JPS58151309A - 六フツ化硫黄の連続製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフレーム反応器中でフッ素を液体の元素態硫黄
と反応させることによる六フフ化硫黄の連続製造法に関
する。

六フッ化硫黄社常温、常圧条件下で気体であり顕著な化
学特性及び電気特性を有する。優秀な鋳電強度及び速断
（ｃｕｔ　−ｏｆｆ　）電弧を消滅させる特性と組合せ
た六フッ化硫黄の化学的不活性は、特に高電圧電気装置
における絶縁用ガスとして六フッ化硫黄の多数の用途を
開発した◎ 硫黄をフッ素ガスと結合させることＫよる六フツ化硫黄
の工業的製造はＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅ
ｒ−ｉｎｇ　Ｃｈ＠ｍ１ｓｔｒｙ　５９巻、　４２１〜
４２３頁（１９４７）に記載されている。この方法では
、フッ素ガスを溶融硫黄の浴上に噴入する。硫黄蒸気は
フッ素中で瞬時に点火し、燃焼エネルギーは硫黄の気化
を維持する・ 前記従来法の簡単さにも拘らず、この従来法は３つの主
な欠点を有する二即ち、 （へ）低い生産率、これは多量の反応剤が全て実質的と
なるや否や生ずる熱問題を克服する困難性によって生起
する。

（ロ）非信頼性、これは作業員が介在しなけれはならな
いことが多いことを意味する・ （ハ）かなりの量の下級フッ化物８２Ｆ２　、８Ｆ４及
び８２Ｆ１０の生成、これ鉱フッ素及び硫黄の六フッ化
物への転化度を低下させ、精製処理を必要とし、この精
製処理は五フッ化物８２”１０が高度に有毒であるので
尚更複雑となる・この糧の精製処理は例えば前記の文献
及びフランス特許！　２２６１２２２号明細誉に記載さ
れているＯ これらの欠点を成る程度まで救済するためには、フラン
ス特許第１　、４３３　、９５３号明細書では特別の型
式の反応器を提案しており、この反応器を用いると実質
上化学量論量のフッ素と硫黄蒸気とを燃焼室に維持し得
る。この反応器の複雑さにも拘らず、この装置でも硫黄
下級フッ化物の製造を防止し得ない◎ フランス特許第１．４４５，５０２号明細薔では、バー
ナーを開示しておシ、このバーナーを用いるとフッ素ガ
スと硫黄又は含硫化金物との間の反応を行うことができ
、前記含硫化金物は例えば蒸気の形で又は固体粒子の形
で又は六フッ化硫黄それ０用いるとフッ素を過度に消費
させ、フッ化水素険又はテトラフルオロメタンの如き望
ましくない副生物を形成させる。不活性ガスに懸濁させ
た液体硫黄の小滴を用いる時には、硫黄の流れを精確に
調節するのはきわめて困難であシ、フッ素の供給が不足
した時には下級フッ化物を生成させるものである・更に
は不活性ガスでの希釈は反応力学に望ましくない作用を
有するＯ フランス特許＠２．３８７，９０５号明細書が示す所に
よれは、液状の硫黄を用いると比較的多量の下級フッ化
物を生成させ、得られた六フッ化硫黄は硫黄蒸気を含有
し、これは反応器の下流への管体を閉塞する問題を生ず
る・それ故不活性担体ガスにより担持される蒸気状の硫
黄を用いるのが推奨され、この硫黄は２５０〜５００°
Ｃの温度で溶融硫黄含有装ｆＫｍ送させることにより飽
和され次いで３００〜５５０°Ｃに過熱されるＯ六フフ
化硫黄を再循環させ得る同じ不活性ガスの流れは硫黄を
導入するノズルからフレームを脱離させることができる
。

この従来法は他の従来法の様に硫黄供給系にきわめて高
温（３００〜５００°Ｃ）を必要とするという欠点を有
し、不活性ガスを用いるか、製造した六フッ化硫黄の実
質的な部分を再循環させることを必要とする。硫黄の供
給ノズルを保護する必要性によりこの方法では不活性ガ
ス含量を更に増大させる・ 従来技術の教示とは反対に、本発明者が見出した所によ
れは、硫黄の供給に担体ガスを用いることなくきわめて
高品質の六フフ化硫黄を連続的に製造するのにきわめて
満足にフッ素ガスと液体硫黄との反応を行い得る０ 本発明の方法は、フッ素ガスを管状反応器の頂部から注
入するのと同時に溶融硫黄を水圧下に管状反応器の頂部
から噴霧することから本質的に成るＯ 添附図面は不法を説明する具体例である０５に黄は不銹
鋼製容器の溶融器１及び２で溶融させ、この溶融器ｔｉ
９バールの蒸気を供給した二重ジャケットにより加熱す
る。これらの溶融器は交互に用い、一方は溶融段階にあ
シ、他方扛操業中である。

−組のパルプは液体硫黄の流れを中断することなく１つ
の溶融器から別の溶融器へ切換えることができる・ 溶融硫黄は、好ましくはギアーポンプであるボンブ３に
よシ運搬し、ポンプの不銹銅体は蒸気を９パールの圧力
で循環させる二重ジャケットによシ加熱する・ 液体硫黄の流速は流量計４により測定し、該流量計は例
えは目盛シ付きガラス管と不銹鋼製浮子とを有するロー
タメーターよりなり得る・好ましい具体例では、ロータ
メーターの浮子の位置は磁気カップリングによシ示され
る・流量計によって発せられる信号祉、管体８の上流へ
のフッ素の圧力を制御する調節器に結合させた比例器に
より拾い上げる・かくしてフッ素の流速は液体硫黄の流
速によって制御する◎ 溶融硫黄はキャンドル形のフィルター５を通過し、該フ
ィルターは硫黄が含有し得る固体粒子を硫黄から除去す
る・ ポンプ３の供給圧力は分離機を備えた圧力計６によりＩ
ＩＩ定する・ 溶融硫黄を循環させる全ての管体は不銹鋼製であり、硫
黄の温度を検知するのにスチーム管で裏張りされている
。この検知は不法の本質的な処理条件である・何故なら
ＩＩ′ｉ液体硫黄の粘度は１５００Ｃと１６５１１Ｃと
の間できわめて急速に変化するからであル、１５０°Ｃ
では粘度はわずか０．０７ボイズであるが１６５°Ｃで
は粘度Ｆｉ１６０ボイズに達する◎ 溶融硫黄の温度は１４５〜１５８°Ｃに維持するのが有
利であシ、この範囲は実質的に最低粘度に相当するもの
である。硫黄を供給するのにこの低温を用いること社不
法の主要な経済的利点を成す吃のである◎ 反応器９は、垂直に設けられしかも約１２の長さ対直径
の比率を有するモネル管である・反応器は４つの帯域ｚ
Ｉ　ｒ　ｚｌ　ｖ　ｚｓ及びＺ４に設けた二重ジャケッ
トにより冷却され、該ジャケット中で祉冷却用空気を送
風機により循環させ得る・反応器の生産性は、反応器の
二重ジャケットの上部３つの帯域に供給した空気中に水
を噴霧するならと増大する・冷却Ｆｉまた日型ジャケッ
ト中の水の循環によシ実施し得る。反応器の外壁の温度
は各々の帯域の中間でＩＩＩ定する。

反応器９の上端は反応剤を装入する手段を担持する・溶
融硫黄は噴射器によって反応器中に噴霧され、該噴射器
は直径０．３〜１鶴の開孔を穿孔した単純な金属部品で
あシ得るが、中空円錐状に噴霧する不銹鋼製の慣用噴霧
器であるのがよシ有利である。

噴霧器は、蒸気が循環する二重ジャケット付きの管体の
基部に組込むのが好ましく、かくしてフッ素中での硫黄
の燃焼により放出される熱が硫黄の粘度上昇を生起せず
かくして硫黄の流速を制限することを確保するものであ
る。

フッ素は、硫黄噴霧器の何れかの側に配置させた２本の
モネル管を通して反応器９の頂部に供給する。フッ素の
流速は、六フッ化硫黄を製造する反応の化学量論量に関
して１〜５チ過剰のフッ素を有するように硫黄の流速の
制御下にあるのが好ましい。

反応器９の下端はフランジによシ、反応器と同じ直径を
肩する残＆ボット１０に接続しである。

この位置で測定した温度はガスの出口温度を与え、ガス
は管体１１を通送して慣用のｆ＃製糸に移動し、骸精製
系は加水分解可能な不純物を除去する苛性ソーダ又は苛
性カリの水溶液を有する洗浄塔と、４００〜４５０＠Ｃ
で五フッ化物８２Ｆ１０を四フフ化躯及び六フッ化物に
転化させるニッケル裏張り付きのクラッカーと、苛性ソ
ーダ又は苛性カリの水溶液で洗浄する洗浄塔と水での洗
浄塔とから成る。

次いでガスを分子篩上で乾燥させ、圧縮し、精製して酸
素、窒素及びテトラフルオロメタンの如き不活性ガスを
除去する。

次の実施例によシ前配装置での本発明の詳細な説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない・ 実施例 硫黄溶融器１及び２　Ｆｉ各々９４７の有効容積を有し
、硫黄のポンプ３は約３５し７時の六フッ化硫黄の製造
に対応する７、７５　Ｋｔ／時の溶融硫黄の供給を確保
する０噴霧器は直径０．６０の開孔を有し、噴霧器での
圧力は最初の３日間の操業では２．７〜２．８バールで
あり、全部で４３５時間持Ｍする試験のａｎ期間につい
ては１．４〜１．５バールに減少する。噴射器における
硫黄の温度は約１３００Ｃに維持する。フッ素ｉｊ　１
０　ｘ　１２關の直径を有する２本のモネル管を通して
噴入し、フッ素の流速は硫黄の流速の制御下で、化学量
論量について１．５〜２．ＯＳ過剰量を表わす〇 反応器は内径２０８ｍ１１．高さ２５００能、肉厚６鶴
のモネル管であシ、帯域Ｚ　ｌ　＃　Ｚ　Ｒ及びｚｌの
二重ジャケット中で１５”Ｃの水の循環により冷却する
。

帯ｔｉｌｌＺ＋ｉｌｔ冷却しない。反応器の外壁の温度
は帯域ｚ１については２５°Ｃであり、帯域２！につい
ては５０°Ｃであり、帯域２８についてｔｉｉｏＣであ
シ、帯線ｚ４については２７０”Ｃである。ガスの出口
温度は３３５°Ｃである。

反応器から出るガスはクロマトグラフィーによシ連続的
に分析する。不活性ガス（窒素及び酸素）の含１・は十
分に０．５チ以下のま＼である・フッ素含蓄は２〜４−
に維持する。線状クロマトグラフィーは８Ｆ４の如き下
級フッ化物を伺ら示さず、特別のクロマトグラフ分析が
示す所によれｔａｒ　８２Ｆ１（。

の含蓄は５ｐｐｍである。約１０時間毎に、ガスを赤外
分光写真法により分析し、クロマドグ２フイーによって
は検出し得ないコン静置のみのＣＦ４　。

Ｆ３０Ｆ２．　ＳＦ４及びＳＯＦ　４が存在する。

試験の終了時は、六フッ化硫黄の収率はフッ素に基いて
９６．３−であると確定され、硫黄に基いテ９８．８９
６であると確定される・ １５．２トンの六フッ化硫黄を製造した反応器を分解し
た時には、噴霧器は全く何ら腐食を受けていないことが
見出され、開孔直径がきわめてわずか増大するに過ぎな
い・反応器の管体は何ら腐食を有せず；金属フッ化物よ
りなる普通の不動態層テ簡単に被覆されている。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の方シを実施するに適した装置の具体的な
図解図であシ、１及び２は硫黄の溶融器、３はポンプ、
７はフッ素の流量針及び９は反応器をそれぞれ表わす。 手続補正書泪発） 昭和５８年４月　１日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５８　　年特許願第２４９６０号 ２ｏ発明の名称 六フツイヒ硫黄の連続製造法 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 物産ビル別館　電話（５９１）　０２６１氏補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄及び図面６、補正の内容 （１）　　明細書第１頁第１１行の「流速は」の次Ｋ「
流量計７によシ測定し、」を挿入する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　フレーム反応器中で硫黄をフッ素と反応させること
   によプ六フッ化硫黄を連続的に製造する方法において、
   不活性ガスを用いることなく溶融硫黄をフッ素ガスの流
   れ中に水圧下で噴霧することを特徴とする、六フッ化硫
   黄の連続製造法。 ２、　フッ素の流速社硫黄の流速の制御下にある特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 五　フッ素の流速は六フッ化硫黄を製造する化学量論量
   にりいて１〜５％過剰量を表わす特許請求の範囲第２項
   記載の方法◎ ４、反応器に溶融硫黄を供給する入口流路を、溶融硫黄
   の最低粘度に相当する温度と同様外温度に保持する特許
   請求の範囲第１項〜第３項の何れかに記載の方法。 ５、溶融硫黄は中空円錐状に噴霧する噴霧器によシ反応
   器中に噴霧する特許請求の範囲第１項〜第４項の何れか
   に記載の方法◎ ６　反応器は二重ジャケットで空気の強制循環により冷
   却する特許請求の範囲第１項〜第５項の何れかに記載の
   方法＠ ｌ　水を冷却用空気中に噴霧する特許請求の範囲第６項
   記載の方法。 ８、反応器は二重ジャケットで水の循環によ如冷却する
   特許請求の範囲第１項〜第５項の倒れかに記載の方法。