(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弗化水素と元素状弗素との接触下に高純度の弗化水素を製造する方法において、この接触を第１主族の金属の弗化物１種以上の存在で実施することを特徴とする、高純度の弗化水素を製造する方法。
【請求項２】
第１主族の金属の弗化物として、弗化リチウム、弗化ナトリウム、弗化カリウム又は相応する弗化水素−付加生成物を使用する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
弗素を、不純物の変換に必要な化学量論的量の２〜８倍の量で使用する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
第１主族の金属の弗化物を、非金属弗化物を金属弗化物−錯体に変換するのに必要な化学量論的な量の１〜２０倍の量で使用する、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
弗化水素と元素状弗素との接触を、−２０℃〜１５０℃の温度で実施する、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の方法で精製された弗化水素を、水と混合することを特徴とする、高純度の弗化水素酸を製造する方法。
【請求項７】
その製造時に、請求項１から５のいずれかに記載の方法で精製された弗化水素を使用する、高純度の弗素を含有する化合物の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高純度の弗化水素を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
弗化水素は、工業的に広範囲で必要とされている。例えば、弗化水素は、そのものとして又は弗化水素酸の形で、腐食剤として使用される。更に、弗化水素又は弗化水素酸は、無機又は有機の弗素含有化合物の製造に使用されている。
【０００３】
いくつかの使用分野では、殊に電子工学及び光学においては、精製された弗化水素が必要である。工業用弗化水素は、即ち、通例、少量の不純物、例えば、水、砒素、並びに場合によっては、更に硼素化合物、燐化合物、硫黄化合物及び炭素化合物を含有している。このような不純物は、分離除去しなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、高純度の弗化水素を製造する有効かつ簡単に実施可能な方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
これは、本発明の方法により解決される。
【０００６】
弗化水素と元素状弗素との接触下に、弗化水素から高純度の弗化水素を製造するための本発明による方法は、接触を、金属弗化物の存在下に実施することよりなる。次いで、精製された弗化水素は、蒸留により回収できる。本発明の方法では、多かれ少なかれ純粋な弗化水素から出発することができる。高純度の弗化水素を製造するために、少なくとも９５％の純度の弗化水素から出発するのが有利である。
【０００７】
原則的に、任意の金属弗化物、例えば、第１、第２、第３又は第４主族の金属の弗化物又は、副族金属の弗化物を、分離すべき不純物と難揮発性の反応生成物を形成することを前提として、使用することができる。しかしながら、第１又は第２主族の金属の弗化物、殊に、アルカリ金属の弗化物、例えば、弗化リチウム、弗化ナトリウム、弗化カリウム又はこれらの弗化水素−付加生成物、例えばＮａＨＦ２又はＫＨＦ２を使用するのが有利である。原則的に、弗化水素とその場で反応して揮発性反応生成物又は水の形成下に金属弗化物になる金属塩から出発することもできる。例えば、金属水酸化物、金属酸化物又は金属炭酸塩を使用することができる。しかしながら、直接、弗化物から出発するのが有利である。
【０００８】
精製すべき弗化水素中に場合により存在する水は、弗素と反応して弗化水素と酸素になる。
【０００９】
非金属は、反応して非金属弗化物になる。砒素−及び燐化合物は、例えば弗素と、実質的に五弗化砒素もしくは五弗化燐の形成下に反応する。炭素化合物は、それが炭化水素化合物である場合には、実質的に、四弗化炭素の形成下に反応する。ハロゲン含有炭化水素は、反応して、相応するハロゲンフルオロメタンになる。ヘテロ原子が存在する場合には、なお、相応するヘテロ原子弗化物が生じる。
【００１０】
弗素は、少なくとも、不純物を分離可能な物質に変換するのに化学量論的に必要な量で使用するのが有利である。従って、使用される弗素量は、少なくとも、主として、不純物、即ち存在する水を弗化水素と酸素に変換するため、存在する砒素化合物を五弗化砒素に変換するため、存在する燐化合物を五弗化燐に変換し、かつ場合により存在する炭素化合物をフルオロメタンに変換するために充分な量である。弗素を過剰に使用するのが有利である。化学量論的に必要な弗素量の２〜８倍又はそれ以上を使用するのが有利である。
【００１１】
本発明の精製法で生じた五弗化砒素もしくは五弗化燐（大抵、不純物の大部分を成す）は、例えば反応混合物中に存在する弗化物塩と反応して、金属ヘキサフルオロアルゼナート−もしくは金属ヘキサフルオロフォスフェート−錯体を形成する。従って、この金属弗化物は、少なくとも、生じる五弗化砒素もしくは五弗化燐を金属弗化物錯体に変換するのに化学量論的に必要な量で使用するのが有利である。有利に、非金属弗化物を金属弗化物−錯体に変換するのに必要な量の１〜２０倍の量の金属弗化物又はそれ以上を使用する。
【００１２】
弗化水素と元素状弗素との接触は、減圧下で、大気圧で又は高めた圧力で実施することができる。例えば、０．５バール〜１０バール及びそれ以上で実施することができる。大気圧で又は高めた圧力例えば大気圧〜７バールで操作するのが有利である。
【００１３】
接触は、−２０〜１５０℃、有利に２０〜１００℃の反応混合物中の温度で実施するのが有利である。もちろん、より高い温度は、より有利である。
【００１４】
元素状弗素は、純粋な形で、又は不活性ガスと混合して使用することができる。例えば、弗素と希ガス又は窒素との混合物を使用することができる。弗素と弗化水素との混合物も同様に使用可能である。
【００１５】
次いで、高純度の弗化水素は、蒸留によりこの反応混合物から回収することができる。得られた高純度の弗化水素は、そのものとして、例えば電子工学及び光学における腐食剤として使用することができる。
【００１６】
本発明の方法で得られる高純度の弗化水素から、水との混合により高純度の弗化水素酸を製造することもできる。もちろん、使用した水の量に応じて、任意の濃度の弗化水素酸を得ることができる。
【００１７】
更に、本発明の方法で得られる高純度の弗化水素を、弗素含有化合物の製造に使用することもできる。例えば、無機弗化物又は有機弗化物を含有する化合物を、自体公知の方法で製造することができる。
【００１８】
本発明の方法は、その実施の際に、不純物から、非常に低い沸点を有する反応生成物（酸素、四弗化炭素）、弗化水素の沸点で検出不能な蒸気圧を有する金属弗素錯体並びにＨＦを生じる利点を有する。これらの反応生成物は、蒸留により簡単に分離することができる。
【００１９】
【実施例】
次の実施例で、本発明を説明するが、本発明は、これらのみに限定されるものではない。
【００２０】
例１
大気圧における弗化水素の精製
装置として、取り付けられた還流冷却器を有する反応容器及び蒸留器からなる装置を使用した。この反応容器に、工業用弗化水素ガス１０００ｇを導入凝縮させた。この弗化水素のＨＦの純度は、９９．９９重量％であった。この弗化水素は、不純物として、水８０ｐｐｍ、硫酸塩としての硫黄２０ｐｐｍ及び砒素約５００ｐｐｍを含有した。金属性不純物の合計は、約１０ｐｐｍであった。試験の目的で、この弗化水素ガスにｎ−ペンタン１０ｐｐｍを混入した。次いで、この反応容器中に弗化リチウム７５０００ｐｐｍを加えた。次いで、この反応混合物に窒素と弗素とからの混合物（窒素対弗素の容量比は約９：１）を導入した。導入された弗素の全量は、約０．１６モルであった。化学量論的に必要な量は、約０．０３モルである。この導入の終了後に、弗化水素を蒸留させ、引続き分析した。水分含量は、カール−フィッシャ−の方法で検査し、その他の成分は、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ），ＧＦ−ＡＡＳ（Ｇｒａｐｈｉｔｅ  Ｆｕｒｎａｃｅ  Ａｔｏｍｉｃ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒ．）及びヘッドスペ−ス−ガスクロマトグラフィ−（Ｈｅａｄｓｐａｃｅ−Ｇａｓｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｅ）と組み合わせた質量分光分析（ＧＣ−ＭＳ）により検査した。水及び他の不純物の含分は、それぞれ検出限度を下回った。
【００２１】
例２
圧力下での弗素を用いる弗化水素の精製
この場合には、装置として、３．８ｌ内容積を有する圧力円筒を使用した。この圧力円筒は、閉鎖可能で、遮断可能な導管を介して蒸留装置と連結していた。
【００２２】
この圧力円筒に工業用弗化水素２ｌを充填した。この弗化水素は、例１で使用したと同じ組成を有した。次いで、この圧力円筒に弗化リチウムの含分が１５０００ｐｐｍに達するまで弗化リチウムを導入した。引続き、この円筒に、円筒内の圧力が約５．３バールになるまで、元素状弗素を吹き込んだ。次いで、この圧力円筒内には、Ｆ２  ０．４３モルが存在し、化学量論的に必要な量は０．０６モルである。この圧力円筒の内容物を、約１００℃にし、この温度で１２時間保持した。良好に混合するために、この圧力円筒を機械的に前後運動させた。次いで、この圧力円筒を室温まで冷却させ、易揮発性成分を放出させた。引続き、この圧力円筒の内容物を、蒸留させた。留出物を再び分析した。水及び炭素化合物の含分は、１ｐｐｍより低かった。他の不純物も僅かな痕跡濃度で存在しただけであった。硫酸塩の濃度は、例えば０．１ｐｐｍより低く、砒素の濃度は、０．００１ｐｐｍより低く、かつ金属性不純物の濃度は、０．００５ｐｐｍより低かった。