[发明专利]生产全氟化碳的方法

说明书

本发明涉及通过使氢氟化碳与氟气在汽相中反应来生产全氟化碳的方法，更具体地说，本发明涉及这样一种生产全氟化碳的方法：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)；包括使二氯二氟甲烷(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)