[发明专利]一种高纯砷的制备方法

权利要求书

1.一种高纯砷的制备方法，是以工业砷粗品为原料采用氧化-酯化-精馏-水解-还原耦合技术制备高纯砷，其特征在于所述方法步骤如下：

(1)氧化反应：在氧化反应器中，工业砷粗品与空气混合，砷与氧气发生氧化反应生成三氧化二砷，三氧化二砷气体冷凝得到三氧化二砷固体；

(2)酯化反应：在酯化反应器中，加入上一步得到的三氧化二砷以及醇或者醇水混合溶液，然后将物料加热到沸腾状态，三氧化二砷为固相，醇为液相，通过固-液酯化反应生成烷氧基砷进入液相，醇与反应过程中生成的副产物水形成共沸物通过蒸发进入气相，气相物料经冷凝去回收醇；

(3)固-液分离：在固-液分离设备中，将上一步得到的烷氧基砷进行固-液分离，母液进入下一步，固相为原料中未与醇发生反应的物料，去进一步分离精制得到其他产品；

(4)吸附除杂：在搅拌釜中，加入上一步固-液分离得到的烷氧基砷液相物料和吸附剂进行吸附除杂；

(5)固-液分离：在固-液分离设备中，将上一步经吸附除杂的物料进行固-液分离，液相物料进入下一步，固相物料经进一步处理得到吸附剂，该吸附剂循环使用；

(6)精馏除杂：在精馏设备中，将上一步固-液分离得到的烷氧基砷液相物料进行精馏，得到精制的烷氧基砷进入下一步；

(7)水解-结晶：在水解-结晶设备中，上一步经分离精制得到的烷氧基砷与水发生水解反应生成三氧化二砷，再经结晶得到三氧化二砷固体，同时水解反应过程中得到的副产物醇与水共沸蒸发进入气相，该气相物料经冷凝去回收醇；

(8)固-液分离：在固-液分离设备中，将上一步得到的三氧化二砷物料进行固-液分离，固相物料去进一步分离精制，液相物料去进一步分离得到醇和水，该醇和水循环使用；

(9)水洗：将上一步得到的三氧化二砷固相物料进行水洗操作，洗涤水经除杂处理后循环使用；

(10)脱水：在固-液分离设备中，将上一步经水洗的三氧化二砷固相物料进行脱水操作，得三氧化二砷固体，进入下一步；

(11)干燥：将上一步得到三氧化二砷固体在120℃～180℃干燥，得到高纯三氧化二砷;

(12)还原反应：在还原反应设备中，将上一步得到高纯固体三氧化二砷与氢气发生还原反应生成砷的质量分数不低于99.999%的高纯砷产品。

2.根据权利要求1所述的高纯砷的制备方法，其特征在于：第（1）步氧化反应步骤中，反应的温度为400℃～600℃，氧化砷气体的冷凝温度为120℃～180℃。

3.根据权利要求1所述的高纯砷的制备方法，其特征在于：第（2）步酯化反应所使用的醇是正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、新戊醇中的任意一种或多种醇组成的混合液；也可以是醇水混合溶液，其中水的质量百分含量不大于20%。

4.根据权利要求1所述的高纯砷的制备方法，其特征在于：第（2）步酯化反应过程中，原料三氧化二砷与醇的摩尔比为1:8～24，酯化反应器为精馏-酯化耦合反应器、蒸发-酯化耦合反应器的任意一种。

5.根据权利要求1所述的高纯砷的制备方法，其特征在于：第（4）步吸附除杂中，吸附除杂设备为搅拌釜，吸附剂为分子筛或活性碳或硅藻土中的任意一种或者任意两种或任意三种组分的混合物，吸附剂的质量与体系中物料的体积之比为10kg～100kg:1m³，操作温度为40℃～120℃，操作的绝对压强为0.1MPa～0.6MPa。

6.根据权利要求1所述的高纯砷的制备方法，其特征在于：第（5）步水解-结晶步骤中烷氧基砷与水的摩尔比为1:2～100，水解反应的温度为0℃～120℃，操作的绝对压强为0.1MPa～0.6MPa。

7.根据权利要求1所述的高纯砷的制备方法，其特征在于：第（5）步、第（5）步、第（8）步所述的固-液分离设备是沉降式或压滤式或离心式或叶片式固-液分离设备中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的高纯砷的制备方法，其特征在于：第（12）步还原反应步骤中，还原反应的温度为500℃～800℃。