KR20040012817A - Method for producing nitrogen fluorides - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무기 화학, 플루오르화질소의 제조분야에 관한 것으로, 즉 삼플루오르화질소(NF3), 테트라플루오로히드라진(N2F4), 디플루오로히드라진(N2F2), 디플루오로아민(NF2H)의 제조방법에 관한 것이다. 본 방법의 요지는 화학식 NH4H(x-1)Fx(x = 2.1 - 3.0)의 암모늄 플루오르화수소의 용융물을 교반하면서 가스성 플루오르로 플루오르화시켜서 플루오르화질소를 생성하기 위한 방법으로, 상기 용융물로 생성된 플루오르화수소와 결합하는 시약을 도입하고 또한 생성물을 나누고 세정하는 단계로 이루어진다. 시약의 활성 순환을 수직방향으로 정렬해서 이동시킴으로써 달성하며, 상기 방법을 80-153℃의 온도에서 생성된 플루오르화물에 대해서 실행한다. 상기 방법은 반응물의 교반을 개선하고 반응의 특정 매개변수를 결정함으로써, 얻어진 생성물의 조성을 개량하고 상기 생성물중 하나를 많이 생성하고 목표 생성물의 수율을 증가시키고 프로세스의 안정성을 보장한다.The present invention relates to the field of inorganic chemistry, the production of nitrogen fluoride, namely nitrogen trifluoride (NF 3 ), tetrafluorohydrazine (N 2 F 4 ), difluorohydrazine (N 2 F 2 ), difluoro It relates to a process for preparing an amine (NF 2 H). The gist of the method is a method for producing nitrogen fluoride by fluorinating a melt of ammonium hydrogen fluoride of the formula NH 4 H (x-1) F x (x = 2.1-3.0) with gaseous fluorine while stirring. It introduces a reagent that binds to the hydrogen fluoride produced in the melt and also splits and washes the product. This is accomplished by aligning and moving the active cycle of the reagent in a vertical direction, and the method is carried out on the fluoride produced at a temperature of 80-153 ° C. The method improves the agitation of the reactants and determines the specific parameters of the reaction, thereby improving the composition of the resulting product, producing more of one of the products, increasing the yield of the target product and ensuring the stability of the process.

Description

플루오르화질소의 제조방법{Method for producing nitrogen fluorides}Method for producing nitrogen fluorides

플루오르화질소는 많은 화학 및 전자공업 분야, 즉 화학공업에서는 플루오르화올레핀, 플루오르화암모늄염을 합성하기 위한 플루오르화제로서 적용되고 있고; 로켓 기술에서는 아주 효과적인 연료용 산화제로서 적용되고 있으며; 전자산업에서는 반도체 마이크로결정 세정용과 대규모 집적회로의 건식에칭용으로 적용되고 있다.Nitrogen fluoride has been applied in many chemical and electronics industries, ie in the chemical industry, as fluorinating agents for the synthesis of fluorinated olefins, ammonium fluoride salts; It is applied as a very effective fuel oxidant in rocket technology; The electronics industry is used for semiconductor microcrystal cleaning and dry etching of large scale integrated circuits.

디플루오로아민 및 테트라플루오로히드라진(N2F4)은 유기플루오르 물질 합성에서 디플루오로아민화제로서 적용되며; 디플루오로디아진(N2F2)은 단량체, 스티렌 메틸메타크릴레이트 및 시클로펜타디엔의 중합반응용 촉매로서 사용된다.Difluoroamine and tetrafluorohydrazine (N 2 F 4 ) are applied as difluoroamine agents in organofluorine material synthesis; Difluorodiazine (N 2 F 2 ) is used as a catalyst for the polymerization of monomers, styrene methylmethacrylate and cyclopentadiene.

테트라플루오로히드라진(N2F4)은 삼플루오르화질소를 플루오르 수용체와, 탄소(440℃에서)와 또는 금속(구리, 비스무트, 코발트, 우라늄 (320 내지375℃에서))과 상호반응[A.V. Pankratov, Journal of Physical Chemistry, No 3, 398, 1969]시키는 것에 의해, 촉매존재하, 0-50℃에서 플루오르와 암모니아를 상호반응[G. Ellenrieder 등, Z.Phys.Chem., N.F., N 55, 144, 1967]시키는 것에 의해, 혼합물중의 NH4F를 플루오르화나트륨을 사용하여 플루오르화[L.M. Brown 등, J Chem. Phys., N 42.2158, 1965]시키는 것에 의해 얻는다.Tetrafluorohydrazine (N 2 F 4 ) interacts with nitrogen trifluoride with the fluorine acceptor, with carbon (at 440 ° C.) or with metals (copper, bismuth, cobalt, uranium (at 320 to 375 ° C.)). Pankratov, Journal of Physical Chemistry, No 3, 398, 1969], reacting fluorine and ammonia at 0-50 ° C. in the presence of a catalyst [G. Ellenrieder et al., Z. Phys. Chem., NF, N 55, 144, 1967] to fluorinate NH 4 F in the mixture using sodium fluoride [LM Brown et al., J Chem. Phys., N 42.2158, 1965].

디플루오로디아진은 플루오르 아지드를 분해시키거나, 나트륨 아지드를 플루오르화하거나 또는 삼플루오르화질소 또는 테트라플루오로히드라진을 열분해하는 것에 의해 얻을 수 있다 [A.V. Pankratov, O.M. Sokolov, J. Phys.Chem., No11, 1497, 1966; A.V. Pankratov, O.M. Sokolov, J. Phys. Chem., No13, 2881, 1968 등].Difluorodiazine can be obtained by decomposing fluoride azide, fluorinating sodium azide, or pyrolyzing nitrogen trifluoride or tetrafluorohydrazine [A.V. Pankratov, O.M. Sokolov, J. Phys. Chem., No 11, 1497, 1966; A.V. Pankratov, O.M. Sokolov, J. Phys. Chem., No 13, 2881, 1968 and the like].

현재 삼플루오르화질소를 제조하기 위한 2개의 주요 수법이 공업에 이용되고 있다. 이들은 산성 플루오르화암모늄을 전기분해시키는 것에 의해 [미국특허 제 5,084,156호, cl.C25 B 1/24, 1991년 6월14일 공고, 미국특허 제 5,085,752호, cl.25 B 9/00, 1992년 2월 4일 공고, FRG 출원 377722163호, cl.C25 G 1/00, 1989년 2월 14일 공고] 또는 산성 플루오르화암모늄의 용융물중에서 암모니아를 직접적으로 플루오르화[미국특허 제 4,001,380호, cl. C01 B21/00, 1977년 1월 4일 공고, 미국특허 제 4,091,081호, cl. C01 B 21/52, 1978년 5월 23일 공고 등]시키는 것에 의해 삼플루오르화질소를 제조하는 방법이다.Currently, two major techniques for producing nitrogen trifluoride are used in industry. These are described by electrolysis of acidic ammonium fluoride [US Pat. No. 5,084,156, cl. C25 B 1/24, published June 14, 1991, US Pat. No. 5,085,752, cl.25 B 9/00, 1992; February 4, FRG Application 377722163, cl. C25 G 1/00, February 14, 1989] or directly fluorination of ammonia in a melt of acidic ammonium fluoride [US Pat. No. 4,001,380, cl. C01 B21 / 00, published Jan. 4, 1977, US Pat. No. 4,091,081, cl. C01 B 21/52, May 23, 1978, etc.] to produce nitrogen trifluoride.

가스상 암모니아를 암모니아/플루오르 (1.01-2.0)/1 (몰) 비로 플루오르화시키는 시도[J. Amer. Chem. Soc., 1960, p.5301-5304]는 공지되어 있다; 이때 플루오르에 대하여 산출된 NF3수율은 10 내지 25%이다:Attempts to fluorine gaseous ammonia at ammonia / fluorine (1.01-2.0) / 1 (molar) ratio [J. Amer. Chem. Soc., 1960, p. 5301-5304 are known; The NF 3 yield calculated for fluorine is then 10-25%:

2NH3+ 3F2→ NF3+ 3HF2NH 3 + 3F 2 → NF 3 + 3HF

상기 반응에서, 부반응이 생기며 NF3가 N2및 HF로 플루오르화되는 반응이 지배적이다.In this reaction, side reactions occur and the reaction in which NF 3 is fluorinated with N 2 and HF is dominant.

개별 플루오르화 암모늄은 플루오르화 온도에서 분해되며 그 사용은 적합하지 않다.Individual ammonium fluorides are decomposed at fluorination temperatures and their use is not suitable.

암모늄 산 염의 용융물의 플루오르화에서, 플루오르화질소를 형성하는 방법은 다음 반응식에 따라 진행한다:In the fluorination of the melt of the ammonium acid salt, the process for forming nitrogen fluoride proceeds according to the following scheme:

NH4FHF + 3F2→ NF3+ 3NH4F + 8HFNH 4 FHF + 3F 2 → NF 3 + 3 NH 4 F + 8 HF

무시가능한 양(미량)의 다른 삼플루오르화질소가 혼합물로 형성된다.A negligible amount (trace) of other nitrogen trifluoride is formed in the mixture.

HF 및 NH3를 HF: NH32:1 이상의 비율로 함유하는 착물염 및 착물을 플루오르화하는 방법도 공지되어 있다 [미국특허 제 4,091,081호, cl.C01 B 21/52, 78년 5월 23일 공보]. 이 방법은 산성 플루오르화암모늄 (중플루오르화물) NH4F HF의 용융물을 플루오르화하는 것으로 구성된다. NH4F HF 용융물을 통하여 원소성 플루오르 기포발생시키는 것은 130-160℃의 욕(bath) 온도 및 200-445 kPa의 압력에서 상기 방법에 따라 실시하였다.Complex salts containing HF and NH 3 in an HF: NH 3 2: 1 or greater ratio and methods for fluorinating the complex are also known [US Pat. No. 4,091,081, cl. C01 B 21/52, May 78 23]. Day publication]. This method consists in fluorinating a melt of acidic ammonium fluoride (heavy fluoride) NH 4 F HF. Elemental fluorine bubbling through the NH 4 F HF melt was carried out according to the above method at a bath temperature of 130-160 ° C. and a pressure of 200-445 kPa.

그 결과, 초기 중플루오르화물 4몰당 5몰의 HF가 부생성물로서 형성된다.형성된 NF3는 몰당 1몰의 NH3를 소모하므로, 작업을 연속적 모드로 실시하기 위해서는 암모니아 또는 그의 가스성 유도체, 플루오르화암모늄 또는 중플루오르화암모늄을 계속적으로 공급해야할 필요가 있다. 유출되는 가스성 혼합물은 10-15 부피% 이하의 HF를 함유한다.As a result, 5 moles of HF per 4 moles of the initial heavy fluoride are formed as by-products. The formed NF 3 consumes 1 mole of NH 3 per mole, so that ammonia or its gaseous derivatives, fluorinated in order to carry out the operation in continuous mode, There is a need to continuously supply ammonium or ammonium bifluoride. The outflowing gaseous mixture contains up to 10-15% by volume of HF.

상기 온도는 초기 플루오르화물의 용융 온도(127℃)에서부터 생성물 분해 온도에 이르기까지의 범위내로 유지된다. NF3의 형성에는 370 kcal가 발생하며 소망하는 생성물의 수율을 감소시키는 부반응이 촉진되는 것을 피하기 위하여 상기 열은 제거할 필요가 있다:The temperature is maintained in the range from the melting temperature of the initial fluoride (127 ° C.) to the product decomposition temperature. The formation of NF 3 takes place 370 kcal and the heat needs to be removed to avoid promoting side reactions that reduce the yield of the desired product:

2NH4F + 3F2→ N2+ 10HF2NH 4 F + 3F 2 → N 2 + 10HF

NF3+ NH4F HF → N2+ 5HFNF 3 + NH 4 F HF → N 2 + 5HF

다음과 같은 암모니아 화합물도 또한 플루오르화될 수 있다: NH4Cl, NH4Br, NH4I, NH4NO3, (NH4)2SO4및 NH4,NH4Hx-1Fx의 폴리플루오르화물 및 (NH4)yMFznHF (식중, M은 주기율표의 IA-VA, IB-VIIB 및 VIII족의 원소, 즉 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ga, In, TI, Si, Ge, Sn, Pb 등임)의 이중 염.The following ammonia compounds may also be fluorinated: NH 4 Cl, NH 4 Br, NH 4 I, NH 4 NO 3 , (NH 4 ) 2 SO 4 and NH 4, NH 4 H x-1 F x Polyfluoride and (NH 4 ) y MF z nHF (wherein M is an element of groups IA-VA, IB-VIIB and VIII of the periodic table, ie Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Double salts of Ba, Al, Ga, In, TI, Si, Ge, Sn, Pb and the like.

삼플루오르화질소를 제조하는 방법도 공지되어 있으며[미국특허 제 5,637,285호, cl.C 01 B 21/06, 1997년 6월 10일 공고], 이 방법에 따르면 (미량)의 상이한 플루오르화물의 혼합물을 함유하는 소망하는 생성물은 화학식 NH4H1-xFx(x ≥ 2.55)의 암모니아 염의 산성 중플루오르화물의 용융물중에서 원소성 플루오르와 암모늄으로부터 제조된다.Methods of preparing nitrogen trifluoride are also known [US Pat. No. 5,637,285, cl. C 01 B 21/06, issued June 10, 1997], according to this method, a mixture of (traces) of different fluorides The desired product containing is prepared from elemental fluorine and ammonium in a melt of acidic bifluoride of the ammonia salt of formula NH 4 H 1-x F x (x ≧ 2.55).

화학식 NH4H1-xFx에서 x > 2.5으로 하여 강하게 교반하면서 화합물을 플루오르화시키면 NF3의 수율을 80% 선택성으로 90% 까지 증가시킬 수 있다. 상기 플루오르화반응은 200-445 kPa의 압력하 및 121-160℃의 온도에서 5초 내지 2분간의 접촉시간으로 연속적인 작업 모드로 실시할 수 있다.Fluorination of the compound with vigorous stirring in the formula NH 4 H 1-x F x with x> 2.5 can increase the yield of NF 3 to 90% with 80% selectivity. The fluorination reaction can be carried out in a continuous working mode under a pressure of 200-445 kPa and a contact time of 5 seconds to 2 minutes at a temperature of 121-160 ° C.

상술한 방법(미국특허 제 4,091,081호)과 유사한 방식으로, 형성된 HF를 초기 화합물로 전환하기 위하여 암모늄을 부가적으로 도입한다:In a manner similar to the method described above (US Pat. No. 4,091,081), ammonium is additionally introduced to convert the HF formed into the initial compound:

NH3+ xHF → NH4Hx-1Fx.NH 3 + xHF → NH 4 H x-1 F x .

용융물중에서 HF 함량이 높을 때, NH3의 수율은 교반력에 따라 달라진다. 최대 5000 W/m3이고 최적 값이 35000W/m3이어야하는, 교반기 전력 대 용융물 부피의 비(P/N)로 표시된 세기로 시약을 혼합한다. 즉, 강력한 교반은 시약의 접촉을 양호하게 하여 전환반응을 증가시킨다.When the HF content is high in the melt, the yield of NH 3 depends on the stirring force. Up to 5000 W / m 3 and is mixed with the reagent intensity indicated by the ratio (P / N), the stirrer power for the melt volume to be the optimum value 35000W / m 3. In other words, vigorous stirring improves the contact of the reagents and increases the conversion reaction.

그러나 상기 방법은 다른 플루오르화질소가 가능하지 않으며 이들의 일부는 무시가능한 양으로 제조된다.However, the process is not possible with other nitrogen fluorides, some of which are made in negligible amounts.

본 발명은 무기 화학, 플루오르화질소의 제조분야에 관한 것으로, 즉 삼플루오르화질소(NF3), 테트라플루오로히드라진(N2F4), 디플루오로히드라진(N2F2), 디플루오로아민(NF2H)의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to the field of inorganic chemistry, the production of nitrogen fluoride, namely nitrogen trifluoride (NF 3 ), tetrafluorohydrazine (N 2 F 4 ), difluorohydrazine (N 2 F 2 ), difluoro It relates to a process for preparing an amine (NF 2 H).

도 1은 본 발명에 따른 플루오르화질소의 합성방법의 순서도.1 is a flow chart of a method for synthesizing nitrogen fluoride according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

I : 플루오르화 액체상 반응기I: fluorinated liquid phase reactor

II : 확장기 - 상 분리기II: Expander-Phase Separator

III : 플루오르화 가스상 반응기III: fluorinated gas phase reactor

1.1a: 플루오르 공급 라인1.1 a : fluorine supply line

2 : 암모니아, 플루오르, 바이플루오르암모니아 등의 플루오르수소의 조성2: composition of hydrogen fluoride, such as ammonia, fluorine, and bifluoroammonia

과 관련된 시약의 공급Of reagents associated with

3 : 역 반응 채널3: reverse reaction channel

4 : 플루오르화 생성물(테트라플루오로히드라진, 디플루오로디아진,4: fluorinated products (tetrafluorohydrazine, difluorodiazine,

디플루오로아민)의 분리 및 세정을 위한 유니트로의 부분적 축출Partial extraction to units for separation and cleaning of difluoroamines)

5 : 세정한 삼플루오르화질소의 수율5: yield of washed nitrogen trifluoride

본 발명의 목적은 시장상황에 따라서 상술한 화합물중의 하나의 주된 수율을 갖도록 제조되는 생성물의 조성을 변화시킬 수 있는 방법 및 시판되는 이하의 생성물, 삼플루오르화질소(NF3), 테트라플루오로히드라진(N2F4),디플루오로디아진(N2F2), 디플루오로디아민(NF2H)을 제조하는 방법을 개발하는 것이었다.An object of the present invention is to provide a method for changing the composition of a product to be produced with a main yield of one of the compounds described above, and the following commercially available products, nitrogen trifluoride (NF 3 ), tetrafluorohydrazine, depending on market conditions. It was to develop a method for preparing (N 2 F 4 ), difluorodiazine (N 2 F 2 ), difluorodiamine (NF 2 H).

상기 목적은 반응기중에서 순환을 제공하는 시약을 혼합하는 프로세스의 개선에 의해 또 소망하는 생성물을 얻기 위하여 반응 변수를 결정하는 것에 의해 해결된다.This object is solved by improving the process of mixing reagents which provide circulation in the reactor and by determining the reaction parameters to obtain the desired product.

본 발명은 화학식 NH4H(x-1)Fx(x = 2.1 - 3.0)의 산성 플루오르화암모늄을 가스성 플루오르를 사용하여 플루오르화시키는 것에 의해 플루오르화질소를 제조하는 방법에 있어서, 암모니아, 플루오르, 바이플루오르 암모니아 등의 플루오르화수소의 용융물과 관련된 교반을 실시하며, 수직방향으로 용융물의 흐름을 구성하는 방법으로 시약의 활성화된 순환을 제공하며, 제조하는 플루오르에 따라 80-153℃의 온도변화 하에서 프로세스를 실시하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a method for producing nitrogen fluoride by fluorination of an acidic ammonium fluoride of formula NH 4 H (x-1) F x (x = 2.1-3.0) with gaseous fluorine, wherein ammonia, fluorine Agitating with the melt of hydrogen fluoride, such as ammonia bifluoride, to provide an active circulation of the reagents by constructing the melt flow in a vertical direction, and under a temperature change of 80-153 ° C. depending on the fluorine produced. It is characterized by performing a process.

양호한 실시예에서, 상기 용융물중에서 플루오르화반응의 결과로서 얻은 상호반응 생성물을 추가의 가스상 플루오르화 처리시킨다.In a preferred embodiment, the interaction product obtained as a result of fluorination in the melt is subjected to further gaseous fluorination.

양호한 실시예에서, 상기 추가의 가스상 플루오르화 반응을 200-450℃에서 실시한다.In a preferred embodiment, said further gas phase fluorination reaction is carried out at 200-450 ° C.

양호한 실시예에서, 80-100℃에서 디플루오로디아진(N2F2)을 얻는다.In a preferred embodiment, difluorodiazine (N 2 F 2 ) is obtained at 80-100 ° C.

양호한 실시예에서, 110-125℃에서 테트라플루오로히드라진(N2F4)을 얻는다.In a preferred embodiment, tetrafluorohydrazine (N 2 F 4 ) is obtained at 110-125 ° C.

양호한 실시예에서, 125-135℃에서 디플루오로아민(NF2H)을 얻는다.In a preferred embodiment, difluoroamine (NF 2 H) is obtained at 125-135 ° C.

양호한 실시예에서, 138-153℃에서 삼플루오르화질소(NF3)를 얻는다.In a preferred embodiment, nitrogen trifluoride (NF 3 ) is obtained at 138-153 ° C.

양호한 실시예에서, 액체상 플루오르화의 안전성을 높이기 위하여 압력을 0.5 ~ 3.0기압으로 유지한다.In a preferred embodiment, the pressure is maintained at 0.5 to 3.0 atmospheres to increase the safety of liquid phase fluorination.

실험 데이터를 포함하는 플루오르화 질소의 획득을 위한 전형적인 방법(표 1 : 액체상 반응기중의 온도에 따른 반응생성물(플루오르화질소) 제조)과, 삼플루오르화질소의 함량이 우세한 혼합물의 제조 예(표 2 :- 액체상 반응기 온도 및 가스상 반응기 온도에 대한 삼플루오르질소 수율의 의존성)를 설명하도록 하겠다.Typical method for the acquisition of nitrogen fluoride containing experimental data (Table 1: Preparation of reaction product (nitrogen fluoride) according to temperature in liquid phase reactor) and preparation example of mixture with predominant content of nitrogen trifluoride (Table 2 : Dependence of nitrogen trifluoride yield on liquid phase reactor temperature and gas phase reactor temperature).

본 발명의 요지는 플루오르화질소의 합성이 화학식 NH4H(x-1)Fx(x = 2.1 - 3.0)의 산성 플루오르화암모늄을 가스성 플루오르를 사용하여 플루오르화시키는 것에 의해 실시되는 것으로, 상기 방법은 대기압하, 80-153℃의 온도에서 시약의 순환을 제공하는 교반하에서 실시한다.Summary of the Invention The gist of the present invention is that the synthesis of nitrogen fluoride is carried out by fluorination of an acidic ammonium fluoride of formula NH 4 H (x-1) F x (x = 2.1-3.0) with gaseous fluorine. Is carried out under agitation to provide circulation of the reagents at atmospheric temperatures at 80-153 ° C.

상기 방법은 필요한 경우 최대의 디플루오로디아진을 얻기 위해서 80-100℃에서 실시되며, 테트라플루오로히드라진을 제조하기 위해서 110-125℃에서 실시하고, 디플루오로아민을 제조하기 위해서 125-135℃에서 실시한다. 삼플루오르화질소는 138-153℃에서 얻는다. 용융물중에서 플루오르화반응의 결과로서 얻은 상호반응 생성물은 200-450℃에서 추가의 가스상 플루오르화반응에 처리한다. 이 방법은 하기 도 1에 도시한 바와 같은 도식에 따라 실시한다. 가스상 플루오르를 라인(1)을 따라 반응기 위치(I)에 공급하고 암모늄 산도 2.1 ~ 3.0의 용융물로 채우고 암모니아 또는 중플루오르화 암모늄을 라인(2)을 따라 반응기에 공급한다. 이러한 반응은 임펠러 혼합기와 같은 교반기, 제트 버블러, 액체 유동 회로 또는 순환 파이프를 구비한 반응기를 이용할 수 있다. 합성반응기중의 염 산도는 예컨대 암모니아 또는 플루오르화암모늄(또는 중플루오르화 암모늄)을 반응 부피에 공급하는 것에 의해 상술한 범위(2.1-3.0)내로 자동적으로 유지된다. 합성물의 가스내의 질소의 량은 2.1 이하의 산도로 증가하며, 즉 플루오르화물의 소비 계수가 증가한다. 산도가 3.0이상이면, 플루오르는 염과함께 반응하지 않는다. 플루오르화질소의 합성은 용융물의 부피 단위(cm3)당 0.05 - 0.15 cm3/분의 플루오르 특정 유량으로 실시한다. 디플루오로디아진(N2F2)을 70부피% 수율로 제조하기 위한 온도는 80-100℃이며, 테트라플루오로히드라진(N2F4)을 40부피% 수율로 제조하기 위한 온도는 100-125℃이며, 디플루오로아민(NF2H)을 30부피% 수율로 제조하기 위한 온도는 125-135℃ 이다. 삼플루오르화질소는 138-153℃의 온도에서 65부피% 수율로 제조된다.The process is carried out at 80-100 ° C. to obtain the maximum difluorodiazine if necessary, at 110-125 ° C. to produce tetrafluorohydrazine, and 125-135 ° C. to produce difluoroamine. To be carried out in Nitrogen trifluoride is obtained at 138-153 ° C. Interaction products obtained as a result of fluorination in the melt are subjected to further gaseous fluorination at 200-450 ° C. This method is carried out according to the scheme shown in FIG. 1 below. Gaseous fluorine is fed to reactor location (I) along line (1), filled with a melt of ammonium acidity 2.1 to 3.0 and ammonia or ammonium bifluoride is fed to reactor along line (2). This reaction can utilize a reactor with an agitator, such as an impeller mixer, a jet bubbler, a liquid flow circuit or a circulation pipe. Hydrochloric acid in the synthesis reactor is automatically maintained within the ranges described above (2.1-3.0), for example by feeding ammonia or ammonium fluoride (or ammonium bifluoride) to the reaction volume. The amount of nitrogen in the gas of the composite increases with an acidity of 2.1 or less, ie the consumption coefficient of fluoride increases. If the acidity is 3.0 or more, fluorine does not react with the salt. The synthesis of nitrogen fluoride is carried out at a fluorine specific flow rate of 0.05-0.15 cm 3 / min per volume unit (cm 3 ) of the melt. The temperature for preparing difluorodiazine (N 2 F 2 ) in 70 volume% yield is 80-100 ° C., and the temperature for preparing tetrafluorohydrazine (N 2 F 4 ) in 40 volume% yield is 100-. 125 ° C., and the temperature for preparing difluoroamine (NF 2 H) in 30% by volume yield is 125-135 ° C. Nitrogen trifluoride is prepared in 65 vol% yield at a temperature of 138-153 ° C.

상기 반응기(위치 I)로부터 얻은 우세한 함량의 화합물과 플루오르화질소의 혼합물을 상-분리기(위치 II)에 공급하여 라인(4)에 따라서 상기 화합물을 정제하고 분리한다. 이들 단계는 공지 방법에 의해 실시된다.A predominant amount of compound and nitrogen fluoride mixture obtained from the reactor (position I) is fed to a phase-separator (position II) to purify and separate the compound according to line (4). These steps are carried out by known methods.

NF3수율을 90부피% 이상으로 증가시키기 위하여, 제1 방법 단계에서 액체상 반응기에서 형성된 플루오르화질소(NF2H, N2F2, N2F4)를 200-450℃에서 원소성 플루오르에 의해 부가적으로 플루오르화시킨다. 상기 부가적 플루오르화 단계는 가스상 플루오르화의 반응기(위치 III)에서 실현된다. 제1 단계에서 플루오르 유량에 따라서, 제2 단계에서는 라인(1a)을 따라서 액체상 반응기로부터 얻은 부분적으로 미반응 플루오르 또는 새로운 가스성 플루오르를 사용할 수 있다. 두 단계에서 플루오르의 특정 유량이 용융물의 cm3당 0.05 -0.1 cm3/분 범위내일 때, 새로운 플루오르는 제 2단계에서 플루오르 유량의 전체 값이 용융물 1 cm3당 0.15 cm3/분 F2미만으로 되지 않게 하는 유량으로 가스상 반응기에 공급된다.In order to increase the NF 3 yield to 90% by volume or more, nitrogen fluoride (NF 2 H, N 2 F 2 , N 2 F 4 ) formed in the liquid phase reactor in the first process step was subjected to elemental fluorine at 200-450 ° C. Additionally fluorinated. This additional fluorination step is realized in the reactor of gas phase fluorination (position III). Depending on the fluorine flow rate in the first stage, in the second stage, partially unreacted fluorine or fresh gaseous fluorine obtained from the liquid phase reactor along line 1 a can be used. When the specific flow rate of fluorine in the two stages is in the range of 0.05 -0.1 cm 3 / min per cm 3 of the melt, the new fluorine has a total value of fluorine flow rate in the second stage of less than 0.15 cm 3 / min F 2 per cm 3 of the melt It is supplied to the gas phase reactor at a flow rate such that

가스상 플루오르화 반응의 반응기는 벽이 200-450℃로 항온조절되는 빈 용기이며, 플루오르화질소 및 플루오르의 혼합물로 채워진다. 가스상 반응기로부터 라인(5)을 따라서 취한 삼플루오르화질소는 혼합물로부터 정제한다.The reactor of the gas phase fluorination reaction is an empty vessel whose walls are incubated at 200-450 ° C. and filled with a mixture of nitrogen fluoride and fluorine. Nitrogen trifluoride taken along line 5 from the gas phase reactor is purified from the mixture.

온도는 반응기 벽상에 장착된 열전지에 의해 측정한다. 하기는 본 발명을 실시하는 실시예이다.The temperature is measured by a thermocell mounted on the reactor wall. The following are examples of practicing the present invention.

플루오르화질소 제조Nitrogen Fluoride

약 47 mm 직경의 순환 파이프를 갖는 350 mm 길이 및 70 mm 직경의 원통형 반응기 (위치 1) (D/d ~ 1.5)는 플랫-블레이드 터빈형 혼합기 및 외부 벽상에 전기 히터를 구비하고 있다. 이 반응기에 플루오르화암모늄의 산성 염의 용융물 (산도 x = 2.1-3.0)을 채운다. 혼합기하의 용융물에 용융물 1 cm3당 0.05 -0.15 cm3/분의 유량으로 공급되는(라인(1)을 따라) 가스상 플루오르(F2)는 혼합기에 의해 부피적으로 분포된다. 가스성 반응 생성물은 상-분리기(위치 II)를 통하여 반응기로부터 제거되어 반응기(위치 III)로 연결되는 라인상의 밀폐 밸브에 있는 라인(4)을 따라 분리 및 정제 단계로 보내어진다. 80-155℃ 범위내의 용융 온도에 따라서 반응 생성물의 조성은 하기 표 1에 나타낸다. 반응온도의 추가의 상승은 반응 생성물과 함께 다량의 질소 형성을 초래하므로 이 방법은 플루오르화질소 합성용으로 효과가없다. 따라서, 상술한 온도 간격이 가장 적절하다. 방법 변수 및 그에 따른 결과는 하기 표 1에 나타낸다 (실시예 1-7).A 350 mm long and 70 mm diameter cylindrical reactor (position 1) (D / d-1.5) with a circulation pipe of about 47 mm diameter is equipped with a flat-blade turbine-type mixer and an electric heater on the outer wall. The reactor is charged with a melt of acidic salt of ammonium fluoride (acidity x = 2.1-3.0). The gaseous fluorine (F 2 ), which is fed to the melt under the mixer at a flow rate of 0.05 -0.15 cm 3 / min per cm 3 of melt (along line 1), is distributed in volume by the mixer. The gaseous reaction product is removed from the reactor via a phase-separator (position II) and sent to a separation and purification step along line 4 in a closed valve on the line leading to the reactor (position III). The composition of the reaction product according to the melting temperature in the range of 80-155 ° C. is shown in Table 1 below. The further rise in reaction temperature leads to the formation of large amounts of nitrogen with the reaction product and therefore this method is ineffective for the synthesis of nitrogen fluoride. Therefore, the above-described temperature interval is most appropriate. Method variables and the results accordingly are shown in Table 1 below (Examples 1-7).

삼플루오르화질소 함량이 우세한 혼합물의 제조Preparation of Mixtures with Predominant Nitrogen Trifluoride Content

이 방법은 순서도에 나타낸 도식에 따라서 실시한다. 그러나 이 경우 상분리기 (위치 II) 이후의 반응기(위치 1)로부터 제거된 생성물의 혼합물이 추가로 플루오르화 처리된다. 라인(4)상의 밀폐 밸브에서 상분리기(위치 II)로부터 나온 혼합물은 라인상의 열린 밸브를 따라 흘러 가스상 플루오르화 반응기(위치 III)로 들어간다. 이 반응기의 외부 표면은 전기 히터를 구비하고 있다. 가스성 플루오르는 라인(1a)을 따라서 공급되어 상 분리기로부터 얻은 시약이 채워진 상기 반응기(위치 III)에 들어간다. 플루오르가 용융물 1 cm3당 0.05 -0.1cm3/분의 특정 유량으로 공급(반응기(위치 I)에서)되면, 새로운 플루오르는 2개 단계에서 플루오르의 전체 유량이 0.15cm3/(cm3*분)이상으로 되지 않게 가스상 반응기에 공급된다. 반응기 (위치 III)에서 플루오르화 반응은 200-450℃의 온도에서 실시된다. 온도는 반응기 벽상에 설치된 열전지에 의해 측정된다.This method is carried out according to the scheme shown in the flowchart. In this case, however, the mixture of products removed from the reactor (position 1) after the phase separator (position II) is further fluorinated. In a closed valve on line 4 the mixture from the phase separator (position II) flows along an open valve on the line and enters the gas phase fluorination reactor (position III). The outer surface of the reactor is equipped with an electric heater. Gaseous fluorine is fed along line 1 a to the reactor (position III) filled with reagents obtained from the phase separator. When fluorine is the melt flow rate of 1 cm 0.05 -0.1cm in particular 3 / minute feed (in the reactor (position I)) per 3, new fluorine is the total flow rate of the fluorine 0.15cm 3 / (cm 3 * min in two steps It is supplied to the gas phase reactor so as not to be higher than). In the reactor (position III) the fluorination reaction is carried out at a temperature of 200-450 ° C. The temperature is measured by a thermocell installed on the reactor wall.

제1 단계에서 용융 온도 및 제2 방법 단계에서 반응기 벽 온도에 따라 얻은 삼플루오르화질소 값은 표 2에 나타낸다 (실시예 8-18).The nitrogen trifluoride values obtained according to the melting temperature in the first step and the reactor wall temperature in the second process step are shown in Table 2 (Examples 8-18).

Claims (8)

화학식 NH4H(x-1)Fx(x = 2.1 - 3.0)의 산성 플루오르화암모늄을 가스성 플루오르를 사용하여 플루오르화시키는 것에 의해 플루오르화질소를 제조하는 방법에 있어서,In a process for producing nitrogen fluoride by fluorinating an acidic ammonium fluoride of formula NH 4 H (x-1) F x (x = 2.1-3.0) with gaseous fluorine, 암모니아, 플루오르, 바이플루오르 암모니아 등의 플루오르화수소의 용융물과 관련된 교반을 실시하며, 수직방향으로 용융물의 흐름을 구성하는 방법으로 시약의 활성화된 순환을 제공하며, 제조하는 플루오르에 따라 80-153℃의 온도변화 하에서 프로세스를 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.Agitating associated with a melt of hydrogen fluoride such as ammonia, fluorine, bifluor ammonia, etc., and providing an activated circulation of the reagents in a way that constitutes the flow of the melt in a vertical direction, and at 80-153 ° C. depending on the fluorine produced. Characterized in that the process is carried out under temperature changes. 제 1항에 있어서, 용융물중에서 플루오르화반응의 결과로서 얻은 상호반응 생성물을 가스상 플루오르화 처리시키는 것을 특징으로 하는 방법.The process of claim 1, wherein the reaction product obtained as a result of the fluorination reaction in the melt is subjected to a gas phase fluorination treatment. 제 2항에 있어서, 상기 추가의 가스상 플루오르화 반응을 200-450℃에서 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.3. The process of claim 2, wherein said further gas phase fluorination is carried out at 200-450 ° C. 제 1항에 있어서, 80-100℃에서 디플루오로디아진(N2F2)을 얻는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1, wherein difluorodiazine (N 2 F 2 ) is obtained at 80-100 ° C. 제 1항에 있어서, 110-125℃에서 테트라플루오로히드라진(N2F4)을 얻는 것을 특징으로 하는 방법.A process according to claim 1, wherein tetrafluorohydrazine (N 2 F 4 ) is obtained at 110-125 ° C. 제 1항에 있어서, 125-135℃에서 디플루오로아민(NF2H)을 얻는 것을 특징으로 하는 방법.A process according to claim 1, wherein difluoroamine (NF 2 H) is obtained at 125-135 ° C. 제 1항에 있어서, 138-153℃에서 삼플루오르화질소(NF3)를 얻는 것을 특징으로 하는 방법.A process according to claim 1, wherein nitrogen trifluoride (NF 3 ) is obtained at 138-153 ° C. 제 1항 내지 제 7항중 어느 한항에 있어서, 액상 플루오르화반응의 안전성을 높이기 위해 0.5 - 3.0 기압을 유지하는 것을 특징으로 하는 방법.8. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that it maintains 0.5-3.0 atmospheres in order to increase the safety of the liquid fluorination reaction.
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SU1530238A1 (en) * 1988-01-05 1989-12-23 Предприятие П/Я Р-6956 Gas-liquid reaction vessel with circuit
US5637285A (en) * 1996-01-30 1997-06-10 Air Products And Chemicals, Inc. Process for nitrogen trifluoride synthesis

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