JPH09221307A - 三フッ化窒素の合成方法 - Google Patents
三フッ化窒素の合成方法Info
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- JPH09221307A JPH09221307A JP9015379A JP1537997A JPH09221307A JP H09221307 A JPH09221307 A JP H09221307A JP 9015379 A JP9015379 A JP 9015379A JP 1537997 A JP1537997 A JP 1537997A JP H09221307 A JPH09221307 A JP H09221307A
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- C01B7/19—Fluorine; Hydrogen fluoride
- C01B7/191—Hydrogen fluoride
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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- C01B21/083—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals containing one or more halogen atoms
- C01B21/0832—Binary compounds of nitrogen with halogens
- C01B21/0835—Nitrogen trifluoride
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 気相反応でもって元素のフッ素ガスとアンモ
ニア源とから三フッ化窒素を合成する方法を提供する。 【解決手段】 この気相反応は 【化１】 を含み、この式のｘにより表されるメルト比ＨＦ／ＮＨ
3 は少なくとも２．５５であり、そして反応液を混合装
置で、当該混合装置へ１０００Ｗ／ｍ3 以上の高いレベ
ルで動力を供給して攪拌又は混合する。この合成方法
は、７０％以上の高い三フッ化窒素収率を可能にする。
ニア源とから三フッ化窒素を合成する方法を提供する。 【解決手段】 この気相反応は 【化１】 を含み、この式のｘにより表されるメルト比ＨＦ／ＮＨ
3 は少なくとも２．５５であり、そして反応液を混合装
置で、当該混合装置へ１０００Ｗ／ｍ3 以上の高いレベ
ルで動力を供給して攪拌又は混合する。この合成方法
は、７０％以上の高い三フッ化窒素収率を可能にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、元素のフッ素とフ
ッ化水素アンモニウムとから三フッ化窒素を合成する分
野に関する。より具体的に言えば、本発明は、三フッ化
窒素の収率を劇的に上昇させるのに、より高いＨＦ：Ｎ
Ｈ3 メルト比（ｍｅｌｔ ｒａｔｉｏ）と合成反応器の
より強い攪拌との組み合わせを利用しようというもので
ある。
ッ化水素アンモニウムとから三フッ化窒素を合成する分
野に関する。より具体的に言えば、本発明は、三フッ化
窒素の収率を劇的に上昇させるのに、より高いＨＦ：Ｎ
Ｈ3 メルト比（ｍｅｌｔ ｒａｔｉｏ）と合成反応器の
より強い攪拌との組み合わせを利用しようというもので
ある。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
の製造で使用するために、現在ＮＦ3 の需要はますます
大きくなっていりる。ところが、ＮＦ3 を製造する方法
は理論的に可能であるほど効率的であるとは到底言え
ず、このことは値段の高いＦ2 を使用する現在の合成法
の不十分な効率により示される。二つの基本的方法、す
なわち電気化学的なフッ素化（ＥＣＦ）と直接のフッ素
化（ＤＦ）の収率は、理論値の５０％未満であり、最も
典型的には３０〜４５％の範囲内である。これらの収率
はプロセスで使用されるＦ2の当量を基にしている。Ｎ
Ｆ3 を生産するためのＮＨ3 又はＮＨ4 + 塩類の直接の
フッ素化には、次に示す競争反応が存在する。
の製造で使用するために、現在ＮＦ3 の需要はますます
大きくなっていりる。ところが、ＮＦ3 を製造する方法
は理論的に可能であるほど効率的であるとは到底言え
ず、このことは値段の高いＦ2 を使用する現在の合成法
の不十分な効率により示される。二つの基本的方法、す
なわち電気化学的なフッ素化（ＥＣＦ）と直接のフッ素
化（ＤＦ）の収率は、理論値の５０％未満であり、最も
典型的には３０〜４５％の範囲内である。これらの収率
はプロセスで使用されるＦ2の当量を基にしている。Ｎ
Ｆ3 を生産するためのＮＨ3 又はＮＨ4 + 塩類の直接の
フッ素化には、次に示す競争反応が存在する。
【０００３】
【化１】
【０００４】熱力学的計算によると最も有利な反応は
（２）であり、これは望ましくないＮ 2 とＮＦのみを製
造する。従来技術では、ＮＦ3 を製造するため反応
（１）を増進し、そして反応（２）と（３）の度合いを
最小限にする試みがなされてきた。液体のフッ化水素ア
ンモニウム中でのＮＨ3 の直接のフッ素化によりＮＦ3
を製造する従来の試みの結果として、収率は３０〜６３
％になった。
（２）であり、これは望ましくないＮ 2 とＮＦのみを製
造する。従来技術では、ＮＦ3 を製造するため反応
（１）を増進し、そして反応（２）と（３）の度合いを
最小限にする試みがなされてきた。液体のフッ化水素ア
ンモニウム中でのＮＨ3 の直接のフッ素化によりＮＦ3
を製造する従来の試みの結果として、収率は３０〜６３
％になった。
【０００５】現在、ＮＦ3 を製造するための一番効率的
な方法は米国特許第４０９１０８１号明細書のものであ
る。それは、気体のＦ2 を液体の（溶融した）フッ化水
素アンモニウム（ＡＡＦ）と接触させてアンモニウムイ
オンをＦ2 で直接フッ素化する一方で、気体のＮＨ3 を
別個に液体ＡＡＦと接触させてアンモニウムイオンを発
生させることを必要とする。この方法は典型的に４０〜
５０％のＮＦ3 収率を与える。それは、反応液における
且つ１２７℃であるフッ化水素アンモニウムＮＨ4 ＨＦ
2 の融点より高い温度での副生物ＨＦのアンモニアに対
する２．０〜２．５のモル比（メルト比）を維持するよ
うに操作される。Ｆ2 とＡＡＦとの接触は、複数の小さ
な孔のある特別に設計されたスパージャを使って行われ
る。この方法の一番重大な欠点は、ＮＦ3 の選択率と収
率が低いことである。
な方法は米国特許第４０９１０８１号明細書のものであ
る。それは、気体のＦ2 を液体の（溶融した）フッ化水
素アンモニウム（ＡＡＦ）と接触させてアンモニウムイ
オンをＦ2 で直接フッ素化する一方で、気体のＮＨ3 を
別個に液体ＡＡＦと接触させてアンモニウムイオンを発
生させることを必要とする。この方法は典型的に４０〜
５０％のＮＦ3 収率を与える。それは、反応液における
且つ１２７℃であるフッ化水素アンモニウムＮＨ4 ＨＦ
2 の融点より高い温度での副生物ＨＦのアンモニアに対
する２．０〜２．５のモル比（メルト比）を維持するよ
うに操作される。Ｆ2 とＡＡＦとの接触は、複数の小さ
な孔のある特別に設計されたスパージャを使って行われ
る。この方法の一番重大な欠点は、ＮＦ3 の選択率と収
率が低いことである。
【０００６】米国特許第４５４３２４２号明細書には、
気体のフッ素と固体の（ＮＨ4 ）3ＡｌＦ6 を使用する
ＮＦ3 の合成が開示されている。ＮＦ3 の収率はフッ素
を基にして６５〜７８％の範囲内であった。
気体のフッ素と固体の（ＮＨ4 ）3ＡｌＦ6 を使用する
ＮＦ3 の合成が開示されている。ＮＦ3 の収率はフッ素
を基にして６５〜７８％の範囲内であった。
【０００７】特開平３−２３２７１０号公報には、金属
フッ化物、無機アンモニウム塩及び元素のフッ素からＮ
Ｆ3 を合成することが開示されている。
フッ化物、無機アンモニウム塩及び元素のフッ素からＮ
Ｆ3 を合成することが開示されている。
【０００８】アンモニアとフッ素との気相反応は、特開
平２−２５５５１１号、同２−２５５５１２号及び同２
−２５５５１３号各公報に記載されている。前者の公開
公報において、４３．７％のＮＦ3 収率が報告されてい
る。
平２−２５５５１１号、同２−２５５５１２号及び同２
−２５５５１３号各公報に記載されている。前者の公開
公報において、４３．７％のＮＦ3 収率が報告されてい
る。
【０００９】従来技術では、本発明によって達成された
範囲の収率でもって三フッ化窒素を製造することはでき
なかった。電子産業からの三フッ化窒素の需要が増大す
るにつれて、より大きな三フッ化窒素製造工場を使用す
る必要が生じてきた。そのように大きな製造工場のエネ
ルギー費と資本費がより高いことを考えて、三フッ化窒
素を合成する反応から得ることが可能な最も高い収率を
達成することがいよいよ重要である。本発明は、下記で
一層詳しく説明されるように、これらの高い収率を達成
する。
範囲の収率でもって三フッ化窒素を製造することはでき
なかった。電子産業からの三フッ化窒素の需要が増大す
るにつれて、より大きな三フッ化窒素製造工場を使用す
る必要が生じてきた。そのように大きな製造工場のエネ
ルギー費と資本費がより高いことを考えて、三フッ化窒
素を合成する反応から得ることが可能な最も高い収率を
達成することがいよいよ重要である。本発明は、下記で
一層詳しく説明されるように、これらの高い収率を達成
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、フッ素反応物
と、ＮＨ4 Ｈ(x-1) Ｆx 、（ＮＨ4 ）y ＭＦz ・ｎＨＦ
及びそれらの混合物からなる群より選ばれたアンモニウ
ム錯体反応物（これらの式において、ｘは２．５５以上
であり、ｙは１〜４であり、ｚは２〜８であり、ｎは反
応条件において当該アンモニウム錯体反応物を実質的に
液として維持するのに十分な値であり、そしてＭは元素
の周期表のＩＡ族からＶＡ族まで、ＩＢ族からＶＩＩＢ
族まで及びＶＩＩＩ族の元素、並びにそれらの混合物か
らなる群より選ばれる）とを反応させ、且つこれらの反
応物をＮＦ3 の収率を少なくとも６５％に維持する比率
で混合することにより、ＮＦ3 を合成するための方法で
ある。
と、ＮＨ4 Ｈ(x-1) Ｆx 、（ＮＨ4 ）y ＭＦz ・ｎＨＦ
及びそれらの混合物からなる群より選ばれたアンモニウ
ム錯体反応物（これらの式において、ｘは２．５５以上
であり、ｙは１〜４であり、ｚは２〜８であり、ｎは反
応条件において当該アンモニウム錯体反応物を実質的に
液として維持するのに十分な値であり、そしてＭは元素
の周期表のＩＡ族からＶＡ族まで、ＩＢ族からＶＩＩＢ
族まで及びＶＩＩＩ族の元素、並びにそれらの混合物か
らなる群より選ばれる）とを反応させ、且つこれらの反
応物をＮＦ3 の収率を少なくとも６５％に維持する比率
で混合することにより、ＮＦ3 を合成するための方法で
ある。
【００１１】好ましくは、反応物は少なくとも８０％の
ＮＦ3 収率を維持する比率で混合される。より好ましく
は、反応物は少なくとも９０％のＮＦ3 収率を維持する
比率で混合される。
ＮＦ3 収率を維持する比率で混合される。より好ましく
は、反応物は少なくとも９０％のＮＦ3 収率を維持する
比率で混合される。
【００１２】好ましくは、反応は攪拌された反応器にお
いて行われる。
いて行われる。
【００１３】好ましくは、反応は気泡塔（ｂｕｂｂｌｅ
ｃｏｌｕｍｎ）反応器において行われる。
ｃｏｌｕｍｎ）反応器において行われる。
【００１４】好ましくは、反応は連続式に実施され、フ
ッ素とアンモニア源を当該反応系へ連続的に加える。
ッ素とアンモニア源を当該反応系へ連続的に加える。
【００１５】好ましくは、アンモニア源はＮＨ3 、ＮＨ
4 Ｆ、ＮＨ4 ＨＦ2 、ＮＨ4 Ｃｌ、ＮＨ4 Ｂｒ、ＮＨ4
Ｉ、ＮＨ4 ＮＯ3 、（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4 及び（ＮＨ4 ）
2 ＣＯ3 並びにそれらの混合物からなる群から選ばれ
る。
4 Ｆ、ＮＨ4 ＨＦ2 、ＮＨ4 Ｃｌ、ＮＨ4 Ｂｒ、ＮＨ4
Ｉ、ＮＨ4 ＮＯ3 、（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4 及び（ＮＨ4 ）
2 ＣＯ3 並びにそれらの混合物からなる群から選ばれ
る。
【００１６】好ましくは、ｘは２．６５以上である。よ
り好ましくは、ｘは２．８５以上である。
り好ましくは、ｘは２．８５以上である。
【００１７】好ましくは、上記反応の温度は９３〜２０
４℃の範囲内である。より好ましくは、上記反応の温度
は１２１〜１６０℃の範囲内である。
４℃の範囲内である。より好ましくは、上記反応の温度
は１２１〜１６０℃の範囲内である。
【００１８】好ましくは、上記反応の圧力は０〜４００
ｐｓｉｇ（０〜２７６０ｋＰａ（ゲージ圧））の範囲内
に維持される。より好ましくは、上記反応の圧力は０〜
５０ｐｓｉｇ（０〜３４５ｋＰａ（ゲージ圧））の範囲
内に維持される。
ｐｓｉｇ（０〜２７６０ｋＰａ（ゲージ圧））の範囲内
に維持される。より好ましくは、上記反応の圧力は０〜
５０ｐｓｉｇ（０〜３４５ｋＰａ（ゲージ圧））の範囲
内に維持される。
【００１９】別の態様での本発明は、フッ素反応物と、
ＮＨ4 Ｈ(x-1) Ｆx 反応物（この式のｘは２．５５以上
である）とを反応させ、且つこれらの反応物を混合手段
を使って、平ブレード（ｆｌａｔ ｂｌａｄｅ）タービ
ンを含む混合手段を基にして反応器容量１ｍ3 当たり１
０００ワット以上の動力を当該混合手段に供給して得ら
れる混合レベルで混合する、ＮＦ3 の合成方法である。
ＮＨ4 Ｈ(x-1) Ｆx 反応物（この式のｘは２．５５以上
である）とを反応させ、且つこれらの反応物を混合手段
を使って、平ブレード（ｆｌａｔ ｂｌａｄｅ）タービ
ンを含む混合手段を基にして反応器容量１ｍ3 当たり１
０００ワット以上の動力を当該混合手段に供給して得ら
れる混合レベルで混合する、ＮＦ3 の合成方法である。
【００２０】好ましくは、動力は５０００Ｗ／ｍ3 以上
である。より好ましくは、動力は３５，０００Ｗ／ｍ3
以上である。
である。より好ましくは、動力は３５，０００Ｗ／ｍ3
以上である。
【００２１】本発明は更に、フッ素反応物と、ＮＨ4 Ｈ
(x-1) Ｆx 、（ＮＨ4 ）y ＭＦz ・ｎＨＦ及びそれらの
混合物からなる群より選ばれたアンモニウム錯体反応物
（これらの式において、ｘは２．５５以上であり、ｙは
１〜４であり、ｚは２〜８であり、ｎは反応条件におい
て当該アンモニウム錯体反応物を実質的に液として維持
するのに十分な値であり、そしてＭは元素の周期表のＩ
Ａ族からＶＡ族まで、ＩＢ族からＶＩＩＢ族まで及びＶ
ＩＩＩ族の元素、並びにそれらの混合物からなる群より
選ばれる）とを反応させ、且つこれらの反応物をＮＦ3
の選択率を５０％以上に維持する比率で混合することに
より、ＮＦ3 を合成するための方法である。
(x-1) Ｆx 、（ＮＨ4 ）y ＭＦz ・ｎＨＦ及びそれらの
混合物からなる群より選ばれたアンモニウム錯体反応物
（これらの式において、ｘは２．５５以上であり、ｙは
１〜４であり、ｚは２〜８であり、ｎは反応条件におい
て当該アンモニウム錯体反応物を実質的に液として維持
するのに十分な値であり、そしてＭは元素の周期表のＩ
Ａ族からＶＡ族まで、ＩＢ族からＶＩＩＢ族まで及びＶ
ＩＩＩ族の元素、並びにそれらの混合物からなる群より
選ばれる）とを反応させ、且つこれらの反応物をＮＦ3
の選択率を５０％以上に維持する比率で混合することに
より、ＮＦ3 を合成するための方法である。
【００２２】好ましくは、ＮＦ3 の選択率は６０％以上
である。より好ましくは、ＮＦ3 の選択率は８０％以上
である。
である。より好ましくは、ＮＦ3 の選択率は８０％以上
である。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の方法は、フッ素反応物と
しての気体Ｆ2 を、フッ化水素アンモニウム液（ＮＨ4
Ｈ(x-1) Ｆx ）もしくは（ＮＨ4 ）y ＭＦz ・ｎＨＦ又
はそれらの混合物を含む強力に混合したアンモニウム錯
体反応物と接触させることを必要とし、ここにおいて、
このフッ化水素アンモニウム錯体反応物のＨＦ対ＮＨ3
の当量比はおおよそ２．５５以上（すなわちｘ≧約２．
５５）であり、ｎは反応条件においてアンモニウム錯体
反応物を実質的に液（少なくとも５０容積％）として保
つのに十分な値であり、Ｍは元素の周期表のＩＡ族から
ＶＡ族まで、ＩＢ族からＶＩＩＢ族まで及びＶＩＩＩ族
の元素からなる、すなわちリチウム、ナトリウム、カリ
ウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ホウ素、
アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、ケイ
素、ゲルマニウム、スズ、鉛、窒素、リン、砒素、アン
チモン、ビスマス、銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、水
銀、スカンジウム、イットリウム、ランタン、アクチニ
ウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、セリウム、
バナジウム、ニオブ、タンタル、プラセオジム、クロ
ム、モリブデン、タングステン、マンガン、レニウム、
鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イ
リジウム、ニッケル、パラジウム及び白金からなる群か
ら選ばれ、ｙは１〜４であり、ｚは２〜８である。言い
換えれば、上記の式中の「ｘ」は反応液におけるＨＦ対
ＮＨ3 の比に等しく、そしてメルト比（ｍｅｌｔ ｒａ
ｔｉｏ）とも呼ばれる。好ましくは、メルト比はおおよ
そ２．６５以上であり、最も好ましくはおおよそ２．８
５以上である。これらの高いメルト比で操作すると、攪
拌反応器におけるように速い混合速度を使用した場合
に、思いも寄らないほど高い６５％という、好ましくは
８０〜９０％というＮＦ3 收率が得られる。また、おお
よそ２．５５以上のメルト比では、より低い反応温度を
使用することができる。これは、メルト比が高くなるに
つれアンモニウム錯体反応物の融点が低下するからであ
る。より低い反応温度は反応（２）よりも反応（１）に
有利である。
しての気体Ｆ2 を、フッ化水素アンモニウム液（ＮＨ4
Ｈ(x-1) Ｆx ）もしくは（ＮＨ4 ）y ＭＦz ・ｎＨＦ又
はそれらの混合物を含む強力に混合したアンモニウム錯
体反応物と接触させることを必要とし、ここにおいて、
このフッ化水素アンモニウム錯体反応物のＨＦ対ＮＨ3
の当量比はおおよそ２．５５以上（すなわちｘ≧約２．
５５）であり、ｎは反応条件においてアンモニウム錯体
反応物を実質的に液（少なくとも５０容積％）として保
つのに十分な値であり、Ｍは元素の周期表のＩＡ族から
ＶＡ族まで、ＩＢ族からＶＩＩＢ族まで及びＶＩＩＩ族
の元素からなる、すなわちリチウム、ナトリウム、カリ
ウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ホウ素、
アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、ケイ
素、ゲルマニウム、スズ、鉛、窒素、リン、砒素、アン
チモン、ビスマス、銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、水
銀、スカンジウム、イットリウム、ランタン、アクチニ
ウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、セリウム、
バナジウム、ニオブ、タンタル、プラセオジム、クロ
ム、モリブデン、タングステン、マンガン、レニウム、
鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イ
リジウム、ニッケル、パラジウム及び白金からなる群か
ら選ばれ、ｙは１〜４であり、ｚは２〜８である。言い
換えれば、上記の式中の「ｘ」は反応液におけるＨＦ対
ＮＨ3 の比に等しく、そしてメルト比（ｍｅｌｔ ｒａ
ｔｉｏ）とも呼ばれる。好ましくは、メルト比はおおよ
そ２．６５以上であり、最も好ましくはおおよそ２．８
５以上である。これらの高いメルト比で操作すると、攪
拌反応器におけるように速い混合速度を使用した場合
に、思いも寄らないほど高い６５％という、好ましくは
８０〜９０％というＮＦ3 收率が得られる。また、おお
よそ２．５５以上のメルト比では、より低い反応温度を
使用することができる。これは、メルト比が高くなるに
つれアンモニウム錯体反応物の融点が低下するからであ
る。より低い反応温度は反応（２）よりも反応（１）に
有利である。
【００２４】本発明の目的に対して、ＮＦ3 の收率はモ
ル基準で、〔３（生成されたＮＦ3のモル数）／供給さ
れたＦ2 のモル数〕１００、のようにして決定される。
ＮＦ 3 の選択率はモル基準で、〔３（生成されたＮＦ3
のモル数）／反応したＦ2 のモル数〕１００、のように
して決定される。Ｆ2 転化率はモル基準で、〔反応した
Ｆ2 のモル数／供給したＦ2 のモル数〕１００、のよう
にして決定される。メルト比は、反応液中でのＨＦ対Ｎ
Ｈ3 のモル比である。
ル基準で、〔３（生成されたＮＦ3のモル数）／供給さ
れたＦ2 のモル数〕１００、のようにして決定される。
ＮＦ 3 の選択率はモル基準で、〔３（生成されたＮＦ3
のモル数）／反応したＦ2 のモル数〕１００、のように
して決定される。Ｆ2 転化率はモル基準で、〔反応した
Ｆ2 のモル数／供給したＦ2 のモル数〕１００、のよう
にして決定される。メルト比は、反応液中でのＨＦ対Ｎ
Ｈ3 のモル比である。
【００２５】好ましい態様において本発明の方法を実施
する際には、攪拌反応容器にフッ化水素アンモニウムと
ＨＦを、アンモニウムポリ（フッ化水素）錯体ＮＨ4 Ｈ
(x-1 ) Ｆx （式中のｘ≧約２．５５）が得られるような
比で入れる。この液を急速に攪拌しながら、スパージャ
を通してこの液に気体Ｆ2 を供給する。このＦ2 はアン
モニウムポリ（フッ化水素）錯体と反応してＮＦ3 を非
常に選択的に生成し、それとともに副生物のＨＦと少量
のＮ2 が生成する。別に、上記の液に気体ＮＨ 3 をスパ
ージャを通して同時に供給し、ＨＦと反応させてＦ2 と
の反応のためにより多くのアンモニウムポリ（フッ化水
素）錯体を生じさせる。ＮＨ3 を加える比率は、メルト
比が≧約２．５５にとどまるようなレベルに維持され
る。気体ＮＨ3 を同時に供給してもしなくても高いＮＦ
3 收率が認められるが、とは言え連続プロセスが望まし
く、それゆえＮＨ3 の同時の供給が有利である。これら
の反応の大要は次のとおりであり、ここではｘ≧約２．
５５である。
する際には、攪拌反応容器にフッ化水素アンモニウムと
ＨＦを、アンモニウムポリ（フッ化水素）錯体ＮＨ4 Ｈ
(x-1 ) Ｆx （式中のｘ≧約２．５５）が得られるような
比で入れる。この液を急速に攪拌しながら、スパージャ
を通してこの液に気体Ｆ2 を供給する。このＦ2 はアン
モニウムポリ（フッ化水素）錯体と反応してＮＦ3 を非
常に選択的に生成し、それとともに副生物のＨＦと少量
のＮ2 が生成する。別に、上記の液に気体ＮＨ 3 をスパ
ージャを通して同時に供給し、ＨＦと反応させてＦ2 と
の反応のためにより多くのアンモニウムポリ（フッ化水
素）錯体を生じさせる。ＮＨ3 を加える比率は、メルト
比が≧約２．５５にとどまるようなレベルに維持され
る。気体ＮＨ3 を同時に供給してもしなくても高いＮＦ
3 收率が認められるが、とは言え連続プロセスが望まし
く、それゆえＮＨ3 の同時の供給が有利である。これら
の反応の大要は次のとおりであり、ここではｘ≧約２．
５５である。
【００２６】
【化２】
【００２７】適切な量のＨＦと一緒にすると操作範囲内
で実質的に液を生じさせるようなアンモニア又はアンモ
ニウムイオンのいずれの供給源も使用することができよ
う。例えば、ＮＨ3 、ＮＨ4 Ｆ、ＮＨ4 ＨＦ2 、ＮＨ4
Ｃｌ、ＮＨ4 Ｂｒ、ＮＨ4 Ｉ、ＮＨ4 ＮＯ3 、（Ｎ
Ｈ4 ）2 ＳＯ4 及び（ＮＨ4 ）2 ＣＯ3 を含めた、アン
モニア又はアンモニウム塩のような供給源を使用するこ
とができよう。アンモニウムフルオロメタレートと適切
な量のＨＦとの反応により生成されて実質的に液を生じ
させる錯体のアンモニウムフルオロメタレートポリ（フ
ッ化水素）も使用することができよう。このアンモニウ
ム錯体の包括的クラスは（ＮＨ4 ）y ＭＦz・ｎＨＦで
表すことができ、この式のＭは元素の周期表のＩＡ族か
らＶＡ族まで、ＩＢ族からＶＩＩＢ族まで及びＶＩＩＩ
族の元素又はそれらの混合物からなる群から選ばれ、ｙ
＝１〜４、ｚ＝２〜８であり、そしてｎは存在している
反応条件においてアンモニウム錯体を液として維持する
のに十分な値である。このクラスの化合物は、フッ化ア
ンモニウム、ＨＦ及び金属フッ化物の反応により、ある
いはアンモニウムポリ（フッ化水素）と金属フッ化物の
反応により生成することもできよう。
で実質的に液を生じさせるようなアンモニア又はアンモ
ニウムイオンのいずれの供給源も使用することができよ
う。例えば、ＮＨ3 、ＮＨ4 Ｆ、ＮＨ4 ＨＦ2 、ＮＨ4
Ｃｌ、ＮＨ4 Ｂｒ、ＮＨ4 Ｉ、ＮＨ4 ＮＯ3 、（Ｎ
Ｈ4 ）2 ＳＯ4 及び（ＮＨ4 ）2 ＣＯ3 を含めた、アン
モニア又はアンモニウム塩のような供給源を使用するこ
とができよう。アンモニウムフルオロメタレートと適切
な量のＨＦとの反応により生成されて実質的に液を生じ
させる錯体のアンモニウムフルオロメタレートポリ（フ
ッ化水素）も使用することができよう。このアンモニウ
ム錯体の包括的クラスは（ＮＨ4 ）y ＭＦz・ｎＨＦで
表すことができ、この式のＭは元素の周期表のＩＡ族か
らＶＡ族まで、ＩＢ族からＶＩＩＢ族まで及びＶＩＩＩ
族の元素又はそれらの混合物からなる群から選ばれ、ｙ
＝１〜４、ｚ＝２〜８であり、そしてｎは存在している
反応条件においてアンモニウム錯体を液として維持する
のに十分な値である。このクラスの化合物は、フッ化ア
ンモニウム、ＨＦ及び金属フッ化物の反応により、ある
いはアンモニウムポリ（フッ化水素）と金属フッ化物の
反応により生成することもできよう。
【００２８】本発明の発明者らは、思いも寄らないこと
に、高いメルト比からＮＦ3 のより高い選択率が得られ
ることを見いだした。従って、本発明のもう一つの側面
は、おおよそ２．５５以上のメルト比で、且つ５０％以
上、好ましくは６０％以上、最も好ましくは８０％以上
のＮＦ3 選択率で、反応を行うことである。
に、高いメルト比からＮＦ3 のより高い選択率が得られ
ることを見いだした。従って、本発明のもう一つの側面
は、おおよそ２．５５以上のメルト比で、且つ５０％以
上、好ましくは６０％以上、最も好ましくは８０％以上
のＮＦ3 選択率で、反応を行うことである。
【００２９】本発明についての操作範囲と限界は、次の
表１のとおりである。
表１のとおりである。
【００３０】
【表１】
【００３１】本発明においては、高いメルト比と反応物
を強力に混合又は攪拌することを組み合わせた場合に三
フッ化窒素の思いも寄らない高い收率とフッ素の高い添
加率が得られるということが分かった。混合又は攪拌は
典型的には、攪拌機又はタービンによりなされる。この
かき混ぜ又は攪拌の程度は、所定の攪拌機又はタービン
の形状寸法を基にして反応器の単位容積当たりの動力と
して表すことができる。本発明では、攪拌した反応器に
おいては、１０００Ｗ／ｍ3 以上、好ましくは５０００
Ｗ／ｍ3 以上、最も好ましくは３５，０００Ｗ／ｍ3 以
上の動力でＮＦ 3 收率の向上した結果の得られることが
分かった。これらの動力の値は、平ブレードタービンの
設計のかき混ぜ機又は攪拌機を基にしており、そしてこ
のほかのかき混ぜ機又は攪拌機の設計又は形状寸法につ
いての対応するあるいは同等の値は下記において検討さ
れる文献に見られる相関関係を基に計算することができ
る。
を強力に混合又は攪拌することを組み合わせた場合に三
フッ化窒素の思いも寄らない高い收率とフッ素の高い添
加率が得られるということが分かった。混合又は攪拌は
典型的には、攪拌機又はタービンによりなされる。この
かき混ぜ又は攪拌の程度は、所定の攪拌機又はタービン
の形状寸法を基にして反応器の単位容積当たりの動力と
して表すことができる。本発明では、攪拌した反応器に
おいては、１０００Ｗ／ｍ3 以上、好ましくは５０００
Ｗ／ｍ3 以上、最も好ましくは３５，０００Ｗ／ｍ3 以
上の動力でＮＦ 3 收率の向上した結果の得られることが
分かった。これらの動力の値は、平ブレードタービンの
設計のかき混ぜ機又は攪拌機を基にしており、そしてこ
のほかのかき混ぜ機又は攪拌機の設計又は形状寸法につ
いての対応するあるいは同等の値は下記において検討さ
れる文献に見られる相関関係を基に計算することができ
る。
【００３２】この新しい方法では、向上した混合又は攪
拌が高いＦ2 添加率を得るのに必要な要件である。向上
した混合又は攪拌の状態では、反応物ガスのＦ2 が液体
のフッ化水素アンモニウム（ＡＡＦ）中に十分分散す
る。分散の度合いが上昇するとＦ2 ガスと液体ＡＡＦと
の接触が増加して、それゆえ反応速度が上昇する。ガス
分散度はまた、ガスが液と接触したままである時間にも
効果を及ぼす。これは滞留時間又は接触時間として知ら
れている。通常、ガスの分散が多くなるとガスのホール
ドアップ（分散した液中におけるガスの空間率）が多く
なり、それゆえ液中のガスの滞留時間が増加する。より
長い滞留時間は反応物が反応する時間を長くさせ、そし
てより高い転化率をもたらす。このように、高いメルト
比で操作するという本発明においては、気−液物質移動
速度と接触時間の両方が従来技術よりも向上した收率を
与えるのに十分高くなるように分散度の高いことが必要
とされる。
拌が高いＦ2 添加率を得るのに必要な要件である。向上
した混合又は攪拌の状態では、反応物ガスのＦ2 が液体
のフッ化水素アンモニウム（ＡＡＦ）中に十分分散す
る。分散の度合いが上昇するとＦ2 ガスと液体ＡＡＦと
の接触が増加して、それゆえ反応速度が上昇する。ガス
分散度はまた、ガスが液と接触したままである時間にも
効果を及ぼす。これは滞留時間又は接触時間として知ら
れている。通常、ガスの分散が多くなるとガスのホール
ドアップ（分散した液中におけるガスの空間率）が多く
なり、それゆえ液中のガスの滞留時間が増加する。より
長い滞留時間は反応物が反応する時間を長くさせ、そし
てより高い転化率をもたらす。このように、高いメルト
比で操作するという本発明においては、気−液物質移動
速度と接触時間の両方が従来技術よりも向上した收率を
与えるのに十分高くなるように分散度の高いことが必要
とされる。
【００３３】気−液混合を理解しそしてそれらを反応器
の設計のために利用するための理論とモデルは、工学分
野で十分確立され且つ受け入れられている。Ｂａｋｋｅ
ｒらによる最近の論文“Ｈｏｗ ｔｏ Ｄｉｓｐｅｒｓ
ｅ Ｇａｓｅｓ ｉｎ Ｌｉｑｕｉｄｓ”， Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｄｅｃ． １９
９４， ｐｐ９８−１０４には、気−液混合を最適化す
るための設計基準と標準的相関関係が要約されており、
また気−液混合についてもっと詳細に技術の現状を検討
している他の文献が参照されている。この論文は、一般
に受け入れられた理論と相関関係に関して、本発明で必
要とされる向上した混合又は攪拌をどのように定量化す
るかの以下に掲げる説明の基礎を形成している。
の設計のために利用するための理論とモデルは、工学分
野で十分確立され且つ受け入れられている。Ｂａｋｋｅ
ｒらによる最近の論文“Ｈｏｗ ｔｏ Ｄｉｓｐｅｒｓ
ｅ Ｇａｓｅｓ ｉｎ Ｌｉｑｕｉｄｓ”， Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｄｅｃ． １９
９４， ｐｐ９８−１０４には、気−液混合を最適化す
るための設計基準と標準的相関関係が要約されており、
また気−液混合についてもっと詳細に技術の現状を検討
している他の文献が参照されている。この論文は、一般
に受け入れられた理論と相関関係に関して、本発明で必
要とされる向上した混合又は攪拌をどのように定量化す
るかの以下に掲げる説明の基礎を形成している。
【００３４】単位容積の液当たりの動力の消散を測定す
ることにより混合の強さ又はガス分散の度合いを定量化
することは、気−液反応器では普通のことである。その
場合、以下で検討するように、気−液物質移動速度と接
触時間は単位容積当たりの動力供給量Ｐg ／Ｖl に依存
する。ガスのホールドアップαは、次のように定義され
る。
ることにより混合の強さ又はガス分散の度合いを定量化
することは、気−液反応器では普通のことである。その
場合、以下で検討するように、気−液物質移動速度と接
触時間は単位容積当たりの動力供給量Ｐg ／Ｖl に依存
する。ガスのホールドアップαは、次のように定義され
る。
【００３５】
【数１】
【００３６】この式のＺg はガス分散工程中の反応器内
の気−液混合物の容積であり、Ｚu はガスを液に分散さ
せないていない反応器内の液の容積である。接触時間τ
は次のようにして計算される。
の気−液混合物の容積であり、Ｚu はガスを液に分散さ
せないていない反応器内の液の容積である。接触時間τ
は次のようにして計算される。
【００３７】
【数２】
【００３８】この式のＶg は液に分散したガスの容積で
あり、Ｑg は液に分散するガスの体積流量である。接触
時間はＶg を介して次のようにガスホールドアップに関
係づけられる。
あり、Ｑg は液に分散するガスの体積流量である。接触
時間はＶg を介して次のようにガスホールドアップに関
係づけられる。
【００３９】
【数３】
【００４０】式（８）のＶg に代入して次の式が得られ
る。
る。
【００４１】
【数４】
【００４２】このように、ガスのホールドアップを増加
させることにより接触時間を増加させることができる。
させることにより接触時間を増加させることができる。
【００４３】攪拌した反応器については、次に掲げる関
係により容積当たりの動力供給量を増加させることでガ
スホールドアップを増加させることができる。
係により容積当たりの動力供給量を増加させることでガ
スホールドアップを増加させることができる。
【００４４】
【数５】
【００４５】この式のＰg ／Ｖl は単位容積当たりの動
力供給量であり、υは見かけのガス速度であり、Ｃa 、
Ａ及びＢは定数である。やはり攪拌した反応器について
言えば、気−液物質移動速度はこの相関関係に従い単位
容積当たりの動力供給量を増加させることにより増加さ
せられ、ここでｋL ａは容積物質移動係数であって、下
記の式で表され、
力供給量であり、υは見かけのガス速度であり、Ｃa 、
Ａ及びＢは定数である。やはり攪拌した反応器について
言えば、気−液物質移動速度はこの相関関係に従い単位
容積当たりの動力供給量を増加させることにより増加さ
せられ、ここでｋL ａは容積物質移動係数であって、下
記の式で表され、
【００４６】
【数６】
【００４７】Ｃkla 、ａ及びｂは別々の定数である。
【００４８】気泡塔反応器の場合は、Ａ．Ｇ．Ｊｏｎｅ
ｓ， “Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ Ｉｎ
Ａ Ｄｒａｆｔ−Ｔｕｂｅ Ｂｕｂｂｌｅ Ｃｏｌｕ
ｍｎ”， Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｖｏｌ．４０， Ｎｏ．３，
ｐ．４４９（１９８５）に記載されているように、動力
供給量Ｐg はガス流量から得られる。それは液を通り抜
けて膨張する気泡によりなされる等温仕事により概算す
ることができ、すなわち次の通りであり、
ｓ， “Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ Ｉｎ
Ａ Ｄｒａｆｔ−Ｔｕｂｅ Ｂｕｂｂｌｅ Ｃｏｌｕ
ｍｎ”， Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｖｏｌ．４０， Ｎｏ．３，
ｐ．４４９（１９８５）に記載されているように、動力
供給量Ｐg はガス流量から得られる。それは液を通り抜
けて膨張する気泡によりなされる等温仕事により概算す
ることができ、すなわち次の通りであり、
【００４９】
【数７】
【００５０】あるいは単位容積当たりの動力供給量に関
して表せば次の通りであり、
して表せば次の通りであり、
【００５１】
【数８】
【００５２】これらの式で、Ｐは塔頂部での圧力であ
り、Ａは塔の断面積であり、ρm は高さＨm の二相混合
物の密度である。上記の文献では、αとｋL ａは通常、
見かけのガス速度υに関係づけられ、単位容積当たりの
動力供給量には関係づけられない。とは言え、反応器の
圧力と液の高さが与えられと、気泡等についての単位容
積あたりの動力供給量は見かけのガス速度に正比例す
る。
り、Ａは塔の断面積であり、ρm は高さＨm の二相混合
物の密度である。上記の文献では、αとｋL ａは通常、
見かけのガス速度υに関係づけられ、単位容積当たりの
動力供給量には関係づけられない。とは言え、反応器の
圧力と液の高さが与えられと、気泡等についての単位容
積あたりの動力供給量は見かけのガス速度に正比例す
る。
【００５３】このように、容易に求められる単位容積当
たりの動力供給量を使用することによって、攪拌反応器
あるいは気泡塔のどちらかにおける反応物の混合又は攪
拌の度合いを表現することができる。本発明の攪拌反応
器の例において得られた動力供給量の値は、Ｂａｋｋｅ
ｒらによる次の式
たりの動力供給量を使用することによって、攪拌反応器
あるいは気泡塔のどちらかにおける反応物の混合又は攪
拌の度合いを表現することができる。本発明の攪拌反応
器の例において得られた動力供給量の値は、Ｂａｋｋｅ
ｒらによる次の式
【００５４】
【数９】 を使って計算された。この式において、Ｎp はインペラ
ー動力数であり、ρは液密度であり、Ｎはインペラー回
転速度であり、Ｄはインペラーの直径である。乱流下で
は、インペラー動力数は一定であって、その値はＢａｋ
ｋｅｒらの論文の表２に示されたようにインペラーのタ
イプに依存する。本発明の攪拌反応器の例では，平ブレ
ードのディスクタービンを乱流で使用した。こうして、
５．５０のインペラー動力数が式（１５）に適用され
る。ほかのインペラータイプを使用すれば、この発明の
例で計算されたものとは異なる動力供給量の値が得られ
よう。詳しく言うと、湾曲ブレードタービンを使用すれ
ば動力供給量は４２％少なくなろう。このように、単位
容積当たりの動力供給量の絶対値はインペラータイプに
より変わるものであって、半径流の平ブレードタービン
インペラー及び凹面ブレードタービンインペラーが気─
液攪拌にとって最も有効で且つ受け入れられるタイプで
ある。
ー動力数であり、ρは液密度であり、Ｎはインペラー回
転速度であり、Ｄはインペラーの直径である。乱流下で
は、インペラー動力数は一定であって、その値はＢａｋ
ｋｅｒらの論文の表２に示されたようにインペラーのタ
イプに依存する。本発明の攪拌反応器の例では，平ブレ
ードのディスクタービンを乱流で使用した。こうして、
５．５０のインペラー動力数が式（１５）に適用され
る。ほかのインペラータイプを使用すれば、この発明の
例で計算されたものとは異なる動力供給量の値が得られ
よう。詳しく言うと、湾曲ブレードタービンを使用すれ
ば動力供給量は４２％少なくなろう。このように、単位
容積当たりの動力供給量の絶対値はインペラータイプに
より変わるものであって、半径流の平ブレードタービン
インペラー及び凹面ブレードタービンインペラーが気─
液攪拌にとって最も有効で且つ受け入れられるタイプで
ある。
【００５５】気泡塔ではαとｋL ａにより表される混合
の度合いはガス速度υを使ってもっともよく相関関係が
示される、ということを再度強調すべきである。更に、
本発明を実施するため適切な度合いの混合又は攪拌を高
いＨＦ含有量とともに達成するのは、攪拌反応器あるい
は気泡反応器に限定されない。“ＣｈｅｍｉｃａｌＲｅ
ａｃｔｏｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ”， Ｄ．Ｔｈｏ
ｅｎｅｓ， Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂ
ｌｉｓｈｅｒｓ， Ｄｏｒｄｒｅｃｈｔ，Ｔｈｅ Ｎｅ
ｔｈｅｒｌａｎｄｓ （１９９４） ｐｐ９８−１１４
に見られる、本発明にとって有効であろうその他の反応
器には、ガスリフト反応器、ベンチュリ−ループ反応
器、気／液サイクロン及び遠心分離反応器、スプレー塔
及びスプレーサイクロン反応器、流下薄膜反応器、充填
塔反応器、そしてインラインスタティックミキサー反応
器が含まれるが、その他の反応器はこれらに限定されな
い。
の度合いはガス速度υを使ってもっともよく相関関係が
示される、ということを再度強調すべきである。更に、
本発明を実施するため適切な度合いの混合又は攪拌を高
いＨＦ含有量とともに達成するのは、攪拌反応器あるい
は気泡反応器に限定されない。“ＣｈｅｍｉｃａｌＲｅ
ａｃｔｏｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ”， Ｄ．Ｔｈｏ
ｅｎｅｓ， Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂ
ｌｉｓｈｅｒｓ， Ｄｏｒｄｒｅｃｈｔ，Ｔｈｅ Ｎｅ
ｔｈｅｒｌａｎｄｓ （１９９４） ｐｐ９８−１１４
に見られる、本発明にとって有効であろうその他の反応
器には、ガスリフト反応器、ベンチュリ−ループ反応
器、気／液サイクロン及び遠心分離反応器、スプレー塔
及びスプレーサイクロン反応器、流下薄膜反応器、充填
塔反応器、そしてインラインスタティックミキサー反応
器が含まれるが、その他の反応器はこれらに限定されな
い。
【００５６】おおよそ２．５５以上のメルト比で、且つ
平ブレードタービンを基にして少なくとも１０００Ｗ／
ｍ3 という容積当たりの動力として表される増大した混
合又は攪拌で、三フッ化窒素の合成を行うことの特有の
利益を、以下の例により説明する。
平ブレードタービンを基にして少なくとも１０００Ｗ／
ｍ3 という容積当たりの動力として表される増大した混
合又は攪拌で、三フッ化窒素の合成を行うことの特有の
利益を、以下の例により説明する。
【００５７】
【実施例】この例は、ＨＦ／ＮＨ3 メルト比（ｘ）がＮ
Ｆ3 の選択率と収率に及ぼす効果を示す実験を説明す
る。２．０リットルのモネル（Ｍｏｎｅｌ、商標）製反
応容器（直径４インチ（１０１．６ｍｍ）、深さ１２イ
ンチ（３０４．８ｍｍ））に１．６ｋｇのフッ化水素ア
ンモニウムＮＨ4 ＨＦ2 を入れ、１３０℃に加熱してこ
の固形物を溶融させて、容積がほぼ１．２２リットルの
液にした。この反応器には冷却用のコイル又はバッフ
ル、熱電対プローブ、液中へのＦ2 入口管、ＮＨ3 入口
管、圧力計、圧力逃がし弁、排気口、及び攪拌機を備え
つけた。３５，２８８Ｗ／ｍ3 に相当する毎分１６００
回転（ｒｐｍ）の攪拌速度で、Ｆ2 を２００スタンダー
ド立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）及びＮＨ3 を６
０ｓｃｃｍで液中へ送り込んだ。ＨＦ／ＮＨ3 メルト比
を２．２８〜２．８５の範囲にわたり変動させた。次に
掲げる実験結果が、液における指示されたＨＦ／ＮＨ3
メルト比で得られた（このほかのデータは、ＮＦ3 収率
及びＮＦ3 選択率を基にしてそれぞれ図１及び図２にグ
ラフにして示される）。
Ｆ3 の選択率と収率に及ぼす効果を示す実験を説明す
る。２．０リットルのモネル（Ｍｏｎｅｌ、商標）製反
応容器（直径４インチ（１０１．６ｍｍ）、深さ１２イ
ンチ（３０４．８ｍｍ））に１．６ｋｇのフッ化水素ア
ンモニウムＮＨ4 ＨＦ2 を入れ、１３０℃に加熱してこ
の固形物を溶融させて、容積がほぼ１．２２リットルの
液にした。この反応器には冷却用のコイル又はバッフ
ル、熱電対プローブ、液中へのＦ2 入口管、ＮＨ3 入口
管、圧力計、圧力逃がし弁、排気口、及び攪拌機を備え
つけた。３５，２８８Ｗ／ｍ3 に相当する毎分１６００
回転（ｒｐｍ）の攪拌速度で、Ｆ2 を２００スタンダー
ド立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）及びＮＨ3 を６
０ｓｃｃｍで液中へ送り込んだ。ＨＦ／ＮＨ3 メルト比
を２．２８〜２．８５の範囲にわたり変動させた。次に
掲げる実験結果が、液における指示されたＨＦ／ＮＨ3
メルト比で得られた（このほかのデータは、ＮＦ3 収率
及びＮＦ3 選択率を基にしてそれぞれ図１及び図２にグ
ラフにして示される）。
【００５８】
【表２】
【００５９】これらの結果は、メルト比を上昇させるこ
と、とりわけ従来技術の２．２〜２．５という範囲より
高く上昇させることが、どんな具合にＮＦ3 の選択率と
収率の著しい上昇をもたらすかを示している。言い換え
ると、これらのより高いメルト比での操作はＮＦ3 を製
造するための反応（１）を著しく増進し、そして反応
（２）と（３）の度合いを最小限にする。増進の度合い
は、反応（１）が反応器へ供給されたフッ素が受ける反
応の９５％より多くの割合を決まって占めるようなもの
であった。この増進は従来技術によっては達成されず、
それでは反応（１）は反応器へ供給されたＦ2 が受ける
反応の決まって５０％未満の割合を占めるだけであり、
そして反応（２）が反応したＦ2 の５０％より高い割合
をいつも占めた。
と、とりわけ従来技術の２．２〜２．５という範囲より
高く上昇させることが、どんな具合にＮＦ3 の選択率と
収率の著しい上昇をもたらすかを示している。言い換え
ると、これらのより高いメルト比での操作はＮＦ3 を製
造するための反応（１）を著しく増進し、そして反応
（２）と（３）の度合いを最小限にする。増進の度合い
は、反応（１）が反応器へ供給されたフッ素が受ける反
応の９５％より多くの割合を決まって占めるようなもの
であった。この増進は従来技術によっては達成されず、
それでは反応（１）は反応器へ供給されたＦ2 が受ける
反応の決まって５０％未満の割合を占めるだけであり、
そして反応（２）が反応したＦ2 の５０％より高い割合
をいつも占めた。
【００６０】ＮＦ3 の収率はガスクロマトグラフィー分
析により決定されて、反応器へ供給されたＦ2 の全量を
基にしており、そして転化率は反応器からの出口流で測
定された未反応のＦ2 の量を基にしている。
析により決定されて、反応器へ供給されたＦ2 の全量を
基にしており、そして転化率は反応器からの出口流で測
定された未反応のＦ2 の量を基にしている。
【００６１】上述のように、ガスクロマトグラフィー
（ＧＣ）を利用して気相生成物を分析し、Ｆ2 転化率、
生成物の選択率と収率を決定した。このガスクロマトグ
ラフィー法は、最初に生成物流からＮａＦとの錯体形成
あるいはコールドトラップ（−８０℃）での液化により
気体のＨＦを取り除き、次に高表面積のＡｌ2 Ｏ3 との
次に示す反応によりいずれの未反応のＦ2 も理論上０．
５当量のＯ2 に変えることを必要とした。
（ＧＣ）を利用して気相生成物を分析し、Ｆ2 転化率、
生成物の選択率と収率を決定した。このガスクロマトグ
ラフィー法は、最初に生成物流からＮａＦとの錯体形成
あるいはコールドトラップ（−８０℃）での液化により
気体のＨＦを取り除き、次に高表面積のＡｌ2 Ｏ3 との
次に示す反応によりいずれの未反応のＦ2 も理論上０．
５当量のＯ2 に変えることを必要とした。
【００６２】
【化３】
【００６３】ＮＦ3 、Ｎ2 、Ｏ2 、Ｎ2 Ｆ2 及びＮ2 Ｏ
の残りの混合物は標準的なガスクロマトグラフィー法で
分析した。これらのＧＣデータを使って、ＮＦ3 の収率
（％）を、〔３（生成したＮＦ3 のモル数）／供給した
Ｆ2 のモル数〕１００として計算した。ＮＦ3 の選択率
（％）は、〔３（生成したＮＦ3 のモル数）／反応した
Ｆ2 のモル数〕１００として計算し、そしてＦ2 転化率
（％）は〔反応したＦ2のモル数／供給したＦ2 のモル
数〕１００として計算した。供給したＦ2 のモル数と反
応したＦ2 のモル数は、反応器の排気流（ＨＦの除去
後）中の全部の生成物のＧＣ分析からのモル濃度（％）
を、これらの濃度の生成物を生成するのに必要とされる
Ｆ2 反応物の理論的必要量とともに使用して計算され
る。
の残りの混合物は標準的なガスクロマトグラフィー法で
分析した。これらのＧＣデータを使って、ＮＦ3 の収率
（％）を、〔３（生成したＮＦ3 のモル数）／供給した
Ｆ2 のモル数〕１００として計算した。ＮＦ3 の選択率
（％）は、〔３（生成したＮＦ3 のモル数）／反応した
Ｆ2 のモル数〕１００として計算し、そしてＦ2 転化率
（％）は〔反応したＦ2のモル数／供給したＦ2 のモル
数〕１００として計算した。供給したＦ2 のモル数と反
応したＦ2 のモル数は、反応器の排気流（ＨＦの除去
後）中の全部の生成物のＧＣ分析からのモル濃度（％）
を、これらの濃度の生成物を生成するのに必要とされる
Ｆ2 反応物の理論的必要量とともに使用して計算され
る。
【００６４】〔例２〕この例は、動力／容積比がＮＦ3
の収率とＦ2 の転化率に及ぼす効果を示す実験を説明す
る。先の例で説明した同じ反応器を、２００ｓｃｃｍの
Ｆ2 供給流量で１３０℃で再び使用した。三つの異なる
ＨＦ／ＮＨ3 メルト比（ＭＲ）を使用した。単位容積当
たりの動力が５５１、４，４１１及び３５，２８８Ｗ／
ｍ3 での結果を図３に示す。ＮＨ3 は、ＨＦ／ＮＨ3 比
が２．６５での実験についてのみ同時に供給した。これ
らの結果は、より高いＨＦ／ＮＨ3 メルト比において、
最高の攪拌速度あるいは単位容積当たりの動力で最良の
収率が得られることを示している。従来技術の特徴とな
るＨＦ／ＮＨ3 メルト比（ｘ＝２．３）では、攪拌速度
あるいは単位容積当たりの動力が増加するにつれてＮＦ
3 の収率の改善はほとんど見られない。Ｆ2 転化率は、
図３と同じ実験について図４に示したように、やはり攪
拌速度あるいは単位容積当たりの動力に依存する。高い
メルト比においては、転化率は攪拌速度が低下するにつ
れて急速に低下する一方で、２．３の従来技術の比では
攪拌速度が低下するにつれＦ2 転化率の低下はほとんど
あるいは少しも見られない。図３のデータを下記の表３
に、また図４のデータを下記の表４に示す。
の収率とＦ2 の転化率に及ぼす効果を示す実験を説明す
る。先の例で説明した同じ反応器を、２００ｓｃｃｍの
Ｆ2 供給流量で１３０℃で再び使用した。三つの異なる
ＨＦ／ＮＨ3 メルト比（ＭＲ）を使用した。単位容積当
たりの動力が５５１、４，４１１及び３５，２８８Ｗ／
ｍ3 での結果を図３に示す。ＮＨ3 は、ＨＦ／ＮＨ3 比
が２．６５での実験についてのみ同時に供給した。これ
らの結果は、より高いＨＦ／ＮＨ3 メルト比において、
最高の攪拌速度あるいは単位容積当たりの動力で最良の
収率が得られることを示している。従来技術の特徴とな
るＨＦ／ＮＨ3 メルト比（ｘ＝２．３）では、攪拌速度
あるいは単位容積当たりの動力が増加するにつれてＮＦ
3 の収率の改善はほとんど見られない。Ｆ2 転化率は、
図３と同じ実験について図４に示したように、やはり攪
拌速度あるいは単位容積当たりの動力に依存する。高い
メルト比においては、転化率は攪拌速度が低下するにつ
れて急速に低下する一方で、２．３の従来技術の比では
攪拌速度が低下するにつれＦ2 転化率の低下はほとんど
あるいは少しも見られない。図３のデータを下記の表３
に、また図４のデータを下記の表４に示す。
【００６５】
【表３】
【００６６】
【表４】
【００６７】〔例３〕この例は、温度がＮＦ3 収率に及
ぼす効果を示す実験を説明する。先の例で説明した同じ
反応器を、攪拌速度を１６００ｒｐｍ（動力＝３５，２
８８Ｗ／ｍ3 ）に維持する一方で温度を１２５℃から１
５０℃まで変化させて、再び使用した。図５に結果とと
もに示したように、ＨＦ／ＮＨ3 メルト比（ＭＲ）も変
動させた。２．８１の最高のメルト比では、温度を１３
０℃から１５０℃まで上昇させたときのＮＦ3 収率の低
下は最小限ものに過ぎなかった。それより低い比では、
温度を上昇させるにつれ収率が低下するというより著し
い効果が認められた。各ＨＦ／ＮＨ3 メルト比について
の最高の収率は１２５〜１３０℃で得られた。高いＨＦ
／ＮＨ3 メルト比では、従来技術を代表する低いメルト
比とは対照的により低い温度で高いＮＦ3 収率が維持さ
れた。
ぼす効果を示す実験を説明する。先の例で説明した同じ
反応器を、攪拌速度を１６００ｒｐｍ（動力＝３５，２
８８Ｗ／ｍ3 ）に維持する一方で温度を１２５℃から１
５０℃まで変化させて、再び使用した。図５に結果とと
もに示したように、ＨＦ／ＮＨ3 メルト比（ＭＲ）も変
動させた。２．８１の最高のメルト比では、温度を１３
０℃から１５０℃まで上昇させたときのＮＦ3 収率の低
下は最小限ものに過ぎなかった。それより低い比では、
温度を上昇させるにつれ収率が低下するというより著し
い効果が認められた。各ＨＦ／ＮＨ3 メルト比について
の最高の収率は１２５〜１３０℃で得られた。高いＨＦ
／ＮＨ3 メルト比では、従来技術を代表する低いメルト
比とは対照的により低い温度で高いＮＦ3 収率が維持さ
れた。
【００６８】〔例４〕この例は、攪拌タンク反応器と気
泡塔反応器とを比べる実験を説明する。直径が２インチ
（５０．８ｍｍ）で高さが７２インチ（１８２９ｍｍ）
のモネル（商標）の容器の底部に直径１／４インチ
（６．３５ｍｍ）の水平なスパージャ管を取り付け、上
部に排気フランジを取り付けた。従来技術の反応器の設
計をこの発明の新しい条件で試験するため、直径１イン
チ（２５．４ｍｍ）、高さ２０インチ（５０５ｍｍ）の
円筒カラムを、２インチ（５０．８ｍｍ）の容器内の上
記の水平スパージャより上に同心円状に配置した。この
内側カラムの全部に、まさしく従来技術のように、モネ
ル（商標）のメッシュスクリーンワイヤを充填した。例
１から得られた結果をここで表にして示し、そして米国
特許第４０９１０８１号明細書に記載された従来技術か
らの結果及びより高いＨＦ／ＮＨ3 メルト比でこの攪拌
なしの気泡塔反応器で実施した実験からの結果と比較す
る（表５）。
泡塔反応器とを比べる実験を説明する。直径が２インチ
（５０．８ｍｍ）で高さが７２インチ（１８２９ｍｍ）
のモネル（商標）の容器の底部に直径１／４インチ
（６．３５ｍｍ）の水平なスパージャ管を取り付け、上
部に排気フランジを取り付けた。従来技術の反応器の設
計をこの発明の新しい条件で試験するため、直径１イン
チ（２５．４ｍｍ）、高さ２０インチ（５０５ｍｍ）の
円筒カラムを、２インチ（５０．８ｍｍ）の容器内の上
記の水平スパージャより上に同心円状に配置した。この
内側カラムの全部に、まさしく従来技術のように、モネ
ル（商標）のメッシュスクリーンワイヤを充填した。例
１から得られた結果をここで表にして示し、そして米国
特許第４０９１０８１号明細書に記載された従来技術か
らの結果及びより高いＨＦ／ＮＨ3 メルト比でこの攪拌
なしの気泡塔反応器で実施した実験からの結果と比較す
る（表５）。
【００６９】
【表５】
【００７０】これらの結果は図６でも比較される。これ
らの結果は、従来技術の反応器は攪拌した反応器を使っ
て得られた並外れて高い収率を与えないことを証明して
いる。更に、従来技術からの傾向は溶融液中のＨＦ含有
量が増加するにつれ収率が低下することを示している。
らの結果は、従来技術の反応器は攪拌した反応器を使っ
て得られた並外れて高い収率を与えないことを証明して
いる。更に、従来技術からの傾向は溶融液中のＨＦ含有
量が増加するにつれ収率が低下することを示している。
【００７１】本発明によってより高いＮＦ3 収率が得ら
れるという思いも寄らない改良は、攪拌反応器において
約２．５５以上のＨＦ／ＮＨ3 比で操作することの結果
であって、そのことは従来技術においては試みられなか
った。液体サブストレートの気体フッ素化を使用する従
来技術で報告された一番高いＮＦ3 収率は６３％（米国
特許第４０９１０８１号）であり、実験室規模の実験か
ら得られたものであった。実際の工業規模の試験では、
４０〜５０％の典型的収率が得られた。本発明の実験室
での研究では、９０％のＮＦ3 収率と９７％のＮＦ3 選
択率が証明された。これらの改良もやはり、従来技術と
異なる二つのファクター、すなわち（１）２．２〜２．
５という従来の容認できる範囲よりも高いＨＦ／ＮＨ3
メルト比を使用し、それが思いも寄らぬことにＮＦ3 選
択率を上昇させること、そして（２）単位容積当たりの
動力数として表される反応器のかき混ぜ又は攪拌が強力
であり、それがＦ2 転化率とＮＦ3 選択率を上昇させる
こと、によるものである。
れるという思いも寄らない改良は、攪拌反応器において
約２．５５以上のＨＦ／ＮＨ3 比で操作することの結果
であって、そのことは従来技術においては試みられなか
った。液体サブストレートの気体フッ素化を使用する従
来技術で報告された一番高いＮＦ3 収率は６３％（米国
特許第４０９１０８１号）であり、実験室規模の実験か
ら得られたものであった。実際の工業規模の試験では、
４０〜５０％の典型的収率が得られた。本発明の実験室
での研究では、９０％のＮＦ3 収率と９７％のＮＦ3 選
択率が証明された。これらの改良もやはり、従来技術と
異なる二つのファクター、すなわち（１）２．２〜２．
５という従来の容認できる範囲よりも高いＨＦ／ＮＨ3
メルト比を使用し、それが思いも寄らぬことにＮＦ3 選
択率を上昇させること、そして（２）単位容積当たりの
動力数として表される反応器のかき混ぜ又は攪拌が強力
であり、それがＦ2 転化率とＮＦ3 選択率を上昇させる
こと、によるものである。
【００７２】向上した収率は生成されるＨＦの量を有意
に減少させ、それにより廃棄物の量を減少させる。従来
技術の方法では、ＨＦ廃棄物はＮＨ3 を加えることでア
ンモニウムポリ（フッ化水素）に転化される。これは、
１ポンド（０．４５４ｋｇ）のＮＦ3 当たり３．５ポン
ド（１．５９ｋｇ）のフッ化水素アンモニウムに等しい
重大な廃棄物流である。従来技術の方法におけるこの廃
棄物の問題は、ＵＳＡＦ Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ Ｈａ
ｎｄｂｏｏｋｓ， Ｖｏｌ．ＩＩＩ， Ｐａｒｔ Ａ，
Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｔｒｉｆｌｕｏｒｉｄｅ， Ｓｙ
ｓｔｅｍｓ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｒｉｔｅｒｉａ， ｐｐ
７−７ ｔｏ ７−１０（ＡＦＲＰＬ−ＴＲ−７７−７
１）（１９７８年１月）において存在が認められてい
る。下記の表６に示された本発明の方法と米国特許第４
０９１０８１号明細書の従来技術の方法とで廃棄物の発
生を比較すると、従来技術の方法により生成されるアン
モニウム錯体反応物ＮＨ4 Ｆx ＨＦは、実際の実験デー
タを基にするかあるいは計算されたデータを使用した相
当する収率を基にして、本発明を上回ることが明らかで
ある。本発明は米国特許第４０９１０８１号よりも多く
のＨＦ副生物を生じさせるとは言え、この副生物は更に
利用するため当該プロセスへ容易に再循環させることが
できる。ところが、アンモニウム錯体ＮＨ4 Ｆx ＨＦは
従来技術の方法によって本発明の方法よりもかなり多量
に生成され、そしてこの廃棄物は再循環されずに、何ら
かのやり方で処分しなくてはならない。不用のフッ素を
再使用可能なＨＦではなくそれほど望ましくないアンモ
ニウム錯体に割り当てることは、従来技術の方法を本発
明の方法よりもかなり望ましくないものにする。本発明
の方法は、１ポンド（０．４５４ｋｇ）のＮＦ3 当たり
フッ化水素アンモニウムの廃棄物を１．３５ポンド
（０．６１２ｋｇ）生じさせるだけであり、米国特許第
４０９１０８１号と比べて６１％の減少になる。表６に
提示された値は、本発明については２．８のメルト比に
対応しており、米国特許第４０９１０８１号については
２．３のメルト比に対応している。
に減少させ、それにより廃棄物の量を減少させる。従来
技術の方法では、ＨＦ廃棄物はＮＨ3 を加えることでア
ンモニウムポリ（フッ化水素）に転化される。これは、
１ポンド（０．４５４ｋｇ）のＮＦ3 当たり３．５ポン
ド（１．５９ｋｇ）のフッ化水素アンモニウムに等しい
重大な廃棄物流である。従来技術の方法におけるこの廃
棄物の問題は、ＵＳＡＦ Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ Ｈａ
ｎｄｂｏｏｋｓ， Ｖｏｌ．ＩＩＩ， Ｐａｒｔ Ａ，
Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｔｒｉｆｌｕｏｒｉｄｅ， Ｓｙ
ｓｔｅｍｓ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｒｉｔｅｒｉａ， ｐｐ
７−７ ｔｏ ７−１０（ＡＦＲＰＬ−ＴＲ−７７−７
１）（１９７８年１月）において存在が認められてい
る。下記の表６に示された本発明の方法と米国特許第４
０９１０８１号明細書の従来技術の方法とで廃棄物の発
生を比較すると、従来技術の方法により生成されるアン
モニウム錯体反応物ＮＨ4 Ｆx ＨＦは、実際の実験デー
タを基にするかあるいは計算されたデータを使用した相
当する収率を基にして、本発明を上回ることが明らかで
ある。本発明は米国特許第４０９１０８１号よりも多く
のＨＦ副生物を生じさせるとは言え、この副生物は更に
利用するため当該プロセスへ容易に再循環させることが
できる。ところが、アンモニウム錯体ＮＨ4 Ｆx ＨＦは
従来技術の方法によって本発明の方法よりもかなり多量
に生成され、そしてこの廃棄物は再循環されずに、何ら
かのやり方で処分しなくてはならない。不用のフッ素を
再使用可能なＨＦではなくそれほど望ましくないアンモ
ニウム錯体に割り当てることは、従来技術の方法を本発
明の方法よりもかなり望ましくないものにする。本発明
の方法は、１ポンド（０．４５４ｋｇ）のＮＦ3 当たり
フッ化水素アンモニウムの廃棄物を１．３５ポンド
（０．６１２ｋｇ）生じさせるだけであり、米国特許第
４０９１０８１号と比べて６１％の減少になる。表６に
提示された値は、本発明については２．８のメルト比に
対応しており、米国特許第４０９１０８１号については
２．３のメルト比に対応している。
【００７３】
【表６】
【００７４】いくつかの好ましい態様に関連して本発明
を説明したが、本発明の正式の範囲は特許請求の範囲か
ら確認すべきである。
を説明したが、本発明の正式の範囲は特許請求の範囲か
ら確認すべきである。
【図１】例１に従ってメルト比を２．２８から２．８５
まで変動させた場合における三フッ化窒素合成について
の本発明の好ましい態様についてＮＦ3 收率をＨＦ含有
量（ＨＦ／ＮＨ3 メルト比）に対しプロットしたグラフ
である。メルト比の高いところで向上したＮＦ3 收率が
得られた。動力は、攪拌した反応器１ｍ3 当たり３５，
０００ワットであった。
まで変動させた場合における三フッ化窒素合成について
の本発明の好ましい態様についてＮＦ3 收率をＨＦ含有
量（ＨＦ／ＮＨ3 メルト比）に対しプロットしたグラフ
である。メルト比の高いところで向上したＮＦ3 收率が
得られた。動力は、攪拌した反応器１ｍ3 当たり３５，
０００ワットであった。
【図２】図１及び例１に示された同じデータについてＮ
Ｆ3 選択率をＨＦ含有量（ＨＦ／ＮＨ3 メルト比）に対
しプロットしたグラフである。
Ｆ3 選択率をＨＦ含有量（ＨＦ／ＮＨ3 メルト比）に対
しプロットしたグラフである。
【図３】例２による三フッ化窒素合成において、高いメ
ルト比（ＭＲ＝２．６５、２．８５）での本発明の二つ
の好ましい態様について低いメルト比（ＭＲ＝２．３）
での例と比較してＮＦ3 收率を動力／容積比（Ｗ／
ｍ3 ）に対しプロットしたグラフである。本発明の高い
メルト比での高いＮＦ3 收率は動力／容積比に敏感であ
る一方、従来技術の特色をよく示す低いメルト比は動力
／容積比に敏感でない。
ルト比（ＭＲ＝２．６５、２．８５）での本発明の二つ
の好ましい態様について低いメルト比（ＭＲ＝２．３）
での例と比較してＮＦ3 收率を動力／容積比（Ｗ／
ｍ3 ）に対しプロットしたグラフである。本発明の高い
メルト比での高いＮＦ3 收率は動力／容積比に敏感であ
る一方、従来技術の特色をよく示す低いメルト比は動力
／容積比に敏感でない。
【図４】例２及び図３でもって報告された同じ実験デー
タについてＦ2 転化率を動力／容積比（Ｗ／ｍ3 ）に対
しプロットしたグラフである。ここでも、三フッ化窒素
合成において高いメルト比は低いメルト比よりも動力／
容積比に敏感である。
タについてＦ2 転化率を動力／容積比（Ｗ／ｍ3 ）に対
しプロットしたグラフである。ここでも、三フッ化窒素
合成において高いメルト比は低いメルト比よりも動力／
容積比に敏感である。
【図５】例３の態様についてＮＦ3 收率を温度（℃）に
対してプロットしたグラフであり、三フッ化窒素の合成
において高いメルト比（ＭＲ）は低温では低メルト比よ
りも温度に対しそれほど敏感でないことを説明してい
る。
対してプロットしたグラフであり、三フッ化窒素の合成
において高いメルト比（ＭＲ）は低温では低メルト比よ
りも温度に対しそれほど敏感でないことを説明してい
る。
【図６】（ａ）例４によりメルト比を２．２８から２．
８５まで変化させた三フッ化窒素合成用の本発明の攪拌
反応器の態様（黒丸印）、（ｂ）米国特許第４０９１０
８１号明細書の従来技術（白抜き三角印）、及び（ｃ）
高いメルト比での無攪拌の気泡塔（白抜き四角印）につ
いて、ＮＦ3 收率をＨＦ含有量（ＨＦ／ＮＨ3 メルト
比）に対してプロットしたグラフである。本発明の攪拌
反応器は、低いメルト比では、従来技術及び高いメルト
比での気泡塔と同様の結果を示した。本発明の高いメル
ト比での攪拌反応器は、従来技術及び高いメルト比での
気泡塔よりもＮＦ3 收率が高かった。
８５まで変化させた三フッ化窒素合成用の本発明の攪拌
反応器の態様（黒丸印）、（ｂ）米国特許第４０９１０
８１号明細書の従来技術（白抜き三角印）、及び（ｃ）
高いメルト比での無攪拌の気泡塔（白抜き四角印）につ
いて、ＮＦ3 收率をＨＦ含有量（ＨＦ／ＮＨ3 メルト
比）に対してプロットしたグラフである。本発明の攪拌
反応器は、低いメルト比では、従来技術及び高いメルト
比での気泡塔と同様の結果を示した。本発明の高いメル
ト比での攪拌反応器は、従来技術及び高いメルト比での
気泡塔よりもＮＦ3 收率が高かった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス シャオ−リン シュン アメリカ合衆国，ペンシルバニア 18049, エモース，グレンウッド サークル 4727 (72)発明者 ハワード ポール ウィザーズ，ジュニア アメリカ合衆国，ペンシルバニア 18031, ブレイニングスビル，クラインズ ミル ロード 1441 (72)発明者 アンドリュー ジョセフ ウォイテク アメリカ合衆国，ペンシルバニア 18103, アレンタウン，メドウブルック サークル サウス 2893
Claims (24)
- 【請求項１】 フッ素反応物と、ＮＨ4 Ｈ(x-1) Ｆx 、
（ＮＨ4 ）y ＭＦz・ｎＨＦ及びそれらの混合物からな
る群より選ばれたアンモニウム錯体反応物（これらの式
において、ｘは２．５５以上であり、ｙは１〜４であ
り、ｚは２〜８であり、ｎは反応条件において当該アン
モニウム錯体反応物を実質的に液として維持するのに十
分な値であり、そしてＭは元素の周期表のＩＡ族からＶ
Ａ族まで、ＩＢ族からＶＩＩＢ族まで及びＶＩＩＩ族の
元素、並びにそれらの混合物からなる群より選ばれる）
とを反応させ、且つこれらの反応物をＮＦ3 の収率を少
なくとも６５％に維持する比率で混合することによる、
三フッ化窒素の合成方法。 - 【請求項２】 前記反応物をＮＦ3 の収率を少なくとも
８０％に維持する比率で混合する、請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】 前記反応物をＮＦ3 の収率を少なくとも
９０％に維持する比率で混合する、請求項１記載の方
法。 - 【請求項４】 前記反応を攪拌反応器で行う、請求項１
記載の方法。 - 【請求項５】 前記反応を気泡塔反応器で行う、請求項
１記載の方法。 - 【請求項６】 前記反応を当該反応系に連続的に加えら
れるフッ素とアンモニア源を用いて連続式に行う、請求
項１記載の方法。 - 【請求項７】 前記アンモニア源をＮＨ3 、ＮＨ4 Ｆ、
ＮＨ4 ＨＦ2 、ＮＨ 4 Ｃｌ、ＮＨ4 Ｂｒ、ＮＨ4 Ｉ、Ｎ
Ｈ4 ＮＯ3 、（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4 及び（ＮＨ 4 ）2 ＣＯ
3 並びにそれらの混合物からなる群から選ぶ、請求項６
記載の方法。 - 【請求項８】 ｘが２．６５以上である、請求項１記載
の方法。 - 【請求項９】 ｘが２．８５以上である、請求項１記載
の方法。 - 【請求項１０】 前記反応の温度が９３〜２０４℃の範
囲内にある、請求項１記載の方法。 - 【請求項１１】 前記反応の温度が１２１〜１６０℃の
範囲内にある、請求項７記載の方法。 - 【請求項１２】 前記反応の圧力を０〜４００ｐｓｉｇ
（０〜２７６０ｋＰａ（ゲージ圧））の範囲に維持す
る、請求項１記載の方法。 - 【請求項１３】 前記反応の圧力を０〜５０ｐｓｉｇ
（０〜３４５ｋＰａ（ゲージ圧））の範囲に維持する、
請求項９記載の方法。 - 【請求項１４】 フッ素反応物と、ＮＨ4 Ｈ(x-1) Ｆx
反応物（この式のｘは２．５５以上である）とを反応さ
せ、且つこれらの反応物を混合手段を使って、平ブレー
ドタービンを含む混合手段を基にして１ｍ3 当たり１０
００ワット以上の動力を当該混合手段に供給して得られ
る混合レベルで混合することによる、三フッ化窒素の合
成方法。 - 【請求項１５】 前記動力が５０００Ｗ／ｍ3 以上であ
る、請求項１４記載の方法。 - 【請求項１６】 前記動力が３５，０００Ｗ／ｍ3 以上
である、請求項１４記載の方法。 - 【請求項１７】 ｘが２．６５以上である、請求項１４
記載の方法。 - 【請求項１８】 ｘが２．８５以上である、請求項１４
記載の方法。 - 【請求項１９】 フッ素反応物と、ＮＨ4 Ｈ
(x-1) Ｆx 、（ＮＨ4 ）y ＭＦ z ・ｎＨＦ及びそれらの
混合物からなる群より選ばれたアンモニウム錯体反応物
（これらの式において、ｘは２．５５以上であり、ｙは
１〜４であり、ｚは２〜８であり、ｎは反応条件におい
て当該アンモニウム錯体反応物を実質的に液として維持
するのに十分な値であり、そしてＭは元素の周期表のＩ
Ａ族からＶＡ族まで、ＩＢ族からＶＩＩＢ族まで及びＶ
ＩＩＩ族の元素、並びにそれらの混合物からなる群より
選ばれる）とを反応させ、且つこれらの反応物をＮＦ3
の選択率を５０％以上に維持する比率で混合することに
よる、三フッ化窒素の合成方法。 - 【請求項２０】 ｘが２．６５以上である、請求項１９
記載の方法。 - 【請求項２１】 ｘが２．８５以上である、請求項１９
記載の方法。 - 【請求項２２】 前記ＮＦ3 の選択率が６０％以上であ
る、請求項１９記載の方法。 - 【請求項２３】 前記ＮＦ3 の選択率が８０％以上であ
る、請求項１９記載の方法。 - 【請求項２４】 フッ素反応物と、ＮＨ4 Ｈ(x-1) Ｆx
のアンモニウム錯体反応物（この式のｘは２．５５以上
である）とを反応させ、且つこれらの反応物をＮＦ3 の
収率を少なくとも６５％に維持する比率で混合すること
による、三フッ化窒素の合成方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/593,779 US5637285A (en) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | Process for nitrogen trifluoride synthesis |
| US08/593779 | 1996-01-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09221307A true JPH09221307A (ja) | 1997-08-26 |
| JP2929577B2 JP2929577B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=24376142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9015379A Expired - Lifetime JP2929577B2 (ja) | 1996-01-30 | 1997-01-29 | 三フッ化窒素の合成方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5637285A (ja) |
| EP (1) | EP0787684B1 (ja) |
| JP (1) | JP2929577B2 (ja) |
| KR (1) | KR100235516B1 (ja) |
| CA (1) | CA2195908C (ja) |
| DE (1) | DE69708711T2 (ja) |
| ES (1) | ES2169281T3 (ja) |
| ZA (1) | ZA97691B (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001322806A (ja) * | 2000-05-12 | 2001-11-20 | Showa Denko Kk | 三フッ化窒素の製造方法及びその用途 |
| JP2004203739A (ja) * | 2002-12-23 | 2004-07-22 | Boc Group Inc:The | Ｎｆ３製造反応器 |
| JP2006089371A (ja) * | 2004-09-20 | 2006-04-06 | Air Products & Chemicals Inc | 三フッ化窒素の生成法 |
| US7083773B2 (en) | 2002-07-19 | 2006-08-01 | Korea Institute Of Science And Technology | Method for producing nitrogen trifluoride using jet-loop reactors |
| WO2010067713A1 (ja) * | 2008-12-11 | 2010-06-17 | セントラル硝子株式会社 | 三フッ化窒素又は塩化フッ素化合物の製造方法 |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3727797B2 (ja) | 1998-05-22 | 2005-12-14 | セントラル硝子株式会社 | 三フッ化窒素の製造方法 |
| AU5671001A (en) * | 2000-05-12 | 2001-11-20 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Process for producing nitrogen trifluoride and use thereof |
| US6986874B2 (en) * | 2000-12-14 | 2006-01-17 | The Boc Group, Inc. | Method and apparatus for the production of nitrogen trifluoride |
| RU2184698C1 (ru) * | 2001-05-08 | 2002-07-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "ПиМ-Инвест" | Способ получения трифторида азота |
| RU2178384C1 (ru) * | 2001-05-11 | 2002-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НьюКем" | Способ получения фторидов азота |
| KR20030021661A (ko) * | 2001-09-07 | 2003-03-15 | 대백신소재주식회사 | 삼불화 질소 가스의 제조 방법 |
| US6908601B2 (en) * | 2002-02-08 | 2005-06-21 | The Boc Group, Inc. | Method for the production of nitrogen trifluoride |
| US6790428B2 (en) * | 2002-03-20 | 2004-09-14 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for the reduction or elimination of NH3/HF byproduct in the manufacture of nitrogen trifluoride |
| KR20040101457A (ko) * | 2002-04-12 | 2004-12-02 | 아치 스페셜티 케미칼즈, 인코포레이티드 | 액체 화학 물질 공급을 원격으로 모니터링 하는 시스템 |
| EP1433747B1 (en) * | 2002-11-19 | 2011-05-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method for nitrogen trifluoride production |
| US20040096386A1 (en) * | 2002-11-19 | 2004-05-20 | Syvret Robert George | Method for nitrogen trifluoride production |
| US7074378B2 (en) * | 2004-01-23 | 2006-07-11 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for the purification of NF3 |
| US7395823B2 (en) * | 2004-04-09 | 2008-07-08 | The Boc Group, Inc. | Method and apparatus for local fluorine and nitrogen trifluoride production |
| JP5034322B2 (ja) * | 2005-07-06 | 2012-09-26 | セントラル硝子株式会社 | ハロゲン化窒素の合成方法 |
| US7413722B2 (en) * | 2005-08-04 | 2008-08-19 | Foosung Co., Ltd. | Method and apparatus for manufacturing nitrogen trifluoride |
| JP2010018849A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-28 | Permelec Electrode Ltd | 三フッ化窒素の電解合成方法 |
| US8163262B1 (en) | 2011-01-04 | 2012-04-24 | Omotowa Bamidele A | Method for production of nitrogen trifluoride from trimethylsilylamines |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3961024A (en) * | 1963-06-18 | 1976-06-01 | Allied Chemical Corporation | Fluoro compound production |
| US4091081A (en) * | 1977-04-19 | 1978-05-23 | Air Products And Chemicals, Inc. | Preparation of nitrogen trifluoride |
| JPS6071503A (ja) * | 1983-09-27 | 1985-04-23 | Central Glass Co Ltd | Νｆ↓３の製造法 |
| JPH0225512A (ja) * | 1988-07-14 | 1990-01-29 | Nkk Corp | 電気炉の底吹き用羽口 |
| JPH02255513A (ja) * | 1989-03-28 | 1990-10-16 | Asahi Glass Co Ltd | 三フッ化窒素の製造方法 |
| JPH02255511A (ja) * | 1989-03-28 | 1990-10-16 | Asahi Glass Co Ltd | 三フッ化窒素製造用反応器 |
| JP2863574B2 (ja) * | 1989-11-27 | 1999-03-03 | 関東電化工業株式会社 | 三フッ化窒素の製造方法 |
| JP2930351B2 (ja) * | 1990-02-06 | 1999-08-03 | 関東電化工業株式会社 | Ｎｆ▲下３▼の製造法 |
-
1996
- 1996-01-30 US US08/593,779 patent/US5637285A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
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- 1997-01-29 ES ES97101356T patent/ES2169281T3/es not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001322806A (ja) * | 2000-05-12 | 2001-11-20 | Showa Denko Kk | 三フッ化窒素の製造方法及びその用途 |
| US7083773B2 (en) | 2002-07-19 | 2006-08-01 | Korea Institute Of Science And Technology | Method for producing nitrogen trifluoride using jet-loop reactors |
| JP2004203739A (ja) * | 2002-12-23 | 2004-07-22 | Boc Group Inc:The | Ｎｆ３製造反応器 |
| JP4536368B2 (ja) * | 2002-12-23 | 2010-09-01 | ザ・ビーオーシー・グループ・インコーポレーテッド | Ｎｆ３製造反応器 |
| JP2006089371A (ja) * | 2004-09-20 | 2006-04-06 | Air Products & Chemicals Inc | 三フッ化窒素の生成法 |
| JP4515989B2 (ja) * | 2004-09-20 | 2010-08-04 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッド | 三フッ化窒素の生成法 |
| WO2010067713A1 (ja) * | 2008-12-11 | 2010-06-17 | セントラル硝子株式会社 | 三フッ化窒素又は塩化フッ素化合物の製造方法 |
Also Published As
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