| Пріоритети: | Використання: як компонент сумішевого холодоагенту з нульовим озоноруйнівним потенціалом, трифторметан - низькотемпературний холодоагент та реагент сухого травлення під час виготовлення інтегральних плат. Сутність: фторування метану трифторидом кобальту за 190-250 град. та часом контакту 1000-50 с. При цьому утворюються обидва продукти з виходом близько 32% кожен, при 220-250 град. та часу контакту 1000-200 с відбувається переважно утворення трифторметану з виходом до 68%. 1 з.п. ф-ли, 1 табл.
Винахід відноситься до способів отримання дифторметану (X-32) та трифторметану (X-23), сполук з нульовим озоноруйнівним потенціалом X-32 поряд з пентафторетаном входить до складу перспективного холодоагенту суміші, а X-23 може використовуватися як низькотемпературний холодоагент, реагент для сухого травлення при виготовленні інтегральних плат, вихідна сировина для отримання фтормономерів.
X-23 одержують каталітичним фторуванням хлороформу фтористим воднем. При цьому у великих кількостях (3 молекули на 1 молекулу X-23) утворюється хлористий водень, що не утилізується через забруднення фтористим воднем. Для промислового отримання X-23 було розроблено спосіб каталітичного диспропорціонування дифторхлорметану. У цьому процесі утворюється побічний продукт хлороформ, який, як і дифторхлорметан, відноситься до озононебезпечних продуктів, виробництво яких підлягає забороні на підставі Монреальського Протоколу.("Промислові фторорганічні продукти". Довідник. Л. Хімія, 1990, с.41).
X-32 одержують фторуванням дихлорметану фтористим воднем або відновленням дифтордихлорметану. Недоліком цих способів є використання озононебезпечної сировини та отримання великих кількостей побічних продуктів. Промислове виробництво X-32 відсутня як і РФ, і там ( " Промислові фторорганические продукти " . Довідник. Л. Хімія, 1990, з. 56).
Відомі також способи фторування метану елементним фтором (JACS, 1940, v. 62, p.3302) і марганцю трифторидом (Journal of Fluorine Chemistry, 6, 1975, 393-416). У цих випадках використовується озонобезпечна сировина, але в результаті при низькій конверсії вихідного метану виходить суміш продуктів метанового та етанового ряду з різним ступенем фторування, у тому числі і невелика кількість X-23 та X-32.
Згідно з відомими публікаціями процеси фторування вуглеводнів сировини елементним фтором і вищими фторидами металів змінної валентності є важко керованими і відрізняються дуже низькою селективністю щодо поліфторованих продуктів (Tetrahedron, 1976, 32, 9. p. 1041 3, Journal of Flu, p. 393 416). Високий вихід був досягнутий тільки при отриманні перфторованих продуктів (Заявка Японії 85 109533, оп. 1985 А. Ловлейс та ін "Аліфатичні фторсодержащие сполуки", М, 1961, с. 18).
Ці результати фторування вуглеводневої сировини пояснюються тим, що при заміщенні водню на фтор виділяється 104 ккал/моль у разі застосування фтору та 56 ккал/моль у разі застосування фториду металу змінної валентності. Теплова енергія, що виділяється, викликає підвищення температури, що призводить до одночасного заміщення декількох атомів водню на фторвідповідним виділенням додаткової енергії та отримання перфторованих сполук. Це робить завдання керування процесом фторування з метою отримання поліфторованих з'єднань надзвичайно важким. Дослідження у цьому напрямі подальшого розвитку не отримали.
Таким чином, з аналізу рівня техніки випливає: 1. Спосіб отримання метану X-23 і X-32 з високим виходом невідомий.
2. З розглянутого рівня техніки для фахівця явно не випливає, що можуть бути здійснені способи отримання X-23 та X-32 фторуванням метану фторидами металів змінної валентності з виходом, прийнятним для промислової реалізації способу.
При зазначених параметрах у зоні реакції створюються умови тепломасообміну, за яких переважно утворюються X-23 та X-32.
Фторування з використанням інших фторидів протікає при вищих температурах і дуже важко контролюється.
При температурі нижче 190 o C різко знижується конверсія вихідної сировини і, відповідно, вихід цільових продуктів, при температурі вище 250 o C реакція зсувається у бік утворення перфторметану, те ж спостерігається і при збільшенні часу контакту, при контакті часу нижче 50 с реакція стає некерованою .
Пропонований спосіб пояснюється прикладами.
У вертикальний реактор висотою 0,45 м, діаметром 0,036 м, заповнений трифторидом кобальту в кількості 0,4 кг, подають осушений метан, підтримуючи температуру в зоні реакції 200-205 o C і час контакту 358-361 с. Суміш органічних продуктів і фтористого водню, що виходить з реактора, поділяють ректифікацією або подають на нейтралізацію в колонку, заповнену ХПІ або лугом, після чого проводять її хроматографічний аналіз.
Отримано CH 4 18 CH 3F(X-41) 10,96 CH 2 F 2 (X-32) 32,45 CHF 3 (X-23) 32,71 CF 4 (X-14) 5,88 Аналогічно проводилися досліди за інших параметрів процесу, отримані дані представлені в таблиці.
З представленого експериментального матеріалу слід, що при дотриманні зазначених параметрів синтезу досягається технічний результат, що полягає у створенні в зоні реакції умов переважної освіти X-23 і X-32, і виявлені закономірності дозволяють розробити промислово застосовний практично безвідходний спосіб одержання зазначених продуктів з озонобезпечної сировини.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб отримання дифторметану та/або трифторметану фторуванням метану вищим фторидом металу змінної валентності при підвищеній температурі, який відрізняється тим, що як фторид металу використовують трифторид кобальту і процес ведуть при температурі 190-250°З часу контакту 1000-50 с.
2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що фторування ведуть при температурі 220-250°З часу контакту 1000-200 с.