红磷

红磷（Phosphorus）元素符号P，相对原子质量30.973762。稳定的同位素31。又称赤磷。

1．产品性能

深红色结晶形粉末，不具毒性，不溶于水和乙醇，也不溶于CS₂和有机溶剂中（区别于黄磷）。相对密度2.20。加热至200℃以上着火，于416℃升华。熔点590℃(4.3×10⁶Pa)。

2．生产方法

(1)三氯化磷还原法三氯化磷经蒸馏提纯后用氢还原，得高纯红磷。

(2)直接蒸馏法工业磷经两次蒸馏可得99.999％的高纯磷。

(3）区域熔炼法磷经三次区域熔炼行程后，可得无机杂质总量少于1×10^-5％、有机杂质总量少于1×10^-5％的高纯磷。用区域熔炼提纯法可大量制取高纯磷，而设备费用很低。

3．工艺流程

(1)三氯化磷还原法

(2)直接蒸馏法

4．生产工艺

(1)三氯化磷还原法由于三氯化砷与三氯化磷的蒸气压较接近，因此在分离时要选择适当的分离条件和蒸馏设备。

所用的平衡器是一填料或玻璃蒸馏柱，直径20mm，填料为直径3-4mm的玻璃球，充填高度750mm。分馏头以计时继电器控制电磁开关启闭。填料层上部馏出口均有流量计量装置。精馏柱用真空夹套绝热，夹套内壁镀银。精馏柱下部的蒸馏瓶容量为1000mL，以电炉加热。

三氯化磷的精馏提纯是在上述填料式精馏柱中进行的，用分析纯试剂作原料。蒸馏液分三部分收集。根据PC1₃-ASCl₃系的实际分离能力和原料中杂质含量选用下列比例：第一部分取总蒸馏液的15％，第二部分取总蒸馏液的60％，余下残液为总蒸馏液的25％。馏出速度为0.17mL/min。回流比为1-28。

每次精馏加入料液750mL于蒸馏瓶中，加热至沸，随后降低加热电流使其保持最大回流量，经全回流2h后开始按规定速度馏出。

必要时，将第一次得到的三氯化磷再精馏一次。

三氯化磷的氢还原是在一垂直放置的透明石英管中进行的。石英管直径25mm，外面用电阻炉加热，加热区分上下两段，均长350mm。

钢瓶氢气经过焦性没食子酸→铂石棉（400℃）→固体氢氧化钾提纯。提纯后的氢气分两路经过流量计进入反应管：一路通入三氯化磷贮存器把三氯化磷气体带入反应管；另一路直接进入反应管。操作开始前先通氢驱除系统中的空气，随后将反应管加热至所需温度，通入三氯化磷和氢气的混合气体。反应后的废气通过一鼓泡器排出。生成的磷沿管壁滴入收集器，部分未及冷凝的磷蒸气在随废气通过收集器时冷凝下来。当磷沿管壁滴下的过程中，有少量在反应管末端部位转化成赤磷黏附于管壁上。

还原是以一次精馏的第二部分馏分，分别在400℃（上、下段均为400℃),600℃（上、下段均为600℃) , 800℃（上端800℃，下段500℃）下进行通氢还原。在400℃时，可以观察到反应在进行，但速度很慢，仅在反应管末端析出很薄的一层沉积物。在600℃时，反应速度仍然比较慢，得到的产物也不多。在800℃时，当H₂/PC1₃分子比为接近3.5时，磷的析出速度为3-4g/h。回收率为90%-95％。

为了便于贮存或满足使用上的需要，可以将获得的白磷转化为赤磷。只要将白磷转移到另一玻璃管中，抽真空封闭后逐步加热至300-350℃，约经过一周即全部转化为赤磷。

(2）直接蒸馏法将5kg 99％的工业磷，放入10L的蒸馏烧瓶中，移至沙浴上，装上分馏器，接好冷凝管，用密封式电炉进行加热，并用调压变压器来控制温度，升温要缓慢，待磷全部熔化为液体时，将温度升高300℃，开始蒸馏。操作应在通风橱内进行。先将初馏液200mL另放，作下次原料；中段馏液4kg作为中间品（半成品）；残留液800ML，可作原料，但只能反复利用三次，否则要影响产品质量。以上操作为第一次蒸馏。

将上述得到的4kg半成品，完全按照上述同样的操作重复蒸馏一次，经过两次蒸馏后的磷约为3kg。经化学及仪器分析后，纯度达99.999%。由于白磷的贮藏和保管不如赤磷安全，所以必须将白磷转化为赤磷，其操作的方法如下：将3kg
高纯磷，装进硬质的玻璃管中，移至管式电炉内，在通氮保护下进行加热，温度控制在300-350℃，保持数小时后，进行冷却，即得高纯赤磷。

说明：①直接蒸馏法是大量生产高纯磷的好方法，由于蒸馏设备还不够精密，其最高纯度只能达到99.999％，如多次蒸馏也无显著的提高。

②用直接蒸馏法所得的高纯磷，如再转化为三氯化磷，然后还原制备元素磷，其纯度可达99.9999％。区域熔炼法也能达到同样效果。

5．产品标准（高纯磷）

6．产品用途

在电子工业中，高纯磷用于半导体生产的扩散、掺杂工艺。