파울러 공정

Fowler process

파울러 공정은 코발트(III) 불소에 대한 증기 단계에서 탄화수소 또는 부분적으로 불소화 유도체를 불소화하여 불소화탄소로 가는 산업 및 실험실 경로다.

배경

맨해튼 프로젝트는 우라늄 농축을 위해 확산이든 원심분리기든 6불화 우라늄의 생산과 처리가 필요했다.6불화 우라늄은 매우 부식성, 산화성, 휘발성 고체(56 °C에서 수시간)이다.[1]이 물질을 다루기 위해서는 6불화 우라늄과 접촉할 수 있는 냉각제 액체를 포함한 몇 가지 새로운 물질이 필요했다.과불화탄소는 이상적인 물질로 확인되었지만, 그 시점에서 그것들을 상당한 양으로 생산할 수 있는 방법은 없었다.

문제는 불소 가스가 극도로 반응한다는 점이다.단순히 탄화수소를 불소에 노출시키는 것만으로 탄화수소에 불이 붙게 된다.반응을 적당히 하는 방법이 필요했고, 개발된 방법은 불소 자체보다는 탄화수소를 코발트(III) 불소로 반응시키는 것이었다.

제2차 세계 대전 이후 비밀로 지켜온 기술 중 상당 부분이 공공 영역으로 유출되었다.1947년 3월호 산업공학화학은 불소의 생성과 처리를 시작으로 유기화합물 및 관련 주제들을 논의하면서 불소화학에 관한 기사들을 모아 발표하였다.이 기사 중에서 파울러(알. cobalt(3세)fluoride,[2]으로 조종사 공장 규모에서 탄화 수소,perfluoro-n-heptane과perfluorodimethylcyclohexane 특정(1,3-isomer과 140이성질체의 혼합물)[3]과 두 포를 이용해 산업 규모에서 증기 단계 반응에 의해 수많은 perfluorocarbons의 실험실 준비를 묘사한다.nt.[4]

화학

파울러 공정은 일반적으로 두 단계로 이루어지는데, 첫 단계는 코발트의 불소화이다(II) 불소에 코발트(III) 불소를 첨가한다.

2 CoF2 + F2 → 2 CoF3

2단계에서는 이 경우 과불화헥산을 만들기 위해 탄화수소 사료가 도입되어 코발트(III) 불소에 의해 불소화되며, 다시 코발트(Co발트)로 변환된다.II) 재사용을 위한 불소화.두 단계 모두 고온에서 수행된다.

C6H14 + 28 CoF3 → C6F14 + 14 HF + 28 CoF2

이 반응은 탄수화물을 포함한 단일 전자전달 과정을 통해 진행된다.[5]이 탄수화물 중간은 쉽게 재배열을 할 수 있어 복잡한 제품 혼합으로 이어질 수 있다.

피드스톡스

전형적으로 탄화수소 화합물이 공급원으로 사용된다.순환 과불화탄소의 경우 방향족 탄화수소가 선호되기 때문에 예를 들어 톨루엔은 불소가 덜 필요하기 때문에 메틸사이클로헥산보다는 과불화탄소의 공급원료가 된다.과불화로-1,3-디메틸사이클로헥산을 만들기 위해 bis-1,3-(트리플루오로메틸)벤젠과 같은 부분불화피드스톡스를 사용하는 경우가 많다.이것들은 훨씬 더 비싸지만, 더 적은 불소를 필요로 하고 더 중요한 것은 탄수화물의 재배열 가능성이 훨씬 낮기 때문에 일반적으로 더 높은 수율을 준다.

플루트크 과불화탄소

Preston F2 화학 Ltd의 코발트(III) 플루오르화 원자로

영국에서도 임페리얼 케미컬 인더스트리즈(later ICI)가 미국에서의 작업에 의해 촉발된 전쟁 중 코발트(III) 불소화 기술을 개발하고 있었다.[6]이 과정은 후에 브리스톨 근처의 에이번머스에 있는 제국 제련회사(Lineral ISC Chemedicals)에 의해 트레이드네임 플루츠에 의해 상용화되었다.물리적 재산은 1965년 Planar Project라는 프로젝트에 따라 G.V. Planner라는 회사에 의해 결정되었다.따라서 제품은 PP1, PP2, PP3 등으로 지정되었다.[7]그 지정은 오늘날까지 남아 있다.

ISC케미칼은 1968년 RTZ의 일부가 되었고,[8] 그 사업의 일부는 1988년 론풀랑크로 이전되었다.[9]플루트c 사업은 주력 어플리케이션인 증기상 리플로우 땜납(표면장착 기술에 사용됨)의 감소로 인해 쇠퇴기에 접어들었고, 6년 후 플루트c 사업은 BNFL 플루오르화학 Ltd에 인수되어 랭커셔주 프레스톤으로 이전되어 여러 가지 새로운 어플리케이션으로 개발되었다.[10]BNFL Fluorchemicals Ltd는 1998년에 F2 화학회사가 되었다.

참조

  1. ^ Hexafluoride 우라늄 2007-12-20, 웨이백 머신에 보관, 국제 화학 안전 카드 #1250.
  2. ^ 파울러, R. D., 버포드, B., III, 해밀턴, J. M. 주니어, 스위트, R. G. 웨버, C. E., 카스퍼, J. S., 리탄트, I.(1947)'불화탄소의 합성' Eng. 화학 39: 292–298. doi:10.1021/ie50447a612.
  3. ^ 버포드, B, III, 파울러, R, D., 해밀턴, J. M. 주니어, 앤더슨, H. C., 웨버; 스위트, R. G. (1947)"시범 식물 합성물 - 페르플루오로-n-헵탄, 과플루오르디메틸사이클로헥산, 고불화불화탄소 오일." 인데. Eng. Chem. 39: 319–329. doi:10.1021/ie50447a618.
  4. ^ Benner, R. G., A.F., Downing, F. B.;어윈, C.F.; K. C., 린치, A. L.; 파르말리, H. M.; Wirth, W. V. (1947)"코발트 삼불화탄소로 탄화수소 불소에 의한 플루오로카본스." Ind. Eng. 화학 39: 329–333. doi:10.1021/ie50447a619.
  5. ^ 샌포드, G. (2003)"과불루로알카네스."4면체 59: 437–454. doi:10.1016/S0040-4020(02)01568-5.
  6. ^ 도슨, A. M. (1943)제국 화학 공업 유한회사, 일반 화학 부서, 연구 부서 보고서 R/GC/1685.
  7. ^ M Hill (1975). "Process and market development of fluorocarbon fluids". Chem. Ind.: 118–121.
  8. ^ "Rio Tinto Co - Graces Guide".
  9. ^ Rhodia 웹 사이트(오브솔트 링크)
  10. ^ 웹사이트