JPH09241186A - ヘキサフルオロエタンの製造方法 - Google Patents
ヘキサフルオロエタンの製造方法Info
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- JPH09241186A JPH09241186A JP8050323A JP5032396A JPH09241186A JP H09241186 A JPH09241186 A JP H09241186A JP 8050323 A JP8050323 A JP 8050323A JP 5032396 A JP5032396 A JP 5032396A JP H09241186 A JPH09241186 A JP H09241186A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
- C07C17/093—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens
- C07C17/10—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of hydrogen atoms
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- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ハイドロフルオロカーボン類とフッ素ガスと
から安全にかつ効率よくヘキサフルオロエタンを製造す
る。 【解決手段】 分子内に２個の炭素原子を含有するハイ
ドロフルオロカーボン類とフッ素ガスとを気相で希釈ガ
スの存在下で２５０〜５００℃で反応させる。
から安全にかつ効率よくヘキサフルオロエタンを製造す
る。 【解決手段】 分子内に２個の炭素原子を含有するハイ
ドロフルオロカーボン類とフッ素ガスとを気相で希釈ガ
スの存在下で２５０〜５００℃で反応させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分子内に２個の炭
素原子を含有するハイドロフルオロカーボン類とフッ素
ガスとを気相で希釈ガスの存在下にて、高められた温度
で反応させてヘキサフルオロエタンを製造する方法に関
する。
素原子を含有するハイドロフルオロカーボン類とフッ素
ガスとを気相で希釈ガスの存在下にて、高められた温度
で反応させてヘキサフルオロエタンを製造する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ヘキサフルオロエタン（以下、「ＦＣ−
１１６」または「ＣＦ3 ＣＦ3 」という）は、例えば半
導体のドライエッチング用などに使用される。このＦＣ
−１１６の製造方法に関しては、従来から様々な方法が
提案されている。その例を挙げれば、（１）エタンおよ
び／またはエチレンを原料とする電解フッ素化法、
（２）四フッ化エチレン等を熱分解する熱分解法、
（３）アセチレン、エチレンおよび／またはエタン等を
金属フッ化物を用いてフッ素化する方法、（４）ジクロ
ロテトラフルオロエタンやクロロペンタフルオロエタン
等をフッ化水素を用いてフッ素化する方法、（５）フッ
素ガスを用いてエタン等と反応させる直接フッ素化法等
が知られている。
１１６」または「ＣＦ3 ＣＦ3 」という）は、例えば半
導体のドライエッチング用などに使用される。このＦＣ
−１１６の製造方法に関しては、従来から様々な方法が
提案されている。その例を挙げれば、（１）エタンおよ
び／またはエチレンを原料とする電解フッ素化法、
（２）四フッ化エチレン等を熱分解する熱分解法、
（３）アセチレン、エチレンおよび／またはエタン等を
金属フッ化物を用いてフッ素化する方法、（４）ジクロ
ロテトラフルオロエタンやクロロペンタフルオロエタン
等をフッ化水素を用いてフッ素化する方法、（５）フッ
素ガスを用いてエタン等と反応させる直接フッ素化法等
が知られている。
【０００３】上記（１）の方法は副反応が多く、生成物
の分離や精製に問題がある。（２）の方法は反応温度が
高温を要し、しかも収率が低い。（３）の方法は反応熱
の制御は改善されるものの、金属フッ化物のフッ素ガス
による再生やフッ素の消費量等問題がある。（４）の方
法はフッ化水素を使用する反応では副生物として大量の
塩酸を生じ、しかも高温を要し収率が低い。
の分離や精製に問題がある。（２）の方法は反応温度が
高温を要し、しかも収率が低い。（３）の方法は反応熱
の制御は改善されるものの、金属フッ化物のフッ素ガス
による再生やフッ素の消費量等問題がある。（４）の方
法はフッ化水素を使用する反応では副生物として大量の
塩酸を生じ、しかも高温を要し収率が低い。
【０００４】（５）の反応としては、次のような例が知
られている。（ａ）ジェットリアクターによりフッ素ガ
スとエタン（Ｃ2 Ｈ6 ）を反応させテトラフルオロメタ
ンやＣ2 Ｆ6 を得る方法：希釈ガスに窒素使用（Ｊ．Ａ
ｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，７７，３３０７（１９５
５）、Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，８２，５８
２７（１９６０））、（ｂ）多孔質のアルミナ管を持つ
反応器でＣ−Ｈをフッ素ガスでフッ素化する方法（ＥＰ
−３１５１９（１９８１））、（ｃ）多孔質の金属管を
持つ反応器（二重管構造）で、希釈ガス存在下で、直鎖
の炭化水素をフッ素ガスでフッ素化する方法：希釈ガス
としてＳＦ6 、ＣＦ4 、Ｃ2 Ｆ6 、Ｃ3Ｆ8 使用（ＥＰ
−３２２１０（１９８１））等が知られている。その他
のフッ素ガスを用いる反応例として、（ｅ）飽和または
不飽和炭化水素または部分的にフッ素化された炭化水素
にフッ素ガスを反応させてハイドロフルオロカーボンを
製造する方法（ＵＳ−５４０６００８（１９９５））や
アルケンとフッ素ガスを吸着含有する炭素とからフッ素
化アルケンを製造する方法（特開平２−２０７０５２）
等も知られている。
られている。（ａ）ジェットリアクターによりフッ素ガ
スとエタン（Ｃ2 Ｈ6 ）を反応させテトラフルオロメタ
ンやＣ2 Ｆ6 を得る方法：希釈ガスに窒素使用（Ｊ．Ａ
ｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，７７，３３０７（１９５
５）、Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，８２，５８
２７（１９６０））、（ｂ）多孔質のアルミナ管を持つ
反応器でＣ−Ｈをフッ素ガスでフッ素化する方法（ＥＰ
−３１５１９（１９８１））、（ｃ）多孔質の金属管を
持つ反応器（二重管構造）で、希釈ガス存在下で、直鎖
の炭化水素をフッ素ガスでフッ素化する方法：希釈ガス
としてＳＦ6 、ＣＦ4 、Ｃ2 Ｆ6 、Ｃ3Ｆ8 使用（ＥＰ
−３２２１０（１９８１））等が知られている。その他
のフッ素ガスを用いる反応例として、（ｅ）飽和または
不飽和炭化水素または部分的にフッ素化された炭化水素
にフッ素ガスを反応させてハイドロフルオロカーボンを
製造する方法（ＵＳ−５４０６００８（１９９５））や
アルケンとフッ素ガスを吸着含有する炭素とからフッ素
化アルケンを製造する方法（特開平２−２０７０５２）
等も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記のようにフッ素ガ
スを使用する直接フッ素化法は、極めて反応性に富むフ
ッ素ガスを用いるため、基質である有機化合物とフッ素
ガスとの爆発や腐食等の危険があり、さらには発熱によ
るＣ−Ｃ結合の切断や重合、また炭素の生成、堆積等に
よる急激な反応や爆発等の副反応も危険である。例え
ば、直鎖の炭化水素とフッ素ガスを使用する直接フッ素
化法によるパーフルオロ化合物の場合、次のような非常
に大きな反応熱を伴う。
スを使用する直接フッ素化法は、極めて反応性に富むフ
ッ素ガスを用いるため、基質である有機化合物とフッ素
ガスとの爆発や腐食等の危険があり、さらには発熱によ
るＣ−Ｃ結合の切断や重合、また炭素の生成、堆積等に
よる急激な反応や爆発等の副反応も危険である。例え
ば、直鎖の炭化水素とフッ素ガスを使用する直接フッ素
化法によるパーフルオロ化合物の場合、次のような非常
に大きな反応熱を伴う。
【０００６】 Ｃ2 Ｈ6 ＋６Ｆ2 → Ｃ2 Ｆ6 ＋６ＨＦ （１） （ΔＨ＝−６９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ） ＣＨ4 ＋４Ｆ2 → ＣＦ4 ＋４ＨＦ （２） （ΔＨ＝−４７９ｋｃａｌ／ｍｏｌ） エタンを原料とする場合（１）式はエタン１モルにつき
６モルのフッ素が、メタンを原料とする（２）式はメタ
ン１モルにつき４モルのフッ素が必要である。
６モルのフッ素が、メタンを原料とする（２）式はメタ
ン１モルにつき４モルのフッ素が必要である。
【０００７】このように、反応熱はフッ素のモル数に比
例し、フッ素量が多い程反応熱が大きくなる。このため
発熱によるＣ−Ｃ結合の切断や爆発等が起こりやすく、
さらには収率の低下をもたらし、工業的製造、操業上の
問題となる。このため、直接フッ素化法における反応熱
の急激な発生を抑える方法として、フッ素を他の不活性
ガス（窒素やヘリウム等）で希釈する、基質である有機
化合物をフッ素に対して不活性な溶媒に低濃度に溶かし
ておく、反応を低温領域で行うこと、また反応を気相で
行うときは、基質である有機化合物にフッ素が少しずつ
接触するようにジェットリアクターなどの装置が考えら
れていた。本発明は、前記のような問題や課題を解決す
るためになされたものであり、従ってその目的は、基質
としての有機化合物とフッ素ガスを使用する直接フッ素
化法において、安全かつ経済的に効率よくＦＣ−１１６
を製造することができる製造方法を提供することにあ
る。
例し、フッ素量が多い程反応熱が大きくなる。このため
発熱によるＣ−Ｃ結合の切断や爆発等が起こりやすく、
さらには収率の低下をもたらし、工業的製造、操業上の
問題となる。このため、直接フッ素化法における反応熱
の急激な発生を抑える方法として、フッ素を他の不活性
ガス（窒素やヘリウム等）で希釈する、基質である有機
化合物をフッ素に対して不活性な溶媒に低濃度に溶かし
ておく、反応を低温領域で行うこと、また反応を気相で
行うときは、基質である有機化合物にフッ素が少しずつ
接触するようにジェットリアクターなどの装置が考えら
れていた。本発明は、前記のような問題や課題を解決す
るためになされたものであり、従ってその目的は、基質
としての有機化合物とフッ素ガスを使用する直接フッ素
化法において、安全かつ経済的に効率よくＦＣ−１１６
を製造することができる製造方法を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の課題は、分子内に
２個の炭素原子を含有するハイドロフルオロカーボン類
（ＨＦＣ）とフッ素ガスとを気相で希釈ガスの存在下に
て、高められた温度で反応させるヘキサフルオロエタン
の製造方法を提供することによって解決できる。
２個の炭素原子を含有するハイドロフルオロカーボン類
（ＨＦＣ）とフッ素ガスとを気相で希釈ガスの存在下に
て、高められた温度で反応させるヘキサフルオロエタン
の製造方法を提供することによって解決できる。
【０００９】この希釈ガスは、テトラフルオロメタン、
ヘキサフルオロエタン、オクタフルオロプロパンおよび
フッ化水素の少なくとも一つを含有することが好まし
く、より好ましくはフッ化水素に富むことが望ましい。
ヘキサフルオロエタン、オクタフルオロプロパンおよび
フッ化水素の少なくとも一つを含有することが好まし
く、より好ましくはフッ化水素に富むことが望ましい。
【００１０】基質である有機化合物としては、分子内に
２個の炭素原子を含有するハイドロフルオロカーボン
（ＨＦＣ）類で、また分子内にフッ素原子を３個以上含
有する化合物である。好ましくは、１，１，１，２−テ
トラフルオロエタン（ＣＦ3 ＣＨ2 Ｆ）、１，１，２，
２−テトラフルオロエタン（ＣＨＦ2 ＣＨＦ2 ）および
／またはペンタフルオロエタンであり、より好ましくは
１，１，１，２−テトラフルオロエタンが望ましい。
２個の炭素原子を含有するハイドロフルオロカーボン
（ＨＦＣ）類で、また分子内にフッ素原子を３個以上含
有する化合物である。好ましくは、１，１，１，２−テ
トラフルオロエタン（ＣＦ3 ＣＨ2 Ｆ）、１，１，２，
２−テトラフルオロエタン（ＣＨＦ2 ＣＨＦ2 ）および
／またはペンタフルオロエタンであり、より好ましくは
１，１，１，２−テトラフルオロエタンが望ましい。
【００１１】本反応を実施するに際しては、分子内に２
個の炭素原子を含有するハイドロフルオロカーボン類の
反応器入口濃度を６モルパーセント以下の範囲とし、好
ましくは１，１，１，２−テトラフルオロエタンでは反
応器入口濃度を４モルパーセント以下の範囲とすること
が好ましい。
個の炭素原子を含有するハイドロフルオロカーボン類の
反応器入口濃度を６モルパーセント以下の範囲とし、好
ましくは１，１，１，２−テトラフルオロエタンでは反
応器入口濃度を４モルパーセント以下の範囲とすること
が好ましい。
【００１２】また、反応温度は高められた温度範囲で、
２５０〜５００℃の範囲内とすることが望ましい。反応
圧力は０〜３ＭＰａの範囲内で実施することが望まし
い。
２５０〜５００℃の範囲内とすることが望ましい。反応
圧力は０〜３ＭＰａの範囲内で実施することが望まし
い。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明のＦＣ−１１６の
製造方法を更に詳しく説明する。本発明の出発原料とな
る有機化合物は、分子内に２個の炭素原子を含有するハ
イドロフルオロカーボン類であり、次の一般式（３）で
表される。 Ｃ2 ＨｘＦｙ （３） この一般式（３）において、ｘは１≦ｘ≦５の整数であ
り、ｙは１≦ｙ≦５の整数であり、かつｘおよびｙがｘ
＋ｙ＝６の条件を充たす化合物であり、具体的にはフル
オロエタン（Ｃ2 Ｈ5 Ｆ）、１，２−ジフルオロエタン
（ＣＨ2 ＦＣＨ2 Ｆ）、１，１−ジフルオロエタン（Ｃ
ＨＦ2 ＣＨ3 ）、１，１，１−トリフルオロエタン（Ｃ
Ｆ3 ＣＨ3 ）、１，１，２−トリフルオロエタン（ＣＨ
Ｆ2 ＣＨ2 Ｆ）、１，１，１，２−テトラフルオロエタ
ン（ＣＦ3 ＣＨ2 Ｆ）、１，１，２，２−テトラフルオ
ロエタン（ＣＨＦ2 ＣＨＦ2 ）、ペンタフルオロエタン
（ＣＦ3 ＣＨＦ2 ）の化合物であり、これらの原料は単
独でも、いずれか２種以上の混合物でも使用することが
できる。
製造方法を更に詳しく説明する。本発明の出発原料とな
る有機化合物は、分子内に２個の炭素原子を含有するハ
イドロフルオロカーボン類であり、次の一般式（３）で
表される。 Ｃ2 ＨｘＦｙ （３） この一般式（３）において、ｘは１≦ｘ≦５の整数であ
り、ｙは１≦ｙ≦５の整数であり、かつｘおよびｙがｘ
＋ｙ＝６の条件を充たす化合物であり、具体的にはフル
オロエタン（Ｃ2 Ｈ5 Ｆ）、１，２−ジフルオロエタン
（ＣＨ2 ＦＣＨ2 Ｆ）、１，１−ジフルオロエタン（Ｃ
ＨＦ2 ＣＨ3 ）、１，１，１−トリフルオロエタン（Ｃ
Ｆ3 ＣＨ3 ）、１，１，２−トリフルオロエタン（ＣＨ
Ｆ2 ＣＨ2 Ｆ）、１，１，１，２−テトラフルオロエタ
ン（ＣＦ3 ＣＨ2 Ｆ）、１，１，２，２−テトラフルオ
ロエタン（ＣＨＦ2 ＣＨＦ2 ）、ペンタフルオロエタン
（ＣＦ3 ＣＨＦ2 ）の化合物であり、これらの原料は単
独でも、いずれか２種以上の混合物でも使用することが
できる。
【００１４】前述したように有機化合物とフッ素ガスと
の反応は、非常に大きな反応熱を伴い、反応熱はフッ素
のモル数に比例し、フッ素量が多い程反応熱が大きくな
ることを考慮すれば、ＨとＦの置換が少ないほど問題と
なる反応熱の制御が容易となり、また高価なフッ素の使
用量を少なくすることができる。このため、好ましくは
上記のハイドロフルオロカーボン類の中でも分子内にフ
ッ素原子を３個以上含有する化合物が望ましく、更に好
ましくはフッ素原子を４個以上含有する化合物が望まし
く、具体的には１，１，１，２−テトラフルオロエタ
ン、１，１，２，２−テトラフルオロエタンおよび／ま
たはペンタフルオロエタンである。
の反応は、非常に大きな反応熱を伴い、反応熱はフッ素
のモル数に比例し、フッ素量が多い程反応熱が大きくな
ることを考慮すれば、ＨとＦの置換が少ないほど問題と
なる反応熱の制御が容易となり、また高価なフッ素の使
用量を少なくすることができる。このため、好ましくは
上記のハイドロフルオロカーボン類の中でも分子内にフ
ッ素原子を３個以上含有する化合物が望ましく、更に好
ましくはフッ素原子を４個以上含有する化合物が望まし
く、具体的には１，１，１，２−テトラフルオロエタ
ン、１，１，２，２−テトラフルオロエタンおよび／ま
たはペンタフルオロエタンである。
【００１５】１，１，１，２−テトラフルオロエタンや
ペンタフルオロエタンは、クロロフルオロカーボン（Ｃ
ＦＣ）やハイドクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）の
代替品として工業生産されており、入手も容易であり純
度も９９．９％以上と高い。これらの化合物とフッ素ガ
スによるＦＣ−１１６製造の場合、次のような反応熱と
なる。
ペンタフルオロエタンは、クロロフルオロカーボン（Ｃ
ＦＣ）やハイドクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）の
代替品として工業生産されており、入手も容易であり純
度も９９．９％以上と高い。これらの化合物とフッ素ガ
スによるＦＣ−１１６製造の場合、次のような反応熱と
なる。
【００１６】 ＣＦ3 ＣＨ2 Ｆ＋２Ｆ2 → ＣＦ3 ＣＦ3 ＋２ＨＦ （４） （ΔＨ＝−２３１ｋｃａｌ／ｍｏｌ） ＣＦ3 ＣＨＦ2 ＋Ｆ2 → ＣＦ3 ＣＦ3 ＋ＨＦ （５） （ΔＨ＝−１１９ｋｃａｌ／ｍｏｌ） １，１，１，２−テトラフルオロエタンやペンタフルオ
ロエタンを原料とすれば、炭化水素化合物のフッ素ガス
によるＦＣ−１１６製造と比較すると、反応熱が約１／
３から１／６に抑えることができる。
ロエタンを原料とすれば、炭化水素化合物のフッ素ガス
によるＦＣ−１１６製造と比較すると、反応熱が約１／
３から１／６に抑えることができる。
【００１７】また、１，１，１，２−テトラフルオロエ
タンとペンタフルオロエタンを比較すれば、より好まし
くは１，１，１，２−テトラフルオロエタンである。そ
の理由は、１，１，１，２−テトラフルオロエタンを原
料とするほうが、反応活性が高いことと、もう一つ重要
なことは現在工業生産されているこれらの製品の純度の
問題である。１，１，１，２−テトラフルオロエタンは
純度が９９．９％以上で不純物としては異性体の１，
１，２，２−テトラフルオロエタンが大部分であり、含
塩素化合物はほとんど含まれない。
タンとペンタフルオロエタンを比較すれば、より好まし
くは１，１，１，２−テトラフルオロエタンである。そ
の理由は、１，１，１，２−テトラフルオロエタンを原
料とするほうが、反応活性が高いことと、もう一つ重要
なことは現在工業生産されているこれらの製品の純度の
問題である。１，１，１，２−テトラフルオロエタンは
純度が９９．９％以上で不純物としては異性体の１，
１，２，２−テトラフルオロエタンが大部分であり、含
塩素化合物はほとんど含まれない。
【００１８】これに対して、ペンタフルオロエタンはク
ロロペンタフルオロエタン（ＣＦ3ＣＣｌＦ2 ）と共沸
組成を形成し、蒸留や精製操作を施しても製品中には数
百ｐｐｍ〜数千ｐｐｍ含有される。この含塩素化合物
は、反応でフッ化塩素や塩素等を副生し好ましくないた
め、１，１，１，２−テトラフルオロエタンが特に有用
である。
ロロペンタフルオロエタン（ＣＦ3ＣＣｌＦ2 ）と共沸
組成を形成し、蒸留や精製操作を施しても製品中には数
百ｐｐｍ〜数千ｐｐｍ含有される。この含塩素化合物
は、反応でフッ化塩素や塩素等を副生し好ましくないた
め、１，１，１，２−テトラフルオロエタンが特に有用
である。
【００１９】本反応は、上記のハイドロフルオロカーボ
ン類とフッ素ガスとを稀釈ガスの存在下にて、高められ
た温度で反応させる。稀釈ガスとしては、一般には窒
素、ヘリウムやアルゴン等の不活性ガスが使用される
が、目的物とこれらの不活性ガスの分離、精製を考慮す
ると、コスト面から有利な方法とはいえない。本発明
は、希釈ガスとしてテトラフルオロメタン（沸点：−１
２７．９℃）、ヘキサフルオロエタン（沸点：−７８．
５℃）、オクタフルオロプロパン（沸点：−３７．７
℃）およびフッ化水素（沸点：２０℃）の少なくとも一
つを含有する成分を希釈ガスとして使用し、燃焼や爆発
を抑える効果とともに、ヘリウム（沸点：−２６８．９
℃）等と比較してこれらは高沸点であり分離、精製のエ
ネルギーコストが有利となる。また、より好ましくはフ
ッ化水素に富む成分を希釈ガスとして使用する方法であ
る。
ン類とフッ素ガスとを稀釈ガスの存在下にて、高められ
た温度で反応させる。稀釈ガスとしては、一般には窒
素、ヘリウムやアルゴン等の不活性ガスが使用される
が、目的物とこれらの不活性ガスの分離、精製を考慮す
ると、コスト面から有利な方法とはいえない。本発明
は、希釈ガスとしてテトラフルオロメタン（沸点：−１
２７．９℃）、ヘキサフルオロエタン（沸点：−７８．
５℃）、オクタフルオロプロパン（沸点：−３７．７
℃）およびフッ化水素（沸点：２０℃）の少なくとも一
つを含有する成分を希釈ガスとして使用し、燃焼や爆発
を抑える効果とともに、ヘリウム（沸点：−２６８．９
℃）等と比較してこれらは高沸点であり分離、精製のエ
ネルギーコストが有利となる。また、より好ましくはフ
ッ化水素に富む成分を希釈ガスとして使用する方法であ
る。
【００２０】例えば、前記の（４）式で示したように
１，１，１，２−テトラフルオロエタン１モルとフッ素
２モルとの反応からＦＣ−１１６が１モルとフッ化水素
は２モルが生成する。目的物のＦＣ−１１６と副生フッ
化水素は沸点差が約１００℃あり、分縮等の簡便な方法
でフッ化水素に富む成分を得ることができ、これを希釈
ガスとして使用すると経済的である。また、フッ化水素
は希釈ガスとして新たに添加してもよい。更に、フッ素
ガスを用いる直接フッ素化法では長期間の反応で前述し
たようにＣ−Ｃ結合の切断等により炭素の生成、堆積等
が起こる。この炭素の生成、堆積等はフッ素ガスとの急
激な反応や爆発の危険性があるがフッ化水素は希釈ガス
として使用することで炭素の生成、堆積を抑えることが
できる。フッ化水素に富む成分とはフッ化水素を主成分
とするという意味である。
１，１，１，２−テトラフルオロエタン１モルとフッ素
２モルとの反応からＦＣ−１１６が１モルとフッ化水素
は２モルが生成する。目的物のＦＣ−１１６と副生フッ
化水素は沸点差が約１００℃あり、分縮等の簡便な方法
でフッ化水素に富む成分を得ることができ、これを希釈
ガスとして使用すると経済的である。また、フッ化水素
は希釈ガスとして新たに添加してもよい。更に、フッ素
ガスを用いる直接フッ素化法では長期間の反応で前述し
たようにＣ−Ｃ結合の切断等により炭素の生成、堆積等
が起こる。この炭素の生成、堆積等はフッ素ガスとの急
激な反応や爆発の危険性があるがフッ化水素は希釈ガス
として使用することで炭素の生成、堆積を抑えることが
できる。フッ化水素に富む成分とはフッ化水素を主成分
とするという意味である。
【００２１】反応の基質、フッ素ガスおよび希釈ガスの
存在下で反応を行うが、反応器に導入する前に、反応の
基質、フッ素ガスのいずれか又はどちらも希釈ガスで希
釈された後、反応器へ導入することが一般的である。安
全性を考慮すれば、反応の基質もフッ素ガスも共にでき
るだけ希釈ガスで低濃度とすることが好ましい。
存在下で反応を行うが、反応器に導入する前に、反応の
基質、フッ素ガスのいずれか又はどちらも希釈ガスで希
釈された後、反応器へ導入することが一般的である。安
全性を考慮すれば、反応の基質もフッ素ガスも共にでき
るだけ希釈ガスで低濃度とすることが好ましい。
【００２２】原料として前記のようなハイドロフルオロ
カーボン類とフッ素ガスとを前記のような希釈ガスの存
在下にて反応を行うが、反応温度も本反応を効率よく進
行させるに際し重要な条件の一つであり、反応温度は接
触時間や出発原料としてのハイドロフルオロカーボンの
種類によって最適範囲が変化する。例えば、１，１，
１，２−テトラフルオロエタンとフッ素の反応の場合、
接触時間が大きい（接触時間１５秒）時は反応温度約５
０℃から反応が起こり、約２５０℃で転化率は約１００
％となる。反応温度は高められた温度範囲で、好ましく
は２５０〜５００℃の範囲内である。
カーボン類とフッ素ガスとを前記のような希釈ガスの存
在下にて反応を行うが、反応温度も本反応を効率よく進
行させるに際し重要な条件の一つであり、反応温度は接
触時間や出発原料としてのハイドロフルオロカーボンの
種類によって最適範囲が変化する。例えば、１，１，
１，２−テトラフルオロエタンとフッ素の反応の場合、
接触時間が大きい（接触時間１５秒）時は反応温度約５
０℃から反応が起こり、約２５０℃で転化率は約１００
％となる。反応温度は高められた温度範囲で、好ましく
は２５０〜５００℃の範囲内である。
【００２３】反応温度が２５０℃未満では、ハイドロフ
ルオロカーボンの転化率が低下し、５００℃を越える
と、Ｃ−Ｃ結合の切断や重合等が生じ収率が低下し、ま
た反応器等の腐食やエネルギーコストが嵩む等の問題が
あり好ましくない。
ルオロカーボンの転化率が低下し、５００℃を越える
と、Ｃ−Ｃ結合の切断や重合等が生じ収率が低下し、ま
た反応器等の腐食やエネルギーコストが嵩む等の問題が
あり好ましくない。
【００２４】接触時間は特に限定されないが、例えば
０．１〜１２０秒の範囲で接触時間を大きくすると反応
器が大きくなり経済的でないので、一般には１〜３０
秒、より好ましくは３〜３０秒の範囲が望ましく、また
反応基質とフッ素ガスとの混合を良くすることも重要で
ある。前記のようにフッ素ガスを使用する直接フッ素化
法は、極めて反応性に富むフッ素ガスを用いるため、基
質である有機化合物（特に水素を含有する化合物）は、
フッ素にさらされると燃焼あるいは爆発する危険があ
る。
０．１〜１２０秒の範囲で接触時間を大きくすると反応
器が大きくなり経済的でないので、一般には１〜３０
秒、より好ましくは３〜３０秒の範囲が望ましく、また
反応基質とフッ素ガスとの混合を良くすることも重要で
ある。前記のようにフッ素ガスを使用する直接フッ素化
法は、極めて反応性に富むフッ素ガスを用いるため、基
質である有機化合物（特に水素を含有する化合物）は、
フッ素にさらされると燃焼あるいは爆発する危険があ
る。
【００２５】本反応では、基質である有機化合物として
水素を含有するハイドロフルオロカーボンを用いるた
め、ハイドロフルオロカーボン類とフッ素の爆発防止が
重要なポイントとなる。爆発を防ぐためには混合ガスの
組成が爆発範囲の中に入らないようにする必要がある。
本発明者等はハイドロフルオロカーボン類とフッ素ガス
との爆発範囲を測定したところ、ペンタフルオロエタン
は濃度が約６％、１，１，１，２−テトラフルオロエタ
ンは濃度が約４％に下限値があることが判明し、本反応
の有機化合物入口濃度の安全な範囲が採用される。
水素を含有するハイドロフルオロカーボンを用いるた
め、ハイドロフルオロカーボン類とフッ素の爆発防止が
重要なポイントとなる。爆発を防ぐためには混合ガスの
組成が爆発範囲の中に入らないようにする必要がある。
本発明者等はハイドロフルオロカーボン類とフッ素ガス
との爆発範囲を測定したところ、ペンタフルオロエタン
は濃度が約６％、１，１，１，２−テトラフルオロエタ
ンは濃度が約４％に下限値があることが判明し、本反応
の有機化合物入口濃度の安全な範囲が採用される。
【００２６】また、反応系に供給するハイドロフルオロ
カーボン類とフッ素ガスとのモル比は０．５〜５．０の
範囲内とすることが好ましく、更に好ましくは１．０〜
３．０の範囲内である。フッ素ガスの供給モルが０．５
未満では反応が進行せず効率が悪く、５．０を越えると
フッ素ガスが過剰となり、その回収のための設備等が必
要で経済的でない。本反応を行うに当たって反応圧力も
爆発等の危険防止の上で重要である。圧力が高くなれば
なるほど爆発範囲は一般に広くなるため、反応はより低
圧で行うことが望ましく、反応圧力としては０〜３ＭＰ
ａの範囲内が好ましい。また、反応器の材質としては腐
食性ガスに耐性を有するものが好ましく、その例として
はニッケル、インコネル、ハステロイ等を挙げることが
できる。
カーボン類とフッ素ガスとのモル比は０．５〜５．０の
範囲内とすることが好ましく、更に好ましくは１．０〜
３．０の範囲内である。フッ素ガスの供給モルが０．５
未満では反応が進行せず効率が悪く、５．０を越えると
フッ素ガスが過剰となり、その回収のための設備等が必
要で経済的でない。本反応を行うに当たって反応圧力も
爆発等の危険防止の上で重要である。圧力が高くなれば
なるほど爆発範囲は一般に広くなるため、反応はより低
圧で行うことが望ましく、反応圧力としては０〜３ＭＰ
ａの範囲内が好ましい。また、反応器の材質としては腐
食性ガスに耐性を有するものが好ましく、その例として
はニッケル、インコネル、ハステロイ等を挙げることが
できる。
【００２７】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。まず、本反応
に使用した原料を以下に示す。 （１，１，１，２−テトラフルオロエタン）現在、ＣＦ
Ｃ−１２（ＣＣｌ2 Ｆ2 ）の代替品として供給されてい
るエコロエース１３４ａ（商品名）を使用した。純分は
９９．９９％以上で、異性体の１，１，２，２−テトラ
フルオロエタンを約２０ｐｐｍ含み、含塩素化合物は認
められない。
に使用した原料を以下に示す。 （１，１，１，２−テトラフルオロエタン）現在、ＣＦ
Ｃ−１２（ＣＣｌ2 Ｆ2 ）の代替品として供給されてい
るエコロエース１３４ａ（商品名）を使用した。純分は
９９．９９％以上で、異性体の１，１，２，２−テトラ
フルオロエタンを約２０ｐｐｍ含み、含塩素化合物は認
められない。
【００２８】（ペンタフルオロエタン）現在、ＨＣＦＣ
−２２（ＣＨＣｌＦ2 ）の代替品として供給されている
エコロエース１２５（商品名）を使用した。純分は９
９．９５％以上で、不純物として１，１，１，２−テト
ラフルオロエタン、１，１，１−トリフルオロエタンや
含塩素化合物としてクロロペンタフルオロエタン、１−
クロロ−１，２，２，２−テトラフルオロエタンを含ん
でいる。
−２２（ＣＨＣｌＦ2 ）の代替品として供給されている
エコロエース１２５（商品名）を使用した。純分は９
９．９５％以上で、不純物として１，１，１，２−テト
ラフルオロエタン、１，１，１−トリフルオロエタンや
含塩素化合物としてクロロペンタフルオロエタン、１−
クロロ−１，２，２，２−テトラフルオロエタンを含ん
でいる。
【００２９】（実施例１）内径２０．６ｍｍφ、長さ５
００ｍｍのインコネル６００製反応器（電気ヒーター加
熱方式：フッ素ガスで温度６００℃で不動態化処理を実
施済）を窒素ガス３０ＮＬ／ｈ流し２８０℃に昇温し、
次にフッ化水素を５０ＮＬ／ｈ、さらに前記希釈ガスを
分岐したガス流の一方へハイドロフルオロカーボンとし
て１，１，１，２−テトラフルオロエタンを１．８ＮＬ
／ｈ流した。その後、同様に希釈ガスを分岐したガス流
のもう一方へフッ素ガスを３．９ＮＬ／ｈ供給し反応を
行った。１，１，１，２−テトラフルオロエタンの反応
器入口濃度は２．１モル％で、反応温度は２８０℃であ
った。
００ｍｍのインコネル６００製反応器（電気ヒーター加
熱方式：フッ素ガスで温度６００℃で不動態化処理を実
施済）を窒素ガス３０ＮＬ／ｈ流し２８０℃に昇温し、
次にフッ化水素を５０ＮＬ／ｈ、さらに前記希釈ガスを
分岐したガス流の一方へハイドロフルオロカーボンとし
て１，１，１，２−テトラフルオロエタンを１．８ＮＬ
／ｈ流した。その後、同様に希釈ガスを分岐したガス流
のもう一方へフッ素ガスを３．９ＮＬ／ｈ供給し反応を
行った。１，１，１，２−テトラフルオロエタンの反応
器入口濃度は２．１モル％で、反応温度は２８０℃であ
った。
【００３０】３時間後、反応生成ガスを水酸化カリウム
水溶液およびヨウ化カリウム水溶液でフッ化水素および
未反応フッ素ガスを除去し、次いでガスクロマトグラフ
ィーにより組成分析を行ったところ、ガス組成は次の通
りであった。 ＣＦ4 ０．５６％、 Ｃ2 Ｆ6 ８４．５９％、 ＣＦ3 ＣＨＦ2 １４．４５％、 ＣＦ3 ＣＨ2 Ｆ trace 、 その他 ０．４０％ (Vol％）
水溶液およびヨウ化カリウム水溶液でフッ化水素および
未反応フッ素ガスを除去し、次いでガスクロマトグラフ
ィーにより組成分析を行ったところ、ガス組成は次の通
りであった。 ＣＦ4 ０．５６％、 Ｃ2 Ｆ6 ８４．５９％、 ＣＦ3 ＣＨＦ2 １４．４５％、 ＣＦ3 ＣＨ2 Ｆ trace 、 その他 ０．４０％ (Vol％）
【００３１】（実施例２〜５）反応温度を変更した以外
は実施例１と同様の操作条件で反応を行った。反応温度
並びに得られた結果を表１に示す。
は実施例１と同様の操作条件で反応を行った。反応温度
並びに得られた結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】表中のＦＣ−１４はＣＦ4 、ＦＣ−１１６
はＣＦ3 ＣＦ3 、ＨＦＣ−１２５はＣＦ3 ＣＨＦ2 、Ｈ
ＦＣ−１３４ａはＣＦ3 ＣＨ2 Ｆである。表１のその他
はＣＯ2 が殆どであるが、５５０℃ではＣ3 Ｆ8 の生成
が認められる。結果から明らかなように低温では目的物
ＦＣ−１１６の収率が悪く、高温５５０℃では選択率が
低下し、さらにＣ−Ｃ結合の切断の促進や重合によるＣ
3のパーフルオロ化合物の生成が認められる。
はＣＦ3 ＣＦ3 、ＨＦＣ−１２５はＣＦ3 ＣＨＦ2 、Ｈ
ＦＣ−１３４ａはＣＦ3 ＣＨ2 Ｆである。表１のその他
はＣＯ2 が殆どであるが、５５０℃ではＣ3 Ｆ8 の生成
が認められる。結果から明らかなように低温では目的物
ＦＣ−１１６の収率が悪く、高温５５０℃では選択率が
低下し、さらにＣ−Ｃ結合の切断の促進や重合によるＣ
3のパーフルオロ化合物の生成が認められる。
【００３４】（実施例６〜８）実施例１と同様の反応器
でハイドロフルオロカーボンとしてペンタフルオロエタ
ンを３．６ＮＬ／ｈ、フッ素ガス３．９ＮＬ／ｈ、希釈
ガスとしてフッ化水素５０ＮＬ／ｈ、窒素ガス３０ＮＬ
／ｈを供給し、反応温度を変化させた以外は、実施例１
と同様な操作で反応を行った。反応温度と得られた結果
とを表２に示す。
でハイドロフルオロカーボンとしてペンタフルオロエタ
ンを３．６ＮＬ／ｈ、フッ素ガス３．９ＮＬ／ｈ、希釈
ガスとしてフッ化水素５０ＮＬ／ｈ、窒素ガス３０ＮＬ
／ｈを供給し、反応温度を変化させた以外は、実施例１
と同様な操作で反応を行った。反応温度と得られた結果
とを表２に示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】表２のその他はＣＯ2 が殆どであり、Ｃｌ
化合物はクロロペンタフルオロエタンと１−クロロ−
１，２，２，２−テトラフルオロエタンが主である。結
果から明らかなようにペンタフルオロエタンは１，１，
１，２−テトラフルオロエタンよりもフッ素ガスとの反
応性が低い（低温領域）が、収率よくＦＣ−１１６を得
ることができる。しかし、実施例８では塩素とフッ化塩
素が検出された。
化合物はクロロペンタフルオロエタンと１−クロロ−
１，２，２，２−テトラフルオロエタンが主である。結
果から明らかなようにペンタフルオロエタンは１，１，
１，２−テトラフルオロエタンよりもフッ素ガスとの反
応性が低い（低温領域）が、収率よくＦＣ−１１６を得
ることができる。しかし、実施例８では塩素とフッ化塩
素が検出された。
【００３７】（実施例９）実施例１と同様の反応器でハ
イドロフルオロカーボンとして１，１，１，２−テトラ
フルオロエタンを２．２ＮＬ／ｈ、フッ素ガス４．８Ｎ
Ｌ／ｈ、希釈ガスとしてフッ化水素６０ＮＬ／ｈ、テト
ラフルオロメタン２０ＮＬ／ｈを供給し、反応温度４８
０℃で実施例１と同様な操作で反応を行った。得られた
結果を示す。
イドロフルオロカーボンとして１，１，１，２−テトラ
フルオロエタンを２．２ＮＬ／ｈ、フッ素ガス４．８Ｎ
Ｌ／ｈ、希釈ガスとしてフッ化水素６０ＮＬ／ｈ、テト
ラフルオロメタン２０ＮＬ／ｈを供給し、反応温度４８
０℃で実施例１と同様な操作で反応を行った。得られた
結果を示す。
【００３８】 ＣＦ4 １．４６％、 Ｃ2 Ｆ6 ９５．９８％、 ＣＦ3 ＣＨＦ2 １．７８％、 ＣＦ3 ＣＨ2 Ｆ − 、 その他 ０．７８％ (Vol％）
【００３９】この条件下で３０日間の連続反応を行い、
３０日目の反応出口ガスの組成分析を行ったところ、上
記と殆ど変わらなかった。その後、反応を停止し窒素ガ
スを供給しながら室温まで降温し、反応器の内部表面を
ファイバースコープ（内視鏡）にて観察を行ったが炭素
等の付着や堆積は認められなかった。
３０日目の反応出口ガスの組成分析を行ったところ、上
記と殆ど変わらなかった。その後、反応を停止し窒素ガ
スを供給しながら室温まで降温し、反応器の内部表面を
ファイバースコープ（内視鏡）にて観察を行ったが炭素
等の付着や堆積は認められなかった。
【００４０】
【発明の効果】本発明のＦＣ−１１６の製造方法は、分
子内に２個の炭素原子を含有するハイドロフルオロカー
ボン類とフッ素ガスとを気相で希釈ガスの存在下で、工
業的に安全かつ収率よくＦＣ−１１６を製造することが
できる。
子内に２個の炭素原子を含有するハイドロフルオロカー
ボン類とフッ素ガスとを気相で希釈ガスの存在下で、工
業的に安全かつ収率よくＦＣ−１１６を製造することが
できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大井 敏夫 神奈川県川崎市川崎区扇町５番１号 昭和 電工株式会社川崎工場内
Claims (10)
- 【請求項１】 分子内に２個の炭素原子を含有するハイ
ドロフルオロカーボン類とフッ素ガスとを気相で希釈ガ
スの存在下にて、高められた温度で反応させることを特
徴とするヘキサフルオロエタンの製造方法。 - 【請求項２】 希釈ガスが、テトラフルオロメタン、ヘ
キサフルオロエタン、オクタフルオロプロパンおよびフ
ッ化水素の少なくとも一つを含有するガスである請求項
１の製造方法。 - 【請求項３】 希釈ガスが、フッ化水素に富むガスであ
る請求項１の製造方法。 - 【請求項４】 反応を２５０〜５００℃の温度で行う請
求項１の製造方法。 - 【請求項５】 分子内に２個の炭素原子を含有するハイ
ドロフルオロカーボン類が、フッ素原子を３個以上含有
するハイドロフルオロカーボンである請求項１の製造方
法。 - 【請求項６】 分子内に２個の炭素原子を含有するハイ
ドロフルオロカーボン類が、１，１，１，２−テトラフ
ルオロエタン、１，１，２，２−テトラフルオロエタン
およびペンタフルオロエタンの少なくとも一つである請
求項５の製造方法。 - 【請求項７】 分子内に２個の炭素原子を含有するハイ
ドロフルオロカーボン類が、１，１，１，２−テトラフ
ルオロエタンである請求項６の製造方法。 - 【請求項８】 分子内に２個の炭素原子を含有するハイ
ドロフルオロカーボン類の反応器入口濃度が６モルパー
セント以下で反応を行う請求項１の製造方法。 - 【請求項９】 １，１，１，２−テトラフルオロエタン
の反応器入口濃度が４モルパーセント以下である請求項
８の製造方法。 - 【請求項１０】 反応圧力を０〜３ＭＰａで反応を行う
請求項１の製造方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5032396A JP2947158B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | ヘキサフルオロエタンの製造方法 |
| US08/630,534 US5710351A (en) | 1996-03-07 | 1996-04-10 | Process for producing hexafluoroethane |
| SG1996011695A SG48501A1 (en) | 1996-03-07 | 1996-12-12 | Process for producing hexafluoroethane |
| GB9626064A GB2311287B (en) | 1996-03-07 | 1996-12-16 | Process for producing hexafluoroethane |
| KR1019960067179A KR100283711B1 (ko) | 1996-03-07 | 1996-12-18 | 헥사플루오로에탄의 제조방법 |
| TW085115908A TW409114B (en) | 1996-03-07 | 1996-12-23 | Process for the preparation of hexafluoroethane |
| DE19654720A DE19654720C2 (de) | 1996-03-07 | 1996-12-30 | Verfahren zur Herstellung von Hexafluorethan |
| CN97102133A CN1076333C (zh) | 1996-03-07 | 1997-01-15 | 生产六氟乙烷的方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5032396A JP2947158B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | ヘキサフルオロエタンの製造方法 |
| US08/630,534 US5710351A (en) | 1996-03-07 | 1996-04-10 | Process for producing hexafluoroethane |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09241186A true JPH09241186A (ja) | 1997-09-16 |
| JP2947158B2 JP2947158B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=26390790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5032396A Expired - Lifetime JP2947158B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | ヘキサフルオロエタンの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5710351A (ja) |
| JP (1) | JP2947158B2 (ja) |
| DE (1) | DE19654720C2 (ja) |
| GB (1) | GB2311287B (ja) |
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| US7064240B2 (en) | 2001-02-23 | 2006-06-20 | Showa Denko K.K. | Process for producing perfluorocarbons and use thereof |
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| CN112778077A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-05-11 | 福建德尔科技有限公司 | 基于微反应器的电子级c2f6制备方法 |
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| WO2001098240A2 (en) * | 2000-06-21 | 2001-12-27 | Showa Denko K.K. | Process for producing hexafluoroethane and use thereof |
| WO2003014047A1 (en) * | 2001-08-06 | 2003-02-20 | Showa Denko K. K. | Production and use of hexafluoroethane |
| WO2003080549A1 (en) * | 2002-03-11 | 2003-10-02 | Showa Denko K. K. | Process for the production of fluoroethane and use of the produced fluoroethane |
| US7074974B2 (en) * | 2002-03-11 | 2006-07-11 | Showa Denko K.K. | Process for the production of fluoroethane and use of the same |
| CN108940129A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-07 | 山东重山光电材料股份有限公司 | 一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统及生产方法 |
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|---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-03-07 JP JP5032396A patent/JP2947158B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-10 US US08/630,534 patent/US5710351A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-16 GB GB9626064A patent/GB2311287B/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-30 DE DE19654720A patent/DE19654720C2/de not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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