(57)【要約】【課題】低温用冷媒やエッチングガスまたは高純度ヘキサフルオロエタン製造用原料として使用可能な、より高純度のペンタフルオロエタンを工業的に有利に製造する。【解決手段】粗ペンタフルオロエタンと酸素および／または含酸素化合物とを触媒の存在下に接触させる工程を含み、この工程における反応基質ガス中に含まれる水分を２ｖｏｌ％以下とする。不純物の総量が４００ｖｏｌｐｐｍ以下であるペンタフルオロエタンが得られる。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペンタフルオロエタンを製造する方法において、粗ペンタフルオロエタンと酸素および／または含酸素化合物とを触媒の存在下に接触させる工程を含み、前記工程における反応基質ガス中に含まれる水分が２ｖｏｌ％以下であることを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記粗ペンタフルオロエタンが、テトラクロロエチレンまたはそのフッ素化物をフッ素化触媒の存在下にフッ化水素を用いてフッ素化するフッ素化反応を行うことにより得られるものである請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記粗ペンタフルオロエタンが、前記フッ素化反応を行った後に水素と接触させる反応を行うことにより得られるものである請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記粗ペンタフルオロエタンが、フルオロメタン、ジフルオロメタン、フルオロエタン、１，１−ジフルオロエタン、１，２−ジフルオロエタン、１，１，１−トリフルオロエタンおよび１，１，２−トリフルオロエタンからなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物を不純物として含む請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
前記粗ペンタフルオロエタン中に含まれる前記不純物の総含有量が、２ｖｏｌ％以下である請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
前記工程の温度が、１５０〜４００℃の範囲である請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
反応基質ガス中の酸素および／または含酸素化合物の濃度が、０．１〜２０ｖｏｌ％である請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項８】
前記工程で用いられる触媒が、３価の酸化クロムを主成分とする、坦持型または塊状型の触媒である請求項１〜７のいずれかに記載の製造方法。
【請求項９】
前記工程で用いられる触媒が、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、白金および金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を主成分とする坦持型触媒である請求項１〜７のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１０】
坦持型触媒に用いる坦体が、アルミナ、フッ化アルミナまたはゼオライトである請求項８または９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記工程を行った後、蒸留による精製を行う請求項１〜１０のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載した製造方法によって得られる、不純物の総量が４００ｖｏｌｐｐｍ以下であるペンタフルオロエタン。
【請求項１３】
不純物として含まれるトリフルオロエタンの含有量が１００ｖｏｌｐｐｍ以下である請求項１２に記載のペンタフルオロエタン。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載したペンタフルオロエタンを含むことを特徴とする冷媒。
【請求項１５】
以下の工程を含むことを特徴とするヘキサフルオロエタンの製造方法。
（１）テトラクロロエチレンまたはそのフッ素化物をフッ素化触媒の存在下にフッ化水素を用いてフッ素化するフッ素化反応を行うことにより得られる粗ペンタフルオロエタンと酸素および／または含酸素化合物とを触媒の存在下に水分が２ｖｏｌ％以下の系中で接触させる工程
（２）工程（１）を経て得られるペンタフルオロエタンをフッ素ガスと反応させる工程
【請求項１６】
工程（１）で用いられる粗ペンタフルオロエタンが、前記フッ素化反応を行った後に水素と接触させる反応を行うことにより得られるものである請求項１５に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペンタフルオロエタンの製造方法およびその用途に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ペンタフルオロエタン（ＣＦ３  ＣＨＦ２  ）は、例えば、低温用冷媒やエッチングガスとして用いられ、またヘキサフルオロエタン（ＣＦ３  ＣＦ３  ）製造用原料としても用いられる。
【０００３】
ペンタフルオロエタンの製造方法としては、従来から次のような方法が知られている。例えば、
（１）テトラクロロエチレン（ＣＣｌ２  ＝ＣＣｌ２  ）またはそのフッ素化物を、フッ素化触媒の存在下にフッ化水素を用いてフッ素化する方法（特開平８−２６８９３２号公報）、
（２）クロロペンタフルオロエタン（ＣＦ３  ＣＣｌＦ２  ）を水素化分解する方法（特許２５４０４０９号公報）、
（３）ハロゲン含有エチレンにフッ素ガスを反応させる方法（特開平１−３８０３４号公報）
等が挙げられる。
【０００４】
これらの製造方法を用いると、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）類、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）類、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）類などの種々の不純物が、目的生成物質であるペンタフルオロエタン中に含まれる。
【０００５】
純度の高いペンタフルオロエタンを得るためには、これらの不純物をできる限り除去する必要がある。これらの不純物のうち、クロロフルオロカーボン類については、高純度化するという目的以外に、オゾン層の破壊を防止するという観点から、種々の精製方法が提案されている。特に、クロロペンタフルオロエタンはペンタフルオロエタンと沸点が近く、通常の蒸留では分離が困難なため、以下のような精製方法が提案されている。例えば、
（１）抽出蒸留による方法（特表平９−５０８６２６号公報）、
（２）ペンタフルオロエタン中に含まれるクロロペンタフルオロエタンを水素化分解する方法（特開平８−３０１８０１号公報）、
（３）ペンタフルオロエタン中に含まれるクロロペンタフルオロエタンをフッ化水素（ＨＦ）によりフッ素化した後に除去する方法（特開平６−２５６２３４号公報）
等が挙げられる。
【０００６】
また、ハイドロクロロフルオロカーボン類またはハイドロフルオロカーボン類からなる不純物のうち、ジフルオロメタン（ＣＨ２  Ｆ２  ）および１，１，１−トリフルオロエタン（ＣＦ３  ＣＨ３  ）はペンタフルオロエタンと共沸混合物または共沸様混合物を形成することが知られており、ペンタフルオロエタンと分離することが非常に困難である。中でも１，１，１−トリフルオロエタンは、水素化分解を含む方法によってペンタフルオロエタンを製造した場合に、過剰脱ハロゲン水添反応の結果副生物として生成する可能性が高く、ペンタフルオロエタン中に多量に含まれる場合がある。
【０００７】
ペンタフルオロエタン中に含まれる１，１，１−トリフルオロエタンを除去する方法としては抽出蒸留による方法が提案されている（特開平９−１２４８７号公報）。しかしながら、抽出蒸留による方法は蒸留塔など高価な設備を複数必要とするため、設備費が膨大となるという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−２６８９３２号公報
【特許文献２】
特許２５４０４０９号公報
【特許文献３】
特開平１−３８０３４号公報
【特許文献４】
特表平９−５０８６２６号公報
【特許文献５】
特開平８−３０１８０１号公報
【特許文献６】
特開平６−２５６２３４号公報
【特許文献７】
特開平９−１２４８７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような背景の下、低温用冷媒やエッチングガスとして、あるいは高純度ヘキサフルオロエタン製造用原料として使用することができる、より高純度のペンタフルオロエタンを工業的に有利に製造する方法および得られるペンタフルオロエタンの用途を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、ペンタフルオロエタンを製造する方法において、粗ペンタフルオロエタンと酸素および／または含酸素化合物とを触媒の存在下に接触させる工程を含み、前記工程における反応基質ガス中に含まれる水分が２ｖｏｌ％以下であることを特徴とする製造方法を用いることにより前記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下の〔１〕〜〔１６〕に関する。
【００１１】
〔１〕  ペンタフルオロエタンを製造する方法において、粗ペンタフルオロエタンと酸素および／または含酸素化合物とを触媒の存在下に接触させる工程を含み、前記工程における反応基質ガス中に含まれる水分が２ｖｏｌ％以下であることを特徴とする製造方法。
【００１２】
〔２〕  前記粗ペンタフルオロエタンが、テトラクロロエチレンまたはそのフッ素化物をフッ素化触媒の存在下にフッ化水素を用いてフッ素化するフッ素化反応を行うことにより得られるものである上記〔１〕に記載の製造方法。
【００１３】
〔３〕  前記粗ペンタフルオロエタンが、前記フッ素化反応を行った後に水素と接触させる反応を行うことにより得られるものである上記〔１〕または〔２〕に記載の製造方法。
【００１４】
〔４〕  前記粗ペンタフルオロエタンが、フルオロメタン、ジフルオロメタン、フルオロエタン、１，１−ジフルオロエタン、１，２−ジフルオロエタン、１，１，１−トリフルオロエタンおよび１，１，２−トリフルオロエタンからなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物を不純物として含む上記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の製造方法。
【００１５】
〔５〕  前記粗ペンタフルオロエタン中に含まれる前記不純物の総含有量が、２ｖｏｌ％以下である上記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の製造方法。
【００１６】
〔６〕  前記工程の温度が、１５０〜４００℃の範囲である上記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の製造方法。
【００１７】
〔７〕  反応基質ガス中の酸素および／または含酸素化合物の濃度が、０．１〜２０ｖｏｌ％である上記〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の製造方法。
【００１８】
〔８〕  前記工程で用いられる触媒が、３価の酸化クロムを主成分とする、坦持型または塊状型の触媒である上記〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の製造方法。
【００１９】
〔９〕  前記工程で用いられる触媒が、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、白金および金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を主成分とする坦持型触媒である上記〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の製造方法。
【００２０】
〔１０〕  坦持型触媒に用いる坦体が、アルミナ、フッ化アルミナまたはゼオライトである上記〔８〕または〔９〕に記載の製造方法。
【００２１】
〔１１〕  前記工程を行った後、蒸留による精製を行う上記〔１〕〜〔１０〕のいずれかに記載の製造方法。
【００２２】
〔１２〕  上記〔１〕〜〔１１〕のいずれかに記載した製造方法によって得られる、不純物の総量が４００ｖｏｌｐｐｍ以下であるペンタフルオロエタン。
【００２３】
〔１３〕  不純物として含まれるトリフルオロエタンの含有量が１００ｖｏｌｐｐｍ以下である上記〔１２〕に記載のペンタフルオロエタン。
【００２４】
〔１４〕  上記〔１２〕または〔１３〕に記載したペンタフルオロエタンを含むことを特徴とする冷媒。
【００２５】
〔１５〕  以下の工程を含むことを特徴とするヘキサフルオロエタンの製造方法。
【００２６】
（１）テトラクロロエチレンまたはそのフッ素化物をフッ素化触媒の存在下にフッ化水素を用いてフッ素化するフッ素化反応を行うことにより得られる粗ペンタフルオロエタンと酸素および／または含酸素化合物とを触媒の存在下に水分が２ｖｏｌ％以下の系中で接触させる工程
（２）工程（１）を経て得られるペンタフルオロエタンをフッ素ガスと反応させる工程
〔１６〕  工程（１）で用いられる粗ペンタフルオロエタンが、前記フッ素化反応を行った後に水素と接触させる反応を行うことにより得られるものである上記〔１５〕に記載の製造方法。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい態様について詳しく説明する。
【００２８】
ペンタフルオロエタンは、テトラクロロエチレンまたはそのフッ素化物をフッ化水素（ＨＦ）でフッ素化する方法、あるいはクロロペンタフルオロエタンを水素化分解する方法等により製造されている。いずれの方法を用いて製造した場合でも、一般的に行われる蒸留などの精製工程を通じて得られるペンタフルオロエタン中には、ペンタフルオロエタンと共沸または共沸様混合物を形成することから分離困難であるクロロペンタフルオロエタンが不純物として含まれ、これを分離することが、高純度化の観点またはオゾン層破壊防止の観点等から要求されている。
【００２９】
ペンタフルオロエタン中に含まれるクロロペンタフルオロエタンを分離する方法としては、前述した抽出蒸留による方法、水素化分解による方法、あるいは吸着による方法などが提案されているが、これらの中で設備費等も含めてより安価にペンタフルオロエタンを製造できる方法として水素化分解による方法が好ましく用いられている。しかしながら、ペンタフルオロエタンを製造する方法として水素化分解工程を含む方法を選択した場合の問題点としては、過剰水添反応が起こることによって、ペンタフルオロエタンと分離することが困難なハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）類が新たに生成することが挙げられる。中でもジフルオロメタンと１，１，１−トリフルオロエタンはペンタフルオロエタンと沸点が非常に近く、また共沸混合物または共沸様混合物を形成することが知られており、蒸留などの一般的な精製方法を用いた場合にはペンタフルオロエタンと分離することが困難な物質である。また、ペンタフルオロエタン中に含まれるＨＦＣ類を除去して精製する方法として、前述のような抽出蒸留による方法が提案されているが、蒸留塔などの高価な設備が複数必要であり、設備コストが膨大となるという問題がある。
【００３０】
本発明のペンタフルオロエタンの製造方法は、粗ペンタフルオロエタンと酸素および／または含酸素化合物とを触媒の存在下に接触させる工程を含み、前記工程における反応基質ガス中に含まれる水分が２ｖｏｌ％以下であることを特徴とする。
【００３１】
粗ペンタフルオロエタンと接触させる酸素もしくは含酸素化合物としては、酸素ガス、空気、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２等を用いることができ、酸素ガスまたは空気を用いることが好ましい。
【００３２】
反応基質ガス中に含まれる水分は、１．５ｖｏｌ％以下であることが好ましい。
【００３３】
反応基質ガス中に含まれる水分が２ｖｏｌ％を超えた場合、ハイドロフルオロカーボン類の転化率が低下するため好ましくない。
【００３４】
前記粗ペンタフルオロエタンは、テトラクロロエチレンまたはそのフッ素化物をフッ素化触媒の存在下にフッ化水素を用いてフッ素化するフッ素化反応を行うことにより得られるものであることが好ましく、また、前記粗ペンタフルオロエタンが、前記フッ素化反応を行った後に水素と接触させる反応を行うことにより得られるものであるのがさらに好ましい。
【００３５】
粗ペンタフルオロエタンとして、水素と接触させる水素化分解を含む方法を用いて得られたペンタフルオロエタンを用いる場合、水素化分解の際の過剰水素を含んだまま本発明の製造方法に用いると、酸素および／または含酸素化合物と爆発性混合気体を形成する可能性があるため、過剰水素は反応に用いる前に除去されることが望ましい。さらに、本発明の製造方法を用いる際に塩化水素および／またはフッ化水素が共存すると、ハイドロフルオロカーボン類の転化率が低下することが明らかになっている。従って、粗ペンタフルオロエタン中に含まれる塩化水素および／またはフッ化水素を粗ペンタフルオロエタンから除去した後に酸素および／または含酸素化合物と接触させることが望ましい。これらの酸成分を除去する方法としては公知の方法を利用することができ、例えば、蒸留による方法、アルカリスクラバーを用いる方法、脱酸剤と接触させる方法等が挙げられるが、アルカリスクラバーを用いる方法が一般的であり、好ましい。
【００３６】
また、アルカリスクラバーを用いて酸成分を除去する方法では、出口ガス中に循環アルカリ液温度に依存して若干の水分が共存する。本発明の方法は、粗ペンタフルオロエタンと酸素および／または含酸素化合物とを触媒の存在下に接触させる工程を行う際の反応基質ガス中に含まれる水分が２ｖｏｌ％以下であることにより、不純物として含まれるハイドロフルオロカーボン類を除去する方法であるので、反応基質中の水分を、例えば、モレキュラーシーブスやシリカゲル等の脱水剤を用いる方法、ペンタフルオロエタンのガス温度を１８℃以下に低下させて水分を凝縮分離する方法などの公知の方法を用いて２ｖｏｌ％以下にする。
【００３７】
粗ペンタフルオロエタンと酸素および／または含酸素化合物とを触媒の存在下に接触させる工程を行うと、例えば、ペンタフルオロエタン中に含まれるジフルオロメタンや１，１，１−トリフルオロエタンは、下記の式（ａ）や式（ｂ）で示されるような反応が進行し、酸化されてＣＯ２  などに転化すると推定される。主な生成物はＣＯ２  であり、副生物としてフッ化水素が生成する。
【００３８】
ＣＨ２  Ｆ２    ＋  Ｏ  ２    →  ＣＯ２    ＋  ２ＨＦ              （ａ）
ＣＦ３  ＣＨ３    ＋  ２Ｏ２    →  ２ＣＯ２    ＋  ３ＨＦ        （ｂ）
このような反応によってＣＯ２  に転化する化合物は、前記のフルオロメタン、ジフルオロメタン、フルオロエタン、１，１−ジフルオロエタン、１，２−ジフルオロエタン、１，１，１−トリフルオロエタン、１，１，２−トリフルオロエタンなどであり、これらの化合物は製造または精製の段階で水素化分解による方法を用いて製造されたペンタフルオロエタン中には、通常、総量で数千ｖｏｌｐｐｍ程度含まれている。これらの不純物は高純度化の観点から除去することが要求されている。
【００３９】
本発明に用いられるペンタフルオロエタンに含まれるハイドロフルオロカーボン類不純物の総量は２ｖｏｌ％以下であることが好ましく、０．５ｖｏｌ％以下であることがより好ましく、０．３ｖｏｌ％以下であることがさらに好ましい。ハイドロフルオロカーボン類の濃度が２ｖｏｌ％を超えると、反応温度を高くする必要が生じて、触媒の寿命が短くなることがある。
【００４０】
反応に用いられる触媒としては、（ｉ）３価の酸化クロムを主成分とする、坦持型または塊状型の触媒、または（ｉｉ）パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、白金および金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を主成分とする坦持型触媒であることが好ましい。原料としては、これらの金属、金属酸化物または塩などを用いることができる。また、担持型触媒に使用できる坦体としては、アルミナ、フッ化アルミナまたはゼオライトを用いることができる。
【００４１】
３価の酸化クロムを主成分とする塊状型触媒（ｉ）の調製方法としては、例えば、クロムの金属塩の水溶液中にアンモニア等の塩基性物質を滴下して水酸化クロムを沈殿させた後、沈殿を洗浄し、濾過し、乾燥して得られた水酸化クロムを成型後、さらに窒素等の不活性ガスの存在下に加熱処理する方法が挙げられる。また、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、白金および／または金を主成分とする坦持型触媒（ｉｉ）の調製方法としては、例えば、前記の金属塩を水溶性溶媒、例えば、水、メタノールまたはアセトン等に溶解し、前記した坦体を浸漬して必要な元素を吸着させ、溶媒を留去してさらに水素等で加熱還元処理する方法が挙げられる。
【００４２】
粗ペンタフルオロエタンと酸素および／または含酸素化合物とを触媒の存在下に接触させる工程の温度は１５０〜４００℃の範囲が好ましく、１８０〜３７０℃の範囲がさらに好ましい。反応温度が４００℃より高いと触媒寿命が短くなる傾向が見られ、主反応に起因しない副生不純物の種類や量が増加することがあるので好ましくない。また、反応基質ガスの主成分であるペンタフルオロエタンの分解反応が起こり、ペンタフルオロエタンロス量が増大するため経済的観点等から好ましくない。
【００４３】
反応基質ガス中に含まれる酸素および／または含酸素化合物の濃度は、０．１〜２０ｖｏｌ％であることが好ましい。上記化合物の濃度が０．１ｖｏｌ％より低くなった場合、ペンタフルオロエタン中に含まれるハイドロフルオロカーボン類の種類、量により異なるが、反応に必要な酸素等が十分でないため、転化率が低下することがあるので好ましくない。また、酸素等が２０ｖｏｌ％より多くなると、過剰の反応が進行して、反応基質ガスの主成分であるペンタフルオロエタンの分解反応が起こり、ペンタフルオロエタンをロスする量が増大するため経済的観点等から好ましくない。
【００４４】
本発明は、前述のような反応条件の下に実施されるが、反応生成物にはペンタフルオロエタンの他に、ＣＯ２  や主反応に起因しないハイドロフルオロカーボン類等の副生不純物、フッ化水素等の酸分が含まれ、これらのＣＯ２  や酸分は除去されることが望ましい。
【００４５】
酸分の除去方法としては、例えば、精製剤と接触させる方法、水やアルカリ水溶液等と接触させる方法等を用いることができる。酸分を除去したガスは、例えば、ゼオライト等の脱水剤を用いて脱水を行い、その後蒸留を行ってＣＯ２  を除去することが好ましく、それと同時に前述した主反応に起因しない副生不純物を除去することが好ましい。
【００４６】
反応後に精製する方法としては特に制限はなく、一般的に用いられている蒸留によって精製することができる。蒸留の方法としては、例えば、以下の方法を用いることができる。
【００４７】
反応器において粗ペンタフルオロエタンと酸素および／または含酸素化合物とを接触させた出口ガスは、蒸留塔に導入される。蒸留塔の塔内圧力は、大気圧から２ＭＰａの範囲内とすることが好ましい。大気圧より低くするためには減圧系の設備が必要となり、２ＭＰａを超えると高圧系の設備が必要となるので好ましくない。例えば、酸素を用いて前記の接触反応を行った場合には、蒸留塔の塔頂から酸素を含む低沸分が抜き出され、蒸留塔のボトムから高沸分が抜き出される。この時、塔頂およびボトムから抜き出される成分の中に目的成分であるペンタフルオロエタンが含まれることがあるが、その際にはそれぞれ別の蒸留塔に導入して精製してもよい。その時分離された成分がペンタフルオロエタンの製造中間体である場合には、ペンタフルオロエタンを製造する工程に戻して再利用してもよい。
【００４８】
以上のような本発明の方法を用いることにより、純度の高いペンタフルオロエタンを得ることができ、得られるペンタフルオロエタン中に含まれる不純物の含有量は４００ｖｏｌｐｐｍ以下である。純度が９９．９５ｖｏｌ％以上であるペンタフルオロエタンの分析は、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）法のＴＣＤ法、ＦＩＤ法あるいはガスクロマトグラフィー−質量分析（ＧＣ−ＭＳ）法等により実施することができる。
【００４９】
次に、本発明の製造方法を用いて得られるペンタフルオロエタンの用途について説明する。
【００５０】
高純度のペンタフルオロエタンは、低温用冷凍機の作動流体として現在用いられているクロロジフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ２  ）の代替品として用いることができる。また、クロロジフルオロメタンの他の代替品である、ジフルオロメタン／ペンタフルオロエタン／１，１，１，２−テトラフルオロエタンやジフルオロメタン／ペンタフルオロエタン等の混合冷媒の原料としても用いることができる。
【００５１】
また、高純度のペンタフルオロエタンは、高純度のヘキサフルオロエタンの製造用原料としても用いることができる。特に、ペンタフルオロエタンとフッ素ガス（Ｆ２  ）との反応によりヘキサフルオロエタンを製造する方法においては、高純度のペンタフルオロエタンを原料として用いることにより、ヘキサフルオロエタンと難分離性の不純物の生成を抑制したり、フッ素化反応を安定的に制御することが可能である。
【００５２】
したがって、本発明は、また、（１）テトラクロロエチレンまたはそのフッ素化物をフッ素化触媒の存在下にフッ化水素を用いてフッ素化するフッ素化反応を行うことにより得られる粗ペンタフルオロエタンと酸素および／または含酸素化合物とを触媒の存在下に水分が２ｖｏｌ％以下で接触させる工程、および（２）工程（１）を経て得られるペンタフルオロエタンをフッ素ガスと反応させる工程、を含むことを特徴とするヘキサフルオロエタンの製造方法を提供する。
【００５３】
工程（１）で用いられる粗ペンタフルオロエタンは、水素と接触させる工程を経て得られたものであることが好ましい。
【００５４】
また、高純度のペンタフルオロエタン、あるいはＨｅ、Ｎ２  、Ａｒ等の不活性ガス、ＨＣｌ、Ｏ２  、Ｈ２  等との混合ガスは、半導体デバイス製造工程の中のエッチング工程におけるエッチングガスとして用いることができる。ＬＳＩやＴＦＴ、有機ＥＬ等の半導体デバイスの製造プロセスでは、ＣＶＤ法、スパッタリング法、あるいは蒸着法などを用いて薄膜や厚膜を形成し、回路パターンを形成するためにエッチングを行う際に、前述のペンタフルオロエタンを含む混合ガスをエッチングガスとして用いることができる。ペンタフルオロエタンを用いるエッチング方法は、プラズマエッチング、マイクロ波エッチング等の各種ドライエッチング条件で実施することができる。
【００５５】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５６】
ペンタフルオロエタンの原料例１
市販のペンタフルオロエタン（不純物としてクロロペンタフルオロエタンを０．５％含有）を、市販の水素化触媒の存在下に、水素と反応させた（反応圧力０．３５ＭＰａ、反応器温度２８０℃、Ｈ２  ／クロロペンタフルオロエタンモル比＝５）。得られた混合ガスから、蒸留精製により過剰水素および副生塩化水素を除去した後に、残留する微量の酸分を除去するため、循環液温度を１０℃に制御したアルカリスクラバーで洗浄した。アルカリスクラバーから流出するガスを採取し、ガスクロマトグラフィーにより分析したところ、下記の表１に示す組成を有する混合ガスであった。また、この流出物中の水分を露点計にて分析したところ、１．２ｖｏｌ％であった。
【００５７】
【表１】
2005053805.tif 000002
【００５８】
ペンタフルオロエタンの原料例２
原料例１と同様の反応を実施した。得られた混合ガスを、モレキュラーシーブスを充填した筒に流通した後に、蒸留精製しペンタフルオロエタンを主成分とする留出物を得た。この留出物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、下記の表２に示す組成を有する混合ガスであった。また、この留出物中の水分をカールフィッシャー水分計にて分析したところ、７ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５９】
【表２】
2005053805.tif 000003
【００６０】
ペンタフルオロエタンの原料比較例
アルカリスクラバーの循環液温度を２５℃に制御する以外は、原料例１と同様の操作を行った。アルカリスクラバーから流出するガスの組成は、表１と同様であったが、流出物中の水分は、３．１ｖｏｌ％であった。
【００６１】
触媒の製造例（触媒例１）
塩化第二白金酸を水に溶解し、これに３ｍｍφの球状アルミナ坦体を浸漬し、白金塩を吸着させた。その後、１００℃の温度で溶媒を留去し、３００℃で空気焼成を行った後、３５０℃で水素還元した。得られた白金触媒の白金坦持率は０．２５％であった。
【００６２】
実施例１
内径１インチ、長さ１ｍのインコネル６００製反応器に触媒（触媒例１）１００ｍｌを充填し、窒素ガスを流しながら温度を２９０℃に保持した。次に、乾燥空気を３．７ＮＬ／ｈｒの流速で供給し、表１に示した組成を有するガス（原料例１）を３７．３ＮＬ／ｈｒの流速で供給し、その後窒素ガスの供給を停止して反応を開始した。２時間後、反応器からの出口ガスを水酸化カリウム水溶液で洗浄して酸分を除去した後、モレキュラーシーブス３Ａ（ユニオン昭和株式会社製）と接触させて乾燥した。この乾燥したペンタフルオロエタンを主成分とするガスを冷却捕集し、蒸留により精製を行った。精製後のガスをガスクロマトグラフィーにて分析したところ、下記の表３に示す組成を有していた。
【００６３】
【表３】
2005053805.tif 000004
【００６４】
実施例２
原料として原料例２を用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、ペンタフルオロエタンを得た。精製後のガスをガスクロマトグラフィーにより分析したところ、下記の表４に示す組成を有していた。
【００６５】
【表４】
2005053805.tif 000005
【００６６】
比較例１
原料として原料比較例で調製した粗ペンタフルオロエタンを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、ペンタフルオロエタンを得た。精製後のガスをガスクロマトグラフィーにて分析したところ、下記の表５に示す組成を有していた。
【００６７】
【表５】
2005053805.tif 000006
【００６８】
実施例３
内径１インチ、長さ５０ｃｍのニッケル製反応器（電気ヒーター加熱、反応器は温度５００℃でフッ素ガスによる不動態化処理を実施）に、２つのガス導入口から合計３０ＮＬ／ｈｒの流速で窒素ガスを供給し、反応器の温度を４２０℃に保持した。次に、前記の２つのガス導入口から合計５０ＮＬ／ｈｒの流速でフッ化水素を流し、一方のガス導入口から実施例１で得たペンタフルオロエタンを主成分とする混合ガスを３．５ＮＬ／ｈｒの流速で導入した。また他方のガス導入口から３．８５ＮＬ／ｈｒの流速でフッ素ガスを導入して反応を行った。３時間後、反応器からの出口ガスを水酸化カリウム水溶液およびヨウ化カリウム水溶液と接触させ、ＨＦおよび未反応フッ素ガスを除去した。次いで脱水剤と接触させて乾燥し、乾燥したガスを冷却捕集した後に蒸留による精製を行った。精製後のガスをガスクロマトグラフィーのＴＣＤ法、ＦＩＤ法、ＥＣＤ法およびＧＣ−ＭＳ法により分析したところ、下記の表６に示す結果であった。
【００６９】
【表６】
2005053805.tif 000007
【００７０】
表６に示した分析結果から明らかなように、ヘキサフルオロエタン中には他の不純物はほとんど含まれず、高純度のヘキサフルオロエタンが得られた。
【００７１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の方法を用いれば、高純度のペンタフルオロエタンを得ることができる。本発明の方法で得られたペンタフルオロエタンは低温用冷媒、高純度ヘキサフルオロエタン製造用原料として用いることができる。