способ получения ортофосфорной кислоты особой чистоты
Классы МПК: | C01B25/20 получение из элементарного фосфора или фосфорного ангидрида |
Патентообладатель(и): | Филатова Людмила Николаевна |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-04-20 публикация патента:
15.09.1994 |
Изобретение относится к технологии получения ортофосфорной кислоты особой чистоты и может быть применено в микроэлектронике для производства оптических кристаллов и в других областях техники. Способ получения ортофосфорной кислоты заключается в гидратации пентаоксида фосфора при 160 - 200°С. Гидратацию проводят в два этапа. Причем первый этап проводят 0,7 - 0,9 - кратным количеством воды от стехиометрического в присутствии 0,1 - 0,3 мас.% (по отношению к пентаоксиду фосфора) неорганического кислородосодержащего соединения фосфора, имеющего P - H - связи, а второй этап 0,3 - 0,1 - кратным от стехиометрического количества воды. В качестве соединения, содержащего P - H - связи используют низшие кислородные кислоты фосфора (фосфористая, метафосфористая, фосфорноватистая), а также их соли. Новый способ обеспечивает получение особо чистой фосфорной кислоты с минимально допустимым количеством примесей металлов, а также мышьяка и органических примесей. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ ОСОБОЙ ЧИСТОТЫ гидратацией пентаоксида фосфора при повышенной температуре, отличающийся тем, что процесс гидратации проводят в два этапа, причем первый этап проводят 0,7-0,9-кратным от стехиометрического количеством воды в присутствии 0,1-0,3 мас.% по отношению к пентаоксиду фосфора неорганического кислородсодержащего соединения фосфора, имеющего Р-Н-связи, при 160-200oС, а второй этап - 0,3-0,1-кратным от стехиометрического количеством воды. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве неорганического кислородсодержащего соединения фосфора, имеющего Р-Н-связи, используют низшие кислоты фосфора, а также их соли.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технологии получения ортофосфорной кислоты особой чистоты и может быть применено в микроэлектронике, для производства оптических кристаллов и в других областях техники. Известно, что, как отечественные, так и зарубежные технологии получения высокочистой фосфорной кислоты, основаны главным образом на химической очистке готового продукта - технической фосфорной кислоты. При этом чаще всего используется обработка сероводородом, либо серусодержащими сорбентами и экстрагентами (для очистки от примесей тяжелых металлов) [1 и 2], а также перекисью водорода (для очистки от органических примесей) [3]. Известно и комплексное применение ряда химических агентов, позволяющих очистить ортофосфорную кислоту от различных примесей. Известен способ [4], в котором ортофосфорную кислоту сначала очищают от органических примесей перекисью водорода, затем от непрореагировавшей перекиси водорода - с помощью ряда ортофосфорсодержащих соединений, восстанавливаемых в процессе разложения перекиси водорода до фосфора (PH3, Р3Н4, ортофосфористая, пиро- и метафосфористая кислоты). Затем фосфорную кислоту очищают от тяжелых металлов продуванием сероводородом и последующей фильтрацией на диатомитовой земле. Способ позволяет получать бесцветную ортофосфорную кислоту с содержанием тяжелых металлов менее 1![способ получения ортофосфорной кислоты особой чистоты, патент № 2019499](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ получения ортофосфорной кислоты особой чистоты, патент № 2019499](/images/patents/454/2019012/729.gif)
4 Р2O5 + 10 H3PO2 = 10 H3PO4 + 8Po
4 P2O5 + 10 NaH2PO2 = 10 NaH2PO4 + 8Po
4 P2O5 + 5 H6P2O4 = 10 H2PO4 + 8Po
Одновременно с этими реакциями протекают аналогичные реакции данного реагента с некоторыми примесями, в первую очередь с мышьяком, который восстанавливается до металлического:
3 As2O3 + 9 H3PO2 = 6 Aso + 9H3PO3. При этом выделяющийся на первой стадии гидролиза порошкообразный фосфор адсорбирует металлический мышьяк, а также другие мелко дисперсные частицы, выделяющиеся в процессе гидратации Р2O5, в том числе углеродсодержащие. Лучший результат получается при гидратации в присутствии фосфорноватистой кислоты или гипофосфита натрия, но для этой цели могут быть использованы и другие кислородные соединения фосфора, содержащие Р-Н-связи. Количество вводимой на первой стадии гидролиза фосфорсодержащей добавки является оптимальным для адсорбции примесей. Если брать количество добавки менее 0,1 мас.% от Р2O5, то не происходит полного восстановления примеси мышьяка до металлического и степень очистки от данной примеси резко снижается. Превышение количества добавок выше 0,3 мас.% от Р2O5 нецелесообразно ввиду того, что эффективность очистки остается прежней, а увеличение массы осадка требует увеличения поверхности фильтра. Максимальная эффективность процесса оцистки, совмещенной с гидролизом, обеспечивается проведением гидролиза в две стадии, причем на первой стадии добавляется лишь часть воды (0,7-0,9 от стехиометрического количества). Это объясняется тем, что лишь в условиях недостатка воды разложение фосфорсодержащей добавки идет с выделением фосфора, являющегося активным коллектором в процессе очистки. При этом идет полное разложение добавки и полное восстановление примесей мышьяка и углерода. При проведении процесса в одну стадию часть добавки остается в получаемой кислоте неразложившейся, а часть разлагается по иному механизму, без выделения фосфора. Поэтому возникает проблема удаления избытка фосфорсодержащего соединения либо растворимых продуктов его разложения. Проведение гидролиза в две стадии в значительной степени снимает эту проблему. Добавление на первой стадии гидролиза меньших, чем 0,7 от стехиометрического количества воды, снижает эффективность очистки, так как в данном случае часть пятиокиси фосфора остается в твердом состоянии, а при этом примеси мышьяка и углерода не взаимодействуют с восстанавливающей фосфорсодержащей добавкой. Если брать на первой стадии больше, чем 0,9 от стехиометрии количества воды, то фосфорсодержащая добавка перестает разлагаться с выделением фосфора. Температурный режим проведения реакции гидролиза также существенно влияет на эффективность процесса получения особо чистой H3PO4. Именно при температуре 160-200oC, оптимально при 165-170oC, осуществляется наиболее эффективно разложение фосфорсодержащей добавки до образования атомарного фосфора, являющегося коллектором примесей. При более низких температурах резко уменьшается образование твердой фазы, соответственно не происходит достаточно полного концентрирования примесей коллектором, и снижается степень очистки. При более высоких температурах снижается выход целевого продукта, при этом твердая фаза коллектора теряет оптимальную степень агрегации, ее частицы уменьшаются в размере и начинают проявлять склонность к пептизации, осадок плохо фильтруется, и степень очистки от мышьяка снижается. Новый способ обеспечивает получение ортофосфорной кислоты с содержанием примесей металлов в количестве 10-5 - 10-7 мас.%, примеси мышьяка - 1
![способ получения ортофосфорной кислоты особой чистоты, патент № 2019499](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ получения ортофосфорной кислоты особой чистоты, патент № 2019499](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ получения ортофосфорной кислоты особой чистоты, патент № 2019499](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ получения ортофосфорной кислоты особой чистоты, патент № 2019499](/images/patents/454/2019016/8776.gif)
![способ получения ортофосфорной кислоты особой чистоты, патент № 2019499](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ получения ортофосфорной кислоты особой чистоты, патент № 2019499](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ получения ортофосфорной кислоты особой чистоты, патент № 2019499](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ получения ортофосфорной кислоты особой чистоты, патент № 2019499](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ получения ортофосфорной кислоты особой чистоты, патент № 2019499](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ получения ортофосфорной кислоты особой чистоты, патент № 2019499](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ получения ортофосфорной кислоты особой чистоты, патент № 2019499](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ получения ортофосфорной кислоты особой чистоты, патент № 2019499](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ получения ортофосфорной кислоты особой чистоты, патент № 2019499](/images/patents/454/2019012/729.gif)
Класс C01B25/20 получение из элементарного фосфора или фосфорного ангидрида