JP3030661B2 - ペルフルオロアルキルスルホン酸フッ化物の抽出方法 - Google Patents
ペルフルオロアルキルスルホン酸フッ化物の抽出方法Info
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【産業上の利用分野】本発明は、フッ素系不活性溶媒に
捕集されたペルフルオロアルキルスルホン酸フッ化物の
抽出方法に関する。
捕集されたペルフルオロアルキルスルホン酸フッ化物の
抽出方法に関する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】ペルフルオロアルキルスルホ
ン酸フッ化物は、ペルフルオロアルキルスルホン酸の工
業的製造における中間体であり、アルキルスルホン酸ま
たはそのフッ化物もしくは塩化物を電解フッ素化するこ
とによって得られる。ペルフルオロアルキルスルホン酸
製造の常法によれば電解フッ素化により得られたペルフ
ルオロアルキルスルホン酸フッ化物は、水酸化カリウム
水溶液等のアルカリ溶液との接触によりペルフルオロア
ルキルスルホン酸金属塩に転化され、ついで、該塩が硫
酸により加水分解されて酸を遊離する。
ン酸フッ化物は、ペルフルオロアルキルスルホン酸の工
業的製造における中間体であり、アルキルスルホン酸ま
たはそのフッ化物もしくは塩化物を電解フッ素化するこ
とによって得られる。ペルフルオロアルキルスルホン酸
製造の常法によれば電解フッ素化により得られたペルフ
ルオロアルキルスルホン酸フッ化物は、水酸化カリウム
水溶液等のアルカリ溶液との接触によりペルフルオロア
ルキルスルホン酸金属塩に転化され、ついで、該塩が硫
酸により加水分解されて酸を遊離する。
【０００３】しかし、電解フッ素化による場合、ペルフ
ルオロアルキルスルホン酸フッ化物（沸点：−23℃〜80
℃）は、陽極で得られる同化合物と陰極で得られる副生
ガス（主に水素）との混合物として得られ、大量の副生
ガスで希釈されているため、これをそのままアルカリ溶
液と接触させた場合、その大部分が塩に転化することな
く液外に散逸してしまう。本発明者らは、上記問題点に
鑑み、ペルフルオロアルキルスルホン酸フッ化物を効率
的に捕集する方法を検討し、同化合物と反応しないフッ
素系溶液と同化合物とを接触させることで、ペルフルオ
ロアルキルスルホン酸フッ化物の効率的で経済的にも有
利な捕集が達成されることを見出した。さらに、本発明
者らは、フッ素系不活性溶媒に捕集されたペルフルオロ
アルキルスルホン酸が、該溶媒とアルカリ金属またはア
ルカリ土類金属の水酸化物または炭酸塩水溶液またはア
ルコール溶液との接触により、迅速かつ事実上完全に該
水溶液またはアルコール溶液中に抽出されることを見出
した。これにより、電解フッ素化生成ガスよりペルフル
オロアルキルスルホン酸フッ化物を簡便かつ効率的に分
離することが可能になった。
ルオロアルキルスルホン酸フッ化物（沸点：−23℃〜80
℃）は、陽極で得られる同化合物と陰極で得られる副生
ガス（主に水素）との混合物として得られ、大量の副生
ガスで希釈されているため、これをそのままアルカリ溶
液と接触させた場合、その大部分が塩に転化することな
く液外に散逸してしまう。本発明者らは、上記問題点に
鑑み、ペルフルオロアルキルスルホン酸フッ化物を効率
的に捕集する方法を検討し、同化合物と反応しないフッ
素系溶液と同化合物とを接触させることで、ペルフルオ
ロアルキルスルホン酸フッ化物の効率的で経済的にも有
利な捕集が達成されることを見出した。さらに、本発明
者らは、フッ素系不活性溶媒に捕集されたペルフルオロ
アルキルスルホン酸が、該溶媒とアルカリ金属またはア
ルカリ土類金属の水酸化物または炭酸塩水溶液またはア
ルコール溶液との接触により、迅速かつ事実上完全に該
水溶液またはアルコール溶液中に抽出されることを見出
した。これにより、電解フッ素化生成ガスよりペルフル
オロアルキルスルホン酸フッ化物を簡便かつ効率的に分
離することが可能になった。
【０００４】
【発明の構成】本発明は、ペルフルオロアルキルスルホ
ン酸フッ化物を含有するフッ素系不活性溶媒をアルカリ
金属またはアルカリ土類金属の水酸化物または炭酸塩水
溶液またはアルコール溶液と接触させることからなるペ
ルフルオロアルキルスルホン酸フッ化物の抽出方法を提
供する。
ン酸フッ化物を含有するフッ素系不活性溶媒をアルカリ
金属またはアルカリ土類金属の水酸化物または炭酸塩水
溶液またはアルコール溶液と接触させることからなるペ
ルフルオロアルキルスルホン酸フッ化物の抽出方法を提
供する。
【０００５】本発明はさらに、ペルフルオロアルキルス
ルホン酸フッ化物を含有するフッ素系不活性溶媒をアル
カリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物または炭酸
塩水溶液またはアルコール溶液と向流接触させることか
らなるペルフルオロアルキルスルホン酸フッ化物の連続
抽出方法を提供する。
ルホン酸フッ化物を含有するフッ素系不活性溶媒をアル
カリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物または炭酸
塩水溶液またはアルコール溶液と向流接触させることか
らなるペルフルオロアルキルスルホン酸フッ化物の連続
抽出方法を提供する。
【０００６】本発明において、フッ素系不活性溶媒と
は、ペルフルオロアルキルスルホン酸と反応せずアルカ
リ水溶液またはアルカリ性アルコール溶液とは混和しな
いフッ素系不活性溶媒をいう。フッ素系溶媒は、フッ素
を含有し、本発明の方法を実施する温度・圧力条件下に
液体であるものならばいずれでもよい。代表的なフッ素
系不活性溶媒としては、炭素数6〜20のペルフルオロア
ルカン、炭素数3〜6の置換基を有するペルフルオロアル
キルアミンおよび図１に示すペルフルオロビシクロアル
カン、ペルフルオロアダマンタン、ペルフルオロシクロ
エーテル、ペルフルオロビシクロエーテル、ペルフルオ
ロシクロアミン、ペルフルオロビシクロアミン、ペルフ
ルオロモルホリン、ペルフルオロポリエーテルおよびこ
れらの混合物がある。
は、ペルフルオロアルキルスルホン酸と反応せずアルカ
リ水溶液またはアルカリ性アルコール溶液とは混和しな
いフッ素系不活性溶媒をいう。フッ素系溶媒は、フッ素
を含有し、本発明の方法を実施する温度・圧力条件下に
液体であるものならばいずれでもよい。代表的なフッ素
系不活性溶媒としては、炭素数6〜20のペルフルオロア
ルカン、炭素数3〜6の置換基を有するペルフルオロアル
キルアミンおよび図１に示すペルフルオロビシクロアル
カン、ペルフルオロアダマンタン、ペルフルオロシクロ
エーテル、ペルフルオロビシクロエーテル、ペルフルオ
ロシクロアミン、ペルフルオロビシクロアミン、ペルフ
ルオロモルホリン、ペルフルオロポリエーテルおよびこ
れらの混合物がある。
【０００７】アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水
酸化物または炭酸塩の種類は特に限定されないが、好ま
しくは KOH、NaOH、LiOHおよびBa(OH)2、K2CO3、Li2CO3、
より好ましくはKOHである。
酸化物または炭酸塩の種類は特に限定されないが、好ま
しくは KOH、NaOH、LiOHおよびBa(OH)2、K2CO3、Li2CO3、
より好ましくはKOHである。
【０００８】アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水
酸化物または炭酸塩の水溶液またはアルコール溶液とフ
ッ素系不活性溶媒との接触方法は、特に限定されない。
好ましくは該水溶液またはアルコール溶液を該溶媒と向
流接触させる。
酸化物または炭酸塩の水溶液またはアルコール溶液とフ
ッ素系不活性溶媒との接触方法は、特に限定されない。
好ましくは該水溶液またはアルコール溶液を該溶媒と向
流接触させる。
【０００９】
【発明の具体的開示】以下、図面を参照して実施例によ
り本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。
り本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。
【００１０】図２は、本発明によるペルフルオロアルキ
ルスルホン酸フッ化物の連続抽出方法を説明する概念図
である。
ルスルホン酸フッ化物の連続抽出方法を説明する概念図
である。
【００１１】捕集工程より移送されてきたペルフルオロ
アルキルスルホン酸フッ化物を含有するフッ素系不活性
溶媒は、抽出塔１の上部より塔内に装入される。一方、
42％KOH水溶液がポンプ手段２により管３を経て、抽出
塔１の下部より塔内に装入される。一般にフッ素系溶媒
は比重が1.6〜1.8程度であるため、上部より装入された
溶媒は、塔内でアルカリ水溶液と向流的に接触しながら
塔底に至る。塔内では攪拌手段５により攪拌してもよ
い。また、該溶媒はアルカリ水溶液に不溶であるからア
ルカリ水溶液導入口より下の塔底には溶媒のみが分離さ
れる。塔底の溶媒はポンプ手段等により塔内から取り出
し、捕集工程に移送する。抽出後のアルカリ水溶液は、
溶媒導入口より上の塔最上部からポンプ手段４によりく
み出すか、またはオーバーフローとして管４を経て貯槽
10〜11に装入する。第１図では２つの貯槽を示してある
が、貯槽の数は任意である。貯槽内の水溶液は順次加水
分解槽に導入され、濃硫酸と混合されてペルフルオロア
ルキルスルホン酸を遊離する。水溶液を流出した後の空
の貯槽には新たなアルカリ水溶液が装入され、これより
抽出塔に水溶液が移送される。
アルキルスルホン酸フッ化物を含有するフッ素系不活性
溶媒は、抽出塔１の上部より塔内に装入される。一方、
42％KOH水溶液がポンプ手段２により管３を経て、抽出
塔１の下部より塔内に装入される。一般にフッ素系溶媒
は比重が1.6〜1.8程度であるため、上部より装入された
溶媒は、塔内でアルカリ水溶液と向流的に接触しながら
塔底に至る。塔内では攪拌手段５により攪拌してもよ
い。また、該溶媒はアルカリ水溶液に不溶であるからア
ルカリ水溶液導入口より下の塔底には溶媒のみが分離さ
れる。塔底の溶媒はポンプ手段等により塔内から取り出
し、捕集工程に移送する。抽出後のアルカリ水溶液は、
溶媒導入口より上の塔最上部からポンプ手段４によりく
み出すか、またはオーバーフローとして管４を経て貯槽
10〜11に装入する。第１図では２つの貯槽を示してある
が、貯槽の数は任意である。貯槽内の水溶液は順次加水
分解槽に導入され、濃硫酸と混合されてペルフルオロア
ルキルスルホン酸を遊離する。水溶液を流出した後の空
の貯槽には新たなアルカリ水溶液が装入され、これより
抽出塔に水溶液が移送される。
【００１２】
【発明の具体的開示】以下、実施例により本発明を具体
的に説明する。 実施例１ 電解フッ素化槽に、C4H9SO2Cl 1.8kgを仕込み、1A/d
m2、350A、5〜6V、8〜12℃で電解フッ素化を行なった。
通電2時間後から時間あたり C4H9SO2Clを192g、無水フ
ッ酸350gを連続投入した。
的に説明する。 実施例１ 電解フッ素化槽に、C4H9SO2Cl 1.8kgを仕込み、1A/d
m2、350A、5〜6V、8〜12℃で電解フッ素化を行なった。
通電2時間後から時間あたり C4H9SO2Clを192g、無水フ
ッ酸350gを連続投入した。
【００１３】生成物のC4H9SO2Cl（沸点65℃）は、フッ
酸への溶解度が小さくかつ比重が大きいため電解槽の底
に沈殿する。これを24時間毎に平均1.69kg抜き出した
（純度87％）。電解にともなう生成ガス（主に水素ガス
で175リットル／hr）は、-20℃のシェル-チューブ型コンデ
ンサーに通し、フッ酸および生成物を凝縮させ電解槽に
戻しているが、非凝縮性ガスが多量のため蒸気圧分の生
成物が系外に排出される。
酸への溶解度が小さくかつ比重が大きいため電解槽の底
に沈殿する。これを24時間毎に平均1.69kg抜き出した
（純度87％）。電解にともなう生成ガス（主に水素ガス
で175リットル／hr）は、-20℃のシェル-チューブ型コンデ
ンサーに通し、フッ酸および生成物を凝縮させ電解槽に
戻しているが、非凝縮性ガスが多量のため蒸気圧分の生
成物が系外に排出される。
【００１４】これを回収するため、生成ガス（C4H9SO2F
を１vol％含む：0.62kg／日）を内径15cm、15mmのテラ
レットを充填(層高2.0m)したPP製ガス吸収管に導入し
た。
を１vol％含む：0.62kg／日）を内径15cm、15mmのテラ
レットを充填(層高2.0m)したPP製ガス吸収管に導入し
た。
【００１５】吸収塔上部からペルフルオロ環状エーテル
(EFTOPR EF-L102:環状エ-テルC5F9O(C3F7)とC4F7O (C4F
9)との混合物)を流量98kg/hrで流し、ガスと向流接触さ
せた。C4F9SO2Fを吸収したEF-L102溶液を底部から抜き
出し、連続抽出塔の上段に送った。
(EFTOPR EF-L102:環状エ-テルC5F9O(C3F7)とC4F7O (C4F
9)との混合物)を流量98kg/hrで流し、ガスと向流接触さ
せた。C4F9SO2Fを吸収したEF-L102溶液を底部から抜き
出し、連続抽出塔の上段に送った。
【００１６】連続抽出塔は内径15cm、高さ1.5mのPP製縦
型円筒管で、上、中、下部の5ヵ所に攪拌羽根を取付けたシ
ャフトを回転することによって接触効率を高めた。連続
抽出塔の下段から水酸化カリウム水溶液をポンプで送
り、C4F9SO2Fを吸収したEF-L102溶液と向流接触させ
た。重液の EF-L102を最低部から抜き出し、シェル-チ
ュ-ブ型コンデンサーで０℃に冷却した後、ポンプで吸
収塔上部に送り返し、吸収液として循環使用した。軽液
の水酸化カリウム水溶液は、抽出塔の最上部から抜き出
し、タンクを経由して連続抽出塔の下段に循環した。水
溶液のpHが11以上を保つように適宜水酸化カリウムを追
加した。
型円筒管で、上、中、下部の5ヵ所に攪拌羽根を取付けたシ
ャフトを回転することによって接触効率を高めた。連続
抽出塔の下段から水酸化カリウム水溶液をポンプで送
り、C4F9SO2Fを吸収したEF-L102溶液と向流接触させ
た。重液の EF-L102を最低部から抜き出し、シェル-チ
ュ-ブ型コンデンサーで０℃に冷却した後、ポンプで吸
収塔上部に送り返し、吸収液として循環使用した。軽液
の水酸化カリウム水溶液は、抽出塔の最上部から抜き出
し、タンクを経由して連続抽出塔の下段に循環した。水
溶液のpHが11以上を保つように適宜水酸化カリウムを追
加した。
【００１７】連続電解フッ素化を行ない、吸収・抽出操
作を継続した。水溶液を濃縮し、晶析して24時間あたり
0.46kgのC4F9SO3Kを得た。
作を継続した。水溶液を濃縮し、晶析して24時間あたり
0.46kgのC4F9SO3Kを得た。
【００１８】実施例２ １リットルの電解フッ素化槽に C2H5SO2Clを40g仕込み、1A/
dm2、17A、5〜6V、8〜13℃で電解フッ素化を行なった。
通電2時間後から時間あたり C2H5SO2Clを5.8gずつ連続
投入した。生成ガスを、まず、-20℃のシェル-チュ-ブ型
コンデンサーに通し、次に水洗塔に導入し、HFを除い
た。最後に内径5cm、8×8mmのラッシヒリングを充填(層
高30cm)したテフロン製ガス吸収塔に導入した。25％水
酸化カリウム水溶液1.44kgとペルフルオロトリブチルア
ミン(EFTOPR EF-L174：(C4F9)3N)3.2kgからなる液を3リッ
トルのガラス容器に仕込み、攪拌して両液体の境界部分を
懸濁させながら、操作温度11〜13℃で、下層のEF-L174
をポンプで吸収塔に流量27.6kg/hrで流し、ガスと向流
接触させた。吸収塔出入口のガス組成をガスクロマトグ
ラフィ(Porapak Q, 6m, 80℃〜150℃)にて分析したとこ
ろ、95％以上のC2F5SO2Fガスが吸収捕集された。24時間
通電を行なった後、電解フッ素化を終了した。系内の残
留ガスをパージするために、窒素ガスを流しながらさら
に８時間吸収捕集操作を継続した。全ての操作を終了
後、水溶液層と EF-L174層を分離した。EF-L174層中か
らはC2F5SO2Fは検出されなかった。水溶液層をイオンク
ロマトグラフィで分析したところ、水溶液層へC2F5SO2F
が98％効率で抽出されたことを確認した。
dm2、17A、5〜6V、8〜13℃で電解フッ素化を行なった。
通電2時間後から時間あたり C2H5SO2Clを5.8gずつ連続
投入した。生成ガスを、まず、-20℃のシェル-チュ-ブ型
コンデンサーに通し、次に水洗塔に導入し、HFを除い
た。最後に内径5cm、8×8mmのラッシヒリングを充填(層
高30cm)したテフロン製ガス吸収塔に導入した。25％水
酸化カリウム水溶液1.44kgとペルフルオロトリブチルア
ミン(EFTOPR EF-L174：(C4F9)3N)3.2kgからなる液を3リッ
トルのガラス容器に仕込み、攪拌して両液体の境界部分を
懸濁させながら、操作温度11〜13℃で、下層のEF-L174
をポンプで吸収塔に流量27.6kg/hrで流し、ガスと向流
接触させた。吸収塔出入口のガス組成をガスクロマトグ
ラフィ(Porapak Q, 6m, 80℃〜150℃)にて分析したとこ
ろ、95％以上のC2F5SO2Fガスが吸収捕集された。24時間
通電を行なった後、電解フッ素化を終了した。系内の残
留ガスをパージするために、窒素ガスを流しながらさら
に８時間吸収捕集操作を継続した。全ての操作を終了
後、水溶液層と EF-L174層を分離した。EF-L174層中か
らはC2F5SO2Fは検出されなかった。水溶液層をイオンク
ロマトグラフィで分析したところ、水溶液層へC2F5SO2F
が98％効率で抽出されたことを確認した。
【００１９】実施例３ 実施例２にしたがい不活性気体の種類を変えて抽出効率
を測定した。結果を表１に示す。参考のため捕集効率を
（）内に示した。
を測定した。結果を表１に示す。参考のため捕集効率を
（）内に示した。
【００２０】 表 １ フッ素系不活性溶媒によるペルフルオロアルキルスルホン酸の抽出効率 （数字は％） 不活性液体 C2F5SO2F C3F7SO2F C4F9SO2F C5F11SO2F EFTOPR EF-L102 100(95) 100(90) 95(70) 80(20) EFTOPR EF-L174 98(96) 95(90) 95(69) 95(22) C8F18 95(96) 95(89) 92(71) 80(19)ヘ゜ルフルオロキノリン 100(94) 95(90) 93(72) 90(23) KRYTOXR 143A*1 100(93) 95(88) 90(69) 80(20) *1:ヘ゜ルフルオロホ゜リエーテル
【００２１】
【発明の効果】溶媒中のフッ化物は速やかにかつ事実上
完全に水溶液またはアルコール溶液中に抽出されるた
め、抽出の済んだ溶媒は、そのままあるいは簡便な処理
の後、ペルフルオロアルキルスルホン酸フッ化物捕集工
程で再使用することができる。このため、捕集と抽出の
それぞれを連続的に行なうことができフッ素系溶媒の損
失も少ない。
完全に水溶液またはアルコール溶液中に抽出されるた
め、抽出の済んだ溶媒は、そのままあるいは簡便な処理
の後、ペルフルオロアルキルスルホン酸フッ化物捕集工
程で再使用することができる。このため、捕集と抽出の
それぞれを連続的に行なうことができフッ素系溶媒の損
失も少ない。
【００２２】
図１は本発明での使用に適するフッ素系化合物の構造を
示す図。 図２は本発明によるペルフルオロアルキルスルホン酸フ
ッ化物の連続抽出方法の一実施態様を示す説明図。 １…抽出塔 10〜11…貯槽。
示す図。 図２は本発明によるペルフルオロアルキルスルホン酸フ
ッ化物の連続抽出方法の一実施態様を示す説明図。 １…抽出塔 10〜11…貯槽。
Claims (4)
- 【請求項１】 CnF2n+1SO2F（nは2〜5）で示されるペル
フルオロアルキルスルホン酸フッ化物を含有するフッ素
系不活性溶媒をアルカリ金属またはアルカリ土類金属の
水酸化物または炭酸塩の水溶液またはアルコール溶液と
接触させることからなる、ペルフルオロアルキルスルホ
ン酸フッ化物の抽出方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の抽出方法であって、該
フッ素系不活性溶媒を連続的に該水酸化物または炭酸塩
溶液と向流接触させる連続抽出方法。 - 【請求項３】 先行するいずれかの請求項に記載の方法
であって、該フッ素系不活性溶媒が、6〜20個の炭素原
子を含むペルフルオロアルカン；9〜20個の炭素原子を
含むペルフルオロアルキルアミン；１以上の複素原子を
含むもしくは含まないペルフルオロ単環もしくは縮合環
化合物であって、1〜5個の炭素原子からなる置換基を有
しもしくは有さず該複素原子が窒素原子もしくは酸素原
子であるもの；およびペルフルオロポリエーテルからな
る群より選ばれるもの、またはその混合物である方法。 - 【請求項４】 先行するいずれかの請求項に記載の方法
であって、該水酸化物がKOH、NaOH、LiOHおよびBa(OH)2か
らなる群より選択されるもの、該炭酸塩が K2CO3および
Li2CO3から選択されるものである方法。 【０００１】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065523A JP3030661B2 (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | ペルフルオロアルキルスルホン酸フッ化物の抽出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065523A JP3030661B2 (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | ペルフルオロアルキルスルホン酸フッ化物の抽出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05168844A JPH05168844A (ja) | 1993-07-02 |
| JP3030661B2 true JP3030661B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=13289468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3065523A Expired - Lifetime JP3030661B2 (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | ペルフルオロアルキルスルホン酸フッ化物の抽出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3030661B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11295494A (ja) * | 1998-04-08 | 1999-10-29 | Nippon Meji Physics Kk | ［ｆ−１８］−フッ化物イオンの製造方法 |
| JP5427327B2 (ja) * | 2008-01-30 | 2014-02-26 | 三菱マテリアル株式会社 | ペルフルオロアルカンスルホニルフロリドの吸収方法 |
| WO2012105586A1 (ja) * | 2011-02-04 | 2012-08-09 | 三菱マテリアル株式会社 | ペルフルオロブタンスルホニルフルオリド、ペルフルオロブタンスルホン酸カリウム塩、およびペルフルオロブタンスルホニルフルオリドの製造方法 |
-
1991
- 1991-03-06 JP JP3065523A patent/JP3030661B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05168844A (ja) | 1993-07-02 |
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