×
10.07.2019
219.017.b0d1

СПОСОБ ОЧИСТКИ ТРЕХХЛОРИСТОГО ФОСФОРА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано для получения полупроводниковых соединений. Осуществляют термообработку треххлористого фосфора в паровой фазе при температуре 350-450°С на неорганических оксидных сорбентах, модифицированных редкоземельными элементами. Полученный пар конденсируют и конденсат подвергают ректификационной очистке. Далее осуществляют микрофильтрацию жидкого ректификата при температуре -85 - (-90°С) на полимерных микрофильтрах с размерами пор на уровне 0,2-0,5 мкм. Фильтрат испаряют в режиме беспузырькового кипения, а паровую фазу очищают микрофильтрацией при температуре 75-95°С. В качестве неорганических оксидных сорбентов используют сорбенты на основе оксида алюминия, оксида кремния, модифицированных редкоземельными элементами. Способ обеспечивает глубокую очистку треххлористого фосфора и позволяет получать продукт, содержащий примеси ряда элементов, например алюминия, галлия, железа, селена, серы, на уровне 1×(10-10) мас.% каждого. 2 з.п. ф-лы, 3 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способам глубокой очистки треххлористого фосфора, являющегося исходным продуктом для получения полупроводниковых соединений.

Треххлористый фосфор, получаемый хлорированием элементарного фосфора, обычно загрязнен неорганическими твердыми примесями. Особенно это касается треххлористого фосфора, получаемого из фосфорсодержащих отходов. Как известно, к химическим соединениям, применяемым в высокотехнологичных областях техники, в частности в полупроводниковой промышленности, предъявляются повышенные требования к чистоте. Содержание основного вещества для таких соединений обычно лимитируется на уровне 99,9999 мас.%, а примесей металлов на уровне 1×10-5-1×10-6 мас.%. Такие же требования предъявляются и к треххлористому фосфору, применяемому в полупроводниковой промышленности. Для соответствия требованиям высокотехнологичных областей применения необходимо проводить дополнительную очистку синтезированного треххлористого фосфора.

В известных способах очистки треххлористого фосфора применяются следующие методы очистки химических соединений: дистилляция, ректификация, химическая обработка. Так, известен способ очистки треххлористого фосфора дистилляционным методом в присутствии различных добавок: хлористого алюминия, активированного угля, хлорного железа (JP 6204, 15 Е1, 1972). Однако данный известный способ направлен на очистку только от примесей серы и селена до уровня порядка 2×10-4 мас.%. Кроме того, при обработке очищаемого треххлористого фосфора солями металлов (хлоридами железа и алюминия) имеет место нежелательное загрязнение железом и алюминием, поскольку хлорид фосфора, как известно, хорошо реагирует с хлоридами указанных металлов с образованием комплексов, например, 2РСl3×AlCl3.

В другом известном способе дистилляция проводится также в присутствии добавок, а именно металлического цинка, или галлия, или индия, вводимых в количестве 0,5-5 вес.% в порошкообразном или гранулированном состоянии (SU 523047, С01D 25/10, 1976). Процесс дистилляции в известном способе проводят при температуре кипения треххлористого фосфора в течение 1-3 часов. Данный способ, как и предыдущий, направлен только на очистку от примесей серы и селена до содержания их в очищенном продукте на уровне 1×10-5-5×10-5 мас.%. Однако данный известный способ не обеспечивает высокую степень очистки от большой группы примесей металлов, а также не позволяет очистить продукт от гетерогенных примесей субмикронного уровня.

В известном способе, выбранном в качестве прототипа, для очистки треххлористого фосфора, полученного хлорированием элементарного фосфора, применяется метод ректификации, осуществляемый на кварцевой насадочной ректификационной колонне (CN 101559932, С01В 25/10, 2009). Данным способом, согласно описанию к цитированной заявке Китая, получают треххлористый фосфор, содержащий 99,9999 мас.% основного вещества. Однако, как показали дополнительные исследования, очистка треххлористого фосфора одним только методом ректификации не позволяет очистить продукт до высокой степени чистоты от примесей ряда элементов, например алюминия, галлия, железа, селена, серы, а также не позволяет выделить субмикронные гетерогенные примеси.

В новом заявляемом способе для осуществления глубокой очистки треххлористого фосфора от примесей различных элементов и от субмикронных гетерогенных примесей для получения продукта, удовлетворяющего требованиям полупроводниковой промышленности, исходный треххлористый фосфор подвергают предварительной термообработке в паровой фазе при температуре 350-450°С на неорганических оксидных сорбентах, модифицированных редкоземельными элементами, после чего пар конденсируют и треххлористый фосфор в виде конденсата очищают на ректификационной колонне, затем жидкий ректификат подвергают микрофильтрации при температуре (-85)-(-90)°С, после чего фильтрат испаряют в режиме беспузырькового кипения и осуществляют микрофильтрацию паровой фазы при температуре 75-95°С.

В качестве неорганических оксидных сорбентов используют сорбенты на основе оксидов алюминия, кремния, легированных редкоземельными элементами.

Микрофильтрационную очистку проводят на полимерных фильтрах с размерами пор на уровне 0,2-0,5 мкм.

Новый рассматриваемый способ, как и способ-прототип, включает стадию ректификационной очистки. Однако, как показали дополнительные экспериментальные исследования, очистка треххлористого фосфора одним только методом ректификации не обеспечивает высокую степень чистоты по всем лимитируемым примесям металлов. Кроме того, только ректификационной очисткой не удается удалять субмикронные гетерогенные примеси.

Новый способ очистки треххлористого фосфора существенно отличается от способа-прототипа введением дополнительных стадий очистки, как до стадии ректификации, так и после стадии ректификации. Достигаемый результат возможен только при комплексном использовании всех стадий очистки, проводимых в определенной выбранной последовательности, что было выявлено в процессе экспериментальных исследований. Именно сочетание термообработки, ректификации, микрофильтрации жидкой и паровой фаз, беспузырькового испарения, осуществляемых при определенных температурных режимах и в определенной последовательности, позволяет, во-первых, перевести ряд примесей в формы, легко удаляемые ректификацией, во-вторых, выделить гетерогенные примеси субмикронного уровня, образующиеся при охлаждении треххлористого фосфора за счет понижения их растворимости в продукте, и, в-третьих, позволяет удалить субмикронные гетерогенные примеси за счет эффекта беспузырькового испарения в сочетании с микрофильтрацией в паровой фазе. Стадия термообработки в паровой фазе осуществляется при температуре 350-450°С. Выбор такого температурного интервала, подобранного для очистки именно треххлористого фосфора, объясняется тем, что при этом температурном режиме достигается эффективная очистка на сорбентах. В случае же повышения температуры выше 450°С треххлористый фосфор начинает взаимодействовать с основой сорбентов, что снижает сорбционную емкость сорбентов. В случае использования температуры ниже 350°С не происходит достаточная активация сорбента, что также отрицательно сказывается на эффективности сорбционной очистки.

В качестве неорганических сорбентов используются оксидные сорбенты, например оксид алюминия, модифицированный лантаном или иттрием, оксид кремния, модифицированный лантаном, кремнийалюминийоксидные сорбенты, легированные редкоземельными элементами (иттрием, лантаном, скандием и др.) На данной стадии очистки происходит превращение ряда примесей в соединения, легко удаляемые в дальнейшем, в частности элементов VI группы.

Стадия микрофильтрации жидкого треххлористого фосфора, проводимая после ректификации, осуществляется при определенном температурном режиме (-85)-(-90)°С, что объясняется тем фактом, что при температуре ниже -90°С значительная часть треххлористого фосфора переходит в твердую фазу и начинается кристаллизация основного вещества, а при температуре выше -85°С значительная часть примесей, которая должна быть удалена микрофильтрацией, остается в очищаемом продукте. В качестве фильтрующего элемента на стадии микрофильтрации паровой фазы и жидкой фазы используются полимерные фильтры с размером пор 0,2-0,5 мкм, например ткань Петрянова, что было подобрано экспериментально. Фильтрат, полученный после этой стадии микрофильтрационной очистки ректификата, подвергают испарению в режиме беспузырькового кипения в устройствах, в мировой практике названных «sub-boiling".

После осуществления этих стадий очистки достигается максимальная эффективность очистки от субмикронных гетерогенных примесей.

Таким образом, в результате всей комплексной очистки удается существенно достигнуть высокой степени чистоты конечного продукта. Так, если в исходном треххлористом фосфоре технической квалификации, полученном хлорированием элементарного фосфора или хлорированием промышленных отходов, содержащих элементарный фосфор, и затем предварительно очищенном дистилляцией, содержится менее 97% основного вещества, нелетучего остатка на уровне 0,003 мас.%, примесей металлов (Cr, Ni, Mn, Y, Fe, Мg и др.) на уровне 0,1 мас.%, углеродсодержащих соединений на уровне 0,5 мас.%, то в конечном продукте после очистки новым способом содержание примесей металлов снижается до уровня 1×10-7-1×10-8 мас.% и углеродсодержащих соединений на уровне менее 1×10-6 мас.%.

Ниже изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Треххлористый фосфор технической квалификации, содержащий 97 мас.% основного вещества, полученный хлорированием отходов производства фосфора с содержанием примесей металлов на уровне 0,1 мас.% и углеродсодержащих примесей на уровне 0,5 мас.% подвергают термообработке в паровой фазе на оксиде алюминия, легированном оксидом лантана при температуре 350°С. Затем полученный продукт конденсируют и очищают ректификацией на кварцевой насадочной колонне, после чего отобранную фракцию охлаждают до температуры -90°С, отфильтровывают на ткани Петрянова с размером пор 0,2 мкм. Фильтрат затем испаряют в режиме беспузырькового кипения и пары пропускают через фильтрующий элемент с размером пор 0,2 мкм при температуре 75°С. После конденсации получают треххлористый фосфор с содержанием примесей на уровне 1×10-7-1×10-8 мас.% каждого и суммарным количеством углеродсодержащих примесей на уровне менее 1×10-6 мас.%.

Пример 2. Пример осуществляют аналогично примеру 1, изменяя только следующие параметры:

стадию термообработки исходного треххлористого фосфора технической квалификации проводят при температуре 450°С на кремнийоксидном сорбенте, модифицированном иттрием, затем после стадии ректификации на фторопластовой тарельчатой колонне отобранную фракцию охлаждают до -85°С и отфильтровывают на полимерном фильтре с размером пор 0,5 мкм. После испарения фильтрата в режиме беспузырькового кипения пары треххлористого фосфора пропускают через полимерный фильтр с размером пор 0,5 мкм при температуре 95°С. Получают продукт, содержащий примеси металлов на уровне 1×10-8 мас.% каждого и суммарным количеством углеродсодержащих примесей на уровне 1×10-6 мас.%.

Пример 3. Пример осуществляют аналогично примеру1, изменяя только следующие параметры:

стадию термообработки проводят при температуре 400°С на кремнийалюминийоксидном сорбенте, модифицированном галлием; после ректификации на кварцевой тарельчатой колонне отобранную фракцию охлаждают до -87°С и отфильтровывают на фильтре с размером пор 0,3 мкм; после испарения фильтрата в режиме беспузырькового кипения пары треххлористого фосфора пропускают через полимерный фильтр с размером пор 0,4 мкм при температуре 80°С. Получают продукт, содержащий примеси металлов на уровне 1×10-7 мас.%, и углеродсодержащие примеси на уровне 1×10-6 мас.%.

Приведенные выше примеры никак не ограничивают возможность осуществления процесса при изменении ряда режимов в пределах объема притязаний.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 33.
27.08.2013
№216.012.63f8

Способ очистки нитрата калия

Изобретение относится к способам очистки нитрата калия до получения высокочистого продукта, который может быть применен в современных областях науки и техники (волоконная оптика, оптическое стекловарение, монокристаллы и др.). Очистку водного раствора нитрата калия осуществляют обработкой при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491229
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.10.2014
№216.013.0317

Способ получения чистого карбоната кальция

Изобретение может быть использовано при получении продуктов для оптического стекловарения. Способ получения чистого карбоната кальция включает карбонизацию газообразным диоксидом углерода водной суспензии гидроксида кальция. Диоксид углерода используют с 25-30% мольным избытком по отношению к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532189
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.02.2015
№216.013.22ae

Способ получения бензоаза-12-крауна-4

Изобретение относится к способу получения бензоаза-12-крауна-4, осуществляемого конденсацией о-аминофенола с дихлоридом триэтиленгликоля с последующим выделением целевого продукта, отличающемуся тем, что исходный о-аминофенол в среде изопропилового спирта обрабатывают гидроокисью натрия и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540331
Дата охранного документа: 10.02.2015
20.04.2015
№216.013.42b3

Способ получения иминодиуксусной кислоты

Изобретение относится к способу получения иминодиуксусной кислоты, которая может найти применение в качестве комплексонного фрагмента при создании на ее основе полифункциональных лигандов, являющихся металлоиндикаторами. Согласно предлагаемому способу осуществляют взаимодействие водного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548573
Дата охранного документа: 20.04.2015
10.09.2015
№216.013.75bd

Способ получения 3-хлорметил-4-метоксибензальдегида

Изобретение относится к способу получения 3-хлорметил-4-метоксибензальдегида, в основном применяемого в качестве исходного продукта при синтезе различных химических соединений, в частности гетероциклических соединений, стиролдифенилпроизводных, биологически активных соединений. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561730
Дата охранного документа: 10.09.2015
27.10.2015
№216.013.87d1

Способ получения монохлорацетата серебра

Изобретение относится к органической химии, а именно к группе галогенацетатов, и непосредственно касается получения монохлорацетата серебра, применяемого, в частности, для получения полимерных материалов, используемых в медицине. Способ получения монохлорацетата серебра включает использование в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566372
Дата охранного документа: 27.10.2015
27.04.2016
№216.015.3944

Комплексонаты этилендиамин-β-пропионовых кислот с двухвалентными металлами: медью, цинком, никелем и кобальтом, и способы их получения

Изобретение относится к химии этилендиаминпропионовых кислот и непосредственно касается комплексонатов этилендиамин-β-пропионовых кислот с двухвалентными металлами: медью, цинком, никелем и кобальтом. Комплексонат имеет общую формулу (RRNCHCHNRR)M, где M=Cu(II), Zn(II), Ni(II), Co(II); R, R=H;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582680
Дата охранного документа: 27.04.2016
20.05.2016
№216.015.3f44

Способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена, модифицированного наноразмерными частицами оксида циркония

Изобретение относится к способу получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) модифицированного наноразмерными частицами оксида циркония, предназначенного для изготовления керамики, катализаторов, биомедицинских материалов. Способ осуществляют в несколько стадий. Сначала получают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002584159
Дата охранного документа: 20.05.2016
12.01.2017
№217.015.5bf0

Способ получения 1, 3-диамино-2-гидроксипропан-n, n'-диметилфосфоновой-n, n'-диуксусной кислоты

Изобретение относится к способу получения 1,3-диамино-2-гидроксипропан-N,N′-диметилфосфоновой-N,N′-диуксусной кислоты, которая может быть применена в качестве ингибитора отложения минеральных солей в системах водопользования промышленных предприятий, предприятий большой и малой энергетики и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589715
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.5d7f

Способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена, модифицированного наноразмерными частицами оксида титана

Изобретение может быть использовано в химической, добывающей, пищевой отраслях промышленности и в медицине. Для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), модифицированного наноразмерными частицами оксида титана, к исходному СВМПЭ при интенсивном перемешивании добавляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590556
Дата охранного документа: 10.07.2016
Показаны записи 1-3 из 3.
27.12.2014
№216.013.16f6

Способ очистки тетраэтоксисилана

Изобретение относится к способам очистки алкоксисиланов и касается получения высокочистого тетраэтоксисилана. Предложен способ очистки тетраэтоксисилана, включающий первоначальную обработку очищаемого продукта 0,3-1,5%-ным водным раствором аммиака, добавляемым при интенсивном перемешивании к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537302
Дата охранного документа: 27.12.2014
10.04.2019
№219.017.087c

Способ получения кремнийоксидных соединений, легированных алюминием и редкоземельными элементами

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для получения кремнийоксидных соединений, легированных алюминием и редкоземельными элементами, которые используют в кварцевом и оптическом стекловарении, в волоконной оптике, для изготовления лазерного и люминесцентного стекла. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002436731
Дата охранного документа: 20.12.2011
10.07.2019
№219.017.b15b

Способ очистки тетраметоксисилана

Изобретение относится к способам очистки низших тетраалкоксисиланов, в частности тетраметоксисилана, который может быть применен в микроэлектронике и для шихт для волоконно-оптического стекловарения. Предложенный способ очистки тетраметоксисилана состоит из трех стадий: химической обработки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002463305
Дата охранного документа: 10.10.2012
+ добавить свой РИД