JP2022528788A - 水素及びヨウ素からヨウ化水素を製造するための統合プロセス及び触媒 - Google Patents

水素及びヨウ素からヨウ化水素を製造するための統合プロセス及び触媒 Download PDF

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Abstract

【解決手段】 本発明は、ヨウ化水素を生成するためのプロセスを提供する。本プロセスは、水素及びヨウ素を含む気相反応物質流を提供することと、反応物質流を触媒の存在下で反応させて、ヨウ化水素を含む生成物流を生成することと、を含む。触媒は、ニッケル、コバルト、鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、及び酸化鉄の群から選択される少なくとも1種を含む。触媒は担体上に担持される。【選択図】図1

Description

本開示は、ヨウ化水素を生成するためのプロセスに関する。具体的には、本開示は、触媒の存在下で、水素及びヨウ素から無水ヨウ化水素を生成するためのプロセスに関する。
ヨウ化水素は、還元剤として使用される、並びにヨウ化水素酸、有機及び無機ヨウ化物、ヨードアルカンの調製において使用される、重要な工業化学物質である。しかしながら、ヨウ化水素は、その不安定性及び反応性に起因して、取り扱いが非常に困難である。例えば、ヨウ化水素は、熱又は光の存在下で分解して、水素及びヨウ素を形成する。更に、水分の存在下では、ヨウ化水素は、ほとんどの金属を腐食させ得るヨウ化水素酸を形成する。ヨウ化水素の不安定性及び反応性により、貯蔵及び輸送が困難になる。したがって、無水ヨウ化水素は、多くの場合、即時使用のために局所的に調製される。
ヨウ化水素を製造するための種々の方法が報告されている。例えば、N.N.Greenwoodら、The Chemistry of the Elements,2nd edition,Oxford:Butterworth-Heineman,p809-815,1997を参照すると、ここでヨウ化水素は、以下の等式1に従って元素状ヨウ素とヒドラジンとの反応から調製される。
等式1: 2I+N→4HI+N
別の実施例では、Textbook of Practical Organic Chemistry,3rd editionにおいて、A.I.Vogelは、以下の等式2に従って、硫化水素の流れをヨウ素と反応させることにより、ヨウ化水素を調製できることを教示している。
等式2: HS+I→2HI+S
上記実施例のそれぞれは、硫化水素又はヒドラジンなどの高価な出発物質を使用するが、これは、ヨウ化水素の大量の経済的な調製のために、その用途を制限する。更に、ヨウ化水素の調製のためのヒドラジンの使用により、副生成物として窒素ガスが形成される。ヨウ化水素から窒素ガスを分離してヨウ化水素を精製することは困難かつ高価であり、したがって、製造コストを増加させる。同様に、硫化水素の使用により硫黄の形成がもたらされ、これは未反応ヨウ素から分離することが困難であり、製造コストを増加させる。硫黄は、使用される任意の触媒を弱める場合があり、更に製造コストを増加させる。
いくつかのその他の実施例では、ヨウ化水素は、以下の等式3に従って、元素状ヨウ素及び水素ガスから調製される。
等式3: H+I→2HI
このような実施例は、窒素又は硫黄が生成されないため、高純度のヨウ化水素をより容易に生成し得る。例えば、特開第4713895B2号は、貴金属系触媒によって触媒される水素ガス及びヨウ素蒸気を使用したガス相中のヨウ化水素の調製を示す。具体的には、開示される反応は、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化シリカ、アルミナ、及びジルコニアから選択される金属酸化物上に担持された、白金、ロジウム、パラジウム、及びルテニウムによって触媒され得る。しかしながら、ヨウ化水素の調製のための貴金属系触媒の使用は、一般的に高コストの貴金属のために製造コストを更に増加させるであろう。したがって、ヨウ化水素を製造するために水素とヨウ素との反応を触媒するための貴金属を含有しない代替的な金属触媒が必要とされている。
本開示は、担体上に担持されたニッケル、コバルト、鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、及び酸化鉄の群から選択される少なくとも1種を含む触媒の使用を含む、水素(H)及び元素状ヨウ素(I)からのヨウ化水素(HI)の製造のための統合プロセスを提供する。
一実施形態では、本発明は、ヨウ化水素を生成するためのプロセスを提供する。本プロセスは、水素及びヨウ素を含む気相反応物質流を提供することと、反応物質流を触媒の存在下で反応させて、ヨウ化水素を含む生成物流を生成することと、を含む。触媒は、ニッケル、コバルト、鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、及び酸化鉄の群から選択される少なくとも1種を含む。触媒は担体上に担持される。
別の実施形態では、本発明は、ヨウ化水素を生成するためのプロセスを提供する。本プロセスは、水素とヨウ素とを触媒の存在下で気相中で反応させて、ヨウ化水素及び未反応ヨウ素を含む生成物流を生成する工程と、生成物流を冷却して固体ヨウ素を形成することによって、生成物流から未反応ヨウ素の少なくとも一部を除去する工程と、固体ヨウ素から液体ヨウ素を生成する工程と、液化ヨウ素を反応工程に再生する工程と、を含む。固体ヨウ素は、第1のヨウ素除去槽又は第2のヨウ素除去槽で形成される。液体ヨウ素は、生成物流を第2のヨウ素除去槽に通して冷却する場合に、第1のヨウ素除去槽を加熱して固体ヨウ素を液化することによって、又は生成物流を第1のヨウ素除去槽に通して冷却する場合に、第2のヨウ素除去槽を加熱して固体ヨウ素を液化することによって、固体ヨウ素から生成される。触媒は、ニッケル、コバルト、鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、及び酸化鉄の群から選択される少なくとも1種を含む。触媒は担体上に担持される。
図1は、無水ヨウ化水素を製造するための統合プロセスを示すプロセスフロー図である。
図2は、無水ヨウ化水素を製造するための別の統合プロセスを示すプロセスフロー図である。
本開示は、担体上に担持されたニッケル触媒、コバルト触媒、鉄触媒、酸化ニッケル触媒、酸化コバルト触媒、及び/又は酸化鉄触媒の使用を含む、水素(H)及び元素状ヨウ素(I)からの無水ヨウ化水素(HI)の製造のための統合プロセスを提供する。このような触媒の使用は、商業規模でのヨウ化水素の効率的な製造を提供することが判明している。ヨウ化水素の製造効率は、反応物を再生することによって更に向上する。元素状ヨウ素の再生は、1キログラム当たり約$20~$100のバルク価格を有する高価な原材料であるため、特に重要である。しかしながら、ヨウ素の再生は、ヨウ素が113.7℃未満で固体であるため、課題を示す。本開示はまた、ヨウ素の効率的かつ連続的な再生を含む、ヨウ化水素を製造するための統合プロセスを提供する。
本明細書に開示されるように、無水ヨウ化水素は、水素(H)及びヨウ素(I)を含む反応物質流から生成される。反応物質流は、水素、ヨウ素、及び再生ヨウ化水素から本質的になってもよい。反応物質流は、水素、ヨウ素、及びヨウ化水素からなってもよい。
用語「無水ヨウ化水素」とは、実質的に水を含まないヨウ化水素を意味する。すなわち、無水ヨウ化水素中の任意の水は、約500重量ppm、約300重量ppm、約200重量ppm、約100重量ppm、約50重量ppm、約30重量ppm、約20重量ppm、約10重量ppm、約5重量ppm、約3重量ppm、約2重量ppm、若しくは約1重量ppmに満たない量であるか、又は前述の値のうちの任意の2つの間に定義される任意の値未満の量である。好ましくは、無水ヨウ化水素は、約100重量ppm未満の量の水を含む。より好ましくは、無水ヨウ化水素は、約10重量ppm未満の量の水を含む。最も好ましくは、無水ヨウ化水素は、約1重量ppm未満の量の水を含む。
水分の存在は、腐食性であり、下流設備及びプロセスラインに有害であり得るヨウ化水素酸の形成をもたらすため、可能な限り反応物質流中にほとんど水が存在しないことが好ましい。加えて、ヨウ化水素をヨウ化水素酸から回収することにより、製造コストが増加する。
水素は、実質的に水を含まず、約500重量ppm未満、約300重量ppm未満、約200重量ppm未満、約100重量ppm未満、約50重量ppm未満、約30重量ppm未満、約20重量ppm未満、10重量ppm未満、若しくは約5重量ppm未満の量で、又は前述の値のうちの任意の2つの間に定義される任意の値未満の量で、水を含む。好ましくは、水素は、約50重量ppm未満の量で任意の水を含む。より好ましくは、水素は、約10重量ppm未満の量で任意の水を含む。最も好ましくは、水素は、約5重量ppm未満の量で任意の水を含む。
水素は、酸素を実質的に含まない。すなわち、水素中の任意の酸素は、約500重量ppm未満、約300重量ppm未満、約200重量ppm未満、約100重量ppm未満、約50重量ppm未満、約30重量ppm未満、約20重量ppm未満、約10重量ppm未満、約5重量ppm未満、約3重量ppm未満、約2重量ppm未満、若しくは約1重量ppm未満の量であるか、又は前述の値のうちの任意の2つの間に定義される任意の値未満の量である。好ましくは、水素中の酸素量は、約100重量ppm未満である。より好ましくは、水素中の酸素量は、約10重量ppm未満である。最も好ましくは、水素中の酸素量は、約1重量ppm未満である。酸素が水素と反応して水を形成し得るため、可能な限り水素中に酸素が存在しないことが好ましい。
ヨウ素は、実質的に水を含まず、約500重量ppm未満、約300重量ppm未満、約200重量ppm未満、約100重量ppm未満、約50重量ppm未満、約30重量ppm未満、約20重量ppm未満、若しくは約10重量ppm未満、又は前述の値のうちの任意の2つの間に定義される任意の値未満の量で水を含む。好ましくは、ヨウ素は、約100重量ppm未満の量で任意の水を含む。より好ましくは、ヨウ素は、約30重量ppm未満の量で任意の水を含む。最も好ましくは、ヨウ素は、約10重量ppm未満の量で任意の水を含む。
固体形態の元素状ヨウ素は、例えば、SQM,Santiago,Chile、又はKanto Natural Gas Development Co.,Ltd,Chiba,Japanから市販されている。圧縮ガス形態の水素は、例えば、Airgas,Radnor,PAから、又はAir Products and Chemicals,Inc.(Allentown,PA)から市販されている。
反応物質流中で、水素とヨウ素とのモル比は、例えば、約1:1、約1.5:1、約2:1、約2.5:1、約2.7:1、若しくは約3:1ほどの低さでもよい、又は約4:1、約5:1、約6:1、約7:1、約8:1、約9:1、若しくは約10:1ほどの高さでもよい、あるいは、約1:1~約10:1、約2:1~約8:1、約3:1~約6:1、約2:1~約5:1、約2:1~約3:1、約2.5:1~約3:1、若しくは約2.7:1~約3.0:1などの、前述の値のうちの任意の2つの間に定義される任意の範囲内であってもよい。好ましくは、水素とヨウ素とのモル比は、約2:1~約5:1である。より好ましくは、水素とヨウ素とのモル比は、約2:1~約3:1である。最も好ましくは、水素とヨウ素とのモル比は、約2.5:1~約3:1である。
反応物質流は、反応器内に含まれる触媒の存在下で反応して、上記の等式3による無水ヨウ化水素を含む生成物流を生成する。反応器は、触媒を含有する管を含む、固定床管状反応器などの加熱管反応器であってもよい。管は、ステンレス鋼、ニッケル、及び/又はニッケル合金、例えば、ニッケル-クロム合金、ニッケル-モリブデン合金、ニッケル-クロム-モリブデン合金、ニッケル-鉄-クロム合金、若しくはニッケル-銅合金などの金属製であってもよい。管反応器を加熱することにより、触媒も加熱される。あるいは、反応器は、例えば、管内へと触媒を充填し、伝熱媒体を管の外側と接触させた、多管型反応器(例えば、シェル-管-反応器)などの任意の種類の充填反応器であってもよい。反応器は、等温的又は断熱的に操作してもよい。
上述のように、触媒は、担体上のニッケル、コバルト、鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、及び/又は酸化鉄触媒である。したがって、触媒は、ニッケル、コバルト、鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、及び酸化鉄の群から選択される少なくとも1種を含み、触媒は担体上に担持される。担体は、活性炭、シリカゲル、ゼオライト、炭化ケイ素、金属酸化物、及びこれらの組み合わせの群から選択され得る。金属酸化物の非排他的な例としては、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、ジルコニア、クロミア、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
触媒は、シリカゲル担体上にニッケルを含み得る。触媒は、ゼオライト担体上にニッケルを含み得る。触媒は、活性炭担体上にニッケルを含み得る。触媒は、炭化ケイ素担体上にニッケルを含み得る。触媒は、シリカゲル担体上のニッケルから本質的になり得る。触媒は、ゼオライト担体上のニッケルから本質的になり得る。触媒は、活性炭担体上のニッケルから本質的になり得る。触媒は、炭化ケイ素担体上のニッケルから本質的になり得る。触媒は、シリカゲル担体上のニッケルからなり得る。触媒は、ゼオライト担体上のニッケルからなり得る。触媒は、活性炭担体上のニッケルからなり得る。触媒は、炭化ケイ素担体上のニッケルからなり得る。
触媒は、金属酸化物担体上にニッケルを含み得る。触媒は、金属酸化物担体上のニッケルから本質的になり得る。触媒は、金属酸化物担体上のニッケルからなり得る。触媒は、アルミナ担体上にニッケルを含み得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上にニッケルを含み得る。触媒は、酸化チタン担体上にニッケルを含み得る。触媒は、酸化亜鉛担体上にニッケルを含み得る。触媒は、ジルコニア担体上にニッケルを含み得る。触媒は、クロミア担体上にニッケルを含み得る。触媒は、アルミナ担体上のニッケルから本質的になり得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上のニッケルから本質的になり得る。触媒は、酸化チタン担体上のニッケルから本質的になり得る。触媒は、酸化亜鉛担体上のニッケルから本質的になり得る。触媒は、ジルコニア担体上のニッケルから本質的になり得る。触媒は、クロミア担体上のニッケルから本質的になり得る。触媒は、アルミナ担体上のニッケルからなり得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上のニッケルからなり得る。触媒は、酸化チタン担体上のニッケルからなり得る。触媒は、酸化亜鉛担体上のニッケルからなり得る。触媒は、ジルコニア担体上のニッケルからなり得る。触媒は、クロミア担体上のニッケルからなり得る。
触媒は、シリカゲル担体上に酸化ニッケルを含み得る。触媒は、ゼオライト担体上に酸化ニッケルを含み得る。触媒は、活性炭担体上に酸化ニッケルを含み得る。触媒は、炭化ケイ素担体上に酸化ニッケルを含み得る。触媒は、シリカゲル担体上の酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、ゼオライト担体上の酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、活性炭担体上の酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、炭化ケイ素担体上の酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、シリカゲル担体上の酸化ニッケルからなり得る。触媒は、ゼオライト担体上の酸化ニッケルからなり得る。触媒は、活性炭担体上の酸化ニッケルからなり得る。触媒は、炭化ケイ素担体上の酸化ニッケルからなり得る。
触媒は、金属酸化物担体上に酸化ニッケルを含み得る。触媒は、金属酸化物担体上の酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、金属酸化物担体上の酸化ニッケルからなり得る。触媒は、アルミナ担体上に酸化ニッケルを含み得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上に酸化ニッケルを含み得る。触媒は、酸化チタン担体上に酸化ニッケルを含み得る。触媒は、酸化亜鉛担体上に酸化ニッケルを含み得る。触媒は、ジルコニア担体上に酸化ニッケルを含み得る。触媒は、クロミア担体上に酸化ニッケルを含み得る。触媒は、アルミナ担体上の酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上の酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、酸化チタン担体上の酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、酸化亜鉛担体上の酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、ジルコニア担体上の酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、クロミア担体上の酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、アルミナ担体上の酸化ニッケルからなり得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上の酸化ニッケルからなり得る。触媒は、酸化チタン担体上の酸化ニッケルからなり得る。触媒は、酸化亜鉛担体上の酸化ニッケルからなり得る。触媒は、ジルコニア担体上の酸化ニッケルからなり得る。触媒は、クロミア担体上の酸化ニッケルからなり得る。
触媒は、シリカゲル担体上にニッケル及び酸化ニッケルを含み得る。触媒は、ゼオライト担体上にニッケル及び酸化ニッケルを含み得る。触媒は、活性炭担体上にニッケル及び酸化ニッケルを含み得る。触媒は、炭化ケイ素担体上にニッケル及び酸化ニッケルを含み得る。触媒は、シリカゲル担体上のニッケル及び酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、ゼオライト担体上のニッケル及び酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、活性炭担体上のニッケル及び酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、炭化ケイ素担体上のニッケル及び酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、シリカゲル担体上のニッケル及び酸化ニッケルからなり得る。触媒は、ゼオライト担体上のニッケル及び酸化ニッケルからなり得る。触媒は、活性炭担体上のニッケル及び酸化ニッケルからなり得る。触媒は、炭化ケイ素担体上のニッケル及び酸化ニッケルからなり得る。
触媒は、金属酸化物担体上にニッケル及び酸化ニッケルを含み得る。触媒は、金属酸化物担体上のニッケル及び酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、金属酸化物担体上のニッケル及び酸化ニッケルからなり得る。触媒は、アルミナ担体上にニッケル及び酸化ニッケルを含み得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上にニッケル及び酸化ニッケルを含み得る。触媒は、酸化チタン担体上にニッケル及び酸化ニッケルを含み得る。触媒は、酸化亜鉛担体上にニッケル及び酸化ニッケルを含み得る。触媒は、ジルコニア担体上にニッケル及び酸化ニッケルを含み得る。触媒は、クロミア担体上にニッケル及び酸化ニッケルを含み得る。触媒は、アルミナ担体上のニッケル及び酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上のニッケル及び酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、酸化チタン担体上のニッケル及び酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、酸化亜鉛担体上のニッケル及び酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、ジルコニア担体上のニッケル及び酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、クロミア担体上のニッケル及び酸化ニッケルから本質的になり得る。触媒は、アルミナ担体上のニッケル及び酸化ニッケルからなり得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上のニッケル及び酸化ニッケルからなり得る。触媒は、酸化チタン担体上のニッケル及び酸化ニッケルからなり得る。触媒は、酸化亜鉛担体上のニッケル及び酸化ニッケルからなり得る。触媒は、ジルコニア担体上のニッケル及び酸化ニッケルからなり得る。触媒は、クロミア担体上のニッケル及び酸化ニッケルからなり得る。
触媒は、シリカゲル担体上にコバルトを含み得る。触媒は、ゼオライト担体上にコバルトを含み得る。触媒は、活性炭担体上にコバルトを含み得る。触媒は、炭化ケイ素担体上にコバルトを含み得る。触媒は、シリカゲル担体上のコバルトから本質的になり得る。触媒は、ゼオライト担体上のコバルトから本質的になり得る。触媒は、活性炭担体上のコバルトから本質的になり得る。触媒は、炭化ケイ素担体上のコバルトから本質的になり得る。触媒は、シリカゲル担体上のコバルトからなり得る。触媒は、ゼオライト担体上のコバルトからなり得る。触媒は、活性炭担体上のコバルトからなり得る。触媒は、炭化ケイ素担体上のコバルトからなり得る。
触媒は、金属酸化物担体上にコバルトを含み得る。触媒は、金属酸化物担体上のコバルトから本質的になり得る。触媒は、金属酸化物担体上のコバルトからなり得る。触媒は、アルミナ担体上にコバルトを含み得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上にコバルトを含み得る。触媒は、酸化チタン担体上にコバルトを含み得る。触媒は、酸化亜鉛担体上にコバルトを含み得る。触媒は、ジルコニア担体上にコバルトを含み得る。触媒は、クロミア担体上にコバルトを含み得る。触媒は、アルミナ担体上のコバルトから本質的になり得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上のコバルトから本質的になり得る。触媒は、酸化チタン担体上のコバルトから本質的になり得る。触媒は、酸化亜鉛担体上のコバルトから本質的になり得る。触媒は、ジルコニア担体上のコバルトから本質的になり得る。触媒は、クロミア担体上のコバルトから本質的になり得る。触媒は、アルミナ担体上のコバルトからなり得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上のコバルトからなり得る。触媒は、酸化チタン担体上のコバルトからなり得る。触媒は、酸化亜鉛担体上のコバルトからなり得る。触媒は、ジルコニア担体上のコバルトからなり得る。触媒は、クロミア担体上のコバルトからなり得る。
触媒は、シリカゲル担体上に酸化コバルトを含み得る。触媒は、ゼオライト担体上に酸化コバルトを含み得る。触媒は、活性炭担体上に酸化コバルトを含み得る。触媒は、炭化ケイ素担体上に酸化コバルトを含み得る。触媒は、シリカゲル担体上の酸化コバルトから本質的になり得る。触媒は、ゼオライト担体上の酸化コバルトから本質的になり得る。触媒は、活性炭担体上の酸化コバルトから本質的になり得る。触媒は、炭化ケイ素担体上の酸化コバルトから本質的になり得る。触媒は、シリカゲル担体上の酸化コバルトからなり得る。触媒は、ゼオライト担体上の酸化コバルトからなり得る。触媒は、活性炭担体上の酸化コバルトからなり得る。触媒は、炭化ケイ素担体上の酸化コバルトからなり得る。
触媒は、金属酸化物担体上に酸化コバルトを含み得る。触媒は、金属酸化物担体上の酸化コバルトから本質的になり得る。触媒は、金属酸化物担体上の酸化コバルトからなり得る。触媒は、アルミナ担体上に酸化コバルトを含み得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上に酸化コバルトを含み得る。触媒は、酸化チタン担体上に酸化コバルトを含み得る。触媒は、酸化亜鉛担体上に酸化コバルトを含み得る。触媒は、ジルコニア担体上に酸化コバルトを含み得る。触媒は、クロミア担体上に酸化コバルトを含み得る。触媒は、アルミナ担体上の酸化コバルトから本質的になり得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上の酸化コバルトから本質的になり得る。触媒は、酸化チタン担体上の酸化コバルトから本質的になり得る。触媒は、酸化亜鉛担体上の酸化コバルトから本質的になり得る。触媒は、ジルコニア担体上の酸化コバルトから本質的になり得る。触媒は、クロミア担体上の酸化コバルトから本質的になり得る。触媒は、アルミナ担体上の酸化コバルトからなり得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上の酸化コバルトからなり得る。触媒は、酸化チタン担体上の酸化コバルトからなり得る。触媒は、酸化亜鉛担体上の酸化コバルトからなり得る。触媒は、ジルコニア担体上の酸化コバルトからなり得る。触媒は、クロミア担体上の酸化コバルトからなり得る。
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触媒は、金属酸化物担体上に酸化ニッケル及び酸化鉄を含み得る。触媒は、金属酸化物担体上の酸化ニッケル及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、金属酸化物担体上の酸化ニッケル及び酸化鉄からなり得る。触媒は、アルミナ担体上に酸化ニッケル及び酸化鉄を含み得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上に酸化ニッケル及び酸化鉄を含み得る。触媒は、酸化チタン担体上に酸化ニッケル及び酸化鉄を含み得る。触媒は、酸化亜鉛担体上に酸化ニッケル及び酸化鉄を含み得る。触媒は、ジルコニア担体上に酸化ニッケル及び酸化鉄を含み得る。触媒は、クロミア担体上に酸化ニッケル及び酸化鉄を含み得る。触媒は、アルミナ担体上の酸化ニッケル及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上の酸化ニッケル及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、酸化チタン担体上の酸化ニッケル及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、酸化亜鉛担体上の酸化ニッケル及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、ジルコニア担体上の酸化ニッケル及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、クロミア担体上の酸化ニッケル及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、アルミナ担体上の酸化ニッケル及び酸化鉄からなり得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上の酸化ニッケル及び酸化鉄からなり得る。触媒は、酸化チタン担体上の酸化ニッケル及び酸化鉄からなり得る。触媒は、酸化亜鉛担体上の酸化ニッケル及び酸化鉄からなり得る。触媒は、ジルコニア担体上の酸化ニッケル及び酸化鉄からなり得る。触媒は、クロミア担体上の酸化ニッケル及び酸化鉄からなり得る。
触媒は、シリカゲル担体上にコバルト及び鉄を含み得る。触媒は、ゼオライト担体上にコバルト及び鉄を含み得る。触媒は、活性炭担体上にコバルト及び鉄を含み得る。触媒は、炭化ケイ素担体上にコバルト及び鉄を含み得る。触媒は、シリカゲル担体上のコバルト及び鉄から本質的になり得る。触媒は、ゼオライト担体上のコバルト及び鉄から本質的になり得る。触媒は、活性炭担体上のコバルト及び鉄から本質的になり得る。触媒は、炭化ケイ素担体上のコバルト及び鉄から本質的になり得る。触媒は、シリカゲル担体上のコバルト及び鉄からなり得る。触媒は、ゼオライト担体上のコバルト及び鉄からなり得る。触媒は、活性炭担体上のコバルト及び鉄からなり得る。触媒は、炭化ケイ素担体上のコバルト及び鉄からなり得る。
触媒は、金属酸化物担体上にコバルト及び鉄を含み得る。触媒は、金属酸化物担体上のコバルト及び鉄から本質的になり得る。触媒は、金属酸化物担体上のコバルト及び鉄からなり得る。触媒は、アルミナ担体上にコバルト及び鉄を含み得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上にコバルト及び鉄を含み得る。触媒は、酸化チタン担体上にコバルト及び鉄を含み得る。触媒は、酸化亜鉛担体上にコバルト及び鉄を含み得る。触媒は、ジルコニア担体上にコバルト及び鉄を含み得る。触媒は、クロミア担体上にコバルト及び鉄を含み得る。触媒は、アルミナ担体上のコバルト及び鉄から本質的になり得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上のコバルト及び鉄から本質的になり得る。触媒は、酸化チタン担体上のコバルト及び鉄から本質的になり得る。触媒は、酸化亜鉛担体上のコバルト及び鉄から本質的になり得る。触媒は、ジルコニア担体上のコバルト及び鉄から本質的になり得る。触媒は、クロミア担体上のコバルト及び鉄から本質的になり得る。触媒は、アルミナ担体上のコバルト及び鉄からなり得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上のコバルト及び鉄からなり得る。触媒は、酸化チタン担体上のコバルト及び鉄からなり得る。触媒は、酸化亜鉛担体上のコバルト及び鉄からなり得る。触媒は、ジルコニア担体上のコバルト及び鉄からなり得る。触媒は、クロミア担体上のコバルト及び鉄からなり得る。
触媒は、シリカゲル担体上に酸化コバルト及び酸化鉄を含み得る。触媒は、ゼオライト担体上に酸化コバルト及び酸化鉄を含み得る。触媒は、活性炭担体上に酸化コバルト及び酸化鉄を含み得る。触媒は、炭化ケイ素担体上に酸化コバルト及び酸化鉄を含み得る。触媒は、シリカゲル担体上の酸化コバルト及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、ゼオライト担体上の酸化コバルト及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、活性炭担体上の酸化コバルト及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、炭化ケイ素担体上の酸化コバルト及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、シリカゲル担体上の酸化コバルト及び酸化鉄からなり得る。触媒は、ゼオライト担体上の酸化コバルト及び酸化鉄からなり得る。触媒は、活性炭担体上の酸化コバルト及び酸化鉄からなり得る。触媒は、炭化ケイ素担体上の酸化コバルト及び酸化鉄からなり得る。
触媒は、金属酸化物担体上に酸化コバルト及び酸化鉄を含み得る。触媒は、金属酸化物担体上の酸化コバルト及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、金属酸化物担体上の酸化コバルト及び酸化鉄からなり得る。触媒は、アルミナ担体上に酸化コバルト及び酸化鉄を含み得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上に酸化コバルト及び酸化鉄を含み得る。触媒は、酸化チタン担体上に酸化コバルト及び酸化鉄を含み得る。触媒は、酸化亜鉛担体上に酸化コバルト及び酸化鉄を含み得る。触媒は、ジルコニア担体上に酸化コバルト及び酸化鉄を含み得る。触媒は、クロミア担体上に酸化コバルト及び酸化鉄を含み得る。触媒は、アルミナ担体上の酸化コバルト及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上の酸化コバルト及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、酸化チタン担体上の酸化コバルト及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、酸化亜鉛担体上の酸化コバルト及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、ジルコニア担体上の酸化コバルト及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、クロミア担体上の酸化コバルト及び酸化鉄から本質的になり得る。触媒は、アルミナ担体上の酸化コバルト及び酸化鉄からなり得る。触媒は、酸化マグネシウム担体上の酸化コバルト及び酸化鉄からなり得る。触媒は、酸化チタン担体上の酸化コバルト及び酸化鉄からなり得る。触媒は、酸化亜鉛担体上の酸化コバルト及び酸化鉄からなり得る。触媒は、ジルコニア担体上の酸化コバルト及び酸化鉄からなり得る。触媒は、クロミア担体上の酸化コバルト及び酸化鉄からなり得る。
触媒は、ビーズ、ペレット、押出物、粉末、球体、又はメッシュの形態であってもよい。好ましくは、触媒はアルミナ担体上にニッケルを含む。より好ましくは、触媒は、ペレットの形態で、アルミナ担体上にニッケルを含む。最も好ましくは、触媒は、約1mm~約7mmの範囲の直径を有するペレットの形態で、アルミナ担体上にニッケルを含む。
触媒は市販されている。アルミナ上に担持されたニッケル金属の種々の配合(重量パーセント)は、例えば、Honeywell UOP(Des Plaines,IL,USA)又はJohnson Matthey(London,UK)から入手し得る。
触媒と担体との総重量の割合としての触媒の重量パーセントは、例えば、例えば、約0.1重量パーセント(重量%)、約1重量%、約3重量%、約5重量%、約10重量%、約15重量%、若しくは約20重量%ほどの少なさでもよい、又は約35重量%、約40重量%、約45重量%、若しくは約50重量%ほどの多さでもよい、あるいは、約0.1重量%~約50重量%、約3重量%~約45重量%、約10重量%~約40重量%、約15重量%~約35重量%、若しくは約3重量%~約25重量%などの、前述の値のうちの任意の2つの間に定義される任意の範囲内であってもよい。好ましくは、触媒の重量パーセントは、約5重量%~約45重量%である。より好ましくは、触媒の重量パーセントは、約10重量%~約40重量%である。最も好ましくは、触媒の重量パーセントは、約15重量%~約35重量%である。
触媒は、例えば、グラム当たり約1平方メートル(m/g)、約5m/g、約10m/g、約25m/g、約40m/g、約60m/g、若しくは約80m/gほど小さい表面領域を有してもよい、又は約100m/g、約120m/g、約150m/g、約200m/g、約250m/g、約300m/g、若しくは約1,000m/gほど大きい表面領域を有してもよい、あるいは、約1m/g~約100m/g、約5m/g~約300m/g、約10m/g~約250m/g、約25m/g~約200m/g、約40m/g~約150m/g、約60m/g~約120m/g、若しくは約80m/g~約120m/gなどの、前述の値のうちの任意の2つの間に定義される任意の範囲内の表面領域を有してもよい。触媒の表面積は、ISO 9277:2010によるBET法によって決定される。
反応物質流は、例えば、約0.1秒、約2秒、約4秒、約6秒、約8秒、約10秒、約15秒、約20秒、約25秒、若しくは約30秒ほど短い接触時間の間、又は約40秒、約50秒、約60秒、約70秒、約80秒、約100秒、約120秒、約200秒、若しくは約1,800秒ほど長い接触時間の間、あるいは、約0.1秒~約1,800秒、約2秒~約120秒、約4秒~約100秒、約6秒~約80秒、約8秒~約70秒、約10秒~約60秒、約15秒~約50秒、約20秒~約40秒、約20秒~約30秒、約10秒~約20秒、若しくは約100秒~約120秒などの、前述の値のうちの任意の2つの間に定義される任意の範囲内の接触時間の間、触媒と接触してもよい。好ましくは、反応物質流は、約2秒~約200秒の接触時間の間、触媒と接触する。より好ましくは、反応物質流は、約40秒~約100秒の接触時間の間、触媒と接触する。最も好ましくは、反応物質流は、約60秒~約80秒の接触時間の間、触媒と接触する。
反応物質流及び触媒は、反応温度まで予熱されてもよい。反応温度は、例えば、約150℃、約200℃、約250℃、約280℃、約290℃、約300℃、約310℃、若しくは約320℃ほど低くてもよい、又は約330℃、約340℃、約350℃、約360℃、約380℃、約400℃、約450℃、約500℃、約550℃、若しくは約600℃ほど高い反応温度であってもよい、あるいは、約150℃~約600℃、約200℃~約550℃、約250℃~約500℃、約280℃~約450℃、約290℃~約400℃、約300℃~約380℃、約310℃~約360℃、約320℃~約350℃、若しくは約320℃~約340℃などの、前述の値のうちの任意の2つの間に定義される任意の範囲内であってもよい。好ましくは、反応温度は、約200℃~約500℃である。より好ましくは、反応温度は、約300℃~約400℃である。最も好ましくは、反応温度は、約300℃~約350℃である。
反応器への反応物質の流れにおける水素は、対応する金属に、酸化ニッケル、酸化コバルト、及び/又は酸化鉄を含む触媒を還元する。好ましくは、このような触媒は、反応前に反応器を通る水素の流れによって還元され、触媒を対応する金属に還元する。
反応器の動作圧力は、例えば、約10kPag(キロパスカル、ゲージ圧)、約50kPag、約100kPag、約200kPag、約300kPag、約400kPag、若しくは約600kPagほど低くてもよい、又は約800kPag、約1,000kPag、約1,500kPag、約2,000kPag、約2,500kPag、約3,000kPag、若しくは約4,000kPagほど高くてもよい、あるいは約10kPag~約4,000kPag、約50kPag~約3,000kPag、約100kPag~約2,500kPag、約200kPag~約2,000kPag、約300kPag~約1,500kPag、約400kPag~約1,000kPag、約600kPag~約800kPag、若しくは約10kPag~約800kPagなどの、前述の値のうちの任意の2つの間に定義される任意の範囲内であってもよい。好ましくは、反応器の動作圧力は、約10kPag~約800kPagである。より好ましくは、反応器の動作圧力は、約10kPag~約400kPagである。最も好ましくは、反応器の動作圧力は、約10kPag~約200kPagである。
ヨウ素は、固体ヨウ素から反応器へと、加熱されたヨウ素液化装置に連続的又は断続的に追加されて提供され、液化装置中の特定の濃度の液体ヨウ素を維持する。液体ヨウ素をヨウ素蒸発器へと送達するために、液化装置中に正圧が維持される。液体ヨウ素の流量は、例えば、ポンプが使用される場合にポンプストローク体積に基づいて計算することによって、及び/又は液体ヨウ素を流量計に通すことによって、ヨウ素を提供する槽の重量減少を監視することによって提供され得る。ヨウ素液化装置中のヨウ素の温度は、ヨウ素を溶解させるのに十分な温度であるが、ヨウ素の蒸発を回避するのに十分に低い温度であるように維持される。液体ヨウ素は蒸発器内で蒸発して、ヨウ素蒸気を形成する。蒸発器を出るヨウ素蒸気は、水素供給源からの水素ガスと混合されて、反応物質流を形成し得る。あるいは、又はそれに加えて、水素供給からの水素ガスは、ヨウ素の蒸発を手助けするためにヨウ素蒸発器に供給されてもよく、したがって、蒸発温度が低下する。いずれの場合も、水素ガスは、再生水素ガス及びヨウ化水素を更に含んでもよい。反応物質流を反応温度まで予熱し、上記の触媒のいずれかを予め充填した反応器へと供給する。液化装置と蒸発器との間のプロセスラインを熱トレースして、ヨウ素がこれらのライン内で液体のままであることを確実にする。ヨウ素蒸気及び水素/ヨウ素蒸気混合物を運搬するプロセスラインを熱トレースして、ガス相が維持されることを確実にする。あるいは、ヨウ素を液化及び蒸発させてヨウ素蒸気を生成する槽に固体ヨウ素を供給してもよい。
ヨウ化水素、未反応水素、及び未反応ヨウ素を含む生成物流は、反応器から1つ以上のヨウ素除去槽に誘導され、そこで生成物流が冷却されて未反応のヨウ素が凝縮し、生成物流からヨウ素の少なくとも一部が除去されて、反応物として再生されることを可能にする。任意に、生成物流は、1つ以上のヨウ素除去槽内の未反応ヨウ素を凝縮する前に、生成物流からいくらかの熱を除去するための冷却器に誘導される。1つ以上のヨウ素除去槽内で、生成物流は、ヨウ素を液体形態で回収するために、ヨウ素の沸点よりも低いがヨウ素の融点を超える温度に冷却されてもよい。あるいは、又はそれに加えて、反応器から出る生成物流は、ヨウ素を固体形態で回収するために、ヨウ素の融点よりも低い温度に冷却されてもよい。生成物流は、1つ以上のヨウ素除去槽から1つ以上の更なるヨウ素除去槽へと進み、再生のために更なる未反応ヨウ素を除去してもよい。
ヨウ素を実質的に含まない生成物流は、1つ以上のヨウ素除去槽から圧縮機に誘導され、生成物流の圧力を、未反応水素の効率的な回収に十分な分離圧力まで増加させ得る。分離圧力は、反応器の動作圧力よりも大きい。分離圧力は、例えば、約800kPag、約850kPag、約900kPag、約950kPag、若しくは約1,000kPagほどの低さであり得る、又は約1,100kPag、約1,200kPag、約1,300kPag、約1,400kPag、若しくは約1,500kPagほどの高さであり得る、あるいは、約800kPag~約1,500kPag、約850kPag~約1,400kPag、約900kPag~約1,300kPag、約950kPag~約1,200kPag、約1,000kPag~約1,100kPag、若しくは約900kPag~約1,100kPagなどの、前述の値のうちの任意の2つの間に定義される任意の範囲内であり得る。好ましくは、分離圧力は、約10kPag~約2,000kPagである。より好ましくは、分離圧力は、約300kPag~約1,500kPagである。最も好ましくは、分離圧力は、約600kPag~約1,000kPagである。
圧縮された生成物流は、液体流及び蒸気流を回収するための一段法フラッシュ冷却又は蒸留を施される。蒸気流は、水素及び少量のヨウ化水素を含む。液体流は、水素を実質的に含まず、ヨウ化水素、残留ヨウ素、及び任意の水などのその他の高沸点物質を含む。蒸気流は、反応器へと再生され得る。液体流は、残留ヨウ素及び塔底流中の任意の残留水を含むその他の高沸点物質から、上部流中の液体ヨウ化水素を分離するための蒸留塔に誘導される。高沸点物質は、ヨウ素回収及び再生を含む更なる処理のために、蒸留塔の塔底流から導かれる。蒸留塔のオーバーヘッドからの蒸気抜きは、水素などの任意の非凝縮性ガスを除去するためのパージとして行われてもよい。
あるいは、生成物流は、ヨウ化水素及び任意の残留ヨウ素などの高沸点物質を未反応水素などの低沸点物質から分離するために、1つ以上のヨウ素除去槽から、より重質蒸留塔に誘導され得る。高沸点物質は、ヨウ化水素を残留ヨウ素から分離するために、重質蒸留塔の塔底流からヨウ素再生蒸留塔に誘導される。水素及び任意の残留ヨウ化水素を含む重質塔の上部流は、生成物蒸留塔に誘導される。残留ヨウ素を含むヨウ素再生蒸留塔の塔底流は、ヨウ素液化装置へと再生される。ヨウ化水素を水素から分離し、その他の非凝縮ガスを重質塔及びヨウ素再生塔から分離するために、ヨウ化水素を含むヨウ素再生塔の上部流は生成物蒸留塔に誘導される。水素及び残留ヨウ化水素を含む生成物塔の上部流は、反応器へと再生されてもよい。生成物塔の塔底流は、精製ヨウ化水素を含む。
上記のプロセスのいずれかにおいて、ヨウ化水素の純度を高めるために追加の生成物塔を追加してもよい。精製ヨウ化水素は、例えば、上記のプロセスのいずれかなどの後続のプロセスで使用する前に、任意の残留水分を除去するために、適切な乾燥剤を通過させてもよい。精製ヨウ化水素は、後続のプロセスに直接提供されてもよい。あるいは、又はそれに加えて、精製ヨウ化水素は、後続のプロセスで使用する前に、短期保存のために貯蔵タンク内に収集されてもよい。ヨウ素及び水素の再生は、ヨウ化水素を生成するための効率的なプロセスをもたらす。
本開示による担体上に担持されたニッケル、コバルト、鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、及び/又は酸化鉄触媒を使用することを含む、水素(H)及び元素状ヨウ素(I)からのヨウ化水素(HI)の製造プロセスは、後述のように、バッチプロセスであってもよい、又は連続プロセスであってもよい。
図1は、無水ヨウ化水素を製造するための統合プロセスを示すプロセスフロー図である。図1に示すように、統合プロセス10は、固体ヨウ素12及び水素ガス14の材料の流れを含む。固体ヨウ素12は、固体貯蔵タンク16に連続的又は断続的に追加され得る。固体ヨウ素18の流れは、固体搬送システム(図示せず)によって、又は重力によって、連続的又は断続的に固体貯蔵タンク16からヨウ素液化装置20へ移送されるが、ここで、固体ヨウ素は、その融点を超えるがその沸点未満へと加熱されて、ヨウ素液化装置20内の液体ヨウ素のレベルを維持する。1つの液化装置20のみが示されているが、複数の液化装置20を並列配置で使用してもよいことが理解される。液体ヨウ素22は、ヨウ素液化装置20からヨウ素蒸発器24へと流れる。ヨウ素液化装置20は、液体ヨウ素22の流れを動かすために不活性ガスによって加圧されてもよい。不活性ガスとしては、例えば、窒素、アルゴン、若しくはヘリウム、又はこれらの混合物が挙げられてもよい。あるいは、又はそれに加えて、液体ヨウ素22の流れは、ポンプ(図示せず)によって駆動されてもよい。液体ヨウ素22の流量は、液体流量制御装置26によって制御されてもよい。ヨウ素蒸発器24では、ヨウ素がその沸点を超えて加熱され、ヨウ素蒸気28の流れを形成する。
水素14の流量は、ガス流量制御装置30によって制御されてもよい。ヨウ素蒸気28の流れ及び水素14の流れは、過熱器36に供給され、反応温度に加熱されて反応物質流38を形成する。反応物質流38は、反応器40に供給される。
反応物質流38は、反応器40内に含まれる触媒42の存在下で反応して、生成物流44を生成する。触媒42は、本明細書に記載の触媒のいずれかであってもよい。生成物流44は、ヨウ化水素、未反応ヨウ素、未反応水素、及び微量の水及びその他の高沸点不純物を含んでもよい。
生成物流44は、上流弁46に供給されてもよい。上流弁46は、生成物流44をヨウ素除去工程へと誘導してもよい。あるいは、生成物流44は、ヨウ素除去工程に誘導される前に、冷却器(図示せず)を通過して若干の熱を除去してもよい。ヨウ素除去では、第1のヨウ素除去装置48aは、第1のヨウ素除去槽50aと第2のヨウ素除去槽50bと、を含んでもよい。生成物流44は、第1のヨウ素除去槽50aにおいてヨウ素の沸点未満の温度へと冷却され、ヨウ素の少なくとも一部を凝縮又は凝華させて、生成物流44から分離してもよい。生成物流44は、更に第1のヨウ素除去槽50aにおいてヨウ素の融点未満の温度に冷却され、生成物流44から更に多くのヨウ素を分離し、第1のヨウ素除去槽50a内でヨウ素の少なくとも一部を固体として堆積させ、減ヨウ素生成物流52を生成してもよい。減ヨウ素生成物流52は、第2のヨウ素除去槽50bに供給されて冷却され、減ヨウ素生成物流52から更なるヨウ素の少なくとも一部を分離して、更なる粗製ヨウ化水素生成物流54を生成してもよい。
第1のヨウ素除去装置48aは、直列配置で動作する2つのヨウ素除去槽からなるが、第1のヨウ素除去装置48aは、並列配置で動作する2つ又はそれ以上のヨウ素除去槽、直列配置で動作する2つを超えるヨウ素除去槽、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよいことを理解されたい。第1のヨウ素除去装置48aは、単一のヨウ素除去槽からなってもよいこともまた理解されたい。ヨウ素除去槽のいずれも、熱交換器を含んでもよいか、又は熱交換器の形態であってもよいことが更に理解される。連続した槽は、複数の冷却段階を有する単一の槽に組み合わされてもよいこともまた理解される。
第1のヨウ素除去槽50aで捕集されたヨウ素は、第1のヨウ素再生流56aを形成してもよい。同様に、第2のヨウ素除去槽50bで捕集されたヨウ素は、第2のヨウ素再生流56bを形成してもよい。第1のヨウ素再生流56a及び第2のヨウ素再生流56bのそれぞれは、示されるように、継続的又は断続的にヨウ素液化装置20に供給されてもよい、及び/又はヨウ素蒸発器24に供給されてもよい。
固体形態でヨウ素を捕集する一方で連続動作を提供するために、上流弁46は、生成物流44を第2のヨウ素除去装置48bへと選択的に誘導するように構成されてもよい。第2のヨウ素除去装置48bは、上記の第1のヨウ素除去装置48aと実質的に類似していてもよい。第1のヨウ素除去装置48aの第1のヨウ素除去槽50a又は第2のヨウ素除去槽50bのいずれかが、固体ヨウ素の除去に都合の良い十分な固体ヨウ素を蓄積すると、上流弁46を選択して、生成物流44を、第1のヨウ素除去装置48aから第2のヨウ素除去装置48bに誘導してもよい。ほぼ同時に、粗製ヨウ化水素生成物流54を第1のヨウ素除去装置48a又は第2のヨウ素除去装置48bのいずれかから選択的に誘導するように構成された下流弁58を選択して、粗製ヨウ化水素生成物流54を第2のヨウ素除去装置48bから誘導してもよいが、これにより、生成物流44からヨウ素を除去して粗製ヨウ化水素生成物流54を生成するプロセスを、中断せずに継続してもよい。生成物流44がもはや第1のヨウ素除去装置48aに導かれなくなると、第1のヨウ素除去装置48aの第1のヨウ素除去槽50a及び第2のヨウ素除去槽50bは、ヨウ素の融点を超えて加熱されて、固体ヨウ素を液化してもよく、これにより、液化ヨウ素が、第1のヨウ素除去装置48aの第1のヨウ素再生流56a及び第2のヨウ素再生流56bを通って、ヨウ素液化装置20へ流れてもよい。
プロセスが継続するにつれて、第2のヨウ素除去装置48bの第1のヨウ素除去槽50a又は第2のヨウ素除去槽50bのいずれかが、固体ヨウ素の除去に都合の良い十分な固体ヨウ素を蓄積すると、上流弁46を選択して、生成物流44を第2のヨウ素除去装置48bから第1のヨウ素除去装置48aへと戻して誘導してもよく、また下流弁58を選択して、粗製ヨウ化水素生成物流54を第1のヨウ素除去装置48aから誘導してもよいが、これにより、生成物流44からヨウ素を除去して粗製ヨウ化水素生成物流54を生成するプロセスを、中断せずに継続してもよい。生成物流44がもはや第2のヨウ素除去装置48bに導かれなくなると、第2のヨウ素除去装置48bの第1のヨウ素除去槽50a及び第2のヨウ素除去槽50bは、ヨウ素の融点を超えて加熱されて、固体ヨウ素を液化してもよく、これにより、液化ヨウ素が、第2のヨウ素除去装置48bの第1のヨウ素再生流56a及び第2のヨウ素再生流56bを通って、ヨウ素液化装置20へ流れてもよい。第1のヨウ素除去装置48aと第2のヨウ素除去装置48bとの間で継続して切り替えることにより、生成物流44中の未反応ヨウ素を効率的かつ連続的に除去及び再生してもよい。
上記のように、液体ヨウ素は、第1のヨウ素除去装置48a及び第2のヨウ素除去装置48bの第1のヨウ素再生流56a及び第2のヨウ素再生流56bを通って、ヨウ素液化装置20へ流れてもよい。あるいは、液体ヨウ素は、第1のヨウ素除去装置48a及び第2のヨウ素除去装置48bの第1のヨウ素再生流56a及び第2のヨウ素再生流56bを通ってヨウ素蒸発器24へ流れ、ヨウ素液化装置20及び液体流量制御装置26を迂回してもよい。
図1に示す統合プロセスでは、粗製ヨウ化水素生成物流54は、より重質蒸留塔60に提供される。重質蒸留塔60は、未反応水素などの低沸点物質から、ヨウ化水素及び残留未反応ヨウ素などの高沸点物質の分離のために構成されてもよい。重質蒸留塔60からのヨウ化水素及び残留未反応ヨウ素を含む塔底流62は、ヨウ素再生塔64に供給されてもよい。ヨウ素再生塔64は、ヨウ化水素からの残留未反応ヨウ素の分離のために構成されてもよい。未反応ヨウ素を含むヨウ素再生塔64の塔底流66は、ヨウ素液化装置20へ戻されて再生されてもよい。あるいは、未反応ヨウ素を含むヨウ素再生塔64の塔底流66は、ヨウ素液化装置24へ戻されて再生されてもよい。ヨウ化水素を含むヨウ素再生塔64の上部流68は、生成物蒸留塔70に提供されてもよい。
重質蒸留塔60からの水素及び残留ヨウ化水素を含む上部流72もまた、生成物蒸留塔70に提供されてもよい。生成物蒸留塔70は、未反応水素をヨウ化水素から分離するように構成されてもよい。未反応水素及び残留ヨウ化水素を含む生成物塔70の上部流74は、反応器40へ戻されて再生されてもよい。得られた精製ヨウ化水素生成物は、生成物塔70の塔底流76から捕集されてもよい。
図2は、無水ヨウ化水素を製造するための別の統合プロセスを示すプロセスフロー図である。図2に示す統合プロセス78は、図1を参照して上記の統合プロセス10と類似しており、粗製ヨウ化水素生成物流54の生成までである。図2の統合プロセス78では、粗製ヨウ化水素生成物流54を圧縮機80に供給して、粗製ヨウ化水素生成物流54の圧力を増加させて、水素及びヨウ化水素の回収を容易にする。圧縮機80は、粗製ヨウ化水素生成物流54の圧力を、反応器42の動作圧力よりも大きい分離圧力にまで増加させて、圧縮された生成物流82を生成する。圧縮された生成物流82は、未反応水素などの低沸点物質から、ヨウ化水素及び微量の残留未反応ヨウ素などの高沸点物質を分離するための一段法フラッシュ冷却を施される部分凝縮器84に誘導される。部分凝縮器84からの水素及び残留ヨウ化水素を含む上部流86は、反応器40に戻されて再生されてもよい。ヨウ化水素を含む部分凝縮器84からの塔底流88、微量の残留未反応ヨウ素及び微量の水を、生成物塔90に供給してもよい。生成物塔90は、ヨウ化水素からの、残留未反応ヨウ素、水、及びその他の高沸点化合物の分離のために構成されてもよい。未反応ヨウ素を含む生成物塔90の塔底流92は、液化装置20に戻されて再生されてもよい。あるいは、未反応ヨウ素を含む生成物塔90の塔底流92は、ヨウ素液化装置24へ戻されて再生されてもよい。得られた精製ヨウ化水素生成物は、生成物塔90の上部流94から捕集されてもよい。パージ流96は、低沸点不純物の蓄積を制御するために、生成物塔90から取り出されてもよい。パージ流96の一部は、反応器40に戻されて再生されてもよいが、別の部分は廃棄されてもよい。
本発明を、例示的な設計に対するものとして説明してきたが、本発明は、本開示の趣旨及び範囲内で更に修正することができる。更に、本出願は、本発明が関連する技術分野における既知の又は慣習的な実践に属する本開示からのそのような逸脱を包含することが意図されている。
本明細書で使用する場合、「前述の値のうちの任意の2つの間に定義される任意の範囲内」という句は、それらの値が列挙のより低い部分にあるか又は列挙のより高い部分にあるかにかかわらず、任意の範囲がそのような句の前に列挙された値のうちのいずれか2つから選択され得ることを意味する。例えば、1対の値は、2つのより低い値、2つのより高い値、又はより低い値及びより高い値から選択されてもよい。
実施例1:ニッケル触媒によって触媒された水素及びヨウ素からのヨウ化水素の調製
実施例1では、上記の等式3による、水素(H)及び元素状ヨウ素(I)からのヨウ化水素(HI)の製造は、反応条件の範囲にわたってアルミナ担持ニッケル触媒を使用して実証された。水素ガスとヨウ素蒸気との混合物を反応器に導入する前に、固定床管状反応器内の触媒を活性化させた。触媒を窒素ガスでパージし、続いて水素ガスを導入し、反応器を120℃に加熱し、2時間保持し、次に反応器温度を230℃まで昇温し、更に1時間保持することによって、触媒を活性化させた。次に、反応器の温度を所望の反応温度に調節した。水素の所定の固定流量を、最初に所定量の固体元素状ヨウ素を充填したヨウ素蒸発器へとバブリングした。ヨウ素蒸発器の温度は、ヨウ素蒸気を生成する150℃~170℃で制御された。蒸発器の温度及び水素流量を適宜調節して、水素とヨウ素との所望のモル比を得た。水素とヨウ素蒸気との混合物を反応器内へと供給して、触媒の存在下で反応させてヨウ化水素を形成した。次に、反応器流出物を二段法ヨウ素捕集器に通し、固体形態の任意の未反応ヨウ素を捕集した。次に、粗製ヨウ化水素生成物を含有するヨウ素捕集器流出物流をドライアイストラップ内で捕集した。ドライアイストラップからの流出物流を、脱イオン水を充填したスクラバーを通してバブリングして、未反応水素ガス流から残留ヨウ化水素を捕捉した。所定の期間後、システムを遮断し、ヨウ素蒸発器の重量減少及びヨウ素捕集器の重量増加を測定して、平均H/I供給モル比を計算した。残留時間を、水素とヨウ素との合わせた供給速度に基づいて計算し、変換率を、捕集したヨウ化水素及び反応器に供給されたヨウ素の量に基づいて計算した。
全ての反応を0~5psigの範囲で実施した。アルミナ担体(Ni/Al)上で21重量%のニッケル触媒を使用した実施は、それぞれ24時間の実施時間を有した。20重量%のNi/Al又は5重量%のNi/Al触媒を使用した実施は、それぞれ72時間の実施時間を有した。その他の反応条件を表1に示す。
各実施の結果を表1に示す。表1に示されるように、21重量%のニッケル触媒がアルミナ担体上にあり、接触時間が7秒を超えた場合、平均変換率は90%超であり、平均生産性は、約320℃~約360℃の反応温度について約35lb/h/ftであった。アルミナ担体上の20重量%のニッケル触媒は、比較可能な反応条件下で、アルミナ担体上の21重量%のニッケル触媒よりもわずかに良好に実施されたが、アルミナ担体上の5重量%のニッケル触媒は、はるかに低い活性を示した。
Figure 2022528788000002
実施例2:ニッケル触媒によって触媒された水素及びヨウ素からのヨウ化水素の調製における、H/Iモル比の有効性
実施例2では、HI捕集率におけるH/Iモル比の有効性を、21重量%のNi/Al触媒を使用して、反応条件の範囲にわたって実証した。実施例1に記載したものと同じ実験設定及び実験手順を実施例2で使用し、各実施は24時間の実施時間を有した。HI捕集率は、生成された総HIに対するドライアイストラップ内で捕集されたHIの割合として定義した。表2に示すように、H/Iモル比が2.7(3未満)である場合、HI捕集率は90%を上回ったが、H/Iモル比を増加させると、HI捕集率は劇的に減少した。理論に束縛されるものではないが、これは、過剰な量の水素の存在下で、HIの凝縮がより困難になることを示唆する。
Figure 2022528788000003
態様
態様1は、ヨウ化水素を生成するためのプロセスである。本プロセスは、水素及びヨウ素を含む気相反応物質流を提供することと、反応物質流を触媒の存在下で反応させて、ヨウ化水素を含む生成物流を生成することと、を含む。触媒は、ニッケル、コバルト、鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、及び酸化鉄の群から選択される少なくとも1種を含む。触媒は担体上に担持される。
態様2は、提供工程において、水素が約500重量ppm未満の水及び約500重量ppm未満の酸素を含む、態様1のプロセスである。
態様3は、提供工程において、ヨウ素が約500重量ppm未満の水を含む、態様1又は態様2のどちらかのプロセスである。
態様4は、提供工程において、反応物質流中の水素とヨウ素とのモル比が約1:1~約10:1である、態様1~3のいずれかのプロセスである。
態様5は、水素とヨウ素とのモル比が約2.5:1~約3:1である、態様4のプロセスである。
態様6は、担体が、活性炭、シリカゲル、ゼオライト、炭化ケイ素、金属酸化物、又はこれらの組み合わせの群から選択される、態様1~5のいずれかのプロセスである。
態様7は、担体が金属酸化物担体であり、金属酸化物担体は、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、ジルコニア、クロミア、及びこれらの組み合わせを含む、態様6のプロセスである。
態様8は、触媒がニッケルを含み、担体がアルミナである、態様7のプロセスである。
態様9は、触媒が、触媒と担体との総重量のうち約0.1重量%~約50重量%である、態様1~8のいずれかのプロセスである。
態様10は、反応工程において、反応物質流と触媒との接触時間が約0.1秒~約1,800秒である、態様1~9のいずれかのプロセスである。
態様11は、反応工程の前に、反応物質流を約150℃~約600℃の反応温度に加熱することを更に含む、態様1~10のいずれかのプロセスである。
態様12は、生成物流が未反応ヨウ素を更に含み、プロセスが、生成物流から未反応ヨウ素を固体ヨウ素として分離する追加の工程と、固体ヨウ素を加熱して液体ヨウ素を生成する追加の工程と、液体ヨウ素を反応物質流に戻す追加の工程と、を更に含む、態様1~11のいずれかのプロセスである。
態様13は、プロセスが連続プロセスである、態様1~12のいずれかのプロセスである。
態様14は、生成物流が未反応水素を更に含み、プロセスが、生成物流から水素を分離する追加の工程と、分離した水素を反応物質流に戻す追加の工程と、を更に含む、態様1~13のいずれかのプロセスである。
態様15は、生成物流から水素を分離する工程が、生成物流を圧縮することと、圧縮された生成物流にフラッシュ冷却を施すことと、を含む、態様14のプロセスである。
態様16は、ヨウ化水素を生成するためのプロセスである。本プロセスは、水素とヨウ素とのモル比約1:1~約10:1で水素とヨウ素とを含む気相反応物質流を提供することと、反応物質流を、約150℃~約600℃の反応温度まで加熱することと、反応物質流を触媒の存在下で反応させて、ヨウ化水素を含む生成物流を生成することと、を含む。触媒は、ニッケル、コバルト、鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、及び酸化鉄の群から選択される少なくとも1種を含む。触媒は担体上に担持される。触媒は、触媒と担体との総重量のうち約0.1重量%~約50重量%である。反応物質流と触媒との接触時間は、約0.1秒~約1,800秒である。
態様17は、ヨウ化水素を生成するためのプロセスである。本プロセスは、水素とヨウ素とのモル比約2:1~約5:1で水素とヨウ素とを含む気相反応物質流を提供することと、反応物質流を、約200℃~約500℃の反応温度まで加熱することと、反応物質流を触媒の存在下で反応させて、ヨウ化水素を含む生成物流を生成することと、を含む。触媒は、ニッケル、コバルト、及び鉄の群から選択される少なくとも1種を含む。触媒は担体上に担持される。触媒は、触媒と担体との総重量のうち約5重量%~約45重量%である。反応物質流と触媒との接触時間は、約2秒~約100秒である。
態様18は、ヨウ化水素を生成するためのプロセスである。本プロセスは、水素とヨウ素とのモル比約2:1~約3:1で水素とヨウ素とを含む気相反応物質流を提供することと、反応物質流を、約300℃~約400℃の反応温度まで加熱することと、反応物質流を触媒の存在下で反応させて、ヨウ化水素を含む生成物流を生成することと、を含む。触媒はニッケルを含む。触媒は担体上に担持される。触媒は、触媒と担体との総重量のうち約10重量%~約40重量%である。反応物質流と触媒との接触時間は、約2秒~約60秒である。
態様19は、ヨウ化水素を生成するためのプロセスである。本プロセスは、水素とヨウ素とのモル比約2.5:1~約3:1で水素とヨウ素とを含む気相反応物質流を提供することと、反応物質流を、約300℃~約350℃の反応温度まで加熱することと、反応物質流を触媒の存在下で反応させて、ヨウ化水素を含む生成物流を生成することと、を含む。触媒はニッケルを含む。触媒はアルミナ担体上に担持される。触媒は、触媒と担体との総重量のうち約15重量%~約35重量%である。反応物質流と触媒との接触時間は、約2秒~約40秒である。
態様20は、提供工程において、水素が約500重量ppm未満の水及び約500重量ppm未満の酸素を含み、ヨウ素が約500重量ppm未満の水を含む、態様16~19のいずれかのプロセスである。
態様21は、提供工程において、水素が約50重量ppm未満の水及び約100ppm未満の酸素を含み、ヨウ素が約100ppm未満の水を含む、態様16~19のいずれかのプロセスである。
態様22は、提供工程において、水素が約10重量ppm未満の水及び約10重量ppm未満の酸素を含み、ヨウ素が約30ppm未満の水を含む、態様16~19のいずれかのプロセスである。
態様23は、提供工程において、水素が約5重量ppm未満の水及び約1重量ppm未満の酸素を含み、ヨウ素が約10ppm未満の水を含む、態様16~19のいずれかのプロセスである。
態様24は、生成物流が未反応ヨウ素及び未反応水素を更に含み、プロセスが、未反応ヨウ素を生成物流から固体ヨウ素として分離する追加の工程と、固体ヨウ素を加熱して液体ヨウ素を生成する追加の工程と、液体ヨウ素を反応物質流に戻す追加の工程と、生成物流を圧縮して圧縮された生成物流にフラッシュ冷却を施すことによって、生成物流から水素を分離する追加の工程と、分離された水素を反応物質流に戻す追加の工程と、を更に含み、プロセスが連続プロセスである、態様16~23のいずれかのプロセスである。
態様25は、生成物流が未反応ヨウ素及び未反応水素を更に含み、プロセスが、未反応ヨウ素を生成物流から固体ヨウ素として分離する追加の工程と、固体ヨウ素を加熱して液体ヨウ素を生成する追加の工程と、液体ヨウ素を反応物質流に戻す追加の工程と、生成物流を圧縮して圧縮された生成物流にフラッシュ冷却を施すことによって、生成物流から水素を分離する追加の工程と、分離された水素を反応物質流に戻す追加の工程と、を更に含み、プロセスがバッチプロセスである、態様16~23のいずれかのプロセスである。
態様26は、ヨウ化水素を生成するためのプロセスである。本プロセスは、以下の工程を含む:触媒の存在下で、水素及びヨウ素を気相中で反応させて、ヨウ化水素及び未反応ヨウ素を含む生成物流を生成する工程であって、触媒が、ニッケル、コバルト、鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、及び酸化鉄のうち少なくとも1種を含み、触媒が担体上で担持される、工程と、生成物流を冷却して固体ヨウ素を形成することによって、生成物流から未反応ヨウ素の少なくとも一部を除去する工程であって、固体ヨウ素が第1のヨウ素除去槽又は第2のヨウ素除去槽内のうちの1つで形成される、工程と、生成物流を第2のヨウ素除去槽に通して冷却する場合に、第1のヨウ素除去槽を加熱して固体ヨウ素を液化するか、又は生成物流を第1のヨウ素除去槽に通して冷却する場合に、第2のヨウ素除去槽を加熱して固体ヨウ素を液化することによって、固体ヨウ素から液体ヨウ素を生成する工程と、液化ヨウ素を反応工程に再生する工程。
態様27は、生成物流が未反応水素を更に含み、プロセスが、生成物流から水素を分離する追加の工程と、分離した水素を反応工程へと再生する追加の工程と、を更に含む、態様26のプロセスである。
態様28は、生成物流から水素を分離する工程が、生成物流を圧縮することと、圧縮された生成物流にフラッシュ冷却を施すことと、を含む、態様27のプロセスである。
態様29は、プロセスが連続プロセスである、態様26~28のいずれかのプロセスである。
態様30は、プロセスがバッチプロセスである、態様26~28のいずれかのプロセスである。
態様31は、担体が、活性炭、シリカゲル、ゼオライト、炭化ケイ素、金属酸化物、又はこれらの組み合わせの群から選択される、態様26~30のいずれかのプロセスである。
態様32は、担体が金属酸化物担体であり、金属酸化物担体は、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、ジルコニア、クロミア、又はこれらの組み合わせを含む、態様31のプロセスである。
態様33は、触媒がアルミナ担体上にニッケルを含む、態様32のプロセスである。
態様34は、触媒の存在下で、気相中で水素とヨウ素とを反応させることが、約150℃~約600℃の反応温度である、態様26~33のいずれかのプロセスである。
態様35は、ヨウ化水素を生成するためのプロセスである。本プロセスは、以下の工程を含む:触媒の存在下で、約1:1~約10:1の水素とヨウ素とのモル比で、約150℃~約600℃の反応温度及び約0.1秒~約1,800秒の接触時間で、気相中で水素とヨウ素とを反応させて、ヨウ化水素及び未反応ヨウ素を含む生成物流を生成する工程であって、触媒が、ニッケル、コバルト、鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、及び酸化鉄のうちの少なくとも1種を含み、触媒が担体上に担持され、触媒が、触媒と担体との総重量の約0.1重量%~約50重量%である、工程と、生成物流を冷却して固体ヨウ素を形成することによって、生成物流から未反応ヨウ素の少なくとも一部を除去する工程であって、固体ヨウ素が第1のヨウ素除去槽又は第2のヨウ素除去槽内のうちの1つで形成される、工程と、生成物流を第2のヨウ素除去槽に通して冷却する場合に、第1のヨウ素除去槽を加熱して固体ヨウ素を液化するか、又は生成物流を第1のヨウ素除去槽に通して冷却する場合に、第2のヨウ素除去槽を加熱して固体ヨウ素を液化することによって、固体ヨウ素から液体ヨウ素を生成する工程と、液化ヨウ素を反応工程に再生する工程。
態様36は、ヨウ化水素を生成するためのプロセスである。本プロセスは、以下の工程を含む:触媒の存在下で、約2:1~約5:1の水素とヨウ素とのモル比、約200℃~約500℃の反応温度及び約2秒~約100秒の接触時間で、気相中で水素とヨウ素とを反応させて、ヨウ化水素及び未反応ヨウ素を含む生成物流を生成する工程であって、触媒が、ニッケル、コバルト、及び鉄のうちの少なくとも1種を含み、触媒が担体上に担持され、触媒が、触媒と担体との総重量の約5重量%~約45重量%である、工程と、生成物流を冷却して固体ヨウ素を形成することによって、生成物流から未反応ヨウ素の少なくとも一部を除去する工程であって、固体ヨウ素が第1のヨウ素除去槽又は第2のヨウ素除去槽内のうちの1つで形成される、工程と、生成物流を第2のヨウ素除去槽に通して冷却する場合に、第1のヨウ素除去槽を加熱して固体ヨウ素を液化するか、又は生成物流を第1のヨウ素除去槽に通して冷却する場合に、第2のヨウ素除去槽を加熱して固体ヨウ素を液化することによって、固体ヨウ素から液体ヨウ素を生成する工程と、液化ヨウ素を反応工程に再生する工程。
態様37は、ヨウ化水素を生成するためのプロセスである。本プロセスは、以下の工程を含む:触媒の存在下で、約2:1~約3:1の水素とヨウ素とのモル比、約300℃~約400℃の反応温度及び約2秒~約60秒の接触時間で、気相中で水素とヨウ素とを反応させて、ヨウ化水素及び未反応ヨウ素を含む生成物流を生成する工程であって、触媒がニッケルを含み、触媒が担体上に担持され、触媒が、触媒と担体との総重量の約10重量%~約40重量%である、工程と、生成物流を冷却して固体ヨウ素を形成することによって、生成物流から未反応ヨウ素の少なくとも一部を除去する工程であって、固体ヨウ素が第1のヨウ素除去槽又は第2のヨウ素除去槽内のうちの1つで形成される、工程と、生成物流を第2のヨウ素除去槽に通して冷却する場合に、第1のヨウ素除去槽を加熱して固体ヨウ素を液化するか、又は生成物流を第1のヨウ素除去槽に通して冷却する場合に、第2のヨウ素除去槽を加熱して固体ヨウ素を液化することによって、固体ヨウ素から液体ヨウ素を生成する工程と、液化ヨウ素を反応工程に再生する工程。
態様38は、ヨウ化水素を生成するためのプロセスである。本プロセスは、以下の工程を含む:触媒の存在下で、約2.5:1~約3:1の水素とヨウ素とのモル比、約300℃~約350℃の反応温度及び約2秒~約40秒の接触時間で、気相中で水素とヨウ素とを反応させて、ヨウ化水素及び未反応ヨウ素を含む生成物流を生成する工程であって、触媒がアルミナ担体上のニッケルを含み、触媒が担体上に担持され、触媒が、触媒と担体との総重量の約15重量%~約35重量%である、工程と、生成物流を冷却して固体ヨウ素を形成することによって、生成物流から未反応ヨウ素の少なくとも一部を除去する工程であって、固体ヨウ素が第1のヨウ素除去槽又は第2のヨウ素除去槽内のうちの1つで形成される、工程と、生成物流を第2のヨウ素除去槽に通して冷却する場合に、第1のヨウ素除去槽を加熱して固体ヨウ素を液化するか、又は生成物流を第1のヨウ素除去槽に通して冷却する場合に、第2のヨウ素除去槽を加熱して固体ヨウ素を液化することによって、固体ヨウ素から液体ヨウ素を生成する工程と、液化ヨウ素を反応工程に再生する工程。
態様39は、生成物流が未反応水素を更に含み、プロセスが、生成物流を圧縮して圧縮された生成物流にフラッシュ冷却を施すことによって、生成物流から水素を分離する追加の工程と、分離された水素を反応工程へと再生する追加の工程と、と更に含み、プロセスが連続プロセスである、態様35~38のいずれかのプロセスである。
態様40は、生成物流が未反応水素を更に含み、プロセスが、生成物流を圧縮して圧縮された生成物流にフラッシュ冷却を施すことによって、生成物流から水素を分離する追加の工程と、分離された水素を反応工程へと再生する追加の工程と、を更に含み、プロセスがバッチプロセスである、態様35~39のいずれかのプロセスである。
態様41は、水素が約500重量ppm未満の水及び約500重量ppm未満の酸素を含み、ヨウ素が約500ppm未満の水を含む、態様35~40のいずれかのプロセスである。
態様42は、水素が約50重量ppm未満の水及び約100ppm未満の酸素を含み、ヨウ素が約100ppm未満の水を含む、態様35~41のいずれかのプロセスである。
態様43は、水素が約10重量ppm未満の水及び約10重量ppm未満の酸素を含み、ヨウ素が約30ppm未満の水を含む、態様35~42のいずれかのプロセスである。
態様44は、水素が約5重量ppm未満の水及び約1重量ppm未満の酸素を含み、ヨウ素が約10ppm未満の水を含む、態様35~43のいずれかのプロセスである。

Claims (10)

  1. ヨウ化水素を生成するためのプロセスであって、
    水素及びヨウ素を含む気相反応物質流を提供することと、
    触媒の存在下で前記反応物質流を反応させて、ヨウ化水素を含む生成物流を生成することであって、前記触媒が、ニッケル、コバルト、鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、及び酸化鉄の群から選択される少なくとも1種を含み、前記触媒が担体上で担持される、ヨウ化水素を含む生成物流を生成することと、を含む、プロセス。
  2. 前記提供工程において、前記水素が、約500重量ppm未満の水及び約500重量ppm未満の酸素を含む、請求項1に記載のプロセス。
  3. 前記提供工程において、前記ヨウ素が、約500重量ppm未満の水を含む、請求項1に記載のプロセス。
  4. 前記提供工程において、前記反応物質流中の前記水素と前記ヨウ素とのモル比が約1:1~約10:1である、請求項1に記載のプロセス。
  5. 前記担体が、活性炭、シリカゲル、ゼオライト、炭化ケイ素、金属酸化物、又はこれらの組み合わせの群から選択される、請求項1に記載のプロセス。
  6. 前記担体が金属酸化物担体であり、前記金属酸化物担体が、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、ジルコニア、クロミア、及びこれらの組み合わせを含む、請求項5に記載のプロセス。
  7. 前記触媒がニッケルを含み、前記担体がアルミナである、請求項6に記載のプロセス。
  8. 前記生成物流が未反応ヨウ素を更に含み、前記プロセスが、追加の、
    前記生成物流から前記未反応ヨウ素を固体ヨウ素として分離する工程と、
    前記固体ヨウ素を加熱して液体ヨウ素を生成する工程と、
    前記液体ヨウ素を前記反応物質流に戻す工程と、を更に含む、請求項1に記載のプロセス。
  9. 前記生成物流が未反応水素を更に含み、前記プロセスが、追加の、
    前記生成物流から前記水素を分離する工程と、
    前記分離した水素を前記反応物質流に戻す工程と、を更に含む、請求項8に記載のプロセス。
  10. 前記生成物流から前記水素を分離することが、
    前記生成物流を圧縮することと、
    前記圧縮された生成物流をフラッシュ冷却することと、を含む、請求項9に記載のプロセス。

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