[go: up one dir, main page]

JP4624905B2 - Method for producing nitrogen trifluoride - Google Patents

Method for producing nitrogen trifluoride Download PDF

Info

Publication number
JP4624905B2
JP4624905B2 JP2005313361A JP2005313361A JP4624905B2 JP 4624905 B2 JP4624905 B2 JP 4624905B2 JP 2005313361 A JP2005313361 A JP 2005313361A JP 2005313361 A JP2005313361 A JP 2005313361A JP 4624905 B2 JP4624905 B2 JP 4624905B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
nitrogen trifluoride
reactor
producing nitrogen
reaction
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005313361A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007119294A5 (en
JP2007119294A (en
Inventor
博基 大野
敏夫 大井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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 Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP2005313361A priority Critical patent/JP4624905B2/en
Publication of JP2007119294A publication Critical patent/JP2007119294A/en
Publication of JP2007119294A5 publication Critical patent/JP2007119294A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4624905B2 publication Critical patent/JP4624905B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

本発明は、フッ素ガス(F2ガス)とアンモニアガス(NH3ガス)とを、希釈ガスの存在下、気相中、無触媒条件で反応させて三フッ化窒素(NF3)を効率的に製造する方法
に関する。
The present invention efficiently reacts nitrogen gas trifluoride (NF 3 ) by reacting fluorine gas (F 2 gas) and ammonia gas (NH 3 gas) in the gas phase in the presence of a diluent gas under non-catalytic conditions. It relates to a manufacturing method.

NF3は、例えば半導体デバイス製造プロセスにおけるドライエッチング用ガスやクリ
ーニングガス等に使用される。その製造方法としては、一般に化学法と電解法とに大別される。化学法としては、例えば、(1)溶融酸性フッ化アンモニウム中にF2ガスとNH3ガスとを吹き込む方法(特公昭55−8926号公報(特許文献1)参照)、(2)F2
ガスとNH3ガスとを直接反応させる方法(特開平2−255513号公報(特許文献2
)、特開平5−105411号公報(特許文献3)参照)、等が知られている。
NF 3 is used, for example, as a dry etching gas or a cleaning gas in a semiconductor device manufacturing process. In general, the production method is roughly classified into a chemical method and an electrolytic method. As the chemical method, for example, (1) a method of blowing F 2 gas and NH 3 gas into molten ammonium acid fluoride (see Japanese Patent Publication No. 55-8926 (Patent Document 1)), (2) F 2
A method of directly reacting a gas and NH 3 gas (Japanese Patent Laid-Open No. 2-255513 (Patent Document 2)
JP, 5-105411, A (patent documents 3)) etc. are known.

一方、電解法としては、例えば、溶融酸性フッ化アンモニウムを電解液として、(3)黒鉛(グラファイト)を陽極として電解する方法、(4)ニッケルを陽極として電解する方法、等が知られている。また、Ruffらは、F2とNH3を気相中で反応させ、6%以下の収率ではあるが化学法によりNF3を合成し(Z.anorg.allg.chem
.197,395(1931)(非特許文献1)参照)、Morrowらも同様に気相でNF3を収率24.3%で合成したことを報告している(J.Amer.Chem.So
c.82.5301(1960)(非特許文献2)参照)。
On the other hand, as an electrolytic method, for example, (3) a method of electrolysis using graphite ammonium as an anode, (4) a method of electrolysis using nickel as an anode, etc. are known. . Ruff et al. Reacted F 2 and NH 3 in the gas phase and synthesized NF 3 by a chemical method with a yield of 6% or less (Z. anorg.allg.chem).
. 197, 395 (1931) (see Non-Patent Document 1), Morrow et al. Also reported that NF 3 was synthesized in the gas phase in a yield of 24.3% (J. Amer. Chem. So).
c. 82.5301 (1960) (see Non-Patent Document 2)).

従来のF2ガスとNH3を反応させてNF3を合成する直接フッ素化反応は、極めて反応
性に富むF2ガスを用いるため、爆発や腐食の危険があり、またこれらの反応は反応熱が
大きく、反応器内の温度が上昇し副反応や生成したNF3の分解や副反応によりN2、HF、N22、N2O、NH4F(フッ化アンモニウム)やNH4HF2(酸性フッ化アンモニウム)等が生成して収率が低下したり、NH4FやNH4HF2の固体分により反応器や配管
が閉塞するという問題点があった。
Direct fluorination reaction to synthesize NF 3 by reacting conventional F 2 gas and NH 3, since the use of F 2 gas rich in highly reactive, there is a risk of explosion or corrosion, also these reactions reaction heat And the temperature in the reactor rises, causing side reactions and decomposition or side reactions of the produced NF 3 , resulting in N 2 , HF, N 2 F 2 , N 2 O, NH 4 F (ammonium fluoride) and NH 4 HF 2 (acidic ammonium fluoride) and the like are produced, resulting in a decrease in yield, and there is a problem that the reactor and piping are blocked due to the solid content of NH 4 F and NH 4 HF 2 .

これらの問題点のうち、反応器や配管の閉塞等については、特開平2−255511号公報(特許文献4)および特開平2−255512号公報(特許文献5)に、薄い直方体様の反応器で、その上方にアンモニアガス吹き込み管を、側面にフッ素ガス吹き込み管を持つ反応器を用いること、また反応器を80〜250℃に保たれた熱媒槽内に設置することで改善されることが示されている。しかし、収率はどちらの方法によっても17%(NH3基準)程度と低い。また、特開平2−255513号公報(特許文献2)では、NH3ガスに対して3〜20倍のF2ガスを用いることにより収率59.5%(NH3基準)まで向上することを示しているが、F2基準での収率が悪く経済的ではない。 Among these problems, the reactor and piping clogging, etc., are described in JP-A-2-255511 (Patent Document 4) and JP-A-2-255512 (Patent Document 5). Therefore, it can be improved by using a reactor having an ammonia gas blowing tube above it and a fluorine gas blowing tube on the side, and installing the reactor in a heat medium tank maintained at 80 to 250 ° C. It is shown. However, the yield is as low as 17% (NH 3 basis) by either method. JP-A-2-255513 (Patent Document 2) discloses that the yield can be improved to 59.5% (based on NH 3 ) by using 3 to 20 times as much F 2 gas as NH 3 gas. As shown, the yield based on F 2 is poor and not economical.

特開平5−105411号公報(特許文献3)には、反応器内部において原料ガスを反応器内壁に沿って螺旋状に流して原料ガスを混合、反応させることにより、反応器および配管の閉塞がなく、収率63%(NH3基準)まで向上することを示している。しかしな
がら、高価なF2ガスを原料として用いるため、収率のさらなる向上が課題である。
In Japanese Patent Laid-Open No. 5-105411 (Patent Document 3), the reactor gas and the piping are blocked by mixing and reacting the source gas by flowing the source gas spirally along the inner wall of the reactor inside the reactor. It shows that the yield is improved to 63% (NH 3 standard). However, since expensive F 2 gas is used as a raw material, further improvement in yield is a problem.

特開2001−322806号公報(特許文献6)は、希釈ガスの存在下、80℃以下で反応を行なうことにより収率約76%(F2基準)まで向上することを示しているが、
反応器の閉塞や収率向上に対する課題がある。
特公昭55−8926号公報 特開平2−255513号公報 特開平5−105411号公報 特開平2−255511号公報 特開平2−255512号公報 特開2001−322806号公報 Z.anorg.allg.chem.197,395(1931) J.Amer.Chem.Soc.82.5301(1960)
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-322806 (Patent Document 6) shows that the yield is improved to about 76% (F 2 basis) by carrying out the reaction at 80 ° C. or lower in the presence of a diluent gas.
There are problems with reactor clogging and yield improvement.
Japanese Patent Publication No.55-8926 JP-A-2-255513 JP-A-5-105411 JP-A-2-255511 JP-A-2-255512 JP 2001-322806 A Z. anorg. allg. chem. 197, 395 (1931) J. et al. Amer. Chem. Soc. 82.5301 (1960)

本発明は、上記のような従来技術に伴う問題を解決しようとするものであって、F2
スとNH3ガスとを反応させて、NF3を直接フッ素化法により、工業的に安全かつ収率よく連続的に製造することができる方法を提供することを解決課題とする。
The present invention is intended to solve the problems associated with the prior art as described above, and reacts F 2 gas and NH 3 gas to produce NF 3 directly by an industrial fluorination method. It is an object of the present invention to provide a method capable of continuously producing with high yield.

本発明者らは、前記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、F2ガスとNH3ガスとを管状反応器に供給して、希釈ガスの存在下、気相中、無触媒条件で反応させて、主としてNF3からなるガス生成物と主としてフッ化アンモニウムおよび/または酸性フッ化アンモ
ニウムからなる固形生成物(固体生成物)を生成させる三フッ化窒素の製造方法において、前記管状反応器および/または配管の内壁に付着した前記固形生成物を不活性ガスの存在下で加熱処理して除去することにより、収率よく連続的にNF3を製造することができ
ることを見出した。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have supplied F 2 gas and NH 3 gas to a tubular reactor, and reacted in the presence of a diluent gas in the gas phase in a non-catalytic condition. In the method for producing nitrogen trifluoride, wherein a gas product mainly composed of NF 3 and a solid product (solid product) mainly composed of ammonium fluoride and / or acidic ammonium fluoride are produced, the tubular reactor and It has been found that NF 3 can be continuously produced in good yield by removing the solid product adhering to the inner wall of the pipe by heat treatment in the presence of an inert gas.

また、F2とNH3との反応においてNH3中の水素原子1個をフッ素原子1個に置換す
る場合、約−110Kcal/molの大きな反応熱が発生する。したがって、F2ガス
とNH3ガスとを反応させる直接フッ素化反応によりNF3を製造する場合、約−330Kcal/molの大きな反応熱が発生し、局部的に温度が高くなる。反応器内の温度が高くなると目的のNF3生成反応〔下記式(1)〕以外に副反応〔下記式(2)〕が支配的
に起こる。
In addition, when one hydrogen atom in NH 3 is replaced with one fluorine atom in the reaction between F 2 and NH 3 , a large reaction heat of about −110 Kcal / mol is generated. Therefore, when NF 3 is produced by direct fluorination reaction in which F 2 gas and NH 3 gas are reacted, a large reaction heat of about −330 Kcal / mol is generated, and the temperature is locally increased. When the temperature in the reactor increases, a side reaction [the following formula (2)] occurs predominantly in addition to the target NF 3 production reaction [the following formula (1)].

4NH3 + 3F2 → NF3 + 3NH4F (1)
2NH3 + 3F2 → N2 + 6HF (2)
本発明者らは、選択的に上記式(1)の反応を進行させるため鋭意検討を重ねた結果、固形生成物の付着による線速度の上昇、ガスの乱流、冷却効率の低下等による収率の低下も反応温度と密接に関連していることを見出した。
4NH 3 + 3F 2 → NF 3 + 3NH 4 F (1)
2NH 3 + 3F 2 → N 2 + 6HF (2)
As a result of intensive studies to selectively advance the reaction of the above formula (1), the present inventors have found that the linear velocity increases due to adhesion of the solid product, gas turbulence, reduction of cooling efficiency, etc. We found that the rate drop was also closely related to the reaction temperature.

その結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の[1]〜[29]に示されるNF3の製造方法である。
[1]フッ素ガスとアンモニアガスとを管状反応器に供給して、希釈ガスの存在下、気相中、無触媒条件で反応させて、主として三フッ化窒素からなるガス生成物と主としてフッ化アンモニウムおよび/または酸性フッ化アンモニウムからなる固形生成物とを生成させる三フッ化窒素の製造方法であって、前記管状反応器および/または配管の内壁に付着した前記固形生成物を不活性ガスの存在下で加熱処理して除去することを特徴とする三フッ化窒素の製造方法。
As a result, the present invention has been completed.
That is, the present invention is a method for producing NF 3 shown in the following [1] to [29].
[1] Fluorine gas and ammonia gas are supplied to a tubular reactor and reacted in the gas phase in the presence of a diluent gas in a non-catalytic condition to produce a gas product mainly composed of nitrogen trifluoride and mainly fluorinated. A method for producing nitrogen trifluoride for producing a solid product comprising ammonium and / or ammonium acid fluoride, wherein the solid product adhering to the inner wall of the tubular reactor and / or piping is treated with an inert gas. A method for producing nitrogen trifluoride, which is removed by heat treatment in the presence.

[2]前記管状反応器を2つ以上使用し、かつ、これら2つ以上の管状反応器を切り替えながら上記反応を行なうことを特徴とする上記[1]に記載の三フッ化窒素の製造方法。   [2] The method for producing nitrogen trifluoride according to the above [1], wherein the reaction is carried out using two or more tubular reactors and switching between the two or more tubular reactors. .

[3]前記管状反応器が、その長さ方向が鉛直方向となるように設置されていることを
特徴とする上記[1]または[2]に記載の三フッ化窒素の製造方法。
[4]前記管状反応器内部のガスの流れが、鉛直下向きであることを特徴とする上記[1]〜[3]のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。
[3] The method for producing nitrogen trifluoride according to the above [1] or [2], wherein the tubular reactor is installed so that a length direction thereof is a vertical direction.
[4] The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of the above [1] to [3], wherein the gas flow inside the tubular reactor is vertically downward.

[5]長さ方向が鉛直方向となるように設置された管状反応器の上部からフッ素ガスとアンモニアガスとを供給して、希釈ガスの存在下、気相中、無触媒条件で反応させて、主として三フッ化窒素からなるガス生成物と主としてフッ化アンモニウムおよび/または酸性フッ化アンモニウムからなる固形生成物とを生成させる三フッ化窒素の製造方法であって、前記管状反応器を2つ以上使用し、かつ、これら2つ以上の管状反応器を切り替えながら上記反応を行い、  [5] Fluorine gas and ammonia gas are supplied from the upper part of the tubular reactor installed so that the length direction is the vertical direction, and the reaction is performed in the gas phase in the presence of a diluent gas under non-catalytic conditions. A method for producing nitrogen trifluoride that produces a gas product mainly composed of nitrogen trifluoride and a solid product mainly composed of ammonium fluoride and / or ammonium acid fluoride, wherein two tubular reactors are provided. Using the above, and performing the above reaction while switching these two or more tubular reactors,
前記管状反応器に装着された、振動発生装置および/または掻き取り機により、前記管状反応器の内壁に付着した前記固形生成物の一部を除去し、かつ、前記管状反応器の内壁に残存した前記固形生成物および/または配管の内壁に付着した前記固形生成物を不活性ガスの存在下で加熱処理して除去することを特徴とする三フッ化窒素の製造方法。  A part of the solid product adhering to the inner wall of the tubular reactor is removed by the vibration generator and / or scraper attached to the tubular reactor, and remains on the inner wall of the tubular reactor. A method for producing nitrogen trifluoride, comprising removing the solid product and / or the solid product adhering to the inner wall of the pipe by heat treatment in the presence of an inert gas.

[6]前記振動発生装置が前記反応器の外部に装着されたエアーノッカーおよび/またはエア式ピストンバイブレ−タであり、該振動発生装置により前記固形生成物を払い落として除去することを特徴とする[5]に記載の三フッ化窒素の製造方法。  [6] The vibration generator is an air knocker and / or an air-type piston vibrator attached to the outside of the reactor, and the solid product is removed by the vibration generator and removed. The method for producing nitrogen trifluoride according to [5].

[7]前記掻き取り機を、前記管状反応器内部を鉛直上下方向に自在に駆動させて前記固形生成物を掻き取り除去することを特徴とする[5]に記載の三フッ化窒素の製造方法[7] The production of nitrogen trifluoride according to [5], wherein the scraper drives the inside of the tubular reactor freely in the vertical and vertical directions to scrape and remove the solid product. Method
.

[8]前記掻き取り機を、前記管状反応器の半径方向断面の中心を通る鉛直軸を中心軸として該反応器内部を自在に回転させて前記固形生成物を掻き取り除去することを特徴とする[5]または[7]に記載の三フッ化窒素の製造方法。[8] The scraper is configured to scrape and remove the solid product by freely rotating the inside of the reactor around a vertical axis passing through the center of the radial cross section of the tubular reactor as a central axis. The method for producing nitrogen trifluoride according to [5] or [7].

[9]前記フッ素ガスが、酸素および酸素含有化合物の合計含有量が0.1vol%以下ならびにテトラフルオロメタンの含有量が50volppm以下の高純度フッ素ガスであることを特徴とする[1]〜[8]のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法
[9] The fluorine gas is a high-purity fluorine gas having a total content of oxygen and an oxygen-containing compound of 0.1 vol% or less and a content of tetrafluoromethane of 50 vol ppm or less. 8] The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of the above .

[10]前記アンモニアガスが、酸素および酸素含有化合物の合計含有量が10volppm以下ならびに油分の含有量が2質量ppm以下の高純度アンモニアガスであることを特徴とする[1]〜[9]のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。[10] The [1] to [9], wherein the ammonia gas is a high-purity ammonia gas having a total content of oxygen and an oxygen-containing compound of 10 volppm or less and an oil content of 2 massppm or less. The manufacturing method of nitrogen trifluoride in any one.

[11]前記高純度フッ素ガス中に含まれる酸素含有化合物が、NO、NO[11] The oxygen-containing compound contained in the high-purity fluorine gas is NO, NO 22 、N, N 22 O、CO、COO, CO, CO 22 、H, H 22 O、OFO, OF 22 およびOAnd O 22 F 22 からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合At least one compound selected from the group consisting of
物であることを特徴とする[9]に記載の三フッ化窒素の製造方法。The method for producing nitrogen trifluoride according to [9], wherein the method is a product.

[12]前記高純度アンモニアガス中に含まれる酸素含有化合物が、NO、NO[12] The oxygen-containing compound contained in the high-purity ammonia gas is NO, NO 22 、N, N 22 O、CO、COO, CO, CO 22 およびHAnd H 22 Oからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であることBe at least one compound selected from the group consisting of O
を特徴とする[10]に記載の三フッ化窒素の製造方法。[10] The method for producing nitrogen trifluoride according to [10].

[13]フッ素ガスとアンモニアガスとを60℃以下の温度で反応させることを特徴とする[1]〜[12]のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。[13] The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of [1] to [12], wherein fluorine gas and ammonia gas are reacted at a temperature of 60 ° C. or lower.

[14]前記管状反応器が冷却構造を有することを特徴とする[1]〜[13]のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。[14] The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of [1] to [13], wherein the tubular reactor has a cooling structure.

[15]フッ素ガスとアンモニアガスとを、モル比(フッ素ガス:アンモニアガス)が1:1〜1:2の範囲で供給することを特徴とする[1]〜[14]のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。[15] The method according to any one of [1] to [14], wherein the fluorine gas and the ammonia gas are supplied in a molar ratio (fluorine gas: ammonia gas) range of 1: 1 to 1: 2. Of manufacturing nitrogen trifluoride.

[16]前記希釈ガスが、窒素、ヘリウム、アルゴン、六弗化硫黄、ヘキサフルオロエタン、オクタフルオロプロパンおよび三フッ化窒素からなる群より選ばれる少なくとも1種のガスであることを特徴とする[1]〜[15]のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。[16] The dilution gas is at least one gas selected from the group consisting of nitrogen, helium, argon, sulfur hexafluoride, hexafluoroethane, octafluoropropane, and nitrogen trifluoride. 1]-[15] The manufacturing method of the nitrogen trifluoride in any one of.

[17]希釈ガスを循環使用することを特徴とする[1]〜[16]のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。[17] The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of [1] to [16], wherein a dilution gas is used in a circulating manner.

[18]前記反応後、未反応のフッ素ガスをアルカリ水溶液および/またはアルミナで処理することを特徴とする[1]〜[17]のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。[18] The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of [1] to [17], wherein after the reaction, unreacted fluorine gas is treated with an alkaline aqueous solution and / or alumina.

[19]前記不活性ガスが、窒素、ヘリウム、アルゴンからなる群より選ばれる少なくとも1種のガスであることを特徴とする[1]〜[18]のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。[19] The nitrogen trifluoride according to any one of [1] to [18], wherein the inert gas is at least one gas selected from the group consisting of nitrogen, helium, and argon. Production method.

[20]前記加熱処理を135℃以上で実施することを特徴とする[1]〜[19]のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。[20] The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of [1] to [19], wherein the heat treatment is performed at 135 ° C. or higher.

[21]前記フッ素ガスの供給濃度が3モル%以下であることを特徴とする[1]〜[20]のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。[21] The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of [1] to [20], wherein the supply concentration of the fluorine gas is 3 mol% or less.

[22]前記アンモニアガスの供給濃度が6モル%以下であることを特徴とする[1]〜[21]のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。[22] The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of [1] to [21], wherein the supply concentration of the ammonia gas is 6 mol% or less.

[23]フッ素ガスとアンモニアガスとを0.05〜1.0MPaの圧力で反応させることを特徴とする[1]〜[22]のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。[23] The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of [1] to [22], wherein fluorine gas and ammonia gas are reacted at a pressure of 0.05 to 1.0 MPa.
[24]前記2つ以上の管状反応器のうちの少なくとも1つを用いてフッ素ガスとアンモニアガスとを反応させ、該反応に使用していない残りの管状反応器の内壁に残存した前記固形生成物および/または配管の内壁に付着した前記固形生成物を不活性ガスの存在下で加熱処理して除去することを特徴とする[2]および[5]〜[23]のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。  [24] The solid product remaining on the inner wall of the remaining tubular reactor not used for the reaction by reacting fluorine gas and ammonia gas using at least one of the two or more tubular reactors [2] and [5] to [23], wherein the solid product adhering to the inner wall of the product and / or the piping is removed by heat treatment in the presence of an inert gas. A method for producing nitrogen trifluoride.

本発明によれば、F2ガスとNH3ガスとを反応させるNF3製造方法において反応器や
配管の閉塞等による収率の低下等の課題、問題に対して、管状反応器や配管の内壁に付着した主としてフッ化アンモニウムおよび/または酸性フッ化アンモニウムからなる固形生成物を不活性ガスの存在下で加熱処理することにより、連続的かつ収率よく経済的にNF3を製造できる方法を提供できる。
According to the present invention, an inner wall of a tubular reactor or piping is used to solve problems and problems such as a decrease in yield due to blockage of the reactor and piping in the NF 3 manufacturing method in which F 2 gas and NH 3 gas are reacted. Provided a method for producing NF 3 continuously and in a good yield economically by heat-treating a solid product mainly composed of ammonium fluoride and / or acid ammonium fluoride adhering to the surface in the presence of an inert gas. it can.

また、NF3中に含まれるCF4等の難分離物や微量不純物等の含有量を抑制するために高純度F2ガスと高純度NH3ガスを反応させることにより連続的かつ収率よく経済的にNF3を製造できる方法を提供できる。 In addition, in order to suppress the content of difficult-to-separate substances such as CF 4 and trace impurities contained in NF 3 , it is possible to continuously and economically react with high purity F 2 gas and high purity NH 3 gas. In particular, a method capable of producing NF 3 can be provided.

以下、本発明の好ましい態様について詳しく説明する。
まず、本発明に用いられる三フッ化窒素の製造装置について説明する。この製造装置は、フッ素ガス供給手段、アンモニアガス供給手段、反応器を有する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
First, the apparatus for producing nitrogen trifluoride used in the present invention will be described. This manufacturing apparatus has a fluorine gas supply means, an ammonia gas supply means, and a reactor.

反応器は、反応温度制御手段(たとえば冷却構造)を有することが好ましく、たとえば、ジャケット型管状反応器が挙げられる。また、反応器には、反応器内壁に付着した固形生成物を除去するための装置が装着されていることが好ましい。このような装置としては、振動発生装置および掻き取り機が挙げられる。振動発生装置および掻き取り機は、いずれか一方を使用してもよいが、併用することが好ましい。   The reactor preferably has a reaction temperature control means (for example, a cooling structure), and examples thereof include a jacket-type tubular reactor. Moreover, it is preferable that the reactor is equipped with an apparatus for removing the solid product adhering to the inner wall of the reactor. Such devices include vibration generators and scrapers. Either one of the vibration generator and the scraper may be used, but is preferably used in combination.

上記振動発生装置としては、エアーノッカーとエア式ピストンバイブレ−タが挙げられる。エアーノッカーは、反応器外部に1個以上、好ましくは2個以上具備され、反応器内壁に付着した固形生成物にタイマー等により周期的に衝撃を与えて固形生成物を払い落し、反応器の閉塞を防止する装置である。エア式ピストンバイブレ−タは、例えば、マフラ−、ウェカバ−、Oリング、ピストン、シリンダ−、テーパ−スプリング等から構成され、ピストンの縦振動を応用した振動技術により固形物を取り除き、反応器の閉塞防止やすべり促進等の作用効果がある。すなわち、エア式ピストンバイブレ−タ装置は、反応器外部に1個以上、好ましくは2個以上具備され、反応器内壁に付着した固形生成物に衝撃を与えて固形生成物を払い落し、反応器の閉塞を防止する装置である。   Examples of the vibration generator include an air knocker and an air type piston vibrator. One or more, preferably two or more air knockers are provided outside the reactor, and the solid product adhering to the inner wall of the reactor is periodically impacted by a timer or the like to drop off the solid product. It is a device that prevents blockage. The pneumatic piston vibrator is composed of, for example, a muffler, a web cover, an O-ring, a piston, a cylinder, a taper spring, and the like. There are effects such as blocking prevention and sliding promotion. That is, one or more, preferably two or more, air-type piston vibrator devices are provided outside the reactor, and the solid product attached to the inner wall of the reactor is impacted to drop off the solid product. It is a device that prevents the blockage of the.

上記掻き取り機は、反応器の断面と同形状であり、ガスの通過を妨げないような構造であれば特に限定されないが、リング状薄板に支持棒が具備されたものが好ましく用いられる。また、管状反応器をその長さ方向が鉛直方向となるように設置した場合、上記掻き取り機は、反応器内部を鉛直上下方向に自在に駆動できること、および/または、反応器の半径方向断面の中心を通る鉛直軸を中心軸としてこの反応器内部を自在に回転できることが好ましい。   The scraper is not particularly limited as long as it has the same shape as the cross section of the reactor and does not hinder the passage of gas, but a ring-shaped thin plate provided with a support rod is preferably used. Further, when the tubular reactor is installed so that its longitudinal direction is the vertical direction, the scraper can freely drive the inside of the reactor in the vertical vertical direction and / or the radial cross section of the reactor. It is preferable that the inside of the reactor can be freely rotated about a vertical axis passing through the center of the reactor.

また、本発明に用いられる製造装置は、上記反応器から除去された固形生成物を貯留する手段および固形生成物とガス成分とを分離する手段を有することが好ましい。具体的には、上記反応器の下部に、固形分を分離、排出する装置(以下、「固体分離排出装置」という)が設置されていることが好ましい。前記固体分離排出装置は、その断面が反応器の断面より大きいことが好ましい。より具体的には、定期的に交換可能な固体貯溜槽が好ましく、槽を直列に2つを設けてロ−タリーバルブで2槽間を切り離すことができる構造や槽を2基設けて切り替えることができる構造を有することが好ましい。また、前記固体分離排出装置は、上部に目的物のNF3および希釈ガスを次工程へと導くガス排出ラインが
フィルターを介して具備されていることが好ましい。このフィルターによりガスと共に同伴される微量の固形分を除去することができる。さらに、ガス排出ラインを例えば2ライン設けて、ガス流れを定期的に切り替え、連続的に稼働させることがより好ましい。
Moreover, it is preferable that the manufacturing apparatus used for this invention has a means to store the solid product removed from the said reactor, and a means to isolate | separate a solid product and a gas component. Specifically, it is preferable that an apparatus for separating and discharging a solid content (hereinafter referred to as “solid separation / discharge apparatus”) is installed at the lower part of the reactor. The solid separation / discharge device preferably has a cross section larger than that of the reactor. More specifically, a solid storage tank that can be exchanged periodically is preferable, and two tanks are provided in series, and two tanks and tanks that can be separated from each other by a rotary valve are provided and switched. It is preferable to have a structure capable of Moreover, it is preferable that the solid separation / discharge device is provided with a gas discharge line through a filter at the upper part for introducing the target NF 3 and dilution gas to the next step. This filter can remove a small amount of solids accompanying the gas. Furthermore, it is more preferable that two gas discharge lines are provided, for example, and the gas flow is switched periodically to operate continuously.

フッ素ガス供給手段、アンモニアガス供給手段および使用する反応器を切り替える手段は従来公知のものを使用することができる。
上記構成装置および部品のうち、フィルター以外の装置および部品の材質はSUS316が好ましい。
A conventionally well-known thing can be used for a fluorine gas supply means, an ammonia gas supply means, and the means to switch the reactor to be used.
Of the above-described constituent devices and parts, the material of the devices and parts other than the filter is preferably SUS316.

次に、本発明の三フッ化窒素の製造方法について説明する。本発明では、上記のような反応器を2つ以上使用し、これら2つ以上の反応器を切り替えながら反応を行う。原料であるF2ガスとNH3ガスとは、それぞれ異なる配管で反応器内に供給し、反応器内で初めて接触、混合する必要がある。F2ガスとNH3ガスとを反応器入口で混合して反応器に供給すると混合部で反応が進行し、固形分が生成して配管が閉塞するため好ましくない。 Next, the manufacturing method of the nitrogen trifluoride of this invention is demonstrated. In the present invention, two or more reactors as described above are used, and the reaction is performed while switching these two or more reactors. The raw material F 2 gas and NH 3 gas need to be supplied into the reactor through different pipes and contacted and mixed for the first time in the reactor. When F 2 gas and NH 3 gas are mixed at the reactor inlet and supplied to the reactor, the reaction proceeds in the mixing section, solids are generated and the piping is blocked, which is not preferable.

2ガスを用いる直接フッ素化反応では極めて反応性に富むF2ガスを用いるため、水素を含有するNH3をF2と高濃度で反応させることは、燃焼や爆発の危険が生じ、さらに大きな反応熱により温度が上昇して目的物であるNF3の収率が低下するなどのため、好ま
しくない。このため、F2ガスおよびNH3ガスは希釈して低濃度領域で反応させる必要がある。F2ガスは希釈ガスで希釈して供給ガス全量の3モル%以下で供給することが好ま
しく、NH3ガスは希釈ガスで希釈して供給ガス全量の6モル%以下で供給することが好
ましい。つまり、原料ガス(NH3ガスおよびF2ガス)が合計9モル%以下で希釈ガスが91モル%以上であることが好ましい。NH3ガス濃度が6モル%を超え、フッ素ガスが
3モル%を超えると、反応熱が大きくなるなど温度の急激な上昇、燃焼や爆発等の危険が生じるため好ましくない。前記希釈ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴン、六弗化イオウ、ヘキサフルオロエタン、オクタフルオロプロパンおよび三フッ化窒素などの不活性ガスが挙げられる。これらの希釈ガスは単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。また、これらの希釈ガスのうち、希釈ガスの比熱、蒸留工程での分離・精製等を考慮すると、六弗化硫黄、ヘキサフルオロエタンおよびオクタフルオロプロパンが好ましい。
The direct fluorination reaction using F 2 gas uses an extremely reactive F 2 gas. Therefore, reacting NH 3 containing hydrogen with F 2 at a high concentration causes a risk of combustion and explosion, and is even greater. This is not preferred because the temperature rises due to the heat of reaction and the yield of the target product, NF 3 , decreases. For this reason, it is necessary to dilute the F 2 gas and the NH 3 gas to react in a low concentration region. The F 2 gas is preferably diluted with a diluent gas and supplied at 3 mol% or less of the total amount of the supply gas, and the NH 3 gas is preferably diluted with a dilution gas and supplied at 6 mol% or less of the total amount of the supply gas. That is, it is preferable that the raw material gases (NH 3 gas and F 2 gas) are 9 mol% or less in total and the dilution gas is 91 mol% or more. If the NH 3 gas concentration exceeds 6 mol% and the fluorine gas exceeds 3 mol%, there is a risk of a sudden rise in temperature such as an increase in reaction heat, combustion, or explosion, which is not preferable. Examples of the dilution gas include inert gases such as nitrogen, helium, argon, sulfur hexafluoride, hexafluoroethane, octafluoropropane, and nitrogen trifluoride. These diluent gases can be used alone or in admixture of two or more. Of these dilution gases, sulfur hexafluoride, hexafluoroethane, and octafluoropropane are preferred in consideration of the specific heat of the dilution gas, separation / purification in the distillation step, and the like.

また、F2ガスとNH3ガスは、モル比(F2ガス:NH3ガス)が1:1〜1:2の範囲で反応器に供給されることが好ましい。F2ガスを過剰に供給すると反応熱が大きくなる
など温度の急激な上昇、燃焼や爆発等の危険が生じるため好ましくない。また、F2ガス
に対してNH3ガスを2倍モルを超えて供給するとNH3に対するNF3の収率が低下する
ため好ましくない。
Further, F 2 gas and NH 3 gas molar ratio (F 2 gas: NH 3 gas) 1: 1 to 1: are preferably fed to the reactor at 2 range. Supplying an excessive amount of F 2 gas is not preferable because it may cause a sudden rise in temperature, such as an increase in heat of reaction, combustion or explosion. Moreover, it is not preferable to supply NH 3 gas in excess of twice the mole of F 2 gas because the yield of NF 3 with respect to NH 3 decreases.

このように希釈されたF2ガスとNH3ガスとを一方の反応器の上部から供給し、反応器内で混合、接触させ、気相中、無触媒条件下で反応させる。前述したように、反応温度は上記式(1)の主反応および上記式(2)の副反応と密接に関連し、上記式(1)の主反応を選択的に進行させるには、反応温度を好ましくは60℃以下、より好ましくは−20〜60℃、さらに好ましくは−20〜50℃範囲の温度が望ましい。反応温度を制御する方法としては、例えば、ジャケット型反応器による熱媒循環外部冷却方式により反応器内の温度を制御する方法や、原料および/または希釈ガスを予め反応器に導入する前に冷却して供給する方法等が好ましい。また、反応圧力は0.05〜1.0MPaの範囲が好ましい。1.0MPaを超えると装置の耐圧を高める必要があるなど経済的に好ましくない。反応器内部のガスは、鉛直下向きに流れていることが好ましい。 F 2 gas and NH 3 gas diluted in this way are supplied from the upper part of one reactor, mixed and contacted in the reactor, and reacted in the gas phase under non-catalytic conditions. As described above, the reaction temperature is closely related to the main reaction of the above formula (1) and the side reaction of the above formula (2). The temperature is preferably 60 ° C. or less, more preferably −20 to 60 ° C., and still more preferably in the range of −20 to 50 ° C. As a method for controlling the reaction temperature, for example, a method of controlling the temperature in the reactor by a heat medium circulation external cooling system using a jacket type reactor, or cooling before introducing raw materials and / or dilution gas into the reactor in advance. Thus, a method of supplying them is preferable. The reaction pressure is preferably in the range of 0.05 to 1.0 MPa. If it exceeds 1.0 MPa, it is not economically preferable because it is necessary to increase the pressure resistance of the apparatus. The gas inside the reactor is preferably flowing vertically downward.

上記F2ガスおよびNH3ガスには、酸素や酸素含有化合物が含まれていることがある。F2ガスに含まれる酸素含有化合物としては、NO、NO2、N2O、CO、CO2、H2
、OF2およびO22が挙げられ、これらは単独で、または2種以上が含まれている。N
3ガスに含まれる酸素含有化合物としては、NO、NO2、N2O、CO、CO2およびH2Oが挙げられ、これらは単独で、または2種以上が含まれている。また、F2ガスには、
さらにテトラフルオロメタン(CF4)が含まれていることがあり、NH3ガスには、さらにメタン、水素、水素含有化合物や油分が含まれていることがある。上記酸素や酸素含有化合物はN2OやN22等の不純物を副生したり、F2ガスと反応してCF4やCOF、C
OF2、OF2等を副生する。NH3ガスに含まれるメタンはF2ガスと反応してCF4を副
生する。この副生したCF4やF2ガスに含まれるCF4は、その沸点が−128℃であり
、目的物であるNF3の沸点に近く、分離が極めて困難である等の問題がある。また、N
3ガスに含まれる水素や水素含有化合物はF2ガスと反応してフッ化水素(HF)を生成し、これがNH3ガスと反応してNH4Fを形成するため好ましくない。NH3ガスに含ま
れる油分は、F2ガスと反応してCF4やCOF、COF2、OF2等を副生する。このように、原料ガスに含まれる微量不純物は、多くの不純物を副生するため、上記F2ガスおよ
びNH3ガスは高純度ガスであることが好ましく、不純物を極力低減する必要がある。
The F 2 gas and NH 3 gas may contain oxygen or an oxygen-containing compound. Examples of oxygen-containing compounds contained in F 2 gas include NO, NO 2 , N 2 O, CO, CO 2 , H 2 O.
, OF 2 and O 2 F 2 , which are used alone or in combination of two or more. N
Examples of the oxygen-containing compound contained in the H 3 gas include NO, NO 2 , N 2 O, CO, CO 2 and H 2 O, and these are used alone or in combination of two or more. In addition, F 2 gas
Further, tetrafluoromethane (CF 4 ) may be contained, and the NH 3 gas may further contain methane, hydrogen, a hydrogen-containing compound, and oil. The oxygen and oxygen-containing compounds by-produce impurities such as N 2 O and N 2 F 2 or react with F 2 gas to react with CF 4 , COF, C
OF 2 and OF 2 are produced as by-products. Methane contained in the NH 3 gas reacts with the F 2 gas to produce CF 4 as a by-product. CF 4 contained in the by-product CF 4 or F 2 gas, the boiling point of -128 ° C., close to the boiling point of NF 3 as the target compound, there are problems such separation is very difficult. N
Hydrogen or a hydrogen-containing compound contained in the H 3 gas reacts with the F 2 gas to produce hydrogen fluoride (HF), which reacts with the NH 3 gas to form NH 4 F, which is not preferable. The oil contained in the NH 3 gas reacts with the F 2 gas to produce CF 4 , COF, COF 2 , OF 2, etc. as a by-product. As described above, since the trace impurities contained in the source gas produce many impurities as by-products, the F 2 gas and the NH 3 gas are preferably high-purity gases, and it is necessary to reduce the impurities as much as possible.

上記F2ガスは、F2ガス(沸点:−188℃)とCF4(沸点:−128℃)との沸点
差を利用し、例えば、液体窒素等を用いて、−150〜−160℃の温度で低温蒸留してF2ガス中に含まれるCF4を除去することにより精製でき、同時に酸素および酸素含有化合物も除去される。精製後のF2ガス中のCF4の含有量は50volppm以下が好ましく、酸素および酸素含有化合物の合計含有量は0.1vol%以下が好ましい。
The F 2 gas utilizes a difference in boiling point between F 2 gas (boiling point: −188 ° C.) and CF 4 (boiling point: −128 ° C.), and is, for example, liquid nitrogen or the like and is −150 to −160 ° C. It can be purified by low-temperature distillation at a temperature to remove CF 4 contained in the F 2 gas, and at the same time, oxygen and oxygen-containing compounds are also removed. The CF 4 content in the purified F 2 gas is preferably 50 vol ppm or less, and the total content of oxygen and oxygen-containing compounds is preferably 0.1 vol% or less.

一方、上記NH3ガスは、液体アンモニアを熱交換器等により蒸発させ、冷却回収を繰
り返して油分を除去したり、蒸留精製や吸着操作等を繰り返して水素や水素含有化合物、メタン、酸素、酸素含有化合物を除去することにより精製できる。精製後のNH3ガス中
の油分の含有量は2質量ppm以下が好ましく、酸素および酸素含有化合物の合計含有量は10volppm以下が好ましい。
On the other hand, the NH 3 gas is obtained by evaporating liquid ammonia with a heat exchanger or the like, and repeating cooling and recovery to remove oil, or repeating distillation purification and adsorption operations, etc. to generate hydrogen, hydrogen-containing compounds, methane, oxygen, oxygen Purification can be achieved by removing the contained compound. The content of oil in the NH 3 gas after purification is preferably 2 mass ppm or less, and the total content of oxygen and oxygen-containing compounds is preferably 10 volppm or less.

また、本発明では、反応後の不純物を低減する観点から、希釈ガスも極力不純物を含有しない高純度ガス、たとえば99.999%以上の純度を有する六弗化イオウ等がより好ましく用いられる。   In the present invention, from the viewpoint of reducing impurities after the reaction, a high-purity gas in which the diluent gas contains as little impurities as possible, such as sulfur hexafluoride having a purity of 99.999% or more, is more preferably used.

上記反応により、主として三フッ化窒素からなるガス生成物が生成する。また、上記反応が進行するにつれて、主としてフッ化アンモニウムおよび/または酸性フッ化アンモニウムからなる固形生成物が生成し、これが反応器の内壁に付着する。付着した固形生成物は、例えば、冷却効率の低下による温度上昇やガス流の乱れ、線速度の上昇等により目的物であるNF3の収率、選択率の低下を引き起こすため、定期的または連続的に払い落と
して除去する必要がある。このため、上記固形生成物を反応器の内壁から、反応器に装着された上記振動発生装置を用いて払い落としたり、反応器内部に装着された上記掻き取り機を用いて掻き取って除去する。この払い落としおよび掻き取りは併用することが好ましい。
The above reaction produces a gas product mainly composed of nitrogen trifluoride. Further, as the above reaction proceeds, a solid product mainly composed of ammonium fluoride and / or ammonium acid fluoride is generated and adheres to the inner wall of the reactor. The attached solid product, for example, causes a decrease in the yield and selectivity of the target NF 3 due to a rise in temperature, turbulence of gas flow, an increase in linear velocity, etc. due to a decrease in cooling efficiency. It is necessary to remove it as a deduction. For this reason, the solid product is removed from the inner wall of the reactor using the vibration generator attached to the reactor, or scraped off using the scraper attached to the inside of the reactor. . It is preferable to use this combination of scraping and scraping.

除去された固形生成物は、反応器下部に設置された前記固体分離排出装置に回収される。この回収を容易にするため、上述したように反応器はその長さ方向が鉛直方向になるように設置されていることが好ましい。   The removed solid product is collected in the solid separation and discharge device installed at the lower part of the reactor. In order to facilitate this recovery, as described above, the reactor is preferably installed so that its length direction is vertical.

固体分離排出装置に回収された固形生成物をさらに分離精製することにより、得られたフッ化アンモニウムおよび酸性フッ化アンモニウムは他の用途に使用することができる。
一方、ガス生成物は、目的物のNF3と希釈ガスの他に、微量の未反応のF2ガス等を含有する。このため、前記固体分離排出装置の上部に設けられたフィルタ−を通過したガス生成物から、未反応のF2ガスを除去することが好ましい。未反応のF2ガスを除去する方法としては、たとえば、アルミナ(酸化アルミニウム)を用いて反応させて除去する乾式除去方法、またはアルカリ水溶液と接触させて除去する湿式除去方法が好ましく適用され、場合によっては両方法を併用してもよい。アルカリ水溶液としては水酸化ナトリウム水
溶液、水酸化カリウム水溶液が好ましい。
By further separating and purifying the solid product recovered in the solid separation / discharge device, the obtained ammonium fluoride and ammonium acid fluoride can be used for other purposes.
On the other hand, the gas product contains a trace amount of unreacted F 2 gas and the like in addition to the target NF 3 and diluent gas. For this reason, it is preferable to remove unreacted F 2 gas from the gas product that has passed through the filter provided at the top of the solid separation / discharge device. As a method of removing unreacted F 2 gas, for example, a dry removal method of removing by reacting with alumina (aluminum oxide) or a wet removal method of removing by contacting with an alkaline aqueous solution is preferably applied. Depending on the case, both methods may be used in combination. As the alkaline aqueous solution, a sodium hydroxide aqueous solution and a potassium hydroxide aqueous solution are preferable.

未反応のF2ガスを除去したNF3と希釈ガスとの混合ガス中には水分が含まれるため、モレキュラーシーブ等を用いて脱水することが好ましい。モレキュラーシーブとしては3A、4A、5Aが好ましい。これらのモレキュラーシーブは単独で用いても、2種以上を併用してもよい。 Since water is contained in the mixed gas of NF 3 and diluent gas from which unreacted F 2 gas has been removed, it is preferable to dehydrate using molecular sieve or the like. The molecular sieve is preferably 3A, 4A, or 5A. These molecular sieves may be used alone or in combination of two or more.

脱水処理後のガスは蒸留・分離工程でNF3と希釈ガスとに分離され、NF3は回収して製品となり、希釈ガスは原料や反応系の希釈ガスとして再利用することができる。
上記のように、反応管の内壁に付着した固形生成物を除去しながら、F2ガスとNH3ガスとを反応させることにより、効率的かつ連続的にNF3を製造できるが、長時間製造す
るとNF3の収率が低下することがある。このため、本発明では、上記反応器を2つ以上
併用し、これらの反応器を切り替えながらNF3を製造する。具体的には、2つ以上の反
応器のうちの少なくとも1つの反応器(以下、この反応器を「反応器A」という)を用いて一定時間NF3を製造した後、残りの反応器(以下、この反応器を「反応器B」という
)に原料ガスを供給して反応を開始する。次いで、反応器Aへの原料ガス供給を停止し、反応器BでのみNF3を製造する。この反応器Bでの製造の間に反応器Aに不活性ガスを
導入して反応器Aを加熱する。この加熱処理により、反応器Aの内壁に残存した前記固形生成物および/または配管の内壁に付着した前記固形生成物を除去することができる。具体的には、固形生成物であるフッ化アンモニウムをフッ化水素とアンモニアに分解して除去することができる。フッ化水素およびアンモニアは公知の方法、例えば酸またはアルカリ水溶液で無害化することができる。
The dehydrated gas is separated into NF 3 and a diluent gas in a distillation / separation process, and NF 3 is recovered to become a product, and the diluent gas can be reused as a raw material or a diluent gas for a reaction system.
As described above, NF 3 can be produced efficiently and continuously by reacting F 2 gas and NH 3 gas while removing the solid product adhering to the inner wall of the reaction tube. As a result, the yield of NF 3 may decrease. Therefore, in the present invention, the reactor used in combination of two or more, to produce a NF 3 while switching these reactors. Specifically, after producing NF 3 for a certain period of time using at least one of the two or more reactors (hereinafter referred to as “reactor A”), the remaining reactors ( Hereinafter, this reactor is referred to as “reactor B”), and a reaction is started by supplying a raw material gas. Next, the supply of the raw material gas to the reactor A is stopped, and NF 3 is produced only in the reactor B. During the production in the reactor B, an inert gas is introduced into the reactor A to heat the reactor A. By this heat treatment, the solid product remaining on the inner wall of the reactor A and / or the solid product adhering to the inner wall of the pipe can be removed. Specifically, ammonium fluoride which is a solid product can be decomposed and removed into hydrogen fluoride and ammonia. Hydrogen fluoride and ammonia can be detoxified by a known method, for example, an acid or alkali aqueous solution.

上記加熱処理時の温度は、135℃以上が好ましく、135〜300℃がより好ましい。また、上記不活性ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴンが挙げられ、これらは1種または2種以上を混合して用いることができる。   The temperature during the heat treatment is preferably 135 ° C. or higher, more preferably 135 to 300 ° C. Moreover, nitrogen, helium, and argon are mentioned as said inert gas, These can be used 1 type or in mixture of 2 or more types.

反応器Bで一定時間NF3を製造した後、上記と同様にして反応器を切り替え、再度、
反応器AでNF3を製造し、この間に反応器Bを加熱処理して固形生成物を除去する。こ
の一連の操作を繰り返すことにより、製造ラインを停止させることなく、高収率で安定してNF3を製造することができる。
After producing NF 3 in the reactor B for a certain period of time, the reactor is switched in the same manner as above, and again,
NF 3 is produced in reactor A, during which reactor B is heat treated to remove the solid product. By repeating this series of operations, NF 3 can be stably produced in high yield without stopping the production line.

[実施例]
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、この実施例により何ら限定されるものではない。
[Example]
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited at all by this Example.

<F2ガスの調製>
[調製例1]
KF・1.8HF〜KF・2.5HFの組成物を約100℃で溶融塩電解し、陽極にF2を発生させて捕集し、得られた粗F2ガス中のHFを液体窒素を用いて分離・精製した後、F2ガスを液体窒素を用いて低温蒸留し、高純度フッ素ガスを得た。この高純度フッ素
ガス中に含まれる酸素および酸素含有化合物、テトラフルオロメタンを、ガスクロマトグラフィー(GC)のTCD法およびFID法、ガスクロマトグラフィー質量分析計(GC−MS)を用いて分析した結果を以下に示す。
<Preparation of F 2 gas>
[Preparation Example 1]
A composition of KF · 1.8HF to KF · 2.5HF is subjected to molten salt electrolysis at about 100 ° C., and F 2 is generated and collected at the anode, and HF in the obtained crude F 2 gas is liquid nitrogen. After separation and purification using F2, the F 2 gas was subjected to low-temperature distillation using liquid nitrogen to obtain high-purity fluorine gas. Results of analyzing oxygen, oxygen-containing compound, and tetrafluoromethane contained in the high-purity fluorine gas by using TCD method and FID method of gas chromatography (GC) and gas chromatography mass spectrometer (GC-MS) Is shown below.

酸素および酸素含有化合物 0.0610vol%
テトラフルオロメタン 0.0013vol%
[調製例2]
KF・1.8HF〜KF・2.5HFの組成物を約100℃で溶融塩電解し、陽極にF2を発生させて捕集し、得られた粗F2ガス中のHFを液体窒素を用いて分離・精製し、フ
ッ素ガスを得た。このフッ素ガス中に含まれる酸素および酸素含有化合物、テトラフルオロメタンを、ガスクロマトグラフィー(GC)のTCD法およびFID法、ガスクロマトグラフィー質量分析計(GC−MS)を用いて分析した結果を以下に示す。
Oxygen and oxygen-containing compound 0.0610 vol%
Tetrafluoromethane 0.0013 vol%
[Preparation Example 2]
A composition of KF · 1.8HF to KF · 2.5HF is subjected to molten salt electrolysis at about 100 ° C., and F 2 is generated and collected at the anode, and HF in the obtained crude F 2 gas is liquid nitrogen. Separation and purification were performed to obtain fluorine gas. The results of analysis of oxygen, oxygen-containing compounds and tetrafluoromethane contained in the fluorine gas using the TCD method and FID method of gas chromatography (GC) and a gas chromatography mass spectrometer (GC-MS) are as follows: Shown in

酸素および酸素含有化合物 0.3320vol%
テトラフルオロメタン 0.0108vol%
<NH3ガスの調製>
[調製例3]
工業的な製法である高圧触媒法で製造された液体アンモニアを熱交換器により蒸発させて冷却回収し、さらに蒸留精製を行なうことにより高純度アンモニアを得た。この高純度アンモニア中に含まれる酸素および酸素含有化合物、メタン、油分をガスクロマトグラフィ−(GC)のTCD法およびFID法、ガスクロマトグラフィー質量分析計(GC−MS)を用いて分析した結果を以下に示す。
Oxygen and oxygen-containing compound 0.3320 vol%
Tetrafluoromethane 0.0108vol%
<Preparation of NH 3 gas>
[Preparation Example 3]
Liquid ammonia produced by the high-pressure catalyst method, which is an industrial production method, was evaporated and recovered by cooling with a heat exchanger, and further purified by distillation to obtain high-purity ammonia. The results of analysis of oxygen and oxygen-containing compounds, methane, and oil contained in this high-purity ammonia using the TCD method and FID method of gas chromatography (GC) and a gas chromatography mass spectrometer (GC-MS) are as follows: Shown in

酸素および酸素含有化合物 <0.5volppm
メタン <0.1volppm
油分 <0.1質量ppm
[調製例4]
工業的な製法である高圧触媒法で製造された液体アンモニア中に含まれる酸素および酸素含有化合物、メタン、油分をガスクロマトグラフィ−(GC)のTCD法およびFID法、ガスクロマトグラフィー質量分析計(GC−MS)を用いて分析した結果を以下に示す。
Oxygen and oxygen-containing compounds <0.5 volppm
Methane <0.1 volppm
Oil content <0.1 mass ppm
[Preparation Example 4]
Gas chromatography (GC) TCD method and FID method, gas chromatography mass spectrometer (GC) for oxygen and oxygen-containing compounds, methane, and oil contained in liquid ammonia produced by the high-pressure catalyst method that is an industrial production method The results of analysis using -MS) are shown below.

酸素および酸素含有化合物 0.0110vol%
メタン 0.0008vol%
油分 0.0006質量%
Oxygen and oxygen-containing compound 0.0110 vol%
Methane 0.0008vol%
Oil content 0.0006% by mass

図1に示す装置を用いた。図1に示すように、2本の原料ガス供給ラインを具備した、内径54.9mm、長さ700mmのSUS316L製管状反応器(ジャケット4付き、冷媒循環冷却式)11および21が並列に接続されている。これらの管状反応器11および21は、それぞれ、その内部に、外径53.9mm、内径53.1mmのリング状薄板にシャフト(棒)およびハンドルを装着した自動上下駆動式の掻き取り機2を具備し、その外部に、エアーノッカー3((株)セイシン企業製、エアーノッカーSK・30タイプ)を具備している。また、管状反応器11および21のそれぞれの下部には、内径109.8mm、長さ350mmのSUS316L製固体貯溜槽5が装着され、この固体貯溜槽5の上部には、フィルター6を介してガス排出ライン7が接続されている。   The apparatus shown in FIG. 1 was used. As shown in FIG. 1, SUS316L tubular reactors (with a jacket 4, with refrigerant circulation cooling) 11 and 21 having two inner gas supply lines and having an inner diameter of 54.9 mm and a length of 700 mm are connected in parallel. ing. Each of these tubular reactors 11 and 21 has an automatic vertical drive type scraper 2 in which a shaft (bar) and a handle are mounted on a ring-shaped thin plate having an outer diameter of 53.9 mm and an inner diameter of 53.1 mm, respectively. The air knocker 3 (made by Seishin Co., Ltd., air knocker SK / 30 type) is provided outside. Further, a solid storage tank 5 made of SUS316L having an inner diameter of 109.8 mm and a length of 350 mm is attached to the lower part of each of the tubular reactors 11 and 21, and a gas is passed through a filter 6 to the upper part of the solid storage tank 5. A discharge line 7 is connected.

管状反応器11の原料ガス供給ラインの一方から調製例1で得た高純度F2ガス2.3
NL/hrと六弗化イオウ(純度:>99.999%)59.64NL/hrとの混合ガスを、管状反応器11のもう一方の原料ガス供給ラインから調製例3で得た高純度NH3
ガス3.06NL/hrと六弗化イオウ(純度:>99.999%)50NL/hrとの混合ガスを、管状反応器11内にそれぞれ供給し、反応器11内でF2ガスとNH3ガスとを混合して反応させた。反応中、掻き取り機2をタイマーにより30分間ごとに反応器11内を上下させ、エアーノッカー3をタイマーによりノッカー打撃間隔30分間で作動させた。また、反応器11を冷媒により冷却しながら反応を行なった。反応開始から10時間後、反応器11内のピーク温度は15.8℃であった。
High purity F 2 gas 2.3 obtained in Preparation Example 1 from one of the raw material gas supply lines of the tubular reactor 11
A mixed gas of NL / hr and sulfur hexafluoride (purity:> 99.999%) 59.64 NL / hr was mixed with the high purity NH obtained in Preparation Example 3 from the other raw material gas supply line of the tubular reactor 11. Three
A mixed gas of gas 3.06 NL / hr and sulfur hexafluoride (purity:> 99.999%) 50 NL / hr was supplied into the tubular reactor 11, and F 2 gas and NH 3 were fed into the reactor 11. The gas was mixed and reacted. During the reaction, the scraper 2 was moved up and down in the reactor 11 every 30 minutes by a timer, and the air knocker 3 was operated at a knocker strike interval of 30 minutes by the timer. Moreover, it reacted, cooling the reactor 11 with a refrigerant | coolant. Ten hours after the start of the reaction, the peak temperature in the reactor 11 was 15.8 ° C.

ガス排出ラインから回収したガスをヨウ化カリウム水溶液で処理することにより未反応フッ素ガスと生成フッ化水素とを除去した後、ガス成分をガスクロマトグラフィーで分析
した。結果を以下に示す。
The gas recovered from the gas discharge line was treated with an aqueous potassium iodide solution to remove unreacted fluorine gas and produced hydrogen fluoride, and then gas components were analyzed by gas chromatography. The results are shown below.

NF3収率:97.6%(F2基準)
CF4 :0.0012vol%
COF2 :検出されず
COF :検出されず
OF2 :検出されず
2O :検出されず
さらに反応器11での反応を継続したところ、反応開始から48時間後の反応器11内のピーク温度は16.1℃であった。ガス排出ラインから回収したガスを上記と同様にして分析した。結果を以下に示す。
NF 3 yield: 97.6% (F 2 basis)
CF 4: 0.0012vol%
COF 2 : not detected
COF: not detected
OF 2 : not detected
N 2 O: not detected When the reaction in the reactor 11 was further continued, the peak temperature in the reactor 11 after 48 hours from the start of the reaction was 16.1 ° C. The gas recovered from the gas discharge line was analyzed in the same manner as described above. The results are shown below.

NF3収率:97.2%(F2基準)
さらに反応器11での反応を継続したところ、反応開始から72時間後の反応器11内のピーク温度は15.9℃であった。ガス排出ラインから回収したガスを上記と同様にして分析した。結果を以下に示す。
NF 3 Yield: 97.2% (F 2 basis)
When the reaction in the reactor 11 was further continued, the peak temperature in the reactor 11 72 hours after the start of the reaction was 15.9 ° C. The gas recovered from the gas discharge line was analyzed in the same manner as described above. The results are shown below.

NF3収率:97.2%(F2基準)
この結果から明らかなように、高純度フッ素ガスと高純度アンモニアガスとを用いることにより、微量不純物、特にCF4の副生を抑制でき、また、低濃度で原料ガスを供給し
、反応器内の温度を制御し、さらに固形生成物を反応器内から除去することにより目的物であるNF3を連続的に、高収率(97%以上)で得ることができた。
NF 3 Yield: 97.2% (F 2 basis)
As is clear from this result, by using high-purity fluorine gas and high-purity ammonia gas, it is possible to suppress trace impurities, particularly CF 4 by-product, and supply raw material gas at a low concentration, The target product, NF 3, was continuously obtained in a high yield (97% or more) by controlling the temperature of the reactor and further removing the solid product from the reactor.

次に、管状反応器21の原料ガス供給ラインの一方から調製例1で得た高純度F2ガス
と六弗化イオウ(純度:>99.999%)との混合ガスを、管状反応器21のもう一方の原料ガス供給ラインから調製例3で得た高純度NH3ガスと六弗化イオウ(純度:>9
9.999%)との混合ガスを、上記と同様の条件で管状反応器21内にそれぞれ供給し、上記と同様の条件で反応器21の内部に付着した固形生成物を除去し、かつ反応器21を冷却しながら、反応器21内でF2ガスとNH3ガスとを混合して反応させた。
Next, the mixed gas of the high purity F 2 gas obtained in Preparation Example 1 and sulfur hexafluoride (purity:> 99.999%) obtained from one of the raw material gas supply lines of the tubular reactor 21 is used as the tubular reactor 21. High purity NH 3 gas and sulfur hexafluoride (purity:> 9) obtained in Preparation Example 3 from the other raw material gas supply line
9.999%) is supplied to the tubular reactor 21 under the same conditions as described above, and the solid product adhering to the inside of the reactor 21 is removed under the same conditions as described above, and the reaction is performed. While the reactor 21 was cooled, F 2 gas and NH 3 gas were mixed and reacted in the reactor 21.

その後、管状反応器11への原料ガスおよび希釈ガスの供給を停止し、管状反応器21のみで反応を行なった。この反応中に、反応器11を後述する手順で加熱処理した。
管状反応器21での反応開始から1時間後、反応器21内のピーク温度は16.4℃であった。
Thereafter, the supply of the raw material gas and the dilution gas to the tubular reactor 11 was stopped, and the reaction was performed only in the tubular reactor 21. During this reaction, the reactor 11 was heat-treated according to the procedure described later.
One hour after the start of the reaction in the tubular reactor 21, the peak temperature in the reactor 21 was 16.4 ° C.

さらに反応器21での反応を継続したところ、反応器21での反応開始から24時間後の反応器21内のピーク温度は16.0℃であった。ガス排出ラインから回収したガスをヨウ化カリウム水溶液で処理することにより未反応フッ素ガスと生成フッ化水素とを除去した後、ガス成分をガスクロマトグラフィーで分析した。結果を以下に示す。   When the reaction in the reactor 21 was further continued, the peak temperature in the reactor 21 after 24 hours from the start of the reaction in the reactor 21 was 16.0 ° C. The gas recovered from the gas discharge line was treated with an aqueous potassium iodide solution to remove unreacted fluorine gas and produced hydrogen fluoride, and then gas components were analyzed by gas chromatography. The results are shown below.

NF3収率:98.1%(F2基準)
CF4 :0.0012vol%
COF2 :検出されず
COF :検出されず
OF2 :検出されず
2O :検出されず
さらに反応器21での反応を継続したところ、反応器21での反応開始から72時間後の反応器21内のピーク温度は15.8℃であった。ガス排出ラインから回収したガスを上記と同様にして分析した。結果を以下に示す。
NF 3 yield: 98.1% (F 2 basis)
CF 4: 0.0012vol%
COF 2 : not detected
COF: not detected
OF 2 : not detected
N 2 O: not detected When the reaction in the reactor 21 was further continued, the peak temperature in the reactor 21 72 hours after the start of the reaction in the reactor 21 was 15.8 ° C. The gas recovered from the gas discharge line was analyzed in the same manner as described above. The results are shown below.

NF3収率:97.6%(F2基準)
この結果から明らかなように、反応器21に切り替えて反応を行なっても、反応器11を用いた場合と同様に、目的物であるNF3を連続的に、高収率(97%以上)で得るこ
とができた。
NF 3 yield: 97.6% (F 2 basis)
As is clear from this result, even when the reaction was carried out by switching to the reactor 21, the target NF 3 was continuously obtained in a high yield (97% or more) as in the case of using the reactor 11. Could get in.

(反応器11の加熱処理)
反応器11へのガス供給を停止した後、固体貯溜槽5内に回収(堆積)された、主としてフッ化アンモニウムからなる固形生成物を除去し、反応器11のジャケット4への冷媒循環を停止した後、このジャケット4に約169℃のスチームを導入しながら、予め、約350℃に加熱した窒素ガスを原料ガス供給ラインから100NL/hrで反応器11に導入した。このとき、ガス排出ライン7から回収したガス(フィルター6通過後のガス温度:148℃)を分析したところ、フッ化水素とアンモニアガスが生成していることを確認した。この加熱処理を10時間継続した後、窒素ガスおよびスチームの導入を停止した。反応器11内部、固体貯溜槽5、フィルター6および配管を目視により観察したところ、固形物の付着は認められなかった。
(Heat treatment of reactor 11)
After the gas supply to the reactor 11 is stopped, the solid product mainly made of ammonium fluoride collected (deposited) in the solid storage tank 5 is removed, and the refrigerant circulation to the jacket 4 of the reactor 11 is stopped. After that, while introducing steam at about 169 ° C. into the jacket 4, nitrogen gas previously heated to about 350 ° C. was introduced into the reactor 11 at 100 NL / hr from the source gas supply line. At this time, when the gas recovered from the gas discharge line 7 (gas temperature after passing through the filter 6: 148 ° C.) was analyzed, it was confirmed that hydrogen fluoride and ammonia gas were generated. After this heat treatment was continued for 10 hours, the introduction of nitrogen gas and steam was stopped. When the inside of the reactor 11, the solid storage tank 5, the filter 6, and the piping were observed with the naked eye, no solid matter was observed.

[参考例1]
図2に示す装置を用いた。図2に示すように、2本の原料ガス供給ラインを具備した、内径54.9mm、長さ700mmのSUS316L製管状反応器31(ジャケット4付き、冷媒循環冷却式)は、その内部に、外径53.9mm、内径53.1mmのリング状薄板にシャフト(棒)およびハンドルを装着した自動上下駆動式の掻き取り機2を具備し、その外部に、エアーノッカー3((株)セイシン企業製、エアーノッカーSK・30タイプ)を具備している。また、この管状反応器31の下部には、内径109.8mm、長さ350mmのSUS316L製固体貯溜槽5が装着され、この固体貯溜槽5の上部には、フィルター6を介してガス排出ライン7が接続されている。
[Reference Example 1]
The apparatus shown in FIG. 2 was used. As shown in FIG. 2, a SUS316L tubular reactor 31 (with a jacket 4 and a refrigerant circulation cooling type) having an inner diameter of 54.9 mm and a length of 700 mm, which has two source gas supply lines, It is equipped with an automatic vertical drive type scraper 2 in which a shaft (rod) and handle are mounted on a ring-shaped thin plate having a diameter of 53.9 mm and an inner diameter of 53.1 mm. Air knocker SK / 30 type). In addition, a solid storage tank 5 made of SUS316L having an inner diameter of 109.8 mm and a length of 350 mm is attached to the lower part of the tubular reactor 31, and a gas discharge line 7 is connected to the upper part of the solid storage tank 5 through a filter 6. Is connected.

原料ガス供給ラインの一方から調製例2で得たF2ガス2.3NL/hrと六弗化イオ
ウ(純度:>99.999%)59.64NL/hrとの混合ガスを、もう一方の原料ガス供給ラインから調製例4で得たNH3ガス3.06NL/hrと六弗化イオウ(純度:
>99.999%)50NL/hrとの混合ガスを、管状反応器31内にそれぞれ供給し、反応器31内でF2ガスとNH3ガスとを混合して反応させた。掻き取り機2をタイマーにより30分間ごとに反応器31内を上下させ、エアーノッカー3をタイマーによりノッカー打撃間隔30分間で作動させた。また、反応器31を冷媒により冷却しながら反応を行なった。反応開始から24時間後、反応器31内のピーク温度は15.8℃であった。
A mixed gas of 2.3 NL / hr of F 2 gas obtained in Preparation Example 2 and sulfur hexafluoride (purity:> 99.999%) 59.64 NL / hr from one of the source gas supply lines is used as the other source material. NH 3 gas 3.06NL / hr obtained in Preparation Example 4 from the gas supply line and sulfur hexafluoride (purity:
> 99.999%) A mixed gas of 50 NL / hr was supplied into the tubular reactor 31, and F 2 gas and NH 3 gas were mixed and reacted in the reactor 31. The scraper 2 was moved up and down in the reactor 31 every 30 minutes by a timer, and the air knocker 3 was operated at a knocker hitting interval of 30 minutes by the timer. Moreover, it reacted, cooling the reactor 31 with a refrigerant | coolant. 24 hours after the start of the reaction, the peak temperature in the reactor 31 was 15.8 ° C.

ガス排出ラインから回収したガスをヨウ化カリウム水溶液で処理することにより未反応フッ素ガスと生成フッ化水素とを除去した後、ガス成分をガスクロマトグラフィーで分析した。結果を以下に示す。   The gas recovered from the gas discharge line was treated with an aqueous potassium iodide solution to remove unreacted fluorine gas and produced hydrogen fluoride, and then gas components were analyzed by gas chromatography. The results are shown below.

NF3収率:97.3%(F2基準)
CF4 :0.0115vol%
COF2 :0.0002vol%
COF :0.0001vol%
OF2 :0.0001vol%
2O :0.0002vol%
その後、原料ガスおよび希釈ガスの供給を停止し、反応器内部および固体貯溜槽を目視により観察したところ、反応器内部には固形生成物の付着は認められなかった。
NF 3 yield: 97.3% (F 2 basis)
CF 4: 0.0115vol%
COF 2 : 0.0002 vol%
COF: 0.0001 vol%
OF 2 : 0.0001 vol%
N 2 O: 0.0002 vol%
Thereafter, the supply of the raw material gas and the dilution gas was stopped, and the inside of the reactor and the solid storage tank were visually observed. As a result, no adhesion of solid product was observed inside the reactor.

本発明の三フッ化窒素の製造方法は、F2ガスとNH3とを、希釈ガスの存在下、気相中
、無触媒条件で反応させる直接フッ素化反応を利用したものであり、この方法を用いることにより、従来の課題や問題を克服し、工業的に安全、連続的かつ高収率で経済的にNF3を製造することができる。
The method for producing nitrogen trifluoride according to the present invention utilizes a direct fluorination reaction in which F 2 gas and NH 3 are reacted in the gas phase in the presence of a diluent gas under non-catalytic conditions. By using this, it is possible to overcome conventional problems and problems, and to produce NF 3 economically in an industrially safe, continuous and high yield.

図1は、本発明の三フッ化窒素の製造方法に用いられる製造装置の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a production apparatus used in the method for producing nitrogen trifluoride according to the present invention. 図2は、参考例の三フッ化窒素の製造方法において用いた製造装置の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of a production apparatus used in the method for producing nitrogen trifluoride of the reference example.

符号の説明Explanation of symbols

1 熱電対挿入管
2 掻き取り機
3 エアーノッカー
4 ジャケット(冷媒またはスチーム循環式)
5 固体貯溜槽
6 フィルター
7 ガス排出ライン
8 排出ガス(主として、NF3および希釈ガス)
9 冷媒またはスチーム
10 排出ガス(主として、HFおよびNH3ガス)
11、21、31 管状反応器
1 Thermocouple insertion tube 2 Scraper 3 Air knocker 4 Jacket (refrigerant or steam circulation type)
5 Solid storage tank 6 Filter 7 Gas exhaust line 8 Exhaust gas (mainly NF 3 and dilution gas)
9 Refrigerant or steam 10 Exhaust gas (mainly HF and NH 3 gas)
11, 21, 31 Tubular reactor

Claims (21)

フッ素ガスとアンモニアガスとを管状反応器に供給して、希釈ガスの存在下、気相中、無触媒条件で60℃以下の温度で反応させて、主として三フッ化窒素からなるガス生成物と主としてフッ化アンモニウムおよび/または酸性フッ化アンモニウムからなる固形生成物とを生成させる三フッ化窒素の製造方法であって、前記管状反応器を2つ以上使用し、かつ、これら2つ以上の管状反応器を切り替えながら前記反応を行い、
前記反応に使用した後、前記フッ素ガスおよび前記アンモニアガスの供給を停止した、前記反応に使用されていない管状反応器および/または配管の内壁に付着した前記固形生成物を不活性ガスの存在下で加熱処理して除去することを特徴とする三フッ化窒素の製造方法。
Fluorine gas and ammonia gas are supplied to a tubular reactor and reacted in the gas phase in the gas phase in a non-catalytic condition at a temperature of 60 ° C. or lower to produce a gas product mainly composed of nitrogen trifluoride, A method for producing nitrogen trifluoride that produces a solid product mainly composed of ammonium fluoride and / or ammonium acid fluoride, wherein two or more tubular reactors are used, and the two or more tubular tubes are used. Perform the reaction while switching the reactor,
After the use in the reaction, the solid product adhering to the inner wall of the tubular reactor and / or the pipe not used in the reaction, in which the supply of the fluorine gas and the ammonia gas is stopped , is present in the presence of an inert gas. A method for producing nitrogen trifluoride, characterized in that it is removed by heat treatment in a step.
前記管状反応器が、その長さ方向が鉛直方向となるように設置されていることを特徴とする請求項に記載の三フッ化窒素の製造方法。 2. The method for producing nitrogen trifluoride according to claim 1 , wherein the tubular reactor is installed such that a length direction thereof is a vertical direction. 前記管状反応器内部のガスの流れが、鉛直下向きであることを特徴とする請求項1または2に記載の三フッ化窒素の製造方法。 The method for producing nitrogen trifluoride according to claim 1 or 2 , wherein the gas flow inside the tubular reactor is vertically downward. 長さ方向が鉛直方向となるように設置された管状反応器の上部からフッ素ガスとアンモニアガスとを供給して、希釈ガスの存在下、気相中、無触媒条件で60℃以下の温度で反応させて、主として三フッ化窒素からなるガス生成物と主としてフッ化アンモニウムおよび/または酸性フッ化アンモニウムからなる固形生成物とを生成させる三フッ化窒素の製造方法であって、前記管状反応器を2つ以上使用し、かつ、これら2つ以上の管状反応器を切り替えながら前記反応を行い、
前記管状反応器に装着された、振動発生装置および/または掻き取り機により、前記管状反応器の内壁に付着した前記固形生成物の一部を除去し、かつ、前記反応に使用した後、前記フッ素ガスおよび前記アンモニアガスの供給を停止した、前記反応に使用されていない管状反応器の内壁に残存した前記固形生成物および/または配管の内壁に付着した前記固形生成物を不活性ガスの存在下で加熱処理して除去することを特徴とする三フッ化窒素の製造方法。
Fluorine gas and ammonia gas are supplied from the upper part of the tubular reactor installed so that the length direction is the vertical direction, and in the presence of a dilution gas, in the gas phase, at a temperature of 60 ° C. or less under non-catalytic conditions. A method for producing nitrogen trifluoride, which reacts to produce a gas product mainly composed of nitrogen trifluoride and a solid product mainly composed of ammonium fluoride and / or acidic ammonium fluoride, the tubular reactor the use of two or more, and performs the reaction while switching the two or more tubular reactors,
A part of the solid product adhering to the inner wall of the tubular reactor is removed by a vibration generator and / or a scraper attached to the tubular reactor, and after being used for the reaction, The presence of an inert gas in the solid product remaining on the inner wall of the tubular reactor not used for the reaction and / or the solid product adhering to the inner wall of the pipe, in which the supply of fluorine gas and ammonia gas is stopped A method for producing nitrogen trifluoride, which is removed by heat treatment under the following conditions.
前記振動発生装置が前記反応器の外部に装着されたエアーノッカーおよび/またはエア式ピストンバイブレ−タであり、該振動発生装置により前記固形生成物を払い落として除去することを特徴とする請求項に記載の三フッ化窒素の製造方法。 The vibration generator is an air knocker and / or an air piston vibrator attached to the outside of the reactor, and the solid generator is removed by the vibration generator to remove the solid product. 4. The method for producing nitrogen trifluoride according to 4 . 前記掻き取り機を、前記管状反応器内部鉛直上下方向に自在に駆動させて前記固形生成物を掻き取り除去することを特徴とする請求項に記載の三フッ化窒素の製造方法。 5. The method for producing nitrogen trifluoride according to claim 4 , wherein the scraper is driven freely in a vertical vertical direction inside the tubular reactor to scrape and remove the solid product. 前記掻き取り機を、前記管状反応器の半径方向断面の中心を通る鉛直軸を中心軸として該反応器内部を自在に回転させて前記固形生成物を掻き取り除去することを特徴とする請求項またはに記載の三フッ化窒素の製造方法。 The scraper removes the solid product by rotating the scraper freely around the vertical axis passing through the center of the radial cross section of the tubular reactor as a central axis. The method for producing nitrogen trifluoride according to 4 or 6 . 前記フッ素ガスが、酸素および酸素含有化合物の合計含有量が0.1vol%以下ならびにテトラフルオロメタンの含有量が50volppm以下の高純度フッ素ガスであることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。 The fluorine gas, claim 1-7, wherein the amount of oxygen and the total content of less 0.1 vol% and tetrafluoromethane oxygen-containing compound is less pure fluorine gas 50volppm The manufacturing method of nitrogen trifluoride as described in any one of. 前記アンモニアガスが、酸素および酸素含有化合物の合計含有量が10volppm以下ならびに油分の含有量が2質量ppm以下の高純度アンモニアガスであることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。 Said ammonia gas is, the total content of oxygen and oxygen-containing compound according to any one of claims 1-8, wherein the content of the following and oil 10volppm is high-purity ammonia gas of 2 mass ppm A method for producing nitrogen trifluoride. 前記高純度フッ素ガス中に含まれる酸素含有化合物が、NO、NO2、N2O、CO、CO2、H2O、OF2およびO22からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であることを特徴とする請求項に記載の三フッ化窒素の製造方法。 The oxygen-containing compound contained in the high purity fluorine gas is at least one compound selected from the group consisting of NO, NO 2 , N 2 O, CO, CO 2 , H 2 O, OF 2 and O 2 F 2 . The method for producing nitrogen trifluoride according to claim 8 , wherein: 前記高純度アンモニアガス中に含まれる酸素含有化合物が、NO、NO2、N2O、CO、CO2およびH2Oからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であることを特徴とする請求項に記載の三フッ化窒素の製造方法。 The oxygen-containing compound contained in the high-purity ammonia gas is at least one compound selected from the group consisting of NO, NO 2 , N 2 O, CO, CO 2 and H 2 O. Item 10. The method for producing nitrogen trifluoride according to Item 9 . 前記管状反応器が冷却構造を有することを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。 The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of claims 1 to 11 , wherein the tubular reactor has a cooling structure. フッ素ガスとアンモニアガスとを、モル比(フッ素ガス:アンモニアガス)が1:1〜1:2の範囲で供給することを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。 The nitrogen trifluoride according to any one of claims 1 to 12 , wherein fluorine gas and ammonia gas are supplied in a molar ratio (fluorine gas: ammonia gas) range of 1: 1 to 1: 2. Manufacturing method. 前記希釈ガスが、窒素、ヘリウム、アルゴン、六弗化硫黄、ヘキサフルオロエタン、オクタフルオロプロパンおよび三フッ化窒素からなる群より選ばれる少なくとも1種のガスであることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。 The dilution gas is at least one gas selected from the group consisting of nitrogen, helium, argon, sulfur hexafluoride, hexafluoroethane, octafluoropropane, and nitrogen trifluoride. 14. The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of 13 above. 希釈ガスを循環使用することを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。 The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of claims 1 to 14 , wherein a dilution gas is circulated and used. 前記反応後、未反応のフッ素ガスをアルカリ水溶液および/またはアルミナで処理することを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。 The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of claims 1 to 15 , wherein after the reaction, unreacted fluorine gas is treated with an alkaline aqueous solution and / or alumina. 前記不活性ガスが、窒素、ヘリウム、アルゴンからなる群より選ばれる少なくとも1種のガスであることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。 The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of claims 1 to 16 , wherein the inert gas is at least one gas selected from the group consisting of nitrogen, helium, and argon. 前記加熱処理を135℃以上で実施することを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。 The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of claims 1 to 17 , wherein the heat treatment is performed at 135 ° C or higher. 前記フッ素ガスの供給濃度が3モル%以下であることを特徴とする請求項1〜18のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。 The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of claims 1 to 18 , wherein a supply concentration of the fluorine gas is 3 mol% or less. 前記アンモニアガスの供給濃度が6モル%以下であることを特徴とする請求項1〜19のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。 The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of claims 1 to 19 , wherein a supply concentration of the ammonia gas is 6 mol% or less. フッ素ガスとアンモニアガスとを0.05〜1.0MPaの圧力で反応させることを特徴とする請求項1〜20のいずれかに記載の三フッ化窒素の製造方法。 The method for producing nitrogen trifluoride according to any one of claims 1 to 20 , wherein fluorine gas and ammonia gas are reacted at a pressure of 0.05 to 1.0 MPa.
JP2005313361A 2005-10-27 2005-10-27 Method for producing nitrogen trifluoride Expired - Fee Related JP4624905B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005313361A JP4624905B2 (en) 2005-10-27 2005-10-27 Method for producing nitrogen trifluoride

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005313361A JP4624905B2 (en) 2005-10-27 2005-10-27 Method for producing nitrogen trifluoride

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2007119294A JP2007119294A (en) 2007-05-17
JP2007119294A5 JP2007119294A5 (en) 2008-12-04
JP4624905B2 true JP4624905B2 (en) 2011-02-02

Family

ID=38143526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005313361A Expired - Fee Related JP4624905B2 (en) 2005-10-27 2005-10-27 Method for producing nitrogen trifluoride

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4624905B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014204785A1 (en) * 2014-03-14 2015-09-17 Evonik Degussa Gmbh Process for the preparation of pure trisilylamine
CN113606820B (en) * 2021-08-27 2022-09-23 中船(邯郸)派瑞特种气体股份有限公司 Direct and indirect refrigeration combined nitrogen trifluoride electrolysis gas ultralow temperature cold trap device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0225513A (en) * 1988-07-14 1990-01-29 Nkk Corp Lower part construction of circulating flow type vacuum degassing apparatus
JPH0225512A (en) * 1988-07-14 1990-01-29 Nkk Corp Tuyere for bottom-blowing in electric furnace
JPH0225511A (en) * 1988-07-12 1990-01-29 Nippon Steel Corp How to increase the amount of gas generated in a converter using waste tires
JPH05105411A (en) * 1991-10-22 1993-04-27 Onoda Cement Co Ltd Production of nitrogen trifluoride
JPH0986909A (en) * 1995-09-28 1997-03-31 Mitsui Toatsu Chem Inc Production of high-purity nitrogen trifluoride gas
JP2001295086A (en) * 2000-04-07 2001-10-26 Toyo Tanso Kk Carbon electrode for generating fluorine gas or nitrogen trifluoride gas and device for generating fluorine gas or nitrogen trifluoride gas using the electrode
JP2001322806A (en) * 2000-05-12 2001-11-20 Showa Denko Kk Manufacturing method for nitrogen trifluoride and application therefor
JP2003238122A (en) * 2002-02-08 2003-08-27 Boc Group Inc:The Method and apparatus for producing nitrogen trifluoride

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200722370A (en) * 2005-08-26 2007-06-16 Showa Denko Kk Method and apparatus for producing nitrogen trifluoride

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0225511A (en) * 1988-07-12 1990-01-29 Nippon Steel Corp How to increase the amount of gas generated in a converter using waste tires
JPH0225513A (en) * 1988-07-14 1990-01-29 Nkk Corp Lower part construction of circulating flow type vacuum degassing apparatus
JPH0225512A (en) * 1988-07-14 1990-01-29 Nkk Corp Tuyere for bottom-blowing in electric furnace
JPH05105411A (en) * 1991-10-22 1993-04-27 Onoda Cement Co Ltd Production of nitrogen trifluoride
JPH0986909A (en) * 1995-09-28 1997-03-31 Mitsui Toatsu Chem Inc Production of high-purity nitrogen trifluoride gas
JP2001295086A (en) * 2000-04-07 2001-10-26 Toyo Tanso Kk Carbon electrode for generating fluorine gas or nitrogen trifluoride gas and device for generating fluorine gas or nitrogen trifluoride gas using the electrode
JP2001322806A (en) * 2000-05-12 2001-11-20 Showa Denko Kk Manufacturing method for nitrogen trifluoride and application therefor
JP2003238122A (en) * 2002-02-08 2003-08-27 Boc Group Inc:The Method and apparatus for producing nitrogen trifluoride

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007119294A (en) 2007-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100371053C (en) Process for the purification of NF3
US20040015022A1 (en) Production and use of hexafluoroethane
US20210047184A1 (en) Method and apparatus for effective preparation of trifluoroamine oxide
JPS6260128B2 (en)
US7820127B2 (en) Method and apparatus for producing nitrogen trifluoride
CN101248006A (en) Method and apparatus for producing nitrogen trifluoride
JP4423199B2 (en) Polysulfane conversion method
JP4539793B2 (en) Octafluoropropane production method and use thereof
JP4624905B2 (en) Method for producing nitrogen trifluoride
JP5013692B2 (en) Fluoromethane production method and product
JP4624920B2 (en) Method for producing nitrogen trifluoride
JP4508356B2 (en) Method for producing nitrogen trifluoride and use thereof
WO2001085603A2 (en) Process for producing nitrogen trifluoride and use thereof
JP4785532B2 (en) Production method of hydrofluorocarbon, its product and its use
CN1384049A (en) Preparation of nitrogen trifluoride
JP2007099600A (en) Method of producing nitrogen trifluoride
JP2007099599A (en) Method of and apparatus for producing nitrogen trifluoride
JP2007119292A (en) Method and apparatus for production of nitrogen trifluoride
JP4484572B2 (en) Method for producing hexafluoroethane and use thereof
US6162955A (en) Manufacturing method for perfluoroethane
KR100543253B1 (en) Method and use of the preparation of hexafluoroethane
JP2007084370A (en) Method for producing nitrogen trifluoride
EP0714849B1 (en) Production process for refined hydrogen iodide
JP3159043B2 (en) Method for producing tetrafluoromethane
JP3512285B2 (en) Method for producing purified hydrogen iodide

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081022

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081022

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100727

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100803

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101001

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101026

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101104

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131112

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees