本申請涉及高純電子氣體制備領域，具體地涉及一種制備電子級磷酸三乙酯的裝置及方法。

背景技術：

1、磷酸三乙酯(簡稱tepo)，無色無味液體，它沸點高，溶解性好，在橡塑行業中廣泛用作溶劑、增塑劑、軟化劑；它還是農藥制備的原料，可用作殺蟲劑穩定劑，也可用作植物生長調節劑。隨著電子行業的不斷發展，電子級磷酸三乙酯作為半導體、分立器件、微機電系統(mems)制作所需的重要電子化學品也被廣泛使用，常用于晶圓制作過程中沉積生成磷硅玻璃(psg)，是半導體芯片前道制造薄膜沉積工藝所需重要材料。

2、目前通常以乙醇和三氯氧磷作為反應物，進行酯化反應，生成磷酸三乙酯，然后脫除乙醇、氯化氫等其他雜質，得到工業級磷酸三乙酯，再通過進一步精餾提純的方式，得到高純度產品。如公告號為cn102675359b的中國專利公開了一種制備磷酸三乙酯的方法，該方法中三氯氧磷和無水乙醇低壓酯化反應后依次減壓脫除過量無水乙醇和部分氯化氫、常壓脫除殘余氯化氫、減壓精餾，得到磷酸三乙酯成品，通過添加催化劑降低酯化反應的溫度和提高反應速度，但是由于沒有及時分離反應產物和原料，所以可能造成催化劑被包裹，隨著反應的進行，催化效率降低，產物的收率也降低。

3、為了進一步改進該生產工藝，公告號為cn117886852a的中國專利公開了一種磷酸三乙酯及其合成工藝，該工藝以三氯氧磷和乙醇為反應原料，以聚乙二醇復合蒙脫石為催化劑，但是其催化劑聚乙二醇復合蒙脫石制備的過程較為復雜，且催化劑中的物質中的蒙脫土通過物理活化插層，負載金屬和聚乙二醇，因此在反應過程中，可能催化劑的性質不穩定，反而可能生成一些其他產物，影響產品的后續提純。公告號為cn114057787a的中國專利一種磷酸三乙酯的制備方法，該方法將原料三氯氧磷與過量乙醇在負壓條件下分三級酯化反應，三級反應的反應溫度分別為2～5℃，12～15℃，22～25℃，二級反應于12～15℃保溫結束后，進入第三級反應釜后，先脫除乙醇和氯化氫，再補加同等重量的新鮮乙醇，于22～25℃繼續反應，直至反應完全，反應得到的混合液再經脫氣裝置脫醇與氯化氫，最后精餾得到成品，但是在第三級反應之后通過補加新鮮乙醇，促進反應進行，造成原料的浪費，且過量的乙醇的添加，為后續的提純造成一定的難度。

4、隨著電子行業的不斷發展，電子級磷酸三乙酯發展空間不斷擴展，現有技術中，對磷酸三乙酯的制備的報道較多，但是其生產工藝仍然存在原料轉化率低，生產工藝不合理，產品指標不完善等問題，難以滿足電子行業使用要求，亟需開發一種可實現產業化生產，產品純度較高，節能環保的電子級磷酸三乙酯的裝置及方法。

技術實現思路

1、針對現有技術中，對磷酸三乙酯的制備工藝存在原料轉化率低，生產工藝不合理，產品指標不完善等問題，難以滿足電子行業使用要求，本申請提供一種制備電子級磷酸三乙酯的裝置及方法。

2、本申請的技術方案：

3、一方面，本申請提供一種制備電子級磷酸三乙酯的裝置，包括反應精餾塔、吸附塔、脫輕塔、脫重塔和產品罐；所述反應精餾塔的底部與所述吸附塔的底部通過第一管道連通，所述吸附塔頂部與脫輕塔通過第二管道連通，所述脫輕塔底部與脫重塔通過第三管道連通，所述脫重塔的頂部與產品罐通過第四管道連通；所述產品罐底部與側部通過第五管道連通，所述第五管道上設有第二過濾器和液體輸送泵；所述第一管道上設有第一過濾器。

4、優選的，所述反應精餾塔塔頂設有雜質氣體出口，反應精餾塔側部設有乙醇進料口和三氯氧磷進料口；所述脫輕塔頂部設有輕組分采出口；所述脫重塔底部設有重組分采出口。

5、優選的，所述反應精餾塔內部設有精餾段、反應段，提餾段，所述精餾段塔板數為5～30塊，所述反應段塔板數為10～40塊，提餾段塔板數為5～30塊。

6、優選的，所述第一過濾器和第二過濾器的材質均為高密度聚乙烯，孔徑均為0.1～2μm，所述脫輕塔、脫重塔和產品罐均為電解拋光或內襯pfa材料。

7、第二方面，本申請提供一種制備電子級磷酸三乙酯的方法，包括如下步驟：

8、步驟s1.將乙醇和三氯氧磷在催化劑的作用下反應生成粗品磷酸三乙酯；

9、步驟s2.將粗品磷酸三乙酯干燥，隨后進行一級過濾，再進行一級精餾去除輕組分；

10、步驟s3.將一級精餾得到的磷酸三乙酯進行二級精餾去除重組分，再進行二級過濾，最后得到電子級磷酸三乙酯。

11、優選的，所述步驟s1中乙醇和三氯氧磷的純度均為工業純，乙醇和三氯氧磷的摩爾比為(1～5)：1，乙醇的含水量為0～0.5％。

12、優選的，所述步驟s1中的催化劑為無水mgcl2、無水cucl2、無水zncl2和無水ticl4中的任意一種。

13、優選的，所述步驟s2中利用沸石分子篩、五氧化二磷和氯化鈣中的任意一種作為干燥劑，以實現步驟s2中的干燥。

14、優選的，所述步驟s2中一級精餾的溫度為30～70℃，回流比為5～10，壓力為p1，所述p1的范圍是2kpa≤p1≤10kpa；s3中二級精餾的溫度70～120℃，回流比為5～10，壓力為p2，所述p2的范圍是1kpa≤p2≤9kpa，且所述p2小于p1。

15、本申請的有益效果：

16、本申請首先將采購的反應物原料引入反應精餾塔中進行反應，從而得到初步的粗品。再將這些粗品通入吸附塔，以去除其中所含的水分，確保后續步驟的順利進行。隨后，粗品進入一級過濾器，通過該過濾器去除大部分顆粒雜質，以提高產品的純度。經過初步凈化處理后，粗品再被引入脫輕和脫重塔，通過該塔脫除其中的輕組分和重組分，如氯化氫、乙醇、磷酸二乙酯和氯代磷酸二乙酯等，從而得到高純度的磷酸三乙酯。最后，將得到的高純磷酸三乙酯引入產品罐中儲存。為了進一步確保產品質量，采用液體輸送泵將產品從產品罐中抽出，通入第二級過濾器進行進一步的過濾處理，最終得到滿足高端應用需求的電子級磷酸三乙酯。在反應精餾階段，借助反應與分離耦合，強化反應和分離效率，提高了反應的選擇性，節省了能耗及設備費用，將塔頂輕組分作為反應物進行回收，實現環保重復利用。在脫輕塔前采用吸附塔對產品中水分進行去除，既控制了產品中水分，又減少部分氯化氫和水結合產生鹽酸，防止對后續設備造成腐蝕。本申請還優化了精餾操作溫度和壓力范圍，以及合理的回流比設置，不僅提高了純化效率，還有效降低了能耗，使得生產過程更加經濟高效。為了保證顆粒物達標，在吸附塔后和產品罐后分別增設過濾器，且采用循環管道，確保產品的顆粒物指標穩定達標。

技術特征：

1.一種制備電子級磷酸三乙酯的裝置，其特征在于，包括反應精餾塔(1)、吸附塔(3)、脫輕塔(11)、脫重塔(12)和產品罐(8)；所述反應精餾塔(1)的底部與所述吸附塔(3)的底部通過第一管道(2)連通，所述吸附塔(3)頂部與脫輕塔(11)通過第二管道(4)連通，所述脫輕塔(11)底部與脫重塔(12)通過第三管道(6)連通，所述脫重塔(12)的頂部與產品罐(8)通過第四管道(7)連通；所述產品罐(8)底部與側部通過第五管道(13)連通，所述第五管道(13)上設有第二過濾器(10)和液體輸送泵(9)；所述第一管道(2)上設有第一過濾器(5)。

2.根據權利要求1所述的一種制備電子級磷酸三乙酯的裝置，其特征在于，所述反應精餾塔(1)塔頂設有雜質氣體出口，反應精餾塔(1)側部設有乙醇進料口和三氯氧磷進料口；所述脫輕塔(11)頂部設有輕組分采出口；所述脫重塔(12)底部設有重組分采出口。

3.根據權利要求1所述的一種制備電子級磷酸三乙酯的裝置，其特征在于，所述反應精餾塔(1)內部設有精餾段、反應段和提餾段，所述精餾段塔板數為5～30塊，所述反應段塔板數為10～40塊，提餾段塔板數為5～30塊。

4.根據權利要求1所述的一種制備電子級磷酸三乙酯的裝置，其特征在于，所述第一過濾器(5)和第二過濾器(10)的材質均為高密度聚乙烯，孔徑均為0.1～2μm，所述脫輕塔(11)、脫重塔(12)和及產品罐(8)均為電解拋光或內襯pfa材料。

5.一種制備電子級磷酸三乙酯的方法，基于權利要求1～4任意所述的一種制備電子級磷酸三乙酯的裝置，其特征在于，包括如下步驟：

6.根據權利要求5所述的一種電子級磷酸三乙酯的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中乙醇和三氯氧磷的純度均為工業純，乙醇和三氯氧磷的摩爾比為(1～5)：1，乙醇的含水量為0～0.5％。

7.根據權利要求5所述的一種電子級磷酸三乙酯的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中的催化劑為無水mgcl2、無水cucl2、無水zncl2和無水ticl4中的任意一種。

8.根據權利要求5所述的一種電子級磷酸三乙酯的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中利用沸石分子篩、五氧化二磷和氯化鈣中的任意一種作為干燥劑，以實現步驟s2中的干燥。

9.根據權利要求5所述的一種電子級磷酸三乙酯的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中一級精餾的溫度為30～70℃，回流比為5～10，壓力為p1，所述p1的范圍是2kpa≤p1≤10kpa；s3中二級精餾的溫度70～120℃，回流比為5～10，壓力為p2，所述p2的范圍是1kpa≤p2≤9kpa，且所述p2小于p1。

技術總結
本申請涉及高純電子氣體制備領域，具體地涉及一種制備電子級磷酸三乙酯的裝置及方法。本申請裝置包括反應精餾塔、吸附塔、脫輕塔、脫重塔和產品罐；反應精餾塔的底部與吸附塔的底部通過第一管道連通，吸附塔頂部與脫輕塔通過第二管道連通，脫輕塔底部與脫重塔通過第三管道連通，脫重塔的頂部與產品罐通過第四管道連通；產品罐底部與側部通過第五管道連通，第五管道上設有第二過濾器和液體輸送泵；第一管道上設有第一過濾器。本申請將乙醇和三氯氧磷在催化劑的作用下反應生成粗品磷酸三乙酯；并將粗品磷酸三乙酯脫水，隨后進行一級過濾和一級精餾去除輕組分；再進行二級精餾去除重組分，再進行二級過濾，最后得到電子級磷酸三乙酯。

技術研發人員：呂浩然,尚青,花瑩曦,董云海,張威,劉天軍,許暉,白海東
受保護的技術使用者：中船派瑞特種氣體（上海）有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/10