JP2013510790A5 - - Google Patents

Description

最適の液体蒸気相互領域のために、単位体積当たりの表面積を最大にするために、構造化パッキング材料（２２）(structured packing material(22))を蒸留塔（１４）の上部部分に使用することができる。この技術分野では公知のように、理想的なパッキング材料（２２）の寸法の選択には、最大効率と最大容量の釣り合いが含まれる。本発明の一実施の形態では、Ｆｌｅｘｉｐａｃ １ＹＨＣ構造パッキング材料（２２）が使用される。この替わりに、種々のランダム、及び／又はダンプパッキング材料（２２）が使用されても良い。本発明では、パッキング材料（２２）は、特に限定されず、そしてこの技術分野では公知の如何なるものも含まれて良い。一実施の形態では、パッキング材料（２２）は、ステンレススチール、セラミック、ニッケル、クロム、マンガン、鉄、及び／又は塩素安定ポリマー、例えばペルフルオロ化ポリマー（例えばＰＴＦＥ）を含む。他の実施の形態では、パッキング材料（２２）は、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙの名称で市販されている。

典型的には、中和塔（２８）は液体塩素及び臭素成分、例えば分子臭素、及び臭素一塩化物を中和するために使用される。一実施の形態では、中和塔（２８）は、還元剤及び還元触媒を含む。典型的には、還元剤は、金属ヒドロキシド、金属亜硫酸塩、及びこれらの組合せから選ばれる。一実施の形態では、還元剤は、アルカリ金属ヒドロキシド、アルカリ土類金属ヒドロキシド、及びこれらの組合せから選ばれる。他の実施の形態では、還元剤は、アルカリ金属スルフィット（アルカリ金属亜硫酸塩）、アルカリ土類金属スルフィット（アルカリ土類金属亜硫酸塩）、及びこれらの組合せから選ばれる。更に他の実施の形態では、還元剤は、ナトリウムヒドロキシド（ＮａＯＨ）、ナトリウムビスルフィット（亜硫酸水素ナトリウム：ＮａＨＳＯ₃）、及びこれらの組合せから選ばれる。還元触媒は、この技術分野で公知の如何なるものであっても良く、及び典型的には更に、金属還元触媒として定義される。典型的な金属還元触媒は、パラジウム、白金、ニッケル、及びこれらの組合せを含むが、これらに限られるものではない。説明的な目的のみのために、液体塩素、分子臭素、及び臭素一塩化物の典型的な還元反応（及び他の副反応）を以下に示す：
（１） Ｂｒ₂＋Ｃｌ₂←→２ＢｒＣｌ
（２） Ｂｒ_2(l)＋２ＮａＯＨ_(aq)→ＮａＢｒ_(aq)＋ＮａＯＢｒ_(aq)＋Ｈ₂Ｏ_(l)
（３） ３ＢｒＯ^- _(aq)→２Ｂｒ^- _(aq)＋ＢｒＯ₃ ^- _(aq)
（４） Ｃｌ_2(aq)＋２Ｂｒ^- _(aq)→２Ｃｌ^- _(aq)＋Ｂｒ_2(aq)
（５） Ｃｌ_2(l)＋２ＮａＯＨ_(aq)→ＮａＣｌ_(aq)＋ＮａＯＣｌ_(aq)＋Ｈ₂Ｏ_(l)
（６） ３ＣｌＯ^- _(aq)→２Ｃｌ^- _(aq)＋ＣｉＯ₃ ^- _(aq)
（７） Ｂｒ_2(aq)＋２Ｃｌ^- _(aq)→２Ｂｒ^- _(aq)＋Ｃｌ_2(aq)
（８） ＮａＯＢｒ_(aq)＋ＮａＨＳＯ₃＋ＮａＯＨ→Ｎａ₂ＳＯ₄＋ＮａＢｒ＋Ｈ₂Ｏ
（９） ＮａＯＣｌ_(aq)＋ＮａＯＨ→Ｎａ₂ＳＯ₄＋ＮａＣｌ＋Ｈ₂Ｏ

一実施の形態では、液体塩素及び臭素成分は、上述したような腐食剤での処理によって次亜塩素酸塩（ヒポクロリット）に変換される。次亜塩素酸塩（ヒポクロリット）は、分解してアルカリハロゲン化物及び酸素を形成することができる。特定の理論と結びつくもことを意図しないが、主たる化学反応は、以下の式によって表しても良いと信じられている：

一実施の形態では、塩素ガスがナトリウムヒドロキシドと反応してナトリウムクロリド及びナトリウムヒポクロリットを形成し、これらは、例えば後述するＨｙｄｅｃａｔ法を使用して更に処理することができる。典型的には、次亜塩素酸塩ナトリウム（ナトリウムヒポクロリット）及びナトリウムクロリドを処理するために使用される触媒は、金属酸化物、又はコバルト、銅、鉄マグネシウム、モリブデン、及び／又はニッケルのヒドロキシドを含む。これらの触媒は、担持されていても良く、担持されていなくても良い。ナトリウムピホクロリットをナトリウムクロリドに変換するために使用される触媒は、本発明では特に限定されない。特定の理論と結びつくことを意図するわけではないが、時間、温度、ｐＨ及び触媒及び次亜塩素酸塩（ヒポクロリット）の濃度は、上述した反応に影響を与えると信じられている。典型的には、７のｐＨ未満で、次亜塩素酸塩（ヒポクロリット）は分解して遊離した（フリーな）塩素を放出する。

Claims (44)

1. 塩素成分、臭素成分、及び三塩化窒素を含む塩素供給物を蒸留システム内で精製し、精製された塩素ガス１００万質量部に対して、２０質量部未満の臭素成分を有する精製塩素ガスを形成し、及び液体塩素及び臭素成分を含む蒸留液を形成する方法であって、
   蒸留システムが、気化器と流体的に結合され、及び
   上部端と下部端を有する蒸留塔、
   上部及び下部端を通って延びる垂直軸、及び
   蒸気と凝縮物との間に蒸気−液体相互領域を与える蒸気−液体接触装置、
   蒸留塔の上部に設けられ、及び垂直軸を蒸留塔と共有する、蒸留塔の上部端と流体的に結合した還流凝縮器、
   を有し、及び蒸留システムが、蒸留塔の下部に設けられ、及び蒸留塔の下部端と流体的に結合した再沸騰器を含み、及び以下の工程：
   Ａ．塩素供給物を気化器に導入する工程；
   Ｂ．気化器内の塩素供給物を、５０℃〜１２０℃の温度に加熱し、蒸気を形成する工程；
   Ｃ．蒸気を蒸留システム内に導入し、精製された塩素ガス、液体塩素及び臭素成分、及び三塩化窒素を含む底部成分を含む蒸留液を得る工程；
   Ｄ．還流凝縮器内の蒸気を凝縮し、還流凝縮器から蒸留塔の上部端内に流れる凝縮物を形成し、及び蒸気−液体接触装置で、凝縮物が蒸気と相互作用し、これにより精製された塩素ガスと蒸留液を形成する工程；
   Ｅ．凝縮物を再沸騰器内で加熱する工程；
   Ｆ．精製した塩素ガスを、蒸留システムから除去する工程；及び
   Ｇ．蒸留液を、蒸留システムから除去する工程、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 塩素供給物が、更に水及び四塩化炭素を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 塩素成分が、液体の分子塩素及びガスの分子塩素を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 臭素成分が、分子臭素及び臭素一塩化物を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 塩素供給物が、基本的に、塩素成分、臭素成分、三塩化窒素、水、及び四塩化炭素から成り、塩素成分が、液体の分子塩素、及びガスの分子塩素を含み、及び臭素成分が、分子臭素及び臭素一塩化物を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 還流凝縮器が、更に、ノックバック凝縮器として定義されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 蒸留塔の上部端が、精製された塩素ガスを除去するための第１のオリフィスを定義し、及び蒸留塔の下部端が、蒸留液を除去するための第２のオリフィスを定義し、及び
   精製された塩素ガスを除去するための工程が更に、精製された塩素ガスを、蒸留塔の上部端から、第１のオフィリスを通して除去することとして定義され、及び蒸留液を除去する工程が更に、蒸留液を、蒸留塔の下部端から、第２のオリフィスを通して除去することとして定義されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 更に、液体塩素と臭素成分を中和する工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 中和する工程が更に、液体塩素及び臭素成分を、還元触媒の存在下に還元剤と反応させ、塩を形成することとして定義されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 還元剤が、金属ヒドロキシド、金属亜硫酸塩、及びこれらの組み合わせの群から選ばれ、及び還元触媒が金属であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 還元剤が、ナトリウムヒドロキシド、及び亜硫酸水素ナトリウムを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 精製された塩素ガスを除去する工程、及び蒸留液を除去する工程が、同時に行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 蒸気−液体接触装置が更に、複数の水平なトレイとして定義されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 蒸気−液体接触装置が更に、構造化パッキングとして定義されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. 蒸留塔がシリンダー状であり、及び蒸留塔の上部端の直径は、蒸留塔の下部端の直径よりも大きく、蒸留塔の底部に存在する液体塩素及び三塩化窒素の量を最小限にすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
16. 蒸留塔の上部端と下部端の直径の割合が、２：１〜８：１であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 再沸騰器内の凝縮物を加熱する工程が更に、９０℃〜１１０℃の温度に加熱することとして定義されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
18. 還流凝縮器、再沸騰器、及び蒸留塔への蒸気投入手段が、蒸気を蒸留システムに導入する速度を制御するために、流れ制御装置に電子的に結合され、及び更に、
    還流凝縮器から蒸留塔の上部端に流れる凝縮物の量の関数として、及び再沸騰器から形成された蒸気の量の関数として、及び蒸気の投入を介して、蒸気を蒸留システムに導入する速度を制御する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
19. 一酸化炭素と、請求項１に記載された方法から得られた精製された塩素を反応させる工程を含むことを特徴とするホスゲンを形成する方法。
20. アミン及び請求項１９に記載の方法で形成されたホスゲンの反応生成物を含むイソシアネートを形成する方法。
21. 分子塩素を含む塩素成分、分子臭素及び臭素一塩化物を含む臭素成分、三塩化窒素、水、及び四塩化炭素から基本的に構成される塩素供給物を、蒸留システム内で精製して、精製された塩素ガス１００万質量部当たり、臭素成分が２０質量部未満の精製された塩素ガスを形成し、及び液体塩素及び臭素成分を含む蒸留液を形成するための方法であって、
    前記蒸留システムは、気化器と流体的に連結されており、及び蒸留塔を含み、該蒸留塔は上部端、下部端、及び上部及び下部端を通って延びる垂直軸を有し、及び上部端は、下部端の直径よりも大きな直径を有しており、及び蒸留塔は複数の水平トレイを有し、これにより蒸気と凝縮物の間に蒸気−液体相互領域を与え、及び
    前記蒸留システムは、蒸留塔の上側に配置されたノックバック凝縮器を含み、該ノックバック凝縮器は蒸留塔の上部端と流体的に連結されており、及び蒸留塔と垂直軸を共有しており、及び
    前蒸留システムは、蒸留塔の下側に配置された再沸騰器を含み、該再沸騰器は蒸留塔の下部端と流体的に連結されており、及び
    ノックバック凝縮器、再沸騰器、及び蒸留塔への所定の蒸気投入手段が蒸気を蒸留システム内に導入する速度を制御するための流れ制御装置に電子的に結合されており、及び
    更に、蒸気を、蒸気投入手段を通して蒸留システムに導入する速度を、ノックバック凝縮器から、蒸留塔の上部端に流れる凝縮物の量の関数として、及び再沸騰器から形成された蒸気の量の関数として制御する工程を含み、及び以下の工程：
    Ａ．塩素供給物を気化器に導入する工程；
    Ｂ．気化器内の塩素供給物を、５０℃〜１２０℃の温度に加熱し、蒸気を形成する工程；
    Ｃ．蒸気を蒸留システム内に導入し、精製された塩素ガス、液体塩素及び臭素成分、及び三塩化窒素を含む底部成分を含む蒸留液を得、蒸気を蒸留システムに導入する速度を、ノックバック凝縮器から形成された凝縮物の量の関数として、及び再沸騰器から形成された蒸気の量の関数として制御する工程；
    Ｄ．ノックバック凝縮器内の蒸気を凝縮し、ノックバック凝縮器から蒸留塔の上部端内に流れる凝縮物を形成し、及び蒸気−液体接触装置で、凝縮物が蒸気と相互作用し、これにより精製された塩素ガスと蒸留液を形成する工程；
    Ｅ．凝縮物を再沸騰器内で９０℃〜１１０℃の温度に加熱する工程；及び
    Ｆ．精製した塩素ガス、及び蒸留液を、蒸留システムから同時に除去する工程、
    を含むことを特徴とする方法。
22. 更に、蒸留液及び還元剤を反応させて塩を形成する工程を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 蒸留液と還元剤を反応させる工程が更に、蒸留液と還元剤を、還元触媒の存在下で反応させることとして定義され、及び還元剤が、金属ヒドロキシド、金属亜硫酸塩、及びこれらの組合せの群から選ばれ、及び還元触媒が金属であることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
24. 一酸化炭素及び請求項２２に記載の方法で得られた精製された塩素ガスを反応させる工程を含む、ホスゲンを形成する方法。
25. 塩素成分、臭素成分、及び三塩化窒素を含む塩素供給物を精製するための蒸留システムであって、
    精製された塩素ガス１００万質量部当たり、臭素成分が２０質量部未満の精製された塩素ガスを形成し、及び液体塩素及び臭素成分を含む蒸留液を形成し、且つ
    Ａ．上部端、下部端、上部及び下部端を通って延びる垂直軸を有し、前記上部端は前記下部端の直径よりも大きい直径を有し、及び蒸気と凝縮物の間に蒸気−液体相互領域を与える複数の水平トレイを含む、蒸留塔、
    Ｂ．前記蒸留塔の上側に配置され、前記蒸留塔の前記上部端と流体的に連結され、及び前記蒸留塔と垂直軸を共有する還流凝縮器、
    Ｃ．前記蒸留塔の下側に配置され、及び蒸留塔の前記下部端と流体的に連結された再沸騰器、
    を含み、及び前記還流凝縮器から前記蒸留塔の前記上部端に流れる凝縮物の量の関数として、及び前記再沸騰器から形成された蒸気の量の関数として、及び蒸気投入手段を介して、蒸気を蒸留システム内に導入する速度を制御するために、前記還流凝縮器、前記再沸騰器、及び前記蒸留塔への蒸気投入手段が、流れ制御装置に電子的に接続されており、更に
    Ｄ．前記蒸気投入手段を介して前記蒸留塔に流体的に連結され、及び塩素供給物を５０℃〜１２０℃の温度に加熱して蒸気を形成する気化器、
    を含むことを特徴とする蒸留システム。
26. 還流凝縮器が更に、ノックバック凝縮器として定義されていることを特徴とする請求項２５に記載された蒸留塔。
27. 前記蒸留塔の上部及び下部端の直径の割合が、２：１〜８：１であることを特徴とする請求項２５に記載の蒸留システム。
28. 前記塩素成分が、液体分子塩素、及びガス状分子塩素を含み、及び前記臭素成分が、分子臭素、及び臭素一塩化物を含むことを特徴とする請求項２５に記載の蒸留システム。
29. 前記塩素供給物が更に、水及び四塩化炭素を含むことを特徴とする請求項２８に記載の蒸留システム。
30. 塩素供給物が、基本的に、前記塩素成分、前記分子臭素、前記臭素一塩化物、前記三塩化窒素、前記水、前記四塩化炭素から成ることを特徴とする請求項２９に記載の蒸留システム。
31. 更に、前記蒸留液を中和するために、前記蒸留塔と流体的に連結された中和塔を含むことを特徴とする請求項２５に記載の蒸留システム。
32. 前記中和塔が金属ヒドロキシド、金属亜硫酸塩、及びこれらの組合せの群から選ばれる還元剤を含み、及び前記液体塩素、前記分子臭素、及び前記臭素一塩化物を中和するための金属還元触媒を含むことを特徴とする請求項３１に記載の蒸留システム。
33. 前記精製された塩素ガス及び一酸化炭素を反応させてホスゲンを形成するためのホスゲン反応器と流体的に連結されていることを特徴とする請求項２５に記載の蒸留システム。
34. 気化器中で塩素供給物から発生する蒸気の、蒸留システムへの流れを制御する方法であって、
    前記蒸留システムは上部端、下部端を有する蒸留塔、及び蒸気−液体接触装置、蒸留塔の上部に配置され、及び蒸留塔の上部端と流体的に連結されて蒸気を凝縮物に凝縮し、そして凝縮物が蒸留塔の上部端に流れる構成の還流凝縮器、蒸留塔の下側に配置され、及び蒸留塔の下部端と流体的に連結され、そして凝縮物を加熱する再沸騰器を含み、及び
    還流凝縮器、再沸騰器、及び蒸留塔への所定の蒸気投入手段が、蒸気を蒸留システム内に導入する速度を制御するための流れ制御装置に電子的に結合されており、及び
    気化器は、蒸気投入手段を介して蒸留塔に流体的に結合され、及び塩素供給物を５０℃〜１２０℃の温度に加熱して蒸気を形成し、及び以下の工程：
    Ａ．蒸気を蒸留塔に導入する工程；
    Ｂ．還流凝縮器内で、蒸気を凝縮し、凝縮物を形成する工程；
    Ｃ．再沸騰器内で、凝縮物を加熱する工程；及び
    Ｄ．還流凝縮器から蒸留塔の上部端に流れる凝縮物の量の関数として、及び再沸騰器から形成された蒸気の量の関数として、流れ制御装置を使用して、蒸気を蒸留塔に導入する速度を制御し、蒸留塔内の凝縮物の蓄積を最小限にする工程、
    を含み、
    前記蒸気が塩素成分、臭素成分、及び三塩化窒素を含み、及び
    精製された塩素ガス１００万質量部に対して、２０質量部未満の臭素成分を有する、精製塩素ガスを形成し、及び液体塩素及び臭素成分を含む蒸留液を形成する工程を含むことを特徴とする方法。
35. 蒸留塔が、上部及び下部端を通って延びる垂直軸、及び上部及び下部端の間を延びる水平軸を有し、上部端の直径は、下部端の直径よりも大きく、及び蒸気−液体接触装置は更に、蒸気と凝縮物の間に蒸気−液体相互領域を与える、複数の水平トレイとして定義されていることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
36. 蒸留塔の上部端は、直径が０．５メートル以上であり、及び蒸留塔の下部端は、直径が０．５メートル未満であることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
37. 還流凝縮器が更にノックバック凝縮器として定義されていることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
38. 蒸留システムが更に、蒸留塔に流体的に連結された中和塔を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
39. 臭素成分が分子臭素及び臭素一塩化物を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
40. 蒸気が更に、水及び四塩化炭素を含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
41. 蒸気が基本的に、塩素成分、分子臭素、臭素一塩化物、三塩化窒素、水、及び四塩化炭素から成ることを特徴とする請求項４０に記載の方法。
42. 蒸留システムが更に、蒸留塔と流体的に連結され、及び金属ヒドロキシド、金属亜硫酸塩、及びこれらの組合せの群から選ばれる還元剤、及び液体塩素、分子臭素、及び臭素一塩化物を中和するための還元触媒を含む中和塔を含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
43. 精製された塩素ガスを除去する工程、及び同時に、蒸留液を除去する工程を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
44. 蒸留システムが、一酸化炭素及び精製された塩素ガスを反応させるためのホスゲン反応器と流体的に連結されており、及び更に、一酸化炭素と精製された塩素ガスを反応させてホスゲンを形成する工程を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。