生产全氟化碳的方法技术

生产全氟化碳的方法，包括使氢氟化碳与氟气在汽相中、在较高的反应温度下在第一反应区中接触获得气态反应混合物的步骤；和将气态反应混合物作为稀释气体引入第二反应区中和将其在该区中于较高的反应温度下与必要时与氟气一起送入第二反应区的氢氟化碳接触的步骤，送入第二反应区的氢氟化碳与在第一反应区中的氢氟化碳不同。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过使氢氟化碳与氟气在汽相中反应来，更具体地说，本专利技术涉及这样一种该方法包括使氢氟化碳与氟气在汽相中、在较高的反应温度下在第一反应区中接触，将所得气态反应混合物作为稀释气体引入第二反应区中并且将不同于第一反应区反应的氢氟化碳(必要时与氟气一起)送入第二反应区以使氢氟化碳与气态反应混合物在较高的反应温度接触。在常温下为气态的全氟化碳在半导体工业中被用作例如腐蚀剂和洗涤剂，而在常温下为液态的全氟化碳被用作例如冷冻剂。因此，全氟化碳具有较宽的应用范围并且是工业上有用的化合物。关于全氟化碳的生产，迄今为止已经提出了多种方法。例如对于带有一个碳原子的全氟化碳--四氟甲烷(下文记为″FC-14″或″CF″)，先有技术的实例包括使一氯三氟甲烷(CClF3)与HF在催化剂的存在下反应的方法(JP-B-62-10211；″JP-B″是指已审查的日本专利申请)；包括使二氯二氟甲炕(CCl2F2)与HF在催化剂的存在下反应的方法(JP-B-42-3004)；包括使四氯化碳(CCl4)与HF反应的方法(JP-B-43-10601)；包括使三氟甲烷(CHF3)与F2反应的方法(BG-1116920(1986))；包括使碳(C)与F2在BrF3或IF5中反应的方法(JP-A-62-10211；″JP-A″是指未审查的日本专利申请)；和包括使四氟乙烯(CF2＝CF2)和CO2在高温下热解的方法(美国专利4,365,102(1982))。对于带有两个碳原子的全氟化碳——六氟乙烷(下文记为″FC-116″或″CF3CF3″)，已知方法的实例包括以乙烷和/或乙烯为原材料的电化学氟化法；将四氟乙烯或另一种原材料热解的方法；包括用金属氟化物使乙炔、乙烯和/或乙烷等氟化的方法；包括用氟化氢使二氯四氟乙烷、一氯五氟乙烷等氟化的方法；和使乙烷等与氟气反应的直接氟化法。此外，对于带有三个碳原子的全氟化碳——八氟丙烷(下文记为″FC-218″或″C3F8″)，已知的方法包括使氟气与丙烷反应的直接氟化法(EP-31，519(1981))。使用氟气的直接氟化法的实例包括(a)用喷射反应器使氟气与乙烷反应以获得FC-14和FC-116的方法(J.Amer.Chem.Soc.，77，3307(1955)，J.Amer.Chem.Soc.，82，5827(1960))；(b)用带有多孔性氧化铝管的反应器以氟气将C-H氟化的方法(EP-31，519(1981))；和(c)用带有多孔性金属管的反应器(双管反应器)以氟气在稀释气体的存在下将直链烃氟化的方法，稀释气体为SF6，CF4，C2F6或C3F8(EP-33，210(1981))。其它已知的用氟气反应的方法包括(d)使氟气与饱和或不饱和烃或部分氟化的烃反应产生氢氟化碳的方法(美国专利5,406,008(1995))；和从烯烃和吸附有氟气的碳生产氟化烯烃的方法(JP-A-2-207052)。使用氟气的直接氟化法的缺点是由于使用了反应性极强的氟气，有用作底物的有机化合物和氟气爆炸的危险，并且还有腐蚀等的危险。此外，还有包括由于产生热而使C-C键分解和聚合的危险和由于碳(C)的生成和沉积而产生迅速反应或爆炸的恐惧等。例如，对于用直接氟化法合成全氟化碳时，直链碳氢化合物与氟气反应，反应同时伴随着超大量的热，如反应路线(2)和(3)所示。(2)(ΔH＝-479Kcal/mol)(3)(ΔH＝-690Kcal/mol)上述反应路线表明，一个C-H键被一个C-F键代替时产生大约-110Kcal/mol的反应热。在丙烷与氟气直接反应的直接氟化法中，ΔH为大约-880Kcal/mol。以甲烷为原材料的反应路线(2)所示的反应每摩尔甲烷需要4摩尔氟，而以乙烷为原材料的反应路线(3)所示的反应每摩尔乙烷需要6摩尔氟。因而，反应热的量与所用氟的摩尔数成正比；氟的用量越大则反应热的量越大。反应热的增加容易引起C-C健的分裂、爆炸等，并且导致收率的降低，从而产生与工业生产和操作有关的问题。常规的抑制在直接氟化法中反应热突然发生的方法包括用惰性气体(例如氮或氦)稀释氟；事先将有机化合物底物溶解在对氟为惰性的溶剂中，以制备低浓度溶液；和在低温范围内进行反应。为使反应在汽相进行，有人提出了一种设计的装置例如喷射反应器，使得氟与作为底物的有机化合物一点一点地接触。为克服上述问题和实现上述目的而完成了本专利技术。因此，本专利技术的目的之一是提供一种用有机化合物底物和氟气通过直接氟化法安全、有效和低成本地工业化。在下面的描述中，本专利技术的其它目的和效果变得显而易见。本专利技术提供，包括使氢氟化碳与氟气在汽相中、在较高的反应温度下在第一反应区中接触，获得气态反应混合物的步骤；和将气态反应混合物作为稀释气体引入第二反应区中和将其在该区中于较高的反应温度下(必要时与氟气一起)送入第二反应区的氢氟化碳接触的步骤，送入第二反应区的氢氟化碳与在第一反应区的氢氟化碳不同。在本专利技术中，优选至少将部分在第二反应区获得的气态反应混合物环流并用作第一反应区的稀释气体。附图说明图1是本专利技术的一个实施方案的流程图。可用的稀释气体的实例包括四氟甲烷、六氟乙烷、八氟丙烷和氟化氢。其中优选四氟甲烷、六氟乙烷和氟化氢。更优选富含氟化氢的气体(其氟化氢含量优选为稀释气体总量的50％或更高)。在实施反应时，用作原材料的氢氟化碳优选引入到相应的反应区中，使得在反应区入口处测得的各氟化氢浓度不超过8％(摩尔)。反应在较高的温度下进行；第一反应区和/或第二反应区的反应温度最好为200-550℃。此外，第一反应区和/或第二反应区的反应压力最好为0-5MPa。反应获得两种或更多种全氟化碳。其实例包括FC-14，FC-116和FC-218。优选FC-14和FC-116。作为原材料送入的氢氟化碳是两种或更多种通式CxHyFz(其中，x，y和z是满足1≤x≤3，1≤y≤4和1≤z≤7的整数，前提条件是当x是1时，y+z＝4；当x是2时，y+z＝6；当x是3时，y+z＝8)代表的氢氟化碳。氢氟化碳最好是选自一氟甲烷(CH3F)、二氟甲烷(CH2F2)、三氟甲烷(CHF3)、三氟乙烷(C2H3F3)、四氟乙烷(C2H2F4)、五氟乙烷(C2HF5)、五氟丙烷(C3H3F5)、六氟丙烷(C3H2F6)和七氟丙烷(C3H2F7)的全氟化碳。其中优选一氟甲烷、二氟甲烷、三氟甲烷、三氟乙烷、四氟乙烷和五氟乙烷。特别优选二氟甲烷、三氟甲烷、四氟乙烷和五氟乙烷。作为原材料送入的氢氟化碳中氯化合物杂质的浓度作用不超过2％(摩尔)。下面详细描述本专利技术的。本专利技术的包括使氢氟化碳与氟气在汽相中、在较高的反应温度下在第一反应区中接触，将获得的气态反应混合物(全氟化碳和/或氟化氢)作为稀释气体送入第二反应区；和将不同于第一反应区反应的氢氟化碳(必要时与氟气一起)送入第二反应区以使氢氟化碳与气态反应混合物在较高的反应温度接触。优选至少将部分在第二反应区获得的气态反应混合物(全氟化碳和/或氟化氢)环流并用作第一反应区的稀释气体，从而可以克服常规的直接氟化法产生的问题并且可以安全、有效、低成本地工业化生产有用的全氟化碳。本专利技术的特征之一在于稀释气体。对于通过使氢氟化碳与氟气反应生产全氟化碳的情形，反应路线和反应热可用本文档来自技高网...

【技术保护点】
生产全氟化碳的方法，包括使氢氟化碳与氟气在汽相中、在较高的反应温度下在第一反应区中接触获得气态反应混合物的步骤；和将气态反应混合物作为稀释气体引入第二反应区中和将其在该区中于较高的反应温度下与必要时与氟气一起送入第二反应区的氢氟化碳接触的步骤，送入第二反应区的氢氟化碳与在第一反应区的氢氟化碳不同。

【技术特征摘要】
JP 1996-3-26 70294/961.生产全氟化碳的方法，包括使氢氟化碳与氟气在汽相中、在较高的反应温度下在第一反应区中接触获得气态反应混合物的步骤；和将气态反应混合物作为稀释气体引入第二反应区中和将其在该区中于较高的反应温度下与必要时与氟气一起送入第二反应区的氢氟化碳接触的步骤，送入第二反应区的氢氟化碳与在第一反应区的氢氟化碳不同。2.权利要求1所述的方法，其中至少部分在第二反应区获得的气态反应混合物被用作第一反应区的稀释气体。3.权利要求1所述的方法，其中第一反应区和/或第二反应区的稀释气体含有四氟甲烷、六氟乙烷、八氟丙烷和氟化氢中的至少一种。4.权利要求1所述的方法，其中稀释气体富含氟化氢。5.权利要求1所述的方法，其中在第一反应区的入口和/或第二反应区中测得的氢氟化碳的浓度不超过8％(摩尔)。6.权利要求1所述的方法，其中第一反应区和/或第二反应区的反应温度为200-550℃。7.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：大野博基，中条哲夫，新井龙晴，大井敏夫，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]