袁寶和

摘 要：以砷單質(zhì)和氟氣為原料，采用氣固法制備三氟化砷，研究了反應(yīng)溫度和反應(yīng)物氟氣壓力對(duì)反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，制備AsF3的最佳條件：反應(yīng)過程溫度控制在300 ℃左右，氟氣壓力控制在0.1MPa。此條件下，得到純度99%以上的三氟化砷產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：砷 氟氣 三氟化砷

中圖分類號(hào)：TN304 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（a）-0060-02

隨著微電子器件不斷向高度集成化合高速發(fā)展，微電子工藝對(duì)基礎(chǔ)材料提出了越來越高的要求。三氟化砷作為微電子器件制造工藝過程中必不可少的重要基礎(chǔ)材料，其質(zhì)量直接影響到生產(chǎn)過程中產(chǎn)品成品率及器件的性能。國(guó)內(nèi)微電子工業(yè)領(lǐng)域使用的三氟化砷長(zhǎng)期以來一直依靠進(jìn)口。因此，開展三氟化砷的制備方法研究，建立批量生產(chǎn)裝置，提供滿足使用要求的質(zhì)量可靠的產(chǎn)品，對(duì)促進(jìn)我國(guó)微電子工業(yè)技術(shù)的發(fā)展及微電子基礎(chǔ)材料的國(guó)產(chǎn)化都具有重要意義。

1 三氟化砷的物理化學(xué)性質(zhì)

三氟化砷為無色油狀液體；分子式AsF3，分子量131.91；熔點(diǎn)-85 ℃，沸點(diǎn)63.0 ℃，比重2.67（0 ℃）。遇潮濕空氣易水解生成As2O3和HF?？扇苡谝掖?、乙醚和苯。劇毒，吸入過量會(huì)引起頭痛，呼吸困難，皮膚炎，神經(jīng)障礙乃至死亡等。

2 三氟化砷制備方法選擇

三氟化砷最早是由Dumas在1862年用過量的濃硫酸處理氟化鈣和三氧化二砷的混合物而發(fā)現(xiàn)的。反應(yīng)式如下：

As2O3+3CaF2+H2SO42AsF3+3C

aSO4+3H2O （1）

隨后又發(fā)展了一些制備三氟化砷的其他方法，用反應(yīng)時(shí)表示如下：

2AsCl3+3F22AsF3+3Cl2 （2）

AsCl3+3HFAsF3+3HCL （3）

As2O3+6HF2AsF3+3H2O （4）

方法（1）和方法（4）反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物中涉及到HF和H2O，不僅使AsF3的純化難以進(jìn)行，而且AsF3極易與H2O反應(yīng)生成As2O3和HF，使AsF3收率降低，同時(shí)增加了操作的難度，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。方法（3）涉及HF的分離難問題，產(chǎn)物中有HCl產(chǎn)生，對(duì)設(shè)備要求高，增加了操作上的難度。方法（2）反應(yīng)產(chǎn)物中的Cl2易與AsF3反應(yīng)生成吸濕性固體化合物AsCl2F3，堵塞系統(tǒng)管路，AsF3收率低。利用金屬砷與元素氟反應(yīng)制備三氟化砷的方法，尚未見詳細(xì)報(bào)道。但從理論上可以推知元素氟和金屬砷反應(yīng)可以生產(chǎn)砷的三價(jià)態(tài)和五價(jià)態(tài)氟化物，這兩種產(chǎn)物的比例可通過控制反應(yīng)條件進(jìn)行調(diào)整。

綜上所述，三氟化砷的制備方法可歸納如圖1所示。比較各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，基于本單位多年電解制氟工作的基礎(chǔ)條件，我們選擇金屬砷的直接氟化物進(jìn)行三氟化砷的制備，粗產(chǎn)品用精餾方法進(jìn)行純化，用耐腐蝕氣相進(jìn)行分析。該方法工藝過程簡(jiǎn)單，操作容易，對(duì)設(shè)備腐蝕小，產(chǎn)物易分離純化。

3 工藝流程及實(shí)驗(yàn)裝置

工藝流程圖1如圖2所示。試驗(yàn)裝置圖如圖3所示。

4 主要設(shè)備、原材料及工藝過程簡(jiǎn)述

4.1 主要設(shè)備、原材料

（1）制氟電解槽（2）低溫冷凍除HF阱（3）HF吸收塔（4）氟化反應(yīng)器（5）除塵器（6）精餾塔（7）真空泵（10）高純砷粉（11）氟化鈉（12）耐腐蝕氣相色譜儀

4.2 工藝過程簡(jiǎn)述

制氟車間生產(chǎn)的氟氣含有約5%的HF及N2、O2、CO2等雜質(zhì)，其中主要雜質(zhì)是HF。為避免HF進(jìn)入產(chǎn)物，在反應(yīng)前必須先將其除去。為此設(shè)置了兩級(jí)HF去除裝置，第一級(jí)冷凍到-80℃左右，先除去F2中的大量HF，少量的HF再經(jīng)過第二級(jí)NaF吸收塔在100℃條件下吸附除去，這樣處理后的F2中HF含量在1%以下。純化過的F2與金屬砷在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)除塵器后冷凍到精餾塔內(nèi)進(jìn)行精餾純化，得到產(chǎn)品進(jìn)行分析檢測(cè)。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果示例及討論

金屬砷與元素氟的反應(yīng)屬固體顆?？s小的非催化氣—— 固反應(yīng)過程。影響反應(yīng)速率的主要因素有反應(yīng)溫度，氣態(tài)反應(yīng)物濃度、壓力及固體反應(yīng)物顆粒大小等。在實(shí)驗(yàn)中，固體反應(yīng)物顆粒大小可容易通過粉碎等方法做到，因此可不作為考慮主要因素，我們主要考查反應(yīng)溫度和反應(yīng)物氟氣壓力對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物組成的影響。表1給出了不同反應(yīng)溫度和氣態(tài)反應(yīng)物壓力條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在300 ℃以下，氟化壓力0.1 MPa～0.15 MPa條件下，三氟化砷選擇性最佳，反應(yīng)溫度超過350 ℃，三氟化砷選擇性減少，而五氟化砷選擇性相應(yīng)增大。我們認(rèn)為這主要是隨著溫度升高，有利于三氟化砷與氟氣進(jìn)一步反應(yīng)生成五氟化砷，溫度低則有利于三氟化砷的生成。但反應(yīng)溫度升高和氟氣壓力增大有利于加快反應(yīng)速度，見表1、2所示。

注：XAsF3=

XAsF5=

粗產(chǎn)品主成分為三氟化砷和五氟化砷，主要雜質(zhì)為HF、F2、O2、N2、CO2等。各組分沸點(diǎn)列于表三所示

從表3可以看出，輕組分F2、O2、N2和CO2與主成分沸點(diǎn)相差很大，經(jīng)冷凍抽空即可除去。AsF3和 AsF5，HF的分離用簡(jiǎn)易精餾塔進(jìn)行。控制塔頂溫度在-53～60 ℃之間回收AsF5。三氟化砷和氟化氫沸點(diǎn)相差不大，分離較為困難，由于本工作采取了對(duì)氟氣在進(jìn)入反應(yīng)器與砷反應(yīng)前的兩級(jí)純化除HF技術(shù)，保證了產(chǎn)物中HF含量不會(huì)超過1%。為了去除殘存的少量HF，控制釜溫在60 ℃左右，頂溫在30 ℃左右全回流，最后從塔頂去除HF。AsF3回收溫度控制頂在60～63 ℃之間。所得產(chǎn)品純度如表4所示。

6 結(jié)語

采用金屬砷與元素氟反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了三氟化砷的制備。產(chǎn)品三氟化砷純度達(dá)到99.0%以上，實(shí)際應(yīng)用結(jié)果與進(jìn)口同類產(chǎn)品水平相當(dāng)，完全可以替代進(jìn)口，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

建立了批量生產(chǎn)裝置，在確定工藝條件即反應(yīng)溫度大約300 ℃上下，氟氣壓力0.1 MPa左右，氟氣轉(zhuǎn)化率大于95%，金屬砷的轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%以上，三氟化砷的選擇性大于90%。

本工藝方法操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全，設(shè)備腐蝕輕微，無三廢污染。endprint

摘 要：以砷單質(zhì)和氟氣為原料，采用氣固法制備三氟化砷，研究了反應(yīng)溫度和反應(yīng)物氟氣壓力對(duì)反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，制備AsF3的最佳條件：反應(yīng)過程溫度控制在300 ℃左右，氟氣壓力控制在0.1MPa。此條件下，得到純度99%以上的三氟化砷產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：砷 氟氣 三氟化砷

中圖分類號(hào)：TN304 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（a）-0060-02

隨著微電子器件不斷向高度集成化合高速發(fā)展，微電子工藝對(duì)基礎(chǔ)材料提出了越來越高的要求。三氟化砷作為微電子器件制造工藝過程中必不可少的重要基礎(chǔ)材料，其質(zhì)量直接影響到生產(chǎn)過程中產(chǎn)品成品率及器件的性能。國(guó)內(nèi)微電子工業(yè)領(lǐng)域使用的三氟化砷長(zhǎng)期以來一直依靠進(jìn)口。因此，開展三氟化砷的制備方法研究，建立批量生產(chǎn)裝置，提供滿足使用要求的質(zhì)量可靠的產(chǎn)品，對(duì)促進(jìn)我國(guó)微電子工業(yè)技術(shù)的發(fā)展及微電子基礎(chǔ)材料的國(guó)產(chǎn)化都具有重要意義。

1 三氟化砷的物理化學(xué)性質(zhì)

三氟化砷為無色油狀液體；分子式AsF3，分子量131.91；熔點(diǎn)-85 ℃，沸點(diǎn)63.0 ℃，比重2.67（0 ℃）。遇潮濕空氣易水解生成As2O3和HF?？扇苡谝掖?、乙醚和苯。劇毒，吸入過量會(huì)引起頭痛，呼吸困難，皮膚炎，神經(jīng)障礙乃至死亡等。

2 三氟化砷制備方法選擇

三氟化砷最早是由Dumas在1862年用過量的濃硫酸處理氟化鈣和三氧化二砷的混合物而發(fā)現(xiàn)的。反應(yīng)式如下：

As2O3+3CaF2+H2SO42AsF3+3C

aSO4+3H2O （1）

隨后又發(fā)展了一些制備三氟化砷的其他方法，用反應(yīng)時(shí)表示如下：

2AsCl3+3F22AsF3+3Cl2 （2）

AsCl3+3HFAsF3+3HCL （3）

As2O3+6HF2AsF3+3H2O （4）

方法（1）和方法（4）反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物中涉及到HF和H2O，不僅使AsF3的純化難以進(jìn)行，而且AsF3極易與H2O反應(yīng)生成As2O3和HF，使AsF3收率降低，同時(shí)增加了操作的難度，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。方法（3）涉及HF的分離難問題，產(chǎn)物中有HCl產(chǎn)生，對(duì)設(shè)備要求高，增加了操作上的難度。方法（2）反應(yīng)產(chǎn)物中的Cl2易與AsF3反應(yīng)生成吸濕性固體化合物AsCl2F3，堵塞系統(tǒng)管路，AsF3收率低。利用金屬砷與元素氟反應(yīng)制備三氟化砷的方法，尚未見詳細(xì)報(bào)道。但從理論上可以推知元素氟和金屬砷反應(yīng)可以生產(chǎn)砷的三價(jià)態(tài)和五價(jià)態(tài)氟化物，這兩種產(chǎn)物的比例可通過控制反應(yīng)條件進(jìn)行調(diào)整。

綜上所述，三氟化砷的制備方法可歸納如圖1所示。比較各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，基于本單位多年電解制氟工作的基礎(chǔ)條件，我們選擇金屬砷的直接氟化物進(jìn)行三氟化砷的制備，粗產(chǎn)品用精餾方法進(jìn)行純化，用耐腐蝕氣相進(jìn)行分析。該方法工藝過程簡(jiǎn)單，操作容易，對(duì)設(shè)備腐蝕小，產(chǎn)物易分離純化。

3 工藝流程及實(shí)驗(yàn)裝置

工藝流程圖1如圖2所示。試驗(yàn)裝置圖如圖3所示。

4 主要設(shè)備、原材料及工藝過程簡(jiǎn)述

4.1 主要設(shè)備、原材料

（1）制氟電解槽（2）低溫冷凍除HF阱（3）HF吸收塔（4）氟化反應(yīng)器（5）除塵器（6）精餾塔（7）真空泵（10）高純砷粉（11）氟化鈉（12）耐腐蝕氣相色譜儀

4.2 工藝過程簡(jiǎn)述

制氟車間生產(chǎn)的氟氣含有約5%的HF及N2、O2、CO2等雜質(zhì)，其中主要雜質(zhì)是HF。為避免HF進(jìn)入產(chǎn)物，在反應(yīng)前必須先將其除去。為此設(shè)置了兩級(jí)HF去除裝置，第一級(jí)冷凍到-80℃左右，先除去F2中的大量HF，少量的HF再經(jīng)過第二級(jí)NaF吸收塔在100℃條件下吸附除去，這樣處理后的F2中HF含量在1%以下。純化過的F2與金屬砷在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)除塵器后冷凍到精餾塔內(nèi)進(jìn)行精餾純化，得到產(chǎn)品進(jìn)行分析檢測(cè)。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果示例及討論

金屬砷與元素氟的反應(yīng)屬固體顆?？s小的非催化氣—— 固反應(yīng)過程。影響反應(yīng)速率的主要因素有反應(yīng)溫度，氣態(tài)反應(yīng)物濃度、壓力及固體反應(yīng)物顆粒大小等。在實(shí)驗(yàn)中，固體反應(yīng)物顆粒大小可容易通過粉碎等方法做到，因此可不作為考慮主要因素，我們主要考查反應(yīng)溫度和反應(yīng)物氟氣壓力對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物組成的影響。表1給出了不同反應(yīng)溫度和氣態(tài)反應(yīng)物壓力條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在300 ℃以下，氟化壓力0.1 MPa～0.15 MPa條件下，三氟化砷選擇性最佳，反應(yīng)溫度超過350 ℃，三氟化砷選擇性減少，而五氟化砷選擇性相應(yīng)增大。我們認(rèn)為這主要是隨著溫度升高，有利于三氟化砷與氟氣進(jìn)一步反應(yīng)生成五氟化砷，溫度低則有利于三氟化砷的生成。但反應(yīng)溫度升高和氟氣壓力增大有利于加快反應(yīng)速度，見表1、2所示。

注：XAsF3=

XAsF5=

粗產(chǎn)品主成分為三氟化砷和五氟化砷，主要雜質(zhì)為HF、F2、O2、N2、CO2等。各組分沸點(diǎn)列于表三所示

從表3可以看出，輕組分F2、O2、N2和CO2與主成分沸點(diǎn)相差很大，經(jīng)冷凍抽空即可除去。AsF3和 AsF5，HF的分離用簡(jiǎn)易精餾塔進(jìn)行?？刂扑敎囟仍?53～60 ℃之間回收AsF5。三氟化砷和氟化氫沸點(diǎn)相差不大，分離較為困難，由于本工作采取了對(duì)氟氣在進(jìn)入反應(yīng)器與砷反應(yīng)前的兩級(jí)純化除HF技術(shù)，保證了產(chǎn)物中HF含量不會(huì)超過1%。為了去除殘存的少量HF，控制釜溫在60 ℃左右，頂溫在30 ℃左右全回流，最后從塔頂去除HF。AsF3回收溫度控制頂在60～63 ℃之間。所得產(chǎn)品純度如表4所示。

6 結(jié)語

采用金屬砷與元素氟反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了三氟化砷的制備。產(chǎn)品三氟化砷純度達(dá)到99.0%以上，實(shí)際應(yīng)用結(jié)果與進(jìn)口同類產(chǎn)品水平相當(dāng)，完全可以替代進(jìn)口，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

建立了批量生產(chǎn)裝置，在確定工藝條件即反應(yīng)溫度大約300 ℃上下，氟氣壓力0.1 MPa左右，氟氣轉(zhuǎn)化率大于95%，金屬砷的轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%以上，三氟化砷的選擇性大于90%。

本工藝方法操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全，設(shè)備腐蝕輕微，無三廢污染。endprint

摘 要：以砷單質(zhì)和氟氣為原料，采用氣固法制備三氟化砷，研究了反應(yīng)溫度和反應(yīng)物氟氣壓力對(duì)反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，制備AsF3的最佳條件：反應(yīng)過程溫度控制在300 ℃左右，氟氣壓力控制在0.1MPa。此條件下，得到純度99%以上的三氟化砷產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：砷 氟氣 三氟化砷

中圖分類號(hào)：TN304 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（a）-0060-02

隨著微電子器件不斷向高度集成化合高速發(fā)展，微電子工藝對(duì)基礎(chǔ)材料提出了越來越高的要求。三氟化砷作為微電子器件制造工藝過程中必不可少的重要基礎(chǔ)材料，其質(zhì)量直接影響到生產(chǎn)過程中產(chǎn)品成品率及器件的性能。國(guó)內(nèi)微電子工業(yè)領(lǐng)域使用的三氟化砷長(zhǎng)期以來一直依靠進(jìn)口。因此，開展三氟化砷的制備方法研究，建立批量生產(chǎn)裝置，提供滿足使用要求的質(zhì)量可靠的產(chǎn)品，對(duì)促進(jìn)我國(guó)微電子工業(yè)技術(shù)的發(fā)展及微電子基礎(chǔ)材料的國(guó)產(chǎn)化都具有重要意義。

1 三氟化砷的物理化學(xué)性質(zhì)

三氟化砷為無色油狀液體；分子式AsF3，分子量131.91；熔點(diǎn)-85 ℃，沸點(diǎn)63.0 ℃，比重2.67（0 ℃）。遇潮濕空氣易水解生成As2O3和HF?？扇苡谝掖?、乙醚和苯。劇毒，吸入過量會(huì)引起頭痛，呼吸困難，皮膚炎，神經(jīng)障礙乃至死亡等。

2 三氟化砷制備方法選擇

三氟化砷最早是由Dumas在1862年用過量的濃硫酸處理氟化鈣和三氧化二砷的混合物而發(fā)現(xiàn)的。反應(yīng)式如下：

As2O3+3CaF2+H2SO42AsF3+3C

aSO4+3H2O （1）

隨后又發(fā)展了一些制備三氟化砷的其他方法，用反應(yīng)時(shí)表示如下：

2AsCl3+3F22AsF3+3Cl2 （2）

AsCl3+3HFAsF3+3HCL （3）

As2O3+6HF2AsF3+3H2O （4）

方法（1）和方法（4）反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物中涉及到HF和H2O，不僅使AsF3的純化難以進(jìn)行，而且AsF3極易與H2O反應(yīng)生成As2O3和HF，使AsF3收率降低，同時(shí)增加了操作的難度，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。方法（3）涉及HF的分離難問題，產(chǎn)物中有HCl產(chǎn)生，對(duì)設(shè)備要求高，增加了操作上的難度。方法（2）反應(yīng)產(chǎn)物中的Cl2易與AsF3反應(yīng)生成吸濕性固體化合物AsCl2F3，堵塞系統(tǒng)管路，AsF3收率低。利用金屬砷與元素氟反應(yīng)制備三氟化砷的方法，尚未見詳細(xì)報(bào)道。但從理論上可以推知元素氟和金屬砷反應(yīng)可以生產(chǎn)砷的三價(jià)態(tài)和五價(jià)態(tài)氟化物，這兩種產(chǎn)物的比例可通過控制反應(yīng)條件進(jìn)行調(diào)整。

綜上所述，三氟化砷的制備方法可歸納如圖1所示。比較各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，基于本單位多年電解制氟工作的基礎(chǔ)條件，我們選擇金屬砷的直接氟化物進(jìn)行三氟化砷的制備，粗產(chǎn)品用精餾方法進(jìn)行純化，用耐腐蝕氣相進(jìn)行分析。該方法工藝過程簡(jiǎn)單，操作容易，對(duì)設(shè)備腐蝕小，產(chǎn)物易分離純化。

3 工藝流程及實(shí)驗(yàn)裝置

工藝流程圖1如圖2所示。試驗(yàn)裝置圖如圖3所示。

4 主要設(shè)備、原材料及工藝過程簡(jiǎn)述

4.1 主要設(shè)備、原材料

（1）制氟電解槽（2）低溫冷凍除HF阱（3）HF吸收塔（4）氟化反應(yīng)器（5）除塵器（6）精餾塔（7）真空泵（10）高純砷粉（11）氟化鈉（12）耐腐蝕氣相色譜儀

4.2 工藝過程簡(jiǎn)述

制氟車間生產(chǎn)的氟氣含有約5%的HF及N2、O2、CO2等雜質(zhì)，其中主要雜質(zhì)是HF。為避免HF進(jìn)入產(chǎn)物，在反應(yīng)前必須先將其除去。為此設(shè)置了兩級(jí)HF去除裝置，第一級(jí)冷凍到-80℃左右，先除去F2中的大量HF，少量的HF再經(jīng)過第二級(jí)NaF吸收塔在100℃條件下吸附除去，這樣處理后的F2中HF含量在1%以下。純化過的F2與金屬砷在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)除塵器后冷凍到精餾塔內(nèi)進(jìn)行精餾純化，得到產(chǎn)品進(jìn)行分析檢測(cè)。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果示例及討論

金屬砷與元素氟的反應(yīng)屬固體顆?？s小的非催化氣—— 固反應(yīng)過程。影響反應(yīng)速率的主要因素有反應(yīng)溫度，氣態(tài)反應(yīng)物濃度、壓力及固體反應(yīng)物顆粒大小等。在實(shí)驗(yàn)中，固體反應(yīng)物顆粒大小可容易通過粉碎等方法做到，因此可不作為考慮主要因素，我們主要考查反應(yīng)溫度和反應(yīng)物氟氣壓力對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物組成的影響。表1給出了不同反應(yīng)溫度和氣態(tài)反應(yīng)物壓力條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在300 ℃以下，氟化壓力0.1 MPa～0.15 MPa條件下，三氟化砷選擇性最佳，反應(yīng)溫度超過350 ℃，三氟化砷選擇性減少，而五氟化砷選擇性相應(yīng)增大。我們認(rèn)為這主要是隨著溫度升高，有利于三氟化砷與氟氣進(jìn)一步反應(yīng)生成五氟化砷，溫度低則有利于三氟化砷的生成。但反應(yīng)溫度升高和氟氣壓力增大有利于加快反應(yīng)速度，見表1、2所示。

注：XAsF3=

XAsF5=

粗產(chǎn)品主成分為三氟化砷和五氟化砷，主要雜質(zhì)為HF、F2、O2、N2、CO2等。各組分沸點(diǎn)列于表三所示

從表3可以看出，輕組分F2、O2、N2和CO2與主成分沸點(diǎn)相差很大，經(jīng)冷凍抽空即可除去。AsF3和 AsF5，HF的分離用簡(jiǎn)易精餾塔進(jìn)行。控制塔頂溫度在-53～60 ℃之間回收AsF5。三氟化砷和氟化氫沸點(diǎn)相差不大，分離較為困難，由于本工作采取了對(duì)氟氣在進(jìn)入反應(yīng)器與砷反應(yīng)前的兩級(jí)純化除HF技術(shù)，保證了產(chǎn)物中HF含量不會(huì)超過1%。為了去除殘存的少量HF，控制釜溫在60 ℃左右，頂溫在30 ℃左右全回流，最后從塔頂去除HF。AsF3回收溫度控制頂在60～63 ℃之間。所得產(chǎn)品純度如表4所示。

6 結(jié)語

采用金屬砷與元素氟反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了三氟化砷的制備。產(chǎn)品三氟化砷純度達(dá)到99.0%以上，實(shí)際應(yīng)用結(jié)果與進(jìn)口同類產(chǎn)品水平相當(dāng)，完全可以替代進(jìn)口，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

建立了批量生產(chǎn)裝置，在確定工藝條件即反應(yīng)溫度大約300 ℃上下，氟氣壓力0.1 MPa左右，氟氣轉(zhuǎn)化率大于95%，金屬砷的轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%以上，三氟化砷的選擇性大于90%。

本工藝方法操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全，設(shè)備腐蝕輕微，無三廢污染。endprint