技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無機(jī)化合物高純?nèi)然榈闹苽浞椒ā?/p>

背景技術(shù)

三氯化砷屬于無機(jī)鹽類產(chǎn)品，高純品三氯化砷可用作半導(dǎo)體原料，可用于含砷的有機(jī)化合物和陶瓷工業(yè)品生產(chǎn)，也可用作摻雜劑氣體。

關(guān)于三氯化砷的制備方法，國內(nèi)外技術(shù)報(bào)道不多，主要有以下幾種三氯化砷的制備方法。

2004年1月化學(xué)工業(yè)出版社出版的《化工產(chǎn)品手冊(cè)(第四版)-無機(jī)化工產(chǎn)品》書中介紹鹽酸法：將三氧化二砷加入反應(yīng)器中，再加入濃鹽酸，在攪拌下緩慢滴加濃硫酸。由于濃硫酸的滴加，使反應(yīng)所產(chǎn)生的水被除去，生成的三氯化砷發(fā)生兩相分離而沉于反應(yīng)器底部。濃硫酸滴完后，加熱、蒸餾，收集90～107℃的餾分。將餾出液冷卻，三氯化砷(下層)和酸層(上層)用分液漏斗將三氯化砷分離，制得三氯化砷產(chǎn)品。此方法因三氯化砷易水解而收率不高，而且產(chǎn)生大量的廢酸，需用堿進(jìn)行中和處理或濃縮，增加生產(chǎn)成本。

1996年6月化學(xué)工業(yè)出版社出版的《無機(jī)鹽工業(yè)手冊(cè)》書中介紹主要的生產(chǎn)方法：(1)氯氣和三氧化二砷反應(yīng)制得；(2)一氯化硫和三氧化二砷反應(yīng)制得；(3)濃鹽酸處理三氧化二砷制得。但是，該書中沒有介紹生產(chǎn)三氯化砷的工藝過程。

1969年，法國專利Fr?1,568,603報(bào)道的三氯化砷制備方法，是金屬砷與氯氣在180～200℃一步合成，收率僅為31％，且因反應(yīng)溫度高，易造成三氯化砷氣化外泄，不安全。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明提供的一種高純?nèi)然榈闹苽浞椒ǎ彩遣捎媒饘偕榕c氯氣一步反應(yīng)合成，反應(yīng)式表示如下：

2As+3Cl₂＝2AsCl₃

本發(fā)明的技術(shù)方案是對(duì)已有技術(shù)三氯化砷制備方法的工藝技術(shù)進(jìn)行以下的改進(jìn)，以提高三氯化砷的收率和純度。

由于砷與氯極易反應(yīng)生成三氯化砷，是一個(gè)放熱反應(yīng)，故將反應(yīng)的開始溫度控制在80～85℃，通氯氣速度為2.0～5.2mol/min，反應(yīng)在負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行，真空度控制在0.085～0.096MPa，反應(yīng)的收率可達(dá)到94～95％(以As計(jì))，三氯化砷產(chǎn)品純度可達(dá)99.5-99.8％。

本發(fā)明高純?nèi)然橹苽浞椒ǖ牟襟E：

反應(yīng)裝置先通氮?dú)庵脫Q空氣，再用油泵抽真空，使反應(yīng)在負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行，真空度控制在0.085～0.096Mpa，最佳真空度控制在0.089～0.093Mpa，砷與氯的投料摩爾比為1∶1.5～2.5，最佳投料摩爾比為1∶1.7～2.2，反應(yīng)的開始溫度控制在80～85℃，通氯氣速度為2.0～5.2mol/min，最佳速度為2.40～3.05mol/min，反應(yīng)時(shí)間為8～12小時(shí)。生成的三氯化砷粗品進(jìn)入收集鍋中，觀察收集鍋上的視盅，若視盅內(nèi)基本無液滴流下，則反應(yīng)結(jié)束，將收集的三氯化砷粗品在常壓下蒸餾，得到純度為99.5～99.8％的三氯化砷產(chǎn)品，反應(yīng)的收率可達(dá)到94～95％(以As計(jì))。

由于本發(fā)明工藝技術(shù)改進(jìn)采用砷與氯反應(yīng)在負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行，提高氯氣利用率，可杜絕氯氣外泄而改善環(huán)境污染，又反應(yīng)的開始溫度控制在80～85℃，以避免劇毒的三氯化砷氣化外泄而導(dǎo)致的不安全。在采用上述工藝技術(shù)改進(jìn)后，使本發(fā)明三氯化砷的收率提高到94～95％(以As計(jì))，三氯化砷產(chǎn)品純度高達(dá)99.5-99.8％。本發(fā)明高純?nèi)然橹苽浞椒ň哂猩a(chǎn)操作簡(jiǎn)單，便于控制，減少了三廢(廢水、廢氣等)對(duì)環(huán)境的污染，生產(chǎn)安全等優(yōu)點(diǎn)，是一種具有高收率的適用于工業(yè)化生產(chǎn)高純?nèi)然榈闹苽浞椒ā?/p>

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1??高純?nèi)然榈闹苽?/p>

在反應(yīng)釜內(nèi)，加入100公斤碎塊狀的金屬砷。反應(yīng)裝置先通氮?dú)庵脫Q空氣，再用油泵抽真空，真空度控制在0.090～0.092Mpa，使反應(yīng)在負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行，加熱反應(yīng)釜，反應(yīng)的開始溫度控制在83～85℃，通氯過程中控制通氯速度在2.40～2.50mol/min，生成的三氯化砷粗品進(jìn)入收集鍋中，觀察收集鍋上的視盅，若視盅內(nèi)基本無液滴流下，則反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)時(shí)間為10小時(shí)。

收集的三氯化砷粗品在常壓下130～131℃蒸餾，得到純度為99.8％的三氯化砷黃色油狀液體產(chǎn)品230公斤，收率94.78％。

實(shí)施例2高純?nèi)然榈闹苽?/p>