JPS606627A - パ−フルオロアルカンから一酸化炭素を除去する方法 - Google Patents

パ−フルオロアルカンから一酸化炭素を除去する方法

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JPS606627A
JPS606627A JP11322384A JP11322384A JPS606627A JP S606627 A JPS606627 A JP S606627A JP 11322384 A JP11322384 A JP 11322384A JP 11322384 A JP11322384 A JP 11322384A JP S606627 A JPS606627 A JP S606627A
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JP
Japan
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perfluoroalkane
carbon
carbon dioxide
bed
oxide
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JP11322384A
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ウイリアム・ヘンリイ・ガンプレチト
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EIDP Inc
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EI Du Pont de Nemours and Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/38Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

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】 本発明はパーフルオロアルカンから一酸化炭素を除去す
る方法に関する。
塩素化炭素をフッ化水素でフッ素化してパーフルオロア
ルカン (CF 4 >ヘキサフルオロエタン(02 F s 
)をつくる気相製造法においては、通常フッ素化反応の
触媒として酸化クロム(III)が使用される.このよ
うな方法における副反応は酸化クロムが触媒活性を失う
につれて、少量の−・酸化炭素が生成する反応である.
−酸化炭素の生成は有機性の原料の熱分解により生じる
炭素性材料の不完全な酸化か、または触媒と有機性の原
料との間の相互作用により生じる例えばフォスゲンのよ
うなハロゲン化カルボニルの熱解離によると仮定される
.−酸化炭素の濃度は一般に低い(2000PPjl以
下)が、これを蒸留によりパーフルオロアルカンから分
離することは困難であり、大規模な精溜操作を必要とす
る。
パーフルオロアルカンの成る種の用途,例えば半導体の
プラズマ・エツチングには非常に高純度の製品を必要と
する。プラズマ・エツチングにおけるパーフルオロアル
カンの効果は痕跡量の一酸化炭素によっても悪影響を受
ける。従って本発明の目的はパーフルオロアルカンから
一酸化炭素を除去する経済的な方法を提供することであ
る。本発明の他の目的はパーフルオロアルカンの全製造
−r程と一体となし得る一酸化炭素の連続的除去方法を
提供することである.上記及び他の目的は本発明の詳細
な説明から明らかになるであろう。
本発明によれば、パーフルオロアルカン及び−酸化炭素
の他にパーフルオロアルカン中の一酸化炭素を酸化して
二酸化炭素にするのに十分な少量の酸素を含むガス状混
合物を87〜88重量%の二酸化マンガンと33〜14
重量%の酸化第一銅とから成る粒状物のベッドに接触さ
せて一酸化炭素を二酸化炭素に変え、生成した二車化炭
素をパーフルオロアルカンから分離することを特徴とす
るパーフルオロアルカンから一酸化炭素を除去する方法
が提供される.二酸化炭素の分離はMn0 2 /Cu
Oのベッドから出たガス流をソーダライム(水酸化ナト
リウムと酸化カルシウムとの混合物)または蛭石光に沈
着させた水酸化ナトリウムに通し,これによりガス混合
物中に存在するC02を吸収させることにより達成され
る.またガス流をモレキュラー曇シーヴのベッドに通す
ことによりパーフルオロアルカンから002を除去する
ことができる。
二酸化炭素を除去する好適な方法はパーフルオロアルカ
ン/二酸化炭素混合物を軽石上に沈着させたベッドと接
触させる方法である.またこのような接触を行った後乾
燥工程を行うこと、例えばモレキュラー・シーク゛と接
触させてガス流中に存在する水分を除去することも好適
である。細孔の大きさが4オングストロームのモレキュ
ラー・シープは乾燥及び二酸化炭素の除去に適している
。本発明方法により処理し得るパーフルオロアルカンの
中には、テトラフルオロメタン及びヘキサフルオロエタ
ンが含まれる.本発明の特に有利な点はパーフルオロア
ルカンの連続製造法の一部として操作し得る精製工程が
提供される点である。
第1図を参照すれば、ライン1には酸化クロム触媒の存
在下においてクロロトリフルオロメタンをl(Fで気相
においてフッ素化して得られるガス流を流す.このガス
流の主成分はテトラフルオロメタンであるが、少量の未
反応原料及び原料中に存在する空気のような他の成分を
含んでいる.また−酸化炭素も常に存在可能であり、こ
れは成る種の用途には許容されないので、以下に述べる
ような工程が行われる.ライン1中のガス流は存在し得
る痕跡の水分を除去するためのアルミノ硅酸すトリウム
の粒状物(4Aのモレキュラーシーウ′)を含む乾燥力
テム28よび3を通る。カラム3から出るガス混合物の
圧力を圧縮機4により約400ps igにJ−昇させ
た後、混合物中の未反応のクロロトリフルオロメタンを
分離し循環させてライン6を通しフッ素化器(図示せず
)に戻す冷凍精溜塔5に通す。存在し得る望ましくない
低沸点の不活性物質は凝縮器7の中でテトラフルオロメ
タンから分離され、ライン8を通って系から排気され、
フ・ン素化されたメタン生成物は精溜塔へと戻される。
カラム5で分離されたテトラフルオロメタン溜分は空気
及び少量のCOを含んでいるが、これはライン8を通っ
てカラムlOへ送られ、二酸化炭素中に存在する一酸化
炭素の空気酸化に対して触媒作用を有する二酸化マンガ
ンと酸化第一銅との粒子状混合物に通される。カラムI
Oの中にある粒子のベッドを通った後、ガス混合物はラ
イン11を経てガス状のテトラフルオロメタンから二酸
化)に素を除去することができる粒子状の材料を含むカ
ラム12へと通される。この目的に好適な材料は軽石上
に沈着させた水酸化ナトリウムである。カラム12中で
二酸化炭素を除去した後、テトラフルオロメタンはライ
ン13を経てカラム14へと送られ、ここで乾燥剤、例
えば4Aモレキユラーシーヴと接触させる。カラム14
から出た生成されたテトラフルオロメタンはライン15
を経て図示されていない貯蔵装置に送られる。
二酸化マンガン及び酸化第一銅の混合物は空気中の酸素
で一酸化炭素を酸化して二酸化炭素にする触媒として作
用する。酸素はパーフルオロアルカン中に適切な濃度で
存在する。何故ならば酸素は次式に従って進行する酸化
反応に必要な化学量論的要求量に合致してつくられるか
らである。
M1102 /Cu0 2CO+02 □→ 2CO□ この反応は発熱反応であり、MnO2/CuO触媒の存
在下において周囲温度及び大気圧において定量的に起る
。パーフルオロアルカン中の−・醸化炭素の濃度は低い
から、温度上昇は僅か数℃である。
最高200℃における操作は触媒の有効寿命を短縮せず
、またパーフルオロアルカンに悪影響を及ぼさない。ま
た装置の構成材料が適当であ門限り、大気圧以上の圧力
(例えば最高250ps ig)をこの反応に使用する
ことができる。
半導体のプラズマ・エツチングのようなパーフルオロア
ルカンの或種の用途においては、二酸化炭素の存在も望
ましくなく、これを除去することが重要である* Mn
O2/CuO触媒の存在下において、−酸化炭素の初期
酸化は無水の条件下において行われるから、苛性ソーダ
水溶液による洗浄のような洗浄による二酸化炭素の通常
の除去方法は大績の水蒸気を賦与することになり、これ
をまた除去しなければならない、従って実質的に無水の
条件か、或いは系に実質的な量の水蒸気を導入しない条
件で行い得る方法を使用することが好ましい。4Aモレ
キユラー・シーブのようなモレキュラー・シーブに二酸
化炭素を吸着させて除去する方法も用いることができる
が、最大量の二酸化炭素を除去することが望ましい場合
には、ソータ)ライムまたは水酸化ナトリウムで吸着さ
せるような他の方法を使用することができる。二酸化炭
素の好適な除去方法は軽石の粒子上に沈着させた水酸化
ナトリウムにガス流を接触させ、次の反応を行わせる方
法である。
2NaOH+ CO2” Na2 Coa+ H20こ
の反応は発熱反応であり、周囲温度において定量的に起
る。少量の二酸化炭素しか存在しないから、温度上昇は
僅かに数℃である。この反応は−・酸化炭素を酸化して
二酸化炭素にする反応と同じ温度範囲及び圧力条件で行
うことができる。この反応は容易には逆方向に進行しな
いから、二酸化炭素除去偉力を越えた後では水酸化ナト
リウムで被覆した粒子を取換えなければならない。しか
し別のベッドに切換えて操作を連続的に続けながら、使
用済みのベッドを取り出し再充填することができる。反
応で生成した水は炭酸ナトリウム及び未反応の水酸化ナ
トリウムと結合して水和物になる。しかし、高温におい
てはこれらの水和物は分解する。従って反応から出てく
るガス流は、水分含t1−を最低限にすることが望まし
い場合には、モレキュラー・シーブのベッドに通して乾
燥しなければならない。
MnO,及びCuOの粒状混合物は市販されており、そ
のまま本発明に直接使用することができる。しかし、使
用前に窒素のような不活性ガスで加熱することは、存在
する可能性のある痕跡の水を除去するのに有用である。
混合物の粒径はあまり重要ではなく、広い範囲で変える
ことができる。粒径が8〜24メツシユ(米国標準篩)
の混合物が好適であるが、粒径はこれよりも大きくても
小さくても良い、軽石上に沈着させた水酸化ナトリウト
も市販されている。この場合も粒径を変えることができ
る0粒径が20〜30メツシユ(米国標準篩)の材料は
粒径が8〜20メツシユ(米国標準篩)のパーフルオロ
アルカンから二酸化炭素を除去するのに有効であること
が見出だされ。細かい材料は長期間二酸化炭素に露出さ
せると固まって詰まりの原因になる傾向が大きいから、
粒径の大きt材料が好適である。
実施例1 第2図を参照すれば、−酸化炭素と空気とを含むテトラ
フルオロメタンのガスをバルブ17と流量計18を取り
何けた供給用のボンベ1θからライン18を経てカラム
20に供給する。このカラムは20X320+in+の
ガラスの管であり、真空ジャケットが備えられ断熱測定
ができるようになっている。管の底から中央部までは一
酸化炭素を酸化して二酸化炭素にする触媒作用をもった
粒径が8〜12メツシユ(米国標準篩)の二酸化マンガ
ン及び酸化第一銅粒子の混合物が充填されている。厚さ
約15mmのガラス会ウールの栓21をMnO2/Cu
O粒子のベッドの−1一部に載せ、管の残りの部分には
生成する二酸化炭素を吸収する役目をする水酸化ナトリ
ウムで被覆した軽石の粒子を充填する0粒子の粒径は2
0〜30メツシユ(米国標準篩)であり、82重量%が
水酸化ナトリウム、8重量%が軽石である。カラム20
の中をガス流は上向きに流れる。カラム20の出11ラ
イン23には圧力ゲージ22が置かれ、その後に各端に
ストップコックが付いたガス捕集用バルブ24及び25
と湿度計26とから成る一連のガス捕集・測定装置が置
かれている。ガス・バルブはゴム管によってこの連続系
に連結され、その内容物をガスクロマトフ分析にかける
ために取外すのに便利なようになっている。ガス・バル
ブ24はCOの分析用の試料を集めるため、またバルブ
25はC02の分析用の試料を集めるのに使用される。
規則正しい間隔で第一のガラス−バルブの出口のストッ
プコックを閉じ、系の圧力を12〜15psjgに上昇
させた後、第二のガラス・バルブの入口端のストップコ
ックを閉じ、約2%圧のガス試料をつくる。これは、G
Oの分析においては試料の圧力が高いことが要求される
ために必要である。COの分析に使用される方法の感度
は約30pp鳳である。ガス洗浄瓶27を短絡ライン2
8とバルブ29によりガス豐バルブ25と湿度計28と
の間で連続系に連結する。これによりテトラフルオロメ
タンの分解の目安となる酸性度の測定のためのガス試料
を採取することができる。
工場で生産された6個のテトラフルオロメタンのボンベ
を使用した。工場で生産された粗製品に見出だされるよ
うな最高濃度において一酸化炭素をテトラフルオロメタ
ンから効果的且つ確実に除去するために、さらに−酸化
炭素を添加し、各ボンベ中のcod度を決定しな。各ボ
ンベ中のCO濃度は次の通りである。 1E141pp
■; 1847ppm; 1θ3?pp鳳;2Q24p
pm: 2028pp、m及び2087ppm 、1個
のボンベ(COを2028pp■含むボンベ)の酸素含
量を調べ、11007ppであることが見出だされ、−
酸化炭素から二酸化炭素への醸化は次の式に従って起る
2GO+O,→ 200□ 従ってこの反応に必要な酸素は十分に得られることが結
論される。空気はいつも必要な酸素を与える十分な量で
粗製のテトラフルオロメタン中に存在しているから、酸
素はテトラフルオロメタンに加えなかった。
MnO□/CuO粒子のベッドは周囲温度、100℃及
び200℃で操作し、水の放出が検出されなくなるまで
乾燥窒素ガスで加熱する。COの酸化は僅かに発熱反応
であることが決定された。
通過速度は毎時MnO2/CuO混合物1ボンド当りテ
トラフルオロメタン0.58ボンドであった。全部でM
nO2/CuO混合物1ボンド当り137ボンドのテト
ラフルオロメタンを処理し、ベッドtゆの流出流は酸を
含んでいなかった。このことはテトラフルオロメタンが
分解していないことを示す、操作中の任意の時間におい
て一酸化炭素は検出されなかった。軽石上の水酸化ナト
リウムは二酸化炭素との反応で消費されるので、最後に
はその効果を失う。しかしC02がNaOH/蛭石のベ
軽石の13.5重φ%になるまでは流出流中に二酸化炭
素は検出されなかった。C02の吸収活性の損失はベッ
ドを通るガスの外観が白色になることにより定性的に追
跡することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はパーフルオロアルカンの精製の連続的精製法に
本発明を使用した場合の模式図であり、第2図は本発明
によりパーフルオロアルカンからm−酸化炭素を除去す
る実験室的装置の模式図である。 特許出願人 イー・アイ番デュポン・デφニモアスψア
ンド・カンパニー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、パーフルオロアルカン及び−酸化炭素の他にパーフ
    ルオロアルカン中の一酸化炭素を酸化して二酸化炭素に
    するのに十分な少量の酸素を含むガス状混合物を67〜
    86重量%の二酸化マンガンと33〜14重量%の酸化
    第一銅とから成る粒状物のベッドに接触させて一酸化炭
    素を二酸化炭素に変え、二酸化炭素をパーフルオロアル
    カンから分離することを特徴とするパーフルオロアルカ
    ンから・酸化炭素を除去する方法。 2、パーフルオロアルカンがテトラフルオロメタンであ
    る特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、パーフルオロアルカン示へキサシルオロエタンであ
    る特許請求の範囲第1項記載の方法。 4、パーフルオロアルカンと二酸化炭素との混合物を軽
    石粒子上に沈着させた水酸化ナトリウムから成る粒子の
    ベッドと接触させることによりパー多ルオロアルカンを
    二酸化炭素から分離する特許請求の範囲第1項記載の方
    法。 5、パーフルオロアルカンがテトラフルオロメタンであ
    る特許請求の範囲第4項記載の方法。 6、パーフルオロアルカン タンである特許請求の範囲第4項記載の方法。 7、パーフルオロアルカン及び−酸化炭素の他にパーフ
    ルオロアルカン中の−・酸化炭素を酸化して二酸化炭素
    にするのに十′分な少量の酸素を含むガス状混合物を6
    7〜88重量%の二酸化マンガンと33〜141量%の
    酸化第一銅とから成る粒状物のベッドに接触させて一゛
    酸化炭素を除去し、この混合物を軽石粒子上に沈着させ
    た水酸化ナトリウムから成る粒子のベッドと接触させる
    ことによりパーフルオロアルカンから二酸化炭素を除去
    し、次いでモレキュラー・シープのベッドと接触させて
    気体状のパーフルオロアルカンを乾燥スるパーフルオロ
    アルカンから一酸化炭素を除去する方法。 8、パーフルオロ、アルカンがテトラフルオロメタンで
    ある特許請求の範囲第7項記載の方法。 9、パーフルオロアルカンがヘキサフルオロエタンであ
    る特許請求の範囲第7項記載の方法。
JP11322384A 1983-06-06 1984-06-04 パ−フルオロアルカンから一酸化炭素を除去する方法 Pending JPS606627A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008088190A (ja) * 1997-05-02 2008-04-17 E I Du Pont De Nemours & Co 半透膜による不飽和フッ素化化合物からのco2の分離
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EP0128506A3 (en) 1985-04-17
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