JP6730605B2

JP6730605B2 - 五フッ化酸化ヨウ素の製造方法

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Publication number: JP6730605B2
Application number: JP2016218531A
Authority: JP
Inventors: 真聖長友; 悠介大長光; 晋也池田; 茂朗柴山; 柴山　　茂朗; 章史八尾
Original assignee: Central Glass Co Ltd
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Priority date: 2016-11-09
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2020-07-29
Anticipated expiration: 2036-11-09
Also published as: JP2018076197A

Description

本発明は、五フッ化酸化ヨウ素（iodine oxopenta fluoride、ＩＯＦ_５）の製造方法に関する。五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ_５）は、例えば、有機合成分野、無機合成分野または半導体分野で、フッ素化剤、クリーニングガス並びにエッチングガス等として用いられる。

五フッ化酸化ヨウ素の製造方法として、例えば、非特許文献１〜３に記載の方法が知られている。

非特許文献１には、以下の反応式（１）に示す様に、気体状の七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）と水（Ｈ_２Ｏ）を反応させて、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ_５）を得る方法が記載されている。また、非特許文献１には、以下の式（２）に示す様に、気体状の七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）と固体状の酸化ヨウ素（Ｖ）（Ｉ_２Ｏ_５）を反応させて五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ_５）を得る方法が記載されている。

非特許文献１、２には、以下の式（３）に示す様に、気体状の七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）と固体状の酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を反応させて、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ_５）を得る方法が記載されている。

非特許文献３には、以下の式（４）に示す様に、気体状の七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）と気体状の三フッ化ホスホリル（ＰＯＦ_３）を反応させて、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ_５）を得る方法が記載されている。

式（２）〜（３）の反応により五フッ化酸化ヨウ素を得る方法において、原料であるＩ_２Ｏ_５およびＳｉＯ_２は市販されており容易に入手することが可能である。しかしながら、式（２）〜（３）の反応は気固反応であり発熱を伴う。式（２）〜（３）の反応により五フッ化酸化ヨウ素を得る方法は、工業的な規模での製造において、反応が温和に進む様に制御が可能であるかの懸念がある。

式（４）の反応による五フッ化酸化ヨウ素を得る方法は、非特許文献３に室温で進むことが記載されており、ＩＯＦ_５が９０％の収率で得られている。式（４）の反応は、気体状のＩＦ_７とＰＯＦ_３との気気反応であるため、反応器への原料の供給および反応の制御が容易である。しかしながら、原料であるＰＯＦ_３は入手し難く、工業的な規模での製造に採用し難い。

これらの式（２）〜（４）の反応による五フッ化酸化ヨウ素を得る方法に対して、反応式（１）に示す五フッ化酸化ヨウ素を得る方法は、原料であるＨ_２Ｏを反応器に気体または液体のいずれかの状態で供給できる。反応式（１）に示す五フッ化酸化ヨウ素を得る方法は、反応が、気気反応または気液反応で進行するので、工業的な規模での製造に有利であると推察される。

しかしながら、式（１）〜（４）のいずれの反応を用いるとしても、目的物であるＩＯＦ_５から未反応のＩＦ_７を除去することが難しく、選択的にＩＯＦ_５を得難いという問題がある。

また、特許文献１に、フッ化ハロゲンとＨ_２Ｏ源を反応させることを特徴とする、一般式：ＸＯ_２Ｆ（ＸはＣｌ、Ｂｒ、またはＩのいずれか）で表される含酸素ハロゲン化フッ化物の製造方法が開示されている。特許文献１の実施例では、４質量％−フッ化水素水溶液とＣｌＦ_３とＮ_２の混合ガスを原料とし、目的物としてＣｌＯ_２Ｆを得ている。

ＮｅｉｌＢａｒｔｌｅｔｔ、Ｌ. Ｅ. Ｌｅｖｃｈｕｋ、ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ、Ｌｏｎｄｏｎ（１９６３、Ｎｏｖ．）、３４２―３４３Ｒ. Ｊ. Ｇｉｌｌｅｓｐｉｅ、Ｊ. Ｗ. Ｑｕａｉｌ、ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ、Ｌｏｎｄｏｎ（１９６３、Ｓｅｐｔ.）、２７８Ｃ. Ｊ. Ｓｃｈａｃｋ、Ｋ. Ｏ. Ｃｈｒｉｓｔｅ、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｌｕｏｒｉｎｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙ（１９９０）、４９（２）、１６７―１６９

特開２００９−２９２６５５号公報

本発明は、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ_５）を選択的に得る、五フッ化酸化ヨウ素の製造方法を提供することを目的とする。特に、本発明は、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ_５）を選択的に且つ高純度で得る、五フッ化酸化ヨウ素の製造方法を提供することを目的とする。

従来の原料に七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を用いる五フッ化酸化ヨウ素の製造方法において、反応生成物に目的物である五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ_５）に加え、未反応の七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）が存在する場合、反応生成物から未反応の七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）のみを除去し、目的物であるＩＯＦ_５を選択的に得難いという問題があった。

例えば、非特許文献１に記載の原料に七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）と水（Ｈ_２Ｏ）を用いる五フッ化酸化ヨウ素の製造方法において、ＩＦ_７に対しＨ_２Ｏを反応系に過剰または反応等量で供給し反応させると、副生物としてＨＩＯ_３、ＨＩＯ_４またはＨ_５ＩＯ_６等のヨウ素酸が発生し、得られるＩＯＦ_５の選択性が低下する。一方、原料であるＨ_２Ｏに対しＩＦ_７を過剰に反応系に供給し反応させると、ヨウ素酸の発生なく目的物であるＩＯＦ_５が得られる。しかしながら、反応生成物には、未反応のＩＦ_７が存在し、深冷捕集などの公知の単位操作で分離除去しＩＯＦ_５のみを得ようとしても、原料であるＩＦ_７の沸点が５．５℃、融点が４．５℃であり、目的物であるＩＯＦ_５は融点４〜５℃であり、ＩＦ_７とＩＯＦ_５の沸点と融点に殆ど差異がないため、目的物のＩＯＦ_５から未反応のＩＦ_７を分離除去することは困難である。このように、ＩＦ_７を過剰に供給すると従来の単位操作では、反応後に未反応のＩＦ_７と目的物であるＩＯＦ_５との分離が難しくなる。

そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、反応生成物中の未反応のＩＦ_７を液体のＩＦ_５に溶解させることで吸収除去し、ＩＦ_５に溶解しないＩＯＦ_５のみを回収するという新規な手段に到達した。

即ち、本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法は、気体のＩＯＦ_５は液体のＩＦ_５に難溶であり、気体のＩＦ_７は液体のＩＦ_５に易溶である性質を見出し、この性質を利用して、ＩＯＦ_５とＩＦ_７を含む反応生成物から、目的物であるＩＯＦ_５を選択的に得るものである。

このようにして、本発明者らはＩＦ_７とＨ_２Ｏとを反応させてＩＯＦ_５を得る五フッ化酸化ヨウ素の製造方法において、未反応のＩＦ_７と目的物であるＩＯＦ_５を含む反応後の生成物を液体のＩＦ_５に接触させ、ＩＦ_７を液体のＩＦ_５に溶解させ除去することによって、ＩＯＦ_５を選択性よく得る、本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法を完成させるに至った。

本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法は、以下の発明１〜５を含む。
［発明１］
反応器中に七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）と水（Ｈ_２Ｏ）を供給し、七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）と水（Ｈ_２Ｏ）を反応させて、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ_５）と未反応の七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を含む生成物を得る、第１の工程と、
生成物を液体の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）に接触させて、生成物中の七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を液体の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）に吸収させて、生成物から七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を除去する、第２の工程を含む、
五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
［発明２］
前記第１の工程において反応器中に供給する、水（Ｈ_２Ｏ）と七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）のモル比（ＩＦ_７／Ｈ_２Ｏ）が１以上３０以下である、発明１の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
［発明３］
前記第１の工程における反応器内の温度が、１０℃以上３００℃以下である、発明１または発明２の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
［発明４］
前記第２の工程における液状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）の温度が１０℃以上９０℃以下である、発明１〜３の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
［発明５］
さらに、七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を吸収させた液状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）を、吸収時よりも高い温度に加熱し、液状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）より七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を放散させる第３の工程と、
および放散させたＩＦ_７を第１の工程に供給する第４の工程を含む、
発明１〜４の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
［発明６］
五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ_５）と七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を含む混合物を液体の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）に接触させて、七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を除く工程を含む
の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。

本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法により、五フッ化酸化ヨウ素が選択的に得られる。

本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法に用いる製造装置の一例の概略図である。

本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法における発明１は、
「反応器中に七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）と水（Ｈ_２Ｏ）を供給し、七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）と水（Ｈ_２Ｏ）を反応させて、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ_５）と未反応の七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を含む生成物を得る第１の工程と、
生成物を液体の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）に接触させて、生成物中の七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を液体の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）に吸収させて、生成物から未反応の七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を除去する、第２の工程を含む、
五フッ化酸化ヨウ素の製造方法」である。

すなわち、本発明は、気体のＩＦ_７と、気体または液体のＨ_２Ｏを反応させて、ＩＯＦ_５と未反応のＩＦ_７を含む生成物を得た後、生成物を液体のＩＦ_５に流通し接触させてＩＦ_７を液体のＩＦ_５に吸収させることでＩＯＦ_５からＩＦ_７を除去し、ＩＯＦ_５を選択的に得る五フッ化酸化ヨウ素の製造方法を提供するものである。

本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法は、有機合成分野、無機合成分野および半導体製造分野などでクリーニングガスまたはフッ素化剤として従来から用いられているＩＯＦ_５の効率的な製造方法として用いることができる。本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法は、従来のＩＯＦ_５の製造方法と比較して、ＩＦ_７とＨ_２Ｏとを反応させてＩＯＦ_５を得る際、生成物において、目的物のＩＯＦ_５に同伴する未反応のＩＦ_７を、液体のＩＦ_５に吸収させてＩＯＦ_５から分離することにより、ＩＦ_７の含有量が少ないＩＯＦ_５を選択性よく得ることができる。具体的には、ＩＯＦ_５に対するＩＦ_７のモル比で表わして、ＩＦ_７／ＩＯＦ_５＝０．０１以下となるまでに選択性よく、ＩＯＦ_５を得ることができる。

以下、本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法について、具体的に、図１に示す本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法に用いる製造装置の一例を用いて説明するが、本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法に用いる製造装置は、図１に示す製造装置に限定されるものではない。

１．反応器へのＩＦ_７とＨ_２Ｏの供給
発明１の第１の工程における、反応器２１へのＩＦ_７の供給方法は、具体的には、マスフローコントローラーを備えたＩＦ_７が充填された容器からなる原料ＩＦ_７供給器０１から、気体のＩＦ_７をマスフローコントローラーで計量しつつ反応器２１に供給する方法を例示することができる。この際、反応器２１に供給するＩＦ_７の温度は、マスフローコントローラーの動作可能な温度であれば、特に限定されない。

発明１の第１の工程における、反応器２１へのＨ_２Ｏの供給方法は、Ｈ_２Ｏが反応器２１中でＩＦ_７と接触するときに気体となっていればよく、液体用定量ポンプまたは液体用マスフローコントローラーを備えたＨ_２Ｏが充填された容器からなる原料Ｈ_２Ｏ供給器０３から、液体のＨ_２Ｏを液体用定量ポンプにて計量した後に気化させて反応器２１に供給する方法、予め気化させたＨ_２Ｏをマスフローコントローラーで計量しつつ反応器２１に供給する方法を用いることができる。また、液体のＨ_２Ｏを、窒素、ヘリウム、アルゴン等のＩＦ_７、Ｈ_２Ｏ、ＩＯＦ_５、ＨＦ、およびＩＦ_５に対して不活性な気体中でバブリングさせた後、Ｈ_２Ｏの蒸気圧相当量を反応器２１に供給する方法を用いることもできる。
本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法における発明２は、「前記第１の工程において反応器中に供給する、水（Ｈ_２Ｏ）と七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）のモル比（ＩＦ_７／Ｈ_２Ｏ）が１以上３０以下である、請求項１に記載の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。」である。

反応器２１に供給するＩＦ_７とＨ_２Ｏのモル比（ＩＦ_７／Ｈ_２Ｏ）は、好ましくは１以上３０以下であり、さらに好ましくは２以上２０以下である。モル比ＩＦ_７／Ｈ_２Ｏが１未満である場合、未反応のＨ_２ＯがＩＦ_７吸収器２２中のＩＦ_５と反応して、ＩＯＦ_５の収率が低下する。モル比ＩＦ_７／Ｈ_２Ｏが３０を超えると、未反応のＩＦ_７が増え、ＩＯＦ_５の収率が低下する。

２．反応
発明１の第１の工程における、ＩＦ_７とＨ_２Ｏの反応は以下の反応式（５）で表される。

［反応温度］
発明１の第１の工程において、ＩＦ_７とＨ_２Ｏを反応させる際の反応器２１内の温度は好ましくは６℃以上、１０℃以上、３００℃以下であり、より好ましくは１０℃以上、３００℃以下であり、さらに好ましくは１５℃以上２７０℃以下である。反応器２１内の温度が６℃未満の場合、原料のＩＦ_７が凝固して反応が進行しない虞があり、反応器２１内の温度が３００℃を超える場合、原料のＩＦ_７と目的物のＩＯＦ_５とに以下の式（６）〜（７）で示す副反応が生じる虞がある。

［反応圧力］
ＩＦ_７とＨ_２Ｏを反応させる際の反応器２１内の圧力として、反応器２１に供給した気体のＩＦ_７と気体のＨ_２Ｏが凝縮しない圧力であれば任意に設定できる。しかしながら、原料のＩＦ_７、目的物のＩＯＦ_５と副生物のＨＦは反応性が高いため、反応器２１内の圧力は絶対圧表示で３００ｋＰａ以下であることが好ましい。

[反応時間]
ＩＦ_７とＨ_２Ｏの反応時間は、反応器２１に供給したＨ_２Ｏの転化率が９９％以上となるように設定することが好ましい。Ｈ_２Ｏの転化率が９９％未満となるように設定した場合、未反応のＨ_２Ｏが、ＩＦ_７吸収器２２に充填されたＩＦ_５と反応しＩＯＦ_５の収率が低下するだけではなく、ＩＦ_７吸収器２２、およびポンプ１１〜１３等の図１に示す製造装置の故障または腐食の原因となる虞がある。Ｈ_２Ｏの転化率９９％以上が得られる反応時間としては、反応器２１に供給するＩＦ_７とＨ_２Ｏのモル比ＩＦ_７／Ｈ_２Ｏが１．１以上であれば、反応温度１０℃、絶対圧換算１０１ｋPaの条件において、２分以上あればよい。

３．反応器
発明１の第１の工程において、反応器２１には、ＩＦ_７とＨ_２Ｏを反応させる反応器２１の種類として、連続式反応器または回分式反応器を使用できる。

［流通式管型反応器］
発明１の第１の工程において、反応器２１には、連続式反応器である流通式管型反応器を用いることが好ましい。流通式管型反応器を用いる場合、流通式管型反応器は、温度調節装置、圧力計および温度計を備えていることが好ましい。

［反応器の材質］
発明１の第１の工程において使用する反応器２１の少なくとも内面は、ＩＦ_７、Ｈ_２Ｏ、ＩＯＦ_５、ＨＦ、ＩＦ_５が接触した際に、反応し難く耐腐食性がある材質である必要性がある。具体的には、ニッケル、登録商標インコネル、ハステロイ、モネル等のニッケル基合金、ステンレス鋼等の金属を例示することができる。ニッケル基合金とはニッケルを主成分（９０％以上）とし、アルミニウム、チタン、タングステン、モリブデン、タンタルまたはクロムを含み、高温での強度、耐食性、耐酸化性を有する合金である。原料のＩＦ_７とＨ_２Ｏの混合、熱交換または反応を促進するため、反応器２１の空洞部分に充填材を充填、またはフィンを設けてもよく、これら充填材およびフィンの材質は、ニッケル、ニッケル基合金およびステンレス鋼が好ましく、特にニッケルが好ましい。

４．ＩＦ_７の除去
発明１の第２の工程、および発明６について説明する

[ＩＦ_７の吸収]
発明１における第２の工程、即ち、「第１の工程で得られた生成物を液体の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）に接触させて、生成物中の七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を液体の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）に吸収させて、生成物から七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を除去する工程」、および発明６の「五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ_５）と七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を含む混合物を液体の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）に接触させて、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ_５）を除く工程」について説明する。

第１の工程で未反応のＩＦ_７を除去するためのＩＦ_７吸収器２２は、液体のＩＦ_５が充填され、液相と気相で構成される。ＩＦ_７吸収器２２内部において、液相（液体）のＩＦ_５に、未反応の気体のＩＦ_７、生成物の気体のＩＯＦ_５およびＨＦ、必要により窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを加え流通させ、未反応の気体のＩＦ_７、生成物の気体のＨＦの一部を液相のＩＦ_５に吸収させる。生成物の気体のＩＯＦ_５ガスと液相に吸収されなかった気体のＨＦの一部、および前記不活性ガスはＩＦ_７吸収器２２の気相に移動する。

ＩＦ_７吸収器２２中の液相ＩＦ_５の温度は、好ましくは１０℃以上、９０℃以下であり、さらに好ましくは１５℃以上、５０℃以下である。液相ＩＦ_５の温度が１０℃より低いと、融点が４〜５℃であるＩＦ_５の粘度が高くなり、未反応の気体のＩＦ_７ガスを吸収する効果が小さい。液相ＩＦ_５の温度が９０℃を超えると、ＩＦ_５に吸収される気体のＩＦ_７の量が少なくなり、またＩＦ_５が沸騰する虞がある。

ＩＦ_７吸収器２２内の圧力としては、反応器２１からの気体をＩＦ_５の液相に流通させることができる圧力であれば任意に設定できる。しかしながら、原料のＩＦ_７、および生成物のＩＯＦ_５とＨＦは反応性が高いため、接続部分からの漏えいを防止するためにＩＦ_７吸収器２２内の圧力は絶対圧表示で３００ｋＰａ以下であることが好ましい。

本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法において、気体のＩＦ_７をＩＦ_７吸収器２２内の液相ＩＦ_５に吸収させ除去する際、ＩＯＦ_５に対するＩＦ_７のモル比で表わして、ＩＦ_７／ＩＯＦ_５＝０．０１以下となる様に除去することが好ましい。

気体のＩＦ_７をＩＦ_７吸収器２２内の液相ＩＦ_５に吸収させ除去する際のＩＦ_７の除去量は、液相ＩＦ_５に対して、好ましくは１０ｍｏｌ％以下であり、特に好ましくは５ｍｏｌ％以下である。１０ｍｏｌ％を超えると、ＩＦ_７吸収器２２内の気相のＩＦ_７の分圧が増加して、ＩＯＦ_５に対するＩＦ_７のモル比ＩＦ_７／ＩＯＦ_５＝０．０１を超える虞がある。

ＩＦ_７吸収器２２としては、液面計、圧力計、温度計または温度調節器を備えた、内部が空洞の管または容器を用いることができる。ＩＦ_７吸収器２２は、液相を混合するための攪拌機、蒸気圧相当分のＩＦ_５をＩＦ_７吸収器２２に回収するためのＩＦ_５還流器３２を備えていてもよい。温度調節器としては、電気ヒータ、または温冷媒、蒸気、もしくは空冷等を用いた熱交換器を例示することができる。

［ＩＦ_７吸収器の材質］
発明１の第２の工程において使用するＩＦ_７吸収器２２の少なくとも内面は、ＩＦ_７、Ｈ_２Ｏ、ＩＯＦ_５、ＨＦ、ＩＦ_５が接触した際に、反応し難く耐腐食性がある材質である必要性がある。具体的には、ニッケル、登録商標インコネル、ハステロイ、モネル等のニッケル基合金、ステンレス鋼等の金属を例示することができる。

ＩＦ_７、Ｈ_２Ｏ、ＩＯＦ_５、ＨＦ、ＩＦ_５が接触する、加熱手段および攪拌機等の内面の材質も同様である。

５．ＩＦ_７の放散
発明５に記載の第３の工程において、ＩＦ_７吸収器２２の液相のＩＦ_５に吸収されたＩＦ_７は、ＩＦ_５の温度を吸収時よりも高くなるように加熱することによって、液相のＩＦ_５に吸収されたＩＦ_７を液相外へ気体として放散させることができる。このようにして放散したＩＦ_７は、第４の工程によって第１の工程における原料として再利用できる。加熱方法としては、液相のＩＦ_５にＩＦ_７を吸収させたＩＦ_７吸収器２２そのものを吸収時よりも高い温度に加熱する方法、ＩＦ_７を吸収させた液相のＩＦ_５を、他の容器または管に、例えば図１中のＩＦ_７放散器２３に移動させて、吸収時よりも高い温度に加熱する方法を用いることができる。

ＩＦ_７放散器２３は加熱手段を備えている必要があり、加熱手段としては、電気ヒータ、または温冷媒、蒸気、もしくは空冷等を用いた熱交換器を例示することができる。ＩＦ_７、Ｈ_２Ｏ、ＩＯＦ_５、ＨＦ、ＩＦ_５が接触する少なくとも内面の材質はニッケル、登録商標インコネル、ハステロイ、モネル等のニッケル基合金、ステンレス鋼等の耐食金属であることが好ましい。

ＩＦ_７を放散させるときの温度としては、吸収時よりも高い温度であって、且つ、好ましくは１０℃以上、１００℃以下であり、さらに好ましくは１５℃以上、１００℃以下である。放散させるときの温度が１０℃より低いと、ＩＦ_５が凝固する虞があり、１００℃を超えると、ＩＦ_５が沸騰してＩＦ_５を回収するためのＩＦ_５還流器３３の負荷が大きくなる。

６．ＨＦの分離
本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法において、ＩＦ_７とＨ_２Ｏとの反応によってＩＯＦ_５だけでなく、ＨＦが生成する。ＩＯＦ_５からＨＦを分離し除去する必要がある場合は、ＨＦ除去器３１を製造設備に加えることができる。ＨＦ除去器３１として、公知の技術、例えば、蒸留などの沸点差を利用した分離方法、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）またはフッ化カリウム（ＫＦ）等のフッ化物にＨＦを吸着させる分離方法などを利用したＨＦ除去器３１を用いることができる。簡便であることからフッ化物にＨＦを吸着させる分離方法を用いたＨＦ除去器３１を用いることが好ましい。

本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法において、フッ化物を用いた分離方法を用いる場合、フッ化物としてＮａＦを用いることが好ましく、フッ化水素を吸着させる際のＮａＦの温度は５０℃以上、２００℃以下であることが好ましい。ＮａＦの温度が５０℃より低いと、ＨＦがＮａＦに局所的に吸着してＮａＦが膨張し、ＨＦ除去器３１が閉塞する虞がある。ＮａＦの温度が２００℃を超えると、ＮａＦへのＨＦの吸着量が低下する。ＨＦを吸着したＮａＦは、２００℃以上に加熱することによって、ＨＦを脱離させて再利用することができる。

７．本発明のフロー
以下、本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法のフローについて、具体的に、図１に示す本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法に用いる製造装置の一例を用いて説明するが、本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法に用いる製造装置は、図１に示す製造装置に限定されるものではない。

［原料の供給］
図１に示す様に、原料ＩＦ_７供給器０１を用い、図示しない原料ＩＦ_７が充填されている容器から原料であるＩＦ_７をマスフローコントローラーで計量しつつ反応器２１に供給する。また、再利用ＩＦ_７供給器０２を用い、ＩＦ_７放散器２３で放散したＩＦ_７をマスフローコントローラーで計量しつつ反応器２１に原料として供給する。原料Ｈ_２Ｏ供給器０３から、予めＮ_２ガスで希釈したＨ_２Ｏガスをマスフローコントローラーで計量しつつ原料として反応器２１に供給する。

［反応］
原料ＩＦ_７供給器０１、再利用ＩＦ_７供給器０２および原料Ｈ_２Ｏ供給器０３より供給された、ＩＦ_７およびＨ_２Ｏは反応器２１内に導入され、以下の反応式（５）による反応を行う。

反応後に、目的物であるＩＯＦ_５および生成したＨＦ、未反応のＩＦ_７を含む生成物が得られる。

［ＨＦおよびＩＦ_７の除去、ＩＯＦ_５の抜出］
上記生成物は、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）が充填されたＨＦ除去器３１を流通してＨＦを除去した後、ＩＦ_７吸収器２２の液相ＩＦ_５中に供給される。ＨＦが除去され、目的物であるＩＯＦ_５と未反応のＩＦ_７からなる生成物から、ＩＦ_７が液相ＩＦ_５中に吸収され除去され目的物ＩＯＦ_５が残る。残った目的物ＩＯＦ_５は、ＩＦ_５還流器３２を流通して、ＩＯＦ_５取出口０４から抜き出される。

［ＩＦ_７の再利用］
ＩＦ_７を吸収したＩＦ_７吸収器２２中の液相ＩＦ_５は、ＩＦ_５循環ポンプ１３を介してＩＦ_７放散器２３に導入される。ＩＦ_７放散器２３において、図示しない加熱手段で加熱することによって、液相ＩＦ_５に吸収されたＩＦ_７は気体となって放散する。放散したＩＦ_７は、ＩＦ_５還流器３３を流通し、再利用ＩＦ_７ポンプ１１で昇圧させて、再利用ＩＦ_７供給器０２に供給され、再度、反応器２１内に導入され再利用される。ＩＦ_７を放散したＩＦ_５液体はＩＦ_５循環ポンプ１２によってＩＦ_７吸収器２２に供給し再使用される。

以下、実施例により本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法を具体的に示すが、本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法は、以下の実施例に限定されるものではない。

［組成比およびＩＯＦ_５の収率の測定］
ＩＦ_７、Ｈ_２Ｏ、ＩＯＦ_５およびＨＦの組成比およびＩＯＦ_５の収率はフーリエ変換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）を用い、フーリエ変換赤外分光度計(株式会社島津製作所製、商品名ＩＲ−Ｔｒａｃｅｒ１００）の測定結果から算出した。また、反応器２１後段におけるＨ_２Ｏの転化率（％)（＝ＩＯＦ_５／（ＩＯＦ_５＋Ｈ_２Ｏ）×１００）を算出した。

［五フッ化酸化ヨウ素の製造装置］
反応器２１には、温度計、圧力計および電気ヒータを備えた内径３７．１ｍｍ、長さ１０００ｍｍニッケル（Ｎｉ）製の管を用意した。ＨＦ除去器３１には、温度計、圧力計、および電気ヒータを備え、粒状に圧縮成型してなるＮａＦを充填した内径３７．１ｍｍ、長さ１０００ｍｍのステンレス鋼ＳＵＳ３０４製の管を用意した。ＩＦ_７吸収器２２には、温度計、圧力計、液面計、内部に仕切板、および冷媒を流すためのジャケットを備えた、液体のＩＦ_５が充填された内径８３．１ｍｍ、長さ３５０ｍｍのステンレス鋼ＳＵＳ３０４製の容器を用意した。ＩＦ_７放散器２３には、温度計、圧力計、液面計、内部に仕切板、および電気ヒータを備え、液体のＩＦ_５が充填し液相とした、内径８３．１ｍｍ、長さ３５０ｍｍのステンレス鋼ＳＵＳ３０４製の容器を用意した。ＩＦ_５還流器３２、３３には、冷媒を還流させるためのジャケットを備えた内径１０．７ｍｍ、長さ１０００ｍｍの管を用意した。原料ＩＦ_７供給器０１、再利用ＩＦ_７供給器０２および原料Ｈ_２Ｏ供給器０３は、マスフローコントローラーを備えている。再利用ＩＦ_７ポンプ１１にはベローズポンプ、ＩＦ_５循環ポンプ１２、１３にはマグネチックポンプを用いた。

実施例１
反応器２１内が８０℃、ＨＦ除去器３１が５０℃、ＩＦ_７吸収器２２が１５℃、ＩＦ_７放散器２３が９５℃、およびＩＦ_５還流器３２、３３が１１℃になるよう、各々調整し、各温度に保持した。ＩＦ_７／Ｈ_２Ｏがモル比で表わして１．１、且つＩＦ_７／Ｈ_２Ｏ／Ｎ_２がｍｏｌ％で表わして２０．０／１８．２／６１．８となるように組成を調製して、総流量５００ｓｃｃｍで、ＩＦ_７、および予めＮ_２で希釈したＨ_２Ｏを反応器２１内に導入し反応させた。反応後に反応器２１出口から生成物の一部を抜き出し、ＦＴ−ＩＲ法で測定した結果、生成物の組成はｍｏｌ％で表わして、ＩＦ_７／Ｈ_２Ｏ／ＩＯＦ_５／ＨＦ／Ｎ_２＝１．７／未検出／１５．３／３０．６／５２．５であった。

次いで、ＩＯＦ_５取出口０４から、生成物の一部を抜き出して、ＦＴ−ＩＲで測定し、ＩＯＦ_５に対するＩＦ_７のモル比（ＩＦ_７／ＩＯＦ_５）を算出した。その結果、生成物のＩＦ_７吸収器２２に流通する前の入口では０．１１であったのに対して、ＩＦ_７吸収器２２を流通した後の出口では０．００５であった。このように流通後はＩＯＦ_５選択性および純度が高く、目標とする０．０１より優れていた。

実施例２
反応器２１内で、ＩＦ_７／Ｈ_２Ｏがモル比で表わして５．０、且つＩＦ_７／Ｈ_２Ｏ／Ｎ_２がｍｏｌ％で表わして２０．０／４．０／７６．０となるように組成を調製して、総流量５００ｓｃｃｍで、他の条件および操作は実施例１と同様にして、ＩＦ_７および予めＮ_２で希釈したＨ_２Ｏを反応器２１内に導入し反応させた。反応後に反応器２１出口から生成物の一部を抜き出し、ＦＴ−ＩＲ法で測定した結果、生成物の組成はｍｏｌ％で表わして、ＩＦ_７／Ｈ_２Ｏ／ＩＯＦ_５／ＨＦ／Ｎ_２＝１５．４／未検出／３．８／７．６／７３．１であった。

次いで、ＩＯＦ_５取出口０４から、生成物の一部を抜き出して、ＦＴ−ＩＲで測定し、ＩＯＦ_５に対するＩＦ_７のモル比（ＩＦ_７／ＩＯＦ_５）を算出した。その結果、生成物のＩＦ_７吸収器２２に流通する前の入口では４．０５であったのに対して、ＩＦ_７吸収器２２を流通した後の出口では０．００３であった。このように流通後はＩＯＦ_５選択性および純度が高く、目標とする０．０１より優れていた。

実施例３
反応器２１内で、ＩＦ_７／Ｈ_２Ｏがモル比で表わして３０、且つＩＦ_７／Ｈ_２Ｏ／Ｎ_２がｍｏｌ％で表わして２０．０／０．６７／７９．３となるように組成を調製して、総流量５００ｓｃｃｍで、他の条件および操作は実施例１と同様にして、ＩＦ_７および予めＮ_２で希釈したＨ_２Ｏを反応器２１内に導入し反応させた。反応後に反応器２１出口から生成物の一部を抜き出し、ＦＴ−ＩＲ法で測定した結果、生成物の組成はｍｏｌ％で表わして、ＩＦ_７／Ｈ_２Ｏ／ＩＯＦ_５／ＨＦ／Ｎ_２＝１９．２／未検出／０．７／１．３／７８．８であった。

次いで、ＩＯＦ_５取出口０４から、生成物の一部を抜き出して、ＦＴ−ＩＲで測定し、ＩＯＦ_５に対するＩＦ_７のモル比（ＩＦ_７／ＩＯＦ_５）を算出した。その結果、生成物のＩＦ_７吸収器２２に流通する前の入口では２９．３０であったのに対して、ＩＦ_７吸収器２２を流通した後の出口では０．００８であった。このように流通後はＩＯＦ_５選択性および純度が高く、目標とする０．０１より優れていた。

実施例４
ＩＦ_７吸収器２２の温度を１２℃とする以外の他の条件および操作は、実施例２と同様にしてＩＯＦ_５の合成を行った。ＩＯＦ_５取出口０４から、生成物の一部を抜き出して、ＦＴ−ＩＲで測定し、ＩＯＦ_５に対するＩＦ_７のモル比（ＩＦ_７／ＩＯＦ_５）を算出した。その結果、生成物のＩＦ_７吸収器２２に流通する前の入口では４．０５であったのに対して、ＩＦ_７吸収器２２を流通した後の出口では０．００２であった。このように流通後はＩＯＦ_５選択性および純度が高く、目標とする０．０１より優れていた。

実施例５
ＩＦ_７吸収器２２の温度を９０℃とする以外の他の条件および操作は、実施例２と同様にしてＩＯＦ_５の合成を行った。ＩＯＦ_５取出口０４から、生成物の一部を抜き出して、ＦＴ−ＩＲで測定し、ＩＯＦ_５に対するＩＦ_７のモル比（ＩＦ_７／ＩＯＦ_５）を算出した。その結果、生成物のＩＦ_７吸収器２２に流通する前の入口では４．０５であったのに対して、ＩＦ_７吸収器２２を流通した後の出口では０．００７であった。このように流通後はＩＯＦ_５選択性および純度が高く、目標とする０．０１より優れていた。

比較例１
ＩＦ_７吸収器２２には液体を充填せず、温度０℃の深冷吸着器とし、分散器２３、ＩＦ_５還流器３３、ＩＦ_５循環ポンプ１２、１３、再利用ＩＦ_７ポンプ１１、再利用ＩＦ_７供給器０２を使用しない以外の他の条件および操作は、実施例２と同様にしてＩＯＦ_５の合成を行った。ＩＯＦ_５取出口０４から、生成物の一部を抜き出して、ＦＴ−ＩＲで測定し、ＩＯＦ_５に対するＩＦ_７のモル比（ＩＦ_７／ＩＯＦ_５）を算出した。その結果、生成物のＩＦ_７吸収器２２に流通する前の入口では４．０５であったのに対して、ＩＦ_７吸収器２２を流通した後の出口では３．７０であった。

表１に、上記実施例１〜５と比較例１における、反応器２１導入前の原料仕込み組成、および反応器２１出口での生成物の組成を示す。

表２に、上記実施例１〜５と比較例１における、ＩＦ_７吸収器２２内の液体、ＩＦ_７吸収器２２の内温、ＩＦ_７吸収器２２の入口出口におけるＩＦ_７の吸収前後のＩＯＦ_５に対するＩＦ_７のモル比（ＩＦ_７／ＩＯＦ_５）を示す。

表１および表２の実施例１〜５に示す様に、原料ＩＦ_７とＨ_２Ｏのモル比（ＩＦ_７／Ｈ_２Ｏ）が１．１〜３０となる様に反応器２１内に供給した際の、ＩＦ_７吸収器２２出口のＩＯＦ_５に対するＩＦ_７のモル比（ＩＦ_７／ＩＯＦ_５）は、いずれも所望する０．０１以下であった。このように、本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法を用いれば、未反応のＩＦ_７を液体のＩＦ_５に吸収できることがわかった。

具体的には、実施例１ではＩＦ_７吸収器２２入口でＩＦ_７／ＩＯＦ_５＝０．１１であるのに対し、ＩＦ_７吸収器２２出口ではＩＦ_７／ＩＯＦ_５＝０．０００５であった。実施例２ではＩＦ_７吸収器２２入口でＩＦ_７／ＩＯＦ_５＝４．０５であるのに対し、ＩＦ_７吸収器２２出口ではＩＦ_７／ＩＯＦ_５＝０．００３であった。実施例３ではＩＦ_７吸収器２２入口でＩＦ_７／ＩＯＦ_５＝２９．３０であるのに対し、ＩＦ_７吸収器２２出口ではＩＦ_７／ＩＯＦ_５＝０．００８であった。実施例４ではＩＦ_７吸収器２２入口でＩＦ_７／ＩＯＦ_５＝４．０５であるのに対し、ＩＦ_７吸収器２２出口ではＩＦ_７／ＩＯＦ_５＝０．００２であった。実施例５ではＩＦ７吸収器２２入口でＩＦ_７／ＩＯＦ_５＝４．０５であるのに対し、ＩＦ_７吸収器２２出口ではＩＦ_７／ＩＯＦ_５＝０．００７であった。

それに引き換え、ＩＦ_７を深冷捕集したのみの比較例１ではＩＦ_７吸収器２２入口でＩＦ_７／ＩＯＦ_５＝４．０５であるのに対し、ＩＦ_７吸収器２２出口ではＩＦ_７／ＩＯＦ_５＝３．７０であり、未反応のＩＦ_７の除去が殆どできなかった。

０１：原料ＩＦ_７供給器
０２：再利用ＩＦ_７供給器
０３：原料Ｈ_２Ｏ供給器
０４：ＩＯＦ_５取出口
１１：再利用ＩＦ_７ポンプ
１２：ＩＦ_５循環ポンプ
１３：ＩＦ_５循環ポンプ
２１：反応器
２２：ＩＦ_７吸収器
２３：ＩＦ_７放散器
３１：ＨＦ除去器
３２：ＩＦ_５還流器
３３：ＩＦ_５還流器

Claims

反応器中に七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）と水（Ｈ_２Ｏ）を供給し、七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）と水（Ｈ_２Ｏ）を反応させて、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ_５）と未反応の七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を含む生成物を得る第１の工程と、
生成物を液体状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）に接触させて、生成物中の七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を液体状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）に吸収させて、生成物から七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を除去する、第２の工程を含む、
五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
前記第１の工程において反応器中に供給する、水（Ｈ_２Ｏ）と七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）のモル比（ＩＦ_７／Ｈ_２Ｏ）が１以上３０以下である、請求項１に記載の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
前記第１の工程における反応器内の温度が、１０℃以上３００℃以下である、請求項１または請求項２に記載の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
前記第２の工程における液状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）の温度が１０℃以上９０℃以下である、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
さらに、七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を吸収させた液状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）を、吸収時よりも高い温度に加熱し、液状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）より七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を放散させる第３の工程と、
および放散させたＩＦ_７を第１の工程に供給する第４の工程を含む、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ_５）と七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を含む混合物を液体状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ_５）に接触させて、七フッ化ヨウ素（ＩＦ_７）を除く工程を含む、
の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。