JPS6210211B2 - - Google Patents

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JPS6210211B2
JPS6210211B2 JP54022218A JP2221879A JPS6210211B2 JP S6210211 B2 JPS6210211 B2 JP S6210211B2 JP 54022218 A JP54022218 A JP 54022218A JP 2221879 A JP2221879 A JP 2221879A JP S6210211 B2 JPS6210211 B2 JP S6210211B2
Authority
JP
Japan
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hydrogen fluoride
freon
carried out
reaction
catalyst
Prior art date
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Expired
Application number
JP54022218A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS55113728A (en
Inventor
Yonosuke Aisaka
Heikichi Sonoyama
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Kogyo Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Kogyo Co Ltd filed Critical Daikin Kogyo Co Ltd
Priority to JP2221879A priority Critical patent/JPS55113728A/ja
Priority to US06/124,271 priority patent/US4264530A/en
Publication of JPS55113728A publication Critical patent/JPS55113728A/ja
Publication of JPS6210211B2 publication Critical patent/JPS6210211B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C19/00Acyclic saturated compounds containing halogen atoms
    • C07C19/08Acyclic saturated compounds containing halogen atoms containing fluorine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/093Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens
    • C07C17/20Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms
    • C07C17/202Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms two or more compounds being involved in the reaction
    • C07C17/206Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms two or more compounds being involved in the reaction the other compound being HX
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/38Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives

Landscapes

  • 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、高純度のテトラフルオロメタンの製
造法に関する。 テトラフルオロメタン(以下、フロン−14とい
う)は、半導体シリコンのドライエツチング(プ
ラズマエツチング)に用いられ、そのため高純度
のものが要求されている。 フロン−14の製造法は、従来から種々の方法が
知られている。 たとえば、モノクロロトリフルオロメタン(以
下、フロン−13という)を触媒の存在下でフツ化
水素と反応させる方法、トリフルオロメタンをフ
ツ素と反応させる方法、テトラフルオロエチレン
をフロン−14と炭素に熱分解する方法などがあ
る。 これらの方法のうち、モノクロロジフルオロメ
タンを原料とする方法は、フツ素を使用するため
高価であり、かつ危険である。テトラフルオロエ
チレンを原料とする方法は、急激な反応により行
うものであるから、連続的に、しかも安全にフロ
ン−14を製造することが困難である。 フロン−13を原料とする方法は、フツ素源とし
て安価なフツ化水素を使用できることに加え、連
続的に安全に行えるので比較的有利である。 しかしながら、この方法で製造されたフロン−
14には、不純物として未反応のフロン−13が必ず
混入しており、その除去は著しく困難である。た
とえば、フロン−13およびフツ化水素を、クロム
オキシフルオライドの存在下、400℃、フツ化水
素/フロン−13のモル比20/1、空間速度40/時
間というフツ素化に極めて有利な条件で反応させ
ても、フロン−14中にはフロン−13が200モル
ppmも混入しているのである。しかも、これは
フツ化水素を大過剰に用いるという不経済的な条
件のもとで得られた結果である。 さらに、いずれの方法においてもフロン−14の
精製は蒸留により行われるのであるが、その蒸留
は困難である。 フロン−14は、臨界温度が−45.7℃および臨界
圧力が38.2気圧であるから、蒸留には低温高圧の
装置を必要とし、装置は高価なものとなり、その
上、危険な操業を強いられるのである。 本発明の目的は、大過剰のフツ化水素を必要と
せず、高価な装置、危険な操業を要せずに高純度
のフロン−14を製造する方法を提供するにある。 この目的は、クロムオキシフルオライドを触媒
とする流通系にクロロトリフルオロメタンおよび
フツ化水素を通じ、次いで該流通系から排出され
たガスを酸性物質除去装置に通じた後、クロムオ
キシフルオライドを触媒とする流通系にフツ化水
素と共に通じる操作を1回または2回以上行う方
法により達成される。 この方法によれば、大過剰のフツ化水素、高価
な装置、危険な操業を要せずに、フロン−14中の
フロン−13の含量を十数ppm以下に減少させる
ことが可能になる。 本発明の製造法は、クロムオキシフルオライド
の存在下にフロン−13をフツ化水素と反応させる
第1段の反応、第1段の反応の生成物から塩化水
素のような酸性物質を除去する工程および酸性物
質が除去された生成物をクロムオキシフルオライ
ドの存在下にフツ化水素と反応させる第2段の反
応から成るものである。 第1段の反応においては、反応温度は約380〜
420℃が好ましい。380℃より低いときは反応率が
低くなるから、工業的に有利な反応率を得るため
には小さい空間速度で反応を行う必要があり、大
容量の反応器が必要となる。420℃より高いとき
は触媒の劣化が著しく工業的生産には適さない。 反応圧力は、任意に定めることができるが、1
〜5気圧が適当である。 空間速度は、10〜150/時間が好ましい。空間
速度は反応温度に依存して定められるものであ
り、小さいほど反応率がよくなるが10/時間より
小さくしても反応率にはほとんど変化が見られ
ず、一方、150/時間より大きくすれば反応率が
悪くなる。 フロン−13に対するフツ化水素の割合は、フロ
ン−13の1モルに対し、フツ化水素1〜10モルが
好ましい。フツ化水素の割合が増加するに従つて
反応生成物中のフロン−14に対するフロン−13の
量は減少するが、余りに割合を大きくすると、後
に行う酸性物質の除去の際に未反応のフツ化水素
も除去されてフツ化水素の損失を招くので、上限
は約10モルにする。一方、1モルより少なくなる
とフロン−13のフロン−14への変換が十分に行わ
れず、好ましくない。最も好ましいのはフロン−
13の1モルに対してフツ化水素2〜8モルであ
る。 酸性物質の除去は、反応生成物(未反応物も含
む)を水に通し、次いでアルカリ水溶液に通して
行うのがよい。この場合、酸性物質を除去した後
の反応生成物は塩化カルシウムなどを用いて乾燥
する必要がある。 第2段の反応においては、反応温度は380〜420
℃が好ましい。380℃より低いときは反応率が低
く、得られるフロン−14に含有されるフロン−13
の割合を十分小さくすることができない。420℃
より高いときは触媒の劣化が著しく、工業的生産
に適さない。 反応圧力は、任意に定めることができ、1〜5
気圧が適当である。 空間速度は、反応温度、最終生成物中のフロン
−13の含有量に従つて選択すればよく、弾常10〜
300/時間が好ましい。 酸性物質を除去した第1段の反応生成物(大部
分はフロン−14であり、少量のフロン−13を含
む)に対するフツ化水素の割合は、フロン−14と
フロン−13の合量1モルに対し0.2〜10モルが好
ましい。フツ化水素の割合が増加するに従つて、
フロン−14に対するフロン−13の割合は減少する
が、余りに割合を大きくすれば未反応のフツ化水
素の増大を来たして不経済である。上限は10モル
が好ましい。一方、0.2モルよりも小さくすると
きはフロン−13のフロン−14への変換が十分に行
われない。最も好ましいのは、フロン−14とフロ
ン−13の合量1モルに対し、フツ化水素0.3〜5
モルである。 これまでは、本発明の製造法を、フロン−13か
ら出発して二段の反応で高純度のフロン−14を得
る場合に基づいて説明してきたが、本発明では、
前記第2段の反応で得られた生成物を更に酸性物
質除去装置に通し、次いでクロムオキシフルオラ
イドを触媒とする流通系にフツ化水素と共に通じ
て第3段の反応を行うなど、この操作を複数回繰
り返して漸次純度を上げてより高純度のフロン−
14を製造することができる。 いずれの場合にも、第2段以後の反応を有利に
行うには、第1段の反応で得られる生成物のフロ
ン−13のフロン−14に対する割合を10モル%以
下、特に1モル%以下にするのが好ましい。 本発明に使用するクロムオキシフルオライド
は、公知のフツ素化触媒であつて、クロムに酸素
とフツ素が結合した化合物である。たとえば、3
価のクロムの水酸化物をフツ化水素の存在下に加
熱して製造される。加熱温度は200〜600℃が好ま
しい。また、水和フツ化クロム、たとえば
CrF3・3H2Oを酸素の存在下に約350〜750℃で加
熱することにより製造することができる(特公昭
43−10601号公報および米国特許第2745886号参
照)。 次に実施例および参考例を示し、本発明を具体
的に説明する。 参考例 1〜7 CrF3・H2Oを酸素気流中、500℃で処理して得
たクロムオキシフルオライド触媒ペレツト(直径
4mm、高さ6mm)300mlを、電気炉内に鉛直に設
置した直径1.5インチのハステロイC製パイプに
充填し、それぞれ第1表に示す温度に保つた。 反応はすべて大気圧で行い、パイプ上部から同
表に示す割合でフツ化水素およびフロン−13を同
表に示す空間速度で通じた。 得られた生成ガスを水洗し、次いでアルカリ水
溶液で洗浄した後、塩化カルシウムで乾燥し、液
体酸素で冷却したトラツプに捕集した。 トラツプ捕集前のガスをガスクロマトグラフイ
で分析した結果を第1表に示す。 この結果から、1段の反応では、反応温度を高
くし、フロン−13に対するフツ化水素の割合を大
にし、あるいは空間速度を小さくしても、せいぜ
い得られらるのはフロン−13を数百ppm程度含
有するフロン−14であることがわかる。
【表】 実施例 1〜4 参考例と同様の装置の系列(電気炉、パイプ、
水洗塔、アルカリ水溶液洗浄塔および塩化カルシ
ウム塔)のそれぞれに同様に触媒、試薬、洗浄液
を充填した系列2つを直列に接続する。第2の系
列のハステロイ製パイプの導入口にフツ化水素供
給管を接続し、第2の塩化カルシウム塔の次に液
体酸素で冷却したトラツプを接続して実施例1〜
4に用いた。 第1の系列では、参考例3または4の条件で反
応を行い、第2の系列での反応は、大気圧および
第2表に示す温度において、第1の系列に導入し
たフロン−13に対して同表に示す割合でフツ化水
素を加え、同表に示す空間速度(計算値)で行つ
た。トラツプ捕集前の生成ガスをガスクロマトグ
ラフイにより分析した結果を同表に示す。
【表】 実施例 5 水酸化クロムをフツ化水素気流中、450℃で処
理して得たクロムオキシフルオライド触媒ペレツ
ト(直径4mm、高さ6mm)300mlを、電気炉に鉛
直に設置した直径1.5インチのハステロイC製パ
イプに充填し、これに水洗塔、アルカリ水溶液洗
浄塔、次いで塩化カルシウム塔を接続した第1系
列に、この第1系列と同様の第2の系列を接続
し、次いで液体酸素で冷却したトラツプを接続し
た。また、第2の系列のハステロイ製パイプの導
入口にフツ化水素供給管を接続した。 この装置を用いて、第1の系列での反応は、
400℃、空間速度40/時間およびフツ化水素/フ
ロン−13の割合(モル比)が4.0の条件で行い、
第2の系列での反応は、400℃、空間速度16/時
間(計算値)およびフツ化水素/(フロン−13+
フロン−14)の割合(モル比)が1の条件で行つ
て高純度のフロン−14を製造した。 トラツプ捕集前の排出ガスをガスクロマトグラ
フイで分析したところフロン−13の割合は2モル
ppmであつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 クロムオキシフルオライドを触媒とする流通
    系にクロロトリフルオロメタンおよびフツ化水素
    を通じ、次いで、該流通系から排出されたガスを
    酸性物質除去装置に通じた後、クロムオキシフル
    オライドを触媒とする流通系にフツ化水素と共に
    通じる操作を1回または2回以上行うことを特徴
    とする高純度のテトラフルオロメタンの製造法。 2 流通系から排出されたガスを酸性物質除去装
    置に通じた後、クロムオキシフルオライドを触媒
    とする流通系にフツ化水素と共に通じる操作を1
    回行うものである特許請求の範囲第1項記載の製
    造法。 3 流通系から排出されたガスを酸性物質除去装
    置に通じた後、クロムオキシフルオライドを触媒
    とする流通系にフツ化水素と共に通じる操作を2
    回行うものである特許請求の範囲第1項記載の製
    造法。 4 最初の流通系での反応を、クロロトリフルオ
    ロメタン1モルに対しフツ化水素1〜10モルの割
    合のガスを用いて行うものである特許請求の範囲
    第1〜3項のいずれかに記載の製造法。 5 最初の流通系での反応を温度380〜420℃、圧
    力1〜5気圧および空間速度10〜150/時間で行
    うものである特許請求の範囲第1〜4項のいずれ
    かに記載の製造法。 6 酸性物質除去装置を通じた後に加えるフツ化
    水素の割合がクロロフルオロメタンとテトラフル
    オロメタンの合量1モルに対し0.2〜10モルであ
    る特許請求の範囲第1〜3項のいずれかに記載の
    製造法。 7 2回目以後の流通系での反応を温度380〜420
    ℃、圧力1〜5気圧および空間速度10〜300/時
    間で行うものである特許請求の範囲第1〜3項ま
    たは第6項のいずれかに記載の製造法。
JP2221879A 1979-02-26 1979-02-26 Preparation of high-purity tetrafluoromethane Granted JPS55113728A (en)

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JP2221879A JPS55113728A (en) 1979-02-26 1979-02-26 Preparation of high-purity tetrafluoromethane
US06/124,271 US4264530A (en) 1979-02-26 1980-02-25 Process for preparing high purity tetrafluoromethane

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US4264530A (en) 1981-04-28

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