JP2946103B2 - トリフルオロメタンスルホン酸フッ化物の捕集方法 - Google Patents
トリフルオロメタンスルホン酸フッ化物の捕集方法Info
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- JP2946103B2 JP2946103B2 JP2099586A JP9958690A JP2946103B2 JP 2946103 B2 JP2946103 B2 JP 2946103B2 JP 2099586 A JP2099586 A JP 2099586A JP 9958690 A JP9958690 A JP 9958690A JP 2946103 B2 JP2946103 B2 JP 2946103B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ペルフルオロアルキルスルホン酸フッ化
物、特にトリフルオロメタンスルホン酸フッ化物の捕集
方法に関する。
物、特にトリフルオロメタンスルホン酸フッ化物の捕集
方法に関する。
トリフルオロメタンスルホン酸（CF3SO3H）は、いわ
ゆる「超強酸」の一種であり、また、耐熱性、耐酸化還
元性に優れているため、近年、有用な酸触媒として注目
されている（たとえば、重合用触媒、異性課触媒）。ま
た、その酸無水物はアルキル化剤として有用であり、リ
チウム塩はリチウム電池電解質として用いられるなど、
誘導体の工業的利用分野も多岐にわたっている。
ゆる「超強酸」の一種であり、また、耐熱性、耐酸化還
元性に優れているため、近年、有用な酸触媒として注目
されている（たとえば、重合用触媒、異性課触媒）。ま
た、その酸無水物はアルキル化剤として有用であり、リ
チウム塩はリチウム電池電解質として用いられるなど、
誘導体の工業的利用分野も多岐にわたっている。
トリフルオロメタンスルホン酸は、工業的には、以下
に示す反応経路に従い製造される： （ここでＭはアルカリ金属またはアルカリ土類金属を、
ｍは１または２を表わす） すなわち、メタンスルホン酸フッ化物またはその塩化
物を電解フッ素化してトリフルオロメタンスルホン酸フ
ッ化物とし（上記（１））、ついで、これをアルカリ金
属またはアルカリ土類金属水溶液と接触させてトリフル
オロメタンスルホン酸塩とし（上記（２））、得られた
塩を硫酸によって加水分解する（上記（３））。
に示す反応経路に従い製造される： （ここでＭはアルカリ金属またはアルカリ土類金属を、
ｍは１または２を表わす） すなわち、メタンスルホン酸フッ化物またはその塩化
物を電解フッ素化してトリフルオロメタンスルホン酸フ
ッ化物とし（上記（１））、ついで、これをアルカリ金
属またはアルカリ土類金属水溶液と接触させてトリフル
オロメタンスルホン酸塩とし（上記（２））、得られた
塩を硫酸によって加水分解する（上記（３））。
しかし、上記電解フッ素化反応においては、生成する
トリフルオロメタンスルホン酸フッ化物が気体（沸点：
−23℃）であり、多量の副生成ガス（H2）で稀釈されて
いる。このため、直ちにアルカリ金属またはアルカリ土
類金属水溶液と接触させる方法ではフッ化物の大部分が
溶液中で塩に転化することなく液外に散逸してしまう。
よって、金属塩への転化に先立ってフッ化物のみを効率
的に捕集する必要がある。
トリフルオロメタンスルホン酸フッ化物が気体（沸点：
−23℃）であり、多量の副生成ガス（H2）で稀釈されて
いる。このため、直ちにアルカリ金属またはアルカリ土
類金属水溶液と接触させる方法ではフッ化物の大部分が
溶液中で塩に転化することなく液外に散逸してしまう。
よって、金属塩への転化に先立ってフッ化物のみを効率
的に捕集する必要がある。
このための捕集方法としては、従来、活性炭等による
吸着法、冷却による液化法、水酸化ナトリウムやアミン
等の塩基を用いた化学吸着法、隔膜を用いた分離捕集
法、溶媒による吸収法等が提案されている。
吸着法、冷却による液化法、水酸化ナトリウムやアミン
等の塩基を用いた化学吸着法、隔膜を用いた分離捕集
法、溶媒による吸収法等が提案されている。
しかし、活性炭素による吸着法では、吸収剤単位重量
あたりの吸着量が十分ではないため、大量のトリフルオ
ロメタンスルホン酸フッ化物を吸着させるためには多量
の吸着剤が必要となる。また、脱離工程では通常、熱エ
ネルギーの投入が必要である。液化法では純度の高いト
リフルオロメタンスルホン酸フッ化物が得られるが、冷
却に要するエネルギーコストが多大であり、加圧液化に
より冷却温度を上げる場合には多大の設備投資が要求さ
れる。化学吸着法では、吸着は容易に進行するが、フッ
化物の脱離が困難である。分離捕集法は、電解フッ素化
槽に隔膜を設け、陰極に発生する副生ガスと陽極に発生
するフッ化物ガスを分離するものであるが、電解槽の構
造そのものを変更しなければならず、既存の設備の設計
変更が必要である。
あたりの吸着量が十分ではないため、大量のトリフルオ
ロメタンスルホン酸フッ化物を吸着させるためには多量
の吸着剤が必要となる。また、脱離工程では通常、熱エ
ネルギーの投入が必要である。液化法では純度の高いト
リフルオロメタンスルホン酸フッ化物が得られるが、冷
却に要するエネルギーコストが多大であり、加圧液化に
より冷却温度を上げる場合には多大の設備投資が要求さ
れる。化学吸着法では、吸着は容易に進行するが、フッ
化物の脱離が困難である。分離捕集法は、電解フッ素化
槽に隔膜を設け、陰極に発生する副生ガスと陽極に発生
するフッ化物ガスを分離するものであるが、電解槽の構
造そのものを変更しなければならず、既存の設備の設計
変更が必要である。
また、フッ化物ガスを捕集する場合でもこれを直接KO
H水溶液に接触させ、該水溶液中に該ガスを吸収させる
と同時に金属塩に転化するという従来法には、KOH水溶
液へのフッ化物の吸収速度が著しく遅く実用性に乏しい
という問題がある。
H水溶液に接触させ、該水溶液中に該ガスを吸収させる
と同時に金属塩に転化するという従来法には、KOH水溶
液へのフッ化物の吸収速度が著しく遅く実用性に乏しい
という問題がある。
本発明者らは、トリフルオロメタンスルホン酸フッ化
物を工業的規模で効率的に捕集する方法を検討した結
果、ある種のフッ素系不活性溶媒がフッ化物吸収力に優
れておりこれを捕集溶媒として用い、ついで、該溶媒か
らフッ化物の抽出および金属塩の転化を行なうことで上
記課題が達成できることを見出した。
物を工業的規模で効率的に捕集する方法を検討した結
果、ある種のフッ素系不活性溶媒がフッ化物吸収力に優
れておりこれを捕集溶媒として用い、ついで、該溶媒か
らフッ化物の抽出および金属塩の転化を行なうことで上
記課題が達成できることを見出した。
本発明は、トリフルオロメタンスルホン酸フッ化物を
含む気体をフッ素系不活性溶媒と接触させることからな
るトリフルオロメタンスルホン酸フッ化物の捕集方法を
提供する。
含む気体をフッ素系不活性溶媒と接触させることからな
るトリフルオロメタンスルホン酸フッ化物の捕集方法を
提供する。
また、本発明は、特にメタンスルホン酸フッ化物また
はメタンスルホン酸塩化物の電解フッ素化により生成し
たトリフルオロメタンスルホン酸フッ化物を含む気体混
合物をフッ素系不活性溶媒と接触させることからなるト
リフルオロメタンスルホン酸フッ化物の捕集方法を提供
する。
はメタンスルホン酸塩化物の電解フッ素化により生成し
たトリフルオロメタンスルホン酸フッ化物を含む気体混
合物をフッ素系不活性溶媒と接触させることからなるト
リフルオロメタンスルホン酸フッ化物の捕集方法を提供
する。
本発明の方法は、トリフルオロメタンスルホン酸フッ
化物単体またはこれと反応しない任意の気体との混合物
に対して適用できる。特にメタンスルホン酸フッ化物ま
たはメタンスルホン酸塩化物の電解フッ素化により生成
したトリフルオロメタンスルホン酸フッ化物を含む気体
混合物に対して有用である。
化物単体またはこれと反応しない任意の気体との混合物
に対して適用できる。特にメタンスルホン酸フッ化物ま
たはメタンスルホン酸塩化物の電解フッ素化により生成
したトリフルオロメタンスルホン酸フッ化物を含む気体
混合物に対して有用である。
本発明で用いるフッ素系不活性溶媒は、本発明の方法
が適用されるトリフルオロメタンスルホン酸フッ化物お
よびこれと混合した気体のいずれとも反応しないもので
あれば、いずれをも用いることができ、炭素、水素、フ
ッ素以外の元素を含有していてもよい。代表的な例とし
ては、 およびこれらの混合物がある。これらのフッ素系不活性
溶媒は、例えば、20％KOH水溶液と比べ、フッ化物の吸
収速度が数十倍速い。
が適用されるトリフルオロメタンスルホン酸フッ化物お
よびこれと混合した気体のいずれとも反応しないもので
あれば、いずれをも用いることができ、炭素、水素、フ
ッ素以外の元素を含有していてもよい。代表的な例とし
ては、 およびこれらの混合物がある。これらのフッ素系不活性
溶媒は、例えば、20％KOH水溶液と比べ、フッ化物の吸
収速度が数十倍速い。
捕集は、フッ素系不活性溶媒が液体である限り可能で
あるが、好ましくは常圧下、20℃以下、より好ましくは
−15℃〜20℃の温度範囲で行なう。20℃を超え高温にな
るとトリフルオロメタンスルホン酸フッ化物およびフッ
素系不活性溶媒の逸散量が増え吸収効率も低下する。ま
た、−15℃より低温に冷却する場合には、冷却に要する
エネルギーコストが増大し、経済的に不利である。
あるが、好ましくは常圧下、20℃以下、より好ましくは
−15℃〜20℃の温度範囲で行なう。20℃を超え高温にな
るとトリフルオロメタンスルホン酸フッ化物およびフッ
素系不活性溶媒の逸散量が増え吸収効率も低下する。ま
た、−15℃より低温に冷却する場合には、冷却に要する
エネルギーコストが増大し、経済的に不利である。
トリフルオロメタンスルホン酸フッ化物とフッ素系不
活性溶媒との接触方法は特に限定されない。
活性溶媒との接触方法は特に限定されない。
また、本発明の方法により捕集したトリフルオロメタ
ンスルホン酸フッ化物は、溶媒に含有させたままアルカ
リ金属塩に接触させることで、その分離および塩への転
化が容易に達成できる。
ンスルホン酸フッ化物は、溶媒に含有させたままアルカ
リ金属塩に接触させることで、その分離および塩への転
化が容易に達成できる。
実施例１ １の電解槽を用いて、電流密度1A/dm2、電圧５〜6
V、温度８〜13℃の条件で、CH3SO2Clを10.9g/時間ずつ
供給しながら連続電解フッ素化を行なった。
V、温度８〜13℃の条件で、CH3SO2Clを10.9g/時間ずつ
供給しながら連続電解フッ素化を行なった。
電解フッ素化生成ガスを、始めに水洗塔に導入してH
F、Cl2を除き、次に内径5cm、８×8mmのラッシヒリング
を充填（層高30cm）したテフロン製ガス吸収塔に導き、
操作温度７〜８℃で、ペルフルオロ環状エーテル（EFTO
P EF−L102:環状エーテルC5F9O（C3F7）と環状エーテ
ルC4F7O（C4F9）との混合物）を27.6kg/時間で流しなが
ら、ガスと向流接触させた。
F、Cl2を除き、次に内径5cm、８×8mmのラッシヒリング
を充填（層高30cm）したテフロン製ガス吸収塔に導き、
操作温度７〜８℃で、ペルフルオロ環状エーテル（EFTO
P EF−L102:環状エーテルC5F9O（C3F7）と環状エーテ
ルC4F7O（C4F9）との混合物）を27.6kg/時間で流しなが
ら、ガスと向流接触させた。
吸収塔出入口のガス組成を分析、比較したところCF3S
O2Fガスの97〜95％が吸収されていた。
O2Fガスの97〜95％が吸収されていた。
ペルフルオロ環状エーテルのガスクロマトグラフィー
分析（Silicone KF−96,10m,30℃）により、相当量のCF
3SO2Fが存在することを確認した。
分析（Silicone KF−96,10m,30℃）により、相当量のCF
3SO2Fが存在することを確認した。
実施例２ 実施例１と同様な条件によりCH3SO2Clの電解フッ素化
を行なった。吸収液としてペルフルオロトリブチルアミ
ン（EFTOP EF−L174:(C4F9)3N）を用いた。
を行なった。吸収液としてペルフルオロトリブチルアミ
ン（EFTOP EF−L174:(C4F9)3N）を用いた。
吸収管出入口のガス組成を分析、比較したところCF3S
O2Fガスの95％以上が吸収されていた。
O2Fガスの95％以上が吸収されていた。
ペルフルオロトリブチルアミンのガスクロマトグラフ
ィー分析により、相当量のCF3SO2Fの存在を確認した。
ィー分析により、相当量のCF3SO2Fの存在を確認した。
実施例３ 実施例１と同様な電解層を用いてCH3SO2Fの電解フッ
素化を行なった。CH3SO2FはCH3SO2Clと酸性フッ化カリ
ウム（KF・HF）水溶液との反応により合成し、蒸留精製
して使用した（bp.123〜124℃）。CH3SO2Fを時間当たり
9.3gずつ供給したほかは、実施例１と同様な操作を行な
った。
素化を行なった。CH3SO2FはCH3SO2Clと酸性フッ化カリ
ウム（KF・HF）水溶液との反応により合成し、蒸留精製
して使用した（bp.123〜124℃）。CH3SO2Fを時間当たり
9.3gずつ供給したほかは、実施例１と同様な操作を行な
った。
吸収塔出入口のガス組成分析により、95％以上のCF3S
O2Fが吸収されたことが確認された。またペルフルオロ
環状エーテルのガスクロマトグラフィー分析から、相当
量のCF3SO2Fの存在を確認した。
O2Fが吸収されたことが確認された。またペルフルオロ
環状エーテルのガスクロマトグラフィー分析から、相当
量のCF3SO2Fの存在を確認した。
実施例４ 内径2.1cm、容積100mlの円筒型容器内を85％のCF3SO2
Fガスで満たした（純ガスをairで希釈）。次にこの容器
に、吸収液としてペルフルオロオクタン（C8F18）15ml
を加えた。吸収によって減少していく気体体積をガスビ
ュレットで追跡した。測定中は系内圧力が大気圧と等し
くなるよう調節した。
Fガスで満たした（純ガスをairで希釈）。次にこの容器
に、吸収液としてペルフルオロオクタン（C8F18）15ml
を加えた。吸収によって減少していく気体体積をガスビ
ュレットで追跡した。測定中は系内圧力が大気圧と等し
くなるよう調節した。
約50ml減少するまでに要する時間を測定し、平均の吸
収速度を算出した。吸収実験は、20℃に空調された恒温
室内で行なった。
収速度を算出した。吸収実験は、20℃に空調された恒温
室内で行なった。
結果を第１表に示す。
実施例５ 吸収液としてペルフルオロトリペンチルアミン（EFTO
P EF−L215:(C5F11)3N）を用いた以外は実施例４と同
様な操作を行ない平均の吸収速度を求めた。
P EF−L215:(C5F11)3N）を用いた以外は実施例４と同
様な操作を行ない平均の吸収速度を求めた。
結果を第１表に示す。
実施例６ 吸収液としてペルフルオロポリエーテル（KRYTOX 1
43AA: を用いた以外は実施例４と同様な操作を行ない平均の吸
収速度を求めた。
43AA: を用いた以外は実施例４と同様な操作を行ない平均の吸
収速度を求めた。
結果を第１表に示す。
実施例７ 吸収液としてペルフルオロ−Ｎ−メチルキノリン（C
10F19N）を用いた以外は実施例４と同様な操作を行ない
平均の吸収速度を求めた。
10F19N）を用いた以外は実施例４と同様な操作を行ない
平均の吸収速度を求めた。
結果を第１表に示す。
比較例１〜５ 比較のために、種々のアルカリ水溶液を吸収液として
用いた。
用いた。
結果を第１表に示す。
〔発明の効果〕 本発明の方法によれば、強度の冷却または加圧を必要
とせずに、トリフルオロメタンスルホン酸フッ化物を工
業的規模で効率的に捕集することができる。また、本発
明の方法によればフッ化物の吸収が迅速であるため、ト
リフルオロメタンスルホン酸フッ化物を連続的に捕集す
ることが可能である。
とせずに、トリフルオロメタンスルホン酸フッ化物を工
業的規模で効率的に捕集することができる。また、本発
明の方法によればフッ化物の吸収が迅速であるため、ト
リフルオロメタンスルホン酸フッ化物を連続的に捕集す
ることが可能である。
Claims (3)
- 【請求項１】トリフルオロメタンスルホン酸フッ化物を
含む気体をフッ素系不活性溶媒と接触させることからな
るトリフルオロメタンスルホン酸フッ化物の捕集方法。 - 【請求項２】請求項第１項に記載の方法であって、該気
体がメタンスルホン酸フッ化物またはメタンスルホン酸
塩化物の電解フッ素化により生成したものである方法。 - 【請求項３】先行するいずれかの請求項に記載の方法で
あって、該フッ素系不活性溶媒が、６〜20個の炭素原子
を含むペルフルオロアルカン;9〜20個の炭素原子を含む
ペルフルオロアルキルアミン;1以上の複素原子を含むも
しくは含まないペルフルオロ単環もしくは縮合環化合物
であって、１〜５個の炭素原子からなる置換基を有しも
しくは有さず該複素原子が窒素原子もしくは酸素原子で
あるもの；およびペルフルオロポリエーテルからなる群
より選ばれるもの、またはその混合物である方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2099586A JP2946103B2 (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | トリフルオロメタンスルホン酸フッ化物の捕集方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2099586A JP2946103B2 (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | トリフルオロメタンスルホン酸フッ化物の捕集方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03296412A JPH03296412A (ja) | 1991-12-27 |
| JP2946103B2 true JP2946103B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=14251203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2099586A Expired - Lifetime JP2946103B2 (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | トリフルオロメタンスルホン酸フッ化物の捕集方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2946103B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69501366T2 (de) * | 1994-07-01 | 1998-04-16 | Topsoe Haldor As | Verfahren zur elektrochemischen Fluorierung eines Kohlenwasserstoff-Substrates |
| FR2810672B1 (fr) * | 2000-06-22 | 2003-11-07 | Extractive | Procede de fractionnement d'huiles essentielles mettant en oeuvre au moins un solvant fluore |
| JP5051568B2 (ja) * | 2005-09-30 | 2012-10-17 | 三菱マテリアル株式会社 | ペルフルオロアルカンスルホン酸カリウムの製造方法 |
| JP5345478B2 (ja) * | 2009-08-28 | 2013-11-20 | 三菱マテリアル株式会社 | ペルフルオロアルカンスルホニルフロライドの回収方法及び回収装置 |
| WO2012039024A1 (ja) * | 2010-09-21 | 2012-03-29 | 三菱マテリアル株式会社 | ペルフルオロアルカンスルホニルフロライドの回収方法及び回収装置 |
-
1990
- 1990-04-16 JP JP2099586A patent/JP2946103B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03296412A (ja) | 1991-12-27 |
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