[发明专利]生产六氟乙烷的方法

说明书

本发明涉及生产六氟乙烷的方法，包括使分子中含有两个碳原子的氢氟化碳与氟气在汽相中、在较高的温度下、在稀释气体的存在下反应。

六氟乙烷(下文记为″FC-116″或″CF₃CF₃″)被用于例如半导体的干蚀刻。

关于FC-16的生产，迄今已提出了多种方法。这类已知方法的实例包括(1)以乙烷和/或乙烯为原材料的电化学氟化法；(2)将四氟乙烯或另一种原材料热解的方法；(3)包括用金属氟化物使乙炔、乙烯和/或乙烷等氟化的方法；(4)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(5)使乙烷等与氟气反应的直接氟化法。

上述方法(1)的缺点是出现许多副反应并且有反应产物的分离和纯化的问题。

方法(2)不但必须使用高的反应温度，而且收率也低。方法(3)存在从金属氟化物产生的氟气的再生、氟气的消耗等方面的问题，虽然反应热的控制得到改善。在使用氟化氢的方法(4)中，反应产生大量盐酸副产物并且必须采用高温并且收率低。

方法(5)反应的已知实例包括(a)用喷射反应器使氟气与乙烷(C₂H₆)反应以获得四氟甲烷和C₂F₆的方法(J.Amer.Chem.Soc.，77，3307(1955)，J.Amer.Chem.Soc.，82，5827(1960))，其中以氮气为稀释气体；(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(e)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)(″JP-A″是指未审查的公开的日本专利申请)。

上述的使用氟气直接氟化的方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(1)和(2)所示。

     (1)

                                  (ΔH＝-690 kcal/mol)

       (2)

                                   (ΔH＝-479 kcal/mol)

以乙烷为原材料的反应路线(1)所示的反应每摩尔乙烷需要6摩尔氟，而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。

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。抑制在直接氟化法中反应热突然发生的常规技术包括：用惰性气体(例如氮或氦)稀释氟；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发明。因此，本发明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生产FC-116的方法。

在下面的描述中，本发明的其它目的和效果变得显而易见。

本发明提供生产六氟乙烷的方法，包括使分子中含有两个碳原子的氢氟化碳(HFC)与氟气在汽相中、在较高的温度下、在稀释气体的存在下反应。