背景

電子級POCl3是生產(chǎn)高純石英光纖的主要原料之一，也是芯片制造業(yè)的主要摻雜劑，主要用于集成電路、太陽能電池、電子元器件生產(chǎn)過程的擴(kuò)散、摻雜工藝，是集成電路生產(chǎn)過程中所必需的化學(xué)品，廣泛應(yīng)用于光伏、IC 產(chǎn)業(yè)。其純度要求達(dá)99. 9999% ~ 99. 99999%，單個(gè)雜質(zhì)最高含量不超過10 x 10_9,即10卯b (Zn<10ppb、 Al《10卯b、 Hg《8ppb、 As《7ppb、 Ca《6ppb、 Li《6ppb )，尤其是Fe必須《(5ppb ~ 8ppb )、 Mn《(1ppb ~ 5ppb) ， Cr、 Ag、 Ni、 Te《1ppb。國內(nèi)外有關(guān)電子級三氯氧磷的報(bào)道有：武漢大學(xué)王志文、謝金娥用離子 交換法-—發(fā)射光譜法，對高純化學(xué)試劑BBr3 、 POCl3基體中的Mn等8個(gè)雜 質(zhì)進(jìn)行了分離測定的研究（見《化學(xué)試劑》1989， 11 (3): 132-133 );在工業(yè) 上常用的有氯化水解法、三氯化磷氧氣氧化法兩種，文獻(xiàn)報(bào)道的還有：氧氣 催化氧化、氯化亞^風(fēng)聯(lián)產(chǎn)三氯氧磷等。近年來，已有人申請了 200410081252. 8號"99. 99999 %三氯氧化磷生 產(chǎn)工藝"專利，該專利技術(shù)采用高純磷與高純氯氣反應(yīng)生產(chǎn)三氯化磷，其缺點(diǎn)為：所用原料為99. 9999 %的紅磷或黃磷、金屬雜質(zhì)不大于50ppb的高純氯氣，該專利技術(shù)對原材料的品質(zhì)要求高、技術(shù)條件相對苛刻、生產(chǎn)成本比較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種電子級三氯氧磷的生產(chǎn)方法，它可以克服現(xiàn) 有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明方法使用工業(yè)氯氣，原料易得，生產(chǎn)成本低，得到的 產(chǎn)品能夠滿足電子工業(yè)的要求。為達(dá)到上述發(fā)明目的，發(fā)明人經(jīng)過試驗(yàn)研究提供的方法原理是利用工業(yè)氯氣和過量的磷作用制得初品

PC13 : P4+6C12=4PCl3

PCl3為無色液體，將初品PCl3經(jīng)蒸餾得到PCl3產(chǎn)品； PCl3產(chǎn)品經(jīng)通氯滴水反應(yīng)，完成后進(jìn)行蒸餾得POCl3半成品；

PCl3+Cl2+H2O=POCl3+2HCl 

POCl3半成品經(jīng)過精餾而得到電子級（99. 99999%) POCl3,單項(xiàng)雜質(zhì)最高 含量不大于9ppb。

本發(fā)明的特點(diǎn)是所用的原料為高純黃磷或紅磷和工業(yè)氯氣,生產(chǎn)方法是將高純黃磷或紅磷和干燥好的工業(yè)氯氣在燒瓶中合成POCl3初品，之后將PCl3初品蒸餾，取74. 5°C~77. 5℃餾份得到PCl3產(chǎn)品；再將PCl3產(chǎn)品置于安有回流 裝置玻璃燒瓶中通氯滴水反應(yīng)，通氯滴水反應(yīng)回流得到POCl3初品，當(dāng)溫度達(dá) 到100℃?105℃時(shí)進(jìn)行蒸餾，取104℃?109℃餾份得POCl3半成品，將POCl3半成品精餾而得到電子級POCl3( 99.99999%)產(chǎn)品。上述高純黃磷或紅磷的純度為99. 999%,雜質(zhì)中有機(jī)物、As、 S單項(xiàng)雜質(zhì) 含量《1000ppb，金屬雜質(zhì)如A1、 Fe、 Cu、 Cr、 Co、 Mn等雜質(zhì)含量《500ppb; 上述工業(yè)氯氣是用滿足GB5138—2006要求的工業(yè)液氯經(jīng)氣化、用濃硫酸干燥 處理所得的氯氣氣體。

合成方法

(1 )將2kg99. 999 %的黃磷放入5000ml石英支管燒瓶中，石英支管燒瓶 放在墊有石棉的容器內(nèi)，支管與冷凝管連接，冷凝管下口與產(chǎn)品接收瓶連接， 石英支管燒瓶上口與氯氣管連接；

（2)開通氯氣，調(diào)節(jié)氯氣量控制火焰高度， 控制不要生成白色或淡黃色結(jié)晶固體PC15 ，控制氯氣通入的量，避免將黃磷 沖起，堵塞冷凝管；

（3 )黃磷反應(yīng)基本完成后停止通氯，得初品PCl38. 6kg， 將初品PCh進(jìn)行蒸餾，取74. 5°C ~ 77. 5°C餾份得到PCl3產(chǎn)品8. 45kg; 

( 4 )將 蒸餾得PCl3產(chǎn)品8. 45kg放入安裝有回流裝置、不帶攪拌槳的10L玻璃反應(yīng)釜 中，進(jìn)行滴水通氯，嚴(yán)檔、檢制氯氣與水的比例3. 94: 1,氯氣加入量為4. 36kg, 水的加入量為1. 11kg,通過在玻璃反應(yīng)釜夾套中間歇式通冷卻水控制反應(yīng)溫 度在30°C左右；反應(yīng)時(shí)間為7h，其中反應(yīng)液呈微黃色后停止滴水繼續(xù)通氯氣 0.5h,以確定終點(diǎn)；經(jīng)回流得到POCl3初品，然后經(jīng)蒸餾，收集104°C~109 °C餾份得POCl3半成品8.96 kg,將得到POCl3半成品進(jìn)行精餾得到電子級 P0Cl3成品8. 51kg。

產(chǎn)品為無色透明液體，POCl3純度為99. 99999%, Zn、 Cr、 As、 Hg等單項(xiàng)雜質(zhì)小于9卯b， Cu、 Ag、 Au、 Mn、 Ni等單項(xiàng)雜質(zhì)小于3ppb。