[發明專利]一種工業連續化制備高純黃磷的方法及裝置

在審

• 申請號: 201610137425.6
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105600762A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 李少平;華超;楊著;陸平;廖義
• 申請（專利權）人: 湖北興福電子材料有限公司
• 主分類號: C01B25/047
• 分類號: C01B25/047
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 蔣悅

技術領域

本發明涉及一種高純黃磷的制備方法及設備，特別是一種工業連續化制備高純黃磷的 加酸精餾方法。

背景技術

電子級磷酸是電子行業使用的一種超高純化學試劑，廣泛應用于超大規模集成電路、 大屏幕液晶顯示器等微電子工業，主要用于芯片的濕法清洗和濕法蝕刻。隨著電子信息產 業的發展，半導體行業對電子級磷酸指標要求越來越高。高純黃磷是制備電子級磷酸的主 要原料，因此，必須從原料上控制雜質的含量，其中黃磷純度需達到5N以上，砷含量低 于30ppb、銻含量低于100ppb。

目前，國內外的文獻中報道了提純工業黃磷的方法有化學法和物理法。美國專利 UP4483746公開了一種物理法黃磷純化工藝，其采用簡單蒸餾對黃磷進行提純，經精制 分離的黃磷砷含量為1.0ppm左右，總的雜質金屬離子為100ppm；文獻(無機鹽化工， 2004，36(2)：24～28)在實驗室階段研究了采用氧化劑然后通過萃取+吸附的方法對 黃磷進行純化分離的方法；文獻(ChemicalIngTech，1964，26：957-959)研究了采用區 域熔融法提純工業黃磷的方法，但其提純效率較低；有學者研究采用電磁凈化法精制黃磷 的方法，其方法不需要添加化學試劑，能耗少，但其研究處于起步階段，尚無法進行工業 應用。

目前國內現有制備高純黃磷的工藝技術滿足不了制備電子級磷酸的要求，本發明主要 是提供一種工業連續化制備高純黃磷的方法，旨在于從電子級磷酸生產原料上解決此難 題。

發明內容

本發明目的在于提供一種工業連續化制備高純黃磷的方法，該方法具有工藝簡潔，可 獲得高純黃磷且收率高的特點。

為實現上述目的，本發明提供的具體方案如下：

先用氮氣吹掃精餾塔以制造惰性環境，再用真空泵將精餾系統抽至真空，真空度為 10kpa。酸溶液與加熱至70～80℃的液態黃磷經液態混合器混合后加入精餾塔塔釜，精餾 塔塔釜采用導熱油進行加熱，加熱至180℃，黃磷蒸氣經塔頂冷凝器冷凝，回流至塔內， 塔頂回流的黃磷液體與塔底上升的黃磷蒸汽在塔內充分接觸，進行氣液交換，調節回流比 1：5～1：10，待塔頂產品檢測合格時，采出得高純黃磷。

本發明所加入的酸為高純硫酸(質量濃度為98％的硫酸)，可有效的將工業黃磷中 的砷等雜質氧化絡合為不易揮發的物質，在精餾過程中高砷含量的黃磷和酸從塔底除去。

所述的精餾塔內設置有以不銹鋼316L為主要材質(避免金屬離子引入)的填料。

一種工業連續化制備高純黃磷的裝置，該裝置包括塔釜，塔釜上設置有精餾塔，精餾 塔頂部設置有一體式塔頂冷卻器，一體式塔頂冷卻器上設置有真空撬裝裝置；精餾塔上部 與一體式塔頂冷卻器下部經導管設置有重力式回流采出裝置。

塔釜內設置有自控加熱器，精餾塔下部設置有進料泵。

采用本發明的裝置液態黃磷通過自力式噴頭能夠均勻噴灑，與上升氣流充分接觸，脫 除掉包裹在黃磷內的重金屬。同時磷蒸汽繼續上升至高效精餾段，與回流下來的高純黃磷 進一步接觸，使提純效果更佳，達到了有效脫除重金屬砷和銻的目的，提高了精餾效率。

液態黃磷通過自力式噴頭均勻噴入裝置內，與經過釜內自控加熱器加熱蒸發上升的磷 蒸汽，在提餾段充分接觸，之后磷蒸汽繼續上升至高效精餾段，與經過一體式冷卻器冷凝 和重力式回流采出裝置回流至塔內的高純液態黃磷充分接觸，達到高效精密脫除雜質之目 的。

高效精餾段采用精密液體分布器和自主設計的規整填料，使通過重力式回流采出裝置 回流的高純液態黃磷與上升的黃磷蒸汽充分接觸，有效地脫除與液態黃磷包裹緊密的重金 屬，尤其是砷和銻。

本發明的方法通過加酸氧化絡合、真空精餾的工藝過程獲得高純黃磷，工藝簡單，便 于安全操作，除雜效果顯著，達到半導體行業電子級磷酸原料黃磷的指標要求，砷含量低 于30ppb、銻含量低于100ppb，且收率高達90％以上，利于工業化。

附圖說明

圖1為本發明工業連續化制備高純黃磷的裝置，其中，1.塔釜，2.精餾塔，3.一體式塔頂 冷卻器，4.自控加熱器，5.重力式回流采出裝置，6.進料泵，7.真空撬裝裝置。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

實施例1