电子级三氯氧磷

背景

电子级POCl3是生产高纯石英光纤的主要原料之一，也是芯片制造业的主要掺杂剂，主要用于集成电路、太阳能电池、电子元器件生产过程的扩散、掺杂工艺，是集成电路生产过程中所必需的化学品，广泛应用于光伏、IC 产业。其纯度要求达99. 9999% ~ 99. 99999%，单个杂质最高含量不超过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必须《(5ppb ~ 8ppb )、 Mn《(1ppb ~ 5ppb) ， Cr、 Ag、 Ni、 Te《1ppb。国内外有关电子级三氯氧磷的报道有：武汉大学王志文、谢金娥用离子 交换法-—发射光谱法，对高纯化学试剂BBr3 、 POCl3基体中的Mn等8个杂 质进行了分离测定的研究（见《化学试剂》1989， 11 (3): 132-133 );在工业 上常用的有氯化水解法、三氯化磷氧气氧化法两种，文献报道的还有：氧气 催化氧化、氯化亚^风联产三氯氧磷等。近年来，已有人申请了 200410081252. 8号"99. 99999 %三氯氧化磷生 产工艺"专利，该专利技术采用高纯磷与高纯氯气反应生产三氯化磷，其缺点为：所用原料为99. 9999 %的红磷或黄磷、金属杂质不大于50ppb的高纯氯气，该专利技术对原材料的品质要求高、技术条件相对苛刻、生产成本比较高。

发明内容

本发明的目的就是提供一种电子级三氯氧磷的生产方法，它可以克服现 有技术的缺点，本发明方法使用工业氯气，原料易得，生产成本低，得到的 产品能够满足电子工业的要求。为达到上述发明目的，发明人经过试验研究提供的方法原理是利用工业氯气和过量的磷作用制得初品

PC13 : P4+6C12=4PCl3

PCl3为无色液体，将初品PCl3经蒸馏得到PCl3产品； PCl3产品经通氯滴水反应，完成后进行蒸馏得POCl3半成品；

PCl3+Cl2+H2O=POCl3+2HCl 

POCl3半成品经过精馏而得到电子级（99. 99999%) POCl3,单项杂质最高 含量不大于9ppb。

本发明的特点是所用的原料为高纯黄磷或红磷和工业氯气,生产方法是将高纯黄磷或红磷和干燥好的工业氯气在烧瓶中合成POCl3初品，之后将PCl3初品蒸馏，取74. 5°C~77. 5℃馏份得到PCl3产品；再将PCl3产品置于安有回流 装置玻璃烧瓶中通氯滴水反应，通氯滴水反应回流得到POCl3初品，当温度达 到100℃〜105℃时进行蒸馏，取104℃〜109℃馏份得POCl3半成品，将POCl3半成品精馏而得到电子级POCl3( 99.99999%)产品。上述高纯黄磷或红磷的纯度为99. 999%,杂质中有机物、As、 S单项杂质 含量《1000ppb，金属杂质如A1、 Fe、 Cu、 Cr、 Co、 Mn等杂质含量《500ppb; 上述工业氯气是用满足GB5138—2006要求的工业液氯经气化、用浓硫酸干燥 处理所得的氯气气体。

合成方法

(1 )将2kg99. 999 %的黄磷放入5000ml石英支管烧瓶中，石英支管烧瓶 放在垫有石棉的容器内，支管与冷凝管连接，冷凝管下口与产品接收瓶连接， 石英支管烧瓶上口与氯气管连接；

（2)开通氯气，调节氯气量控制火焰高度， 控制不要生成白色或淡黄色结晶固体PC15 ，控制氯气通入的量，避免将黄磷 冲起，堵塞冷凝管；

（3 )黄磷反应基本完成后停止通氯，得初品PCl38. 6kg， 将初品PCh进行蒸馏，取74. 5°C ~ 77. 5°C馏份得到PCl3产品8. 45kg; 

( 4 )将 蒸馏得PCl3产品8. 45kg放入安装有回流装置、不带搅拌桨的10L玻璃反应釜 中，进行滴水通氯，严档、检制氯气与水的比例3. 94: 1,氯气加入量为4. 36kg, 水的加入量为1. 11kg,通过在玻璃反应釜夹套中间歇式通冷却水控制反应温 度在30°C左右；反应时间为7h，其中反应液呈微黄色后停止滴水继续通氯气 0.5h,以确定终点；经回流得到POCl3初品，然后经蒸馏，收集104°C~109 °C馏份得POCl3半成品8.96 kg,将得到POCl3半成品进行精馏得到电子级 P0Cl3成品8. 51kg。

产品为无色透明液体，POCl3纯度为99. 99999%, Zn、 Cr、 As、 Hg等单项杂质小于9卯b， Cu、 Ag、 Au、 Mn、 Ni等单项杂质小于3ppb。