TW299302B - - Google Patents

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經濟部中夬榡準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明有關一種將粗氯中之三氯化氮去除之方法。 已知三氯化氮係高度不穩定化合物，其分解經常伴隨 劇烈之暴燃。三食化氮經常存在電解製造之氯中。因此， 當蒸發先前液化之粗氯以利貯存和運送時，液化氯中之三 氯化氮逐漸濃縮之現象會產生，伴隨其濃度超過爆炸極限 之危險。因此，儘可能將氯中之雜質去除較佳。 專利US-A— 2 ，692 ，818說明一種將氯中 之三氯化氮去除之方法，其包括將氣態氯通過一種含吸附 劑材料層，諸如活性礬土、活性鋁土礦、矽膠或鏟上氯化 銅之活性礬土。使用金靥鹽鍍于吸附劑上需要工業操作， 其使該已知方法更複雜。此外，其會將另外之金靥離子帶 入，可能會對最終產物之純度有害。另外，US_A-2，6 9 2，8 1 8顯示已知之吸附劑活性隨時間迅速下 降。因爲其保存期限爲1 0天，必須經常再生以改善該吸 附劑之表現。 已發現一種不具前述缺點，且可改善效率和持久性之 更經濟方法》 因此，本發明有關一種去除粗氯中三氯化氮之方法， 其特徵係將該氣態氯與活性碳接觸。 粗氯容易受到三氯化氮之污染。該氯中之三氯化氮含 量範圍極廣。其本質上視用于製造該氯之材料數量和其製 造方法而定。通常，粗氯中之三氯化氮含量爲5至 2 0 0 0 P pm。用于本方法之粗氯含有除了三氯化氮以 外的雜質。但是’因爲腐蝕的問題，使用之粗氯以乾燥者 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. A7 B7 规302 五、發明説明（2 ) 較佳。該氯之初步乾燥係由許多熟悉本技藝者所熟知之技 巧進行。特別是其將氣態精氯通過濃縮之磺酸。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明方法衡用之活性碳性質並不重要。可使用慣用 之活性碳吸附蒸汽或液體。使用下列商標Norit®RL H, Sutcliffe & Speakmann 203 B and Sutcliffe & Speakmann 207 C之活性碳可以得到良好結果。通常使用 之活性碳爲粉末狀。實際上，選擇平均顆粒直徑大于 0. 5mm (至少等于1mm較佳）且小于2 Omm (小 于或等于15mm較佳）之粉末。活性碳顆粒大小之平均 直徑爲4至1Omm者可得到非常好之結果。 經濟部中央梂準局男工消費合作社印裝 雖然該活性碳最初含有不同數量的水，其用于本發明 方法之前，將這些水去除較佳。實際上，活性碳中存在濕 氣會產生危險，其于氯中產生氫氯酸，當其使用時，會產 生腐蝕該設備之風險。因此，本發明方法中，使用之活性 碳以乾燥者較佳。乾燥該活性碳可藉由使用該技藝中已知 之任何適用方法進行。于溫度爲大約1 6 0°C或以上（但 不超過2 0 0°C較佳）之空氣氣流中，將活性碳乾燥數小 時，可得到良好結果。于溫度爲1 8 0°C或以上（不超過 2 6 0°C較佳）之氮氣氣流中，將活性碳乾燥數小時，亦 可得到良好結果。于溫度約爲2 2 0°C之氮氣氣流下乾燥 活性碳可得到最佳結果。活性碳之乾燥處理持續進行，直 到用于乾燥之氣體水分含量低爲止，其低于或等於 0. 03g/m3較佳。然後再將該活性碳于乾燥空氣或 氮氣氣流中冷卻至周圔溫度。 本^尺度適用中國困家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 一 " -5 - 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 A7 ____B7_ 五、發明説明（3 ) 本發明方法中*可使用下列許多精通本技藝者所熟知 之技巧，以任何適用之設備使粗氯和活性碳接觸。通常， 將活性碳製成顆短構成之固定層，然後再將欲淨化之粗氯 氣流通過該固定層。其亦可將活性碳依序裝置爲二或多層 之固定層。粗氯與活性碳接觸的時間通常爲至少1 s。該 接觸時間係界定爲活性碳容稹對粗氯氣流容稹流速之比例 。接觸時間至少3 s較佳。接觸時間至少爲5 s可得到良 好結果。原則上，其接觸時間可以相當長，例如數分鐘。 實際上，爲了效率因素，接觸時間通常少于或等于 120s ，而以少于或等于60s較佳。 本發明方法之溫度本身並不重要，但其會影響處理期 間，且因此對于在充分溫度下進行有利，其通常爲至少 1 0°C。實際上，因爲經濟和安全的考量，避免過高之溫 度較佳。因此，建議使用溫度不高于1 0 0°C，以8 0°C 較佳。本發明方法之壓力本身並不重要，其係由使用之粗 氯溫度而決定。通常該壓力至少等于大氣壓力，通常不超 過3 0巴。 根據本發明方法之具體實施體系，使用預先以氯預處 理之活性碳。活性碳預處理之氯以氣態且乾燥之氯較佳。 因爲安全問題之考量，建議將活性碳以氯預處理之，如此 溫度不會高于大約1 0 0°C。因爲氯吸附在活性碳上是放 熱反應，故預處理條件必須小心監測。根據較佳之具體實 施體系，以氯預處理的過程是以二個個別步驟進行。第一 步驟中，將活性碳置于一以惰性氣體稀釋之氯氣氣流中， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------「裝------訂------Z (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 ________B7_ 五、發明説明（4 ) 壓力大約爲大氣壓力。將活性碳置于最初含大約1 %氯之 氮氣中，然後逐漸增加氯含置而在預處理結束時達到 1 0 0%氯含量亩得到良好之結果。以氯預處理之第一步 驟時間視許多參數決定，諸如活性碳之性質，進行預處理 之反應器特性，和該反應器可能之冷卻。預處理之第一步 驟于反應器之溫度開始下降時（不論氯之添加）結束。然 後進行預處理之第二步驟。其包括使用未稀釋氯氣，且逐 漸增加氯氣壓力直到其達到本發明方法去除三氯化氮之壓 力。 本發明方法適用于任何受三氯化氮污染之粗氯。現發 現其特別適于淨化以電解方式所製成的氯。 本發明之方法使粗氯可以淨化到殘餘三氯化氮含量低 于lppm，或甚至低于0. 2ppm之程度。 去除三氯化氮之可能解釋係，基本上因爲三氯化氮之 催化分解，其中，該分解產物顯示本質上爲氮和氯，其不 會影響經淨化氯之品質。因此，本發明方法之三氯化氮係 經持續分解，且該觸媒之生存期，基本上不受限制，且與 經處理三氯化氮之數量無關。實際上，活性碳之生存期係 受活性碳受存在於粗氯中其它雜質毒化限制，因此，基本 上係視該粗氯純度而定。活性碳之生存期通常爲數個月， 或甚至數年。該毒化之活性碳可以再生，例如，將溫度約 爲2 0 0°C之氮氣氣流通過活性碳數小時。前述關于去除 三氯化氮之機製之說明係完全經由用于澄清該化學方法之 目的之資訊而提供，且並不構成一種理論而使申請人所主 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------『 '裝------訂------^ Ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -7 - A7 _B7____ 五、發明説明（5 ) 張之部份受到限制。 茲以下列實施例說明本發明。這些實施例中，氯中三: 氯化氮之測定係以該三氯化氮于氫氯酸中之吸附性進行’ 然後氯化銨之測定係由靛酚藍法進行。氯中三氯化氮之含 量係以p pm (重量）表示。 實施例1 (非依照本發明方法） 將一活性氧化鋁床置于一個內徑3 . 4 cm，高度 2 9 cm之套層濾器中。將含有介于大約5和1 5 p pm 三氯化氮之乾燥粗氯氣流以不同流率持續通過活性氧化鋁 〇 爲了減少溫度對于表現之影響，該濾器維持于2 0°C 之恒溫。于數小時之間隔後，測定離開該濾器之氯中三氯 化氮之含量。 所得結果示于表I。 I ^裝 I I I I I 訂— ―― f··^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印褽 本紙張尺度適用中ϋ國家縣（CNS) A4規格（21()>< 297公着） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7 五、發明説明（6 )

表 I 流速 1/h 接觸時商 S 粗氯中NCf3含量 ppm 過濾前 過濾後 54 17. 5 5.1 2. 3 54 17.5 10.9 2. 9 104 9. 1 12.6 2. 3 164 5.8 13.3 6. 6 204 4.6 9.0 2. 0 300 3.2 9. 4 6.6 實施例2 (根據本發明方法） 重覆實施例1 ，但將活性氧化鋁床更換爲活性碳床。 所得結果如表Π所示。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） H裝 訂------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^99302 a7 B7 五、發明説明（7 ) 表 Π 流速 1/h 、接觸時南 S 粗氯中NCJ?3含量 ppm 過濾前 過濾後 54 17. 5 5.8 0 54 17.5 7. 2 0 104 9.1 5.9 0. 9 164 5. 8 6. 5 0 204 4.6 5. 6 0 300 3.2 6.2 0 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 實施例2之結果與實施例1 (不依照本發明方法）之結果 比較顯示，活性碳于分解三氯化氮之催化活性較佳。 實施例3 (依照本發明方法） 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10 - A7 _B7___ 五、發明説明（8 ) 將Norit® RL Π活性碳床置于一個內徑爲3 0crn ，高度1 0 0 0 cm之濾器中》將含有大約介于1與1 0 p pm三氯化氮έ乾燥粗氯之氣流持續通過活性碳。該測 試係于周圍溫度下進行，且不須將該濾器維持恆溫。 離開該濾器之氯中，三氯化氮含量係經長時間測#@ 測得。 所得結果列于表m。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝· -訂 -泉. 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 A7B7 五、發明説明（9 ) 表1Π 經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 時 開始 C丨2淨化 數置 湛度 接觸· 時間 粗舡中NC丨3含* ppm 天數 m3xl03 •C B 過濾前 過濾後 1 0.56 20 9 3.9 0 2 X.2 - 9 1.0 0 5 3.2 - 9 3.9 0 7 5.2 22 4.7 5.3 0 14 14.3 22 4.7 3.3 0 22 25.5 17 3.8 1.0 0 30 3 8.2 20 3.8 9.3 0 40 55.6 20 3.1 3.8 0 54 82.1 X7 3.1 6.7 0 73 90.0 20 3.75 4.8 0 84 106.3 17 3.75 7.2 0 94 122.4 11 '3.75 10.2 0.7 105 140.0 15 3.75 9.0 0 11S 157.7 3.75 S.6 0· 128 178.6 - 3.75 β·4. 0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Μ九張尺度適用中國國家標準（cns>a4規格（ 210X297公釐）_ 12 _ A7 B7 五、發明説明（10 ) 本表中之結果顯示，該活性碳使用1 2 8天之後仍然 有效，且淨化178. 6xl03m3，也就是566噸之 氯。 實施例4 (依本發明方法） 依序裝置好二個5 0 0 - c m3爐器》在每一減器中 裝置一個Sutcliffe & Speakmann 2 0 7 C活性碳層。將三 氯化氮含量約爲2 0 〇 〇 p pm之乾燥粗氯氣流持續通過 該活性碳。該測試係以室溫（2 5°C)進行，且不須將該 濾器維持恆溫。將該粗氯流速調整到于每個濾器中之接觸 時間約爲3 . 4 s。 離開該濾器之氯中三氯化氮之含量係經長時間測試測 得。 所得結果如表IV所示。 ----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -·一9 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2丨0X297公釐）_ 13 經濟部中央標準局員工消f合作社印製 _B7 五、發明説明（11 )

表 IV C 1 2淨化數量4 Kg 粗氯中NCj?3含量 ppm 過濾前 過濾後 14 2 0 5 9 0.2 347 1825 0.2 724 2137 0.6 1000 1842 0. 2 1991 2147 0. 2 2 9 6 0 2 0 0 7 <0. 2 35 2 5 2 2 7 0 <0.5 本表結果顯示該活性碳可以有效淨化受到大量三氯化 氮污染之粗氯。從經濟觀點來看，該結果亦顯示活性碳之 訂 1 ί···Α (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X_297公釐） -14 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 290302 A7 B7 五、發明説明（l2 ) 高度效能：事實上，填裝1 0 0 0 cm3之活性碳可以充 分處理3. 5噸以上之粗氯。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ---------「裝------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -15 -

Claims (1)

1. 88 8 8 ABCD 85. 年 2 經濟部中央梂準局貝工消费合作社印製 六、+請專利範圍 1 .—種用于去除存在粗氯中三氯化氮之方法’其特 徵係在至少1 o°c之溫度及至少大氣壓之壓力下將該氣態 氯氣與活性碳接_至少1秒之時間。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵係該與活 性碳接觸之氯爲乾燥者。 一 3. 如申請專利範圔第1或2項任一項之方法，其特 徵係該活性碳被安排爲固定床形式，使粗氯經由此固定床 而通過。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵係該操作 進行之溫度不超過1 0 〇°C。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵係該操作 進行之壓力不超過3 0巴。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵係該粗氯 與活性碳接觸時間爲1 s至1 2 0 s。 7. 如申請專利範圍第6項之方法，其特徵係該粗氯 與活性碳接觸時間爲3 s至6 0 s。 8. 如申請專利範圍第2項之方法，其特徵係該活性 碳于溫度爲1 8 0至2 6 0 °C之氮中乾燥過。 9. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵係使 用經溫度低于或等于1 〇 〇°C之氣態氯預處理之活性碳。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（ 210X297公釐）_ μ - I ^im ^in 1· n n ^ HI (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 旅