7)頂端至連接管(9)的高度H為850-1500毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種電子級(jí)三氯氧化磷的生產(chǎn)方法中使用的裝置，其特征在于第一分餾柱(16)和第二分餾柱(17)的高度為300mm — 1000mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種電子級(jí)三氯氧化磷的生產(chǎn)方法中使用的裝置，其特征在于連接管(9)與塔柱(7)之間的角度α為15° — 60°。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種電子級(jí)三氯氧化磷的生產(chǎn)方法中使用的裝置，其特征在于連接管(9)與塔柱(7)之間的角度α為45°。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電子級(jí)三氯氧化磷的生產(chǎn)方法中使用的裝置，其特征在于精餾塔釜(6)上設(shè)置3個(gè)進(jìn)料口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子級(jí)三氯氧化磷的生產(chǎn)方法及其裝置,包括以下步驟①取工業(yè)級(jí)三氯氧化磷置入容器內(nèi),然后在容器內(nèi)加入溴化鈉或十六烷基三甲基溴化銨添加劑,攪拌均勻后通過(guò)輸送泵輸送至高位儲(chǔ)罐內(nèi);②將高位儲(chǔ)罐內(nèi)的三氯氧化磷導(dǎo)入亞沸蒸餾器內(nèi)進(jìn)行亞沸蒸餾；③將步驟②中所得蒸餾品導(dǎo)入半成品儲(chǔ)罐內(nèi);④將儲(chǔ)罐內(nèi)的半成品導(dǎo)入精餾塔釜內(nèi);⑤步驟④中精餾塔釜內(nèi)半成品沸騰后進(jìn)行全回流,高沸點(diǎn)雜質(zhì)留在精餾塔釜內(nèi);⑥取三氯氧化磷餾分導(dǎo)入成品儲(chǔ)罐內(nèi)進(jìn)行氧化后回流至精餾塔釜內(nèi)再進(jìn)行充分汽液傳質(zhì)分離;⑦將成品儲(chǔ)罐內(nèi)的三氯氧化磷產(chǎn)品導(dǎo)入潔凈室內(nèi)的過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾,從而得到無(wú)色透明的電子級(jí)三氯氧化磷。本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。
文檔編號(hào)C01B25/10GK102249201SQ20111015844
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者陳名東 申請(qǐng)人:陳名東