초록

본 발명은 CF3I를 합성하기 위한 불균일계 금속 담지 촉매의 제조방법 및 합성공정에 관한 것으로, 알카리금속, 전이금속 및 란탄계열의 원소를 조합하여 제조한 촉매를 이용한 CF3H의 직접요오드화 반응에 의한 할론 대체 청정소화약제인 CF3I 합성공정에 관한 것이다.

대표청구항 ▼

트리플루오르요오드메탄의 제조방법에 있어서,제1공정(촉매제조공정) BiI3, CaI2, CsI, CoI2·nH2O, CuI, PbI2, NiI2, LiI·2H2O, MnI2, KI, I2, NaI,NaIO3, AgI, AgIO3, 및 HI 중에서 선택된 어느하나의 요오드화합물 16g을 400㎖ 증류수 또는 유기용매에 녹인 후, 200g의 활성탄을 함침시킨 후 12hr동안 방치후에 120℃의 분위기에서 24hr동안 건조시켜 수분 및 용매를 완전히 제거한 다음, 란탄노이드계 La(NO3)3· 6H2O 과 Ce(NO3)3· 6H2O 중에서

트리플루오르요오드메탄의 제조방법에 있어서,제1공정(촉매제조공정) BiI3, CaI2, CsI, CoI2·nH2O, CuI, PbI2, NiI2, LiI·2H2O, MnI2, KI, I2, NaI,NaIO3, AgI, AgIO3, 및 HI 중에서 선택된 어느하나의 요오드화합물 16g을 400㎖ 증류수 또는 유기용매에 녹인 후, 200g의 활성탄을 함침시킨 후 12hr동안 방치후에 120℃의 분위기에서 24hr동안 건조시켜 수분 및 용매를 완전히 제거한 다음, 란탄노이드계 La(NO3)3· 6H2O 과 Ce(NO3)3· 6H2O 중에서 선택된 하나의 화합물 9~10g을 증류수 400㎖에 녹인 후에, 상기 La, Ce의 금속염수용액에 수분이 제거된 활성탄을 함침시켜 12hr동안 방치 후에 120℃의 분위기에서 24hr동안 건조시킨 다음, 상기 요오드화합물과 란탄노이드계 금속염이 함침된 활성탄을 50㎖/min의 질소분위기 하에서 5시간동안 700℃에서 소성하여 촉매를 제조한 다음, 제2공정 (CF3I 제조공정) 요오드 저장탱크(12)로부터 고체상태인 요오드를 이송관(100)을 통해서 10~100g/hr로 연속적으로 공급되며, 밸브(101)가 자동으로 개폐되면 가열된 공급기(10)의 온도에 의해 기화되어 기체로 공급되며, CF3H는 저장탱크(13)로부터 CF3H용 질량유속조절기(MFC)(15b)를 통하여 50~150㎖/min/분으로 연속적으로 공급기(10)로 공급되고, 산소저장탱크(14)의 산소도 산소용 질량유속조절기(MFC) (15c)를 통하여 25~ 50㎖/분으로 연속적으로 공급기(10)로 공급되며, 공급기(10)에서는 180℃로 요오드를 기화시켜 CF3H , 산소를 400㎖/min의 유속으로 상기 제1공정에서 제조된 180∼250㎖의 촉매로 충진되어 있으며, 직경 1inch에 길이가 1m의 크기에 온도는 580~650℃인 반응기(11)로 이송시켜 합성반응이 일어나며, 합성된 물질은 요오드 분리기(15)로 이동시켜 미반응된 요오드와 합성물질을 분리하기 위해 내부의 온도를 조절하여 미반응된 요오드를 리사이클시키며, 반응기(11)의 온도는 입구분분과 출구부분이 20~135℃ 내에서 조절되며, 상기와 같이 요오드분리기(15)를 지난 합성가스는 중화조(16)로 이송되어 합성가스 중에 포함되어있는 부산물인 HF 또는 HI는 중화조(16)에서 10∼30%의 수산화칼슘용액이나 수산화나트륨용액에서 중화시켜 제거한 후에, 상기와 같이 중화조(16)에서 중화된 합성가스는 실리카, 제올라이트, 또는 활성탄이 충진된 건조기(17)를 통과시켜 수분을 제거하며, (수분이 제거된 합성가스는 건조기(17)의 하부에 관으로 분기시켜 가스크로마토그래피(18)를 통하여 분석할 수 있도록 연결되어져 있다.) 상기 건조기(17)를 지난 합성가스는 압축기(Compressor)(22)로 가압상태로 분리탑(19)으로 이송시키고, 상기 분리탑(19)은 상부의 응축기의 온도는 -30℃전후로 유지시켜, 합성가스중의 주생성물질인 CF3I와 미반응물, 부산물 중에서 생성된 CF3I를 분리하기 위해 CF3I와 CF3H의 각각의 끓는점(B.P : Boiling Point) -22.5℃와 -82℃의 중간온도에서 분리조작하여 CF3I를 액체상태로 분리한 다음, 분리된 주생성물인 CF3I는 CF3I 저장탱크(20)에 저장되며, 나머지 분리가스는 부산물저장탱크 (21)에 저장시키며, 반응종료시에는 요오드, CF3H 및 O2 저장탱크 밸브를 차단하고, 질소저장탱크(23)를 개방하여 반응기(11)의 온도가 상온으로 될 때까지 질소로 purge공정을 진행한 후에 상기와 같은 작업을 반복하여 고농도의 CF3I를 제조함을 특징으로 하는 트리플루오르요오드메탄의 제조방법.청구항 1에 있어서, 상기 O2와 CF3H의 반응 부피비(O2/CF3H volume ratio)가 0.11 ∼ 0.50임을 특징으로 하는 트리플루오르요오드메탄의 제조방법.트리플루오르요오드메탄의 제조방법에 있어서,BiI3, CaI2, CsI, CoI2·nH2O, CuI, PbI2, NiI2, LiI·2H2O, MnI2, KI, I2, NaI,NaIO3, AgI, AgIO3, 및 HI 중에서 선택된 어느하나의 요오드화합물 16g을 400㎖ 증류수나 메탄올, 에탄올, 메칠에틸케톤, 아세톤 중에서 선택된 어느하나의 유기용매에 녹인 후, 200g의 활성탄에 함침시킨후 12hr동안 방치후에 120℃의 분위기에서 24hr동안 건조시켜 수분 및 용매를 완전히 제거한 다음, Ce(NO3)3· 6H2O 9~10g을 증류수 400㎖에 녹인 후, 수분이 제거된 활성탄을 상기 Ce수용액에 함침시켜 12hr동안 방치 후에 120℃의 분위기에서 24hr동안 건조시킨 다음, CoCl2,Co(NO3)2·6H2O, MoO3, (NH4)2MoO4, MnCl2, Mn(NO3)2·xH2O, Cr(NO3)3·xH2O, CrO3, CuCl2, Cu(NO3)3,xH2O, Bi2O3, Bi(NO3)3·5H2O, BiCl3, NiCl2, Ni(NO3)2·6H2O중의 전이금속염에서 선택된 어느하나의 화합물 0~1g을 증류수,메탄올, 에탄올, 메칠에틸케톤, 아세톤 중에서 선택된 어느하나의 유기용매400㎖에 녹인 용액에 다시 함침시켜, 상기 KI, Ce 및 Bi 금속염이 함침된 활성탄을 50㎖/min의 질소분위기 하에서 5시간동안 700℃에서 소성하여 촉매를 제조한 다음, 제2공정 (CF3I 제조공정) 요오드 저장탱크(12)로부터 고체상태인 요오드를 이송관(100)을 통해서 10~100g/hr로 연속적으로 공급되며, 밸브(101)가 자동으로 개폐되면 가열된 공급기(10)의 온도에 의해 기화되어 기체로 공급되며, CF3H는 저장탱크(13)로부터 CF3H용 질량유속조절기(MFC)(15b)를 통하여 50~150㎖/min/분으로 연속적으로 공급기(10)로 공급되고, 산소저장탱크(14)의 산소도 산소용 질량유속조절기(MFC) (15c)를 통하여 25~ 50㎖/분으로 연속적으로 공급기(10)로 공급되며, 공급기(10)에서는 180℃로 요오드를 기화시켜 CF3H , 산소를 400㎖/min의 유속으로 상기 제1공정에서 제조된 180∼250㎖의 촉매로 충진되어 있으며, 직경 1inch에 길이가 1m의 크기에 온도는 580~650℃인 반응기(11)로 이송시켜 합성반응이 일어나며, 합성된 물질은 요오드 분리기(15)로 이동시켜 미반응된 요오드와 합성물질을 분리하기 위해 내부의 온도를 조절하여 미반응된 요오드를 리사이클시키며, 반응기(11)의 온도는 입구분분과 출구부분이 20~135℃ 내에서 조절되며, 상기와 같이 요오드분리기(15)를 지난 합성가스는 중화조(16)로 이송되어 합성가스 중에 포함되어있는 부산물인 HF 또는 HI는 중화조(16)에서 10∼30%의 수산화칼슘용액이나 수산화나트륨용액에서 중화시켜 제거한 후에, 상기와 같이 중화조(16)에서 중화된 합성가스는 실리카, 제올라이트, 또는 활성탄이 충진된 건조기(17)를 통과시켜 수분을 제거하며, (수분이 제거된 합성가스는 건조기(17)의 하부에 관으로 분기시켜 가스크로마토그래피(18)를 통하여 분석할 수 있도록 연결되어져 있다.) 상기 건조기(17)를 지난 합성가스는 압축기(Compressor)(22)로 가압상태로 분리탑(19)으로 이송시키고, 상기 분리탑(19)은 상부의 응축기의 온도는 -30℃전후로 유지시켜, 합성가스중의 주생성물질인 CF3I와 미반응물, 부산물 중에서 생성된 CF3I를 분리하기 위해 CF3I와 CF3H의 각각의 끓는점(B.P : Boiling Point) -22.5℃와 -82℃의 중간온도에서 분리조작하여 CF3I를 액체상태로 분리한 다음, 분리된 주생성물인 CF3I는 CF3I 저장탱크(20)에 저장되며, 나머지 분리가스는 부산물저장탱크 (21)에 저장시키며, 반응종료시에는 요오드, CF3H 및 O2 저장탱크 밸브를 차단하고, 질소저장탱크(23)를 개방하여 반응기(11)의 온도가 상온으로 될 때까지 질소로 purge공정을 진행한 후에 상기와 같은 작업을 반복하여 고농도의 CF3I를 제조함을 특징으로 하는 트리플루오르요오드메탄의 제조방법.청구항 1에 있어서, 상기 촉매의 제조방법은 BiI3, CaI2, CsI, CoI2·nH2O, CuI, PbI2, LiI·2H2O, KI, MnI2, NiI2, NaI, I2,NaIO3, AgI, AgIO3, 및 HI 중에서 선택된 어느 하나의 요오드화합물 16g을 400㎖ 증류수나 메탄올, 에탄올, 메칠에틸케톤 중에서 선택된 어느하나의 유기용매에 녹인 후, 200g의 활성탄에 함침시킨후 12hr동안 방치후에 120℃의 분위기에서 24hr동안 건조시켜 수분 및 용매를 완전히 제거한 다음, 란탄노이드계 La (NO3)3 ·6H2O 과 Ce (NO3)3 ·6H2O중에서 선택된 어느 하나의 화합물 1~9 5g을 증류수 400㎖에 녹인 후, 수분이 제거된 활성탄을 상기 La, Ce의 금속염수용액에 함침시켜 12hr동안 방치 후에 120℃의 분위기에서 24hr동안 건조시킨 다음, 상기 요오드화합물과 란탄노이드계 금속염이 함침된 활성탄을 50㎖/min의 질소분위기 하에서 5시간동안 700℃에서 소성하여 촉매를 제조함을 특징으로 하는 트리플루오르요오드메탄의 제조방법.플루오르요오드메탄의 제조에 사용되는 촉매에 있어서, 200g의 활성탄을 400㎖을 증류수나 메탄올, 에탄올, 메칠에틸케톤 중에서 선택된 어느하나의 유기용매에 녹인 BiI3, CaI2, CsI, CoI2·nH2O, CuI, PbI2, LiI·2H2O, KI, MnI2, NiI2, NaI,NaIO3, I2, AgI, AgIO3, 및 HI 중에서 선택된 어느하나의 요오드화합물 16g과, La (NO3)3·6H2O 과 Ce (NO3)3·6H2O중에서 선택된 어느 하나의 화합물 1~9 g과, CoCl2,Co(NO3)2·6H2O, MoO3, (NH4)2MoO4, MnCl2, Mn(NO3)2·xH2O, Cr(NO3)3·xH2O, CrO3, CuCl2, Cu(NO3)3,xH2O, Bi2O3, Bi(NO3)3·5H2O, BiCl3, NiCl2, Ni(NO3)2·6H2O중의 전이금속염에서 선택된 어느하나의 화합물 0~1g을 증류수나 메탄올, 에탄올, 메칠에틸케톤 중에서 선택된 어느하나의 유기용매400㎖에 녹인 용액에 담지시킨 후, 건조된 것임을 특징으로 하는 플루오르요오드메탄의 제조에 사용되는 촉매. 트리플루오르요오드메탄의 제조장치에 있어서, 요오드저장탱크(12)와, 상기 요오드저장탱크(12)에 관으로 연결되어 요오드를 공급하는 이송관(100)과. 상기 이송관(100)의 말단에 위치되어 공급속도를 10~100 g/hr로 연속적으로 공급되도록 개폐되는 자동식 밸브(101)와, 상기 밸브(10)의 하부에 연결된 공급기(10)와, 상기 요오드저장탱크(12)의 하부에 형성된 CF3H저장탱크(13)와, 상기 CF3H저장탱크(13)에 관으로 연결되어 CF3H의 공급속도를 조절하는 질량유속조절기(15b)와, 상기 질량유속조절기(15b)에 관으로 연결된 공급기(10)와, 상기 CF3H저장탱크(13)의 하부에 형성된 산소저장탱크(14)와, 상기 산소저장탱크(14)에 관으로 연결되어 산소의 공급속도를 조절하는 질량유속조절기(15c)와, 상기 밸브(101) 및 질량유속조절기(15b,15c)에 관으로 연결되어 있고 이송된 요오드, CF3H의 및 산소를 180℃로 요오드를 기화시키는 공급기(10)와, 상기 공급기(10)에 관으로 연결되어 있으며, 상부에 상기 공급기(10)로부터 기화된 요오드, CF3H 및 산소를 공급받으며, 충진되어 있으며, 직경 1inch에 길이가 1m의 크기인 반응기(11)와, 상기 공급기(10)와 반응기(11)의 연결관 사이에 분기되어 관으로 연결되어 있으며, 반응종료시 반응기(11)에 질소를 공급하는 질소공급탱크(23)과, 상기 반응기(11)의 하부에 연결되어 있으며, 반응기(11)에서 합성된 합성가스중 미반응된 요오드와 합성물질을 분리하는 요오드분리기(15)와, 상기 요오드분리기(15)에 관으로 연결되어 있으며, 요오드가 분리된 합성가스를 중화시키는 10∼30%의 수산화칼슘용액이나 수산화나트륨용액이 충전된 중화조(16)와, 상기 중화조(16)에 관으로 연결되어 중화된 합성가스를 건조시키는 실리카, 제올라이트, 또는 활성탄이 충진된 건조기(17)와, 상기 건조기(17)의 하부에 관으로 분기되어 있으며 생성된합성가스를 분석하는 가스크로마토그래피(18)와, 상기 건조기(17)와 관의 중간부에 연결되어 있으며 이송되는 합성가스를 가압상태로 하는 압축기(22)와, 상기 압축기(22)와 연결되어 있으며 압축기(22)에 의해 가압상태로 이송되어 합성가스중의 주생성물질인 CF3H와 미반응물, 부산물을 분리하는 분리탑(19)와, 상기 분리탑(19)에 관으로 연결된 CF3I 저장탱크(20) 및 부산물저장탱크 (21)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 트리플루오르요오드메탄의 제조장치.