JPS5842849B2 - 低級パ−フルオロアルカンの製造方法 - Google Patents
低級パ−フルオロアルカンの製造方法Info
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- JPS5842849B2 JPS5842849B2 JP56009630A JP963081A JPS5842849B2 JP S5842849 B2 JPS5842849 B2 JP S5842849B2 JP 56009630 A JP56009630 A JP 56009630A JP 963081 A JP963081 A JP 963081A JP S5842849 B2 JPS5842849 B2 JP S5842849B2
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- reaction
- temperature
- gas
- tfe
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
- C07C17/013—Preparation of halogenated hydrocarbons by addition of halogens
- C07C17/04—Preparation of halogenated hydrocarbons by addition of halogens to unsaturated halogenated hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
- C07C17/361—Preparation of halogenated hydrocarbons by reactions involving a decrease in the number of carbon atoms
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、低級パーフルオロアルカン、即チパーフルオ
ロメタン(CF、)及びパーフルオロエタン(C2F6
)を、高純度且つ高収率で而かも安全且つ簡単なプロセ
スにより製造することができ、更に所望によりCF4及
びC2F6を夫々単独に又は混合物の状態で製造するこ
とができる方法に関する。
ロメタン(CF、)及びパーフルオロエタン(C2F6
)を、高純度且つ高収率で而かも安全且つ簡単なプロセ
スにより製造することができ、更に所望によりCF4及
びC2F6を夫々単独に又は混合物の状態で製造するこ
とができる方法に関する。
低級パーフルオロアルカンは、従来より、極低温用冷媒
として或いは電気絶縁ガスとして使用されており、近年
では半導体用エツチング剤としての用途も注目されてい
る。
として或いは電気絶縁ガスとして使用されており、近年
では半導体用エツチング剤としての用途も注目されてい
る。
低級パーフルオロアルカンの製法としては、(1)炭素
を直接フッ素化する方法、 (2)クロロフルオロアルカンをフッ素化又は不均化す
る方法、 (3)パーフルオロアルケンをフッ素化又は脱炭素する
方法、 などが知られている。
を直接フッ素化する方法、 (2)クロロフルオロアルカンをフッ素化又は不均化す
る方法、 (3)パーフルオロアルケンをフッ素化又は脱炭素する
方法、 などが知られている。
(1)の方法の例としては、下献1)式に示すように、
粒状炭素を塩素の存在下で溶融金属フッ化物(この場合
にはフッ化カルシウム)でフッ素化する方法(特公昭4
3−28089号)などがある。
粒状炭素を塩素の存在下で溶融金属フッ化物(この場合
にはフッ化カルシウム)でフッ素化する方法(特公昭4
3−28089号)などがある。
しかしながら、かかる方法は固体、液体、気体の三成分
共存状態における反応であるため、プロセスが複雑なも
のとなり、また反応の制御が難かしく且つ原料の製品へ
の転化率が低いという欠点がある。
共存状態における反応であるため、プロセスが複雑なも
のとなり、また反応の制御が難かしく且つ原料の製品へ
の転化率が低いという欠点がある。
更に、(1)式中には示されてないが、クロロトリフル
オロメタン(CClF2)などの如きクロロフルオロメ
タンが副生ずるため製品の純度が低いという欠点もある
。
オロメタン(CClF2)などの如きクロロフルオロメ
タンが副生ずるため製品の純度が低いという欠点もある
。
(2)の方法の例としては、下記(2)式に示すように
、フッ化クロムなどを触媒とじフッ化水素をフッ素化剤
として用いて、クロロフルオロメタンを気相でフッ素化
する方法(米国特許2745886号)及び下記(3)
式に示すように、フッ化アルミニウムなどを触媒として
使用してクロロフルオロメタンを不均化する方法(米国
特許2478201号)などがある。
、フッ化クロムなどを触媒とじフッ化水素をフッ素化剤
として用いて、クロロフルオロメタンを気相でフッ素化
する方法(米国特許2745886号)及び下記(3)
式に示すように、フッ化アルミニウムなどを触媒として
使用してクロロフルオロメタンを不均化する方法(米国
特許2478201号)などがある。
これらの方法により得られたCF4は、縮2)及び(3
)からも明らかなように、他のクロロフルオロメタンと
の混合物のかたちで得られるため、クロロフルオロメタ
ンとの分離操作が必要であり、特にCC1F3(沸点−
si’c)のCF4(沸点−128℃)からの分離は極
低温を必要とするため、経済的にも技術的にも多くの困
難を伴ない、且つCF4の収率も10〜20%前後でプ
般的に低いという欠点がある。
)からも明らかなように、他のクロロフルオロメタンと
の混合物のかたちで得られるため、クロロフルオロメタ
ンとの分離操作が必要であり、特にCC1F3(沸点−
si’c)のCF4(沸点−128℃)からの分離は極
低温を必要とするため、経済的にも技術的にも多くの困
難を伴ない、且つCF4の収率も10〜20%前後でプ
般的に低いという欠点がある。
一方、(3)の方法は高純度のCF4を得ることができ
るという利点を有するが、その方法の多くは安全上の問
題から工業的に採用することが不可能であった。
るという利点を有するが、その方法の多くは安全上の問
題から工業的に採用することが不可能であった。
即ち、TFEからCF4を得る最も著名な反応は、
の式で示されるTFEの不均化による自己分解反応であ
るが、この反応は非常に大きい熱の発生を伴なう爆発で
あること及び副生物として炭素が多量に発生し、これが
反応器の壁面に付着するため、安全の面からも、またプ
ロセスの面からも、工業的にこの反応を利用することは
困難である。
るが、この反応は非常に大きい熱の発生を伴なう爆発で
あること及び副生物として炭素が多量に発生し、これが
反応器の壁面に付着するため、安全の面からも、またプ
ロセスの面からも、工業的にこの反応を利用することは
困難である。
他の反応としては、
などが知られている(米国特許第2351390号)。
これらの反応は炭素の発生がないという点で好ましい反
応ではあるが、(4)式で示した反応よりも2.5〜3
.5倍大きい発熱を伴い且つ爆発の危険性も高い反応で
あること、更に(0式の反応においては高価であり且つ
反応性の極めて高い元素状フッ素を使うことなどの理由
により、安全上及び経済上の問題から工業的に採用され
ていない。
応ではあるが、(4)式で示した反応よりも2.5〜3
.5倍大きい発熱を伴い且つ爆発の危険性も高い反応で
あること、更に(0式の反応においては高価であり且つ
反応性の極めて高い元素状フッ素を使うことなどの理由
により、安全上及び経済上の問題から工業的に採用され
ていない。
本発明者等は、上記従来の方法における欠点に鑑み、こ
れらの欠点のない低級パーフルオロアルカンの製造方法
について鋭意研究の結果、TFEと二酸化炭素(CO2
)との混合比が4/1以下の混合ガスを900℃を超え
る温度で焼成することにより、低級パーフルオロアルカ
ンを極めて有利に製造し得ることを見出し、本発明を完
成した。
れらの欠点のない低級パーフルオロアルカンの製造方法
について鋭意研究の結果、TFEと二酸化炭素(CO2
)との混合比が4/1以下の混合ガスを900℃を超え
る温度で焼成することにより、低級パーフルオロアルカ
ンを極めて有利に製造し得ることを見出し、本発明を完
成した。
本発明の方法の第1の利点は、高純度の低級パーフルオ
ロアルカンを高収率且つ高転化率で得ることができるこ
とにある。
ロアルカンを高収率且つ高転化率で得ることができるこ
とにある。
従って、本発明の方法は、生成物からの原料の回収及び
生成物中に含まれる副生物の分離とくに製品であるパー
フルオロアルカンとの分離が極めて困難なりロロフルオ
ロアルカン類との分離操作などを、不要または簡便なも
のにすることができると共に、高収率のため、経済的に
も有利である。
生成物中に含まれる副生物の分離とくに製品であるパー
フルオロアルカンとの分離が極めて困難なりロロフルオ
ロアルカン類との分離操作などを、不要または簡便なも
のにすることができると共に、高収率のため、経済的に
も有利である。
本発明の第2の利点は、原料及び生成物が全て気体であ
るため、反応の制御が極めて容易であり、且つ製造装置
も簡便なものとなることにある。
るため、反応の制御が極めて容易であり、且つ製造装置
も簡便なものとなることにある。
本発明の第3の利点は、C02IJ″−TFEの希釈剤
となり、TFEの自己分解などに原因する爆発を未然に
防止することができると共に、その反応に際してCO2
が吸熱的に作用して反応熱を大巾に低下することができ
る安全性の高いプロセスであることにある。
となり、TFEの自己分解などに原因する爆発を未然に
防止することができると共に、その反応に際してCO2
が吸熱的に作用して反応熱を大巾に低下することができ
る安全性の高いプロセスであることにある。
本発明の第4の利点は、カーボンの発生がなく、またあ
るとしても最小量に押えることができるため、反応管へ
のカーボン付着による目づまり及び伝熱係数の低下など
が少なく、繁雑な反応管などの清掃操作から解放される
ことにある。
るとしても最小量に押えることができるため、反応管へ
のカーボン付着による目づまり及び伝熱係数の低下など
が少なく、繁雑な反応管などの清掃操作から解放される
ことにある。
上記の第1及び第2の利点は主として炭素を直接フッ素
化する方法及びクロロフルオロアルカンをフッ素化又は
不均化する方法に対するものであり、第3及び第4の利
点は主としてパーフルオロアルケンをフッ素化又は脱炭
素する方法に対するものであるが、本発明の方法の独特
の利点として、CF4及び02F6を夫々単独に又は両
者の混合物の状態で製造し得るものであることが特筆さ
れる。
化する方法及びクロロフルオロアルカンをフッ素化又は
不均化する方法に対するものであり、第3及び第4の利
点は主としてパーフルオロアルケンをフッ素化又は脱炭
素する方法に対するものであるが、本発明の方法の独特
の利点として、CF4及び02F6を夫々単独に又は両
者の混合物の状態で製造し得るものであることが特筆さ
れる。
かかる技術は従来の方法では全くみられないものであっ
たことはいうまでもないが、本発明の方法の特徴はかか
る製造品目の変更を後に詳述する如く単に反応条件の変
更のみによって容易に行うことができることにある。
たことはいうまでもないが、本発明の方法の特徴はかか
る製造品目の変更を後に詳述する如く単に反応条件の変
更のみによって容易に行うことができることにある。
本発明の反応は、
の式によって示すことができる。
これらの反応は、反応温度及び原料として使用されるT
FEとCO2との混合ガスの混合比、特に温度によって
、極めて鋭敏に影響を受ける。
FEとCO2との混合ガスの混合比、特に温度によって
、極めて鋭敏に影響を受ける。
本発明の方法において採用される反応温度は、900℃
を超える温度であり、好ましくは950〜1500℃の
範囲である。
を超える温度であり、好ましくは950〜1500℃の
範囲である。
この温度領域において、例えばTFEとCO2との混合
モル比が1/1の場合、950〜1050℃の温度範囲
では、主として(司式の反応、即ちC2F6の生成反応
が進み、1050〜1100℃の温度範囲では(7)及
び1式の反応、即ちCF4及びC2F6の生成反応が両
者共存する形で進み、1100℃以上の温度で国力式の
反応が選択的に進み、高純度のCF4を得ることができ
る。
モル比が1/1の場合、950〜1050℃の温度範囲
では、主として(司式の反応、即ちC2F6の生成反応
が進み、1050〜1100℃の温度範囲では(7)及
び1式の反応、即ちCF4及びC2F6の生成反応が両
者共存する形で進み、1100℃以上の温度で国力式の
反応が選択的に進み、高純度のCF4を得ることができ
る。
また、TFEとCO2との混合比が3/2の場合には、
02F6の生成温度範囲が、高温側に拡がる傾向がみら
れる。
02F6の生成温度範囲が、高温側に拡がる傾向がみら
れる。
しかしながら、900℃以下の温度では、(7)式のC
F4生成反応は勿論、(8)式のC2F6生成反応もほ
とんど進行しなくなり、800〜850℃付近では、下
菰9)式に示すように、TFEからヘキサフルオロプロ
パン(RFP)への転化反応力支配的となる。
F4生成反応は勿論、(8)式のC2F6生成反応もほ
とんど進行しなくなり、800〜850℃付近では、下
菰9)式に示すように、TFEからヘキサフルオロプロ
パン(RFP)への転化反応力支配的となる。
この反応は、RFPの製造方法として有用なものであり
、本願出願人はこれについて特願昭4863446号(
特開昭49−48608号)として既に出願しているが
、本願発明の目的とは明らかに異なるものである。
、本願出願人はこれについて特願昭4863446号(
特開昭49−48608号)として既に出願しているが
、本願発明の目的とは明らかに異なるものである。
温度の上限は限定的なものでなくCF4の分解温度以下
の温度を採用すれば良いが、余り高い温度は反応管の材
質の選択範囲を狭めること及び熱経済的にみても不利で
あるところから、1500℃以下、好ましくは1300
℃以下、の温度が採用される。
の温度を採用すれば良いが、余り高い温度は反応管の材
質の選択範囲を狭めること及び熱経済的にみても不利で
あるところから、1500℃以下、好ましくは1300
℃以下、の温度が採用される。
本発明の反応はほぼ(′7)式及び(8)式で示した反
応式に近い型で進むため、理論量通り、CF4の製造に
おいては原料ガスとしてTFEとCO2との混合比がモ
ル比で3/2〜1/2の範囲とくに1/1のガスを、ま
た、C2F6の製造においてはモル比で2/1〜1/1
の範囲とくに3/2のガスを使用することが最も好まし
い。
応式に近い型で進むため、理論量通り、CF4の製造に
おいては原料ガスとしてTFEとCO2との混合比がモ
ル比で3/2〜1/2の範囲とくに1/1のガスを、ま
た、C2F6の製造においてはモル比で2/1〜1/1
の範囲とくに3/2のガスを使用することが最も好まし
い。
しかしながら、実際に使用される原料ガスの混合比は4
/1以下であれば良く、好ましくは3/1〜1/10の
範囲である。
/1以下であれば良く、好ましくは3/1〜1/10の
範囲である。
混合比が4/1を超える原料ガスの使用は、カーボンの
発生及びTFEの不均化による爆発の危険性を増大せし
める傾向がある。
発生及びTFEの不均化による爆発の危険性を増大せし
める傾向がある。
一方、混合比の下限は必ずしも限定的なものではないが
、単にCF4及びC2F6の生成反応に関与しない過剰
量のCO2を増加せしめるにすぎないため、熱経済的に
不利であり、混合比をすくなくとも1/10以上にする
ことが好ましい。
、単にCF4及びC2F6の生成反応に関与しない過剰
量のCO2を増加せしめるにすぎないため、熱経済的に
不利であり、混合比をすくなくとも1/10以上にする
ことが好ましい。
上記反応は加圧下でも又減圧下でもよく、その反応速度
は比較的速いため、原料ガスを所定温度に昇温後数秒か
ら数分保てば充分である。
は比較的速いため、原料ガスを所定温度に昇温後数秒か
ら数分保てば充分である。
反応装置も特別な形態のものではなく、一般的に使用さ
れる昇温可能な気体反応用装置であればよく、例えば前
型反応装置などが有利に使用される。
れる昇温可能な気体反応用装置であればよく、例えば前
型反応装置などが有利に使用される。
上記の反応により得られた生成ガスの組成は、(7)式
及切1式によって示される主反応生成物であるCF、、
C2”6及びCOと、副反応生成物であるCOF2、H
FP及びその他の未知フッ化物と、未反応物質であるC
O2などからなる。
及切1式によって示される主反応生成物であるCF、、
C2”6及びCOと、副反応生成物であるCOF2、H
FP及びその他の未知フッ化物と、未反応物質であるC
O2などからなる。
上記生成ガスの中、収率低下の原因となるCOF2、H
FP及びその他の未知フッ化物などの如き副反応生成物
の生成は、反応温度が高くなるに従って急激に減少する
傾向がある。
FP及びその他の未知フッ化物などの如き副反応生成物
の生成は、反応温度が高くなるに従って急激に減少する
傾向がある。
例えば、RFP及びその他の未知フッ化物は、950℃
では全フッ化物に対し約5〜8重量%程度存在するが、
100℃ではほとんど認められなくなり、また、COF
2は1000℃では約45重量%程度存在するが、11
50℃では10重量%以下となり、1300℃では約2
重量%にまで減少する。
では全フッ化物に対し約5〜8重量%程度存在するが、
100℃ではほとんど認められなくなり、また、COF
2は1000℃では約45重量%程度存在するが、11
50℃では10重量%以下となり、1300℃では約2
重量%にまで減少する。
上記生成ガスの精製は、反応温度が低いC2F6の製造
においては副反応生成物の分離が必要ではあるが、反応
温度が高いCF、の製造においては副反応生成物との分
離操作を省略することも可能となる。
においては副反応生成物の分離が必要ではあるが、反応
温度が高いCF、の製造においては副反応生成物との分
離操作を省略することも可能となる。
また、分離するにしても、副反応生成物であるCOF2
は水と接触させてHFとCO2に分解することにより、
またRFP及びその他の未知フッ化物は、高沸点物であ
るため蒸留により、主生成反応物から容易に分離除去す
ることができる。
は水と接触させてHFとCO2に分解することにより、
またRFP及びその他の未知フッ化物は、高沸点物であ
るため蒸留により、主生成反応物から容易に分離除去す
ることができる。
一方、主反応生成物中に含まれるCOは、常法、例えば
COをCO2に酸化したのち未反応物質であるCO2と
共にアルカリ溶液に吸収させるとか、COのままで銅−
アンモニア錯塩に吸収させるとかの方法により分離しう
るが、本発明の方法はこれらの方法によって限定される
ものではない。
COをCO2に酸化したのち未反応物質であるCO2と
共にアルカリ溶液に吸収させるとか、COのままで銅−
アンモニア錯塩に吸収させるとかの方法により分離しう
るが、本発明の方法はこれらの方法によって限定される
ものではない。
実施例
石塚電機製作所製電気管状炉(高温型)IRH中に装着
された長さ300mm、外径10mm、内径9.4間の
白金製反応管に、TFEとCO2との混合ガスを供給し
、TFEとCO2とを反応せしめた。
された長さ300mm、外径10mm、内径9.4間の
白金製反応管に、TFEとCO2との混合ガスを供給し
、TFEとCO2とを反応せしめた。
反応管内での圧力はほぼ大気圧であり、混合ガスの反応
管内での滞留時間は23℃、1気圧の条件下で約1分間
になるように、あらかじめセット※※されている。
管内での滞留時間は23℃、1気圧の条件下で約1分間
になるように、あらかじめセット※※されている。
反応温度は反応管外表面にとりつけられている白金−白
金ロジウム熱電対によって測定された。
金ロジウム熱電対によって測定された。
得られた生成物はテトラ−バックに補集され、ガスクロ
マトグラフによりその組成が分析された。
マトグラフによりその組成が分析された。
原料(混合)ガス及び生成(物)ガスの組成、並びに反
応条件を表に示す。
応条件を表に示す。
Claims (1)
- 1 テトラフルオロエチレンと二酸化炭素との混合(モ
ル)比が4/1以下の混合ガスを900℃を超える温度
で焼成することを特徴とする低級パーフルオロアルカン
の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/191,921 US4365102A (en) | 1980-09-29 | 1980-09-29 | Method of manufacturing perfluoromethane and perfluoroethane |
JP56009630A JPS5842849B2 (ja) | 1980-09-29 | 1981-01-27 | 低級パ−フルオロアルカンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/191,921 US4365102A (en) | 1980-09-29 | 1980-09-29 | Method of manufacturing perfluoromethane and perfluoroethane |
JP56009630A JPS5842849B2 (ja) | 1980-09-29 | 1981-01-27 | 低級パ−フルオロアルカンの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57126430A JPS57126430A (en) | 1982-08-06 |
JPS5842849B2 true JPS5842849B2 (ja) | 1983-09-22 |
Family
ID=26344391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56009630A Expired JPS5842849B2 (ja) | 1980-09-29 | 1981-01-27 | 低級パ−フルオロアルカンの製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4365102A (ja) |
JP (1) | JPS5842849B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2003062C (en) * | 1988-11-18 | 1998-09-29 | Kishio Yokouchi | Production and use of coolant in cryogenic devices |
US5345013A (en) * | 1993-06-10 | 1994-09-06 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Safe handling of tetrafluoroethylene |
US5718807A (en) * | 1994-09-20 | 1998-02-17 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Purification process for hexafluoroethane products |
US6530234B1 (en) | 1995-10-12 | 2003-03-11 | Cryogen, Inc. | Precooling system for Joule-Thomson probe |
US6270494B1 (en) | 1996-12-26 | 2001-08-07 | Cryogen, Inc. | Stretchable cryoprobe sheath |
US5910104A (en) | 1996-12-26 | 1999-06-08 | Cryogen, Inc. | Cryosurgical probe with disposable sheath |
KR100353491B1 (ko) * | 2000-02-22 | 2002-09-19 | 울산화학주식회사 | 퍼플르오로에탄의 제조방법 |
JP7198780B2 (ja) * | 2018-01-19 | 2023-01-04 | 昭和電工株式会社 | テトラフルオロメタンの製造方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2758138A (en) * | 1954-05-06 | 1956-08-07 | Du Pont | Pyrolysis process for making perfluoropropene from tetrafluoroethylene |
US2970176A (en) * | 1957-10-31 | 1961-01-31 | Du Pont | Pyrolysis of fluorocarbons to hexafluoropropylene |
US3446858A (en) * | 1963-03-30 | 1969-05-27 | Daikin Ind Ltd | Process for the manufacture of hexafluoropropene |
US3873630A (en) * | 1972-06-12 | 1975-03-25 | Du Pont | Process for pyrolyzing tetrafluoroethylene to hexafluoropropylene |
DE2638650C2 (de) * | 1976-08-27 | 1982-11-25 | Hoechst Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Abtrennung von Tetrafluoräthylen aus Gasgemischen |
US4128589A (en) * | 1977-06-22 | 1978-12-05 | Hughes Aircraft Company | Generation of CF4 from Teflon for reactive atmosphere processing and growth of metal fluorides |
-
1980
- 1980-09-29 US US06/191,921 patent/US4365102A/en not_active Expired - Lifetime
-
1981
- 1981-01-27 JP JP56009630A patent/JPS5842849B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS57126430A (en) | 1982-08-06 |
US4365102A (en) | 1982-12-21 |
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