(57)【要約】【課題】五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）を選択的に得る、五フッ化酸化ヨウ素の製造方法を提供する。【課題を解決するための手段】反応器中に七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）と水（Ｈ２Ｏ）を供給し、七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）と水（Ｈ２Ｏ）を反応させて、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）と未反応の七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を含む生成物を得る第１の工程と、生成物を液体状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）に接触させて、生成物中の七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を液体状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）に吸収させて、生成物から七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を除去する、第２の工程を含む、五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応器中に七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）と水（Ｈ２Ｏ）を供給し、七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）と水（Ｈ２Ｏ）を反応させて、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）と未反応の七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を含む生成物を得る第１の工程と、
生成物を液体状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）に接触させて、生成物中の七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を液体状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）に吸収させて、生成物から七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を除去する、第２の工程を含む、
五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程において反応器中に供給する、水（Ｈ２Ｏ）と七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）のモル比（ＩＦ７／Ｈ２Ｏ）が１以上３０以下である、請求項１に記載の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
【請求項３】
前記第１の工程における反応器内の温度が、１０℃以上３００℃以下である、請求項１または請求項２に記載の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
【請求項４】
前記第２の工程における液状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）の温度が１０℃以上９０℃以下である、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
【請求項５】
さらに、七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を吸収させた液状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）を、吸収時よりも高い温度に加熱し、液状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）より七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を放散させる第３の工程と、
および放散させたＩＦ７を第１の工程に供給する第４の工程を含む、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
【請求項６】
五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）と七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を含む混合物を液体状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）に接触させて、七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を除く工程を含む、
の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、五フッ化酸化ヨウ素（iodine oxopenta fluoride、ＩＯＦ５）の製造方法に関する。五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）は、例えば、有機合成分野、無機合成分野または半導体分野で、フッ素化剤、クリーニングガス並びにエッチングガス等として用いられる。
【背景技術】
【０００２】
五フッ化酸化ヨウ素の製造方法として、例えば、非特許文献１〜３に記載の方法が知られている。
【０００３】
非特許文献１には、以下の反応式（１）に示す様に、気体状の七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）と水（Ｈ２Ｏ）を反応させて、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）を得る方法が記載されている。また、非特許文献１には、以下の式（２）に示す様に、気体状の七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）と固体状の酸化ヨウ素（Ｖ）（Ｉ２Ｏ５）を反応させて五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）を得る方法が記載されている。
【０００４】
非特許文献１、２には、以下の式（３）に示す様に、気体状の七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）と固体状の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を反応させて、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）を得る方法が記載されている。
【０００５】
非特許文献３には、以下の式（４）に示す様に、気体状の七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）と気体状の三フッ化ホスホリル（ＰＯＦ３）を反応させて、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）を得る方法が記載されている。
【０００６】
【化１】
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【０００７】
式（２）〜（３）の反応により五フッ化酸化ヨウ素を得る方法において、原料であるＩ２Ｏ５およびＳｉＯ２は市販されており容易に入手することが可能である。しかしながら、式（２）〜（３）の反応は気固反応であり発熱を伴う。式（２）〜（３）の反応により五フッ化酸化ヨウ素を得る方法は、工業的な規模での製造において、反応が温和に進む様に制御が可能であるかの懸念がある。
【０００８】
式（４）の反応による五フッ化酸化ヨウ素を得る方法は、非特許文献３に室温で進むことが記載されており、ＩＯＦ５が９０％の収率で得られている。式（４）の反応は、気体状のＩＦ７とＰＯＦ３との気気反応であるため、反応器への原料の供給および反応の制御が容易である。しかしながら、原料であるＰＯＦ３は入手し難く、工業的な規模での製造に採用し難い。
【０００９】
これらの式（２）〜（４）の反応による五フッ化酸化ヨウ素を得る方法に対して、反応式（１）に示す五フッ化酸化ヨウ素を得る方法は、原料であるＨ２Ｏを反応器に気体または液体のいずれかの状態で供給できる。反応式（１）に示す五フッ化酸化ヨウ素を得る方法は、反応が、気気反応または気液反応で進行するので、工業的な規模での製造に有利であると推察される。
【００１０】
しかしながら、式（１）〜（４）のいずれの反応を用いるとしても、目的物であるＩＯＦ５から未反応のＩＦ７を除去することが難しく、選択的にＩＯＦ５を得難いという問題がある。
【００１１】
また、特許文献１に、フッ化ハロゲンとＨ２Ｏ源を反応させることを特徴とする、一般式：ＸＯ２Ｆ（ＸはＣｌ、Ｂｒ、またはＩのいずれか）で表される含酸素ハロゲン化フッ化物の製造方法が開示されている。特許文献１の実施例では、４質量％−フッ化水素水溶液とＣｌＦ３とＮ２の混合ガスを原料とし、目的物としてＣｌＯ２Ｆを得ている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｎｅｉｌ  Ｂａｒｔｌｅｔｔ、Ｌ.  Ｅ.  Ｌｅｖｃｈｕｋ、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、Ｌｏｎｄｏｎ（１９６３、Ｎｏｖ．）、３４２―３４３
【非特許文献２】Ｒ.  Ｊ.  Ｇｉｌｌｅｓｐｉｅ、Ｊ.  Ｗ.  Ｑｕａｉｌ、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、Ｌｏｎｄｏｎ（１９６３、Ｓｅｐｔ.）、２７８
【非特許文献３】Ｃ.  Ｊ.  Ｓｃｈａｃｋ、Ｋ.  Ｏ.  Ｃｈｒｉｓｔｅ、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｆｌｕｏｒｉｎｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  （１９９０）、４９（２）、１６７―１６９
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００９−２９２６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）を選択的に得る、五フッ化酸化ヨウ素の製造方法を提供することを目的とする。特に、本発明は、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）を選択的に且つ高純度で得る、五フッ化酸化ヨウ素の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
従来の原料に七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を用いる五フッ化酸化ヨウ素の製造方法において、反応生成物に目的物である五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）に加え、未反応の七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）が存在する場合、反応生成物から未反応の七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）のみを除去し、目的物であるＩＯＦ５を選択的に得難いという問題があった。
【００１６】
例えば、非特許文献１に記載の原料に七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）と水（Ｈ２Ｏ）を用いる五フッ化酸化ヨウ素の製造方法において、ＩＦ７に対しＨ２Ｏを反応系に過剰または反応等量で供給し反応させると、副生物としてＨＩＯ３、ＨＩＯ４またはＨ５ＩＯ６等のヨウ素酸が発生し、得られるＩＯＦ５の選択性が低下する。一方、原料であるＨ２Ｏに対しＩＦ７を過剰に反応系に供給し反応させると、ヨウ素酸の発生なく目的物であるＩＯＦ５が得られる。しかしながら、反応生成物には、未反応のＩＦ７が存在し、深冷捕集などの公知の単位操作で分離除去しＩＯＦ５のみを得ようとしても、原料であるＩＦ７の沸点が５．５℃、融点が４．５℃であり、目的物であるＩＯＦ５は融点４〜５℃であり、ＩＦ７とＩＯＦ５の沸点と融点に殆ど差異がないため、目的物のＩＯＦ５から未反応のＩＦ７を分離除去することは困難である。このように、ＩＦ７を過剰に供給すると従来の単位操作では、反応後に未反応のＩＦ７と目的物であるＩＯＦ５との分離が難しくなる。
【００１７】
そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、反応生成物中の未反応のＩＦ７を液体のＩＦ５に溶解させることで吸収除去し、ＩＦ５に溶解しないＩＯＦ５のみを回収するという新規な手段に到達した。
【００１８】
即ち、本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法は、気体のＩＯＦ５は液体のＩＦ５に難溶であり、気体のＩＦ７は液体のＩＦ５に易溶である性質を見出し、この性質を利用して、ＩＯＦ５とＩＦ７を含む反応生成物から、目的物であるＩＯＦ５を選択的に得るものである。
【００１９】
このようにして、本発明者らはＩＦ７とＨ２Ｏとを反応させてＩＯＦ５を得る五フッ化酸化ヨウ素の製造方法において、未反応のＩＦ７と目的物であるＩＯＦ５を含む反応後の生成物を液体のＩＦ５に接触させ、ＩＦ７を液体のＩＦ５に溶解させ除去することによって、ＩＯＦ５を選択性よく得る、本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法を完成させるに至った。
【００２０】
本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法は、以下の発明１〜５を含む。
［発明１］
反応器中に七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）と水（Ｈ２Ｏ）を供給し、七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）と水（Ｈ２Ｏ）を反応させて、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）と未反応の七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を含む生成物を得る、第１の工程と、
生成物を液体の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）に接触させて、生成物中の七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を液体の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）に吸収させて、生成物から七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を除去する、第２の工程を含む、
五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
［発明２］
前記第１の工程において反応器中に供給する、水（Ｈ２Ｏ）と七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）のモル比（ＩＦ７／Ｈ２Ｏ）が１以上３０以下である、発明１の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
［発明３］
前記第１の工程における反応器内の温度が、１０℃以上３００℃以下である、発明１または発明２の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
［発明４］
前記第２の工程における液状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）の温度が１０℃以上９０℃以下である、発明１〜３の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
［発明５］
さらに、七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を吸収させた液状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）を、吸収時よりも高い温度に加熱し、液状の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）より七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を放散させる第３の工程と、
および放散させたＩＦ７を第１の工程に供給する第４の工程を含む、
発明１〜４の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
［発明６］
五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）と七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を含む混合物を液体の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）に接触させて、七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を除く工程を含む
の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法により、五フッ化酸化ヨウ素が選択的に得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法に用いる製造装置の一例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法における発明１は、
「反応器中に七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）と水（Ｈ２Ｏ）を供給し、七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）と水（Ｈ２Ｏ）を反応させて、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）と未反応の七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を含む生成物を得る第１の工程と、
生成物を液体の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）に接触させて、生成物中の七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を液体の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）に吸収させて、生成物から未反応の七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を除去する、第２の工程を含む、
五フッ化酸化ヨウ素の製造方法」である。
【００２４】
すなわち、本発明は、気体のＩＦ７と、気体または液体のＨ２Ｏを反応させて、ＩＯＦ５と未反応のＩＦ７を含む生成物を得た後、生成物を液体のＩＦ５に流通し接触させてＩＦ７を液体のＩＦ５に吸収させることでＩＯＦ５からＩＦ７を除去し、ＩＯＦ５を選択的に得る五フッ化酸化ヨウ素の製造方法を提供するものである。
【００２５】
本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法は、有機合成分野、無機合成分野および半導体製造分野などでクリーニングガスまたはフッ素化剤として従来から用いられているＩＯＦ５の効率的な製造方法として用いることができる。本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法は、従来のＩＯＦ５の製造方法と比較して、ＩＦ７とＨ２Ｏとを反応させてＩＯＦ５を得る際、生成物において、目的物のＩＯＦ５に同伴する未反応のＩＦ７を、液体のＩＦ５に吸収させてＩＯＦ５から分離することにより、ＩＦ７の含有量が少ないＩＯＦ５を選択性よく得ることができる。具体的には、ＩＯＦ５に対するＩＦ７のモル比で表わして、ＩＦ７／ＩＯＦ５＝０．０１以下となるまでに選択性よく、ＩＯＦ５を得ることができる。
【００２６】
以下、本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法について、具体的に、図１に示す本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法に用いる製造装置の一例を用いて説明するが、本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法に用いる製造装置は、図１に示す製造装置に限定されるものではない。
【００２７】
１．反応器へのＩＦ７とＨ２Ｏの供給
発明１の第１の工程における、反応器２１へのＩＦ７の供給方法は、具体的には、マスフローコントローラーを備えたＩＦ７が充填された容器からなる原料ＩＦ７供給器０１から、気体のＩＦ７をマスフローコントローラーで計量しつつ反応器２１に供給する方法を例示することができる。この際、反応器２１に供給するＩＦ７の温度は、マスフローコントローラーの動作可能な温度であれば、特に限定されない。
【００２８】
発明１の第１の工程における、反応器２１へのＨ２Ｏの供給方法は、Ｈ２Ｏが反応器２１中でＩＦ７と接触するときに気体となっていればよく、液体用定量ポンプまたは液体用マスフローコントローラーを備えたＨ２Ｏが充填された容器からなる原料Ｈ２Ｏ供給器０３から、液体のＨ２Ｏを液体用定量ポンプにて計量した後に気化させて反応器２１に供給する方法、予め気化させたＨ２Ｏをマスフローコントローラーで計量しつつ反応器２１に供給する方法を用いることができる。また、液体のＨ２Ｏを、窒素、ヘリウム、アルゴン等のＩＦ７、Ｈ２Ｏ、ＩＯＦ５、ＨＦ、およびＩＦ５に対して不活性な気体中でバブリングさせた後、Ｈ２Ｏの蒸気圧相当量を反応器２１に供給する方法を用いることもできる。
本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法における発明２は、「前記第１の工程において反応器中に供給する、水（Ｈ２Ｏ）と七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）のモル比（ＩＦ７／Ｈ２Ｏ）が１以上３０以下である、請求項１に記載の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法。」である。
【００２９】
反応器２１に供給するＩＦ７とＨ２Ｏのモル比（ＩＦ７／Ｈ２Ｏ）は、好ましくは１以上３０以下であり、さらに好ましくは２以上２０以下である。モル比ＩＦ７／Ｈ２Ｏが１未満である場合、未反応のＨ２ＯがＩＦ７吸収器２２中のＩＦ５と反応して、ＩＯＦ５の収率が低下する。モル比ＩＦ７／Ｈ２Ｏが３０を超えると、未反応のＩＦ７が増え、ＩＯＦ５の収率が低下する。
【００３０】
２．反応
発明１の第１の工程における、ＩＦ７とＨ２Ｏの反応は以下の反応式（５）で表される。
【００３１】
【化２】
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【００３２】
［反応温度］
発明１の第１の工程において、ＩＦ７とＨ２Ｏを反応させる際の反応器２１内の温度は好ましくは６℃以上、１０℃以上、３００℃以下であり、より好ましくは１０℃以上、３００℃以下であり、さらに好ましくは１５℃以上２７０℃以下である。反応器２１内の温度が６℃未満の場合、原料のＩＦ７が凝固して反応が進行しない虞があり、反応器２１内の温度が３００℃を超える場合、原料のＩＦ７と目的物のＩＯＦ５とに以下の式（６）〜（７）で示す副反応が生じる虞がある。
【００３３】
【化３】
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【００３４】
［反応圧力］
ＩＦ７とＨ２Ｏを反応させる際の反応器２１内の圧力として、反応器２１に供給した気体のＩＦ７と気体のＨ２Ｏが凝縮しない圧力であれば任意に設定できる。しかしながら、原料のＩＦ７、目的物のＩＯＦ５と副生物のＨＦは反応性が高いため、反応器２１内の圧力は絶対圧表示で３００ｋＰａ以下であることが好ましい。
【００３５】
[反応時間]
ＩＦ７とＨ２Ｏの反応時間は、反応器２１に供給したＨ２Ｏの転化率が９９％以上となるように設定することが好ましい。Ｈ２Ｏの転化率が９９％未満となるように設定した場合、未反応のＨ２Ｏが、ＩＦ７吸収器２２に充填されたＩＦ５と反応しＩＯＦ５の収率が低下するだけではなく、ＩＦ７吸収器２２、およびポンプ１１〜１３等の図１に示す製造装置の故障または腐食の原因となる虞がある。Ｈ２Ｏの転化率９９％以上が得られる反応時間としては、反応器２１に供給するＩＦ７とＨ２Ｏのモル比ＩＦ７／Ｈ２Ｏが１．１以上であれば、反応温度１０℃、絶対圧換算１０１ｋPaの条件において、２分以上あればよい。
【００３６】
３．反応器
発明１の第１の工程において、反応器２１には、ＩＦ７とＨ２Ｏを反応させる反応器２１の種類として、連続式反応器または回分式反応器を使用できる。
【００３７】
［流通式管型反応器］
発明１の第１の工程において、反応器２１には、連続式反応器である流通式管型反応器を用いることが好ましい。流通式管型反応器を用いる場合、流通式管型反応器は、温度調節装置、圧力計および温度計を備えていることが好ましい。
【００３８】
［反応器の材質］
発明１の第１の工程において使用する反応器２１の少なくとも内面は、ＩＦ７、Ｈ２Ｏ、ＩＯＦ５、ＨＦ、ＩＦ５が接触した際に、反応し難く耐腐食性がある材質である必要性がある。具体的には、ニッケル、登録商標インコネル、ハステロイ、モネル等のニッケル基合金、ステンレス鋼等の金属を例示することができる。ニッケル基合金とはニッケルを主成分（９０％以上）とし、アルミニウム、チタン、タングステン、モリブデン、タンタルまたはクロムを含み、高温での強度、耐食性、耐酸化性を有する合金である。原料のＩＦ７とＨ２Ｏの混合、熱交換または反応を促進するため、反応器２１の空洞部分に充填材を充填、またはフィンを設けてもよく、これら充填材およびフィンの材質は、ニッケル、ニッケル基合金およびステンレス鋼が好ましく、特にニッケルが好ましい。
【００３９】
４．ＩＦ７の除去
発明１の第２の工程、および発明６について説明する
【００４０】
[ＩＦ７の吸収]
発明１における第２の工程、即ち、「第１の工程で得られた生成物を液体の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）に接触させて、生成物中の七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を液体の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）に吸収させて、生成物から七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を除去する工程」、および発明６の「五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）と七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）を含む混合物を液体の五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）に接触させて、五フッ化酸化ヨウ素（ＩＯＦ５）を除く工程」について説明する。
【００４１】
第１の工程で未反応のＩＦ７を除去するためのＩＦ７吸収器２２は、液体のＩＦ５が充填され、液相と気相で構成される。ＩＦ７吸収器２２内部において、液相（液体）のＩＦ５に、未反応の気体のＩＦ７、生成物の気体のＩＯＦ５およびＨＦ、必要により窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを加え流通させ、未反応の気体のＩＦ７、生成物の気体のＨＦの一部を液相のＩＦ５に吸収させる。生成物の気体のＩＯＦ５ガスと液相に吸収されなかった気体のＨＦの一部、および前記不活性ガスはＩＦ７吸収器２２の気相に移動する。
【００４２】
ＩＦ７吸収器２２中の液相ＩＦ５の温度は、好ましくは１０℃以上、９０℃以下であり、さらに好ましくは１５℃以上、５０℃以下である。液相ＩＦ５の温度が１０℃より低いと、融点が４〜５℃であるＩＦ５の粘度が高くなり、未反応の気体のＩＦ７ガスを吸収する効果が小さい。液相ＩＦ５の温度が９０℃を超えると、ＩＦ５に吸収される気体のＩＦ７の量が少なくなり、またＩＦ５が沸騰する虞がある。
【００４３】
ＩＦ７吸収器２２内の圧力としては、反応器２１からの気体をＩＦ５の液相に流通させることができる圧力であれば任意に設定できる。しかしながら、原料のＩＦ７、および生成物のＩＯＦ５とＨＦは反応性が高いため、接続部分からの漏えいを防止するためにＩＦ７吸収器２２内の圧力は絶対圧表示で３００ｋＰａ以下であることが好ましい。
【００４４】
本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法において、気体のＩＦ７をＩＦ７吸収器２２内の液相ＩＦ５に吸収させ除去する際、ＩＯＦ５に対するＩＦ７のモル比で表わして、ＩＦ７／ＩＯＦ５＝０．０１以下となる様に除去することが好ましい。
【００４５】
気体のＩＦ７をＩＦ７吸収器２２内の液相ＩＦ５に吸収させ除去する際のＩＦ７の除去量は、液相ＩＦ５に対して、好ましくは１０ｍｏｌ％以下であり、特に好ましくは５ｍｏｌ％以下である。１０ｍｏｌ％を超えると、ＩＦ７吸収器２２内の気相のＩＦ７の分圧が増加して、ＩＯＦ５に対するＩＦ７のモル比ＩＦ７／ＩＯＦ５＝０．０１を超える虞がある。
【００４６】
ＩＦ７吸収器２２としては、液面計、圧力計、温度計または温度調節器を備えた、内部が空洞の管または容器を用いることができる。ＩＦ７吸収器２２は、液相を混合するための攪拌機、蒸気圧相当分のＩＦ５をＩＦ７吸収器２２に回収するためのＩＦ５還流器３２を備えていてもよい。温度調節器としては、電気ヒータ、または温冷媒、蒸気、もしくは空冷等を用いた熱交換器を例示することができる。
【００４７】
［ＩＦ７吸収器の材質］
発明１の第２の工程において使用するＩＦ７吸収器２２の少なくとも内面は、ＩＦ７、Ｈ２Ｏ、ＩＯＦ５、ＨＦ、ＩＦ５が接触した際に、反応し難く耐腐食性がある材質である必要性がある。具体的には、ニッケル、登録商標インコネル、ハステロイ、モネル等のニッケル基合金、ステンレス鋼等の金属を例示することができる。
【００４８】
ＩＦ７、Ｈ２Ｏ、ＩＯＦ５、ＨＦ、ＩＦ５が接触する、加熱手段および攪拌機等の内面の材質も同様である。
【００４９】
５．ＩＦ７の放散
発明５に記載の第３の工程において、ＩＦ７吸収器２２の液相のＩＦ５に吸収されたＩＦ７は、ＩＦ５の温度を吸収時よりも高くなるように加熱することによって、液相のＩＦ５に吸収されたＩＦ７を液相外へ気体として放散させることができる。このようにして放散したＩＦ７は、第４の工程によって第１の工程における原料として再利用できる。加熱方法としては、液相のＩＦ５にＩＦ７を吸収させたＩＦ７吸収器２２そのものを吸収時よりも高い温度に加熱する方法、ＩＦ７を吸収させた液相のＩＦ５を、他の容器または管に、例えば図１中のＩＦ７放散器２３に移動させて、吸収時よりも高い温度に加熱する方法を用いることができる。
【００５０】
ＩＦ７放散器２３は加熱手段を備えている必要があり、加熱手段としては、電気ヒータ、または温冷媒、蒸気、もしくは空冷等を用いた熱交換器を例示することができる。ＩＦ７、Ｈ２Ｏ、ＩＯＦ５、ＨＦ、ＩＦ５が接触する少なくとも内面の材質はニッケル、登録商標インコネル、ハステロイ、モネル等のニッケル基合金、ステンレス鋼等の耐食金属であることが好ましい。
【００５１】
ＩＦ７を放散させるときの温度としては、吸収時よりも高い温度であって、且つ、好ましくは１０℃以上、１００℃以下であり、さらに好ましくは１５℃以上、１００℃以下である。放散させるときの温度が１０℃より低いと、ＩＦ５が凝固する虞があり、１００℃を超えると、ＩＦ５が沸騰してＩＦ５を回収するためのＩＦ５還流器３３の負荷が大きくなる。
【００５２】
６．ＨＦの分離
本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法において、ＩＦ７とＨ２Ｏとの反応によってＩＯＦ５だけでなく、ＨＦが生成する。ＩＯＦ５からＨＦを分離し除去する必要がある場合は、ＨＦ除去器３１を製造設備に加えることができる。ＨＦ除去器３１として、公知の技術、例えば、蒸留などの沸点差を利用した分離方法、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）またはフッ化カリウム（ＫＦ）等のフッ化物にＨＦを吸着させる分離方法などを利用したＨＦ除去器３１を用いることができる。簡便であることからフッ化物にＨＦを吸着させる分離方法を用いたＨＦ除去器３１を用いることが好ましい。
【００５３】
本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法において、フッ化物を用いた分離方法を用いる場合、フッ化物としてＮａＦを用いることが好ましく、フッ化水素を吸着させる際のＮａＦの温度は５０℃以上、２００℃以下であることが好ましい。ＮａＦの温度が５０℃より低いと、ＨＦがＮａＦに局所的に吸着してＮａＦが膨張し、ＨＦ除去器３１が閉塞する虞がある。ＮａＦの温度が２００℃を超えると、ＮａＦへのＨＦの吸着量が低下する。ＨＦを吸着したＮａＦは、２００℃以上に加熱することによって、ＨＦを脱離させて再利用することができる。
【００５４】
７．本発明のフロー
以下、本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法のフローについて、具体的に、図１に示す本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法に用いる製造装置の一例を用いて説明するが、本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法に用いる製造装置は、図１に示す製造装置に限定されるものではない。
【００５５】
［原料の供給］
図１に示す様に、原料ＩＦ７供給器０１を用い、図示しない原料ＩＦ７が充填されている容器から原料であるＩＦ７をマスフローコントローラーで計量しつつ反応器２１に供給する。また、再利用ＩＦ７供給器０２を用い、ＩＦ７放散器２３で放散したＩＦ７をマスフローコントローラーで計量しつつ反応器２１に原料として供給する。原料Ｈ２Ｏ供給器０３から、予めＮ２ガスで希釈したＨ２Ｏガスをマスフローコントローラーで計量しつつ原料として反応器２１に供給する。
【００５６】
［反応］
原料ＩＦ７供給器０１、再利用ＩＦ７供給器０２および原料Ｈ２Ｏ供給器０３より供給された、ＩＦ７およびＨ２Ｏは反応器２１内に導入され、以下の反応式（５）による反応を行う。
【００５７】
【化４】
2018076197.tif 000006
【００５８】
反応後に、目的物であるＩＯＦ５および生成したＨＦ、未反応のＩＦ７を含む生成物が得られる。
【００５９】
［ＨＦおよびＩＦ７の除去、ＩＯＦ５の抜出］
上記生成物は、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）が充填されたＨＦ除去器３１を流通してＨＦを除去した後、ＩＦ７吸収器２２の液相ＩＦ５中に供給される。ＨＦが除去され、目的物であるＩＯＦ５と未反応のＩＦ７からなる生成物から、ＩＦ７が液相ＩＦ５中に吸収され除去され目的物ＩＯＦ５が残る。残った目的物ＩＯＦ５は、ＩＦ５還流器３２を流通して、ＩＯＦ５取出口０４から抜き出される。
【００６０】
［ＩＦ７の再利用］
ＩＦ７を吸収したＩＦ７吸収器２２中の液相ＩＦ５は、ＩＦ５循環ポンプ１３を介してＩＦ７放散器２３に導入される。ＩＦ７放散器２３において、図示しない加熱手段で加熱することによって、液相ＩＦ５に吸収されたＩＦ７は気体となって放散する。放散したＩＦ７は、ＩＦ５還流器３３を流通し、再利用ＩＦ７ポンプ１１で昇圧させて、再利用ＩＦ７供給器０２に供給され、再度、反応器２１内に導入され再利用される。ＩＦ７を放散したＩＦ５液体はＩＦ５循環ポンプ１２によってＩＦ７吸収器２２に供給し再使用される。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例により本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法を具体的に示すが、本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００６２】
［組成比およびＩＯＦ５の収率の測定］
ＩＦ７、Ｈ２Ｏ、ＩＯＦ５およびＨＦの組成比およびＩＯＦ５の収率はフーリエ変換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）を用い、フーリエ変換赤外分光度計(株式会社島津製作所製、商品名ＩＲ−Ｔｒａｃｅｒ１００）の測定結果から算出した。また、反応器２１後段におけるＨ２Ｏの転化率（％)（＝ＩＯＦ５／（ＩＯＦ５＋Ｈ２Ｏ）×１００）を算出した。
【００６３】
［五フッ化酸化ヨウ素の製造装置］
反応器２１には、温度計、圧力計および電気ヒータを備えた内径３７．１ｍｍ、長さ１０００ｍｍニッケル（Ｎｉ）製の管を用意した。ＨＦ除去器３１には、温度計、圧力計、および電気ヒータを備え、粒状に圧縮成型してなるＮａＦを充填した内径３７．１ｍｍ、長さ１０００ｍｍのステンレス鋼ＳＵＳ３０４製の管を用意した。ＩＦ７吸収器２２には、温度計、圧力計、液面計、内部に仕切板、および冷媒を流すためのジャケットを備えた、液体のＩＦ５が充填された内径８３．１ｍｍ、長さ３５０ｍｍのステンレス鋼ＳＵＳ３０４製の容器を用意した。ＩＦ７放散器２３には、温度計、圧力計、液面計、内部に仕切板、および電気ヒータを備え、液体のＩＦ５が充填し液相とした、内径８３．１ｍｍ、長さ３５０ｍｍのステンレス鋼ＳＵＳ３０４製の容器を用意した。ＩＦ５還流器３２、３３には、冷媒を還流させるためのジャケットを備えた内径１０．７ｍｍ、長さ１０００ｍｍの管を用意した。原料ＩＦ７供給器０１、再利用ＩＦ７供給器０２および原料Ｈ２Ｏ供給器０３は、マスフローコントローラーを備えている。再利用ＩＦ７ポンプ１１にはベローズポンプ、ＩＦ５循環ポンプ１２、１３にはマグネチックポンプを用いた。
【００６４】
実施例１
反応器２１内が８０℃、ＨＦ除去器３１が５０℃、ＩＦ７吸収器２２が１５℃、ＩＦ７放散器２３が９５℃、およびＩＦ５還流器３２、３３が１１℃になるよう、各々調整し、各温度に保持した。ＩＦ７／Ｈ２Ｏがモル比で表わして１．１、且つＩＦ７／Ｈ２Ｏ／Ｎ２がｍｏｌ％で表わして２０．０／１８．２／６１．８となるように組成を調製して、総流量５００ｓｃｃｍで、ＩＦ７、および予めＮ２で希釈したＨ２Ｏを反応器２１内に導入し反応させた。反応後に反応器２１出口から生成物の一部を抜き出し、ＦＴ−ＩＲ法で測定した結果、生成物の組成はｍｏｌ％で表わして、ＩＦ７／Ｈ２Ｏ／ＩＯＦ５／ＨＦ／Ｎ２＝１．７／未検出／１５．３／３０．６／５２．５であった。
【００６５】
次いで、ＩＯＦ５取出口０４から、生成物の一部を抜き出して、ＦＴ−ＩＲで測定し、ＩＯＦ５に対するＩＦ７のモル比（ＩＦ７／ＩＯＦ５）を算出した。その結果、生成物のＩＦ７吸収器２２に流通する前の入口では０．１１であったのに対して、ＩＦ７吸収器２２を流通した後の出口では０．００５であった。このように流通後はＩＯＦ５選択性および純度が高く、目標とする０．０１より優れていた。
【００６６】
実施例２
反応器２１内で、ＩＦ７／Ｈ２Ｏがモル比で表わして５．０、且つＩＦ７／Ｈ２Ｏ／Ｎ２がｍｏｌ％で表わして２０．０／４．０／７６．０となるように組成を調製して、総流量５００ｓｃｃｍで、他の条件および操作は実施例１と同様にして、ＩＦ７および予めＮ２で希釈したＨ２Ｏを反応器２１内に導入し反応させた。反応後に反応器２１出口から生成物の一部を抜き出し、ＦＴ−ＩＲ法で測定した結果、生成物の組成はｍｏｌ％で表わして、ＩＦ７／Ｈ２Ｏ／ＩＯＦ５／ＨＦ／Ｎ２＝１５．４／未検出／３．８／７．６／７３．１であった。
【００６７】
次いで、ＩＯＦ５取出口０４から、生成物の一部を抜き出して、ＦＴ−ＩＲで測定し、ＩＯＦ５に対するＩＦ７のモル比（ＩＦ７／ＩＯＦ５）を算出した。その結果、生成物のＩＦ７吸収器２２に流通する前の入口では４．０５であったのに対して、ＩＦ７吸収器２２を流通した後の出口では０．００３であった。このように流通後はＩＯＦ５選択性および純度が高く、目標とする０．０１より優れていた。
【００６８】
実施例３
反応器２１内で、ＩＦ７／Ｈ２Ｏがモル比で表わして３０、且つＩＦ７／Ｈ２Ｏ／Ｎ２がｍｏｌ％で表わして２０．０／０．６７／７９．３となるように組成を調製して、総流量５００ｓｃｃｍで、他の条件および操作は実施例１と同様にして、ＩＦ７および予めＮ２で希釈したＨ２Ｏを反応器２１内に導入し反応させた。反応後に反応器２１出口から生成物の一部を抜き出し、ＦＴ−ＩＲ法で測定した結果、生成物の組成はｍｏｌ％で表わして、ＩＦ７／Ｈ２Ｏ／ＩＯＦ５／ＨＦ／Ｎ２＝１９．２／未検出／０．７／１．３／７８．８であった。
【００６９】
次いで、ＩＯＦ５取出口０４から、生成物の一部を抜き出して、ＦＴ−ＩＲで測定し、ＩＯＦ５に対するＩＦ７のモル比（ＩＦ７／ＩＯＦ５）を算出した。その結果、生成物のＩＦ７吸収器２２に流通する前の入口では２９．３０であったのに対して、ＩＦ７吸収器２２を流通した後の出口では０．００８であった。このように流通後はＩＯＦ５選択性および純度が高く、目標とする０．０１より優れていた。
【００７０】
実施例４
ＩＦ７吸収器２２の温度を１２℃とする以外の他の条件および操作は、実施例２と同様にしてＩＯＦ５の合成を行った。ＩＯＦ５取出口０４から、生成物の一部を抜き出して、ＦＴ−ＩＲで測定し、ＩＯＦ５に対するＩＦ７のモル比（ＩＦ７／ＩＯＦ５）を算出した。その結果、生成物のＩＦ７吸収器２２に流通する前の入口では４．０５であったのに対して、ＩＦ７吸収器２２を流通した後の出口では０．００２であった。このように流通後はＩＯＦ５選択性および純度が高く、目標とする０．０１より優れていた。
【００７１】
実施例５
ＩＦ７吸収器２２の温度を９０℃とする以外の他の条件および操作は、実施例２と同様にしてＩＯＦ５の合成を行った。ＩＯＦ５取出口０４から、生成物の一部を抜き出して、ＦＴ−ＩＲで測定し、ＩＯＦ５に対するＩＦ７のモル比（ＩＦ７／ＩＯＦ５）を算出した。その結果、生成物のＩＦ７吸収器２２に流通する前の入口では４．０５であったのに対して、ＩＦ７吸収器２２を流通した後の出口では０．００７であった。このように流通後はＩＯＦ５選択性および純度が高く、目標とする０．０１より優れていた。
【００７２】
比較例１
ＩＦ７吸収器２２には液体を充填せず、温度０℃の深冷吸着器とし、分散器２３、ＩＦ５還流器３３、ＩＦ５循環ポンプ１２、１３、再利用ＩＦ７ポンプ１１、再利用ＩＦ７供給器０２を使用しない以外の他の条件および操作は、実施例２と同様にしてＩＯＦ５の合成を行った。ＩＯＦ５取出口０４から、生成物の一部を抜き出して、ＦＴ−ＩＲで測定し、ＩＯＦ５に対するＩＦ７のモル比（ＩＦ７／ＩＯＦ５）を算出した。その結果、生成物のＩＦ７吸収器２２に流通する前の入口では４．０５であったのに対して、ＩＦ７吸収器２２を流通した後の出口では３．７０であった。
【００７３】
表１に、上記実施例１〜５と比較例１における、反応器２１導入前の原料仕込み組成、および反応器２１出口での生成物の組成を示す。
【００７４】
【表１】
2018076197.tif 000007
【００７５】
表２に、上記実施例１〜５と比較例１における、ＩＦ７吸収器２２内の液体、ＩＦ７吸収器２２の内温、ＩＦ７吸収器２２の入口出口におけるＩＦ７の吸収前後のＩＯＦ５に対するＩＦ７のモル比（ＩＦ７／ＩＯＦ５）を示す。
【００７６】
【表２】
2018076197.tif 000008
【００７７】
表１および表２の実施例１〜５に示す様に、原料ＩＦ７とＨ２Ｏのモル比（ＩＦ７／Ｈ２Ｏ）が１．１〜３０となる様に反応器２１内に供給した際の、ＩＦ７吸収器２２出口のＩＯＦ５に対するＩＦ７のモル比（ＩＦ７／ＩＯＦ５）は、いずれも所望する０．０１以下であった。このように、本発明の五フッ化酸化ヨウ素の製造方法を用いれば、未反応のＩＦ７を液体のＩＦ５に吸収できることがわかった。
【００７８】
具体的には、実施例１ではＩＦ７吸収器２２入口でＩＦ７／ＩＯＦ５＝０．１１であるのに対し、ＩＦ７吸収器２２出口ではＩＦ７／ＩＯＦ５＝０．０００５であった。実施例２ではＩＦ７吸収器２２入口でＩＦ７／ＩＯＦ５＝４．０５であるのに対し、ＩＦ７吸収器２２出口ではＩＦ７／ＩＯＦ５＝０．００３であった。実施例３ではＩＦ７吸収器２２入口でＩＦ７／ＩＯＦ５＝２９．３０であるのに対し、ＩＦ７吸収器２２出口ではＩＦ７／ＩＯＦ５＝０．００８であった。実施例４ではＩＦ７吸収器２２入口でＩＦ７／ＩＯＦ５＝４．０５であるのに対し、ＩＦ７吸収器２２出口ではＩＦ７／ＩＯＦ５＝０．００２であった。実施例５ではＩＦ７吸収器２２入口でＩＦ７／ＩＯＦ５＝４．０５であるのに対し、ＩＦ７吸収器２２出口ではＩＦ７／ＩＯＦ５＝０．００７であった。
【００７９】
それに引き換え、ＩＦ７を深冷捕集したのみの比較例１ではＩＦ７吸収器２２入口でＩＦ７／ＩＯＦ５＝４．０５であるのに対し、ＩＦ７吸収器２２出口ではＩＦ７／ＩＯＦ５＝３．７０であり、未反応のＩＦ７の除去が殆どできなかった。
【符号の説明】
【００８０】
０１：原料ＩＦ７供給器
０２：再利用ＩＦ７供給器
０３：原料Ｈ２Ｏ供給器
０４：ＩＯＦ５取出口
１１：再利用ＩＦ７ポンプ
１２：ＩＦ５循環ポンプ
１３：ＩＦ５循環ポンプ
２１：反応器
２２：ＩＦ７吸収器
２３：ＩＦ７放散器
３１：ＨＦ除去器
３２：ＩＦ５還流器
３３：ＩＦ５還流器
【図１】
2018076197.tif 000009