JP2017031027A - Process for producing nitrosyl chloride - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for producing nitrosyl chloride gas in which nitrosyl chloride can be produced efficiently without by-producing chlorine gas.SOLUTION: Provided is a process for producing nitrosyl chloride characterized to produce by reacting anhydride of 1 or more kind chloride selected from the group consisting of calcium chloride, strontium chloride, cobalt (II) chloride and iron (III) chloride, and nitrogen dioxide at a reaction temperature of -11°C or more and less than 90°C. Preferably, the chloride is characterized to comprise any one or both of calcium chloride and strontium chloride.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、塩化ニトロシルの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing nitrosyl chloride.

塩化ニトロシルは、王水の高い酸化力の源となる成分である。塩化ニトロシルは、高い反応性を有することから、多くの有機合成に利用されている(特許文献1〜3)。また、塩化ニトロシルの反応性に関する基礎的な試験研究を行うためには、所定の濃度で塩化ニトロシルを含むガスボンベを製造する必要がある。   Nitrosyl chloride is a component that is a source of the high oxidizing power of aqua regia. Nitrosyl chloride is used for many organic synthesis because it has high reactivity (Patent Documents 1 to 3). In addition, in order to conduct basic test research on the reactivity of nitrosyl chloride, it is necessary to produce a gas cylinder containing nitrosyl chloride at a predetermined concentration.

現在、工業的な塩化ニトロシルの製造方法としては、ニトロシル硫酸と塩化水素を反応させる方法(特許文献4)、塩化ナトリウムと硝酸とを反応させる手法(特許文献5〜7)、塩化ナトリウムと二酸化窒素(非特許文献1)を反応させる方法、塩化カリウムと二酸化窒素を反応させる方法(特許文献8)が知られている。
また、特許文献8には、塩化カリウム以外の塩化物と二酸化窒素との反応を、塩化ニトロシルの製造に利用する可能性について示唆されている。しかし、特許文献8には、上記の反応を塩化ニトロシルの製造に利用することを、実際に検討した報告はない。
Currently, industrial methods for producing nitrosyl chloride include a method of reacting nitrosylsulfuric acid and hydrogen chloride (Patent Document 4), a method of reacting sodium chloride and nitric acid (Patent Documents 5 to 7), sodium chloride and nitrogen dioxide. A method of reacting (Non-patent Document 1) and a method of reacting potassium chloride and nitrogen dioxide (Patent Document 8) are known.
Patent Document 8 suggests the possibility of utilizing a reaction between a chloride other than potassium chloride and nitrogen dioxide in the production of nitrosyl chloride. However, Patent Document 8 does not report that the above reaction is actually used for the production of nitrosyl chloride.

特開2001−2625号公報JP 2001-2625 A 特開2006−52163号公報JP 2006-52163 A 特開平6−306017号公報JP-A-6-306017 特開平11−278813号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-278813 特開昭61−048401号公報Japanese Patent Laid-Open No. 61-0448401 特開昭62−065923号公報JP 62-065923 A 特開昭62−065924号公報JP 62-065924 A 仏国特許発明第1333767号明細書French patent invention No. 1333767

Schroeder,W.H.,&Urone,P.(1974).Formation of nitrosyl chloride from salt particles in air.Environmental Science & Technology,8(8),756−758.Schroeder, W.M. H. , & Urone, P.M. (1974). Formation of nitrosyl chloride from salt particles in air. Environmental Science & Technology, 8 (8), 756-758.

しかしながら、ニトロシル硫酸と塩化水素とを反応させる、または塩化ナトリウムと硝酸とを反応させて、塩化ニトロシルを得る方法では、不純物ガスである塩素が副生するという問題があった。
また、塩化ナトリウムまたは塩化カリウムと、二酸化窒素とを反応させて塩化ニトロシルを得る手法では、反応速度が非常に遅いため、二酸化窒素と塩化物との接触時間を長時間にする必要があった。
However, the method of obtaining nitrosyl chloride by reacting nitrosylsulfuric acid with hydrogen chloride or reacting sodium chloride with nitric acid has a problem that chlorine as an impurity gas is by-produced.
Further, in the method of obtaining nitrosyl chloride by reacting sodium chloride or potassium chloride with nitrogen dioxide, the reaction rate is very slow, so that the contact time between nitrogen dioxide and chloride has to be long.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、塩素ガスを副生させずに、効率よく塩化ニトロシルを製造できる製造方法を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the manufacturing method which can manufacture nitrosyl chloride efficiently, without making chlorine gas by-produce.

本発明者は、塩素ガスを副生させずに、効率よく塩化ニトロシルを製造する方法を開発するために、塩化ナトリウムと二酸化窒素との反応による塩化ニトロシルの製造法に着目して検討した。
塩化ナトリウムと二酸化窒素との反応は、以下の(反応式1)で示すことができる。
NaCl+2NO→NaNO+NOCl(反応式1)
In order to develop a method for efficiently producing nitrosyl chloride without producing chlorine gas as a by-product, the present inventor has focused attention on a method for producing nitrosyl chloride by a reaction between sodium chloride and nitrogen dioxide.
The reaction between sodium chloride and nitrogen dioxide can be represented by the following (Reaction Formula 1).
NaCl + 2NO 2 → NaNO 3 + NOCl (reaction formula 1)

(反応式1)で示される反応では、原料ガスとして導入した二酸化窒素以外に気相に不純物が混入しない。しかし、(反応式1)で示される反応は、反応速度が非常に遅い。
そこで、本発明者は、(反応式1)で示される反応における原料ガス以外の不純物ガスが混入しない利点を利用しつつ、反応速度を速くして二酸化窒素のほぼ全量を塩化ニトロシルへと変化させる製造方法を検討した。
In the reaction represented by (Reaction Formula 1), impurities are not mixed in the gas phase other than nitrogen dioxide introduced as a raw material gas. However, the reaction represented by (Reaction Formula 1) has a very slow reaction rate.
Therefore, the present inventor changes the almost entire amount of nitrogen dioxide to nitrosyl chloride by increasing the reaction rate while utilizing the advantage that no impurity gas other than the raw material gas is mixed in the reaction represented by (Reaction Formula 1). The manufacturing method was examined.

その結果、塩化物として、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化コバルト(II)、及び塩化鉄(III)からなる群より選択される1種以上の塩化物の無水物を選択すればよいことを見出した。
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下の通りである。
As a result, it was found that one or more chloride anhydrides selected from the group consisting of calcium chloride, strontium chloride, cobalt (II), and iron (III) may be selected as the chloride. .
This invention is made | formed based on said knowledge, The summary is as follows.

(1) 塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化コバルト(II)、及び塩化鉄(III)からなる群より選択される1種以上の塩化物の無水物と、二酸化窒素とを、−11℃以上90℃未満の反応温度で反応させて製造することを特徴とする塩化ニトロシルの製造方法。
(2) 前記塩化物が、塩化カルシウムと塩化ストロンチウムのいずれか一方または両方を必ず含むことを特徴とする(1)に記載の塩化ニトロシルの製造方法。
(3) 前記塩化物が、塩化コバルト(II)を必ず含むことを特徴とする(1)または(2)に記載の塩化ニトロシルの製造方法。
(4) 前記塩化物の無水物と前記二酸化窒素とを21℃未満の温度で接触させて反応させることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の塩化ニトロシルの製造方法。
(5) 塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化コバルト(II)、及び塩化鉄(III)からなる群より選択される1種以上の塩化物の水和物を風解して前記塩化物の無水物を得る工程を有することを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の塩化ニトロシルの製造方法。
(6) 前記塩化物の無水物を充填して形成した充填層を有する反応管と、前記反応管内に二酸化窒素を供給する供給装置とを有する反応装置を用い、前記充填層に前記二酸化窒素を流通させることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の塩化ニトロシルの製造方法。
(1) One or more chloride anhydrides selected from the group consisting of calcium chloride, strontium chloride, cobalt (II), and iron (III) chloride, and nitrogen dioxide are -11 ° C. or more and 90 ° C. A process for producing nitrosyl chloride, which comprises producing by reacting at a reaction temperature of less than
(2) The method for producing nitrosyl chloride according to (1), wherein the chloride necessarily contains one or both of calcium chloride and strontium chloride.
(3) The method for producing nitrosyl chloride according to (1) or (2), wherein the chloride necessarily contains cobalt (II) chloride.
(4) The method for producing nitrosyl chloride according to any one of (1) to (3), wherein the anhydride of chloride and the nitrogen dioxide are brought into contact with each other at a temperature of less than 21 ° C. for reaction.
(5) One or more chloride hydrates selected from the group consisting of calcium chloride, strontium chloride, cobalt (II), and iron (III) are anatomized to obtain the chloride anhydride. The method for producing nitrosyl chloride according to any one of (1) to (4), which comprises a step of obtaining.
(6) A reactor having a packed bed formed by filling the anhydride of chloride and a supply device for supplying nitrogen dioxide into the reactor is used, and the nitrogen dioxide is added to the packed bed. The method for producing nitrosyl chloride according to any one of (1) to (5), wherein the method is made to circulate.

本発明の塩化ニトロシルの製造方法によれば、塩素ガスを副生させずに、効率よく塩化ニトロシルを製造できる。   According to the method for producing nitrosyl chloride of the present invention, nitrosyl chloride can be produced efficiently without producing chlorine gas as a by-product.

本発明に係る塩化ニトロシルの製造方法の一例により得られたガスの赤外分光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the infrared spectroscopy spectrum of the gas obtained by an example of the manufacturing method of the nitrosyl chloride based on this invention. 本発明に係る塩化ニトロシルの製造方法の他の例により得られたガスの赤外分光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the infrared spectroscopy spectrum of the gas obtained by the other example of the manufacturing method of the nitrosyl chloride based on this invention. 本発明に係る塩化ニトロシルの製造方法の他の例により得られたガスの赤外分光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the infrared spectroscopy spectrum of the gas obtained by the other example of the manufacturing method of the nitrosyl chloride based on this invention.

以下、本発明の塩化ニトロシルの製造方法について詳細に説明する。
本発明者は、まず初めに、上記の(反応式1)で示される反応において、塩化ナトリウムおよび塩化カリウムと、二酸化窒素との反応速度が遅い理由を検証した。そして、反応速度が遅い主な理由は、以下に示す第一の理由〜第三の理由であると推定した。
Hereafter, the manufacturing method of the nitrosyl chloride of this invention is demonstrated in detail.
The inventor first verified the reason why the reaction rate of sodium chloride and potassium chloride with nitrogen dioxide is slow in the reaction represented by the above (Reaction Formula 1). And it was estimated that the main reason for the slow reaction rate is the following first to third reasons.

第一の理由は、塩化物表面に付着した水分の影響である。塩化ニトロシルは水と反応して亜硝酸に変化することが知られている(Magi,L.,George,C.,&Mirabel,P.(1997).Uptake of nitrosyl chloride(NOCl)by aqueous solutions.The Journal of Physical Chemistry A,101(49),9359−9366.)。   The first reason is the influence of moisture adhering to the chloride surface. Nitrosyl chloride is known to react with water to turn into nitrous acid (Magi, L., George, C., & Mirabel, P. (1997). Uptake of nitrosyl chloride (NOCl) by aqueous solutions. The. Journal of Physical Chemistry A, 101 (49), 9359-9366.).

また、塩化ナトリウムと二酸化窒素との反応速度は、相対湿度が高くなるほど遅くなり、硝酸ナトリウムが生成しにくくなることが報告されている(Karlsson,R.,&Ljungstrom,E.(1995).Nitrogen dioxide and sea salt particles−a laboratory study.Journal of aerosol science,26(1),39−50.)。   In addition, it has been reported that the reaction rate between sodium chloride and nitrogen dioxide decreases as the relative humidity increases, and sodium nitrate is less likely to be formed (Karlsson, R., & Ljungstrom, E. (1995). Nitrogen dioxide). and sea salt particles-a laboratory study. Journal of aerosol science, 26 (1), 39-50.).

こうした水分の影響によって原料である塩化物と二酸化窒素との反応が妨げられた可能性がある。よって、原料から水を除くことにより反応速度が速くなると考えた。具体的には、塩化物と二酸化窒素とを反応させる前に、原料から水を除く前処理を実施すれば反応速度が速くなると予想した。   There is a possibility that the reaction between chloride, which is a raw material, and nitrogen dioxide is hindered by the influence of moisture. Therefore, it was considered that the reaction rate was increased by removing water from the raw material. Specifically, it was expected that the reaction rate would be increased if a pretreatment was performed to remove water from the raw material before reacting chloride with nitrogen dioxide.

第二の理由は、原料である塩化物と生成物である硝酸塩との相対的な安定性である。(反応式1)で示される反応は、塩化物と硝酸塩との相対的な安定性により、進行し易さが変化する。具体的には、生成物である硝酸塩が安定であるほど、反応速度が速くなることが期待される。よって、反応式の熱力学的な計算を実施し、生成物(硝酸塩)が熱力学的により有利となる塩化物を選択することで、反応速度を高めることができると推察した。   The second reason is the relative stability of the raw material chloride and the product nitrate. The ease with which the reaction represented by (Reaction Formula 1) proceeds depends on the relative stability of chloride and nitrate. Specifically, the more stable the product nitrate is expected to increase the reaction rate. Therefore, it was inferred that the reaction rate can be increased by performing thermodynamic calculation of the reaction formula and selecting chlorides that make the product (nitrate) more thermodynamically advantageous.

第三の理由は、原料である塩化物の比表面積の大きさである。固体である塩化物と気体または液体である二酸化窒素との反応は、塩化物粒子の表面で進行する。このため、塩化物粒子の比表面積が小さいと、反応速度が遅くなる。塩化ナトリウムおよび塩化カリウムは、工業的には水溶液から析出させて製造されている。塩化ナトリウムおよび塩化カリウムは、非常に溶解度が高いため、水溶液から析出させると、粒径が大きく、比表面積が小さい粒子となる。よって、反応速度を速くするには、塩化物の比表面積が大きくなる工夫を施すことが効果的であると推察した。   The third reason is the size of the specific surface area of the chloride material. The reaction between the solid chloride and the gas or liquid nitrogen dioxide proceeds on the surface of the chloride particles. For this reason, when the specific surface area of a chloride particle is small, reaction rate will become slow. Sodium chloride and potassium chloride are industrially produced by precipitation from aqueous solutions. Since sodium chloride and potassium chloride have very high solubility, when precipitated from an aqueous solution, the particles have a large particle size and a small specific surface area. Therefore, in order to increase the reaction rate, it was inferred that it was effective to devise a method for increasing the specific surface area of chloride.

以下、本発明を実施する際に重要となる事項について順次説明を行う。
まず、二酸化窒素との反応に用いる原料である塩化物を選択する際の基準について述べる。そして、選択した塩化物と二酸化窒素とを反応させる手順について説明を行う。最後に、発生したガス中に含まれる塩化ニトロシルの濃度を決定する手順について述べる。
Hereinafter, matters that are important when carrying out the present invention will be described in order.
First, criteria for selecting chloride as a raw material used for reaction with nitrogen dioxide will be described. A procedure for reacting the selected chloride with nitrogen dioxide will be described. Finally, a procedure for determining the concentration of nitrosyl chloride contained in the generated gas will be described.

本実施形態で用いる塩化物は、以下の(反応式2)で示される一般式に従って二酸化窒素と反応し、塩化ニトロシルとなる。
ACl+2nNO→A(NO+nNOCl(反応式2)
およそあらゆる塩化物が(反応式2)に適用可能である。実際に本実施形態の反応に用いる塩化物の選択にあたっては、(反応式2)の反応のエンタルピー変化が負に大きく、より発熱であるものを選ぶと好ましく、また、反応の際のギブスの自由エネルギー変化が負に大きいほど生成物が有利となり好ましい。
The chloride used in the present embodiment reacts with nitrogen dioxide according to the general formula shown by the following (Reaction Formula 2) to become nitrosyl chloride.
ACl n + 2nNO 2 → A (NO 3 ) n + nNOCl (reaction formula 2)
Almost any chloride is applicable to (Scheme 2). When actually selecting the chloride used in the reaction of the present embodiment, it is preferable to select one that has a large negative enthalpy change in the reaction of (Reaction Formula 2) and is more exothermic, and is free of Gibbs during the reaction. The larger the energy change, the more advantageous and preferable the product.

(反応式2)の反応のエンタルピー、エントロピーの計算には、様々なデータベースで提供される数値を利用できる。例えば、NIST Chemistry WebBook (http://webbook.nist.gov/chemistry/)に記載の数値を利用できる。そうしたデータベースにないものは論文などに記載の数値を利用できる。   Numerical values provided in various databases can be used to calculate the enthalpy and entropy of the reaction in (Reaction Formula 2). For example, the numerical values described in the NIST Chemistry WebBook (http://webbook.nist.gov/chemistry/) can be used. For those that are not in such a database, you can use the values described in the paper.

表1に、塩化ニトロシル1モル当たりのエンタルピー変化量(ΔH)およびギブスの自由エネルギー変化量(ΔG)の一例を示す。
表1に示すように、周期表の第1族元素(アルカリ金属)では、塩化リチウムを用いた場合に発熱量が大きく(−ΔHおよび−ΔGが大きく)、(反応式2)の反応において塩化ニトロシル生成の反応速度が速くなることが期待される。同様に、周期表の第2族元素では、塩化カルシウム、塩化ストロンチウムが有利であると予想できる。また、遷移金属元素では塩化コバルト(II)が好ましいと考えられる。
実際に塩化ニトロシルを生成した際の転化率が、概ね上記の予想通りの序列となることは、後の実施例に示す通りである。したがって、熱力学的に(反応式2)の反応が有利となる塩化物を選択することは、塩化ニトロシル生成の反応速度を速くするには、有効である。
Table 1 shows an example of enthalpy change (ΔH) and Gibbs free energy change (ΔG) per mole of nitrosyl chloride.
As shown in Table 1, the Group 1 element (alkali metal) of the periodic table has a large calorific value (-ΔH and -ΔG are large) when lithium chloride is used, and is chlorinated in the reaction of (Reaction Formula 2). It is expected that the reaction rate of nitrosyl formation will be increased. Similarly, calcium chloride and strontium chloride can be expected to be advantageous for the Group 2 elements of the periodic table. Further, cobalt (II) chloride is considered preferable as the transition metal element.
The conversion rate when nitrosyl chloride is actually produced is generally in the order as predicted above, as shown in the following examples. Therefore, selecting a chloride that is thermodynamically advantageous in the reaction (Scheme 2) is effective in increasing the reaction rate of nitrosyl chloride formation.

Figure 2017031027
Figure 2017031027

本実施形態で用いる原料である塩化物としては、副反応が生じやすい塩化物は避けるべきである。例えば、後述する実施例に示す通り、塩化物として塩化鉄(II)を利用した場合には、導入した二酸化窒素が全て塩化物に吸収され、塩化ニトロシルの生成が確認できなかった。これは、二酸化窒素の酸化力によって、二価の鉄が三価に酸化されてしまったことによるものと考えられる。したがって、塩化物として、塩化物に含まれる金属元素の酸化数が最大数であるものを選ぶか、二酸化窒素によって金属元素の酸化が生じないものを選択することが好ましい。   As the chloride that is a raw material used in the present embodiment, a chloride that easily causes a side reaction should be avoided. For example, as shown in the examples described later, when iron (II) chloride was used as the chloride, all of the introduced nitrogen dioxide was absorbed by the chloride, and the formation of nitrosyl chloride could not be confirmed. This is thought to be due to the fact that divalent iron was oxidized to trivalent by the oxidizing power of nitrogen dioxide. Therefore, it is preferable to select a chloride that has the maximum oxidation number of the metal element contained in the chloride, or one that does not cause oxidation of the metal element by nitrogen dioxide.

また、塩化物として、取扱いが難しい試料も避けるべきである。例えば、塩化チタンは、大気に触れると酸化物に分解してしまう。塩化亜鉛、塩化ニッケルは、水和物の乾燥時に加水分解してしまい、酸化物が生成してしまう。   Samples that are difficult to handle as chlorides should also be avoided. For example, titanium chloride breaks down into oxides when exposed to the atmosphere. Zinc chloride and nickel chloride are hydrolyzed when the hydrate is dried, and oxides are generated.

塩化物として、比表面積が大きい粒子を選択すると、固体である塩化物と気体または液体である二酸化窒素とが反応する場所が増加するため、反応速度の増大が期待できる。しかし、塩化物は、水への溶解度が高いため、水溶液を経由する一般的な製造過程を用いて、粒径が小さく、比表面積の大きい粒子を得ることは難しい。そこで、安定な水和物を生成する塩化物を選択し、塩化物の水和物を風解して、比表面積の大きい粒子を得ることが有効である。   When a particle having a large specific surface area is selected as the chloride, the number of places where the solid chloride and the gas or liquid nitrogen dioxide react with each other increases. However, since chloride has a high solubility in water, it is difficult to obtain particles having a small particle size and a large specific surface area using a general production process via an aqueous solution. Therefore, it is effective to select a chloride that produces a stable hydrate, and denature the chloride hydrate to obtain particles having a large specific surface area.

具体的には、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化コバルト(II)、塩化鉄(III)は、安定な水和物を形成し、水和物を加熱・乾燥することにより風解し、大きな比表面積が得られるため、好ましい。これに対し、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウムは、安定な水和物を作らないため好ましくない。
本発明者らが、塩化カルシウムの水和物と塩化リチウムの水和物とを、それぞれ200℃で加熱する風解処理を行って得た無水物では、塩化カルシウムの比表面積は、塩化リチウムの比表面積と比較して10倍以上大きい値であった。
Specifically, calcium chloride, strontium chloride, cobalt (II) chloride, and iron (III) form a stable hydrate, which is denatured by heating and drying, and has a large specific surface area. Is preferable. On the other hand, lithium chloride, sodium chloride and potassium chloride are not preferable because they do not form a stable hydrate.
In the anhydride obtained by the air dissipation treatment in which the present inventors heated calcium chloride hydrate and lithium chloride hydrate at 200 ° C., the specific surface area of calcium chloride is that of lithium chloride. The value was 10 times or more larger than the specific surface area.

また、塩化物は、水への溶解度が高く、塩化物に吸着した吸着水は、塩化物に残存しやすい性質がある。塩化物に吸着した吸着水が、塩化物と二酸化窒素との反応により生成した塩化ニトロシルと反応すると、塩化ニトロシルの分解が進行してしまう。   Chloride has a high solubility in water, and adsorbed water adsorbed on chloride tends to remain in the chloride. When the adsorbed water adsorbed on the chloride reacts with nitrosyl chloride produced by the reaction between the chloride and nitrogen dioxide, the decomposition of nitrosyl chloride proceeds.

以上より、本実施形態では、塩化物として、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化コバルト(II)、及び塩化鉄(III)からなる群より選択される1種以上の塩化物の無水物を用いる。これらの中でも、塩化物として、塩化ニトロシルの生成効率が高い塩化カルシウムまたは塩化ストロンチウムの無水物を用いることが好ましい。
本実施形態では、前記群より選択される1種以上の塩化物の水和物を風解して前記塩化物の無水物を得る工程を有することが好ましい。
特に、塩化ニトロシルの生成速度が大きく、塩化ニトロシルを効率よく生成できるため、塩化カルシウムの水和物または塩化ストロンチウムの水和物を風解して得た無水物を用いることが好ましい。
As described above, in the present embodiment, as the chloride, one or more chloride anhydrides selected from the group consisting of calcium chloride, strontium chloride, cobalt (II), and iron (III) chloride are used. Among these, as the chloride, it is preferable to use calcium chloride or strontium chloride anhydride, which has high production efficiency of nitrosyl chloride.
In this embodiment, it is preferable to have a step of obtaining one or more chloride hydrates selected from the above group to obtain the chloride anhydride.
In particular, since the production rate of nitrosyl chloride is high and nitrosyl chloride can be efficiently produced, it is preferable to use an anhydride obtained by decalcifying calcium chloride hydrate or strontium chloride hydrate.

本実施形態では、塩化物として、複数の塩化物の混合物を利用しても構わない。塩化物として、複数の塩化物の混合物を用いる場合、塩化ストロンチウムの無水物および/または塩化コバルト(II)の無水物を必ず含むことが好ましい。複数の塩化物の混合物の好ましい例としては、例えば、塩化ストロンチウムの無水物と塩化コバルト(II)の無水物との混合物、塩化カルシウムの無水物と塩化ストロンチウムの無水物との混合物などが挙げられる。   In the present embodiment, a mixture of a plurality of chlorides may be used as the chloride. When a mixture of a plurality of chlorides is used as the chloride, it is preferable to always include an anhydride of strontium chloride and / or an anhydride of cobalt (II) chloride. Preferable examples of the mixture of a plurality of chlorides include, for example, a mixture of strontium chloride anhydride and cobalt (II) chloride anhydride, a mixture of calcium chloride anhydride and strontium chloride anhydride, and the like. .

塩化ストロンチウムは、塩化ニトロシルを最も効率よく発生させることが可能であり、塩化ニトロシルを生成させる反応に用いる塩化物として、好ましい。しかし、塩化ストロンチウムは、環境を汚染する恐れのある物質であるため、使用量を抑制することが好ましい。塩化物として、塩化ストロンチウムの無水物を含む複数の塩化物の混合物を用いることで、塩化ストロンチウムと二酸化窒素との反応を利用して塩化ニトロシルを効率よく生成でき、しかも塩化ストロンチウムの使用量を抑制できる。   Strontium chloride can generate nitrosyl chloride most efficiently, and is preferable as a chloride used in a reaction for producing nitrosyl chloride. However, since strontium chloride is a substance that may contaminate the environment, it is preferable to suppress the amount used. By using a mixture of multiple chlorides including strontium chloride anhydride as the chloride, nitrosyl chloride can be efficiently generated using the reaction between strontium chloride and nitrogen dioxide, and the amount of strontium chloride used is suppressed. it can.

また、塩化物として、複数の塩化物の混合物を用いる場合、塩化コバルト(II)を必ず含むことが好ましい。大部分の塩化物および硝酸塩は白色であるため、二酸化窒素と塩化物との反応が進行しても充填層の外見に変化が無く、充填した塩化物のどの部分がどの程度まで反応に利用されたのかを簡便に判断することが困難である。
そこで本発明者らは、コバルト塩の持つ特徴的な色変化に着目した。無水塩化コバルト(II)と無水硝酸コバルト(III)とでは、大きく色が異なる。無水塩化コバルト(II)は青色であり、無水硝酸コバルト(III)は淡い赤色である。よって、塩化コバルト(II)を用いて充填層を形成すれば、塩化コバルト(II)と二酸化窒素とが反応して硝酸コバルト(III)に変化したことを、色の変化で確認できる。
Further, when a mixture of a plurality of chlorides is used as the chloride, it is preferable to always contain cobalt (II) chloride. Since most chlorides and nitrates are white, the appearance of the packed bed remains unchanged even when the reaction between nitrogen dioxide and chloride proceeds, and what portion of the packed chloride is used for the reaction. It is difficult to easily determine whether it has happened.
Therefore, the present inventors paid attention to the characteristic color change of the cobalt salt. Anhydrous cobalt chloride (II) and anhydrous cobalt nitrate (III) differ greatly in color. Anhydrous cobalt (II) chloride is blue, and anhydrous cobalt (III) nitrate is light red. Therefore, if a packed layer is formed using cobalt (II) chloride, it can be confirmed by a change in color that cobalt (II) chloride and nitrogen dioxide reacted to change to cobalt (III) nitrate.

続いて、実際に反応管内に充填した塩化物と二酸化窒素とを反応させる際の注意点について述べる。
本実施形態においては、塩化物を充填して形成した充填層を有する反応管と、反応管内の充填層に二酸化窒素を供給する供給装置とを有する反応装置を用いて、塩化ニトロシルを製造する場合を例に挙げて説明する。本実施形態では、反応装置の充填層に供給装置を用いて二酸化窒素を供給し、充填層に二酸化窒素を流通させて、塩化物と二酸化窒素とを接触させることにより、塩化ニトロシルを製造する。
Next, the precautions when the chloride actually charged in the reaction tube is reacted with nitrogen dioxide will be described.
In this embodiment, when producing nitrosyl chloride using a reaction apparatus having a reaction tube having a packed bed formed by filling with chloride and a supply device for supplying nitrogen dioxide to the packed bed in the reaction tube. Will be described as an example. In this embodiment, nitrosyl chloride is produced by supplying nitrogen dioxide to the packed bed of the reaction apparatus using a supply device, circulating nitrogen dioxide through the packed bed, and bringing chloride and nitrogen dioxide into contact with each other.

本実施形態では、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化コバルト(II)、及び塩化鉄(III)からなる群より選択される1種以上の塩化物の無水物を反応管に充填して充填層を形成する。   In this embodiment, one or more chloride anhydrides selected from the group consisting of calcium chloride, strontium chloride, cobalt (II), and iron (III) are filled into the reaction tube to form a packed bed. To do.

塩化物として、塩化ストロンチウムの無水物を含む複数の塩化物を用いる場合、反応管の上流側に塩化カルシウム、塩化コバルト(II)、及び塩化鉄(III)からなる群より選択される1種以上の塩化物の無水物を充填し、下流側に塩化ストロンチウムを充填して充填層を形成することが好ましい。この充填層を有する反応管の上流側から二酸化窒素を通過させると、上流側に充填された塩化物と二酸化窒素の一部とが反応し、塩化ニトロシルに変換される。そして、反応管の上流側を通過した後に残留する二酸化窒素が反応管の下流側を通過することにより、塩化ストロンチウムと二酸化窒素とが反応し、塩化ニトロシルに変換される。その結果、充填層全体が塩化ストロンチウムを充填したものである場合と比較して、使用する塩化ストロンチウムの使用量が少なくても、塩化ニトロシルを効率よく生成できる。   When using a plurality of chlorides including strontium chloride anhydride as the chloride, at least one selected from the group consisting of calcium chloride, cobalt (II), and iron (III) chloride on the upstream side of the reaction tube It is preferable to form a packed bed by filling the chloride anhydride with strontium chloride on the downstream side. When nitrogen dioxide is passed from the upstream side of the reaction tube having this packed bed, the chloride filled in the upstream side reacts with a part of the nitrogen dioxide to be converted into nitrosyl chloride. Nitrogen dioxide remaining after passing through the upstream side of the reaction tube passes through the downstream side of the reaction tube, whereby strontium chloride and nitrogen dioxide react with each other and are converted to nitrosyl chloride. As a result, nitrosyl chloride can be generated efficiently even if the amount of strontium chloride used is small compared to the case where the entire packed bed is filled with strontium chloride.

また、塩化物として、塩化コバルト(II)を含む複数の塩化物を用いる場合、例えば、充填層として、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化鉄(III)からなる群より選択される1種以上の塩化物を充填して形成された第1領域と、第1領域内に部分的に形成された塩化コバルト(II)からなる第2領域とを有するものを形成することが好ましい。このことによって、充填層を形成している塩化物と二酸化窒素との反応の進行を、第2領域の色変化により容易に目視確認できる。したがって、充填層を形成している塩化物の交換時期の判断が非常に容易となる。   When a plurality of chlorides containing cobalt (II) chloride are used as the chloride, for example, as the packed layer, one or more chlorides selected from the group consisting of calcium chloride, strontium chloride, and iron (III) chloride are used. It is preferable to form a first region formed by filling an object and a second region made of cobalt (II) chloride partially formed in the first region. Thus, the progress of the reaction between the chloride forming the packed bed and nitrogen dioxide can be easily visually confirmed by the color change in the second region. Therefore, it becomes very easy to determine the replacement time of the chloride forming the packed bed.

本実施形態においては、塩化物の無水物と二酸化窒素とを反応させる前に、塩化物の水和物を風解して塩化物の無水物を得る工程を行うことが好ましい。具体的には、例えば、反応管内に塩化物の水和物を充填した後、反応管内に乾燥させた窒素や空気をフローさせながら反応管を加熱昇温し、水蒸気の発生がなくなるまで反応管を100〜350℃で加熱する風解処理を行うことが好ましく、200〜300℃で加熱する風解処理を行うことがより好ましい。反応管の加熱温度を100℃以上、より好ましくは200℃以上とした場合、塩化物の水和水としての水分および塩化物に吸着した吸着水が残存してしまうことがなく、好ましい。また、反応管の加熱温度を350℃以下、より好ましくは300℃以下にすると、加熱コストを抑制できるとともに、反応管を加熱することによって融点の低い塩化物の比表面積が低下することを防止できる。   In this embodiment, before reacting the chloride anhydride with nitrogen dioxide, it is preferable to perform a step of defrosting the chloride hydrate to obtain the chloride anhydride. Specifically, for example, after filling a hydrate of chloride into the reaction tube, the reaction tube is heated and heated while flowing dry nitrogen or air into the reaction tube, and the reaction tube is heated until generation of water vapor is eliminated. It is preferable to perform a wind-dissipating treatment that heats at a temperature of 100 to 350 ° C., and more preferably to perform a wind-dissipating treatment that heats at 200 to 300 ° C. When the heating temperature of the reaction tube is 100 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher, moisture as hydrated water of chloride and adsorbed water adsorbed on the chloride do not remain, which is preferable. In addition, when the heating temperature of the reaction tube is 350 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or lower, the heating cost can be suppressed and the specific surface area of the chloride having a low melting point can be prevented by heating the reaction tube. .

本実施形態においては、風解処理等して製造した塩化物の無水物と二酸化窒素とを反応させる前に、塩化物の無水物に吸着している吸着水を除くための乾燥処理を行ってもよい。乾燥処理としては、例えば、反応管内に塩化物の無水物を充填した後、反応管内に乾燥させた窒素や空気をフローさせながら反応管を加熱昇温し、水蒸気の発生がなくなるまで反応管を加熱する方法や、充填後に反応管内を減圧処理して吸着水を除く方法等が挙げられる。   In the present embodiment, before reacting the chloride anhydride produced by wind dissociation and the like with nitrogen dioxide, a drying treatment is performed to remove the adsorbed water adsorbed on the chloride anhydride. Also good. As the drying treatment, for example, after filling the reaction tube with chloride anhydride, the reaction tube is heated and heated while flowing dried nitrogen or air, and the reaction tube is kept until no steam is generated. A method of heating, a method of removing the adsorbed water by reducing the pressure inside the reaction tube after filling, and the like are mentioned.

本実施形態の製造方法では、当然のことながら、必ずしも反応管内にて塩化物の水和物の風解処理を行う必要はなく、予め別の場所で風解処理した塩化物の無水物を反応管に充填してもよい。
また、市販品として塩化物の無水物が入手可能である場合には、それを利用することにより、塩化物の水和物の風解処理を省略でき、製造工程を簡略化できる。
In the production method of the present embodiment, it is needless to say that it is not always necessary to carry out a wind-breaking treatment of chloride hydrate in a reaction tube, and a chloride anhydride that has been previously wind-treated in another place is reacted. The tube may be filled.
In addition, when a chloride anhydride is available as a commercial product, by utilizing it, it is possible to omit the defrosting treatment of the chloride hydrate and simplify the manufacturing process.

本実施形態においては、固体である塩化物の表面と、気体または液体である二酸化窒素との接触効率を高めることで、塩化物と二酸化窒素との反応速度を速くできる(非特許文献1)。具体的には、圧力損失が大きくなりすぎない範囲で、利用する塩化物の粒子径をできるだけ小さくし、塩化物の比表面積を大きくすることが好ましい。
また、反応装置の反応管内に充填した塩化物の充填密度にむらがあり、充填層の一部の塩化物が反応に寄与しにくい状態であると、反応効率が低下してしまう。このため、塩化物として、必要に応じて粒子を整粒したものを用いることが好ましい。整粒した塩化物の粒子を用いると、反応管内に充填した塩化物の充填密度が均一になるため、充填された塩化物全体が反応に寄与するようになり、良好な反応効率が得られる。
In the present embodiment, the reaction rate between chloride and nitrogen dioxide can be increased by increasing the contact efficiency between the surface of the chloride that is solid and the nitrogen dioxide that is gas or liquid (Non-patent Document 1). Specifically, it is preferable to reduce the particle diameter of the chloride to be used as much as possible and increase the specific surface area of the chloride within a range where the pressure loss does not become too large.
In addition, the packing density of the chloride filled in the reaction tube of the reaction apparatus is uneven, and the reaction efficiency is lowered when a part of the chloride in the packed bed is difficult to contribute to the reaction. For this reason, it is preferable to use what adjusted the particle | grains as needed as a chloride. When the sized chloride particles are used, the packing density of the chloride packed in the reaction tube becomes uniform, so that the entire packed chloride contributes to the reaction and good reaction efficiency is obtained.

塩化物を充填して形成した充填層に供給する二酸化窒素は、窒素などの希釈ガスで希釈されたものであってもよい。希釈された二酸化窒素の濃度は、10ppm以上であることが好ましく、30ppm以上であることがより好ましく、200ppm以上であることがより一層好ましい。充填層に導入する二酸化窒素の濃度に上限はなく、二酸化窒素のみであってもよい。充填層に導入する二酸化窒素の濃度が、10ppm以上であると、塩化物上に二酸化窒素が十分に付着するため、塩化ニトロシルの生成効率が良好となる。   The nitrogen dioxide supplied to the packed bed formed by filling with chloride may be diluted with a diluent gas such as nitrogen. The concentration of diluted nitrogen dioxide is preferably 10 ppm or more, more preferably 30 ppm or more, and even more preferably 200 ppm or more. There is no upper limit to the concentration of nitrogen dioxide introduced into the packed bed, and only nitrogen dioxide may be used. When the concentration of nitrogen dioxide introduced into the packed bed is 10 ppm or more, nitrogen dioxide sufficiently adheres on the chloride, so that the production efficiency of nitrosyl chloride is improved.

充填層に希釈された二酸化窒素を導入する場合、二酸化窒素の濃度を制御する方法としては、以下に示す方法が挙げられる。
例えば、反応管に、希釈された二酸化窒素の収容されたガスボンベが接続されている場合、二酸化窒素濃度の異なる複数のガスボンベを用意し、ガスボンベを適時選択する方法を用いることができる。また、所定の割合で窒素などの希釈ガスと二酸化窒素(または希釈ガスで希釈された二酸化窒素)とを所定の流量で反応管に供給することにより、希釈ガスと二酸化窒素との混合ガスを反応管に供給する方法を用いてもよい。
In the case of introducing diluted nitrogen dioxide into the packed bed, examples of the method for controlling the concentration of nitrogen dioxide include the following methods.
For example, when a gas cylinder containing diluted nitrogen dioxide is connected to the reaction tube, a method of preparing a plurality of gas cylinders having different nitrogen dioxide concentrations and selecting the gas cylinder at an appropriate time can be used. In addition, by supplying a dilution gas such as nitrogen and nitrogen dioxide (or nitrogen dioxide diluted with a dilution gas) to the reaction tube at a predetermined flow rate at a predetermined ratio, the mixed gas of the dilution gas and nitrogen dioxide is reacted. You may use the method of supplying to a pipe | tube.

反応管の充填層に供給する二酸化窒素(または希釈された二酸化窒素)は、気体であってもよいし、一部または全部が液体であってもよい。充填層に供給する二酸化窒素の一部または全部が液体である場合、塩化物と二酸化窒素との接触がより一層促進され、さらに反応速度が向上する。よって、塩化ニトロシルの生成効率がより一層良好となる。   Nitrogen dioxide (or diluted nitrogen dioxide) supplied to the packed bed of the reaction tube may be a gas, or a part or all of it may be a liquid. When some or all of the nitrogen dioxide supplied to the packed bed is liquid, contact between chloride and nitrogen dioxide is further promoted, and the reaction rate is further improved. Therefore, the production efficiency of nitrosyl chloride is further improved.

本実施形態の製造方法では、塩化物と二酸化窒素とを、−11℃以上90℃未満の反応温度で反応させて塩化ニトロシルを発生させる。上記の反応温度とすることにより、反応速度が速くなり、塩化ニトロシルの生成効率を上げることができる。
本実施形態の製造方法では、塩化物の無水物と二酸化窒素とを、90℃未満、好ましくは23℃(室温)以下の温度で接触させて反応させることが好ましい。反応温度を23℃以下とすることで、塩化ニトロシルの生成効率が著しく向上する。
In the production method of the present embodiment, chloride and nitrogen dioxide are reacted at a reaction temperature of −11 ° C. or higher and lower than 90 ° C. to generate nitrosyl chloride. By setting it as said reaction temperature, reaction rate becomes quick and the production | generation efficiency of nitrosyl chloride can be raised.
In the production method of the present embodiment, it is preferable that the anhydride of chloride and nitrogen dioxide are brought into contact with each other at a temperature of less than 90 ° C., preferably 23 ° C. (room temperature) or less. By setting the reaction temperature to 23 ° C. or less, the production efficiency of nitrosyl chloride is remarkably improved.

また、本実施形態の製造方法では、塩化物の無水物と二酸化窒素とを21℃未満の温度で接触させて反応させることがより好ましい。一般に気体は、各温度での飽和蒸気圧に対する相対圧力が高いほど、固体の表面に吸着されやすくなる。二酸化窒素の沸点は21℃であり、反応温度を沸点(21℃)未満にすることで、塩化物表面への二酸化窒素の吸着が促進され、反応速度が上昇し、塩化ニトロシルの生成効率がより一層向上する。
また、塩化物の無水物と二酸化窒素とを5℃以下の温度で接触させて反応させることがさらに好ましい。この場合、塩化物表面への二酸化窒素の吸着がさらに促進され、より一層、塩化ニトロシルの生成効率が向上する。
Moreover, in the manufacturing method of this embodiment, it is more preferable to make a chloride anhydride and nitrogen dioxide contact and react at the temperature below 21 degreeC. In general, the higher the relative pressure with respect to the saturated vapor pressure at each temperature, the easier the gas is adsorbed on the surface of the solid. Nitrogen dioxide has a boiling point of 21 ° C., and by making the reaction temperature lower than the boiling point (21 ° C.), the adsorption of nitrogen dioxide on the chloride surface is promoted, the reaction rate is increased, and the production efficiency of nitrosyl chloride is further increased. Further improvement.
More preferably, the chloride anhydride and nitrogen dioxide are brought into contact with each other at a temperature of 5 ° C. or less for reaction. In this case, adsorption of nitrogen dioxide on the chloride surface is further promoted, and the production efficiency of nitrosyl chloride is further improved.

また、本実施形態の製造方法では、塩化物の無水物と二酸化窒素とを−11℃以上の温度で接触させて反応させる。二酸化窒素の融点は−11℃であることから、塩化物の無水物と二酸化窒素とを接触させる温度(反応温度)を−11℃以上とすることにより、二酸化窒素の固体が析出して、塩化ニトロシルの生成効率が低減することを防止できる。上記温度を−11℃以上とした場合であっても、導入する二酸化窒素の濃度によっては、塩化物表面に二酸化窒素が一部凝縮することも予想されるが、その場合には塩化物と二酸化窒素との接触がさらに促進されるため、反応速度が上昇すると考えられる。
また、塩化物の無水物と二酸化窒素とを接触させる温度を0℃以上とすることにより、冷却に必要なコストを抑制でき、好ましい。
Moreover, in the manufacturing method of this embodiment, the anhydride of chloride and nitrogen dioxide are contacted at a temperature of -11 ° C. or more and reacted. Since the melting point of nitrogen dioxide is −11 ° C., the temperature (reaction temperature) at which the chloride anhydride and nitrogen dioxide are brought into contact with each other is set to −11 ° C. or higher, so that a solid of nitrogen dioxide is precipitated and It can be prevented that the production efficiency of nitrosyl is reduced. Even when the temperature is set to -11 ° C or higher, depending on the concentration of nitrogen dioxide to be introduced, it is expected that nitrogen dioxide partially condenses on the chloride surface. Since the contact with nitrogen is further promoted, the reaction rate is considered to increase.
Further, the temperature at which the chloride anhydride and nitrogen dioxide are brought into contact with each other is preferably 0 ° C. or higher, so that the cost required for cooling can be suppressed, which is preferable.

本実施形態の製造方法により生成した塩化ニトロシルガスは、未反応の残留する二酸化窒素が存在する場合、残留する二酸化窒素とともに塩化ニトロシル含有ガスとして、反応管から排出される。また、二酸化窒素として、希釈ガスで希釈された二酸化窒素を用いた場合には、希釈ガスを含む塩化ニトロシル含有ガスが反応管から排出される。排出管から排出された塩化ニトロシル含有ガスは、必要に応じて、窒素などの希釈ガスを用いて希釈してもよい。   When unreacted residual nitrogen dioxide exists, the nitrosyl chloride gas generated by the production method of the present embodiment is discharged from the reaction tube together with the residual nitrogen dioxide as a nitrosyl chloride-containing gas. When nitrogen dioxide diluted with a diluent gas is used as nitrogen dioxide, a nitrosyl chloride-containing gas containing the diluent gas is discharged from the reaction tube. The nitrosyl chloride-containing gas discharged from the discharge pipe may be diluted with a diluent gas such as nitrogen as necessary.

続いて、上記手順に従って発生させた塩化ニトロシル含有ガス中の塩化ニトロシルの濃度を見積もる手順について述べる。塩化ニトロシルの濃度を調べる手段は少なく、本発明者の実施した文献調査では、赤外吸収分光測定による測定が最も簡便でかつ信頼のできるものであると結論された。   Subsequently, a procedure for estimating the concentration of nitrosyl chloride in the nitrosyl chloride-containing gas generated according to the above procedure will be described. There are few means for examining the concentration of nitrosyl chloride, and a literature survey conducted by the present inventor concluded that measurement by infrared absorption spectroscopy is the simplest and most reliable.

塩化ニトロシルの赤外分光スペクトルや、詳細な吸収波数については、以下に示す文献に記載されている(非特許文献1および、吸収スペクトルの帰属:Landau,L.,&Fletcher,W.H.(1960).The infrared spectrum and potential function of nitrosyl chloride.Journal of Molecular Spectroscopy,4(1),276−283.)。   The infrared spectroscopic spectrum and detailed absorption wave number of nitrosyl chloride are described in the following literature (Non-patent Document 1 and absorption spectrum assignment: Landau, L., & Fletcher, WH (1960). The infraspected spectrum and potential function of nitrosyl chloride.Journal of Molecular Spectroscopy, 4 (1), 276-283.).

いずれのピークも水蒸気の吸収スペクトルと重なる位置にあるが、測定で得られたスペクトルと、水蒸気の吸収スペクトルとの差スペクトルを計算することで、二酸化窒素と塩化ニトロシルのスペクトルをそれぞれ取得することが可能である。
しかしながら、赤外分光測定にて発生させた塩化ニトロシルの濃度を決定するにはいくつかの課題がある。すなわち、同じ濃度の塩化ニトロシル含有ガスを測定する場合でも、用いる赤外分光装置や、ガス分析用セルの種類によって、その検出値は大きく変動する。さらに、同じ装置を用いた場合でも、測定を実施する日毎に検出値が変動してしまう。このため、一度作成した検量線が必ずしも信頼できないという問題がある。
Each peak is in a position that overlaps with the absorption spectrum of water vapor, but by calculating the difference spectrum between the spectrum obtained by measurement and the absorption spectrum of water vapor, it is possible to obtain the spectra of nitrogen dioxide and nitrosyl chloride, respectively. Is possible.
However, there are several problems in determining the concentration of nitrosyl chloride generated by infrared spectroscopy. That is, even when measuring a nitrosyl chloride-containing gas having the same concentration, the detected value varies greatly depending on the type of infrared spectrometer used and the gas analysis cell. Furthermore, even when the same apparatus is used, the detected value varies every day when the measurement is performed. For this reason, there is a problem that a calibration curve once created is not always reliable.

そこで、本発明者は、二つの手法を用いて、発生した塩化ニトロシルの濃度を見積もった。
一つ目の方法は、塩化物と反応させる直前に二酸化窒素濃度に対する赤外スペクトルのピーク強度の検量線を作成し、反応前後で減少した二酸化窒素濃度が塩化ニトロシルに変化したと見積もるものである。
二つ目の方法は、導入した二酸化窒素ガスの濃度と、赤外分光測定結果における二酸化窒素と塩化ニトロシルの検出ピーク強度の相対値とを用いて、発生した塩化ニトロシルの濃度の計算を行うものである。以下でそれぞれについてその詳細を述べる。
Therefore, the present inventor estimated the concentration of the generated nitrosyl chloride using two methods.
The first method is to make a calibration curve of the peak intensity of the infrared spectrum against the nitrogen dioxide concentration just before reacting with chloride, and estimate that the reduced nitrogen dioxide concentration before and after the reaction changed to nitrosyl chloride. .
The second method calculates the concentration of generated nitrosyl chloride using the concentration of the introduced nitrogen dioxide gas and the relative values of the detected peak intensities of nitrogen dioxide and nitrosyl chloride in the infrared spectroscopic measurement results. It is. Details of each are described below.

一つ目の方法では、二酸化窒素の検出量の変化を用いて、発生した塩化ニトロシルの量を見積もる。二酸化窒素の濃度を測定する手段は多数存在し、導入する二酸化窒素ガスの濃度は正確に決定可能である。上記の反応式2に従って反応が進行すると仮定すると、消費された二酸化窒素は全て塩化ニトロシルとなる。よって、反応管通過後の塩化ニトロシル含有ガスに残存する二酸化窒素の濃度を測定することで、発生した塩化ニトロシルの濃度を計算することが可能となる。   The first method estimates the amount of nitrosyl chloride generated using the change in the detected amount of nitrogen dioxide. There are many means for measuring the concentration of nitrogen dioxide, and the concentration of the introduced nitrogen dioxide gas can be accurately determined. Assuming that the reaction proceeds according to the above reaction formula 2, all the consumed nitrogen dioxide is nitrosyl chloride. Therefore, it is possible to calculate the concentration of the generated nitrosyl chloride by measuring the concentration of nitrogen dioxide remaining in the nitrosyl chloride-containing gas after passing through the reaction tube.

ただし、既述の通り、二酸化窒素の濃度は、赤外スペクトルのピーク強度と必ずしも一対一に対応しないため、測定の直前に検量線を作成し、それに従って濃度の計算を行うことが重要である。また、反応開始後しばらくの間は、赤外分光装置の位置まで二酸化窒素が到達せず、二酸化窒素の残存濃度を過少評価する恐れがあるため、二酸化窒素と塩化ニトロシルの双方のピーク強度が安定するまで、評価を見送るべきである。   However, as described above, the concentration of nitrogen dioxide does not necessarily correspond one-to-one with the peak intensity of the infrared spectrum, so it is important to create a calibration curve immediately before measurement and calculate the concentration accordingly. . Also, for some time after the start of the reaction, nitrogen dioxide does not reach the position of the infrared spectrometer, and there is a risk of underestimating the residual concentration of nitrogen dioxide, so the peak intensities of both nitrogen dioxide and nitrosyl chloride are stable. You should postpone the evaluation until you do.

二つ目の方法は、既知の濃度の二酸化窒素ガスを原料に利用し、反応管通過後の塩化ニトロシル含有ガスの赤外スペクトルにおける二酸化窒素の検出強度と、塩化ニトロシルの検出強度との比を利用するものである。前述の一つ目の方法では、測定の度毎に検量線を作成する必要が生じ、非常に手間がかかる。測定の日程による検出強度の違いは、日毎の大気状態の違いと、半導体検出器の検出感度の不安定性とに由来すると予想される。したがって、同一のスペクトル内での相対強度は、信頼できる値となると考えられる。上記の(反応式2)に従って二酸化窒素の消費と塩化ニトロシルの発生が進行するという前提であれば、塩化ニトロシルと二酸化窒素のモル濃度は以下の式に従う。   The second method uses a known concentration of nitrogen dioxide gas as the raw material, and calculates the ratio between the detected intensity of nitrogen dioxide and the detected intensity of nitrosyl chloride in the infrared spectrum of the nitrosyl chloride-containing gas after passing through the reaction tube. It is what you use. In the first method described above, it is necessary to create a calibration curve for each measurement, which is very laborious. The difference in the detection intensity depending on the measurement schedule is expected to be derived from the difference in the atmospheric conditions between days and the instability of the detection sensitivity of the semiconductor detector. Therefore, it is considered that the relative intensity within the same spectrum is a reliable value. Assuming that the consumption of nitrogen dioxide and the generation of nitrosyl chloride proceed according to the above (Reaction Formula 2), the molar concentration of nitrosyl chloride and nitrogen dioxide follows the following formula.

導入NO濃度(モル)=2×反応装置通過後NOCl濃度(モル)+反応装置通過後NO濃度(モル)
よって、反応管通過後の塩化ニトロシル含有ガス中に含まれる塩化ニトロシルと二酸化窒素の濃度の相対比が分かれば、各ガスの濃度を決定することが可能である。
Introduced NO 2 concentration (mol) = 2 × NOCl concentration after passing through the reactor (mol) + NO 2 concentration after passing through the reactor (mol)
Therefore, if the relative ratio of the concentration of nitrosyl chloride and nitrogen dioxide contained in the nitrosyl chloride-containing gas after passing through the reaction tube is known, the concentration of each gas can be determined.

二酸化窒素と塩化ニトロシルは、別種の分子であるため、各ピーク位置における赤外線の吸収断面積が異なる。そこで、初めに各分子種について、校正線を作成する必要がある。二酸化窒素の校正線の作成は、標準ガスを用いて実施する。塩化ニトロシルの校正線の作成は、上述の一つ目の方法で見積もった塩化ニトロシル濃度を用いて実施する。得られた校正線を用いて、反応管通過後の塩化ニトロシル含有ガス中に含まれる二酸化窒素と塩化ニトロシルの濃度をそれぞれ見積もる。導入した実際の二酸化窒素の濃度は既知であるから、計算結果と導入した二酸化窒素の濃度とが矛盾しなくなるように、各成分の濃度を、比例して増加させる。これによって、一度正確な検量線を作成して以降は、簡便に塩化ニトロシルの量を見積もることが可能となる。   Since nitrogen dioxide and nitrosyl chloride are different types of molecules, the infrared absorption cross sections at the respective peak positions are different. Therefore, it is first necessary to create a calibration line for each molecular species. The calibration line for nitrogen dioxide is created using a standard gas. The calibration line for nitrosyl chloride is prepared using the nitrosyl chloride concentration estimated by the first method described above. Using the obtained calibration line, the concentrations of nitrogen dioxide and nitrosyl chloride contained in the nitrosyl chloride-containing gas after passing through the reaction tube are estimated. Since the actual concentration of introduced nitrogen dioxide is known, the concentration of each component is increased proportionally so that the calculation result and the concentration of introduced nitrogen dioxide do not contradict each other. Thus, once an accurate calibration curve is created, the amount of nitrosyl chloride can be easily estimated.

本実施形態の塩化ニトロシルの製造方法では、固体の塩化物の無水物と、気体または液体の二酸化窒素とを反応させることにより、塩化ニトロシルを生成できる。このため、水を不可避的に不純物として含有する、液体状原料を用いた塩化ニトロシル製造法と異なり、水が不純物として混入することがなく、さらに、生成した塩化ニトロシルが加水分解することがなく、好ましい。また、ニトロシル硫酸などのより反応性が高い試薬を用いた反応で副生する塩素が発生しないため、好ましい。   In the method for producing nitrosyl chloride of the present embodiment, nitrosyl chloride can be produced by reacting solid chloride anhydride with gaseous or liquid nitrogen dioxide. For this reason, unlike the nitrosyl chloride production method using a liquid raw material that inevitably contains water as an impurity, water is not mixed as an impurity, and further, the produced nitrosyl chloride is not hydrolyzed, preferable. In addition, chlorine is not generated as a by-product in a reaction using a more reactive reagent such as nitrosylsulfuric acid, which is preferable.

さらに、本実施形態の塩化ニトロシルの製造方法では、塩化物として、塩化ナトリウムまたは塩化カリウムを用いた先行技術と比較して、高純度の塩化ニトロシルを生成できる。したがって、本実施形態の塩化ニトロシルの製造方法により生成した塩化ニトロシル含有ガスは、精製することなく、試験研究に利用したり、有機反応に利用したりできる。
また、本実施形態の塩化ニトロシルの製造方法では、二酸化窒素の使用量(モル数)を制御することによって、簡便に、任意の生成量(モル数)で塩化ニトロシルを発生させることができる。また、塩化物の無水物と反応させる二酸化窒素の濃度を希釈ガスで制御することによって、任意の濃度で塩化ニトロシルを含有する塩化ニトロシル含有ガスが得られる。
Furthermore, in the method for producing nitrosyl chloride of the present embodiment, high-purity nitrosyl chloride can be produced as compared with the prior art using sodium chloride or potassium chloride as the chloride. Therefore, the nitrosyl chloride-containing gas produced by the method for producing nitrosyl chloride of the present embodiment can be used for test studies or organic reactions without being purified.
Moreover, in the manufacturing method of the nitrosyl chloride of this embodiment, nitrosyl chloride can be easily generated by arbitrary generation amounts (molar number) by controlling the usage-amount (molar number) of nitrogen dioxide. Further, by controlling the concentration of nitrogen dioxide to be reacted with the chloride anhydride with a dilution gas, a nitrosyl chloride-containing gas containing nitrosyl chloride at an arbitrary concentration can be obtained.

よって、塩化物の無水物を充填して形成した充填層を有する反応管と、反応管内に二酸化窒素を供給する供給装置とを有する反応装置を用い、充填層に二酸化窒素を流通させる方法を用いた場合には、充填層に流通させる二酸化窒素の供給量を制御することで、製造段階であっても容易に生成させる塩化ニトロシルの生成量を調整できる。また、充填層に流通させる二酸化窒素として、希釈ガスで希釈された二酸化窒素を用い、希釈ガスと二酸化窒素との混合比を制御することで、製造段階であっても容易に生成させる塩化ニトロシル含有ガス中の塩化ニトロシル濃度を調整できる。   Therefore, a method is used in which a reactor having a packed bed formed by filling chloride anhydride and a reactor having a supply device for supplying nitrogen dioxide into the reactor is used, and nitrogen dioxide is circulated through the packed bed. In such a case, the amount of nitrosyl chloride generated easily can be adjusted even in the production stage by controlling the amount of nitrogen dioxide supplied to the packed bed. In addition, nitrogen dioxide diluted with diluent gas is used as nitrogen dioxide to be circulated in the packed bed, and by controlling the mixing ratio of dilution gas and nitrogen dioxide, it contains nitrosyl chloride that is easily generated even in the production stage The concentration of nitrosyl chloride in the gas can be adjusted.

本実施形態の塩化ニトロシルの製造方法では、導入する二酸化窒素の濃度によらず、二酸化窒素と塩化物とを量論的に反応させることによって、モル量換算で二酸化窒素の半分量の塩化ニトロシルを発生させることが可能である。よって、導入する二酸化窒素のモル量(モル濃度)を適時選択することにより、任意のモル量(モル濃度)の塩化ニトロシルガスを製造できる。   In the method for producing nitrosyl chloride of this embodiment, nitrogen dioxide and chloride are reacted stoichiometrically, regardless of the concentration of nitrogen dioxide to be introduced, so that half the amount of nitrosyl chloride in terms of molar amount is converted. Can be generated. Therefore, by appropriately selecting the molar amount (molar concentration) of nitrogen dioxide to be introduced, an arbitrary molar amount (molar concentration) of nitrosyl chloride gas can be produced.

本実施形態によれば、従来技術で生じることがあった下記の問題点も解消することが可能となる。
(i)ニトロシル硫酸と塩化水素を反応させて塩化ニトロシルを得る従来手法では、副生物として塩素と窒素酸化物を多量に含む濃硫酸が発生してしまう他、原料のニトロシル硫酸が湿度に対して不安定であり、高い腐食性を持つために保存が困難であるという問題点。
(ii)塩化ナトリウムと硝酸を反応させる従来手法では、塩化ニトロシルと等モル量の塩素が発生してしまう他、水溶液として反応を進行させるために、不純物として水が混入し、塩化ニトロシルが一部加水分解してしまうという問題点。
(iii)塩化ナトリウムや塩化カリウムと二酸化窒素を反応させる従来手法は、反応速度が非常に遅く、二酸化窒素と塩化物との接触時間を長くする必要があるほか、未反応の二酸化窒素が多量に残存してしまうために精製を行う必要があるという問題点。
(iv)従来の方法で製造された塩化ニトロシルは、製造の段階で濃度を制御することが困難であるという問題点。
(v)(iv)のため、高い毒性と高い腐食性を持つ塩化ニトロシルガスを、ドライアイス温度などに冷却して液体状態にて保存する必要が生じてしまいコストがかかり、安全面でも対策にコストがかかったという問題点。
また、本実施形態によれば、窒素酸化物や塩化水素、塩素などの反応性を有する不純物の含有量が少ない高純度な塩化ニトロシルガスを、任意の濃度で、必要な量だけ簡便に製造することも可能となる。
According to the present embodiment, it is possible to solve the following problems that may occur in the prior art.
(I) In the conventional method of obtaining nitrosyl chloride by reacting nitrosylsulfuric acid with hydrogen chloride, concentrated sulfuric acid containing a large amount of chlorine and nitrogen oxides is generated as a by-product, and the raw material nitrosylsulfuric acid is not sensitive to humidity. The problem of being unstable and difficult to preserve due to its high corrosivity.
(Ii) In the conventional method in which sodium chloride and nitric acid are reacted, nitrosyl chloride and an equimolar amount of chlorine are generated, and water is mixed as an impurity to cause the reaction to proceed as an aqueous solution, and nitrosyl chloride is partially The problem of hydrolysis.
(Iii) The conventional method of reacting sodium chloride or potassium chloride with nitrogen dioxide requires a very slow reaction rate, requires a longer contact time between nitrogen dioxide and chloride, and a large amount of unreacted nitrogen dioxide. The problem is that it needs to be refined because it remains.
(Iv) The problem is that it is difficult to control the concentration of nitrosyl chloride produced by a conventional method at the production stage.
(V) Because of (iv), it becomes necessary to cool nitrosyl chloride gas, which has high toxicity and high corrosiveness, to cool to dry ice temperature etc. and store it in a liquid state. The problem of cost.
Further, according to the present embodiment, a high-purity nitrosyl chloride gas having a low content of reactive impurities such as nitrogen oxides, hydrogen chloride, and chlorine can be easily produced at an arbitrary concentration in a necessary amount. It is also possible.

次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、当該実施例により何ら限定されるものではない。   Next, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to the examples.

[室温での反応における塩化物の種類と塩化ニトロシルの発生]
(実施例1〜4、比較例1〜4)
表2および以下に示す実施例1〜4、比較例1〜4の塩化物を、以下に示す質量で秤取り、それぞれ反応用の石英ガラス管(反応管)に充填し、塩化物の上下をシリカウールで固定した。
[Types of chlorides and generation of nitrosyl chloride in reactions at room temperature]
(Examples 1-4, Comparative Examples 1-4)
Table 2 and the chlorides of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 shown below were weighed in the masses shown below, filled in quartz glass tubes (reaction tubes) for reaction, and the top and bottom of the chlorides were Fixed with silica wool.

(実施例1)塩化カルシウム・2水和物(関東化学、特級、純度99.0−103.0%)0.30g
(実施例2)塩化ストロンチウム・6水和物(関東化学、特級、純度99.0%)0.40g
(実施例3)塩化コバルト(II)・6水和物(関東化学、高純度試薬、純度99.95%以上)0.40g
(実施例4)塩化鉄(III)無水物(和光純薬)0.40g
Example 1 Calcium chloride dihydrate (Kanto Chemical, special grade, purity 99.0-103.0%) 0.30 g
(Example 2) Strontium chloride hexahydrate (Kanto Chemical, special grade, purity 99.0%) 0.40 g
(Example 3) Cobalt (II) chloride hexahydrate (Kanto Chemical Co., Ltd., high purity reagent, purity 99.95% or more) 0.40 g
(Example 4) Iron (III) chloride anhydride (Wako Pure Chemical Industries) 0.40 g

(比較例1)塩化リチウム(和光純薬、特級、純度99.0%以上)0.30g
(比較例2)塩化ナトリウム(関東化学、容量分析用、純度99.95%以上)0.30g
(比較例3)塩化カリウム(関東化学、特級、純度99.5%以上)0.30g
(比較例4)塩化鉄(II)・4水和物(関東化学、特級、純度99.0−102.0%)0.40g
(Comparative Example 1) Lithium chloride (Wako Pure Chemicals, special grade, purity 99.0% or more) 0.30 g
(Comparative example 2) Sodium chloride (Kanto Chemical, volumetric analysis, purity 99.95% or more) 0.30 g
(Comparative Example 3) Potassium chloride (Kanto Chemical, special grade, purity 99.5% or more) 0.30 g
(Comparative Example 4) Iron (II) chloride tetrahydrate (Kanto Chemical, special grade, purity 99.0-102.0%) 0.40 g

実施例1〜4、比較例1〜4の塩化物の充填された石英ガラス管内に、供給装置を用いて窒素ガス(純度99.9999%以上)を70cm/分でフローさせながら、マントルヒーターを用いて200℃まで石英ガラス管を昇温加熱し、石英ガラス管からの水蒸気の発生が確認されなくなるまで乾燥処理(実施例1〜3においては風解処理)を行った。乾燥処理後、窒素フローを継続したまま反応温度である室温(23℃)まで冷却し、31ppmの二酸化窒素を含む窒素ガス(反応ガス)を石英ガラス管に50cm/分で流通させて、反応試験を行った。 A mantle heater was used while flowing nitrogen gas (purity 99.9999% or more) at 70 cm 3 / min into the quartz glass tubes filled with chlorides of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 using a supply device. The quartz glass tube was heated up to 200 ° C. using and was subjected to drying treatment (winding treatment in Examples 1 to 3) until generation of water vapor from the quartz glass tube was not confirmed. After the drying treatment, the reaction mixture was cooled to room temperature (23 ° C.), which is the reaction temperature while continuing the nitrogen flow, and nitrogen gas (reaction gas) containing 31 ppm of nitrogen dioxide was passed through the quartz glass tube at 50 cm 3 / min to react. A test was conducted.

赤外分光装置(Thermo Scientific、Nicolet iS50FT−IR)にガス分析用セルを設置し、反応試験により得られたガスを分析して二酸化窒素の転化率および純度を計算した。二酸化窒素の転化率および純度は、石英ガラス管に30分以上反応ガスを流通し、石英ガラス管から発生するガス中の塩化ニトロシルの濃度と未反応で残留する二酸化窒素の濃度とがそれぞれ安定したことを確認したうえで、以下に示す式を用いて計算した。実施例1〜4、比較例1〜4の試験結果を表2に示す。   A gas analysis cell was installed in an infrared spectrometer (Thermo Scientific, Nicolet iS50FT-IR), and the gas obtained by the reaction test was analyzed to calculate the conversion rate and purity of nitrogen dioxide. As for the conversion rate and purity of nitrogen dioxide, the reaction gas was passed through the quartz glass tube for 30 minutes or more, and the concentration of nitrosyl chloride in the gas generated from the quartz glass tube and the concentration of unreacted nitrogen dioxide remained stable. After confirming this, calculation was performed using the following formula. The test results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 2.

転化率(%)=[A×2/(B+A×2)]×100
純度(%)=A/(B+A)×100
転化率および純度を示す上記式において、Aは反応試験により石英ガラス管(反応管)通過後のガス中の塩化ニトロシルの濃度(モル%)を示し、Bは反応試験により石英ガラス管(反応管)を通過後のガス中の二酸化窒素の濃度(モル%)を示す。
Conversion rate (%) = [A × 2 / (B + A × 2)] × 100
Purity (%) = A / (B + A) × 100
In the above formulas showing the conversion rate and purity, A indicates the concentration (mol%) of nitrosyl chloride in the gas after passing through the quartz glass tube (reaction tube) by the reaction test, and B indicates the quartz glass tube (reaction tube) by the reaction test. ) Shows the concentration (mol%) of nitrogen dioxide in the gas after passing through.

また、各反応試験にて得られたガスについて、オルトトリジン法を用いた塩素濃度分析も実施した。   Moreover, the chlorine concentration analysis using the orthotolidine method was also implemented about the gas obtained by each reaction test.

Figure 2017031027
Figure 2017031027

表2に示すように、実施例1〜4では、比較例1〜比較例3と比較して、転化率および純度が高く、効率よく塩化ニトロシルが生成することが確認された。
また、塩化ストロンチウムを用いた実施例2は、塩化カルシウムを用いた実施例1と比較して、転化率および純度が高く、塩化ニトロシルの生成効率が高いことが確認された。
塩化カルシウムを用いた場合と塩化ストロンチウムを用いた場合の反応のエンタルピーは、表1に示す通りほぼ同程度であるにも関わらず、表2に示すように塩化ニトロシルの生成効率に非常に大きな違いが現れている。このことから、塩化ストロンチウムが特異的に高い塩化ニトロシル発生効率を示すことが確認された。
また、いずれの反応試験においても、反応後に得られたガスから塩素ガスは検出されなかった。
As shown in Table 2, in Examples 1 to 4, it was confirmed that the conversion rate and purity were higher than those of Comparative Examples 1 to 3, and nitrosyl chloride was efficiently generated.
Moreover, it was confirmed that Example 2 using strontium chloride had higher conversion and purity and higher production efficiency of nitrosyl chloride than Example 1 using calcium chloride.
Although the enthalpy of reaction between calcium chloride and strontium chloride is almost the same as shown in Table 1, there is a very large difference in the production efficiency of nitrosyl chloride as shown in Table 2. Appears. From this, it was confirmed that strontium chloride shows a specifically high nitrosyl chloride generation efficiency.
In any reaction test, chlorine gas was not detected from the gas obtained after the reaction.

また、塩化物としてアルカリ金属塩化物を用いた比較例1〜3では、塩化物として塩化リチウムを用いた比較例1の転化率が最も高く、表1に示す生成エンタルピーの序列と合致する傾向がみられた。   Further, in Comparative Examples 1 to 3 using alkali metal chloride as the chloride, the conversion rate of Comparative Example 1 using lithium chloride as the chloride is the highest, and there is a tendency to coincide with the order of formation enthalpy shown in Table 1. It was seen.

塩化物として塩化鉄(II)を用いた比較例4では、二酸化窒素も塩化ニトロシルも検出されなかった。また、比較例4では、反応試験を行うことにより石英ガラス管内の塩化物が変色し、薄紫に着色していることが確認された。これは、塩化鉄(II)中のFe2+が、酸化力を持つ二酸化窒素と接触することでFe3+に酸化され、硝酸鉄(III)が生成した結果、石英ガラス管に導入した二酸化窒素が塩化物表面に固着したためと推察される。 In Comparative Example 4 using iron (II) chloride as the chloride, neither nitrogen dioxide nor nitrosyl chloride was detected. In Comparative Example 4, it was confirmed that the chloride in the quartz glass tube was discolored and colored light purple by performing a reaction test. This is because Fe 2+ in iron (II) chloride is oxidized to Fe 3+ by contacting with nitrogen dioxide having oxidizing power, and iron nitrate (III) is produced. As a result, nitrogen dioxide introduced into the quartz glass tube is reduced. This is presumed to be due to adhesion to the chloride surface.

[塩化物量が塩化ニトロシル発生反応に与える影響]
(実施例5)
塩化カルシウム・2水和物(関東化学、特級、純度99.0−103.0%)を3.0g秤取り、塩化物として用いたこと以外は、実施例1と同様にして反応試験を行ない、転化率および純度を求めた。実施例5の試験結果を表3に示す。
表3には、比較のために、塩化カルシウム・2水和物の量を0.3gとして実施した実施例1の結果も併せて示す。
[Effect of chloride content on nitrosyl chloride generation reaction]
(Example 5)
A reaction test was carried out in the same manner as in Example 1 except that 3.0 g of calcium chloride dihydrate (Kanto Chemical Co., Ltd., special grade, purity 99.0-103.0%) was weighed and used as the chloride. The conversion and purity were determined. The test results of Example 5 are shown in Table 3.
For comparison, Table 3 also shows the results of Example 1 which was carried out with the amount of calcium chloride dihydrate set to 0.3 g.

Figure 2017031027
Figure 2017031027

表3に示すように、塩化物を3.0g用いた実施例5では、塩化物を0.3g用いた実施例2と比較して塩化物の量が多いため、塩化物と二酸化窒素とが十分に接触し、転化率および純度が高くなり、効率よく塩化ニトロシルが生成したことが確認された。   As shown in Table 3, in Example 5 using 3.0 g of chloride, the amount of chloride was larger than in Example 2 using 0.3 g of chloride. It was confirmed that nitrosyl chloride was efficiently produced by sufficient contact, high conversion and purity.

[反応温度が塩化ニトロシル発生反応に与える影響]
(実施例6)
石英ガラス管を恒温水槽に入れて反応温度を10℃としたこと以外は、実施例5と同様にして反応試験を行ない、転化率および純度を求めた。
(実施例7)
石英ガラス管を氷冷して反応温度を0℃としたこと以外は、実施例5と同様にして反応試験を行ない、転化率および純度を求めた。
[Effect of reaction temperature on nitrosyl chloride evolution reaction]
(Example 6)
A reaction test was conducted in the same manner as in Example 5 except that the quartz glass tube was placed in a constant temperature water bath and the reaction temperature was 10 ° C., and the conversion and purity were determined.
(Example 7)
A reaction test was conducted in the same manner as in Example 5 except that the quartz glass tube was ice-cooled to set the reaction temperature to 0 ° C., and the conversion and purity were determined.

(実施例8)
石英ガラス管をチラーで冷却し、反応温度を−11℃としたこと以外は、実施例5と同様にして反応試験を行ない、転化率および純度を求めた。
(実施例9)
石英ガラス管をヒーター加熱して反応温度を80℃としたこと以外は、実施例5と同様にして反応試験を行ない、転化率および純度を求めた。
(Example 8)
A reaction test was performed in the same manner as in Example 5 except that the quartz glass tube was cooled with a chiller and the reaction temperature was set to -11 ° C, and the conversion and purity were determined.
Example 9
A reaction test was conducted in the same manner as in Example 5 except that the reaction temperature was 80 ° C. by heating the quartz glass tube with a heater, and the conversion and purity were determined.

(比較例5)
石英ガラス管をヒーター加熱して反応温度を90℃としたこと以外は、実施例5と同様にして反応試験を行ない、転化率および純度を求めた。
(Comparative Example 5)
A reaction test was conducted in the same manner as in Example 5 except that the reaction temperature was 90 ° C. by heating the quartz glass tube with a heater, and the conversion and purity were determined.

実施例6〜実施例9、比較例5の試験結果を表4に示す。
表4には、比較のために、反応温度が室温(23℃)である実施例5の結果も併せて示す。
Table 4 shows the test results of Examples 6 to 9 and Comparative Example 5.
Table 4 also shows the results of Example 5 in which the reaction temperature is room temperature (23 ° C.) for comparison.

Figure 2017031027
Figure 2017031027

表4に示すように、塩化物として塩化カルシウムを用いた場合、反応温度によって塩化ニトロシルの生成速度が大きく変化することが確認された。具体的には、反応温度が室温(23℃)である実施例5、反応温度が10℃である実施例6、反応温度が0℃である実施例7、反応温度が−11℃である実施例8、反応温度が80℃である実施例9では、反応温度90℃である比較例5と比較して、転化率および純度が高く、効率よく塩化ニトロシルが生成したことが確認された。特に、反応温度が−11℃である実施例8、反応温度が0℃である実施例7、反応温度が10℃である実施例6では、塩化ニトロシルの生成量が多かった。   As shown in Table 4, when calcium chloride was used as the chloride, it was confirmed that the production rate of nitrosyl chloride greatly changed depending on the reaction temperature. Specifically, Example 5 in which the reaction temperature is room temperature (23 ° C.), Example 6 in which the reaction temperature is 10 ° C., Example 7 in which the reaction temperature is 0 ° C., and Implementation in which the reaction temperature is −11 ° C. In Example 8 and Example 9 where the reaction temperature was 80 ° C., it was confirmed that nitrosyl chloride was efficiently produced with higher conversion and purity than Comparative Example 5 where the reaction temperature was 90 ° C. In particular, in Example 8 where the reaction temperature was -11 ° C, Example 7 where the reaction temperature was 0 ° C, and Example 6 where the reaction temperature was 10 ° C, the amount of nitrosyl chloride produced was large.

(実施例10)
石英ガラス管を恒温水槽に入れて反応温度を10℃としたこと以外は、実施例2と同様にして反応試験を行ない、転化率および純度を求めた。
(実施例11)
石英ガラス管を氷冷して反応温度を0℃としたこと以外は、実施例2と同様にして反応試験を行ない、転化率および純度を求めた。
(Example 10)
A reaction test was performed in the same manner as in Example 2 except that the quartz glass tube was placed in a constant temperature water bath and the reaction temperature was 10 ° C., and the conversion and purity were determined.
(Example 11)
A reaction test was conducted in the same manner as in Example 2 except that the quartz glass tube was ice-cooled to set the reaction temperature to 0 ° C., and the conversion and purity were determined.

実施例10、実施例11の反応試験の結果を表4に示す。
表4には、比較のために、反応温度が室温(23℃)である実施例2の結果も併せて示す。
Table 4 shows the results of the reaction tests of Example 10 and Example 11.
Table 4 also shows the results of Example 2 in which the reaction temperature is room temperature (23 ° C.) for comparison.

表4に示すように、塩化物として塩化ストロンチウムを用いた場合、反応温度によって塩化ニトロシルの生成速度が大きく変化することが確認された。また、反応温度が室温(23℃)である実施例2と比較して、反応温度が10℃である実施例10、反応温度が0℃である実施例11では、転化率および純度が高く、効率よく塩化ニトロシルが生成したことが確認された。   As shown in Table 4, it was confirmed that when strontium chloride was used as the chloride, the production rate of nitrosyl chloride greatly changed depending on the reaction temperature. In addition, compared with Example 2 in which the reaction temperature is room temperature (23 ° C.), Example 10 in which the reaction temperature is 10 ° C. and Example 11 in which the reaction temperature is 0 ° C. have high conversion and purity. It was confirmed that nitrosyl chloride was efficiently produced.

反応温度が0℃であって塩化物として塩化ストロンチウムを用いた実施例11において、反応試験により得られたガスの赤外分光スペクトルを測定した。その結果を図1に示す。図1に示すように、実施例11では、未反応で残留する二酸化窒素に由来するピークが弱く、塩化ニトロシルに由来するピークの強度が強く、塩化ニトロシルの生成効率が高いことが確認された。   In Example 11 where the reaction temperature was 0 ° C. and strontium chloride was used as the chloride, the infrared spectrum of the gas obtained by the reaction test was measured. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 1, in Example 11, the peak derived from unreacted nitrogen dioxide was weak, the intensity of the peak derived from nitrosyl chloride was strong, and it was confirmed that the generation efficiency of nitrosyl chloride was high.

[塩化ストロンチウムを用いた高純度な塩化ニトロシルの生成]
(実施例12)
塩化ストロンチウム・6水和物(関東化学、特級、純度99.0%)を1.0g秤取り、塩化物として用いたことと、石英ガラス管を氷冷して反応温度を0℃としたこと以外は、実施例1と同様にして反応試験を行ない、転化率および純度を求めた。
(実施例13)
200ppmの二酸化窒素を含む窒素ガス(反応ガス)を石英ガラス管に10cm/分で流通させたこと以外は、実施例12と同様にして反応試験を行ない、転化率および純度を求めた。
[Production of high purity nitrosyl chloride using strontium chloride]
(Example 12)
1.0 g of strontium chloride hexahydrate (Kanto Chemical, special grade, purity 99.0%) was weighed and used as chloride, and the reaction temperature was 0 ° C by cooling the quartz glass tube with ice. Except for the above, a reaction test was conducted in the same manner as in Example 1 to obtain the conversion and purity.
(Example 13)
A reaction test was conducted in the same manner as in Example 12 except that nitrogen gas (reaction gas) containing 200 ppm of nitrogen dioxide was passed through the quartz glass tube at 10 cm 3 / min, and the conversion and purity were determined.

実施例12、実施例13の反応試験の結果を表5に示す。
表5には、比較のために、塩化ストロンチウム・6水和物を0.40g用いた実施例11の結果も併せて示す。
The results of the reaction test of Example 12 and Example 13 are shown in Table 5.
Table 5 also shows the results of Example 11 in which 0.40 g of strontium chloride hexahydrate was used for comparison.

Figure 2017031027
Figure 2017031027

表5に示す実施例11と実施例12の結果から、塩化ストロンチウムの量を増大させることで、転化率および純度が高くなり、二酸化窒素の残留量が大きく低減されることが確認された。
また、実施例12と実施例13の結果から、二酸化窒素の濃度を増大させることによって、転化率および純度が高くなり、効率よく塩化ニトロシルが生成したことが確認された。これは、二酸化窒素の濃度が高まることで、二酸化窒素の飽和蒸気圧に対する相対圧が上昇し、塩化ストロンチウム表面に付着する二酸化窒素の量が増大したことや、より反応性の高い四酸化二窒素の生成が促進されたことによって、反応速度が向上したことによるものと予想される。
From the results of Example 11 and Example 12 shown in Table 5, it was confirmed that by increasing the amount of strontium chloride, the conversion rate and purity were increased, and the residual amount of nitrogen dioxide was greatly reduced.
Further, from the results of Example 12 and Example 13, it was confirmed that increasing the concentration of nitrogen dioxide increased the conversion rate and purity and produced nitrosyl chloride efficiently. This is because the concentration of nitrogen dioxide increases, the relative pressure of nitrogen dioxide to the saturated vapor pressure increases, the amount of nitrogen dioxide adhering to the surface of strontium chloride increases, and the more reactive dinitrogen tetroxide. It is expected that the reaction rate was improved by promoting the production of.

実施例12および実施例13において、反応試験により得られたガスの赤外分光スペクトルを測定した。図2は、実施例12の製造方法により得られたガスの赤外分光スペクトルを示すグラフである。図3は、実施例13の製造方法により得られたガスの赤外分光スペクトルを示すグラフである。
表5、図2、図3より、実施例12および実施例13では、二酸化窒素の残存量が低く、高純度であることが確認された。
In Example 12 and Example 13, the infrared spectrum of the gas obtained by the reaction test was measured. FIG. 2 is a graph showing the infrared spectrum of the gas obtained by the production method of Example 12. FIG. 3 is a graph showing the infrared spectrum of the gas obtained by the production method of Example 13.
From Table 5, FIG. 2, and FIG. 3, in Example 12 and Example 13, it was confirmed that the residual amount of nitrogen dioxide is low and it is high purity.

[塩化コバルトと塩化ストロンチウムを混合した試験]
(実施例14)
塩化物として、塩化ストロンチウム・6水和物(関東化学、特級、純度99.0%)1.0gと、塩化コバルト・6水和物(関東化学、高純度試薬、純度99.95%以上)0.1gとを混合して用いたことと、石英ガラス管を氷冷して反応温度を0℃とし、200ppmの二酸化窒素を含む窒素ガス(反応ガス)を石英ガラス管に10cm/分で流通させたこと以外は、実施例1と同様にして反応試験を行ない、転化率および純度を求めた。試験結果を表5に示す。
[Test of mixing cobalt chloride and strontium chloride]
(Example 14)
As chloride, 1.0 g of strontium chloride hexahydrate (Kanto Chemical, special grade, purity 99.0%) and cobalt chloride hexahydrate (Kanto Chemical, high purity reagent, purity 99.95% or more) 0.1 g was mixed and used, and the reaction temperature was 0 ° C. by cooling the quartz glass tube with ice, and nitrogen gas (reaction gas) containing 200 ppm of nitrogen dioxide was applied to the quartz glass tube at 10 cm 3 / min. A reaction test was conducted in the same manner as in Example 1 except that the solution was distributed, and the conversion and purity were determined. The test results are shown in Table 5.

表5に示すように、塩化物として、塩化ストロンチウムと塩化コバルトとを用いた実施例14では、塩化ストロンチウムのみを用いた実施例13と同等の結果であった。このことから、塩化ストロンチウムと塩化コバルトとの混合物を用いることで、塩化ストロンチウムと二酸化窒素との反応を利用して塩化ニトロシルを効率よく生成でき、しかも塩化ストロンチウムの使用量を抑制できることが確認できた。   As shown in Table 5, in Example 14 using strontium chloride and cobalt chloride as chlorides, the results were the same as in Example 13 using only strontium chloride. From this, it was confirmed that by using a mixture of strontium chloride and cobalt chloride, nitrosyl chloride can be efficiently generated using the reaction of strontium chloride and nitrogen dioxide, and the amount of strontium chloride used can be suppressed. .

また、コバルトは化合物毎に大きく色が異なることが知られている。塩化コバルト水和物は赤色、塩化コバルト無水物は青色であり、硝酸コバルト無水物は淡い赤色である。実施例14の反応試験では、石英ガラス管内の色の変化を観察することで、充填した塩化物の状態を確認できた。
即ち、塩化コバルトの色が赤から青に変化したことを以て、乾燥処理の完了が確認できた。さらに、塩化ニトロシルの反応試験後、充填した塩化コバルトのうち、反応ガス上流側の一部が淡い赤色に変化していた。この色の変化をみることで、充填した塩化物のうち塩化ニトロシル発生の為に消費された塩化物の割合を見積もることができた。
塩化コバルトを除く塩化物では、このような明瞭な色変化を示すものは少なく、特に塩化コバルトを混合することで、反応の進行程度を見積もることが容易になると考えられる。
Moreover, it is known that cobalt differs greatly in color for every compound. Cobalt chloride hydrate is red, cobalt chloride anhydride is blue, and cobalt nitrate anhydride is light red. In the reaction test of Example 14, the state of the filled chloride could be confirmed by observing the color change in the quartz glass tube.
That is, the completion of the drying process was confirmed by the fact that the color of cobalt chloride changed from red to blue. Furthermore, after the reaction test of nitrosyl chloride, a part of the packed cobalt chloride on the upstream side of the reaction gas was changed to light red. By observing this color change, it was possible to estimate the proportion of chloride consumed to generate nitrosyl chloride in the filled chloride.
There are few chlorides except cobalt chloride that show such a clear color change, and it is considered that the progress of the reaction can be easily estimated by mixing cobalt chloride.

Claims (6)

塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化コバルト(II)、及び塩化鉄(III)からなる群より選択される1種以上の塩化物の無水物と、二酸化窒素とを、−11℃以上90℃未満の反応温度で反応させて製造することを特徴とする塩化ニトロシルの製造方法。   Reaction of at least -11 ° C and less than 90 ° C with one or more chloride anhydrides selected from the group consisting of calcium chloride, strontium chloride, cobalt (II), and iron (III) chloride and nitrogen dioxide A process for producing nitrosyl chloride, characterized by reacting at a temperature. 前記塩化物が、塩化カルシウムと塩化ストロンチウムのいずれか一方または両方を含むことを特徴とする請求項1に記載の塩化ニトロシルの製造方法。   The method for producing nitrosyl chloride according to claim 1, wherein the chloride contains one or both of calcium chloride and strontium chloride. 前記塩化物が、塩化コバルト(II)を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の塩化ニトロシルの製造方法。   The method for producing nitrosyl chloride according to claim 1 or 2, wherein the chloride contains cobalt (II) chloride. 前記塩化物の無水物と前記二酸化窒素とを21℃未満の温度で接触させて反応させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の塩化ニトロシルの製造方法。   The method for producing nitrosyl chloride according to any one of claims 1 to 3, wherein the anhydride of the chloride and the nitrogen dioxide are brought into contact with each other at a temperature of less than 21 ° C to be reacted. 塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化コバルト(II)、及び塩化鉄(III)からなる群より選択される1種以上の塩化物の水和物を風解して前記塩化物の無水物を得る工程を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の塩化ニトロシルの製造方法。   A process of obtaining one or more chloride hydrates from the group consisting of calcium chloride, strontium chloride, cobalt (II), and iron (III) to obtain an anhydride of the chloride. It has it, The manufacturing method of the nitrosyl chloride as described in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 前記塩化物の無水物を充填して形成した充填層を有する反応管と、前記反応管内に二酸化窒素を供給する供給装置とを有する反応装置を用い、前記充填層に前記二酸化窒素を流通させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の塩化ニトロシルの製造方法。   Using a reactor having a packed bed formed by filling the chloride anhydride and a supply device for supplying nitrogen dioxide into the reactor, the nitrogen dioxide is circulated through the packed bed. The method for producing nitrosyl chloride according to any one of claims 1 to 5.
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