JPWO2011052559A1 - フッ素含有化合物の精製方法 - Google Patents

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Abstract

[課題] 塩化水素を含むフッ素含有化合物(粗フッ素含有化合物)から塩化水素を効率的に分離除去して純度が高いフッ素含有化合物を得ることができるフッ素含有化合物の精製方法を提供すること。[解決手段] 本発明のフッ素含有化合物の精製方法は、下記工程(1)、(2)を、この順序で含むことを特徴とする。工程(1);フッ素含有化合物と塩化水素とを含む粗フッ素含有化合物に、ジメチルエーテルを、ジメチルエーテルと塩化水素とのモル比(ジメチルエーテル(mol)/塩化水素(mol))が1.3以上となるように添加して、粗フッ素含有化合物−ジメチルエーテル混合物(1)を調製する工程工程(2);前記混合物(1)から塩化水素−ジメチルエーテル混合物(2)を分離除去する工程

Description

本発明は、塩化水素を含むフッ素含有化合物(粗フッ素含有化合物)から塩化水素を分離除去するフッ素含有化合物の精製方法に関する。
より詳しくは、本発明は、塩化水素を含むガス状または液体状の粗フッ素含有化合物に、第三成分としてジメチルエ−テルを添加して混合物を調製し、該混合物から塩化水素とジメチルエ−テルとを含む混合物を分離除去して純度が高いフッ素含有化合物を効率的に得るフッ素含有化合物の精製方法に関する。
フッ素含有化合物は様々な用途に使用される化合物であり、具体的には、冷媒や半導体用材料ガス等に使用されるフルオロメタン(CHF)、トリフロオロメタン(CHF)およびペンタフルオロエタン(CFCHF)、半導体用エッチングガスや半導体用クリ−ニングガス等に使用される二フッ化カルボニル(COF)などが知られている。
これらの用途に求められる純度を達成するために、不純物を含むフッ素含有化合物からフッ素含有化合物と不純物とを分離するフッ素含有化合物の精製方法が知られている。
例えば、二フッ化カルボニルの精製方法としては、以下の特許文献1〜3に記載されている方法が知られている。
特許文献1には、不純物である四フッ化珪素を含む二フッ化カルボニルを、金属フッ化物に接触させて四フッ化珪素を除去する方法が記載されている。なお、四フッ化珪素は、通常の二フッ化カルボニルの製法では副生しにくい。
特許文献2には、沸点が近似している二酸化炭素と二フッ化カルボニルとを含む混合ガスを、膜分離装置に供して、混合ガスから二酸化炭素と二フッ化カルボニルとを分離する方法が開示されている。
特許文献3には、含酸素化合物とフッ素ガスとの反応で得られた二フッ化カルボニルおよび副生物であるトリフルオロメチルハイポフルオライトを含む混合物から、二フッ化カルボニルとトリフルオロメチルハイポフルオライトとを活性炭を用いて分離する方法が開示されている。
また、不純物として塩化水素を含むフッ素含有化合物(粗フッ素含有化合物)は、難分離性であることも知られている。
従来から、このような粗フッ素含有化合物からフッ素含有化合物と塩化水素とを分離する方法としては、粗フッ素含有化合物に、アルカリ水溶液や水等の水系溶媒を添加して該水系溶媒に塩化水素を溶解させて、水系溶媒に溶解した塩化水素と、水系溶媒に比較的溶解しにくいフッ素含有化合物とを分離する方法が知られている。
特開2005−187312号公報 特開2005−154203号公報 特開2003−221213号公報
しかしながら、特許文献1〜3に記載の、水系溶媒を使う方法は分離効率の点で有利とはいえない。すなわち、これらの方法において、特にフッ素含有化合物がフルオロメタン、トリフルオロメタンやペンタフルオロエタンである場合、水系溶媒には、塩化水素のみならず、目的物であるフッ素含有化合物は水系溶媒には比較的溶解し難いとはいえ、その一部が溶解してしまう。そのため、このフッ素含有化合物の溶解ロス等が生じるといった経済的課題があり、水系溶媒に溶解したフッ素含有化合物を再回収する必要がある。
このような従来の課題を鑑みて、本発明は、塩化水素を含むフッ素含有化合物(粗フッ素含有化合物)から、塩化水素を効率的に分離除去して純度が高いフッ素含有化合物を得ることができるフッ素含有化合物の精製方法を提供することを目的としている。
本発明者らは、粗フッ素含有化合物からフッ素含有化合物と塩化水素とを分離する手段を検討していたところ、例えば二フッ化カルボニルのようなフッ素含有化合物と塩化水素を含む粗フッ素含有化合物を精製しようとすると、以下の理由(i)、(ii)から、蒸留操作による粗フッ素含有化合物からの塩化水素の分離除去は極めて困難であることを確認した。
(i)フッ素含有化合物の沸点と塩化水素の沸点は、非常に近接している。
(ii)フッ素含有化合物と塩化水素の気液平衡(x−y線図)を測定したところ、所定比率において最高共沸点あるいは最低共沸点が存在するか、前領域で沸点曲線が近似していることから、フッ素含有化合物と塩化水素とは共沸混合物もしくは擬共沸混合物を形成してしまう。
例えば、塩化水素の沸点が−85℃であるのに対して、フルオロメタン、トリフルオロメタン、二フッ化カルボニルの沸点は、それぞれ、−78.5℃、−84.4℃、−85℃であるように、両者の沸点は非常に近接している。
さらに、フッ素含有化合物がフルオロメタン、トリフルオロメタンである場合、それぞれ、塩化水素/フルオロメタン=45.7/54.3(モル比)に最高共沸点が、塩化水素/トリフルオロメタン=40.76/59.24(モル比)に最低共沸点が存在している。また、フッ素含有化合物が二フッ化カルボニルである場合、二フッ化カルボニルと塩化水素の気液平衡を測定したところ、全領域で沸点曲線が近似している(相対揮発度が1または略1である。)。このように、粗フッ素含有化合物中のフッ素含有化合物および塩化水素は、沸騰する際に液相と気相が同じまたは略同じ組成になる混合物である共沸混合物または擬共沸混合物を形成してしまう。
さらに、本発明者らは、相対揮発度を変化させるために、第三成分(エントレ−ナ−)を粗フッ素含有化合物に添加して気液平衡関係を原系から変化させて、粗フッ素含有化合物からフッ素含有化合物を分離する抽出蒸留の利用の可能性を検討した。その結果、粗フッ素含有化合物に、第三成分としてジメチルエ−テルを添加した場合、上述のフッ素含有化合物とジメチルエ−テルの気液平衡を測定したところ、両者には共沸関係は存在せず全領域で分離できることが確認された。一方で、塩化水素とジメチルエ−テルの気液平衡を測定したところ、ジメチルエ−テル/塩化水素=56/44(モル比)で最高共沸点が存在することが確認された。
つまり、フッ素含有化合物とジメチルエ−テルは共沸関係が存在せず、塩化水素とジメチルエ−テルとの間には共沸関係が存在するため、ジメチルエーテルを添加した粗フッ素含有化合物から、蒸留等の分離操作によって、フッ素含有化合物と、塩化水素およびジメチルエ−テルとを分離できることを見出した。
さらに、本発明者らは、塩化水素とジメチルエ−テルとのモル比についても検討したところ、このモル比が特定の範囲にある場合、ジメチルエーテルを含む粗フッ素含有化合物から、塩化水素と純度が高いフッ素含有化合物とを効率的に分離できるとともに、本発明の精製方法に再利用できる程度の純度を有するジメチルエーテルも効率的に回収できることも見出した。
本発明のフッ素含有化合物の精製方法は、上述の知見に基づき完成されたものであり、具体的には、以下の[1]〜[6]に関する。
[1] 下記工程(1)、(2)を、この順序で含むことを特徴とするフッ素含有化合物の精製方法。
工程(1);フッ素含有化合物と塩化水素とを含む粗フッ素含有化合物に、ジメチルエーテルを、ジメチルエーテルと塩化水素とのモル比(ジメチルエーテル(mol)/塩化水素(mol))が1.3以上となるように添加して、粗フッ素含有化合物−ジメチルエーテル混合物(1)を調製する工程
工程(2);前記混合物(1)から塩化水素−ジメチルエーテル混合物(2)を分離除去する工程
[2] 前記フッ素含有化合物が、炭素原子数1〜3のフッ素化炭化水素または炭素原子数1〜3の含フッ素カルボニル化合物であることを特徴とする[1]に記載のフッ素含有化合物の精製方法。
[3] 前記フッ素含有化合物が、フルオロエタン、トリフルオロエタン、ペンタフルオロエタンおよび二フッ化カルボニルからなる群から選択される化合物であることを特徴とする[1]に記載のフッ素含有化合物の精製方法。
[4] 前記工程(1)および/または工程(2)を、−20〜70℃で実施することを特徴とする[1]に記載のフッ素含有化合物の精製方法。
[5] 前記工程(2)が、前記混合物(1)を蒸留して、前記混合物(1)から前記混合物(2)を分離除去することを特徴とする[1]に記載のフッ素含有化合物の精製方法。
[6] 前記工程(1)および前記工程(2)を繰り返し実施し、
前記工程(2)で分離された前記混合物(2)をアルカリ水溶液に接触させた後にジメチルエーテルを回収する工程(3)をさらに含み、
回収されたジメチルエーテルを、前記工程(1)に供する工程を含むことを特徴とする[1]に記載のフッ素含有化合物の精製方法。
本発明のフッ素含有化合物の精製方法によれば、塩化水素を含むフッ素含有化合物(粗フッ素含有化合物)から塩化水素を効率的に分離除去して、純度が高いフッ素含有化合物(例えば、フルオロメタン、トリフルオロメタン、ペンタフルオロエタンや二フッ化カルボニル)を得ることができる。
以下、本発明のフッ素含有化合物の精製方法について具体的に説明する。
本発明のフッ素含有化合物の精製方法は、下記工程(1)、(2)を、この順序で含む。
工程(1);フッ素含有化合物と塩化水素とを含む粗フッ素含有化合物に、ジメチルエーテルを、ジメチルエーテルと塩化水素とのモル比(ジメチルエーテル(mol)/塩化水素(mol))が1.3以上となるように添加して、粗フッ素含有化合物−ジメチルエーテル混合物(1)を調製する工程
工程(2);前記混合物(1)から、フッ素含有化合物と、塩化水素−ジメチルエーテル混合物(2)とを分離する工程
粗フッ素含有化合物は、目的物であるフッ素含有化合物と不純物である塩化水素とを含む。粗フッ素含有化合物は、例えば、塩素置換型の炭化水素または塩素置換型のカルボニル化合物とフッ化水素との反応(下記式(1)〜(3))や、一酸化炭素、塩素およびフッ化水素の反応(下記式(4))によって得られる。
また、粗フッ素含有化合物は、気体(混合ガス)であってもよいし、液体(混合液)であってもよい。
粗フッ素含有化合物に含まれるフッ素含有化合物としては、フッ素置換型の炭化水素(フッ素化炭化水素)や、フッ素置換型のカルボニル化合物(含フッ化カルボニル化合物)が挙げられる。
また、沸点が塩化水素と近接していることで、本発明の効果を発揮しやすいという観点から、粗フッ素含有化合物に含まれるフッ素含有化合物は、炭素原子数1〜3のフッ素化炭化水素または炭素原子数1〜3の含フッ素カルボニル化合物であることが好ましい。
このような炭素数を有するフッ素化炭化水素または含フッ素カルボニル化合物としては、例えば、フルオロメタン(CHF)、トリフロオロメタン(CHF)、ペンタフルオロエタン(CFCHF)、二フッ化カルボニル(COF)等が挙げられる。
なお、本発明においては、便宜上、粗フッ素含有化合物に含まれるフッ素含有化合物が、フルオロメタン、トリフロオロメタン、ペンタフルオロエタン、二フッ化カルボニルである場合、それぞれ、粗フッ素含有化合物を、粗フルオロメタン、粗トリフロオロメタン、粗ペンタフルオロエタン、粗二フッ化カルボニルと称する。
粗フルオロメタンは、例えば、クロロメタンとフッ化水素とをフッ素化触媒の存在下、気相状態で反応させて得られる(式1)。
CHCl+HF→CHF+HCl (式1)
粗トリフルオロメタンは、例えば、トリクロロメタンとフッ化水素とをフッ素化触媒の存在下、気相状態で反応させて得られる(式2)。
CHCl+3HF→CHF+3HCl (式2)
粗二フッ化カルボニルは、例えば、フッ化水素とホスゲン(式3)とを、または一酸化炭素、塩素およびフッ化水素(式4)を、フッ素化触媒の存在下、気相状態で反応させて得られる。
COCl+2HF→COF+2HCl (式3)
CO+Cl+2HF→COF+2HCl (式4)
本発明においては、工程(1)において、粗フッ素含有化合物に、ジメチルエーテルを、ジメチルエーテルと塩化水素とのモル比(ジメチルエーテル(mol)/塩化水素(mol))が1.3以上となるように添加して、粗フッ素含有化合物−ジメチルエーテル混合物(1)を調製する。前述のようにジメチルエ−テルと塩化水素はジメチルエ−テル/塩化水素=56/44(モル比)で最高共沸点が存在し、温度30℃では、ジメチルエ−テル/塩化水素が1.3であるときに共沸組成を有する。したがって、ジメチルエーテルと塩化水素とのモル比が、1.3未満であると、塩化水素とジメチルエーテルとの共沸混合物が十分に形成されない。そのため、後述する工程(2)において、純度が高いフッ素含有化合物と塩化水素・ジメチルエーテル混合物とを効率的に分離することができなくなる。また、ジメチルエーテルと塩化水素が反応して塩化メチル等の副生量が多くなる。
また、上記モル比は、好ましくは1.3〜8.0であり、より好ましくは1.5〜5.0である。
なお、ジメチルエーテルの割合を多くすると、塩化メチルの副生量は少なくなるが、大規模なジメチルエーテルの回収設備や処理設備を要する場合がある。
前記工程(1)および/または工程(2)を、好ましくは−20〜70℃、より好ましくは0〜50℃で実施する。工程(1)および/または工程(2)の温度が−20℃以下である場合、塩化メチルの副生が低減できる利点はあるが、冷却等の設備が必要となる場合がある。一方、工程(1)および/または工程(2)の温度が70℃を超える場合、塩化メチル等の副生物が多くなる場合がある。
なお、塩化メチルは、前述した気液平衡測定から判断して、フッ素含有化合物と共沸関係を有していないために、塩化メチルとフッ素含有化合物とは、全領域で分離が可能である。
工程(2)における圧力は、ジメチルエーテルの添加量や混合物(1)の温度等によって変わるが、通常は0.3〜1.0MPaであり、0.5〜0.9MPaが好ましい。このような圧力条件であれば、冷却設備や耐圧等の設備費を低減でき、経済的な観点から好ましい。
なお、粗フッ素含有化合物において、不純物(塩化水素および塩化水素以外の不純物(未反応物、副生成物など)の合計)が、過剰に含まれる場合、工程(1)に先立って、該粗フッ素含有化合物に含まれる不純物の含有量を、例えば、蒸留などの分離操作によって、低減させてもよい。このように予め粗フッ素含有化合物に含まれる不純物の含有量を低減させることによって、塩化水素の分離工程におけるエネルギー負担を軽減することができる。
本発明のフッ素含有化合物の精製方法は、工程(1)で調製された粗フッ素含有化合物−ジメチルエーテル混合物(1)から、塩化水素−ジメチルエーテル混合物(2)を分離除去する工程(工程(2))を含む。ここで、塩化水素−ジメチルエーテル混合物(2)とは、塩化水素およびジメチルエーテルを含む混合物であるが、工程(1)によって、完全に分離除去できなかった微量のフッ素含有化合物を含有する場合がある。
工程(2)において、混合物(1)から混合物(2)を分離除去する手段としては、例えば蒸留、デカンテ−ション、その他の分離法が挙げられるが、効率化や大規模化という観点から、上記分離する手段は蒸留であることが好ましい。
粗フッ素含有化合物が粗フルオロメタン、粗トリフロオロメタン、粗ペンタフルオロエタン、粗二フッ化カルボニルである場合、混合物(1)を蒸留すると、低沸成分であるフッ素含有化合物は、塔頂成分として塔頂から回収される。一方、高沸成分であるジメチルエーテル−塩化水素混合物(2)は塔底成分として塔底から回収される。
また、蒸留装置が、複数の蒸留塔を有する場合、第一蒸留塔でフッ素含有化合物を回収し、さらに回収されたフッ素含有化合物を第二蒸留塔での蒸留操作に供してもよい。
また、より高い純度を有するフッ素含有化合物を得るために、工程(2)により得られたフッ素含有化合物を精密蒸留などの精製工程に供してもよい。このような精製工程によって、フッ素含有化合物に含まれるイナ−ト(不活性成分)等の低沸成分を除去することができる。
さらに高い純度を有するフッ素含有化合物を得るために、精製工程によって低沸成分が除去されたフッ素含有化合物を、モレキュラーシービングカーボン等の吸着剤に接触させて、フッ素含有化合物に微量に含まれるフッ化水素等を除去してもよい。
また、本発明の精製方法に再利用できる程度の純度を有するジメチルエーテルを回収でき、さらにジメチルエーテルを繰り返し使用(再利用)でき、経済的観点から好ましいことから、前記工程(1)および前記工程(2)を繰り返し実施し、前記工程(2)で分離された前記混合物(2)をアルカリ水溶液に接触させた後にジメチルエーテルを回収する工程(3)をさらに含み、回収されたジメチルエーテルを、前記工程(1)に供する工程を含んでいてもよい。
ここで、アルカリ水溶液としては、例えば水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液を挙げることができる。
上記アルカリ水溶液との接触温度は、ジメチルエーテルの水溶液への溶解ロスを低減するために、低温であることが好ましく、40℃以下であることがより好ましい。
アルカリ水溶液が添加された混合物(2)は、例えば蒸留によって、塩化水素および水と、ジメチルエーテルとに分離されて、ジメチルエーテルが回収される。また、必要に応じて、回収されたジメチルエーテルを脱水剤に接触させて、ジメチルエーテルに微量に含まれる水分を除去することが望ましい。脱水剤としては、ゼオライトが好ましい。このようなゼオライトとしては、具体的にはモレキュラーシーブス3A、4Aおよび5Aが挙げられる。
以下、本発明のフッ素含有化合物の精製方法について実施例を示して説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
[フッ素化触媒の調製]
[触媒(1)]
塩化クロム(CrCl・6HO)8.2gを純水52mlに溶解して触媒液を調製した。次いで、この触媒液に、下記の物性を有する球状の高純度活性アルミナ(日揮ユニバ−サル(株)製品NST−3)100mlを浸漬して、アルミナに触媒液を全量吸収させた。
触媒液を吸収したアルミナを90℃の湯浴上で乾燥・乾固し、空気循環型の熱風乾燥器内で110℃、10時間乾燥して乾燥触媒を得た。さらに、乾燥触媒をガラス製焼成管に充填し、空気を空間速度(SV)500Hr−1で流して、400℃まで昇温し、8時間焼成して触媒(1)を得た。
次いで、得られた触媒(1)70mlを、内径1インチ、長さ1mのインコネル(登録商標)600型反応器に充填した。
次いで、窒素で希釈したフッ化水素ガスおよび100体積%フッ化水素を用いて、下記条件にて、触媒(1)の部分フッ素化処理を行い、触媒(1)を活性化して活性化触媒(1)を得た。
[部分フッ素化処理の条件]
フッ化水素濃度:25〜100体積%
処理温度:150〜350℃
処理時間:約10時間
[実施例1]
70mlの活性化触媒(1)が仕込まれた反応器内に、窒素ガスを流しながら、反応容器内の温度を250℃に保持した後、フッ化水素を100ml/min.で流し、さらにクロロメタンを60ml/min.で流しながら、窒素ガスの供給を停止して、反応(合成反応)を開始した。
反応開始から4時間後、反応器の出口バルブからCHFおよび副生成物を含む出口ガスを第一のSUS製シリンダー(容量:1000ml)に回収した。次いで、回収された出口ガスを冷却・液化して混合物A450gを得た。さらに、出口ガスを第二のSUS製シリンダー(容量:500ml)に回収し、冷却して混合物A150gを得た。
第二のSUS製シリンダーに得られた混合物AをFT−IR(セル:CaF)を用いて分析した。この結果については以下に示す。
[混合物AのFT−IR分析結果]
CHF 44.64質量%
HCl 47.93質量%
HF 2.45質量%
CHCl 4.90質量%
その他 0.08質量%
上記混合物Aを、以下の条件で蒸留分離を行い、蒸留塔の塔頂留出分(混合物A´:120g)と塔底液分とに分離し、該混合物A´をFT−IR(セル:CaF)により分析した。得られた結果を下記に示す。
(混合物Aの蒸留条件)
蒸留スケ−ル:上記混合物A仕込み量 150g
蒸留塔 :充填塔 16mm× 500mm
充填物 :ヘリパック No.2(東京特殊金網製) 約100ml
理論段数 :15段
操作条件
圧力:約0.8MPa
油浴温度(蒸留温度):36〜45℃
還流比:15
(塔頂留出分(混合物A´)の分析結果)
CHF 48.18質量%
HCl 51.73質量%
その他 0.09質量%
得られた混合物A´120gにジメチルエーテル約170g(3.69モル)を添加して、混合物B(ジメチルエーテル/HCl(モル比)=2.34)を調製した。さらに、以下の条件で混合物Bを蒸留して、塔頂留出分と塔底液分とに分離し、該塔頂留出分をFT−IR(セル:CaF)により分析した。また、塔底液分中のジメチルエーテルの分解量をFT−IR(セル:CaF)により分析した。得られた結果を下記に示す。
(混合物Bの蒸留条件)
蒸留スケ−ル:上記混合物B仕込み量 約285g
蒸留塔 :充填塔 16mm×500mm
充填物 :ヘリパック No.2(東京特殊金網製) 約100ml
理論段数 :15段
操作条件
圧力:約0.8MPa
油浴温度(蒸留温度):35℃
還流比:15
(塔頂留出分の分析結果)
CHF 99.90質量%
その他の成分 0.10質量%
(塔底液分の分析結果)
ジメチルエーテルの分解量:1.30モル%
なお、上記のその他の成分は主として、酸素、窒素、炭酸ガスであった。塔頂留出分の分析結果から明らかなように、混合物A´にジメチルエ−テルを添加し、ジメチルエーテル/HCl(モル比)=2.34になるように調製された混合物Bを蒸留することにより、高純度のCHFを得ることができた。また、ジメチルエーテルの分解量は1.30モル%であり、分解量が少なかった。
[実施例2]
50mlの活性化触媒(1)が仕込まれた反応器内に、窒素ガスを流しながら、温度を165℃に保持した後、フッ化水素ガスを162ml/min.で流し、さらにホスゲンを57ml/min.で流しながら、窒素ガスの供給を停止し、反応(合成反応)を開始した。
反応開始から4時間後、反応器の出口バルブから二フッ化カルボニルおよび副生成物を含む出口ガスをSUSシリンダ−(容積500ml)中に回収した。
次いで、回収された出口ガスを冷却して、混合物Aを200g得た。この混合物AをFT−IR(セル:CaF)を用いて分析した。この結果については以下に示す。
[混合物AのFT−IR分析結果]
COF 41.4質量%
HCl 46.7質量%
HF 11.7質量%
その他 0.2質量%
上記混合物Aを、以下の条件で蒸留分離を行い、塔頂留出分(混合物A´:170g)と塔底液分とに分離し、該混合物A´をFT−IR(セル:CaF)により分析した。得られた結果を下記に示す。
(混合物Aの蒸留条件)
蒸留スケ−ル:上記混合物A仕込み量 200g
蒸留塔 :充填塔 16mm× 500mm
充填物 :ヘリパック No.2(東京特殊金網製) 約100ml
理論段数 :15段
操作条件
圧力:約0.8MPa
油浴温度(蒸留温度):36〜45℃
還流比:15
(塔頂留出分(混合物A´)の分析結果)
COF 46.99質量%
HCl 53.01質量%
HCl/COF=2.47モル/1.21モル(=2.04)(モル比)
次いで、35℃の温度条件下において、回収された混合物A´170gにジメチルエーテル約170g(3.69モル)を添加して、混合物B(ジメチルエーテル/HCl(モル比)=3.69/2.47=1.50)を調製した。この混合物Bを、以下の条件で蒸留し、塔頂留出分と塔底液分とに分離し、該塔頂留出分をFT−IR(セル:CaF)により分析した。また、塔底液分中のジメチルエーテルの分解量をFT−IR(セル:CaF)により分析した。得られた結果を下記に示す。
(混合物Bの蒸留条件)
蒸留スケ−ル:上記混合物B仕込み量 約335g
蒸留塔 :充填塔 16mm×500mm
充填物 :ヘリパック No.2(東京特殊金網製) 約100ml
理論段数 :15段
操作条件
圧力:約0.8MPa
油浴温度(蒸留温度):35℃
還流比:15
(塔頂留出分の分析結果)
COF 98.98質量%
その他の成分 1.02質量%
なお、その他の成分は主として、酸素、窒素、炭酸ガスであった。
(塔底液分の分析結果)
ジメチルエーテルの分解量:1.29モル%
塔頂留出分の分析結果から明らかなように、混合物A´にジメチルエ−テルを添加し、ジメチルエーテル/HCl(モル比)=1.50になるように調製された混合物Bを蒸留することにより、高純度のCOFを得ることができた。
また、ジメチルエーテルの分解量は1.29モル%であり、分解量が少なかった。
[比較例1]
実施例2の合成反応を約4時間実施し、二フッ化カルボニルおよび副生成物を含む出口ガスをSUSシリンダ−(容積500ml)中に回収した。回収された出口ガスを冷却して、混合物Aを170g得た。この混合物AをFT−IR(セル:CaF)を用いて分析した結果を以下に示す。
COF 41.1質量%
HCl 46.5質量%
HF 12.1質量%
その他 0.3質量%
上記混合物Aを、以下の条件で蒸留し、塔頂留出分と塔底液分とに分離し、該塔頂留出分(混合物A´)をFT−IR(セル:CaF)により分析した。得られた結果を下記に示す。
(混合物Aの蒸留条件)
蒸留スケ−ル:上記混合物A仕込み量 170g
蒸留塔 :充填塔 16mm×500mm
充填物 :ヘリパック No.2(東京特殊金網製) 約100ml
理論段数 :15段
操作条件
圧力:約0.8MPa
油浴温度:36〜45℃
還流比:15
(塔頂留出分の分析結果)
COF 46.9質量%
HCl 53.1質量%
なお、HCl/COF(モル比)は、2.04モル/0.995モル(=2.05)である。
次いで、35℃の温度条件下において、回収された混合物A´140gにジメチルエーテル約94g(2.04モル)を添加して混合物B約225g(ジメチルエーテル/HCl(モル比)=1.0)を得た。
さらに、混合物Bを、実施例2の混合物Bの蒸留と同様の条件で蒸留し、塔頂留出分と塔底液分とに分離し、該塔頂留出分をFT−IR(セル:CaF)により分析した。また、ジメチルエーテルの分解量をFT−IR(セル:CaF)により分析した。得られた結果を下記に示す。なお、混合物Bにおいて、ジメチルエーテル/HCl/COF(モル比)=2.04/2.04/0.995である。
(塔頂留出分の分析結果)
COF 89.13質量%
HCl 10.67質量%
その他の成分 0.20質量%
なお、その他の成分は主として、酸素、窒素、炭酸ガスであった。
(塔底液分の分析結果)
ジメチルエーテルの分解量:3.70モル%
塔頂留出分の分析結果から明らかなように、混合物Bが、混合物A´にジメチルエ−テルを添加し、ジメチルエーテル/HCl(モル比)=1.0になるように調製された場合、混合物Bを蒸留しても、高純度のCOFを得ることができなかった。また、ジメチルエーテルの分解量は3.70モル%であり、ジメチルエーテルの損失量および不純物であるCHClの増加が著しかった。
[実施例3]
実施例2の合成反応を約4時間実施し、二フッ化カルボニルおよび副生成物を含む出口ガスをSUSシリンダ−(容積500ml)中に回収した。回収された出口ガスを冷却して、混合物A約130gを得た。この混合物AをFT−IR(セル:CaF)を用いて分析した結果を以下に示す。
COF 41.2質量%
HCl 46.3質量%
HF 12.3質量%
その他 0.2質量%
上記混合物Aを、以下の条件で蒸留し、塔頂留出分(混合物A´)約100gと塔底液分とに分離し、該塔頂留出分(混合物A´)をFT−IR(セル:CaF)により分析した。得られた結果を下記に示す。
(混合物Aの蒸留条件)
蒸留スケ−ル:上記混合物A仕込み量 130 g
蒸留塔 :充填塔 16mm×500mm
充填物 :ヘリパック No.2(東京特殊金網製) 約100ml
理論段数 :15段
操作条件
圧力:約0.8MPa
油浴温度(蒸留温度):36〜45℃
還流比:15
(塔頂留出分の分析結果)
COF 46.9質量%
HCl 53.1質量%
なお、HCl/COF(モル比)は、1.45/0.71(=2.04)である。
次いで、この塔頂留出分である混合物A´100gにジメチルエーテル約336g(約7.29モル)を添加して混合物B約436g(ジメチルエーテル/HCl(モル比)=5.0)を得た。さらに、混合物Bを実施例2の混合物Bの蒸留と同様の条件で蒸留し、塔頂留出分と塔底液分とに分離し、該塔頂留出分をFT−IR(セル:CaF)により分析した。また、ジメチルエーテルの分解量をFT−IR(セル:CaF)により分析した。得られた結果を下記に示す。
なお、混合物Bにおいて、ジメチルエーテル/HCl/COF(モル比)=7.29/1.45/0.71である。
(塔頂留出分の分析結果)
COF 99.02質量%
その他の成分 0.98質量%
なお、その他の成分は主として、酸素、窒素、炭酸ガスであった。
(塔底液分の分析結果)
ジメチルエーテルの分解量:0.05モル%
塔頂留出分の分析結果から明らかなように、混合物A´にジメチルエ−テルを添加し、ジメチルエーテル/HCl(モル比)=5.0になるように調製された混合物Bを蒸留することにより、高純度のCOFを得ることができた。また、ジメチルエーテルの分解量は0.05モル%であり、分解量が少なかった。

Claims (6)

  1. 下記工程(1)、(2)を、この順序で含むことを特徴とするフッ素含有化合物の精製方法。
    工程(1);フッ素含有化合物と塩化水素とを含む粗フッ素含有化合物に、ジメチルエーテルを、ジメチルエーテルと塩化水素とのモル比(ジメチルエーテル(mol)/塩化水素(mol))が1.3以上となるように添加して、粗フッ素含有化合物−ジメチルエーテル混合物(1)を調製する工程
    工程(2);前記混合物(1)から塩化水素−ジメチルエーテル混合物(2)を分離除去する工程
  2. 前記フッ素含有化合物が、炭素原子数1〜3のフッ素化炭化水素または炭素原子数1〜3の含フッ素カルボニル化合物であることを特徴とする請求項1に記載のフッ素含有化合物の精製方法。
  3. 前記フッ素含有化合物が、フルオロエタン、トリフルオロエタン、ペンタフルオロエタンおよび二フッ化カルボニルからなる群から選択される化合物であることを特徴とする請求項1に記載のフッ素含有化合物の精製方法。
  4. 前記工程(1)および/または工程(2)を、−20〜70℃で実施することを特徴とする請求項1に記載のフッ素含有化合物の精製方法。
  5. 前記工程(2)が、前記混合物(1)を蒸留して、前記混合物(1)から前記混合物(2)を分離除去することを特徴とする請求項1に記載のフッ素含有化合物の精製方法。
  6. 前記工程(1)および前記工程(2)を繰り返し実施し、
    前記工程(2)で分離された前記混合物(2)をアルカリ水溶液に接触させた後にジメチルエーテルを回収する工程(3)をさらに含み、
    回収されたジメチルエーテルを、前記工程(1)に供する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載のフッ素含有化合物の精製方法。
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