DE19654718A1 - Verfahren zur Herstellung von Tetrafluormethan - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her­ stellung von Tetrafluormethan durch Umsetzen eines Fluorkoh­ lenwasserstoffs mit einem Kohlenstoffatom im Molekül mit gasförmigem Fluor bei erhöhter Temperatur in der Gasphase in Gegenwart eines gasförmigen Verdünnungsmittels.

Tetrafluormethan (im folgenden als CF₄ abgekürzt) wird bei­ spielsweise zum Trockenätzen von Halbleitern verwendet.

Zur Herstellung von CF₄ gibt es bereits die verschiedensten Verfahren. Beispiele hierfür sind ein Verfahren, bei welchem Chlortrifluormethan (CClF₃) mit HF in Gegenwart eines Kata­ lysators umgesetzt wird (JP-B-62-10211; der Ausdruck "JP-B" bedeutet hierin "geprüfte japanische Patentveröffentli­ chung"), ein Verfahren, bei welchem Dichlordifluormethan (CCl₂F₂) mit HF in Gegenwart eines Katalysators umgesetzt wird (JP-B-42-3004), ein Verfahren, bei welchem Tetrachlor­ kohlenstoff (CCl₄) mit HF umgesetzt wird (JP-B-43-10601), ein Verfahren, bei welchem Trifluormethan (CHF₃) mit F₂ um­ gesetzt wird (GB-A-1 116 920 (1968)), ein Verfahren, bei welchem Kohlenstoff (C) in BrF₃ oder IF₅ mit F₂ umgesetzt wird (JP-A-58-162536; der Ausdruck "JP-A" bedeutet hierin "ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung"), sowie ein Verfahren, bei welchem Tetrafluorethylen (CF₂=CF₂) und CO₂ bei hoher Temperatur pyrolysiert werden (US-A-4 365 102 (1982)).

Die Reaktionen, bei welchen HF verwendet wird, liefern nicht nur eine große Menge Chlorwasserstoffsäure als Nebenprodukt, sondern erfordern darüber hinaus eine hohe Temperatur. Wei­ terhin erfordert das Verfahren, bei welchem Tetrafluorethy­ len und CO₂ bei hoher Temperatur pyrolysiert werden, nicht nur eine hohe Pyrolysetemperatur von 1100-1300°C, sondern führt auch zu einer niedrigen Ausbeute.

Nachteilig an der direkten Fluorierung unter Verwendung von gasförmigem Fluor (F₂)ist, daß wegen der Verwendung des ex­ trem reaktionsfähigen gasförmigen Fluors Gefahren in Form einer Explosion der als Substrat verwendeten organischen Verbindung und des gasförmigen Fluors und Gefahren einer Korrosion und dgl. bestehen. Darüber hinaus besteht auch die Gefahr von Nebenreaktionen einschließlich der Spaltung und Polymerisation von C-C-Bindungen infolge Freisetzung von Wärme sowie die Gefahr einer abrupten Reaktion oder Explosion infolge Bildung und Ablagerung von Kohlenstoff und dgl.

Bei der Synthese einer Perfluorverbindung aus einem linearen Kohlenwasserstoff und gasförmigem Fluor durch direkte Fluo­ rierung wird die Reaktion von einer Freisetzung einer außer­ ordentlich großen Wärmemenge begleitet. Vergleiche die fol­ genden Reaktionsschemata (1) und (2):

Die in Reaktionsschema (1) dargestellte Reaktion, bei der Methan als Ausgangsmaterial verwendet wird, erfordert 4 Mol Fluor pro Mol Methan, die durch Reaktionsschema (2) darge­ stellte Reaktion, bei der Ethan als Ausgangsmaterial verwen­ det wird, erfordert 6 Mol gasförmiges Fluor pro Mol Ethan. Somit ist die Menge der (freigesetzten) Reaktionswärme pro­ portional zur Zahl der Mole an Fluor. Je größer die Fluor­ menge, desto größer ist auch die freigesetzte Reaktions­ wärme. Die größere Menge an freigesetzter Reaktionswärme kann zu einer Spaltung von C-C-Bindungen, zu einer Explosion und dgl. führen und die Ausbeute verringern. Somit treten hinsichtlich einer großtechnischen Herstellung und eines großtechnischen Betriebs Probleme auf.

Übliche, zur Hemmung des abrupten Entstehens von Reakti­ onswärme bei der direkten Fluorierung durchgeführte Maß­ nahmen bestehen darin, Fluor mit einem Inertgas (beispiels­ weise Stickstoff oder Helium) zu verdünnen; die als Substrat dienende organische Verbindung zuvor in einem gegenüber Fluor inerten Lösungsmittel zur Zubereitung einer niedrigkonzentrierten Lösung zu lösen und die Reaktion im Niedrigtemperaturbereich durchzuführen. Für die Durchführung der Reaktion in der Gasphase wurde bereits eine Vorrichtung, z. B. ein Strahlreaktor, vorgeschlagen, bei welchem das Fluor mit der organischen Verbindung als Substrat nach und nach in Kontakt gelangt.

Die hierin beschriebenen bekannten Verfahren zur Reaktion organischer Verbindungen mit gasförmigem Fluor erfordern die zuvor beschriebenen Maßnahmen. So wird beispielsweise bei der in der GB-A-1 116 920 durchgeführten Reaktion eine Maß­ nahme zum schrittweisen Kontaktieren von gasförmigem Fluor mit Trifluorethan in Abwesenheit eines gasförmigen Verdün­ nungsmittels getroffen. Bei der aus der JP-A-58-162536 bekannten Reaktion wird die als Substrat verwendete organi­ sche Verbindung in einem gegenüber Fluor inerten Lösungsmit­ tel gelöst, um eine niedrigkonzentrierte Lösung zuzuberei­ ten. Die bekannten Maßnahmen lassen jedoch für eine Verbes­ serung der Sicherheit und der Kosten noch viel Raum übrig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines nicht mit den geschilderten Schwierigkeiten behafteten Ver­ fahrens zur sicheren, wirksamen und preisgünstigen Herstel­ lung von Tetrafluormethan durch direkte Fluorierung einer als Substrat verwendeten organischen Verbindung mit gasför­ migem Fluor.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfah­ ren zur Herstellung von Tetrafluormethan durch Umsetzung eines Fluorkohlenwasserstoffs mit einem Kohlenstoffatom im Molekül mit gasförmigem Fluor bei erhöhter Temperatur in der Gasphase in Gegenwart eines gasförmigen Verdünnungsmittels.

Das gasförmige Verdünnungsmittel umfaßt zweckmäßigerweise Tetrafluormethan, Hexafluorethan, Octafluorpropan und/oder Fluorwasserstoff und vorzugsweise ein an Fluorwasserstoff reiches Gas, dessen Fluorwasserstoffgehalt, bezogen auf die Gesamtmenge des gasförmigen Verdünnungsmittels, vorzugsweise 50% oder mehr beträgt.

Die als Substrat verwendete organische Verbindung besteht aus einem Fluorkohlenwasserstoff mit einem Kohlenstoffatom im Molekül. Das Substrat besteht insbesondere aus Fluorme­ than (CH₃F), Difluormethan (CH₂F₂) und/oder Trifluormethan (CHF₃), vorzugsweise Difluormethan und/oder Trifluormethan.

Bei Durchführung der Reaktion wird die am Reaktoreinlaß ge­ messene Konzentration des Fluorkohlenwasserstoffs mit einem Kohlenstoffatom im Molekül vorzugsweise auf 8 Mol-% oder da­ runter eingestellt. Die Reaktion wird bei erhöhter Tempera­ tur, vorzugsweise im Bereich von 200-550°C, durchgeführt. Ferner wird die Reaktion vorzugsweise bei einem Druck von 0-3 MPa durchgeführt.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Tetrafluormethan im einzelnen beschrieben.

Die als Ausgangsmaterial im Rahmen der vorliegenden Erfin­ dung verwendete organische Verbindung besteht aus einem Fluorkohlenwasserstoff mit einem Kohlenstoffatom im Molekül der Formel (3):

CH_xF_y (3).

In Formel (3) bedeuten x eine ganze Zahl entsprechend 1x3 und y eine ganze Zahl von 1y3, wobei x+y=4. Beispiele für solche Verbindungen sind Fluormethan, Difluormethan und Tri­ fluormethan. Diese Ausgangsmaterialien können entweder alleine oder als Gemisch aus zwei oder mehr verwendet wer­ den.

Wie bereits ausgeführt, ist die Reaktion einer organischen Verbindung mit gasförmigem Fluor von der Freisetzung einer außerordentlich großen Wärmemenge begleitet. Die Menge der Reaktionswärme ist proportional zur Anzahl der Mole an Fluor, d. h. je größer die Fluormenge ist, desto größer ist auch die Menge der Reaktionswärme. Deswegen gilt, daß die Steuerung der Reaktionswärme umso einfacher und die Einsatz­ menge an teurem Fluor umso geringer sind, je geringer die Anzahl der durch F-Atome zu ersetzenden H-Atome ist. Folg­ lich werden von den genannten Fluorkohlenwasserstoffen als Ausgangsmaterialien Verbindungen mit einer größeren Anzahl von Fluoratomen im Molekül, insbesondere Difluormethan und/oder Trifluormethan, bevorzugt.

Difluormethan wird großtechnisch als Ersatz für Chlorfluor­ kohlenwasserstoffen hergestellt Trifluormethan wird ebenfalls großtechnisch als Kühlmittel hergestellt. Beide sind ohne weiteres verfügbar. Ihre Handelsprodukte besitzen eine Reinheit von 99,9% oder mehr.

Im Falle der Herstellung von Tetrafluormethan aus diesen Verbindungen und gasförmigem Fluor wird die aus den folgen­ den Reaktionsschemata (4) und (5) ersichtliche Reaktionswär­ me freigesetzt

Somit beträgt bei Verwendung von Difluormethan oder Tri­ fluormethan als Ausgangsmaterial die freigesetzte Menge an Reaktionswärme nur etwa 1/2 bis 1/4 derjenigen bei der Herstellung von Tetrafluormethan aus Kohlenwasserstoffver­ bindungen und gasförmigem Fluor. Darüber hinaus ist auch die eingesetzte Fluormenge gering.

Ein weiterer wichtiger Punkt betreffend den als Ausgangsma­ terial verwendeten Kohlenwasserstoff sind die darin ent­ haltenen Verunreinigungen. So wird beispielsweise das Vor­ handensein von Chlorverbindungen, z. B. von Chlorfluormethan (CH₂ClF), Chlortrifluormethan (CClF₃) und Chlordifluormethan (CHClF₂), nicht bevorzugt, da sie mit Fluor unter Bildung von Nebenprodukten, wie Chlorfluorid und Chlor, reagieren. Folglich sollte Zweckmäßigerweise der als Ausgangsmaterial verwendete Fluorkohlenwasserstoff von diesen Chlorverbindungen frei sein.

Die Reaktion des zuvor beschriebenen Fluorkohlenwasserstoffs mit gasförmigem Fluor wird bei erhöhter Temperatur in Gegen­ wart eines gasförmigen Verdünnungsmittels durchgeführt.

Obwohl als gasförmiges Verdünnungsmittel im allgemeinen ein Inertgas, wie Stickstoff, Helium oder Argon, verwendet wird, ist dieses Verfahren im Hinblick auf Energiekostengesichts­ punkte nicht immer von Vorteil, da das Inertgas von der ge­ wünschten Verbindung abgetrennt und gereinigt werden muß. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein mindestens eine der Verbindungen Tetra­ fluormethan (Kochpunkt: -127,9°C), Hexafluorethan (Koch­ punkt: -78,5°C), Octafluorpropan (Kochpunkt: -37,7°C) und Fluorwasserstoff (Kochpunkt: 20°C) umfassendes Gas als gas­ förmiges Verdünnungsmittel verwendet. Diese verdünnenden Verbindungen besitzen nicht nur die Wirkung, einen Brand, eine Explosion und dgl., zu verhindern, sie sind auch aus Gründen der Energiekosten zur Abtrennung und Reinigung von Vorteil, da sie höhere Kochpunkte aufweisen als Helium (Kochpunkt: -268,9°C) und andere gasförmige Verdünnungsmit­ tel. Besonders bevorzugt wird ein an Fluorwasserstoff rei­ ches gasförmiges Verdünnungsmittel (dessen Fluorwasserstoff­ gehalt, bezogen auf die Gesamtmenge an dem gasförmigen Ver­ dünnungsmittel, vorzugsweise 50% oder mehr beträgt).

So liefert beispielsweise die Reaktion zwischen 1 Mol Di­ fluormethan und 2 Mol Fluor 1 Mol Tetrafluormethan und 2 Mol Fluorwasserstoff (vgl. Reaktionsschema (4)). Da der Unter­ schied im Kochpunkt zwischen der gewünschten Verbindung Tetrafluormethan und dem Nebenprodukt, d. h. Fluorwasser­ stoff, etwa 150°C beträgt, läßt sich ein an Fluorwasserstoff reiches Gas auf einfache Weise, beispielsweise durch teil­ weise Kondensation, gewinnen. Die Verwendung dieses Gases als gasförmiges Verdünnungsmittel ist höchst wirtschaftlich. Andererseits kann auch Fluorwasserstoff frisch als gasför­ miges Verdünnungsmittel zugesetzt werden. Bei der direkten Fluorierung, bei der gasförmiges Fluor verwendet wird, kann es - wie bereits ausgeführt - während einer Langzeitreaktion zur Bildung und Ablagerung von Kohlenstoff und dgl. kommen. Da die Bildung und Ablagerung von Kohlenstoff und dgl. die Gefahr einer abrupten Reaktion mit gasförmigem Fluor oder einer Explosion bedingen kann, ist die Verwendung von Fluor­ wasserstoff als gasförmiges Verdünnungsmittel hinsichtlich der Hemmung einer Bildung und Ablagerung von Kohlenstoff wirksam. Der Ausdruck "reich an Fluorwasserstoff" bedeutet "Fluorwasserstoff als Hauptkomponente enthaltend".

Die Reaktion eines Reaktionssubstrats mit gasförmigem Fluor erfolgt in Gegenwart eines gasförmigen Verdünnungsmittels. Vor der Einleitung in einen Reaktor wird (werden) das Reak­ tionssubstrat und/oder gasförmige Fluor im allgemeinen mit dem gasförmigen Verdünnungsmittel verdünnt. Aus Sicherheits­ gesichtspunkten werden vorzugsweise sowohl das Reaktionssub­ strat als auch das gasförmige Fluor mit dem gasförmigen Ver­ dünnungsmittel auf ausreichend niedrige Konzentration ver­ dünnt.

Die Reaktionstemperatur fällt unter die für eine wirksame Durchführung der Reaktion des Ausgangsmaterials, d. h. eines Fluorkohlenwasserstoffs der zuvor beschriebenen Art, mit gasförmigem Fluor in Gegenwart eines gasförmigen Verdün­ nungsmittels der zuvor beschriebenen Art zu beachtenden Bedingungen. Der optimale Reaktionstemperaturbereich variiert entsprechend der Kontaktzeit und der Art des als Ausgangsmaterial verwendeten Fluorkohlenwasserstoffs.

Wenn beispielsweise Difluormethan mit Fluor über längere Zeit hinweg (15 s) reagierengelassen wird, beginnt die Reaktion bei einer Reaktionstemperatur von etwa 50°C, wobei die Umwandlung bei einer Temperatur von etwa 250°C etwa 100% erreicht. Man arbeitet (somit) bei erhöhter Temperatur, vor­ zugsweise im Bereich von 200-550°C. Reaktionstemperaturen unter 200°C sind unerwünscht, da die Umwandlung des Fluor­ kohlenwasserstoffs gering ist. Reaktionstemperaturen über 550°C sind ebenfalls unerwünscht, da beispielsweise unter Erniedrigung der Ausbeute eine Polymerisation, Kohlenstoff­ abscheidung und dgl. auftreten, und daß es hierbei Probleme bezüglich einer Reaktorkorrosion und erhöhter Energiekosten gibt.

Obwohl die Kontaktzeit keinen speziellen Beschränkungen unterliegt, liegt sie im allgemeinen beispielsweise im Be­ reich von 0,1 bis 120 s. Die Kontaktzeit beträgt jedoch zweckmäßigerweise 1 bis 30, vorzugsweise 3 bis 20 s, da längere Kontaktzeiten einen größeren Reaktor erfordern und folglich unwirtschaftlich sind. Vorzugsweise wird das Reak­ tionssubstrat mit dem gasförmigen Fluor gründlich gemischt.

Wie bereits ausgeführt, besteht bei der direkten Fluorierung mit gasförmigem Fluor die Gefahr, daß die als Substrat verwendete organische Verbindung (insbesondere im Falle, daß sie Wasserstoff enthält) bei Einwirkung des extrem reakti­ onsfähigen Fluors in Brand geraten oder explodieren kann.

Da bei der erfindungsgemäßen Reaktion als organisches Ver­ bindungssubstrat ein wasserstoffhaltiger Fluorkohlenwasser­ stoff verwendet wird, ist es wichtig, daß eine Explosion des Fluorkohlenwasserstoffs und Fluor verhindert wird. Zur Ver­ hinderung der Explosion sollte das Gasgemisch auf eine Zu­ sammensetzung außerhalb seines Explosionsbereichs einge­ stellt werden. Als Ergebnis von einschlägigen Untersuchungen bezüglich der Explosionsbereiche für Mischungen aus Fluor­ kohlenwasserstoffen mit gasförmigem Fluor hat es sich ge­ zeigt, daß die Untergrenze des Explosionsbereichs für Tri­ fluormethan bei einer Konzentration von etwa 8 Mol-% liegt. Vorzugsweise sollte somit die am Reaktoreinlaß gemessene Konzentration der erfindungsgemäß eingesetzten Fluorkohlen­ wasserstoffe derart eingestellt werden, daß sie innerhalb ihrer betreffenden Sicherheitsbereiche liegt.

Das Molverhältnis von in das Reaktionssystem einzuspeisendem gasförmigem Fluor zu dem in das Reaktionssystem einzuspei­ senden Fluorkohlenwasserstoff beträgt zweckmäßigerweise 0,5 bis 5,0, vorzugsweise 1,0 bis 3,0. Wenn der Molanteil an zu­ geführtem gasförmigem Fluor unter 0,5 liegt, läuft die Reak­ tion nicht wirksam ab. Molanteile (an gasförmigem Fluor) über 5,0 sind unwirtschaftlich, da in diesem Falle das gas­ förmige Fluor im Überschuß zugeführt wird und man somit zwangsläufig eine Vorrichtung zu seiner Rückgewinnung benö­ tigt.

Bei Durchführung der Reaktion ist aus Gründen einer Verhin­ derung von gefährlichen Situationen, z. B. einer Explosion, auch der Reaktionsdruck von Bedeutung. Im allgemeinen gilt, daß mit zunehmendem Druck der Explosionsbereich breiter wird. Folglich sollte die Reaktion zweckmäßigerweise bei niedrigerem Druck, vorzugsweise im Bereich von 0 bis 3 MPa, durchgeführt werden.

Der Reaktor besteht vorzugsweise aus einem gegen korrodie­ rende Gase beständigen Werkstoff. Beispiele für solche Werk­ stoffe sind Nickel, Inconel und Monel.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung, ohne sie zu beschränken, näher erläutern.

Zunächst werden die bei den folgenden Reaktionen benutzten Ausgangsmaterialien angegeben:

Difluormethan

Als Difluormethan (CH₂F₂) wurde das derzeit als Ersatz für CHClF₂ dienende Handelsprodukt Ecoloace 32 (Warenzeichen der Showa Denko K.K., Japan) verwendet. Es besaß eine Reinheit von 99,99% oder darüber und enthielt als Verunreinigungen 1,1,1-Trifluorethan (CF₃CH₃) und Fluormethan (CH₃F). Es war nahezu keine Chlorverbindung darin feststellbar.

Trifluormethan

Als Trifluormethan (CHF₃) wurde das derzeit als Kühlmittel vertriebene Handelsprodukt Ecoloace 23 verwendet. Es besaß eine Reinheit von 99,95% oder darüber und enthielt als Ver­ unreinigungen Chlorverbindungen einschließlich von Chlordi­ fluormethan (CHClF₂) und Chlortrifluormethan (CClF₃).

Beispiel 1

Ein Reaktor aus Inconel 600 mit einem Innendurchmesser von 20,6 mm und einer Länge von 500 mm (der Reaktor wurde elek­ trisch geheizt und (zuvor) einer Passivierungsbehandlung mit gasförmigem Fluor bei 600°C unterworfen) wurde unter Einlei­ ten von gasförmigem Stickstoff als gasförmiges Verdünnungs­ mittel mit einer Geschwindigkeit von 30 NL/h auf 280°C er­ wärmt. Danach wurde in den Reaktor als weiteres gasförmiges Verdünnungsmittel Fluorwasserstoff mit einer Geschwindigkeit von 50 NL/h eingeleitet. Der Strom des gasförmigen Verdün­ nungsmittels wurde in zwei Teilströme unterteilt, einem der­ selben wurde Difluormethan als Fluorkohlenwasserstoff mit einer Geschwindigkeit von 1,8 NL/h zugegeben. Schließlich wurde gasförmiges Fluor in einer Menge von 3,9 NL/h als Gemisch mit dem anderen Teilstrom (des aufgeteilten gasför­ migen Verdünnungsmittel) zugespeist, um eine Reaktion durchzuführen.

Die am Reaktoreinlaß gemessene Konzentration des Fluor­ kohlenwasserstoffs betrug 2,1 Mol-%, die Reaktionstemperatur 280°C.

3 h später wurde das aus der Reaktion stammende Gasgemisch mit einer wäßrigen Kaliumhydroxidlösung und einer wäßrigen Kaliumiodidlösung behandelt, um den Fluorwasserstoff und das nicht umgesetzte gasförmige Fluor zu entfernen. Das restli­ che Gas wurde durch gaschromatographische Analyse auf seine Zusammensetzung hin untersucht. Hierbei zeigte es sich, daß die volumenprozentuale Gaszusammensetzung folgende war:

CF₄ 99,04%
C₂F₆ 0,03%
CH₂F₂ Spuren
sonstige 0,93%.

Beispiele 2 und 3

Die Reaktion wurde unter den in Beispiel 1 eingehaltenen Be­ dingungen durchgeführt, wobei jedoch die Reaktionstemperatur geändert wurde. Die eingehaltenen Reaktionstemperaturen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammenge­ stellt.

Tabelle 1

Unter "sonstige" ist hauptsächlich CO₂ zu verstehen.

Die Ergebnisse zeigen, daß die gewünschte Verbindung Tetra­ fluormethan in guter Ausbeute erhalten wurde. Bei der höhe­ ren Temperatur war jedoch die Bildung einer C₃-Perfluorver­ bindung aufgrund einer Polymerisation und dgl. feststellbar.

Beispiele 4 bis 9

In dem in Beispiel 1 verwendeten Reaktor wurde die Reaktion entsprechend Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch Trifluor­ methan als Fluorkohlenwasserstoff und gasförmiges Fluor in einer Menge von 3,0 NL/h bzw. 3,5 NL/h und Fluorwasserstoff und gasförmiger Stickstoff als gasförmige Verdünnungsmittel in einer Menge von 50 NL/h bzw. 30 NL/h zugespeist und die Reaktionstemperatur geändert wurden. Die erhaltenen Reak­ tionsprodukte wurden entsprechend Beispiel 1 analysiert. Die eingehaltenen Reaktionstemperaturen und die hierbei erhalte­ nen Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 2

Die Ergebnisse zeigen, daß trotz der im Vergleich zu Di­ fluormethan geringeren Reaktionsfähigkeit von Trifluormethan im Niedrigtemperaturbereich die gewünschte Verbindung Tetra­ fluormethan in guter Ausbeute erhalten wurde. Wegen der in dem als Ausgangsmaterial verwendeten Trifluormethan enthal­ tenen Chlorverbindungen wurden in den Beispielen 7 und 8 je­ doch Chlor und Chlorfluorid nachgewiesen

Beispiel 9

Unter Verwendung des Reaktors von Beispiel 1 wurde die Reak­ tion entsprechend Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch Tri­ fluormethan als Fluorkohlenwasserstoff und gasförmiges Fluor in Mengen von 3,0 NL/h bzw. 3,5 NL/h und Fluorwasserstoff und Hexafluormethan in Mengen von 60 NL/h bzw. 20 NL/h zuge­ speist und die Reaktionstemperatur auf 450°C geändert wur­ den. Das hierbei erhaltene Reaktionsprodukt wurde entspre­ chend Beispiel 1 analysiert. Die volumenprozentualen Ergeb­ nisse sind folgende:

CF₄ 98,04%
C₂F₆ 0,88%
CHF₃ -
sonstige 1,08%.

Die Reaktion wurde 25 Tage lang unter den zuvor angegebenen Bedingungen fortgesetzt. Das am 25. Tag am Reaktorauslaß ge­ sammelte Gas wurde auf seine Zusammensetzung hin untersucht. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse entsprachen nahezu den zu­ vor angegebenen. Hierauf wurde die Reaktion beendet und der Reaktor unter Einleiten von gasförmigem Stickstoff auf Raum­ temperatur abgekühlt. Danach wurde die Innenwandfläche des Reaktors mit Hilfe eines Faserskops (Endoskops) untersucht. Hierbei konnte keine Ablagerung von Kohlenstoff oder sonsti­ gen Substanzen festgestellt werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich Tetrafluorme­ than sicher und in hoher Ausbeute großtechnisch durch Rea­ gierenlassen eines Fluorkohlenwasserstoffs mit einem Kohlen­ stoffatom im Molekül mit gasförmigem Fluor in Gegenwart eines gasförmigen Verdünnungsmittels herstellen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von Tetrafluormethan durch Umsetzen eines Fluorkohlenwasserstoffs mit einem Koh­ lenstoffatom im Molekül mit gasförmigem Fluor bei er­ höhter Temperatur in der Gasphase in Gegenwart eines gasförmigen Verdünnungsmittels.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Verdünnungsmittel Tetrafluormethan, Hexafluorethan, Octafluorpropan und/oder Fluorwasser­ stoff umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Verdünnungsmittel reich an Fluorwasser­ stoff ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei einer Temperatur von 200-550°C durch­ geführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Reaktoreinlaß gemessene Konzentration des Fluor­ kohlenwasserstoffs mit einem Kohlenstoffatom im Molekül 8 Mol-% oder weniger beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluorkohlenwasserstoff mit einem Kohlenstoffatom im Molekül Fluormethan, Difluormethan und/oder Trifluor­ methan umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluorkohlenwasserstoff mit einem Kohlenstoffatom im Molekül aus Difluormethan und/oder Trifluormethan be­ steht.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei einem Druck von 0 bis 3 MPa durchge­ führt wird.