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DD200422A1 - METHOD FOR REMOVING DIPHOSPHAN FROM MONOPHOSPHIC-CONTAINING GASES - Google Patents

METHOD FOR REMOVING DIPHOSPHAN FROM MONOPHOSPHIC-CONTAINING GASES Download PDF

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Publication number
DD200422A1
DD200422A1 DD23369281A DD23369281A DD200422A1 DD 200422 A1 DD200422 A1 DD 200422A1 DD 23369281 A DD23369281 A DD 23369281A DD 23369281 A DD23369281 A DD 23369281A DD 200422 A1 DD200422 A1 DD 200422A1
Authority
DD
German Democratic Republic
Prior art keywords
diphosphane
monophosphane
phosphines
gases
removal
Prior art date
Application number
DD23369281A
Other languages
German (de)
Inventor
Rolf Kurze
Dieter Ober
Barbara Piske
Dietmar Zobel
Doris Gisbier
Karl-Heinz Ebersbach
Original Assignee
Rolf Kurze
Dieter Ober
Barbara Piske
Dietmar Zobel
Doris Gisbier
Ebersbach Karl Heinz
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Filing date
Publication date
Application filed by Rolf Kurze, Dieter Ober, Barbara Piske, Dietmar Zobel, Doris Gisbier, Ebersbach Karl Heinz filed Critical Rolf Kurze
Priority to DD23369281A priority Critical patent/DD200422A1/en
Publication of DD200422A1 publication Critical patent/DD200422A1/en

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  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur quantitativen Entfernung von Diphosphan einschliesslich hoeherer Phosphane aus monophosphanhaltigen Gasen. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist, ein technologisch einfaches Verfahren zu entwickeln, bei dem durch geeignete Katalysatoren die thermische Zersetzung unterhalb des Siedepunktes des gelben Phosphors erfolgen soll. Es wurde gefunden, dass ein mit Diphosphan und hoeheren Phosphanen verunreinigtes Monophosphan, das Fremdgase enthalten kann gegebenenfalls mit einem Inertgas versetzt wird, mit Hilfe eines Fluessigabscheiders die leicht kondensierbaren Verunreinigungen wie Wasser und P ind 4 teilweise abgeschieden werden und ueber einen Kontaktturm, der poroese und oberflaechenaktive Feststoffe enthaelt, bei Temperaturen von 100-280 Grad C und Verweilzeiten von 1-100 sec geleitet wird, anschliessend wie bekannt gelber Phosphor auskondensiert und die P-Abtrennung durch eine Waesche mit konzentrierter Phosphorsaeure vervollstaendigt wird. Phosphan kann als Ausgangsverbindung fuer die Herstellung von organischen P-Verbindungen und die hochreiner Form als Dotiergas in der mikroelektrischen Industrie eingesetzt werden.The invention relates to a process for the quantitative removal of diphosphane including higher phosphines from monophosphane-containing gases. The object and the object of the invention is to develop a technologically simple process in which the catalysts are to be used for thermal decomposition below the boiling point of the yellow phosphorus by suitable catalysts. It has been found that a monophosphane contaminated with diphosphane and higher phosphines, which may contain foreign gases may be added with an inert gas, by means of a Fluigigabscheiders easily condensable impurities such as water and P ind 4 are partially deposited and via a contact tower, the porous and contains surface-active solids, is passed at temperatures of 100-280 degrees C and residence times of 1-100 sec, then as known yellow phosphorus condensed and the P-separation is completed by a laundry with concentrated phosphoric acid. Phosphane can be used as a starting compound for the production of organic P compounds and the highly pure form as a doping gas in the microelectric industry.

Description

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. O1LLJl. XZXX ZjUJ. JLAiJ. OJ- CxXiUIiX V OjU 1/J.pllOö MXlCUJ. CiUO iUW, O 1 LLJl. XZXX YYYY. JLAiJ. OJ- CxXiUIiX V OjU 1 / J.pllOö MXlCUJ. CiUo iUW

phanhaltigen Gasenphane-containing gases

Anwendungsgebiet der Erfindung;Field of application of the invention;

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur quantitativen Entfernung von Diphosphan einschließlich höherer Phosphane aus monophosphanhaltigen Gasen, wie sie vorzugsweise bei der Umsetzung von gelbem Phosphor mit Laugen in wässrigen Medium bs7v', Hydrolyse von Phosphiden mit Wasser oder Säuren anfallen,The invention relates to a process for the quantitative removal of diphosphane including higher phosphines from monophosphane-containing gases, as they are preferably obtained in the reaction of yellow phosphorus with alkalis in aqueous medium bs7v ', hydrolysis of phosphides with water or acids,

Phosphan (PHo) ist eine technisch vielseitig einsetzbare Ausgangsverbindung für die Herstellung von organischen P-Verbindüngen. In hochreiner Porm wird es auch als Dotiergas in der mikroelektronischen Industrie benötigt.Phosphane (PHo) is a technically versatile starting compound for the production of organic P-compounds. In high purity Porm it is also needed as a doping gas in the microelectronic industry.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Um qualitativ hohen Ansprüchen der PH„-7erwertung zu genügen, werden im technischen Maßstab PH--Gewinnungsνerfahren eingesetzt, die einen teilweise sehr hohen Rohstoffeinsatz erfordern:In order to meet high quality requirements of the pH7 evaluation, PH recovery processes are used on an industrial scale, which in some cases require very high raw material input:

Umsetzung von PCI« mit Hydriden (GB-Pat. 1.049.216 vom 26.05.1965, C 01 b 3/00), Herstellung und Hydrolyse von Magnesiumphosphid (SU-Pat. 497.224 vom 15.02.1974, C 01 b 25/Ο6), Einsatz von brennbaren Lösungsmitteln wie Alkohole zur Umsetzung von gelbem Phosphor mit ITaOH (DE-OS 2,632.316 vom 17.Ο7.1976, C 01 b 25/Ob). NachReaction of PCI with Hydrides (GB Pat. No. 1,049,216 of May 26, 1965, C 01 b 3/00), Preparation and Hydrolysis of Magnesium Phosphide (SU Pat 497,224 of 15.02.1974, C 01 b 25/6) , Use of combustible solvents such as alcohols for the reaction of yellow phosphorus with ITaOH (DE-OS 2,632,316 from 17.7.1776, C 01 b 25 / Ob). To

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diesen Verfahren entstehen diphosphanfreie bzw. sehr diphosphanarme Gase.These processes produce diphosphane-free or very low-diphosphane gases.

Die bei der Umsetzung von gelbem Phosphor, auch in Form von P-Schlamm, mit Laugen in wässriger Lösung anfallenden PH~-haltigen Gase sind mitbedingt durch ihren hohen Diphosphangehalt für verschiedene Einsatzzwecke ungeeignet. Diphosphan zersetzt sich bekanntermaßen bereits langsam bei Zimmertemperatur unter Bildung fester Phosphorwasserstoffe. Dies führt b.ei der Verarbeitung derartiger Gase zu den verschiedensten technologischen Schwierigkeiten:The incurred in the implementation of yellow phosphorus, including in the form of P-sludge, with alkalis in aqueous solution PH ~ -containing gases are mitbedingt by their high Diphosphanghalt for various purposes unsuitable. Diphosphine is known to decompose already slowly at room temperature to form solid phosphine. This leads b.ei the processing of such gases to a variety of technological difficulties:

- Die festen Phosphorwasserstoffe scheiden sich an Apparat et eilen, Innenwandungen von Rohrleitungen, in Ventilen und Absperrorganen ab und führen leicht zu Verstopfungen·The solid hydrogen phosphide precipitates on the apparatus, on the inner walls of pipelines, in valves and shut-off devices and easily leads to blockages.

- Sie beeinträchtigen die Wirkungsweise von Sorbentien und Katalysatoren z.B. bei Reinigungs- und Umsetzungsreaktionen des Phosphans.They impair the action of sorbents and catalysts, e.g. in purification and reaction reactions of the phosphine.

- Die aus dem Phosphan entstehenden Endprodukte werden durch die Abscheidung von festen Phosphorwasserstoffen verunreinigt.- The resulting from the phosphane end products are contaminated by the deposition of solid phosphine.

- Die nachträgliche Reinigung der mit festen Phosphorwasserstoffen belegten Apparateteile ist schwierig, arbeits- und zeitaufwendig.- The subsequent cleaning of occupied with solid phosphine apparatus parts is difficult, laborious and time consuming.

Zur Abtrennung von Diphosphan aus derartigen Gasen kommen verschiedene Verfahrensmöglichkeiten in Frage. Ungeeignet für eine quantitative Diphosphan-Abtrennung sind die Methoden der fraktionierten Kondensation bzw. der katalytischen Zersetzung durch Mineralsäuren· Bereits bei mäßigen Strömungsgeschwindigkeiten erweist es sich praktisch als unmöglich, geringe Diphosphanmengen aus monophosphanhaltigen Gasströmen auch bei Einsatz hoher Kühlkapazitäten zu entfernen. Mineralsäuren wie HCl und Η-,ΡΟ. beschleunigen zwar die Diphosphanzersetzung zu festen Phosphorwasserstoffen, ermög-For the separation of diphosphane from such gases, various process options come into question. Unsuitable for quantitative diphosphane separation are the methods of fractional condensation or catalytic decomposition by mineral acids. Even at moderate flow rates, it is practically impossible to remove small amounts of diphosphane from monophosphane-containing gas streams even when using high cooling capacities. Mineral acids such as HCl and Η-, ΡΟ. Although accelerating the diphosphate decomposition to solid phosphines, it is possible to

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lichen aber keine quantitative Zersetzung. Darüber hinaus treten in kurzer Zeit technologische Schwierigkeiten wie Verstopfungen auf, wenn man versucht, mittels Frittenböden eine innige Vermischung des Gasstromes mit der Mineralsäure herbeizuführen. Leicht flüchtige Mineralsäuren wie .HCl verunreinigen zusätzlich den Phosphorgasstrom.but no quantitative decomposition. In addition, occur in a short time technological difficulties such as blockages, when trying to bring about an intimate mixing of the gas stream with the mineral acid by means of frit soils. Volatile mineral acids such as .HCl additionally contaminate the phosphorus gas stream.

Poröse Stoffe wie Kohle, Bimsstein und Calciumchlorid beschleunigen auch die Zersetzung des Bipho3phaas zu festen Phosphorv/asserstoffen (A* Stock, W* Böttger und W. Lenger, Ber. Deut. Cheni. Ges. 42 (1909) 2839, DD-AP 131.009 = DE-OS 2.632·316 vom 17.07.1976). Da sich die Oberfläche der porösen Stoffe rasch mit dan festen Phosphorwasserstoffen belädt, sinkt deren Wirksamkeit hinsichtlich der Beschleunigung der Diphosphanzersetzung rasch ab. Der Einsatz derartiger poröser Stoffe ist so vorzugsweise auf Verfahren wie z.B. die Umsetzung von P, mit ITaOH in alkoholischer Lösung beschränkt,- wo nur sehr geringe Mengen an Diphosphan entstehen. Der Einsatz brennbarer Lösungsmittel wie Alkohole al3 Reaktionsmedium erfordert aber nicht unbeträchtliche arbeit sschutztechnische Aufwendungen.Porous substances such as coal, pumice, and calcium chloride also accelerate the decomposition of Bipho3phaas into solid phosphorus compounds (A * Stock, W * Böttger and W. Lenger, Ber. Deut. Cheni. Ges. 42 (1909) 2839, DD-AP 131.009 = DE-OS 2,632 · 316 from 17.07.1976). As the surface of the porous material rapidly charges with solid hydrogen phosphide, its effectiveness in accelerating diphosphorus decomposition rapidly decreases. The use of such porous substances is thus preferably limited to processes such as the reaction of P with ITaOH in alcoholic solution, where only very small amounts of diphosphane are formed. However, the use of combustible solvents such as alcohols al3 reaction medium requires not inconsiderable work safety expenses.

Der thermische Zersetzung höherer Phosphane, insbesondere von I*2^4* "^21 ^ο3Ρ^ο;Ε1» Monophosphan und Wasserstoff erfordert sehr hohe Temperaturen (450 0C: M. Baudier, H, Ständeke und J. Dobbers, Z. anorg. allg· Chem. 353 (1967) 122). Mit Hilfe eines Quarzkontaktes läßt sich die Zersetzungstemperatur von Polyphosphanen in Phosphor und Monophosphan auf 300 0C absenken (M. Baudier und L. Schmidt, Uaturwiss. 46 (1959) 577).The thermal decomposition higher phosphines, in particular from I * 2 ^ 4 * "^ ^ 21 ^ ο3 Ρ ο; Ε1" monophosphane and hydrogen requires very high temperatures (450 0 C: M. Baudier, H, and J. Ständeke Dobbers, Z . anorg. gen · Chem. 353 (1967) 122). with the help of a quartz contact the decomposition temperature of polyphosphanes in phosphorus and monophosphane can to 300 0 C lower (M. Baudier and L. Schmidt, Uaturwiss. 46 (1959) 577) ,

3 PnHn + 2 * (n * 2) PH3 + (2 η - 2) P 3 P n H n + 2 * (n * 2) PH 3 + (2 η - 2) P

Erforderlich ist jedoch noch eine recht hohe Zersetzungstemperatur, die über dem Siedepunkt des gelben Phosphors liegt. Die bisher bekannten Verfahren zur Abtrennung von Diphosphan sind auf Grund dieser dargelegtenHowever, a fairly high decomposition temperature, which is above the boiling point of the yellow phosphorus, is still required. The hitherto known processes for the separation of diphosphane are based on this set forth

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Mangel für einen technischen Einsatz ungeeignet, bzw. mit zu hohen Kosten und Aufwendungen verbunden·Deficiency unsuitable for technical use, or associated with excessive costs and expenses

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Entfernung von Diphosphan und höherer Phosphane aus monophosphanhaltigen Gasen, ohne daß dabei durch die Abscheidung von festen Phosphorwasserstoffen technische Störungen und Schwierigkeiten entstehen·The aim of the invention is the removal of diphosphane and higher phosphines from monophosphane-containing gases, without causing by the deposition of solid phosphine technical disturbances and difficulties ·

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, ein technologisch einfaches Verfahren zur Entfernung von Diphosphan und höherer Phosphane aus monophosphanhaltigen Gasen durch thermische Zersetzung zu entwickeln, wobei durch geeignete Katalysatoren die Zersetzung unterhalb des Siedepunktes des gelben Phosphors erfolgen soll. Es wurde gefunden, daß ein mit Diphosphan und höheren Phosphanen verunreinigtes Monophosphan, das weitere Premdgase enthalten kann, von dem Diphosphan und höheren Phosphanen quantitativ befreit werden kann, wenn das Rohgas, dem gegebenenfalls ein Inertgas oder Inertgasgemisch zugemi3cht wird, bei Temperaturen von 100 bis 280 0C, vorzugsweise 150 bis 250 0C durch einen Kontaktturm, der poröse und oberflächenaktive Peststoffe enthält, bei Yerweilzeiten von 1 bis 100 see, vorzugsweise 5 bis 20 see geleitet wird, wobei das Diphosphan und die höheren Phosphane in Monophosphan, gelben Phosphor und gegebenenfalls Wasserstoff zersetzt werden* Als Ausgangsgasgemische eignen sich alle bei der Synthese von Monophosphan anfallenden Gasgemische, die je nach den technologischen Bedingungen und Ausgangsrohstoffen Verunreinigungen an Premgasen wie Wasser, Stickstoff, Argon, Helium, CO2, CO, Acetylen, Alkane, Olefine, Elementarphosphor, Arsenwasserstoff, WasserstoffThe object of the invention is to develop a technologically simple process for the removal of diphosphane and higher phosphines from monophosphorus-containing gases by thermal decomposition, which should be carried out by suitable catalysts, the decomposition below the boiling point of the yellow phosphorus. It has been found that a monophosphane contaminated with diphosphane and higher phosphines, which may contain further premegases, can be quantitatively freed from the diphosphane and higher phosphines if the crude gas, optionally admixed with an inert gas or inert gas mixture, is at temperatures of from 100 to 280 0 C, preferably 150 to 250 0 C by a contact tower containing porous and surface-active pesticides, at Yerweilzeiten of 1 to 100 see, preferably 5 to 20 see, wherein the diphosphane and the higher phosphines in monophosphine, yellow phosphorus and optionally Hydrogen decomposable * Suitable starting gas mixtures are all occurring in the synthesis of monophosphane gas mixtures, depending on the technological conditions and raw materials starting impurities such as water, nitrogen, argon, helium, CO 2 , CO, acetylene, alkanes, olefins, elemental phosphorus, Arsine, hydrogen

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und. Säuren enthalten können. "Vorzugsweise verwendet man Phosphangasgemische, die bei der Hydrolyse von Phosphiden mit 7»'aöser oder Säuren bävv. die bei der Uüisaetzung von Element ar phosphor (auch in Form von P-Schlamm) mit Laugen anfallen« Geeignet sind auch phosphanhaltige Gase, die bei der Umsetzung von gelbem Phosphor mit Wasser an Aktivkohlekontakten erhalten werden» Je nachdem bereits vorhandenen. Fremdgasanteil, dem Gehalt an Diphosphan und höheren Phosphinen und der Temperatur in der Kontaktzone mischt man gegebenenfalls ein Inertgas oder Inertgasgemisch zu, wozu sich vorzugsweise Stickstoff, Helium, Argon oder Wasserstoff eignen. Auf diese -Art und Weise wird erreicht, daß der Partialdampfdruck des gebildeten Elementarphosphors unterhalb des Gleichgewichtsdampfdruckes des P. bei der jeweiligen TemOeratur zu liegen kommt, so daI3 sine Kondensation des gelben Phosphors in der Kontaktmasse und in dem Kontaktturm vermieden wird* Dadurch kann eine ständige Wirksamkeit der porösen und oberflächenaktiven Stoffe gewährleistet werden. Das Verfahren ist bevorzugt für ΡΗ-,-Herstellungsvarianten geeignet, wo beim ümsetzungsprozeß gewisse Inertgasanteile, z.B. H^, entstehen oder wo zusätzliche Trägergase u.a. für den nachfolgenden Phosphinumsetzungsprozeß benötigt werden. Es ist aber auch auf phosphinhaltige Gase anwendbar, die größere Mengen an Inert- und Fremdgase enthalten und wo der PH.,-Gehalt < 10 % beträgt,and. May contain acids. "It is preferable to use phosphine gas mixtures which are obtained in the hydrolysis of phosphides with 7" acid or acids, which are formed by the addition of elemental phosphorus (also in the form of P-sludge) to lyes. "Phosphane-containing gases are also suitable Depending on the amount of foreign gas present, the content of diphosphane and higher phosphines and the temperature in the contact zone, an inert gas or inert gas mixture may be mixed, preferably nitrogen, helium, argon or In this way it is achieved that the partial vapor pressure of the elementary phosphor formed is below the equilibrium vapor pressure of the P. at the respective temperature, so that condensation of the yellow phosphorus in the contact mass and in the contact tower is avoided can be a constant effectiveness of the porous and surfaces active substances. The process is preferably suitable for production variants where certain inert gas components, eg H.sub.1, are formed during the conversion process or where additional carrier gases are required, inter alia, for the subsequent phosphine reduction process. But it is also applicable to phosphine-containing gases containing larger amounts of inert and foreign gases and where the PH., - Content <10 % ,

Überraschenderweise wurde gefunden, daß poröse und oberflächenaktive Stoffe bei relativ niedrigen Temperaturen Diphosphan und höhere Phos-phane quantitativ zu Monophosphan und gelbem Phosphor zersetzen. Als poröse und oberflächenaktive Peststoffe eignen sich gut Stoffe wie zeolithisch^ Molekularsiebe,· Kieselgele, Tonerdegele, Aktivkohlen, Kohlenstoffmolekularsiebe» Zum Ionenaustausch befähigte poröse und oberflächenaktive Stoffe können auch in einer teilweise mit Protonen beladenen FormSurprisingly, it has been found that porous and surfactants quantitatively decompose diphosphane and higher phosphines to monophosphine and yellow phosphorus at relatively low temperatures. Suitable porous and surface-active pesticides are substances such as zeolite, molecular sieves, silica gels, alumina gels, activated carbons, carbon molecular sieves. Porous and surface-active substances capable of ion exchange may also be present in a partially proton-loaded form

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(was leicht durch eine Säurebehandlung, z.B. Phosphorsäure, erreicht wird) eingesetzt werden, so daß zusätzliche saure Reaktionszexitren, die die Zersetzung des Diphosphans beschleunigen, vorhanden sind. Diese sauren Reaktionszentren bewirken aber im Unterschied zu den Mineralsäuren eine Di- und Pclyphosphanzersetzung zu Monophosphan und Elementarphosphor. Bei Einhaltung obiger technologischer Bedingungen waren die nach mehrwöchigen Betriebszeiten noch voll wirksamen Kontaktmassen praktisch frei von festen Phosphorwasserstoffen und Elementarphosphor, während ein mit Aktivkohle bei Zimmertemperatur betriebener Reinigungsturm in der gleichen Zeiteinheit stark mit phosphorlialtigen Produkten belegt war und keine ausreichende Reinigungswirkung mehr erbrachte«(which is easily achieved by an acid treatment, e.g., phosphoric acid), so that additional acidic reaction oxides which accelerate the decomposition of the diphosphane are present. However, these acidic reaction centers unlike the mineral acids cause a di- and Pclyphosphanzeretzung to monophosphine and elemental phosphorus. In compliance with the above technological conditions after several weeks of operation still fully effective contact masses were virtually free of solid phosphine and elemental phosphorus, while a activated charcoal at room temperature cleaning tower in the same time unit was heavily phosphorylated products and no sufficient cleaning effect more «

Die Wirkungsweise der Kontaktmassen wird somit nicht negativ durch im Gasstrom vorhandene Verunreinigungen wie CO-, Acetylene, Olefine, Alkane^ CO, Arsenwasserstoff, die hauptsächlich bei der Verarbeitung von Phosphorschlämmen unterschiedlicher Herkunft in mehr oder weniger großen Mengen (ppm-Bereich bis Prosentbereich) mit anfallen sowie aus Verunreinigungen der extra zugemischten Inertgase stammen, beeinflußt.The mode of action of the contact masses is thus not negative by present in the gas stream impurities such as CO-, acetylenes, olefins, alkanes ^ CO, arsenic, mainly in the processing of phosphorus sludges of different origin in more or less large quantities (ppm range to Prosentbereich) with incurred as well as impurities from the extra blended inert gases, influenced.

Als gleichfalls nicht störend erweist sich der Wasseranteil, der bei Pho3phandarstellungsverfahren im wässrigen Medium einige Prozent ausmacht.The proportion of water, which makes up a few percent in aqueous medium in the case of phosphorus phielding methods, likewise proves to be no problem.

Zweckmäßigerweise geht man so vor, daß man das anfallende Phosphanrohgas durch ein oder zwei Flüssigabscheider z.B. zur Abtrennung des größten Teiles der im Gasstrom vorhandenen -Wasser- und Elementarphosphormengen leitet und im möglichst ungekühlten Zustand direkt dem Kontaktturm zuleitet und dort auf die gewünschte Reaktionstemperatur bringt oder daß man das Gas erst über einen Wärmeaustauscher und dann mit der gewünschten Reaktionstemperatur in den Kontaktturm schickt» Anschließend kondensiert man die Hauptmenge des gebildeten gelben Phosphors Lind weitere Wasseranteile in einer Kühlfalle.It is expedient to proceed by passing the resulting crude phosphane gas through one or two liquid separators, e.g. for separating most of the water and elementary phosphorus amounts present in the gas stream and in the uncooled state directs the contact tower and there brings to the desired reaction temperature or that the gas is first sent through a heat exchanger and then with the desired reaction temperature in the contact tower »Then the main amount of the formed yellow phosphorus is condensed into further water portions in a cold trap.

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Die Restabscheidung des gelben Phosphors erfolgt dann mit Hilfe- von konzentrierter Phosphorsäure. Setzt man bei diesem Waschaggregat ein durchsichxiges Material ein, können anhand der (nicht)abscheidung der festen gelben Phosphorwasserstoffe leicht Aussagen zur Punktionsweise (sicherheit) des Kontakttürmes gemacht werden* Je nach dem gewünschten Verwendungszweck unterzieht man dsn von Elementarphosphor befreiten Gasstrom weiteren Reinigungsoperationen, wobei in den meisten Fällen eine anschließende Trocknung ζ,B. mit einem 4 A-Molekularsieb vorgenommen werden kann«The residual separation of the yellow phosphorus is then carried out with the aid of concentrated phosphoric acid. If a transparent material is used in this washing unit, it is easy to make statements on the puncture mode (safety) of the contact tower based on the (non) precipitation of the solid yellow phosphine * Depending on the intended use, the gas stream freed from elementary phosphorus is subjected to further purification operations in most cases a subsequent drying ζ, B. with a 4 A molecular sieve can be made «

Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß in einer technologisch sehr einfachen Art und Weise di- und polyphosphanfreies Monopho3phan aus den vergleichsweise sehr billigen Rohstoffen Elementarphosphor und Laugen wie ITaOH und/oder Ca(OH)ρ gewonnen werden kann. Die vorteilhafte Verfahrensweise ist in nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert. Beispiel 1 stallt die Verfahrensweise gemäß dem Stand der Technik dar, die Beispiele 2 bis 4 erläutern die erfindungsgemäße Verfahrensweise.The advantage of the method is that in a technologically very simple way di- and polyphosphane-free Monopho3phan from the relatively cheap raw materials elemental phosphorus and alkalis such as ITaOH and / or Ca (OH) ρ can be obtained. The advantageous procedure is explained in more detail in subsequent embodiments. Example 1 is the procedure according to the prior art, the examples 2 to 4 illustrate the procedure according to the invention.

Ausführungsbeispieleembodiments Beispiel 1example 1

Verwendet wurde ein bei der P-Schlannnaufarbeitung mittels Ua0H-Ca(0H)2-Suspension anfallendes Rohgas. Ss zeigte nach dem Passieren eines Wasserabscheiders folgende mittlere Zusammensetzung (in Klammern: die Schwankungsbreite der Gaszusammensetzung während der Versuchsdauer)«A raw gas obtained in the P-Schlannn workup using Ua0H-Ca (0H) 2 suspension was used. Ss showed the following average composition after passing through a water separator (in parentheses: the variation of the gas composition during the test period) «

PH3 ' ~40 Vol.% (20-60 Vol.%)PH 3 '~ 40 Vol. % (20-60 Vol.%)

Diphosphan -f höhere Phosphane -^3 Vol.% (1-5 Vol.%) Wasser <5 Vol.%Diphosphane -f higher phosphines - ^ 3 vol.% (1-5 vol.%) Water <5 vol.%

Stickstoff, Wasserstoff ~ 45-59 Vol.% (30-65 Vol.%) Acetylene -^2 Vol,% (1-5 VoI,%)Nitrogen, hydrogen ~ 45-59 vol.% (30-65 vol.%) Acetylenes - ^ 2 vol.,% (1-5 vol.,%)

Olefine, Alkane, CO, CO2, AsH-, P4 ~<1 Vol.%.Olefins, alkanes, CO, CO 2 , AsH-, P 4 ~ <1 vol.%.

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Das ΡΗ-,-haltige Rohgas wurde in einem weiteren Wasserabscheider auf Zimmertemperatur abgekühlt, wobei der größte !eil des Wassers, verunreinigt vor allein mit festen gelben Phosphorwasserstoffen und P., abgeschieden wurde· Dann wurde das Gasgemisch mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 40 l/h mittels einer Schlauchpumpe bei Zimmertemperatur durch einen mit Aktivkohle gefüllten Turm (Verweilzeit 10 see) hindurchgesaugt. Der Aktivkohlekontakt war vorher bei Temperaturen von 300 0C durch Überleiten von Stickstoff weitestgehend von anhaftenden Fremdgasen befreit worden» In den ersten Betriebsstunden war der ?H~-Gasstrom frei von Diphosphan und höheren Phosphanen; in der nachgeschalteten H^PO^-Waschflasche schieden sich keine gelben festen Phosphorwasserstoffe ab, das erhaltene Monophosphan war nicht selbstentzündlich. Bereits nach Betriebsseiten von 15-2Oh war auf Grund der nicht mehr vollständigen Reinigungswirkung des Aktivkohlekontaktes eine deutliche Abscheidung von gelben Phosphorwasserstoffen in der EUPO,-Waschflasche zu beobachten· Der monophosphanhaltige Gasstrom war an der Luft selbstentzündlich.The ΡΗ -, - containing crude gas was cooled to room temperature in a further water separator, wherein the largest part of the water, contaminated with alone solid yellow phosphine and P., was deposited · Then the gas mixture with a flow rate of about 40 l / h by means of a peristaltic pump at room temperature through a charcoal-filled tower (residence time 10 see) sucked through. The activated carbon contact had been freed earlier at temperatures of 300 0 C by passing nitrogen largely adhering foreign gases "In the first few hours was H ~ gas stream free of diphosphine and higher phosphines?; in the downstream H ^ PO ^ wash bottle no yellow solid phosphine precipitated, the monophosphane was not selbstentzündlich. Already after operating sides of 15-2Oh was due to the not more complete cleaning effect of the activated carbon contact a significant separation of yellow phosphine in the EUPO, wash bottle observed · The monophosphane gas stream was selbstentzündlich in air.

Beispiel 2Example 2

Das PE-5-Rohgas mit der in Beispiel 1 angegebenen Zusammensetzung wurde durch einen mit einem kugelförmigen zeolithischen 4 A-Mclekularsieb gefüllten Kontaktturm bei Temperaturen von 150 - 200 0C unter sonst analogen Betriebsbedingungen geleitet. Die Präparation der Kontaktmasse wie auch die Herstellung der Betriebsbereitschaft erfolgten,The PE-5-raw gas with the procedure given in Example 1 composition was prepared by a container filled with a spherical zeolite 4 A-Mclekularsieb contact tower at temperatures of 150 - 200 0 C conducted under otherwise analogous operating conditions. The preparation of the contact mass as well as the production of the operational readiness took place,

a) durch Behandlung des 4 A-Molekularsiebes mit überschüssiger verdünnter Phosphorsäure,a) by treating the 4 A molecular sieve with excess dilute phosphoric acid,

b) Waschen mit Wasser,b) washing with water,

c) Trocknen und Ausheizen des säurebehandelten Moleku-c) drying and heating of the acid-treated molecule

23 369223 3692

larsiebes u«a, zur Entfernung anhaftender Fremdgase im IT2-St rom bei 300 0C,larsiebes u «a, to remove adhering foreign gases in the IT 2 -St rom at 300 0 C,

Der größte Teil des bei der Zersetzung des Di- und Polyphosphana gebildeten gelben Phosphors wurde in einer mit Eis bzw. Eis-Kochsalz-Mischung temperierten Kühlfalle auskondensiert. Die Restabscheidung erfolgte in einer Waschflasche mit 8 %iger rUPO,« Hach einer Betriebszeit von rund 200 h war noch keine Bildung gelber Phosphorwasserstoffe festzustellen, der -rnonophosphanhaltige Gasstrom war nicht selbstentzündlich,The majority of the yellow phosphorus formed in the decomposition of the di- and polyphosphane was condensed out in a cold trap conditioned with ice or ice-salt mixture. The residual separation was carried out in a wash bottle with 8% rUPO, "Hach an operating time of about 200 h was still no formation of yellow phosphine to determine, the -nonophosphanhaltige gas stream was not selbstentzündlich,

Beispiel 3Example 3

Ein Gasstrom der in Beispiel 1 angegebenen. Zusammensetzung wurde mit einer Verweilzeit von 20 see durch einen mit Aktivkohle gefüllten Kontaktturm bei Temperaturen von annähernd 250 0G unter sonst analogen Betriebsbedingungen geleitet» Der ELPO,-Waschturm zeigte keine Feststofiabscheidungen in Form von gelben. Phosphorwasserstoffen, Das gereinigte ΡΗ-,-Gas war nicht selbstentzündlich»A gas stream of the specified in Example 1. The composition was passed through a contact-charcoal-filled contact tower at temperatures of approximately 250 0 G under otherwise analogous operating conditions with a residence time of 20 seconds. »The ELPO, -Waschturm showed no solid deposits in the form of yellow. Hydrogen phosphide, The purified ΡΗ -, - gas was not self-igniting »

Beispiel 4Example 4

Ein Gasstrom der in Beispiel 1 angegebenen Zusammensetzung wurde mit einer Verweilzeit von 70 see durch einen mit Kieselgel gefüllten Kontaktturm bei einem Temperaturbereich von 100 - 150 0C unter sonst analogen Betriebsbedingungen wie in Beispiel 2 geleitet. Der HoPO.-Waschturm zeigte keine Feststoffabscheidungen in Form gelber Phosphorwasserstoffe, das gereinigte Mcnophosphangas war nicht selbstentzündlich.A gas stream of the composition given in Example 1 was passed with a residence time of 70 see through a silica gel filled contact tower at a temperature range of 100 - 150 0 C under otherwise analogous operating conditions as in Example 2. The HoPO. wash tower did not show any solid deposits in the form of yellow phosphine, the purified Mcnophosphangas was not auto-ignitable.

Claims (7)

233692 , Erf indungsanspruch233692, claim 1· Verfahren zur. Entfernung von Diphosphan und hönerer Phosphane aus monophosphanhaltigen Gasen durch thermische Zersetzung, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Diphosphan und höheren Phosphanen verunreinigtes Monophosphan, das Fremdgase enthalten kann, gegebenenfall .mit einem Inertgas versetzt wird, mit Hilfe eines Fiüssigabscheiders leicht kondensierbare Verunreinigungen wie Wasser, P. teilweise abgeschieden werden und über einen Kontaktturm, der poröse und oberflächenaktive Feststoffe enthält, bei Temperaturen von 100 bis 280 0C, vorzugsweise 150 bis 250 0C bei Verweilzeiten von 1 bis 100 see, vorzugsweise 5 bis 20 see geleitet wird, anschließend gelber Phosphor in an sich bekannter Art und Weise auskondensiert, die P-Abtrennung durch eine Wäsche mit konzentrierter Phosphorsäure vervollständigt und gegebenenfalls das verbleibende Gasgemisch je nach dem gewünschten Verwendungszweck weiteren Reinigungsoperationen untersogen wird«1 · Procedure for. Removal of diphosphane and hönerer phosphines from monophosphane-containing gases by thermal decomposition, characterized in that a diphosphane and higher phosphines contaminated monophosphane, which may contain foreign gases, if necessary. Is treated. With an inert gas with the aid of a Fiüssigabscheiders easily condensable impurities such as water, P Partially deposited and passed through a contact tower containing porous and surface-active solids, at temperatures of 100 to 280 0 C, preferably 150 to 250 0 C at residence times of 1 to 100 see, preferably 5 to 20 see, then yellow phosphorus condensed in a conventional manner, the P-separation completed by a wash with concentrated phosphoric acid and optionally the remaining gas mixture depending on the intended use further cleaning operations is subsurface « Verfahren zur Entfernung von Diphosphan und höherer Phosphane aus monophosphanhaltigen Gasen nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Fremd- und Inertgasen im Gasgemisch und die Temperatur in der Kontaktzone so eingestellt werden, daß in der letzteren keine Kondensation von Elementarphosphor erfolgt. 2 » process for the removal of diphosphane and higher phosphines from monophosphane-containing gases according to item 1, characterized in that the proportion of foreign and inert gases in the gas mixture and the temperature in the contact zone are adjusted so that no condensation of elemental phosphorus takes place in the latter. 3« Verfahren zur Entfernung von Diphosphan und höherer Phosphane aus monophosphanhaltigen Gasen nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fremdgase Stickstoff, Wasserstoff, Argon, Helium, Jüeon, CO2, CO, AsH_, Elementarphosphor, Wasser, Alkane, Olefine, Acetylene und Säuren enthalten sein können.3 «process for the removal of diphosphane and higher phosphines from monophosphane-containing gases according to item 1 and 2, characterized in that as foreign gases nitrogen, hydrogen, argon, helium, Jüeon, CO 2 , CO, AsH_, elemental phosphorus, water, alkanes, olefins, Acetylenes and acids can be contained. 233692 4233692 4 4. Verfahren zur Entfernung von Diphosphan und höherer Phosphane aus.monophosphanhaltigen Gasen nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgase Stickstoff, Helium, Argon und Wasserstoff eingesetzt werden·4. A process for the removal of diphosphane and higher phosphines aus.monophosphanhaltigen gases according to item 1 and 2, characterized in that are used as inert gases nitrogen, helium, argon and hydrogen · 5. Verfahren zur Entfernung von Diphosphan und höherer Phosphane aus monophosphanhaltigen Gasen nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß als poröse und oberflächenaktive Stoffe vorzugsweise zeolithische Molekularsiebe, Kieselgele, Tonerdegele, Aktivkohlen und Kohlenstoffmolekularsiebe eingesetzt werden.5. A process for the removal of diphosphane and higher phosphines from monophosphane-containing gases according to item 1, characterized in that are preferably used as porous and surface-active substances zeolitic molecular sieves, silica gels, alumina gels, activated carbons and carbon molecular sieves. 6. Verfahren zur Entfernung von Diphosphan und höherer Phosphane aus monophosphanhaltigen Gasen nach Punkt und 5j dadurch gekennzeichnet, daß die porösen und oberflächenaktiven Stoffe vorzugsweise in Kugel- oder Strangform eingesetzt werden.6. A process for the removal of diphosphane and higher phosphines from monophosphane-containing gases by item and 5j characterized in that the porous and surface-active substances are preferably used in ball or strand form. 7. Verfahren zur Entfernung von Diphosphan und höherer Phosphane aus monophosphanhaltigen Gasen.nach Punkt 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen und oberflächenaktiven Stoffe in der protonisierten Form eingesetzt werden.7. A process for the removal of diphosphane and higher phosphines from monophosphane-containing gases.After items 1, 5 and 6, characterized in that the porous and surface-active substances are used in the protonated form.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4976942A (en) * 1988-09-26 1990-12-11 Japan Pionics, Ltd. Method for purifying gaseous hydrides

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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