專利名稱：五氟化碘的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使碘與氟反應(yīng)制造五氟化碘(IF5)的方法。五氟 化碘作為富有反應(yīng)性的氟化劑或含氟化合物的中間體制造的原料十分 有用。
背景技術(shù)：
作為通過碘與氟反應(yīng)制造五氟化碘的方法，例如有溶解于五氟化 碘中的碘和氟的逆流接觸法(參考專利文獻(xiàn)1)，向熔融碘或漿料狀碘 中吹入氟的吹泡法(參考專利文獻(xiàn)2和3)等。
在這些方法中，向液相中供給氟，因此通過作為稀釋氣體使用的 氮?dú)?、未反?yīng)的氟等促進(jìn)了碘的升華，其結(jié)果，在反應(yīng)器的出口配管
固化并附著碘，最終冇堵塞配鈐的危險性。而且，為r避免該危險而 提高溫度實(shí)施操作是w難的。
另外，五氟化碘的生成熱大到920kJ/mo1，也具有因配管上固化 附著的碘與氟反應(yīng)而使溫度局部升高的危險性，從安全性方面考慮， 未必能夠稱該方法是一種適于工業(yè)上使用的方法。
此外，因?yàn)榉c碘的反應(yīng)性非常高，所以如果使氟與熔融碘、漿 料狀碘的這樣高濃度的碘接觸，則擔(dān)心它們急劇地反應(yīng)，其結(jié)果，也 具有碘向氟供給配管側(cè)逆流的危險性。如果碘向氟供給配管側(cè)逆流， 則在氟供給配管內(nèi)氟與碘反應(yīng)，因此，具有溫度局部且急劇地升高而 損傷配管、裝置類的危險性。
尤其就使用 一般用于除去反應(yīng)器中的反應(yīng)熱的間接式熱交換器 (外側(cè)夾套等)除去山顯熱引起的反應(yīng)熱而言，由于能夠被有效除去 的熱量與反應(yīng)熱相比極少，所以難于控制反應(yīng)溫度，在擴(kuò)大生產(chǎn)能力 的情況下，具有反應(yīng)急劇進(jìn)行、進(jìn)而發(fā)生爆炸的危險。
作為其它的制造方法，有下述的方法在熔融碘上通過氟氣，使 之反應(yīng)，生成含有五氟化碘和碘的蒸氣混合物，在已生成的液狀的五
4氟化碘的存在下，使該蒸氣混合物與新的氟氣反應(yīng)，進(jìn)一步生成五氟 化碘(參考專利文獻(xiàn)4)。
在該方法中，雖然具有為了維持碘為液體狀態(tài)而能夠利用反應(yīng)熱 的優(yōu)點(diǎn)，但是由于氟氣的反應(yīng)性高，所以需要一種足以避免因反應(yīng)劇 烈的放熱而造成的急劇反應(yīng)、爆炸的危險的高超反應(yīng)控制技術(shù)。另外， 因?yàn)榘殡S因具有升華性的碘引起的配管堵塞的危險，所以未必能夠稱 該方法是一種可充分滿足工業(yè)化要求的方法。
專利文獻(xiàn)1:美國專利第3367745號公報 專利文獻(xiàn)2:特開昭54-65196號公報 專利文獻(xiàn)3:英國專利第1326130號公報 專利文獻(xiàn)4:特開昭58-145602號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的課題是提供一種盡可能地回避上述現(xiàn)有的五氟化 碘的制造方法屮存在的問題，平穩(wěn)地實(shí)施氟與碘的反應(yīng)，從而更安全 地且以更優(yōu)良的生產(chǎn)率制造五氣化碘的方法。
本發(fā)明的發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過構(gòu)成使含 有碘的五氟化碘作為液相存在于反應(yīng)器中、使氟存在于與該液相鄰接 的氣相中的反應(yīng)系統(tǒng)，并使川該反應(yīng)系統(tǒng)，能夠解決上述課題，以至 完成本發(fā)明。
而且，通常連續(xù)地實(shí)施向反應(yīng)器供給氟，但是可以間歇地供給僅 與反應(yīng)消耗的氟的量對應(yīng)的量的氟。另外，關(guān)于在反應(yīng)器中存在的液 相，可以在反應(yīng)器中原樣地保持，或者，n了以將與反應(yīng)消耗的碘的量
對應(yīng)的量的碘作為與五氟化碘的混合物，連續(xù)或間歇地供給至反應(yīng)器。 另外，因?yàn)橥ㄟ^反應(yīng)生成五氟化碘，所以可以從反應(yīng)器的液相中連續(xù) 或間歇地除去與生成的五氟化碘的量對應(yīng)的量的五氟化碘。
如上所述地使用液相與氣相鄰接的反應(yīng)系統(tǒng)時，如下所述氟與碘 接觸并反應(yīng)，生成五氟化碘。
(a) 在五氟化碘液相中存在的碘從液相轉(zhuǎn)移至氣相，與在氣相中 存在的氟接觸纟t反應(yīng)的氣相反應(yīng)；
(b) 在氣相屮存在的氟從氣相轉(zhuǎn)移至作為液相的五氟化碘中，與在五氟化碘液相中存在的碘接觸并反應(yīng)的液相反應(yīng)；
(C)在氣相中存在的氟與在五氟化碘液相中存在的碘接觸并反應(yīng) 的在氣相與液相的界面的反應(yīng)。
另外，在氣相中存在的氟轉(zhuǎn)移至作為液相的五氟化碘中的機(jī)理以 及在五氟化碘液相中存在的碘轉(zhuǎn)移至氣相的機(jī)理，并不特別限定，例 如，可以作為氟或碘的擴(kuò)散、蒸發(fā)、升華等的結(jié)果而轉(zhuǎn)移。
因此，本發(fā)明提供一種使氟與碘反應(yīng)制造五氟化碘的方法。該方 法的特征在于向與含有碘的五氟化碘液相鄰接的氣相供給氟。如此
供給氟時，通過上述反應(yīng)(a) (c)之中、至少反應(yīng)(a)，使氟與碘 接觸并反應(yīng)，生成五氟化碘。當(dāng)然，其它的反應(yīng)(b)和/或(c)也
可以同時發(fā)生。
另外，在本說明書中，"氣相"用語，不包括在液相中存在的氣泡， 因此，通過吹泡向液相中供給氟，并不相當(dāng)于"向氣相中供給氟"。所 謂"向氣相屮供給氟"，意指向在液相的上方與該液相鄰接而存在的氣
相供給氟，si」，向液相的上方的空間供給氟，如此供給的氟(在必要
時，與后述的不活潑性氣體----起)構(gòu)成氣相。
含有碘的五氟化碘的液相是溶解有碘的溶液狀態(tài)或(液體或固體 的)碘(優(yōu)選以微細(xì)的液滴或粒子的形態(tài))分散在其中的漿料狀態(tài)。 即，因?yàn)榈馊芙庥谝盒莸奈宸庵?，所以在五氟化碘中存在飽和?解度以下的碘的情況下，含冇碘的五氟化碘的液相是溶液狀態(tài)，存在 多于飽和溶解皮的碘的情況下，含冇溶解的碘的五氟化碘溶液作為液 相存在，不能完全溶解(對應(yīng)于溫度成為固體或液體)的碘處于在該 溶液中分散的狀態(tài)，在本說明書中，將該狀態(tài)稱為漿料狀態(tài)。在本發(fā) 明的制造方法中，特別優(yōu)選含有碘的五氟化碘的液相是分散有液體碘 的漿料狀態(tài)。
在含有碘的五氟化碘的液相是溶液狀態(tài)的情況下，含有飽和溶解 度以下的量的碘，碘的濃度沒有特別限定，以液相全體的質(zhì)量為基準(zhǔn)
優(yōu)選含有0.6質(zhì)量％以上的碘，更優(yōu)選含有在其液相溫度下飽和溶解度 的碘，例如含有在45。C下1.0質(zhì)量％的碘。
在含有碘的五氟化碘的液相是漿料狀態(tài)的情況下，含有多于飽和 溶解度的量的碘，碘的含量沒有特別限定，以液相全體(也包括分散的碘)的質(zhì)量為基準(zhǔn)，優(yōu)選含有10 40質(zhì)量％的碘，更優(yōu)選含有20 40質(zhì)量％的碘，例如含有30 40質(zhì)量％的碘。 發(fā)明的效果
如果使用本發(fā)明的五氟化碘的制造方法，則通過向氣相供給氟， 供給氣相的氟優(yōu)先與氣相部中存在的碘反應(yīng)(即，發(fā)生反應(yīng)(a))，殘 余的氟存在于氣相中的情況下，該氟接近液相，或者進(jìn)入液相內(nèi)，與 在作為液相的五氟化碘中存在的溶解碘和/或分解碘反應(yīng)，即，在界 面和/或液相中反應(yīng)(即，發(fā)生反應(yīng)(b)和/或(c))。通過如此反 應(yīng)，能夠抑制未反應(yīng)的碘從反應(yīng)器流向氣體排出配管，減少碘在配管 內(nèi)固化并附著的危險性。
另外，因?yàn)橄驓庀喙┙o氟，所以能夠避免現(xiàn)有公知的五氟化碘的 制造方法中可能發(fā)生的、碘向氟供給配管的逆流以及由該逆流附帶引 起的問題。另外，在本發(fā)明的五氟化碘的制造方法中，通過設(shè)定操作 條件，能夠改變供給氣相的氟的轉(zhuǎn)化率。在木發(fā)明的制造方法中，通 過適當(dāng)?shù)剡x擇操作條件(例如反應(yīng)壓力、反應(yīng)溫度、供給氟量、根據(jù) 需要實(shí)施的攪拌的程度、如后所述共存的氟化氫的量等)并實(shí)施操作， 能夠使氟的轉(zhuǎn)化率一般達(dá)到75%以上，優(yōu)選為85%以上，更優(yōu)選為90% 以上，特別優(yōu)選為95%以上，例如為98%或其以上。


圖1為模式地表示本發(fā)明的五氟化碘的制造方法的一例的流程圖。
符號說明
10反應(yīng)器
12液相
14氣相
16界面
18泵
20混合槽
22攪拌機(jī)
24泵26 氣體排出配管
28 冷卻器 30 攪拌機(jī)
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的五氟化碘的制造方法的一種方式中，使含有碘的五氟 化碘作為液相存在于反應(yīng)器中，優(yōu)選向與該液相鄰接的氣相連續(xù)地供 給氟，使碘與氟反應(yīng)。不直接向該液相中供給氟。
另外，在一旦向反應(yīng)器供給氟后，雖然可以不再供給氟，但是一 般優(yōu)選連續(xù)或間歇地供給氟。關(guān)于液相，在一旦使液相存在于反應(yīng)器 中后，然后可以不再供給構(gòu)成液相的含有碘的五氟化碘。在其它的方 式中，可以向反應(yīng)器中連續(xù)或間歇地供給構(gòu)成液相的含有碘的五氟化 碘。
艮口，在一種方式中，可以采用間歇式實(shí)施氟的供給以及構(gòu)成液相 的含有碘的五氟化碘的供給，實(shí)施本發(fā)明的五氟化碘的制造方法。在 其它的方式中，可以采用連續(xù)式實(shí)施氟的供給，并采用間歇式實(shí)施構(gòu) 成液相的含有碘的五氟化碘的供給(即，所謂半間歇式)，實(shí)施本發(fā)明 的五氟化碘的制造方法。在另外其它的方式中，可以采用連續(xù)式實(shí)施 氟的供給以及構(gòu)成液相的含有碘的五氟化碘的供給，實(shí)施本發(fā)明的五 氟化碘的制造方法。
在本發(fā)明的五氟化碘的制造方法的其他一種方式中，在混合槽中 混合作為介質(zhì)的五氟化碘和固體碘，預(yù)先調(diào)制含有五氟化碘和碘的混 合物，將調(diào)制得到的混合物作為液相供給到反應(yīng)器屮而使用。另外， 因?yàn)榛旌喜壑械奈宸馓峁┓磻?yīng)場所，所以在該意義上能夠稱為介 質(zhì)。在該情況K，因?yàn)樵谄渌墓ば蛑袑?shí)施混合和反應(yīng)，所以能夠避 免直接向反應(yīng)器添加碘。其結(jié)果，大幅度地減少高濃度的碘與氟直接 接觸的可能性，更加提高安全性。為了實(shí)施該混合，優(yōu)選在混合槽中 設(shè)置攪拌機(jī)。
在該方式中，本發(fā)明的五氟化碘的制造方法包括 1)在混合槽中混合作為介質(zhì)的五氟化碘和固體碘，調(diào)制含有五氟 化碘和碘的混合物的工序；2) 將所述混合物作為液相向反應(yīng)器供給的工序；
3) 向反應(yīng)器的與該液相鄰接的氣相供給氟的工序(在該工序中， 供給的氟與液相中的碘反應(yīng)，生成五氟化碘)；
4) 從反應(yīng)器取出液相的工序(在該工序中，反應(yīng)的結(jié)果，液相中 的碘的量減少)；和
5) 從取出的液相得到五氟化碘的工序。
另外，在連續(xù)地實(shí)施上述工序、穩(wěn)定地制造五氟化碘的情況下， 可以與在反應(yīng)器中五氟化碘的生成量對應(yīng)，向混合槽添加碘，從反應(yīng) 器取出與生成的五氟化碘的量對應(yīng)的量的五氟化碘，從液相中除去。
另外，在該方式中，可以連續(xù)地實(shí)施將調(diào)制的混合物供給反應(yīng)器。 該情況下，為了保持反應(yīng)器的液面一定，優(yōu)選連續(xù)地抽出反應(yīng)器的液 相。抽出的液相例如可以返回到混合槽。如此操作，液相在反應(yīng)器與 混合槽之間進(jìn)行循環(huán)。在該循環(huán)的期間，可以向混合槽添加與反應(yīng)消 耗的碘的量對應(yīng)的量的碘，另外可以從混合槽(或者直接從反應(yīng)器的 液相中)取出與反應(yīng)生成的五氟化碘的量對應(yīng)的量的五氟化碘。如此 循環(huán)液相時，通過因循環(huán)流產(chǎn)生的混合作用，能夠改善混合槽和/或 反應(yīng)器的內(nèi)容物的濃度分布或分散狀態(tài)的均勻性。尤其具有在反應(yīng)器 中使液相內(nèi)的成分的濃度分布狀態(tài)或碘的分散狀態(tài)更加均勻化的優(yōu) 點(diǎn)。
另外，利用從反應(yīng)器取出的液相得到碘的工序，可以利用任意一 種的適當(dāng)方法實(shí)施。例如，可以通過在常壓下精餾來實(shí)施該工序。
在另外其它的方式中，使碘的相存在于反應(yīng)器的底部，在其上存 在五氟化碘相。該情況下，因?yàn)榈庀蛭宸庀鄶U(kuò)散而轉(zhuǎn)移，所以五 氟化碘相變成含有碘的溶液狀態(tài)。這能夠作為本發(fā)明的含有碘的五氟 化碘的液相使用。存在于底部的碘的相可以是固體碘，但是因?yàn)槟軌?促進(jìn)碘向五氟化碘相的擴(kuò)散，所以優(yōu)選熔融的碘即液體碘的相。
在本發(fā)明的五氟化碘的制造方法的其它的方式中，構(gòu)成與供給氟 的氣相鄰接的液相的五氟化碘，還可以含有氟化氫。通過使五氟化碘 含有氟化氫，能夠增加溶解于液相中的碘的量，使反應(yīng)更有效地進(jìn)行。
在本發(fā)明的制造方法中，在關(guān)于液相采用間歇式的情況下，因?yàn)?伴隨反應(yīng)的進(jìn)行，液相中的五氟化碘的量增加，所以在途中不追加氟化氫的情況下，液相中的氟化氫的濃度逐漸降低。優(yōu)選即使考慮該降 低，在反應(yīng)期間中的反應(yīng)器的液相含有的氟化氫的濃度，以液相的總 量為基準(zhǔn)(即，以IF" HF和l2的總量為基準(zhǔn)，但在分散的碘存在的
情況下，也包括該碘的量)也維持例如為1.0 50.0質(zhì)量％，優(yōu)選為2.0 20.0質(zhì)量％。更優(yōu)選為5 15質(zhì)量％。如果氟化氫的濃度超過10質(zhì)量 %，則碘溶解度緩慢降低。因此，保持氟化氫濃度為10質(zhì)量％左右， 能夠有效地使用反應(yīng)器，因而特別優(yōu)選。另外，在以穩(wěn)定狀態(tài)實(shí)施制 造方法的情況下，雖然氟化氫的濃度實(shí)質(zhì)上達(dá)到一定，但是即使在該 情況下，也優(yōu)選反應(yīng)器的液相中含有的氟化氫是上述的范圍。
在使構(gòu)成液相的五氟化碘還含有氟化氫的情況下，可以通過向氣 相供給氟化氫，使該構(gòu)成液相的五氟化碘含有氟化氫。在其它的方式 中，可以直接向液相供給氟化氫。在另外其它的方式中，可以向氣相 和液相這兩相供給氟化氫。
在向氣相供給氟化氫的情況下，可以將氟化氫作為與氟混合的氣 體供給到氣相中，供給氣相的氟化氫能夠在液相中溶解。該情況下， 混合氣體的組成并不特別限定，但是優(yōu)選以其全體的質(zhì)量為基準(zhǔn)含有 1.0 10質(zhì)量％的氟化氫。
另外，使氟與碘反應(yīng)的條件并不特別限定，但是在本發(fā)明的制造 方法中能夠使用通常適用于該反應(yīng)的條件。具體而言，作為溫度條件，
是在液相中分散的碘能夠作為固體或液體存在的溫度、例如10°C 50 °C，在低于該溫度范圍的溫度下，有五氟化碘凝固的可能性。另外， 在高于該溫度范圍的溫度下，有因碘的加速升華而引起配管堵塞的可 能性。優(yōu)選的溫度范圍為2(TC 4(rC，更優(yōu)選的溫度范圍為25X: 35 。C。對反應(yīng)壓力也并不特別限定，只要是在反應(yīng)器內(nèi)五氟化碘能夠作 為液相存在的壓力即可。例如，在0 0.1m ，Ps (表壓)的壓力下實(shí)施， 通?？梢栽诖髿鈮合聦?shí)施。
關(guān)于本發(fā)明的制造方法中使用的反應(yīng)器，與上述同樣，在本發(fā)明 的制造方法中能夠使用通常適用于該反應(yīng)的裝置。通常，可以使用一 般使用的槽型的反應(yīng)器、裝有冷凝器的反應(yīng)器等。而且，作為反應(yīng)器， 優(yōu)選裝有促進(jìn)該液相的混合的攪拌裝置。作為攪拌裝置的攪拌機(jī)，尤 其在液相為漿料狀態(tài)的情況下，能夠穩(wěn)定地維持漿料的分散狀態(tài)，所以該攪拌機(jī)是有用的。
本發(fā)明的制造方法中向氣相供給的氟優(yōu)選以通過相對反應(yīng)為不活 潑性的氣體稀釋的狀態(tài)供給。通常利用氮、氦、氬、四氟化碳、六氟 化硫、全氟乙烷等稀釋。稀釋倍率并不特別限定，例如以供給氣相的 氣體的總量為基準(zhǔn)，稀釋成氟的體積％為10 95%。在小于該范圍時， 存在五氟化碘和碘向反應(yīng)器出口配管的流出和因氟轉(zhuǎn)化率的降低而引 起的生產(chǎn)率的降低的可能性。另外，在大于該范圍的情況下，存在碘、 五氟化碘向氟供給配管逆流的可能性。在優(yōu)選的方式中，供給的氣體
中含有的氟的體積％為20 90%。在更優(yōu)選的方式中，供給的氣體中 含有的氟的體積％為30 90%，特別優(yōu)選為50 90%。
在其它的方式中，可以分別向反應(yīng)器供給氟和不活潑性氣體，在 反應(yīng)器的氣相中稀釋氟。該情況下，優(yōu)選以相對于供給的氟和不活潑 性氣體的總量、氟的比例在上述范圍內(nèi)的方式進(jìn)行供給。
接著，參照模式地表示本發(fā)明的五氟化碘的制造方法的一例的圖1 的流程圖。更詳細(xì)地說明本發(fā)明的制造方法。本發(fā)明的制造方法，使 含有碘的五氟化碘作為液相12存在于反應(yīng)器10，向位于液相12的i: 方的氣相14供給氟，優(yōu)選供給閣示那樣地利用氮稀釋的氟。液相12 如上述既[寸以是溶液狀態(tài)，也nf以足漿料狀態(tài)。
向氣相14供給的氟，-小:要與氣相'l'存在的碘反應(yīng)。另外， 一部分 氟轉(zhuǎn)移至液相12中，能夠與那里存在的碘反應(yīng)。而且，氣相的氟與液 相的碘也能夠在氣液界面16反應(yīng)。
含有碘的五氟化碘例如可以利用混合槽20進(jìn)行調(diào)制。向混合槽20 添加五氟化碘和碘， 一邊使用攪拌機(jī)22攪拌一邊混合五氟化碘和碘。 利用泵24將得到的混合物供給到反應(yīng)器10中。在反應(yīng)之前，將如此 預(yù)先調(diào)制的混合物作為液相向反應(yīng)器IO供給，然后，可以不向反應(yīng)器 10供給混合物。該情況下，向氣相連續(xù)地供給氟，因而成為采用半間 歇式制造五氟化碘。在不向氣相供給氟的情況下，成為采用間歇式制 造五氟化碘。
在其它的方式中，可以向反應(yīng)器IO連續(xù)或間歇地供給混合物，利 用泵18從反應(yīng)器10中抽出液相的--部分，直接取出至系統(tǒng)外。在其 它的方式中，可以將液相的--部分返問至混合槽，從混合槽抽出液相，
ii取出至系統(tǒng)外。這些情況下，成為采用連續(xù)式制造五氟化碘的方法。 該情況下，因?yàn)樵诜磻?yīng)系統(tǒng)中含有的五氟化碘逐漸地增加，所以優(yōu)選 從反應(yīng)系統(tǒng)回收生成的五氟化碘。另外，優(yōu)選向混合槽供給與生成的 五氟化碘的量對應(yīng)的量的碘。關(guān)于這樣的五氟化碘的回收，可以以任 意一種適當(dāng)?shù)姆椒▽?shí)施。例如，能夠采用通過溢流從反應(yīng)器或混合槽 抽出含有碘、氟化氫和五氟化碘的混合液后、再通過蒸餾、分離回收 五氟化碘的方法。
在一種方式中，可以向混合槽20供給抽出的液相，該情況下，液
相在反應(yīng)器10與混合槽20之間循環(huán)。在反應(yīng)進(jìn)行時，液相中的五氟
化碘的量增加，所以該情況下，可以例如從混合槽取出其內(nèi)容物的一 部分，從該一部分回收五氟化碘。另外，因?yàn)榉磻?yīng)消耗碘，所以可以
向混合槽20追加碘，將在其中調(diào)制的混合物供給到反應(yīng)器中。
在圖示的方式中，將應(yīng)該供給的氟，以被氮稀釋的狀態(tài)供給到氣 相中。優(yōu)選在反應(yīng)器中，氟盡可能與碘反應(yīng)，實(shí)質(zhì)上供給的氟的至少 80%、優(yōu)選至少90%、更優(yōu)選至少95%、例如至少98%與氟反應(yīng)。未 反應(yīng)的氟(通常為少量)以及氮經(jīng)由氣體排出配管26，從反應(yīng)器10 排出。另外，為了回收隨帶的五氟化碘，在配管26上設(shè)置冷卻器28。 而且，根據(jù)需要，可以在反應(yīng)器10上設(shè)置攪拌機(jī)30，通常優(yōu)選設(shè)置該 攪拌機(jī)30。
實(shí)施例1
將碘40g、五氟化碘223g裝入容積為150ml的氟樹脂(PFA)制 的反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行攪拌，調(diào)制成漿料狀態(tài)的液相。向反應(yīng)器內(nèi)的氣相 部供給氟50Ncc / min、氮50Ncc / min的混合氣體， 一邊利用冰浴冷 卻反應(yīng)器將內(nèi)部溫度保持在30 5CTC， -- 邊開始氟與碘的反應(yīng)。反應(yīng) 6小時，未觀察到碘向氟/氮配管逆流，反應(yīng)順利進(jìn)行。利用紫外-可 見分光光度計分析從反應(yīng)器排出的非冷凝氣體，結(jié)果測得氟氣的轉(zhuǎn)化 率為98mo1。/。。反應(yīng)器內(nèi)的液相實(shí)質(zhì)上由五氟化碘構(gòu)成，不存在碘。 比較例1
與實(shí)施例1同樣，在容積為150ml的氟樹脂制的反應(yīng)器中，調(diào)制 漿料狀態(tài)的液相。向反應(yīng)器內(nèi)的液相部供給氟50Ncc/min、氮50Ncc/min的混合氣體， 一邊利用冰浴冷卻反應(yīng)器將內(nèi)部溫度保持在30 50°C ， 一邊開始氟與碘的反應(yīng)。4分鐘后，液相中的碘向氟/氮配管(氟 樹脂制)逆流，在配管內(nèi)與氟反應(yīng)。由于反應(yīng)熱，配管達(dá)到50(TC以上， 熔融、破裂。因?yàn)榉?、碘和五氟化碘泄漏，所以將反?yīng)中止。 實(shí)施例2
將碘75g、五氟化碘300g裝入容積為200ml的金屬制(SUS316) 的高壓釜內(nèi)，進(jìn)行攪拌，調(diào)制成漿料狀態(tài)的液相。將攪拌轉(zhuǎn)速設(shè)定為 500rpm，向高壓釜內(nèi)的氣相部供給氟90Nml / min、氮10Nml / min的
混合氣體， 一邊利用冰浴冷卻高壓釜將內(nèi)部溫度保持在30 50°C， 一 邊開始氟與碘的反應(yīng)。反應(yīng)7小時，未發(fā)生碘向氟/氮配管的逆流， 反應(yīng)順利地進(jìn)行。回收反應(yīng)器中殘存的液相，結(jié)果發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)的碘 被全部消耗而未殘存，得到無色透明的液體。利用19F-NMR分析該液 體，結(jié)果測得五氟化碘為100mol%。利用紫外-可見分光光度計分析從 高壓釜排出的非冷凝氣體，結(jié)果測得氟的轉(zhuǎn)化率經(jīng)常為98%以上。反 應(yīng)后，未觀察到在高壓釜上蓋內(nèi)表面、出口配管上附著有固體碘。 實(shí)施例3
與實(shí)施例2同樣，在容積為200ml的金屬制(SUS316)的高壓釜 內(nèi)，調(diào)制成漿料狀態(tài)的液相。將攪拌轉(zhuǎn)速設(shè)定為500rpm，向高壓釜內(nèi) 的氣相部供給氟180Ncc / min、氮20Ncc / min的混合氣體， 一邊利用 冰浴冷卻高壓釜將內(nèi)部溫度保持在30 50°C， 一邊開始氟與碘的反應(yīng)。 反應(yīng)3小時，未發(fā)生碘向氟/氮配管的逆流，反應(yīng)順利地進(jìn)行。利用 紫外-可見分光光度計分析從高壓釜排出的非冷凝氣體，結(jié)果測得氟的 轉(zhuǎn)化率經(jīng)常為98%以上。裝入的碘未被全部消耗，反應(yīng)后，雖然在高 壓釜中殘存著碘，但是未觀察到在高壓釜上蓋內(nèi)表面、出口配管附著 有固體碘。 實(shí)施例4
將碘150g、五氟化碘300g裝入容積為500ml的裝有冷卻管的金屬 制(SUS316)的高壓釜內(nèi)，進(jìn)行攪拌，調(diào)制成漿料狀態(tài)的液相。將冷 卻管冷卻至2(TC。將攪拌轉(zhuǎn)速設(shè)定為500rpm，向高壓釜內(nèi)的氣相部供 給氟450Ncc / min、氮50Ncc / min的混合氣體， 一邊利用冰浴冷卻高 壓釜將內(nèi)部溫度保持在30 5(TC， 一邊開始氟與碘的反應(yīng)。反應(yīng)3小時，未發(fā)生碘向氟/氮配管的逆流，反應(yīng)順利地進(jìn)行。利用紫外-可見 分光光度計分析從高壓釜排出的非冷凝氣體，結(jié)果測得氟的轉(zhuǎn)化率經(jīng) 常為98%以上。裝入的碘未被全部消耗，反應(yīng)后，雖然在高壓釜中殘 存著碘，但是未觀察到在高壓釜上蓋內(nèi)表面、冷卻管、出口配管附著 有固體碘。
比較例2
與實(shí)施例4同樣，在容積為500ml的裝有冷卻管的金屬制 (SUS316)的高壓釜內(nèi)，調(diào)制成漿料狀態(tài)的液相。將冷卻管冷卻至20 °C。將攪拌轉(zhuǎn)速設(shè)定為500rpm，向高壓釜內(nèi)的液相部供給氟450Ncc /min、氮50Ncc/min的混合氣體， 一邊利用冰浴冷卻高壓釜將內(nèi)部 溫度保持在30 5(TC， 一邊開始氟與碘的反應(yīng)。反應(yīng)3小時，利用紫 外-可見分光光度計分析從高壓釜排出的非冷凝氣體，結(jié)果測得氟的轉(zhuǎn) 化率經(jīng)常為98%以上。裝入的碘未被全部消耗，反應(yīng)后，在高壓釜中 殘存有碘，通過目視觀察高壓釜上蓋內(nèi)表面、冷卻管、出口配管，結(jié) 果確認(rèn)在冷卻管、出口配管均附著有固體碘。 實(shí)施例5
將碘75g、五氟化碘300g裝入容積為200ml的金屬制(SUS316) 的高壓釜內(nèi)，進(jìn)行攪拌，調(diào)制成漿料狀態(tài)的液相。將攪拌轉(zhuǎn)速設(shè)定為 300rpm，向高壓釜內(nèi)的氣相部供給氟150Nml/min、氮50Nml / min
的混合氣體， 一邊利用冰浴冷卻高壓釜將內(nèi)部溫度保持在30 50°C， 一邊開始氟與碘的反應(yīng)。未發(fā)生碘向氟/氮配管的逆流，反應(yīng)順利地 進(jìn)行。利用紫外-可見分光光度計分析從高壓釜排出的非冷凝氣體，結(jié) 果測得氟的轉(zhuǎn)化率平均為69.6%以上。反應(yīng)后，未觀察到在高壓釜上蓋 內(nèi)表面、出口配管附著有固體碘。 實(shí)施例6
將碘75g、五氟化碘300g、氟化氫14g裝入容積為200ml的金屬 制(SUS316)的高壓釜內(nèi)，進(jìn)行攪拌，調(diào)制成漿料狀態(tài)的液相。將攪 拌轉(zhuǎn)速設(shè)定為300rpm，向高壓釜內(nèi)的氣相部供給氟150Nml / min、氮 25Nml/min、氟化氫25Nml / min， 一邊利用冰浴冷卻高壓釜將內(nèi)部 溫度保持在30 50°C， 一邊開始氟與碘的反應(yīng)。未發(fā)生碘向氟/氮配 管的逆流，反應(yīng)順利地進(jìn)行。利用紫外-可見分光光度計分析從高壓釜排出的非冷凝氣體，結(jié)果測得氟的轉(zhuǎn)化率平均為84.7%。反應(yīng)后，未觀 察到在高壓釜上蓋內(nèi)表面、出口配管附著有固體碘。
實(shí)施例7
與實(shí)施例4同樣，在容積為500ml的裝有冷卻管的金屬制 (SUS316)的高壓釜內(nèi)，調(diào)制成漿料狀態(tài)的液相。將冷卻管冷卻至20 °C。將攪拌轉(zhuǎn)速設(shè)定為500rpm，向高壓釜內(nèi)的氣相部供給氟670Ncc /min、氮80Ncc/min的混合氣體， 一邊利用冰浴冷卻高壓釜將內(nèi)部 溫度保持在30 5(TC， 一邊開始氟與碘的反應(yīng)。
每15分鐘測定高壓釜的氣相出口的氟濃度，求得氟的轉(zhuǎn)化率。另 外，測定高壓釜中的液相的1^/12比(摩爾比)，結(jié)果獲得表1的結(jié)果。 另外，未發(fā)生碘向氟/氮配管的逆流，反應(yīng)順利地進(jìn)行。裝入的碘未 被全部消耗，反應(yīng)后，雖然在高壓釜中殘存有碘，但是未觀察到在高 壓釜上蓋內(nèi)表面、冷卻管、出口配管附著有固體碘。
反應(yīng)時間(分鐘)氟轉(zhuǎn)化率(%)IF5 / I2[mol / mol]
15982.7
3097.63.6
4596.44.9
6095.87.0
7594.811.0
9093.221.0
10582.672.5
根據(jù)表1的結(jié)果可知從反應(yīng)開始，伴隨吋間的經(jīng)過，氟的轉(zhuǎn)化 率降低，氟與碘反應(yīng)，生成五氟化碘，結(jié)果高壓釜內(nèi)的液相的IF5/I2 比增大。
1權(quán)利要求
1.一種五氟化碘的制造方法，使氟和碘反應(yīng)制造五氟化碘，其特征在于向與含有碘的五氟化碘的液相鄰接的氣相供給氟。
2. 如權(quán)利要求1所述的五氟化碘的制造方法，其特征在于 五氟化碘的液相是含有溶解的碘的溶液狀態(tài)或者含有分散于液相中的碘的漿料狀態(tài)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的五氟化碘的制造方法，其特征在于 向氣相連續(xù)地供給氟。
4. 如權(quán)利要求1 3中任一項所述的五氟化碘的制造方法，其特征 在于向反應(yīng)器連續(xù)或間歇地供給含有碘的五氟化碘的液相，并從反 應(yīng)器連續(xù)或間歇地取出其屮存在的液相的--部分。
5. —種五氟化碘的制造方法，其特征在于，包括1) 在混合槽中混合五氟化碘和固體碘，調(diào)制含有五氟化碘和碘的 混合物的工序；2) 將所述混合物作為液相向反應(yīng)器供給的工序；3) 向反應(yīng)器的與該液相鄰接的氣相供給氟，使其與液相中的碘反 應(yīng)生成五氟化碘的工序；4) 從反應(yīng)器取出液相的工序；和5) 從取出的液相得到五氟化碘的工序。
6. 如權(quán)利要求1 5中仟-"項所述的五氟化碘的制造方法，其特征 在于含有碘的五氟化碘的液相還含有氣化氫。
7. 如權(quán)利要求6所述的五氟化碘的制造方法，其特征在于 含有碘的五氟化碘的液相以其全部的質(zhì)量為基準(zhǔn)，含有1.0 20質(zhì)量％的氟化氫。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的五氟化碘的制造方法，其特征在于 通過向氣相供給氟化氫，使液相含有氟化氫。
9. 如權(quán)利要求8所述的五氟化碘的制造方法，其特征在于 將氟化氫作為與氟混合的氣體供給到氣相中。
10. 如權(quán)利要求1 9中任一項所述的五氟化碘的制造方法，其特征在于供給氣相的氟的轉(zhuǎn)化率為90%以上。
11. 如權(quán)利要求6或7所述的五氟化碘的制造方法，其特征在于 向液相供給氟化氫。
全文摘要
本發(fā)明提供一種盡可能地回避現(xiàn)有的五氟化碘的制造方法中存在的問題、平穩(wěn)地實(shí)施氟和碘的反應(yīng)，結(jié)果能夠更安全地且以更優(yōu)良的生產(chǎn)率制造五氟化碘的方法。在使氟和碘反應(yīng)制造五氟化碘的方法中，向與含有碘的五氟化碘的液相(12)鄰接的氣相(14)供給碘。
文檔編號C01B7/24GK101528593SQ20078003913
公開日2009年9月9日 申請日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月20日
發(fā)明者吉見仁志, 平田達(dá)也, 柴沼俊, 磯貝智弘 申請人:大金工業(yè)株式會社