JP2024504581A - 無水ヨウ化水素（ｈｉ）を製造するための方法 - Google Patents
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Abstract
ヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去する方法は、ヨウ化水素及び水を含む混合物を提供することと、混合物を吸着剤と接触させて混合物から水を選択的に吸着すること、混合物を弱酸と接触させて混合物から水を吸収すること、及び／又は共沸蒸留によってヨウ化水素（ＨＩ）から水を分離して無水ヨウ化水素（ＨＩ）を生成することと、を含む。
Description
関連出願の相互参照
本出願は、２０２２年１月１０日に出願された米国特許出願第１７／５７２，５４４号に対する優先権を主張し、これは、２０２１年１月１４日に出願された仮特許出願第６３／１３７，４７０号に対する利益を主張するものであり、これらの両方は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２２年１月１０日に出願された米国特許出願第１７／５７２，５４４号に対する優先権を主張し、これは、２０２１年１月１４日に出願された仮特許出願第６３／１３７，４７０号に対する利益を主張するものであり、これらの両方は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
本開示は、無水ヨウ化水素（hydrogen iodide、ＨＩ）を製造するためのプロセスに関する。具体的には、本開示は、吸着、吸収及び／又は蒸留を用いてヨウ化水素（ＨＩ）から水を除去する方法に関する。
無水ヨウ化水素（ＨＩ）は、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、そして還元剤として使用され得る重要な工業化学物質である。ヨウ化水素（ＨＩ）の商業生産において、ヨウ素（Ｉ２）は、以下の式１に示されるように出発物質として使用することができる。
式１：
Ｈ２＋Ｉ２→２ＨＩ。
式１：
Ｈ２＋Ｉ２→２ＨＩ。
原料（ヨウ素及び水素）は、ＨＩとともに同伴され得る水を含有する。ヨウ化水素（ＨＩ）中の水の存在は、ほとんどの合金に対して腐食性であるヨウ化水素酸が生成され、それによって下流の製造及び処理装置に損傷を与える。更に、水、ヨウ素（Ｉ２）及びＨＩは、三成分混合物を形成することができる。水の存在は、この混合物の形成をもたらす可能性があり、これは生成物分離に有害な影響を及ぼし、収率の低下をもたらす可能性がある。
ヨウ化水素（ＨＩ）を乾燥させるためのいくつかの方法が、当技術分野で知られている。例えば、活性炭上で塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）を用いて、ハロゲン化水素を乾燥させることは、欧州特許出願公開第１０９２６７８（Ａ２）号に既に記載されている。しかしながら、この試薬は市販されておらず、製造するために費用がかかり、工業規模でヨウ化水素（ＨＩ）を乾燥させることを考慮するのが面倒である。
必要とされるのは、工業規模で実質的に水を含まないヨウ化水素（ＨＩ）を製造する方法である。
本出願は、水及びヨウ化水素（ＨＩ）を含む混合物から水を除去するための方法を提供する。
一実施形態において、ヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去する方法は、ヨウ化水素及び水を含む混合物を提供することと、混合物を吸着剤と接触させて混合物から水を選択的に吸着することと、を含む。
別の実施形態において、ヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去する方法は、ヨウ化水素及び水を含む混合物を提供することと、混合物を弱酸と接触させて混合物から水を吸収することと、を含む。
別の実施形態において、ヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去する方法は、ヨウ化水素及び水の混合物を提供することと、共沸蒸留によってヨウ化水素（ＨＩ）から水を分離して無水ヨウ化水素（ＨＩ）を生成することと、を含む。
本開示は、固体吸着剤、液体吸収剤、蒸留又はこれらの任意の組み合わせを使用して、ヨウ化水素（ＨＩ）及び水を含む混合物から水を除去するための方法を提供する。ヨウ化水素（ＨＩ）は、上記の式１に従って水素（Ｈ２）及びヨウ素（Ｉ２）の気相反応によって生成され得る。
無水ヨウ化水素は、実質的に水を含まない。すなわち、無水ヨウ化水素中の任意の水は、重量比で約５００百万分率、約３００ｐｐｍ、約２００ｐｐｍ、約１００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ、約５ｐｐｍ、約３ｐｐｍ、約２ｐｐｍ、若しくは約１ｐｐｍに満たない量にあるか、又は前述の値のうちのいずれか２つの間に定義される任意の値未満の量にある。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。
簡潔には、上記反応を介して無水ヨウ化水素（ＨＩ）を作製するための製造プロセスは、以下の工程：ｉ）固体ヨウ素（Ｉ２）の気化、ｉｉ）反応器中でのヨウ素（Ｉ２）及び水素（Ｈ２）の触媒気相反応、ｉｉｉ）ヨウ素（Ｉ２）回収及びリサイクル、ｉｖ）水素（Ｈ２）及びヨウ化水素（ＨＩ）の回収／リサイクル、並びにｖ）生成物精製を含む。このプロセスについては、以下で詳しく説明する。
これらのプロセスに関連して、望ましくない水の少なくとも２つの供給源が存在する。第一に、両方の出発物質－ヨウ素（Ｉ２）及び水素（Ｈ２）は、あるレベルの水を含有する。第二に、出発物質、特にヨウ素（Ｉ２）を取り扱う間、水の侵入は避けられない。それによってプロセスに運ばれた水は、プロセス内で濃縮されることになり得る。高レベルの水は、触媒の失活、装置の腐食の加速、及び副反応の増加の結果としての低下した収率を含むがこれらに限定されない、いくつかの有害な影響を有し得る。
いくつかの実施形態において、水が除去されるべきヨウ化水素及び水を含む混合物中の水の濃度は、約１００ｐｐｍ、約２００ｐｐｍ、約４００ｐｐｍ、約６００ｐｐｍ、約８００ｐｐｍ、約１，０００ｐｐｍ若しくは約１，２００ｐｐｍまで低くなり得、又は約１，４００ｐｐｍ、約１，６００ｐｐｍ、約１，８００ｐｐｍ、約２，０００ｐｐｍ、約２，２００ｐｐｍ若しくは約２，５００ｐｐｍまで高くなり得、又は例えば、約１００ｐｐｍ～約２，５００ｐｐｍ、約２００ｐｐｍ～約２，２００ｐｐｍ、約４００ｐｐｍ～約２，０００ｐｐｍ、約６００ｐｐｍ～約１，８００ｐｐｍ、約８００ｐｐｍ～約１，６００ｐｐｍ、約１，０００ｐｐｍ～約１，４００ｐｐｍ、約１，０００ｐｐｍ～約１，２００ｐｐｍ、約１，６００ｐｐｍ～約２，５００ｐｐｍ、若しくは約１，０００ｐｐｍ～約１，６００ｐｐｍなどの前述の値の任意の２つの間で定義される任意の範囲内であり得る。好ましくは、水が除去されるべきヨウ化水素及び水を含む混合物中の水の濃度は、約２００ｐｐｍ～約２，２００ｐｐｍである。より好ましくは、水が除去されるべきヨウ化水素及び水を含む混合物中の水の濃度は、約６００ｐｐｍ～約１，８００ｐｐｍである。最も好ましくは、水が除去されるべきヨウ化水素及び水を含む混合物中の水の濃度は、約６００ｐｐｍ～約１，６００ｐｐｍである。上記水濃度は、重量基準である。
本開示は、気相又は液相のいずれかのヨウ化水素（ＨＩ）からの水の除去のためのいくつかの方法を提供する。いくつかの実施形態において、水は、吸着剤によって除去される。吸着剤は、ヨウ化水素（ＨＩ）と、いくつかの実施形態において、存在し得る（Ｉ２）とも、適合性でなければならない。吸着剤は、ヨウ化水素（ＨＩ）及びヨウ素（Ｉ２）それら自体ではなく水を選択的に吸着する能力を有していなければならない。ヨウ化水素（ＨＩ）の反応性は、それをほとんどの工業用乾燥剤と不適合にし、この方法を困難にする。以下で更に説明するように、吸着剤及び条件の適切な選択によって、本明細書に記載の手順の様々な修正を使用して、ヨウ化水素（ＨＩ）を乾燥させることができる。更に、吸着剤を再生する能力が、望ましい。本開示はまた、吸収剤によってヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去することができる方法を提供する。本開示はまた、蒸留を用いてヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去することができる方法を提供する。
ヨウ化ニッケル（ＩＩ）吸着剤による水の除去
本開示は、ヨウ化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＩ２）を用いた水の除去を含む方法を提供する。ヨウ化ニッケル（ＩＩ）は、ヨウ化水素（ＨＩ）中の水を掃去するための乾燥剤として使用することができる。ヨウ化ニッケル（ＩＩ）は、バルク形態で使用されてもよく、又は例えばアルミナ、炭化ケイ素、若しくは炭素（例えば、活性炭）などの担体上に担持されてもよい。理論に束縛されるものではないが、アルミナ上に担持されたヨウ化ニッケル（ＩＩ）は、水と反応して、対応する六水和物（ＮｉＩ２（Ｈ２Ｏ）６）を形成し得る。
本開示は、ヨウ化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＩ２）を用いた水の除去を含む方法を提供する。ヨウ化ニッケル（ＩＩ）は、ヨウ化水素（ＨＩ）中の水を掃去するための乾燥剤として使用することができる。ヨウ化ニッケル（ＩＩ）は、バルク形態で使用されてもよく、又は例えばアルミナ、炭化ケイ素、若しくは炭素（例えば、活性炭）などの担体上に担持されてもよい。理論に束縛されるものではないが、アルミナ上に担持されたヨウ化ニッケル（ＩＩ）は、水と反応して、対応する六水和物（ＮｉＩ２（Ｈ２Ｏ）６）を形成し得る。
ＮｉＩ２（Ｈ２Ｏ）６は、潮解性であるが、その高い水除去能力は、ＨＩから水を除去するための適切な候補にする。水和錯体の形成後、乾燥剤は、熱重量分析（thermogravimetric analysis、ＴＧＡ）によって確認されるように、２００℃程度の低い温度で再生することができる。再生剤は、典型的には加熱された窒素又は空気である。
市販の吸着剤による水の除去
本開示は更に、市販の吸着剤の使用によるヨウ化水素（ＨＩ）からの水の除去を提供する。いくつかの吸着剤を評価して、ヨウ化水素（ＨＩ）ではなく水を選択的に吸着するそれらの能力を決定した。具体的には、以下に更に詳細に記載されるように、活性アルミナＦ－２００、活性アルミナＣＬＲ－２０４、Ｓｏｒｂｅａｄ ＷＳ（アルミノシリケートゲル）上の硝酸カルシウム、乾燥／焼成ハイドロタルサイト、合成ゼオライト及びリン酸亜鉛（Ｚｎ３（ＰＯ４）２）が、評価されて、様々な程度に、ＨＩに優先して水を選択的に吸着することが見出された。硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）はまた、ヨウ化水素（ＨＩ）ではなく水を選択的に吸着することができ、ヨウ化水素（ＨＩ）と適合性であり得ると考えられている。他の適切な市販の吸着剤としては、ＵＯＰからのＰ－１８８アルミナ、ＸＨ９活性アルミナ、合成ゼオライト及びシリカゲルが挙げられる。吸着剤は、バルク形態で使用されてもよく、又は例えばアルミナ、炭化ケイ素、若しくは炭素（例えば、活性炭）などの担体上に担持されてもよい。
本開示は更に、市販の吸着剤の使用によるヨウ化水素（ＨＩ）からの水の除去を提供する。いくつかの吸着剤を評価して、ヨウ化水素（ＨＩ）ではなく水を選択的に吸着するそれらの能力を決定した。具体的には、以下に更に詳細に記載されるように、活性アルミナＦ－２００、活性アルミナＣＬＲ－２０４、Ｓｏｒｂｅａｄ ＷＳ（アルミノシリケートゲル）上の硝酸カルシウム、乾燥／焼成ハイドロタルサイト、合成ゼオライト及びリン酸亜鉛（Ｚｎ３（ＰＯ４）２）が、評価されて、様々な程度に、ＨＩに優先して水を選択的に吸着することが見出された。硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）はまた、ヨウ化水素（ＨＩ）ではなく水を選択的に吸着することができ、ヨウ化水素（ＨＩ）と適合性であり得ると考えられている。他の適切な市販の吸着剤としては、ＵＯＰからのＰ－１８８アルミナ、ＸＨ９活性アルミナ、合成ゼオライト及びシリカゲルが挙げられる。吸着剤は、バルク形態で使用されてもよく、又は例えばアルミナ、炭化ケイ素、若しくは炭素（例えば、活性炭）などの担体上に担持されてもよい。
吸着剤が消費されると、すなわち、もはや十分な水の除去を提供することができないほど十分な水を吸着すると、吸着剤は、例えば、乾燥窒素又は乾燥空気中で、加熱することによって再生することができる。吸着剤は、吸着剤を、約１５０℃、約１７５°、約２００℃、約２２５℃若しくは約２５０℃ほどの低さの、又は約２７５℃、約３００℃、約３２５℃若しくは約３５０℃ほどの高さの温度まで、又は例えば、約１５０℃～約３５０℃、約１７５℃～約３２５℃、約２００℃～約３００℃、約２２５℃～約３００℃、約１５０℃～２５０℃、若しくは約２００℃～約３００℃などの前述の値のうちの任意の２つの間で定義される任意の範囲内の任意の温度まで、加熱することにより再生することができる。
使用時、いくつかの実施形態において、吸着剤を通る水／ＨＩ混合物のフロー速度は、初期の高い吸着熱を克服するために十分高く維持され、それによって、液体ヨウ化水素（ＨＩ）及び吸着剤床の温度を６５℃以下に維持する。これにより、ＨＩの分解又は吸着剤への損傷をもたらし得る、吸着剤床におけるホットスポットの形成を防止することができる。
シリカライト吸着剤による水の除去
本開示によって提供される更に別の方法は、シリカライトを用いたヨウ化水素（ＨＩ）からの水の除去である。シリカライトは、ＳｉＯ２の多孔質形態である。シリカライトは、ヨウ化水素（ＨＩ）と適合性であり、これは、前述のように、吸収剤において見出すことが困難な特性であり得る。以下に更に詳細に記載されるように、シリカライトは、高い水除去能力を有すると判定され、ヨウ化水素（ＨＩ）から水を除去するための適切な候補にしている。
本開示によって提供される更に別の方法は、シリカライトを用いたヨウ化水素（ＨＩ）からの水の除去である。シリカライトは、ＳｉＯ２の多孔質形態である。シリカライトは、ヨウ化水素（ＨＩ）と適合性であり、これは、前述のように、吸収剤において見出すことが困難な特性であり得る。以下に更に詳細に記載されるように、シリカライトは、高い水除去能力を有すると判定され、ヨウ化水素（ＨＩ）から水を除去するための適切な候補にしている。
吸着剤が消費されると、例えば乾燥窒素又は乾燥空気中で、加熱することによって吸着剤を再生することができる。吸着剤は、吸着剤を、約１５０℃、約１７５°、約２００℃、約２２５℃若しくは約２５０℃ほどの低さの、又は約２７５℃、約３００℃、約３２５℃若しくは約３５０℃ほどの高さの温度まで、又は例えば、約１５０℃～約３５０℃、約１７５℃～約３２５℃、約２００℃～約３００℃、約２２５℃～約３００℃、約１５０℃～２５０℃、若しくは約２００℃～約３００℃などの前述の値のうちの任意の２つの間で定義される任意の範囲内の任意の温度まで、加熱することにより再生することができる。
弱酸への吸収による水の除去
本開示は、酸への吸収によってヨウ化水素（ＨＩ）から水を除去することができる方法を更に提供する。好適な弱酸としては、例えば、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、メタリン酸（ＨＰＯ３）、及び酢酸（ＣＨ３ＣＯ２Ｈ）が挙げられる。本明細書で定義されるように、弱酸は、１未満の酸イオン化定数Ｋａを有する酸である。好ましくは、弱酸は、リン酸である。
本開示は、酸への吸収によってヨウ化水素（ＨＩ）から水を除去することができる方法を更に提供する。好適な弱酸としては、例えば、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、メタリン酸（ＨＰＯ３）、及び酢酸（ＣＨ３ＣＯ２Ｈ）が挙げられる。本明細書で定義されるように、弱酸は、１未満の酸イオン化定数Ｋａを有する酸である。好ましくは、弱酸は、リン酸である。
いくつかの実施形態において、気液混合接触器において、ヨウ化水素（ＨＩ）蒸気を液体弱酸と混合することによって、気相ヨウ化水素から水を除去することができる。接触器は、大気圧以上、及び周囲温度以上で操作されてもよい。乾燥ヨウ化水素（ＨＩ）蒸気は、接触器から排出され、所望であれば、更なる精製のために下流を通過してもよい。
気液混合接触器は、向流充填塔又は棚段塔であってもよい。ヨウ化水素（ＨＩ）蒸気は、底部から接触器に供給されてよく、頂部から排出されてよい。液体弱酸は、頂部から接触器に供給されてよく、底部から排出されてよい。代替的に、接触器は、ヨウ化水素（ＨＩ）蒸気及び液体弱酸フローの両方が同じ方向に流れる並流充填又は棚段塔であってもよい。
いくつかの実施形態において、水は、液液混合接触器中で、液体ヨウ化水素（ＨＩ）を液体弱酸と混合することによって、液体ヨウ化水素から除去され得る。接触器は、１００ｐｓｉｇ以上、及び周囲温度以上で操作されてもよい。乾燥ヨウ化水素（ＨＩ）液体は、接触器から排出され、所望であれば、更なる精製のために下流に通過してもよい。
液体弱酸吸収剤は、もはや十分に水を吸収することができないときにリサイクルされてもよい。リン酸が使用される場合、リン酸のパージは、吸収された水を除去することができ、これは、任意の残留ヨウ化水素を回収するための更なる処理のために別個のユニット動作に送られ得る。
別の代替方法では、接触器は、ヨウ化水素（ＨＩ）及び弱酸が完全に混合される混合タンクであってもよい。接触器は、排除器であってもよく、排除器を通って循環する液体弱酸は、排除器を通過するヨウ化水素（ＨＩ）と混合されてもよい。ヨウ化水素（ＨＩ）は、気相又は液相にあってもよい。
接触器は、単一ユニットである必要はないが、代替的に、ヨウ化水素（ＨＩ）蒸気から液体弱酸への水の吸収を増加させるために、直列の複数のユニットであってもよい。これは、弱酸の使用を少なくさせ、それにより、より経済的なプロセスが得られる。
共沸蒸留又は多段階フラッシュによる水の除去
本開示はまた、共沸蒸留によってヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去する方法を提供する。ハロゲン化水素化合物は、水と高沸点共沸混合物を形成し、蒸留によってハロゲン化水素から水を分離することができることが知られている。乾燥ＨＩは、塔頂で蒸留され、水に富んだ底部組成物が残り、これは上記の方法のいずれかで更に処理され得る。共沸蒸留は、圧力スイング及び抽出蒸留の両方を含む。
本開示はまた、共沸蒸留によってヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去する方法を提供する。ハロゲン化水素化合物は、水と高沸点共沸混合物を形成し、蒸留によってハロゲン化水素から水を分離することができることが知られている。乾燥ＨＩは、塔頂で蒸留され、水に富んだ底部組成物が残り、これは上記の方法のいずれかで更に処理され得る。共沸蒸留は、圧力スイング及び抽出蒸留の両方を含む。
多段階フラッシュ設定を用いると、水除去及びヨウ素（Ｉ２）回収効率は、蒸留塔を用いて達成される効率に近づくか、又はそれを超える。実施例７及び８（下記）は、分離段階の数及び還流比を変えることによって達成される広範囲の水除去及び生成物収率を示す。
いくつかの実施形態において、圧力は、約１０ｐｓｉａ、約２０ｐｓｉａ、約４０ｐｓｉａ、約６０ｐｓｉａ、約８０ｐｓｉａ、若しくは約１００ｐｓｉａほどの低さ、又は約１５０ｐｓｉａ、約２００ｐｓｉａ、約２５０ｐｓｉａ、約３００ｐｓｉａ、約３５０ｐｓｉａ、若しくは約４００ｐｓｉａほどの高さ、又は例えば、約１０ｐｓｉａ～約４００ｐｓｉａ、約２０ｐｓｉａ～約３５０ｐｓｉａ、約４０ｐｓｉａ～約３００ｐｓｉａ、約６０ｐｓｉａ～約２５０ｐｓｉａ、約８０ｐｓｉａ～約２００ｐｓｉａ、約１００ｐｓｉａ～約１５０ｐｓｉａ、若しくは約２０ｐｓｉａ～約２００ｐｓｉａなど、前述の値のうちの任意の２つの間で定義される任意の範囲内であり得る。好ましくは、圧力は、約８０ｐｓｉａ～約３００ｐｓｉａである。より好ましくは、圧力は、約１００ｐｓｉａ～約２５０ｐｓｉａである。最も好ましくは、圧力は、約１５０ｐｓｉａ～約２００ｐｓｉａである。
いくつかの実施形態において、いくつかの実施形態では、温度は約－４５℃、約－４０℃、約－３５℃、約－３０℃、約－２５℃、約－２０℃、約－１５℃、約－１０℃、約－５℃、若しくは約０℃ほどの低さ、又は、約５℃、約１０℃、約１５℃、約２０℃、約２５℃、約３０℃、約３５℃、約４０℃、約４５℃、約５０℃、約５５℃若しくは約６０℃ほどの高さ又は、例えば、約－４５℃～約６０℃、約－４０℃～約５０℃、約－３５℃～約４０℃、約－３０℃～約３０℃、約－２５℃～約２５℃、約－２０℃～約２０℃、約－１５℃～約１５℃、約－１０℃～約１０℃、約－５℃～約５℃、約－１５℃～約０℃、若しくは約－０℃～約２０℃など、前述の値のうちのいずれか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、温度は、約１５℃～約６０℃である。より好ましくは、温度は、約２５℃～約５５℃である。最も好ましくは、温度は、約４０℃～約５０℃である。
固体吸着剤、液体吸収剤及び共沸蒸留のみを使用して、ヨウ化水素（ＨＩ）及び水を含む混合物から水を除去するための方法を、上で説明したが、実施形態は、例えば図１及び図２に示すように、上で説明した方法のいずれかの任意の組み合わせを含むことが、理解される。
統合プロセスは、ヨウ化水素の製造のために使用され得る。図１は、この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の材料フローを含む。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添加され得る。固体ヨウ素１８のフローは、連続的又は断続的に、固体搬送システム（図示せず）によって又は重力によって、固体貯蔵タンク１６からヨウ素液化装置２０へ移送され、ここで、固体ヨウ素は、その融点を超えるがその沸点未満に加熱され、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が並列配置で使用され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からヨウ素気化装置２４へ流れる。ヨウ素液化装置２０は、液体ヨウ素２２のフロー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得る。代替的に又は付加的に、液体ヨウ素２２のフローは、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のフロー速度は、液体フロー制御装置２６によって制御されてもよい。ヨウ素気化装置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のフローを形成する。
水素１４のフロー速度は、ガスフロー制御装置３０で制御されてもよい。ヨウ素蒸気２８のフロー及び水素１４のフローは、過熱器３６に供給され、反応温度に加熱されて反応物流３８を形成する。反応物流３８は、反応器４０に供給され得る。
反応物流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、未反応水素並びに微量の水及び他の高沸点不純物を含み得る。
生成物流４４は、上流弁４６に供給され得る。上流弁４６は、生成物流４４をヨウ素除去工程に導くことができる。代替的に、生成物流４４を冷却器（図示せず）に通して、ヨウ素除去工程に送る前に熱の一部を除去してもよい。ヨウ素除去工程では、第１のヨウ素除去トレーン４８ａは、第１のヨウ素除去槽５０ａ及び第２のヨウ素除去槽５０ｂ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に冷却され、ヨウ素の少なくとも一部を凝縮するか又はそれから昇華する能力を奪って、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、更に粗ヨウ化水素生成物流５４を生成してもよい。
第１のヨウ素除去トレーン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のヨウ素除去トレーン４８ａは、並列配置で動作する２つ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み得ることを理解されたい。第１のヨウ素除去トレーン４８ａは、単一のヨウ素除去槽からなり得ることも理解されたい。ヨウ素除去槽のいずれかは、熱交換器を含んでもよいか、又は熱交換器の形態にあってもよいことが、更に理解される。連続した容器を組み合わせて、複数の冷却段階を有する単一の容器にすることができることも理解される。
第１のヨウ素除去槽５０ａで捕集されたヨウ素は、第１のヨウ素リサイクル流５６ａを形成し得る。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のヨウ素リサイクル流５６ｂを形成し得る。第１のヨウ素リサイクル流５６ａ及び第２のヨウ素リサイクル流５６ｂの各々は、図のようにヨウ素液化装置２０及び／又はヨウ素気化装置２４に連続的又は断続的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のヨウ素除去トレーン４８ｂへ選択的に導くように構成され得る。第２のヨウ素除去トレーン４８ｂは、上述のように、第１のヨウ素除去トレーン４８ａと実質的に同様であってもよい。第１のヨウ素除去トレーン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したら、上流弁４６を選択して、生成物流４４を第１のヨウ素除去トレーン４８ａから第２のヨウ素除去トレーン４８ｂへ導いてもよい。ほぼ同時に、第１のヨウ素除去トレーン４８ａ又は第２のヨウ素除去トレーン４８ｂのいずれかからヨウ素生成物の粗生成物の流れ５４を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、第２のヨウ素除去トレーン４８ｂからのヨウ化水素生成物流５４を誘導してもよく、それによって、生成物流４４からヨウ素を除去して粗ヨウ化水素生成物流５４を生成するプロセスは、中断されないまま継続することができる。生成物流４４がもはや第１のヨウ素除去トレーン４８ａに導かれなくなると、第１のヨウ素除去トレーン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、それによって、液化ヨウ素が、第１のヨウ素除去トレーン４８ａの第１のヨウ素リサイクル流５６ａ及び第２のヨウ素リサイクル流５６ｂを通ってヨウ素液化装置２０へ流れることができる。
プロセスが継続するにつれて、第２のヨウ素除去トレーン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、固体ヨウ素を除去するために有益な十分な固体ヨウ素を蓄積したら、上流弁４６を選択して、生成物流４４を第２のヨウ素除去トレーン４８ｂから第１のヨウ素除去トレーン４８ａへ戻して導いてもよく、また下流弁５８を選択して、粗ヨウ化水素生成物流５４を第１のヨウ素除去トレーン４８ａから導いてもよく、それによって、生成物流４４からヨウ素を除去して粗ヨウ化水素生成物流５４を生成するプロセスが、中断されずに継続することができる。生成物流４４がもはや第２のヨウ素除去トレーン４８ｂに導かれなくなると、第２のヨウ素除去トレーン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、それによって、液化ヨウ素が、第２のヨウ素除去トレーン４８ｂの第１のヨウ素リサイクル流５６ａ及び第２のヨウ素リサイクル流５６ｂを通ってヨウ素液化装置２０へ流れることができる。第１のヨウ素除去トレーン４８ａと第２のヨウ素除去トレーン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リサイクルすることができる。
上記のように、液体ヨウ素は、第１のヨウ素除去トレーン４８ａ及び第２のヨウ素除去トレーン４８ｂの第１のヨウ素リサイクル流５６ａ及び第２のヨウ素リサイクル流５６ｂを通ってヨウ素液化装置２０へ流れることができる。代替的に、液体ヨウ素は、第１のヨウ素除去トレーン４８ａ及び第２のヨウ素除去トレーン４８ｂの第１のヨウ素リサイクル流５６ａ及び第２のヨウ素リサイクル流５６ｂを通ってヨウ素気化装置２４へ流れ、ヨウ素液化装置２０及び液体フロー制御装置２６を迂回してもよい。
図１に示す統合プロセス１０では、粗ヨウ化水素生成物流５４を第１の容器６０に供給する。第１の容器６０は、ＨＩから水を吸着又は吸収する際に使用するのに好適なものとして上述した固体吸着剤又は液体吸収剤のいずれかを含む。生成物流５４から水の大部分を除去して生成物流５５を生成することにより、下流装置が水／ＨＩの組み合わせの腐食性作用から保護される。いくつかの実施形態において、第１の容器６０を通るフロー速度は、初期の高い吸着熱を克服するのに十分であり、それによって、精製されたヨウ化水素（ＨＩ）及び乾燥剤床の温度を６５℃以下に維持する。
第１の容器６０からの生成物流５５を圧縮機８０に供給して、粗ヨウ化水素生成物流５５の圧力を上昇させ、水素及びヨウ化水素の回収を促進する。圧縮機８０は、粗ヨウ化水素生成物流５５の圧力を、反応器４２の動作圧力よりも高い分離圧力まで上昇させて、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、第２の容器８７を通過して生成物流８３を生成することができる。第２の容器８７は、ＨＩから水を吸着又は吸収する際に使用するのに好適なものとして上述した固体吸着剤又は液体吸収剤のいずれかを含む。第２の容器８７は、第１の容器６０に加えて、又は第１の容器６０の代わりであってもよい。いくつかの実施形態において、第２の容器８７を通るフロー速度は、初期の高い吸着熱を克服するのに十分であり、それによって、精製されたヨウ化水素（ＨＩ）及び乾燥剤床の温度を６５℃以下に維持する。
圧縮された生成物流８３は分縮機８４に送られ、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の、未反応水素などの低沸点物質からの分離のために、１段階フラッシュ冷却に供される。分縮機８４からの水素及びいくらかのヨウ化水素を含むリサイクル流８６は、反応器４０に戻してリサイクルされ得る。
ヨウ化水素、微量の残留未反応ヨウ素及び微量の水を含む分縮機８４からの底部流８８は、生成物塔９０に供給され得る。生成物塔９０は、残留未反応ヨウ素及び他の高沸点化合物を、ヨウ化水素から分離のために、構成することができる。未反応のヨウ素を含む生成物塔９０の底部流９２は、ヨウ素液化装置２０にリサイクルされてもよい。代替的に、未反応のヨウ素を含む生成物塔９０の底部流９２は、ヨウ素気化装置２４へ戻してリサイクルされてもよい。得られた精製ヨウ化水素生成物は、生成物塔９０の塔頂流９４から捕集され得る。パージ流９６を生成物塔９０から取り出して、低沸点不純物の蓄積を制御することができる。パージ流９６の一部は、反応器４０に戻してリサイクルされてよく、他の部分は廃棄され得る。塔頂流９４及び、場合により還流流（図示せず）を第３の容器９８に供給して、生成物流９５を生成する。第３の容器９８は、ＨＩから水を吸着又は吸収する際に使用するのに好適なものとして上述した固体吸着剤又は液体吸収剤のいずれかを含む。第３の容器９８は、第１の容器６０又は第２の容器８７のいずれかに加えて、又はその代わりであってもよい。いくつかの実施形態において、第３の容器９８を通るフロー速度は、初期の高い吸着熱を克服するのに十分であり、それによって、精製されたヨウ化水素（ＨＩ）及び乾燥剤床の温度を６５℃以下に維持する。
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。図２に示す統合プロセス１００は、第３の容器９８が分離装置１０２に置き換えられていることを除いて、図１を参照して上述した統合プロセス１０と同じである。分離装置は、ＨＩから水を除去するように構成された共沸蒸留塔であってもよい。代替的に、分離装置１０２は、多段階フラッシュシステムであってもよい。水は、底部流１０４中で除去される。底部流１０４は、塔頂流９４よりも水が豊富である。底部流１０４は、底部流１０４中に残留するヨウ化水素（ＨＩ）から水を除去するために、上述の方法のいずれかによって更に処理することができる。代替的に又は追加的に、底部流１０４を廃棄してもよい。
本発明は、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、「前述の値のうちのいずれか２つの間で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、一対の値は、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。
本明細書で使用するとき、量に関連して使用される「約」という修飾語は、記述された値を含み、文脈によって規定される意味を有する（例えば、それは、特定の量の測定に関連する誤差の程度を少なくとも含む）。ある範囲の文脈で使用される場合、「約」という修飾語はまた、２つの端点の絶対値によって定義される範囲を開示するとも考えられる。
以下の非限定的な実施例は、本開示を例解することに役立つ。
実施例１：吸着剤の選択
この実施例では、吸着剤の選択を、異なる吸着剤を水及びヨウ化水素（ＨＩ）に曝露することによって試験した。実験は、室温で行った。
この実施例では、吸着剤の選択を、異なる吸着剤を水及びヨウ化水素（ＨＩ）に曝露することによって試験した。実験は、室温で行った。
約２ｇの吸着剤を別々のガラスバイアルに充填し、これをデシケーターに入れた。デシケーター内の乾燥剤を、水を含むビーカーと交換した。デシケーターのキャップを元に戻し、通気口を閉じて周囲から隔離した。吸着剤を、３日間曝露した。以下の表１に示すように、熱重量分析－質量分析（thermogravimetric analysis-mass spectrometry、ＴＧＡ－ＭＳ）によって、吸着剤を分析した。
ヨウ化水素（ＨＩ）への曝露を分析するために、吸着剤を１５０ｍＬのサンプルシリンダーに入れ、これを２５０ｐｓｉｇで圧力チェックし、次いで排気し、１５０～２００ｇのヨウ化水素（ＨＩ）を充填した。ヨウ化水素（ＨＩ）は、約５００ｐｐｍのヨウ素（Ｉ２）を含有していた。サンプルシリンダーを、室温で２１日間直立させた。曝露された吸着剤は、アルミナ（Ｆ２００）、合成ゼオライトから作製されたモレキュラーシーブ（４Ａ）、シリカゲル、ハイドロタルサイト、及びアルミナ上に担持されたヨウ化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＩ２）を含んでいた。
ヨウ化水素（ＨＩ）に室温で２１日間曝露した後、吸着剤の外観を、ヨウ化水素（ＨＩ）との適合性の指標として使用した。アルミナ、シリカゲル及びハイドロタルサイトは、おそらくヨウ化水素（ＨＩ）中の残留ヨウ素（Ｉ２）の吸着のために変色したが、ヨウ化水素（ＨＩ）と適合性であるようであった。
表１は、ＴＧＡによって決定されるように、評価された吸着剤に関する両方のＳＴＰ（１ａｔｍ及び０℃）及び５２℃での水吸着能力を提供する。表１及び上記の吸着剤の外観を考慮すると、アルミナ、シリカゲル及びヨウ化ニッケル（ＩＩ）は、ヨウ化水素（ＨＩ）と適合性であり、ヨウ化水素（ＨＩ）の存在下でそれらの水吸着能力の大部分を保持することが見出された。
実施例２：気相におけるＨＩからの水の除去
この実施例において、ＨＩからの水の除去における選択性が実証される。ガラス容器（約３Ｌ容量の空のデシケーター）に、４０ｇの各吸着剤：Ｆ２００（活性アルミナ）、ＣＬＲ２０４（活性アルミナ）、硝酸カルシウムを有するＳｏｒｂｅａｄ ＷＳ（シリカゲル）、ハイドロタルサイト（乾燥）、ハイドロタルサイト（焼成）、及びリン酸亜鉛（Ｚｎ３（ＰＯ４）２）を含むビーカーを入れた。各ビーカーに、ＨＩ（５７％）及び水（４３％）の８０ｇの混合物を添加した。デシケーターの蓋を密封し、デシケーターを周囲温度約２２～２５℃で維持した。特定の間隔で、吸着剤の１ｇのサンプルを取り出し、分析して、重量増加及びそれぞれにおける吸着されたＨＩの量を決定した。吸着されたＨＩの量は、水中への抽出に続くクロマトグラフィー（ＩＣ）によって測定されたヨウ化物濃度から導かれた。吸着された水の量は、材料の全重量増加から吸着されたＨＩの重量を差し引くことによって、得られた。各吸着剤のデータを、以下の表２～６に要約する。データから分かるように、全ての材料は、室温及び約１ａｔｍで水中で５７％ＨＩに曝露されたときに主に水を吸着する。
この実施例において、ＨＩからの水の除去における選択性が実証される。ガラス容器（約３Ｌ容量の空のデシケーター）に、４０ｇの各吸着剤：Ｆ２００（活性アルミナ）、ＣＬＲ２０４（活性アルミナ）、硝酸カルシウムを有するＳｏｒｂｅａｄ ＷＳ（シリカゲル）、ハイドロタルサイト（乾燥）、ハイドロタルサイト（焼成）、及びリン酸亜鉛（Ｚｎ３（ＰＯ４）２）を含むビーカーを入れた。各ビーカーに、ＨＩ（５７％）及び水（４３％）の８０ｇの混合物を添加した。デシケーターの蓋を密封し、デシケーターを周囲温度約２２～２５℃で維持した。特定の間隔で、吸着剤の１ｇのサンプルを取り出し、分析して、重量増加及びそれぞれにおける吸着されたＨＩの量を決定した。吸着されたＨＩの量は、水中への抽出に続くクロマトグラフィー（ＩＣ）によって測定されたヨウ化物濃度から導かれた。吸着された水の量は、材料の全重量増加から吸着されたＨＩの重量を差し引くことによって、得られた。各吸着剤のデータを、以下の表２～６に要約する。データから分かるように、全ての材料は、室温及び約１ａｔｍで水中で５７％ＨＩに曝露されたときに主に水を吸着する。
表２は、水中で５７％のヨウ化水素（ＨＩ）への曝露後のＦ２００アルミナ吸着剤についての水及びＨＩの両方の吸着を示す。全ての場合において、水は、選択的に（＞９９％）吸着された。
表３は、水中で５７％のヨウ化水素（ＨＩ）への曝露後のＣＬＲ－２０４アルミナ吸着剤についての水及びＨＩの両方の吸着を示す。
表４は、水中で５７％のヨウ化水素（ＨＩ）への曝露後の硝酸カルシウム吸着剤を有するＳｏｒｂｅａｄ ＷＳ（シリカゲル）についての水及びＨＩの両方の吸着を示す。
表５は、水中で５７％のヨウ化水素（ＨＩ）への曝露後の乾燥ハイドロタルサイト吸着剤についての水及びＨＩの両方の吸着を示す。
表６は、水中で５７％のヨウ化水素（ＨＩ）への曝露後のリン酸亜鉛（Ｚｎ３（ＰＯ４）２）吸着剤についての水及びＨＩの両方の吸着を示す。
実施例３：シリカライトの水保持能力の測定
シリカライトの静的水分容量を、Ｓｅｔａｒａｍ（Ｆｒａｎｃｅ）から入手可能なＬａｂＳｙｓ Ｅｖｏ ＴＧＡ／ＤＳＣ機器での熱重量分析（ＴＧＡ－ＭＳ）によって分析した。ＴＧＡは、浴ガスとしてヘリウムを用いて、ランプ及び等温ＴＧＡを使用して行った。２７．７ｍｇのサンプルを、０．４秒／ｐｔのサンプリング速度及び５０ｍＬ／分のヘリウムのサンプルマスフロー制御（mass flow control、ＭＦＣ）速度で分析した。初期温度を３０℃に設定し、その後のプロトコルは以下の通りであった：１０．００℃／分で２５０℃まで勾配をつけて、２５０℃で４時間保持して、１０．００℃／分で６００℃まで勾配をつけて、６００℃で１時間保持して、５０．００℃／分で３０℃まで勾配をつける。
シリカライトの静的水分容量を、Ｓｅｔａｒａｍ（Ｆｒａｎｃｅ）から入手可能なＬａｂＳｙｓ Ｅｖｏ ＴＧＡ／ＤＳＣ機器での熱重量分析（ＴＧＡ－ＭＳ）によって分析した。ＴＧＡは、浴ガスとしてヘリウムを用いて、ランプ及び等温ＴＧＡを使用して行った。２７．７ｍｇのサンプルを、０．４秒／ｐｔのサンプリング速度及び５０ｍＬ／分のヘリウムのサンプルマスフロー制御（mass flow control、ＭＦＣ）速度で分析した。初期温度を３０℃に設定し、その後のプロトコルは以下の通りであった：１０．００℃／分で２５０℃まで勾配をつけて、２５０℃で４時間保持して、１０．００℃／分で６００℃まで勾配をつけて、６００℃で１時間保持して、５０．００℃／分で３０℃まで勾配をつける。
質量分析（mass spectrometry、ＭＳ）は、Ｐｆｆｉｅｆｅｒ Ｖａｃｕｕｍから入手可能なＯｍｎｉｓｔａｒ ＧＣＤ３２０機器で行った。分析は、４～３００のｍ／ｚ範囲でスキャンモードで行った。高周波（radio frequency、ＲＦ）極性は正であり、二次電子増倍管（secondary electron multiplier、ＳＥＭ）検出器を使用した。データサンプリング速度は２００ｍｓ／ａｍｕであり、サンプルの前にブランクを流した。
この機器に使用されるＡｌ２Ｏ３パンは、３５％ＨＣｌ中に一晩浸漬され、超高純度Ｈ２Ｏを用いてすすがれ、次いで、汚染物質を除去するために８００℃で８時間にわたって炉内で焼成された。全てのパンを、使用前に１２５℃のオーブン中で保存した。
この試験の結果を図３及び図４に示す。図３は、シリカライトと水を合わせた初期質量が２６ｍｇであったことを示している。２５０℃で１５，０００秒間の水の除去後、乾燥シリカライトの質量は２１．０ｍｇであった。図４は、シリカライトサンプル中の水の量の経時的な減少を示す。乾燥シリカライトの保水容量は、２つの値の差を乾燥シリケートの質量で割り、次いで１００を掛けて、以下の式２に示すように重量パーセンテージ（２３．８）を求めることによって決定される。
式２
［（２６－２１）／２１］×１００＝２３．８重量％
この値は、１００ポンド毎の乾燥シリカライトが、２３．８ポンドの水を吸着できることを示している。
式２
［（２６－２１）／２１］×１００＝２３．８重量％
この値は、１００ポンド毎の乾燥シリカライトが、２３．８ポンドの水を吸着できることを示している。
実施例４：シリカライトを用いたＨＩからの水の除去
この実施例では、シリカライト吸着剤を用いたＨＩ及び水の混合物からの水の除去を、実証することができる。５：１のＬ／Ｄ比を有する容器に、１０００ポンドの新たに充填したシリカライト乾燥剤を充填することができる。３０℃で１０００重量ｐｐｍの水を有する液体ＨＩ混合物を、５ＧＰＭの速度で容器中にポンプ輸送することができる。排出される液体ＨＩ混合物は、５０重量ｐｐｍ未満の水を含有することができる。連続的な動的動作では、物質移動、再生後の残留水分含有量、並びに吸着剤の経時変化及び／又は不純物の共吸着による吸着効率の損失を説明するために、静的容量の保守的な５０％が想定される。
この実施例では、シリカライト吸着剤を用いたＨＩ及び水の混合物からの水の除去を、実証することができる。５：１のＬ／Ｄ比を有する容器に、１０００ポンドの新たに充填したシリカライト乾燥剤を充填することができる。３０℃で１０００重量ｐｐｍの水を有する液体ＨＩ混合物を、５ＧＰＭの速度で容器中にポンプ輸送することができる。排出される液体ＨＩ混合物は、５０重量ｐｐｍ未満の水を含有することができる。連続的な動的動作では、物質移動、再生後の残留水分含有量、並びに吸着剤の経時変化及び／又は不純物の共吸着による吸着効率の損失を説明するために、静的容量の保守的な５０％が想定される。
代替的に、上述の乾燥動作は、ＨＩ混合物が容器内で所望の水濃度レベルに達するまで、より高い流量（例えば、５０ＧＰＭ）で容器から液体ＨＩ混合物を循環させることによって、行うこともできる。
具体的には、吸着剤、シリカライトを塔に充填し、粗い水含有ＨＩを、塔を通して循環させて所望の純度を得ることができる。ＨＩを、気相又は液相で塔に供給することができる。好ましくは、循環は室温で行われる。この方法は、高純度ヨウ化水素（ＨＩ）を作製するための最終処理工程としての任意の蒸留に先行してもよい。
実施例５：活性アルミナを用いた液体ＨＩからの水の除去
この実施例では、アルミナ吸着剤を使用して水及びＨＩの混合物からの水の除去を実証することができる。５：１のＬ／Ｄ比を有する容器に、１０００ポンドの新たに充填した活性アルミナ乾燥剤を充填することができる。３０℃で１０００重量ｐｐｍの含水量を有する液体ヨウ化水素（ＨＩ）混合物を、５０ＧＰＭの速度で容器中にポンプ輸送することができる。このフロー速度は、初期の高い吸着熱を克服するのに十分であってよく、それによって、精製された液体ヨウ化水素（ＨＩ）及び乾燥剤床の温度を６５℃以下に維持することができる。
この実施例では、アルミナ吸着剤を使用して水及びＨＩの混合物からの水の除去を実証することができる。５：１のＬ／Ｄ比を有する容器に、１０００ポンドの新たに充填した活性アルミナ乾燥剤を充填することができる。３０℃で１０００重量ｐｐｍの含水量を有する液体ヨウ化水素（ＨＩ）混合物を、５０ＧＰＭの速度で容器中にポンプ輸送することができる。このフロー速度は、初期の高い吸着熱を克服するのに十分であってよく、それによって、精製された液体ヨウ化水素（ＨＩ）及び乾燥剤床の温度を６５℃以下に維持することができる。
実施例６：弱酸による水の除去
この実施例では、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）を使用して水及びＨＩの混合物からの水の除去を実証することができる。硫酸（Ｈ２ＳＯ４）でフルオロカーボンを乾燥させ、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）のより高い水圧を調整するための同様の方法に基づいて、この実施例の方法は、１００重量ｐｐｍ未満の含水量を有するヨウ化水素（ＨＩ）をもたらすであろうことが推定される。
この実施例では、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）を使用して水及びＨＩの混合物からの水の除去を実証することができる。硫酸（Ｈ２ＳＯ４）でフルオロカーボンを乾燥させ、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）のより高い水圧を調整するための同様の方法に基づいて、この実施例の方法は、１００重量ｐｐｍ未満の含水量を有するヨウ化水素（ＨＩ）をもたらすであろうことが推定される。
２５００重量ｐｐｍの含水量を有するヨウ化水素（ＨＩ）蒸気を、２５℃及び６０ｐｓｉａで動作する向流充填塔に、底部から１０００ポンド／時間の速度で通すことができる。９４％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）を、塔の頂部から循環させることができる。リン酸（Ｈ３ＰＯ４）を循環させる速度は、十分な液体分布及び物質移動の両方を達成するために、約１０，０００ポンド／時であると計算される。典型的には、循環リン酸（Ｈ３ＰＯ４）が、９０重量％リン酸（Ｈ３ＰＯ４）に達するまで、この規模の２００ガロン又は２５００ポンドの９４重量％リン酸（Ｈ３ＰＯ４）のリザーバーが使用され、その時点で、消費された酸は廃棄され、新鮮なアリコートと交換される。９４重量％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）の推定消費量は、ヨウ化水素（ＨＩ）１０００ポンド当たり６０ポンドである。回収された９９７．５ポンドの生成物は、約９９７．５ポンドのヨウ化水素（ＨＩ）及び約０．０６ポンドの水、又は約６０ｐｐｍの水を含有する。
充填物のタイプ及びサイズに応じて、直径約１８インチ及び高さ１８フィートの充填塔は、１０００ポンド／時の速度でヨウ化水素（ＨＩ）蒸気の乾燥プロセスを実施するのに十分である。
実施例７：共沸蒸留による液体ＨＩからの水の除去
この実施例では、共沸蒸留を用いた水及びＨＩの混合物からの水の除去を実証する。Ａｓｐｅｎシミュレーションを使用して、この実施例に記載される方法は、１０重量ｐｐｍ未満の含水量を有するヨウ化水素（ＨＩ）をもたらすであろうことが推定される。
この実施例では、共沸蒸留を用いた水及びＨＩの混合物からの水の除去を実証する。Ａｓｐｅｎシミュレーションを使用して、この実施例に記載される方法は、１０重量ｐｐｍ未満の含水量を有するヨウ化水素（ＨＩ）をもたらすであろうことが推定される。
２５００重量ｐｐｍの含水量を有する１０００ポンドのヨウ化水素（ＨＩ）を、３つの理論段に加えてリボイラー及び凝縮器を有する蒸留塔に供給することができる。動作還流比の仕様は、質量基準で０．３として与えられ、運転圧力は、１１５ｐｓｉａとして与えられる。これらの動作条件下で、塔の塔頂からの推定ＨＩ回収率は、１０重量ｐｐｍ未満である水を伴い、９９％超である。蒸留塔底部は、１０ポンド／時未満のＨＩ及び２．５ポンド／時の水を含有する。
実施例８：単段フラッシュによる液体ＨＩからの水の除去
この実施例では、単段フラッシュを用いた水及びＨＩの混合物からの水の除去を実証する。Ａｓｐｅｎシミュレーションを使用して、本実施例の方法は、４００重量ｐｐｍ未満の含水量を有するヨウ化水素（ＨＩ）をもたらすであろうことが推定される。
この実施例では、単段フラッシュを用いた水及びＨＩの混合物からの水の除去を実証する。Ａｓｐｅｎシミュレーションを使用して、本実施例の方法は、４００重量ｐｐｍ未満の含水量を有するヨウ化水素（ＨＩ）をもたらすであろうことが推定される。
２５００重量ｐｐｍの含水量を有する１０００ポンドの液体ヨウ化水素（ＨＩ）を、１１５ｐｓｉａの動作圧力で単段フラッシュユニットに供給する。ユニットでは、入ってくるヨウ化水素（ＨＩ）の９６．４％が頂部にフラッシュされ、底部に水が残る。
態様
態様１は、ヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去する方法である。この方法は、ヨウ化水素及び水を含む混合物を提供することと、混合物を吸着剤と接触させて混合物から水を選択的に吸着させることと、を含む。
態様１は、ヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去する方法である。この方法は、ヨウ化水素及び水を含む混合物を提供することと、混合物を吸着剤と接触させて混合物から水を選択的に吸着させることと、を含む。
態様２は、提供する工程において、混合物が約１００ｐｐｍ～約２，５００ｐｐｍの水濃度を有する、態様１に記載の方法である。
態様３は、提供する工程において、混合物が約２００ｐｐｍ～約２，２００ｐｐｍの水濃度を有する、態様１に記載の方法である。
態様４は、提供する工程において、混合物が約６００ｐｐｍ～約１，８００ｐｐｍの水濃度を有する、態様１に記載の方法である。
態様５は、提供する工程において、混合物が約６００ｐｐｍ～約１，６００ｐｐｍの水濃度を有する、態様１に記載の方法である。
態様６は、接触させる工程において、混合物は気相にある、態様１～５のいずれかに記載の方法である。
態様７は、接触させる工程において、混合物は液相にある、態様１～５のいずれかに記載の方法である。
態様８は、吸着剤が、ヨウ化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＩ２）、活性アルミナ、天然又は合成ゼオライト、シリカゲル、ハイドロタルサイト、リン酸亜鉛（Ｚｎ３（ＰＯ４）２）、シリカライト及び硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）からなる群から選択される、態様１～７のいずれかに記載の方法である。
態様９は、吸着剤が、ヨウ化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＩ２）、活性アルミナ、天然又は合成ゼオライト、シリカゲル、リン酸亜鉛（Ｚｎ３（ＰＯ４）２）及びシリカライトからなる群から選択される、態様１～７のいずれかに記載の方法である。
態様１０は、吸着剤が活性アルミナ及びシリカゲルからなる群から選択される、態様１～７のいずれかに記載の方法である。
態様１１は、吸着剤がヨウ化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＩ２）を含む、態様１～７のいずれかに記載の方法である。
態様１２は、吸着剤を１５０℃～３５０℃の温度に加熱することによって吸着剤を再生することを更に含む、態様１～１１のいずれかに記載の方法である。
態様１３は、接触させる工程の後、混合物の含水量が５００重量ｐｐｍ以下である、態様１～１２のいずれかに記載の方法である。
態様１４は、接触させる工程の後、混合物の含水量が１００重量ｐｐｍ以下である、態様１～１２のいずれかに記載の方法である。
態様１５は、接触させる工程の後、混合物の含水量が１０重量ｐｐｍ以下である、態様１～１２のいずれかに記載の方法である。
態様１６は、接触させる工程の後、混合物の含水量が１重量ｐｐｍ以下である、態様１～１２のいずれかに記載の方法である。
態様１７は、ヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去する方法である。この方法は、ヨウ化水素及び水を含む混合物を提供することと、混合物を弱酸と接触させて混合物から水を吸収させることと、を含む。
態様１８は、提供する工程において、混合物が約１００ｐｐｍ～約２，５００ｐｐｍの水濃度を有する、態様１７に記載の方法である。
態様１９は、提供する工程において、混合物が約２００ｐｐｍ～約２，２００ｐｐｍの水濃度を有する、態様１７に記載の方法である。
態様２０は、提供する工程において、混合物が約６００ｐｐｍ～約１，８００ｐｐｍの水濃度を有する、態様１７に記載の方法である。
態様２１は、提供する工程において、混合物が約６００ｐｐｍ～約１，６００ｐｐｍの水濃度を有する、態様１７に記載の方法である。
態様２２は、弱酸が、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、メタリン酸（ＨＰＯ３）、及び酢酸からなる群から選択される、態様１７～２１のいずれかに記載の方法である。
態様２３は、弱酸がリン酸（Ｈ３ＰＯ４）からなる、態様２２に記載の方法である。
態様２４は、接触させる工程において、混合物が、バス液（bas-liquid）混合接触器、向流充填又は棚段塔、並流充填又は棚段塔、液液混合接触器、混合容器、及び排除器からなる群から選択される接触器内で、弱酸と接触する、態様１７～２３のいずれかに記載の方法である。
態様２５は、接触させる工程の後、混合物の含水量が５００重量ｐｐｍ以下である、態様１７～２４のいずれかに記載の方法である。
態様２６は、接触させる工程の後、混合物の含水量が１００重量ｐｐｍ以下である、態様１７～２４のいずれかに記載の方法である。
態様２７は、接触させる工程の後、混合物の含水量が１０重量ｐｐｍ以下である、態様１７～２４のいずれかに記載の方法である。
態様２８は、接触させる工程の後、混合物の含水量が１重量ｐｐｍ以下である、態様１７～２４のいずれかに記載の方法である。
態様２９は、ヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去する方法である。この方法は、ヨウ化水素及び水の混合物を提供することと、共沸蒸留によってヨウ化水素（ＨＩ）から水を分離して無水ヨウ化水素（ＨＩ）を生成することと、を含む。
態様３０は、提供する工程において、混合物が約１００ｐｐｍ～約２，５００ｐｐｍの水濃度を有する、態様２９に記載の方法である。
態様３１は、提供する工程において、混合物が約２００ｐｐｍ～約２，２００ｐｐｍの水濃度を有する、態様２９に記載の方法である。
態様３２は、提供する工程において、混合物が約６００ｐｐｍ～約１，８００ｐｐｍの水濃度を有する、態様２９に記載の方法である。
態様３３は、提供する工程において、混合物が約６００ｐｐｍ～約１，６００ｐｐｍの水濃度を有する、態様２９に記載の方法である。
態様３４は、分離させる工程において、共沸蒸留が多段階フラッシュを含む、態様２９～３３のいずれかに記載の方法である。
態様３５は、分離させる工程において、共沸蒸留の圧力が約１０ｐｓｉａ～約４００ｐｓｉａである、態様２９～３４のいずれかに記載の方法である。
態様３６は、分離させる工程において、共沸蒸留の圧力が約８０ｐｓｉａ～約３００ｐｓｉａである、態様２９～３４のいずれかに記載の方法である。
態様３７は、分離させる工程において、共沸蒸留の圧力が約１００ｐｓｉａ～約２５０ｐｓｉａである、態様２９～３４のいずれかに記載の方法である。
態様３８は、分離させる工程において、共沸蒸留の圧力が約１５０ｐｓｉａ～約２００ｐｓｉａである、態様２９～３４のいずれかに記載の方法である。
態様３９は、分離させる工程において、共沸蒸留の温度が約－４５℃～約６０℃である、態様２９～３８のいずれかに記載の方法である。
態様４０は、分離させる工程において、共沸蒸留の温度が約１５℃～約６０℃である、態様２９～３８のいずれかに記載の方法である。
態様４１は、分離させる工程において、共沸蒸留の温度が約２５℃～約５５℃である、態様２９～３８のいずれかに記載の方法である。
態様４２は、分離させる工程において、共沸蒸留の温度が約４０℃～約５０℃である、態様２９～３８のいずれかに記載の方法である。
態様４３は、分離させる工程の後、混合物の含水量が５００重量ｐｐｍ以下である、態様２９～４２のいずれかに記載の方法である。
態様４４は、分離させる工程の後、混合物の含水量が１００重量ｐｐｍ以下である、態様２９～４２のいずれかに記載の方法である。
態様４５は、分離させる工程の後、混合物の含水量が１０重量ｐｐｍ以下である、態様２９～４２のいずれかに記載の方法である。
態様４６は、分離させる工程の後、混合物の含水量が１重量ｐｐｍ以下である、態様２９～４２のいずれかに記載の方法である。
態様４７は、ヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去する方法である。この方法は、ヨウ化水素及び水を含む混合物を提供することであって、混合物が約６００ｐｐｍ～約１，６００ｐｐｍの水濃度を有する、提供することと、混合物を吸着剤と接触させて、混合物から水を選択的に吸着させることであって、接触させる工程の後、混合物の含水量が１重量ｐｐｍ以下であることと、を含む。
態様４８は、ヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去する方法である。この方法は、ヨウ化水素及び水を含む混合物を提供することであって、混合物が約６００ｐｐｍ～約１，６００ｐｐｍの水濃度を有する、提供することと、混合物を弱酸と接触させて、混合物から水を吸収させることであって、接触させる工程の後、混合物の含水量が１重量ｐｐｍ以下であることと、を含む。
態様４９は、ヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去する方法である。この方法は、約６００ｐｐｍ～約１，６００ｐｐｍの水濃度を有するヨウ化水素及び水の混合物を提供することと、共沸蒸留によってヨウ化水素（ＨＩ）から水を分離して無水ヨウ化水素（ＨＩ）を生成することであって、共沸蒸留の圧力が約１５０ｐｓｉａ～約２００ｐｓｉａであり、共沸蒸留の温度が約４０℃～約５０℃であり、分離させる工程の後、混合物の含水量が１重量ｐｐｍ以下である、生成することと、を含む。
Claims (15)
- ヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去する方法であって、前記方法が、
ヨウ化水素及び水を含む混合物を提供することと、
前記混合物を吸着剤と接触させて、前記混合物から水を選択的に吸着させることと、を含む、方法。 - 提供する工程において、前記混合物が、約１００ｐｐｍ～約２，５００ｐｐｍの水濃度を有する、請求項１に記載の方法。
- 接触させる工程において、前記混合物が気相にある、請求項１又は２に記載の方法。
- 接触させる工程において、前記混合物が液相にある、請求項１又は２に記載の方法。
- 前記吸着剤が、ヨウ化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＩ２）、活性アルミナ、天然又は合成ゼオライト、シリカゲル、ハイドロタルサイト、リン酸亜鉛（Ｚｎ３（ＰＯ４）２）、シリカライト及び硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）からなる群から選択される、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
- 前記吸着剤が、ヨウ化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＩ２）、活性アルミナ、天然又は合成ゼオライト、シリカゲル、リン酸亜鉛（Ｚｎ３（ＰＯ４）２）及びシリカライトからなる群から選択される、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
- 前記吸着剤が、活性アルミナ及びシリカゲルからなる群から選択される、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
- 前記吸着剤が、ヨウ化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＩ２）を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
- 前記吸着剤を１５０℃～３５０℃の温度に加熱することによって前記吸着剤を再生することを更に含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
- 前記接触させる工程の後、前記混合物の含水量が５００重量ｐｐｍ以下である、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
- ヨウ化水素（ＨＩ）及び水の混合物から水を除去する方法であって、前記方法が、
ヨウ化水素及び水を含む混合物を提供することと、
前記混合物を弱酸と接触させて、前記混合物から水を吸収させることと、を含む、方法。 - 提供する工程において、前記混合物が、約１００ｐｐｍ～約２，５００ｐｐｍの水濃度を有する、請求項１１に記載の方法。
- 前記弱酸が、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、メタリン酸（ＨＰＯ３）、及び酢酸からなる群から選択される、請求項１１又は１２に記載の方法。
- 接触させる工程において、前記混合物が、バス液混合接触器、向流充填又は棚段塔、並流充填又は棚段塔、液液混合接触器、混合容器、及び排除器からなる群から選択される接触器内で、前記弱酸と接触する、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の方法。
- 接触させる工程の後、前記混合物の含水量が、５００重量ｐｐｍ以下である、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の方法。
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