[发明专利]一种大规模制造高纯度三氢化磷的安全生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业制造高纯度三氢化磷的安全可靠的工艺方法，特别是能彻底消除大规模连续化制造膦烷的操作现场和周围空间的安全隐患而提供一种大规模制造高纯度三氢化磷的安全生产工艺。

背景技术

膦烷，学名三氢化磷，分子式：PH₃ 沸点低(-132.5℃)。剧毒，气态比重与空气接近，极易引起人类神经性中毒，自燃易爆。在坟地常见的鬼火的主要成份即是此物。空气中允许浓度为0.2PPM。

膦烷用途广泛，通常作为一种特种气体使用。是许多三价膦化合物的重要原材料，又是制造有机膦配位催化剂母体以及电子工业不可或缺的气体等。因其非常活泼，故要求工业应用的膦烷产品的纯度极高，甚至高到5N，即99.999%的纯度。

膦烷系一种经典化合物，其经典制备方法众多。但是，基于其剧毒，空气允许浓度极低的特点，工业制造现场及周边环境的浓度不易达标；而且产品纯度要求又极高为工业化制造设置了许多难点。因而现有的公告制备技术均仅适合于实验室或小规模制备，安全可靠的工业制造技术尚未见报。

CN103342346A 20131009 和CN101955172A 20110126 使用白磷或黄磷与苛性碱为原料，其缺点是磷烷产率较低，仅达50-68.3%。而且生成产物的成份极其复杂，不易净化，达不到超高纯度磷烷的要求。

CN101955170A 20110126 采用磷化铝与硫酸为原料，可获得较高的高纯度膦烷的收率。但是，稀硫酸对生产设备的腐蚀不易解决，且该发明多使用聚氯乙烯材质克服腐蚀问题，又会产生泄漏及长期使用时的安全隐患，故该项专利技术仅适于实验室小规模制备。

CN101955171 20110126 用水替换硫酸与磷化铝反应制造膦烷，虽可克服设备腐蚀问题。但是，该专利设备仅是制造用于粮食熏蒸的技术。可用于大规模生产高纯度三氢化磷的安全工艺尚未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：本发明的目的在于为了克服以上现有技术的不足而提供一种大规模制造高纯度三氢化磷的安全生产工艺，不仅能够制备出高纯度的三氢化磷产品，同时可以可靠的消除工业生产三氢化磷的周围环境的安全隐患，令其在生产过程中持续保持低于法定允许浓度以下，此外还可以消除制备过程中的设备腐蚀问题。

技术方案

一种大规模制造高纯度三氢化磷的安全生产工艺，以磷化铝和去离子水或以磷化锌和醋酸为原料，在密闭的反应条件下，采用密封固体进料、负压三级串联反应器反应、低温低压捕集纯化、尾气氧化除三价磷以及碱液和活性炭吸收五氧化二磷的工艺流程进行。

所述的大规模制造高纯度三氢化磷的安全生产工艺，密封固体进料时原料磷化铝和去离子水质量比可以为1:2或磷化锌和醋酸质量比可以为1:6，负压三级串联反应器反应的条件为真空度100-600mmHg，反应温度为25-65℃。

以上所述的大规模制备高纯度三氢化磷的安全生产工艺，负压三级串联反应器可以为第一级反应器侧面上端有溢流口，溢流口通过管道与第二级反应器连通，第二级反应器侧面上端设置有溢流口，通过管道与第三级反应器连通，第一级反应器与第二级反应器的下端设置有出液口，分别通过管道与第三级反应器相连通，第三级反应器并行设置三台，分别与第二级反应器的溢流口及出液口相连通，第一级反应器与第二级反应器容积相同，第三级反应器容积为第一级反应器的5-20倍，第三级反应器下端设置有出料口；反应的过程为先在第一级反应器、第二级反应器中加入去离子水至溢流口处，然后将磷化铝与去离子水或磷化锌与醋酸加入第一级反应器开始反应；第三级反应器的三台，其中一台进料反应，另一台不进料反应，第三台清除渣料；负压三级串联反应器真空度保持在500-550mmHg，第一级反应器与第二级反应器的反应温度为55-65℃，第三级反应器的反应温度为室温。

所述的大规模制备高纯度三氢化磷的安全生产工艺，采用绝氧绝水操作，其中包括：

1）采用纯度大于85%的磷化铝和去离子水或纯度大于85%的磷化锌和醋酸作为原料；

2）先将磷化铝或磷化锌置于高纯氮气保护的环境中，然后用固体螺旋进料器将磷化铝或磷化锌送入第一反应器，避免了连续固体加料将空气带入反应系统；