KR102014907B1 - 5불화 요오드의 제조 방법 - Google Patents

5불화 요오드의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102014907B1
KR102014907B1 KR1020177035930A KR20177035930A KR102014907B1 KR 102014907 B1 KR102014907 B1 KR 102014907B1 KR 1020177035930 A KR1020177035930 A KR 1020177035930A KR 20177035930 A KR20177035930 A KR 20177035930A KR 102014907 B1 KR102014907 B1 KR 102014907B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
iodine
fluoride
gas
pentafluoride
reaction
Prior art date
Application number
KR1020177035930A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180006439A (ko
Inventor
마사키요 나가토모
신야 이케다
다카아키 시바야마
Original Assignee
샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 filed Critical 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드
Priority claimed from PCT/JP2016/062607 external-priority patent/WO2017013916A1/ja
Publication of KR20180006439A publication Critical patent/KR20180006439A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102014907B1 publication Critical patent/KR102014907B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B7/00—Halogens; Halogen acids
    • C01B7/24—Inter-halogen compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

개시되어 있는 것은, 요오드를 포함하는 액상의 5불화 요오드를 가지는 반응조에, 7불화 요오드 가스를 공급하여, 요오드와 7불화 요오드를 반응시켜, 5불화 요오드를 제조하는 공정을 포함하는 5불화 요오드의 제조 방법이다. 이 방법에서는, 5불화 요오드의 고속도의 생성을 안전하고 또한 안정적으로 실현할 수 있다.

Description

5불화 요오드의 제조 방법
본 발명은, 요오드와 7불화 요오드를 반응시켜 5불화 요오드를 제조하는 방법 및 5불화 요오드로부터 7불화 요오드를 제조하는 방법에 관한 것이다.
불소화제나 함불소 화합물의 중간체 제조의 원료로서 유용한 5불화 요오드를 제조하는 방법으로서는, 요오드와 불소를 반응시키는 방법이 알려져 있다.
예를 들면, 특허 문헌 1에는, 「용융 옥소의 직접 불소화에 의한 5불화 옥소의 제조 방법」이 개시되어 있다.
특허 문헌 2에는, 「(1) (가)액체 상태의 요오드에 불소 가스를 통하여 반응시켜 5불화 요오드와 요오드를 포함하는 증기 혼합물을 생성시키고, (나)이미 생성되어 있던 액체 상태의 5불화 요오드의 존재하에서 당해 증기 혼합물과 새로운 불소 가스를 반응시켜 5불화 요오드를 더 생성시키는 것을 특징으로 하는 5불화 요오드의 제조 방법.」이 개시되어 있다.
불소와 요오드를 반응시켜 5불화 요오드를 생성하는 반응은, 생성열이 800kJ/mol을 초과하여, 큰 발열을 수반한다. 이 때문에, 고체(비특허 문헌 1), 액체(특허 문헌 1), 기체(특허 문헌 2)를 불문하고, 순수한 요오드와 불소를 반응시키면, 국소적으로 반응해 발열하여, 반응을 제어하기 어렵다고 하는 염려가 있었다.
이상을 감안하여, 특허 문헌 3에는 「불소와 요오드의 반응을 평온하게 실시하여, 결과적으로, 보다 안전하게, 또한, 보다 생산성이 우수한 5불화 요오드의 제조 방법을 제공하기」위해 「불소와 요오드를 반응시켜 5불화 요오드를 제조하는 방법으로서, 요오드를 포함하는 5불화 요오드의 액상에 인접하는 기상에 불소를 공급하는 것을 특징으로 하는 5불화 요오드의 제조 방법」이 개시되어 있다.
특허 문헌 3에 기재된 5불화 요오드의 제조 방법은, 액상(液相)의 5불화 요오드에 분산 또는 용해시킨 요오드에, 불소 가스를 포함하는 기상(氣相)을 접촉시켜 요오드와 불소 가스를 반응시킴으로써 5불화 요오드를 제조하는 방법이다.
일본 공개특허 특개소54-65196호 공보 일본 공개특허 특개소58-145602호 공보 국제 공개 WO2008/047871호의 팸플릿
Walter C. Schumb, 외 1명, 「Ind. Eng. Chem.」, 1950, 42(7), pp 1383~1386
그러나, 특허 문헌 3에 기재된 액상의 5불화 요오드에 분산 또는 용해시킨 요오드에, 불소 가스를 포함하는 기상을 접촉시켜 요오드와 불소 가스를 반응시킴으로써 5불화 요오드를 제조하는 5불화 요오드의 제조 방법에 있어서, 기상 중의 불소와, 액상으로부터 기화된 요오드 또는 액상 중의 요오드를 접촉시키는 한에 있어서는, 기상의 불소 가스는 액상의 5불화 요오드에 용해되기 어려워, 불소 가스와 요오드의 반응이 진행되기 어렵다고 하는 염려가 있었다.
즉, 본 발명은, 5불화 요오드를 온화한 반응에 의해, 국소 반응 및 급격한 발열을 발생시키지 않고, 5불화 요오드의 생성 속도가 높은 제조 방법, 바꿔 말하면, 단위 시간당의 5불화 요오드의 생성량이 많은 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 얻어진 5불화 요오드로부터 7불화 요오드를 간편하게 제조하는 7불화 요오드의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들이 예의 검토한 결과, 요오드를 포함하는 액상의 5불화 요오드를 가지는 반응조(槽) 중의 반응계에, 7불화 요오드 가스를 용해 또는 분산시켜, 요오드와 7불화 요오드를 접촉시켜 반응시킴으로써 5불화 요오드의 생성 속도가 높은 제조를 하는 것이 가능해지는 것을 발견하고, 본 발명의 5불화 요오드의 제조 방법을 완성시키기에 이르렀다.
요오드(I2)와 7불화 요오드(IF7)로부터 5불화 요오드(IF5)를 얻을 때의 반응식은, 이하와 같다.
5IF7+I2→7IF5
본 발명자들은, 불소 가스는 액상의 5불화 요오드에 용해되기 어렵지만, 7불화 요오드 가스는 액상의 5불화 요오드에 용이하게 용해되는 것에 주목했다. 불소 가스는 액상의 5불화 요오드에 난용으므로, 액상의 5불화 요오드 중에서의 불소 가스와 요오드의 반응은, 기액(氣液) 반응 또는 기고(氣固) 반응이며, 5불화 요오드의 생성 속도를 높게 하는 것을 기대할 수 없다. 그러나, 7불화 요오드 가스는 액상의 5불화 요오드에 이용(易溶)이며, 액상의 5불화 요오드 중에서의 7불화 요오드와 요오드의 반응은, 기액 반응, 기고 반응뿐만 아니라, 7불화 요오드와 요오드의 액고(液固) 반응 또는 액액(液液) 반응으로 진행되어, 5불화 요오드의 생성 속도는 높다.
본 명세서의 실시예 1 및 비교예 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명과 관련된 「요오드를 포함하는 액상의 5불화 요오드를 가지는 반응조에, 7불화 요오드 가스를 공급하여, 요오드와 7불화 요오드를 반응시키는 5불화 요오드의 제조 방법」에서는 빠르게 진행되어 5불화 요오드가 얻어진 것에 비해(실시예 1), 종래의 방법 「요오드를 포함하는 5불화 요오드의 액상에 인접하는 기상에 불소를 공급하여, 요오드와 불소를 반응시키는 5불화 요오드의 제조 방법」에서는 진행되기 어려웠다(비교예 2).
또한, 본 발명자들은, 얻어진 5불화 요오드로부터 7불화 요오드를 간편하게 제조하는 7불화 요오드의 제조 방법을 발견했다.
즉, 본 발명은, 이하의 발명 1~9를 포함한다.
[발명 1]
요오드를 포함하는 액상의 5불화 요오드를 가지는 반응조에, 7불화 요오드를 공급하여, 요오드와 7불화 요오드를 반응시켜, 5불화 요오드를 제조하는 공정을 포함하는 5불화 요오드의 제조 방법.
[발명 2]
요오드와 7불화 요오드의 반응 중에, 반응조 내를 교반하면서 7불화 요오드를 공급하는 발명 1의 5불화 요오드의 제조 방법.
[발명 3]
상기 요오드를 포함하는 액상의 5불화 요오드는, 용해되어 있는 요오드를 포함하는 용액 상태, 또는 액상 중에 고체의 요오드가 분산 및 침전되어 있는 상태인 발명 1 또는 발명 2의 5불화 요오드의 제조 방법.
[발명 4]
상기 요오드를 포함하는 액상의 5불화 요오드 중에, 요오드와 5불화 요오드의 총량에 대한 함유율로 나타내어, 요오드를 0.01중량% 이상, 70중량% 이하 포함하는 발명 1~3의 5불화 요오드의 제조 방법.
[발명 5]
상기 요오드를 포함하는 액상의 5불화 요오드 중에, 요오드와 5불화 요오드 및 7불화 요오드의 총량에 대한 함유율로 나타내어, 7불화 요오드가 0.001중량% 이상, 91중량% 이하 포함되는 발명 1~4의 5불화 요오드의 제조 방법.
[발명 6]
발명 1~5의 5불화 요오드의 제조 방법으로, 요오드와 7불화 요오드를 반응시켜 5불화 요오드를 얻는 공정과,
얻어진 5불화 요오드에 불소 가스를 반응시켜 7불화 요오드를 얻는 공정을 포함하는 7불화 요오드의 제조 방법.
[발명 7]
상기 7불화 요오드를 얻는 공정에 있어서,
금속 불화물을 함유하는 충전물을 내부에 가지는 반응기에, 5불화 요오드 가스와 불소 가스를 공급하여 반응시키는 발명 6의 7불화 요오드의 제조 방법.
[발명 8]
상기 금속 불화물이, NiF2, FeF3, 및 CoF2로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물을 포함하는 발명 7의 7불화 요오드의 제조 방법.
[발명 9]
상기 5불화 요오드 가스와 상기 불소 가스가 반응할 때의 상기 금속 불화물의 온도가, 150℃ 이상, 350℃ 이하인 발명 7 또는 발명 8에 기재된 7불화 요오드의 제조 방법.
[발명의 효과]
본 발명의 5불화 요오드의 제조 방법에 의하면, 5불화 요오드의 생성 속도를 높이는 것이 가능하고, 또한 당해 제조 방법으로 제조된 5불화 요오드로부터 7불화 요오드를 간편하게 제조할 수 있다.
도 1은 실시 형태와 관련된 반응 장치를 나타낸 설명도이다.
1. 5불화 요오드의 제조 방법
본 발명은, 요오드를 포함하는 액상의 5불화 요오드를 가지는 반응조에, 7불화 요오드 가스를 공급하여, 요오드와 7불화 요오드를 반응시켜, 5불화 요오드를 제조하는 공정을 포함하는 5불화 요오드의 제조 방법이다.
본 발명의 5불화 요오드의 제조 방법의 실시 형태의 일례를, 도 1을 이용하여 설명한다. 본 발명은, 이하에 나타내는 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 있어서, 액상이란 물질이 액체의 상태인 상(相)을 말하고, 기상이란 물질이 기체의 상태에 있는 상을 말한다.
[반응 장치]
본 발명의 5불화 요오드의 제조 방법의 실시 형태와 관련된 반응 장치(10)를 도 1에 나타낸다. 반응 장치(10)는, 반응조(11) 내에 요오드(12)가 침전, 분산 또는 용해되어 있는 액상(액체 상태)의 5불화 요오드(13)를 가진다. 반응조(11) 내의 액상(15) 중에 7불화 요오드를 공급하고, 액상(15) 중에서 7불화 요오드와 요오드(12)를 반응시켜 5불화 요오드를 생성할 수 있다.
그 때, 7불화 요오드는 액상(15) 중에 공급해도 되고, 기상(14) 중에 공급해도 된다. 7불화 요오드를 액상(15) 중에 공급한 경우, 7불화 요오드는 기상(14) 중으로 어느 비율로 이동하고, 7불화 요오드를 기상(14)에 공급한 경우, 7불화 요오드는 액상(15) 중으로 어느 비율로 이동한다. 7불화 요오드를, 요오드(12)를 포함하는 5불화 요오드인 액상(15) 중에 취입하는 것이, 7불화 요오드를 액상(15) 중에 빠르게 용해시킬 수 있고, 7불화 요오드와 요오드(12)의 반응이 효율적으로 진행되어, 5불화 요오드의 생성 속도를 높일 수 있다.
7불화 요오드는, 바람직하게는 반응조(11)에 부설된 7불화 요오드 공급원(16)으로부터 액상(15) 중에 공급된다. 5불화 요오드의 증기압은 낮으므로, 반응조(11)의 압력 제어를 용이하게 하기 위해 및 펌프(19)의 구동 압력을 확보하기 위해, 완충 가스(버퍼)로서 불활성 가스를, 반응조(11)에 부설되는 불활성 가스 공급원(18)으로부터 반응조(11) 중에, 바람직하게는 기상(14) 중에 공급해도 된다. 불활성 가스로서는, 요오드, 7불화 요오드, 5불화 요오드에 반응하지 않는 가스, 예를 들면, 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스를 들 수 있다. 바람직하게는, 입수가 용이한 질소 가스이다.
요오드(12)와 7불화 요오드의 반응 중, 반응조(11) 내의 액상(15)은, 펌프(19) 또는 교반기(20)에 의해 교반된다.
[요오드와 7불화 요오드의 반응]
요오드와 7불화 요오드의 반응은, 기상(14) 중에 있어서, 액상(15) 중에 있어서, 또는 기상(14)과 액상(15)의 계면에 있어서 일어난다. 즉, 액상(15)에 있어서, 5불화 요오드(13) 중에 존재하는 요오드(12)는 증기압 상당의 기체가 되어 기상(14)으로 이동하여, 기상(14) 중에 존재하는 7불화 요오드와 반응한다. 또한, 기상(14) 중에 존재하는 7불화 요오드는, 기상(14)으로부터 액상(15)으로 이동하여, 액상(15) 중에 존재하는 요오드(12)와 반응한다. 또한, 기상(14) 중에 존재하는 7불화 요오드는, 액상(15)에 있어서 5불화 요오드(13) 중에 존재하는 요오드(12)와, 기상(14)과 액상(15)의 계면에서 반응한다. 또한, 액상(15) 중에 있어서 7불화 요오드가, 5불화 요오드(13) 중에 존재하는 요오드(12)와 반응한다.
반응조(11)는, 도면에 나타내지 않은 수냉 장치에 의해 냉각되어도 된다. 요오드와 7불화 요오드의 반응 중에 반응조(11) 중의 액상(15)을 온도 10℃ 이상, 95℃ 이하로 유지함으로써, 액상의 상태를 유지하는 것이 바람직하다. 액상(15)을 10℃ 미만으로 유지한 경우, 5불화 요오드(13)가 응고될 염려가 있어, 냉각에 필요한 에너지 소비도 커진다. 한편, 액상(15)을 95℃보다 높은 온도로 유지한 경우, 반응 중에 반응조(11) 내의 압력이 높아지는데다가, 액상(15)에 있어서, 5불화 요오드(13)에 용해되어 있는 7불화 요오드의 양이 감소하고, 5불화 요오드의 생성 속도가 저하되는 등의 문제가 발생할 우려가 있다. 액상(15)이 유지되는 온도는, 바람직하게는 15℃ 이상, 75℃ 이하이며, 보다 바람직하게는 20℃ 이상, 50℃ 이하이다.
반응 중에 있어서의 반응조(11) 내의 기상(14)의 압력은, 바람직하게는 절대압으로 40kPa 이상, 133kPa 이하이며, 보다 바람직하게는 67kPa 이상, 101kPa 이하이다. 반응조(11) 내의 압력이 40kPa 미만이면, 5불화 요오드(13)에 용해되는 7불화 요오드의 양이 감소하여, 5불화 요오드의 생성 속도가 저하된다. 반응조(11) 내의 압력이 133kPa보다 높으면, 반응조(11)를 압력에 견디는 구조로 할 필요가 있다. 압력은, 7불화 요오드 가스(16)의 공급 속도, 반응조(11)의 냉각, 불활성 가스의 첨가 등에 의해 조정할 수 있다. 7불화 요오드의 공급 속도는, 반응 장치의 크기 및 반응의 스케일에 따르지만, 반응 중에 있어서, 반응조(11) 내의 기상(14)의 압력이 상기 범위 내에 들어가는 것이 바람직하다.
[반응 시의 요오드 및 7불화 요오드의 함유율]
요오드(12)는, 반응 개시 전에 반응조(11) 내에 넣어도 되고, 반응 개시 시 및 반응 중에 간헐적 또는 연속적으로 요오드 공급원(17)으로부터 반응조(11) 중에 공급해도 된다. 본 발명의 5불화 요오드의 제조 방법에 있어서, 반응조(11) 중의 요오드(12)의 함유율은, 반응조(11) 중의 요오드와 5불화 요오드의 총량을 100중량%로 하는 함유율로 나타내고, 바람직하게는 0.01중량% 이상, 70중량% 이하이다.
요오드의 함유율이 0.01중량%보다 적으면, 생성되는 5불화 요오드의 양이 적다. 요오드의 함유율이 70중량%보다 많으면, 반응열을 제거할 수 없어 국소 반응이나 반응 폭주를 일으킬 우려가 있다. 또한, 5불화 요오드의 생산량을 높이기 위해, 요오드(12)의 농도가 높은 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 1중량% 이상, 60중량% 이하이다.
또한, 온도 압력 등의 조건에 따라 다르지만, 액상(15)에 있어서, 액체 상태의 5불화 요오드(13) 중에 요오드(12)는 약 1질량% 이상 용해할 수 없다. 5불화 요오드(13) 중에 용해되지 않은 요오드(12)는 고체의 상태로 액상(15) 중에 분산 및 침전되게 된다.
반응에 있어서, 반응조(11)의 액상(15) 중에 7불화 요오드 공급원(16)으로부터 7불화 요오드를 공급하는 것이 바람직하다. 기상(14) 중에 7불화 요오드 가스를 공급함으로써도 요오드(12)와 7불화 요오드의 반응은 진행되어, 5불화 요오드를 제조할 수 있다. 그러나, 요오드(12)와 7불화 요오드의 반응 효율을 높여, 5불화 요오드의 생성 속도가 높은 제조를 행하는 위해서는, 액상(15) 중에 7불화 요오드를 공급하는 것이 바람직하다.
반응 중, 반응조(11) 중의 액상(15)에 있어서의 7불화 요오드의 함유율은, 반응조(11) 중의 5불화 요오드(13)와 7불화 요오드의 총량을 100중량%로 하는 함유율로 나타내어, 바람직하게는 0.001중량% 이상, 91중량% 이하이다. 액상(15) 중의 7불화 요오드의 함유율이 0.001중량%보다 적으면, 생성되는 5불화 요오드의 양이 적어진다. 7불화 요오드의 농도가 91중량%보다 많으면, 반응조(11)의 온도와 압력이 상승하여, 국소 반응이나 반응 폭주를 일으킬 우려가 있다. 보다 바람직하게는, 7불화 요오드의 함유율이 0.01중량% 이상, 64중량% 이하이다.
액상(15) 중에 공급하는 7불화 요오드의 순도는, 바람직하게는 순도 98중량% 이상이며, 보다 바람직하게는 순도 99중량% 이상이다. 7불화 요오드의 순도가 낮은 경우, 생성물인 5불화 요오드의 순도가 저하될 우려가 있다.
[교반]
액상(15) 중에 있어서의 요오드(12)와 7불화 요오드를 반응시켜 5불화 요오드를 얻는 반응 중, 국소적으로 반응이 진행되는 불균일 반응이 발생하거나, 과도한 반응열이 발생하는 것을 피하기 위해, 액상(15)을 교반하는 것이 바람직하다. 반응조(11) 내의 액상(15)의 교반 방법으로서는, 펌프(19)로 액상(15)을 순환시키는 것에 의한 교반, 또는 회전 날개를 가지는 교반기(20)에 의한 교반을 예시할 수 있다. 펌프(19)로 액상(15)을 교반하는 경우, 펌프(19)의 구동 압력을 확보하기 위해, 반응조(11) 내에 소정 압력의 불활성 가스를 도입하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 불활성 가스는 불활성 가스 공급원(18)으로부터 공급된다. 불활성 가스로서는, 요오드, 7불화 요오드, 5불화 요오드에 반응하지 않는 가스, 예를 들면, 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스를 들 수 있다. 불활성 가스의 순도로서는, 생성물인 5불화 요오드의 순도에 영향을 미치기 때문에, 높은 순도가 바람직하고, 순도 99중량% 이상이 바람직하다. 바람직하게는, 입수가 용이한 질소 가스이다.
[요오드와 7불화 요오드의 순도]
본 발명의 5불화 요오드의 제조 방법에 사용하는 요오드 및 7불화 요오드의 순도는, 본 발명을 실시하는데 있어서 특별히 제약되는 것은 아니다. 그러나, 요오드 및, 7불화 요오드의 순도는, 생성되는 5불화 요오드의 순도에 영향을 준다. 예를 들면 99중량% 이상의 5불화 요오드를 얻기 위해서는, 순도 99중량% 이상의 요오드 및, 7불화 요오드를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 7불화 요오드 공급원(16)으로부터 공급되는 7불화 요오드 가스에 불활성 가스가 포함되는 경우, 불활성 가스는 반응조(11)에 있어서의 액상(15)을 버블링에 의해 교반하고, 요오드(12)와 7불화 요오드를 반응시켜 5불화 요오드를 얻을 때의 반응열을 제거하는 효과가 있다. 그러나, 반응조(11)의 압력은 불활성 가스의 분압의 증가에 의해 경시(經時)에 따라 증가하기 때문에, 압력 조정 밸브를 설치하는 등 하여, 압력을 제어할 필요가 발생한다.
2. 7불화 요오드의 제조 방법
본 발명은, 상기 5불화 요오드의 제조 방법이며, 요오드와 7불화 요오드를 반응시켜 5불화 요오드를 얻는 공정과, 얻어진 5불화 요오드에 불소 가스를 반응시켜 7불화 요오드를 얻는 공정을 포함하는 7불화 요오드의 제조 방법이다.
본 발명의 상기 5불화 요오드의 제조 방법으로 얻어진 5불화 요오드에, 불소 가스를 반응시킴으로써, 7불화 요오드를 제조할 수 있다.
5불화 요오드와 불소 가스를 반응시켜 7불화 요오드를 얻는 방법의 예로서는, 5불화 요오드의 액에 불소 가스를 취입하여 얻어지는 5불화 요오드 가스와 동반하는 불소 가스를 반응기에 도입하고, 5불화 요오드 가스와 불소 가스를 반응시켜 7불화 요오드를 얻는 방법을 들 수 있다. 혹은, 5불화 요오드를 가열에 의해 기화하여 5불화 요오드 가스로 하고, 반응기에 공급하는 방법이나, 액상의 5불화 요오드를 반응기에 직접 공급하는 방법도 생각할 수 있다.
5불화 요오드 가스와 불소 가스를 반응기에 공급 반응시켜 7불화 요오드를 얻는 방법을 채용한 경우, 그 공정에 있어서 금속 불화물을 함유하는 고온의 충전물을 내부에 가지는 반응기에, 5불화 요오드 가스와 불소 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 충전물을 사용함으로써, 5불화 요오드를 기준으로 한 7불화 요오드의 수율을 높게 할 수 있고, 예를 들면, 수율 70% 이상으로 향상시킬 수 있다.
본 발명의 7불화 요오드의 제조 방법에서 사용되는 충전물에 함유되는 금속 불화물은, 금속을 불소화한 것이면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 금속 불화물로서, NiF2, FeF3, CoF2, LiF, NaF, KF, CsF, MgF2 또는 CaF2를 들 수 있고, 이들 2종 이상이 혼합되어 있어도 된다. 저가 또한 수율 향상의 기여가 큰 것을 고려하면, 천이 금속의 불화물인 NiF2, FeF3, 및 CoF2 중 어느 1종류 이상을 포함하는 충전물을 이용하는 것이 바람직하다.
사용하는 충전물의 형상은, 5불화 요오드 가스와 불소 가스가 효율적으로 접촉하고, 또한, 유통시킬 때에, 이들 가스가 폐색되지 않으면 특별히 한정되지 않는다. 충전물은, 예를 들면, 메시 형상의 금속편을 불소 가스, 3불화 염소 가스, 7불화 요오드 가스 등에 의해 불소화함으로써, 금속 표면에 금속 불화물이 생성된 형태로 얻거나, 또는 분체 형상의 금속 불화물을 펠릿 형상으로 성형하여 얻을 수 있다.
5불화 요오드 가스와 불소 가스를 반응시켜 7불화 요오드를 얻을 때의 충전물의 온도는, 150℃ 이상, 350℃ 이하가 바람직하다. 충전물의 온도가 150℃ 미만에서는, 5불화 요오드 가스와 불소 가스로부터 7불화 요오드를 제조할 때의 생성 속도가 저하될 우려가 있고, 350℃를 초과하면, 생성된 7불화 요오드가 5불화 요오드와 불소에 분해되는 역반응이 진행될 우려가 있다. 특히 바람직한 충전물의 온도는, 200℃ 이상 330℃ 이하이다. 예를 들면, 충전물을 충전한 상태에서 반응기를 전기 히터나 증기 등으로 가열함으로써, 충전물을 원하는 온도로 할 수 있다.
상기 5불화 요오드 가스와 불소 가스를 반응시켜 7불화 요오드를 얻는 반응에 있어서, 역반응이 현저해지지 않는 반응 온도이면, 반응기 내의 5불화 요오드 가스와 불소 가스의 체재 시간의 증가와 함께 7불화 요오드의 수율은 증가한다. 7불화 요오드의 생산성은 체재 시간의 증가에 의해 저하될 우려가 있어, 반응기 내의 5불화 요오드 가스와 불소 가스의 체재 시간은, 7불화 요오드의 원하는 수율과 생산성을 고려하여, 다양하게 선택할 수 있다. 7불화 요오드의 생산성을 고려하는 경우, 반응기 중의 5불화 요오드 가스와 불소 가스의 체재 시간은 짧은 것이 요망된다. 예를 들면, F2/IF5의 몰비가 1 이상이며 5불화 요오드 가스와 불소 가스를 반응시켜 7불화 요오드를 얻는 경우, 금속 불화물의 온도가 200℃ 이상, 330℃ 이하이며, 적어도 5불화 요오드 가스와 불소 가스의 체재 시간은 4초 이상이면, 수율은 80% 이상 얻을 수 있다.
유통식 반응기를 이용하여 5불화 요오드 가스와 불소 가스를 반응시켜 7불화 요오드를 얻는 경우의 5불화 요오드 가스와 불소 가스의 도입 시의 유량비, 또는 밀폐식 반응기를 이용하는 경우의 5불화 요오드 가스와 불소 가스의 혼합비는, 모두 5불화 요오드와 불소의 몰비(F2/IF5)로 1 이상이 바람직하다. 특히, 몰비가 1.3 이상에서는, 5불화 요오드 가스와 불소 가스의 체재 시간 4초 이상이며 7불화 요오드의 수율 80% 이상을 얻을 수 있지만, 몰비(F2/IF5)를 35 이상으로 하면, 7불화 요오드의 수율의 향상에 비해, 불소 가스의 사용량 증가에 따른 경제성의 저하가 현저해지기 때문에 바람직하지 못하다. 또한 몰비(F2/IF5)가 1 미만에서는, 미반응의 5불화 요오드가 증가하기 때문에 7불화 요오드의 수율이 저하될 우려가 있다.
5불화 요오드 가스와 불소 가스로부터 7불화 요오드를 얻는 반응 시의 반응기 내의 압력은, 불소, 5불화 요오드, 7불화 요오드에 독성이 있기 때문에, 누설을 방지하기 위해 대기압 이하가 바람직하고, 경제성을 고려하면 40kPa(절대압) 이상이 바람직하다.
실시예
이하에 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 예로 들지만, 본 발명은 이하의 실시예에 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
도 1에 나타내는 바와 같이, 조내 분위기를 질소 치환한 용적 2.3L의 스테인리스 강제의 반응조(11)에, 액체 상태의 5불화 요오드(13), 질량 3036g을 넣고, 이어서 고체 요오드(12), 중량 3710g을 더했다. 넣었을 때의 액체 상태의 5불화 요오드(13) 중의 요오드(12)의 농도는, 5불화 요오드(13) 중과 고체 요오드(12)를 합한 중량에 대하여 약 55중량%였다. 액상(15)에 있어서의 고체 요오드(12)를 포함하는 5불화 요오드(13)의 교반 방법으로서, 펌프(19)를 구동하여 액상(15)을 순환시켰다. 7불화 요오드 공급원(16)으로부터 7불화 요오드 가스를 0.6L/min의 유량으로 액상(15) 중에 공급하여 7불화 요오드 가스와, 5불화 요오드(13) 내의 고체 요오드(12)를 반응시켜, 5불화 요오드를 얻었다. 반응 중은, 반응조(11) 내의 압력을 93kPa(절대압)로 유지했다. 또한, 반응 중의 반응조(11)의 내부 온도를 30~60℃가 되도록 냉각하면서, 60분간 반응시켰다. 실험 개시 전에 넣은 것 이외의 5불화 요오드의 신규 생성량은 499g이었다.
실시예 2
교반 방법으로서, 실시예 1에서 행한 펌프(19)로 액상(15)을 순환시키는 대신에, 회전 날개를 구비한 교반기(20)를 회전수 100rpm으로 회전시켜 액상(15)을 교반하는 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 7불화 요오드 가스와 고체 요오드(12)를 반응시켰다. 실험 개시 전에 넣은 것 이외의 5불화 요오드의 신규 생성량은 499g이었다.
펌프, 교반기, 어느 교반에 의해서도, 5불화 요오드 중의 요오드와 7불화 요오드를 반응시킴으로써, 효율적으로 제열(除熱)할 수 있어, 안전하고 또한 안정되게 5불화 요오드를 제조할 수 있었다.
비교예 1
조내 분위기를 질소 치환한 용적 2.3L의 스테인리스강제의 반응조(11)에, 고체 요오드(12), 질량 3710g을 넣고, 7불화 요오드 가스 공급원(16)으로부터 7불화 요오드 가스를 0.6L/min으로 공급하여 고체 요오드(12)와 직접 반응시켰다. 반응 중의 반응조 내의 압력은 93kPa(절대압)로 제어했지만, 7불화 요오드 가스의 공급 개시로부터 5분 경과 후, 반응조(11)의 7불화 요오드 가스의 공급구 부근에 반응 열에 의한 온도 상승이 발견되어, 7불화 요오드 가스의 공급을 정지하고, 반응을 중단하지 않을 수 없었다.
각 실시예의 제조 조건과 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112017124148383-pct00001
액체의 5불화 요오드 중에서, 7불화 요오드와 요오드를 반응시킨 실시예 1~2에 있어서는, 액상(15) 중으로의 0.6L/min의 7불화 요오드 가스의 공급 속도에 있어서, 국소적인 발열을 수반하지 않고 반응 「5IF7+I2→7IF5」가 빠르게 진행되어, 1시간당 499g의 5불화 요오드가 얻어졌다. 이와 같이, 본 발명의 5불화 요오드의 제조 방법에 의해, 5불화 요오드가 단위 시간당의 수량(收量) 많게, 고속도로 생산할 수 있는 것이, 확인되었다.
그런데, 본 발명의 범주에 없는, 7불화 요오드와 고체 요오드를 직접 반응시키는 비교예 1에 있어서는, 반응 「5IF7+I2→7IF5」가 국소적으로 일어나는 발열을 발생시켜, 반응을 중단시키지 않을 수 없었다.
비교예 2
조내 분위기를 질소 치환한 용적 2.3L의 스테인리스제 반응조(11)에, 액체 상태의 5불화 요오드(13), 질량 3036g을 넣고, 고체 요오드(12), 질량 3710g을 더했다. 넣을 때의 5불화 요오드(13)와 고체 요오드(12)를 합한 중량에 대한 고체 요오드(12)의 농도는, 약 55중량%였다. 액상(15)을, 회전 날개를 구비한 교반기에 의해 회전수 100rpm으로 교반했다.
교반하, 반응조(11)의 기상(14)에 질소 가스로 70체적%로 희석한 불소 가스를 공급하고, 요오드와 불소 가스로부터 5불화 요오드를 얻는 반응을 개시했다. 반응 중의 반응조(11) 내의 압력은 압력 조정 밸브에 의해 93kPa(절대압)로 유지되었다. 또한, 반응 중의 반응조(11)의 온도는 30~60℃가 되도록 냉각하면서, 60분간 반응시켰다.
압력 조정 밸브로부터 배출되는 불소 가스의 농도는, 분광 광도계 UV-Vis(주식회사 히타치하이테크사이언스제, 형번(型番) U2810)을 이용한 자외·가시·근적외 분광법에 의한 분광 분석의 결과, 약 70체적%로 추이되고, 불소 가스는 거의 소비되지 않아, 요오드와 불소 가스로부터 5불화 요오드를 얻는 반응은 진행되지 않았다. 실험 개시 전에 넣은 것 이외의 5불화 요오드의 신규 생성량은 겨우 0.0025g이었다.
실시예 3
실시예 1에서 얻어진 5불화 요오드를 이용하여, 7불화 요오드를 합성했다. 구체적인 제조 순서는 이하와 같다.
금속 불화물로서의 불화 니켈(NiF2)(순도 99%, Apollo Scientific Limited제)을 가압 성형에 의해 펠릿 형상(크기, 4mm×4mm×2mm)으로 했다. 반응기로서 이용하는, 전기 히터 및 압력계를 구비한 니켈제의 광휘 소둔 관(내경 22.1mm, 길이 0.3m)에, 펠릿 형상의 불화 니켈 48g(0.5몰)을 충전했다. 전기 히터에 의해 광휘 소둔 관을 가열함으로써 충전물인 상기 펠릿의 온도를 270℃로 했다. 이 온도에서, 불소(F2)와 5불화 요오드(IF5)의 혼합 가스(몰비(F2/IF5)=30.3(F2 농도 96.8체적%, IF5 농도 3.20체적%))를 광휘 소둔 관의 양단의 일방(입구)으로부터 도입하고, 타방(출구)으로부터 배출시켰다.
이 때, 광휘 소둔 관 내의 압력을 66.7kPa(절대압)로 하고, 혼합 가스의 유량을 1730cm3/min(체재 시간 4초)으로 1시간 유통시켰다. 또한, 혼합 가스의 유통 시에, 반응기 출구로부터의 가스를 냉각 포집기에 도입했다. 냉각 포집기의 냉매로서 액체 아르곤(온도: -186℃)을 이용하여 7불화 요오드와 5불화 요오드를 냉각 포집했다. 혼합 가스의 유통 완료 후, 냉각 포집기 내의 포집물의 중량 측정 및 푸리에 변환 적외 분광 광도계(FT-IR)(주식 회사 시마즈제작소제, 품명, Prestige21)에 의한 7불화 요오드와 5불화 요오드의 조성을 분석했다. 중량 측정 및 조성 분석 결과에 의거하여, 5불화 요오드 IF5의 공급량을 기준으로 한 7불화 요오드의 이론 포집량에 대한 수율을 산출한 바, 5불화 요오드를 기준으로 한 7불화 요오드의 수율은 99.8%였다.
10 반응 장치
11 반응조(냉각기로 냉각하고 있음)
12 고체 요오드
13 5불화 요오드(요오드가 용해되고 있음)
14 기상
15 액상(5불화 요오드)
16 7불화 요오드의 공급원
17 요오드 공급원
18 불활성 가스의 공급원
19 펌프
20 교반기

Claims (9)

  1. 요오드를 포함하는 액상의 5불화 요오드를 가지는 반응조에, 7불화 요오드를 공급하여, 액상의 5불화 요오드 중에서 요오드와 7불화 요오드를 반응시켜, 5불화 요오드를 제조하는 공정을 포함하고,
    상기 요오드를 포함하는 액상의 5불화 요오드 중에, 5불화 요오드와 7불화 요오드의 총량에 대한 함유율로 나타내어, 7불화 요오드가 0.001중량% 이상, 91중량% 이하 포함되고,
    상기 요오드와 7불화 요오드의 반응 중에, 반응조 중의 액상을 온도 10℃ 이상, 95℃ 이하로 유지하는, 5불화 요오드의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요오드와 7불화 요오드의 반응 중에, 반응조 내를 교반하면서 7불화 요오드 가스를 공급하는 5불화 요오드의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 요오드를 포함하는 액상의 5불화 요오드는, 용해되어 있는 요오드를 포함하는 용액 상태, 또는 액상 중에 고체의 요오드가 분산 및 침전되어 있는 상태인 5불화 요오드의 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 요오드를 포함하는 액상의 5불화 요오드 중에, 요오드와 5불화 요오드의 총량에 대한 함유율로 나타내어, 요오드를 0.01중량% 이상, 70중량% 이하 포함하는 5불화 요오드의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 5불화 요오드의 제조 방법으로, 요오드와 7불화 요오드를 반응시켜 5불화 요오드를 얻는 공정과,
    얻어진 5불화 요오드에 불소 가스를 반응시켜 7불화 요오드를 얻는 공정을 포함하는 7불화 요오드의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 7불화 요오드를 얻는 공정에 있어서,
    금속 불화물을 함유하는 충전물을 내부에 가지는 반응기에, 5불화 요오드 가스와 불소 가스를 공급하여 반응시키는 7불화 요오드의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속 불화물이, NiF2, FeF3, 및 CoF2로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물을 포함하는 7불화 요오드의 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 5불화 요오드 가스와 상기 불소 가스가 반응할 때의 상기 금속 불화물의 온도가, 150℃ 이상, 350℃ 이하인 7불화 요오드의 제조 방법.
KR1020177035930A 2015-07-23 2016-04-21 5불화 요오드의 제조 방법 KR102014907B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015145678 2015-07-23
JPJP-P-2015-145678 2015-07-23
JPJP-P-2016-076936 2016-04-07
JP2016076936A JP6687843B2 (ja) 2015-07-23 2016-04-07 五フッ化ヨウ素の製造方法
PCT/JP2016/062607 WO2017013916A1 (ja) 2015-07-23 2016-04-21 五フッ化ヨウ素の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180006439A KR20180006439A (ko) 2018-01-17
KR102014907B1 true KR102014907B1 (ko) 2019-08-27

Family

ID=57949448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177035930A KR102014907B1 (ko) 2015-07-23 2016-04-21 5불화 요오드의 제조 방법

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6687843B2 (ko)
KR (1) KR102014907B1 (ko)
CN (1) CN107709229B (ko)
TW (2) TWI683790B (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008047871A1 (en) 2006-10-20 2008-04-24 Daikin Industries, Ltd. Process for production of iodine pentafluoride
JP2008100881A (ja) 2006-10-20 2008-05-01 Daikin Ind Ltd 五フッ化ヨウ素の製造法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4108966A (en) 1977-10-26 1978-08-22 Air Products & Chemicals, Inc. Preparation of iodine pentafluoride by direct fluorination of molten iodine
JPS58145602A (ja) 1982-02-22 1983-08-30 Kanto Denka Kogyo Kk 五フツ化ヨウ素の製造方法
CN1241984A (zh) * 1996-12-19 2000-01-19 英国核燃料公众有限公司 用于贮存、运输和制备活性氟的装置和方法
JP4693823B2 (ja) * 2007-06-18 2011-06-01 セントラル硝子株式会社 七フッ化ヨウ素の製造法
WO2009084475A1 (ja) * 2007-12-27 2009-07-09 Central Glass Co., Ltd. フッ素化気体化合物の製造方法及び装置
CN101214927B (zh) * 2008-01-17 2010-12-22 核工业理化工程研究院华核新技术开发公司 五氟化碘的制备方法
WO2009151723A1 (en) * 2008-03-26 2009-12-17 Matheson Tri-Gas Purification of fluorine containing gases
JP5470844B2 (ja) * 2008-12-26 2014-04-16 ダイキン工業株式会社 五フッ化ヨウ素の製造方法
CN101920937B (zh) * 2010-08-23 2012-01-04 福建省邵武市永飞化工有限公司 五氟化碘的制备方法与反应设备
JP2013203571A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Central Glass Co Ltd フッ素ガスの製造方法とその装置
JP6201496B2 (ja) * 2013-08-02 2017-09-27 セントラル硝子株式会社 Ｉｆ７由来フッ化ヨウ素化合物の回収方法及び回収装置
CN103754826B (zh) * 2013-12-17 2016-02-10 福建省邵武市永晶化工有限公司 一种五氟化碘生产设备和生产方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008047871A1 (en) 2006-10-20 2008-04-24 Daikin Industries, Ltd. Process for production of iodine pentafluoride
JP2008100881A (ja) 2006-10-20 2008-05-01 Daikin Ind Ltd 五フッ化ヨウ素の製造法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180006439A (ko) 2018-01-17
TW201708098A (zh) 2017-03-01
TW201934475A (zh) 2019-09-01
TWI695813B (zh) 2020-06-11
CN107709229A (zh) 2018-02-16
TWI683790B (zh) 2020-02-01
JP6687843B2 (ja) 2020-04-28
CN107709229B (zh) 2020-06-23
JP2017024971A (ja) 2017-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5229281B2 (ja) 五フッ化ヨウ素の製造方法
CN108250176A (zh) 一种氟代碳酸乙烯酯的快速连续流合成工艺
RU2430877C1 (ru) Способ получения гептафторида йода
JP5341425B2 (ja) フッ化物ガスの製造方法
JP3727797B2 (ja) 三フッ化窒素の製造方法
WO2018113628A1 (zh) 一种氟代碳酸乙烯酯的快速连续流合成工艺
JP5444453B2 (ja) ビス（フルオロスルホニル）イミドの製造方法
JP6467955B2 (ja) 五フッ化ヨウ素の製造方法
KR102014907B1 (ko) 5불화 요오드의 제조 방법
JPH05507269A (ja) パーフルオロアルキルエチルアルコールの製造方法
WO2017013916A1 (ja) 五フッ化ヨウ素の製造方法
KR20190120744A (ko) 오불화인의 제조 방법
JP2004203739A (ja) Ｎｆ３製造反応器
CN101080362B (zh) 碳酰氟的制造方法
CN107216234A (zh) 一种用偏氯乙烯催化氟化制备一氟二氯乙烷的方法
JP4166025B2 (ja) 二フッ化カルボニルの製造方法
US7413722B2 (en) Method and apparatus for manufacturing nitrogen trifluoride
JP2012036039A (ja) ビス（フルオロスルホニル）イミドの製造方法
KR20100114070A (ko) 함산소 할로겐화 불화물의 제조방법
CN101735006A (zh) 十氟环己烯的制备方法
JP2010116282A (ja) 四フッ化ゲルマニウムの製造方法
CN1502551A (zh) 三氟化氮的生产方法
RU2178384C1 (ru) Способ получения фторидов азота
EP2292556A1 (en) Method for manufacturing oxygen-containing halogenated fluoride
JP2016113337A (ja) 七フッ化ヨウ素の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant