用於無水滷化氫和無水二氧化碳合成的方法
2023-09-22 04:12:40 6
用於無水滷化氫和無水二氧化碳合成的方法
【專利摘要】一種用於從有機滷化物流體（如全氟化碳流體和製冷劑流體）合成無水滷化氫流體以及無水二氧化碳以便對其進行環境安全處置的方法。
【專利說明】用於無水南化氫和無水二氧化碳合成的方法
相關申請的交叉引用
[0001]本申請要求美國臨時專利申請號61/474，659 (2011年4月12日提交)的權益，將其通過引用結合在此，如同完全在此提出一樣。
發明領域
[0002]本發明涉及一種用於合成無水滷化氫和二氧化碳的方法。在熱催化式反應器A中，二氧化碳是從一氧化碳和水合成的。在熱催化式反應器B中，滷化氫流體是從有機滷化物流體、無水氫氣以及無水二氧化碳合成的。
發明背景
[0003]有機滷化物家族是非常廣泛的。本發明涉及製冷劑流體和全氟代流體的家族。在最近的80年裡已經完成了可觀數量的有機滷化物流體的化學合成，包括大多數製冷劑流體例如氯氟烴(下文中的「CFC」)、氫氯氟烴(「HCFC」)、氟烷(「FC」)、氫氟烷(「HFC」)以及氫氟烯烴(「 HFO 」)。
[0004]已經確定的是一些流體，具體地是用作製冷劑的化合物，已經促進了大氣中的臭氧的耗損和全球變暖。已經採取國際措施來逐步淘汰這些製冷劑和類似化合物的使用。目前，科學界關注的是保護環境，特別是關於任何化學汙染，包括二氧化碳到大氣的釋放。
[0005]用於處理和/或分解有機滷化物流體(例如製冷劑)的當前方法可以包括使用極高的溫度。例如，用於製冷劑分解的某些方法包括將這些化合物在還原條件下加熱到約1300°C至20000°C的溫度。 因此，對用於在較不嚴苛的條件下即低於1300°C的溫度下處理有機齒化物流體的方法存在需求。
發明概述
[0006]因此，本發明是針對一種用於合成無水滷化氫和無水二氧化碳的方法，這種方法基本上消除了一種或多種由於相關技術的限制和缺點造成的問題。
[0007]示例性實施例提供了一種新的用於合成無水滷化氫和二氧化碳的方法。在熱催化式反應器A中,可以從一氧化碳和水合成二氧化碳。在熱催化式反應器B中，從有機齒化物流體、氫氣和無水二氧化碳合成齒化氫流體。
[0008]在一個示例性實施例中，單元I的雙反應器A和B，其中在一個或多個雙反應器的組中，在第一散熱容器(heat sink vessel)的反應器A中發生一種熱催化反應,在第二散熱容器的反應器B中發生一種熱催化反應並且第三散熱容器提供了用於平衡在第一和第二散熱容器中的熱量的裝置。
[0009]在一個方面中，這些實施例提供了一種方法用於無水滷化氫流體和無水二氧化碳的熱催化合成。在熱催化式反應器A中，從一氧化碳和水合成二氧化碳和氫氣。在熱催化式反應器B中，從有機滷化物流體、氫氣和無水二氧化碳合成滷化氫流體。
[0010]在另一個方面中，這些實施例提供一種使用雙反應器A和B的方法，其中在反應器A中，反應物是一氧化碳和水,這種反應器在從Iatm至30atm的壓力範圍內和在300°C至900°C的溫度範圍內以低能量的放熱反應形成了二氧化碳和氫氣。在反應器B中，反應物是有機齒化物流體、無水氫氣和無水二氧化碳，該反應器在從Iatm至30atm的壓力範圍內以及在600°C至900°C的溫度範圍內形成了滷化氫流體和一氧化碳。
[0011]在另一個方面中，這些實施例提供一種方法，這種方法具有一個氫氣擴散器，其中氫原子產量是至少等於來自這種有機滷化物流體的滷素原子的數目。
[0012]在另一個方面中，這些實施例提供一種方法，這種方法具有一個質量控制裝置以將二氧化碳分子的流量調整到是至少等於其他反應物的碳原子的數目，從而形成無水滷化氫流體和一氧化碳。
[0013]在另一個方面中，這些實施例提供了一種用於有機滷化物流體(例如製冷劑流體和全氟化碳流體)的熱催化分解的方法。
[0014]在另一個方面中，這些實施例提供了一種使用熱催化式反應器的方法，這種熱催化式反應器用於將一氧化碳和水轉化為氫氣和二氧化碳。
[0015]在另一個方面中，這些實施例提供了一種使用熱催化式反應器的方法，這種熱催化式反應器用於將有機齒化物轉化為無水齒化氫和一氧化碳。
[0016]在另一個方面中，這些實施例提供了一種使用熱催化反應(類似於水-煤氣變換反應)的方法，這種熱催化反應使用催化劑用於將一氧化碳和水轉化為氫氣和二氧化碳。
[0017]在另一個方面中，這些實施例提供了一種使用熱催化反應的方法，這種熱催化反應使用催化劑用於將有機滷化物轉化為無水滷化氫和一氧化碳。
[0018]在另一個方面中，這些實施例提供一種用於安排雙反應器A和B的方法，其中進行該反應不要求能量輸入。
[0019]在另一個方面中，這些實施例提供了一種方法用於控制在這些反應物的滷素原子與氫原子之間的平衡以僅形成無水滷化氫流體。
[0020]在另一個方面中，這些實施例提供一種方法以便控制在反應器B中的二氧化碳(防止任何碳(碳煙)的形成)並且以便僅形成一氧化碳。
[0021]在另一個方面中，這些實施例提供了一種使用雙反應器的方法。在反應器A中，沒有有機滷化物、有機氯化合物或分子氯存在，並且在反應器B中，沒有分子氧存在，從而防止了二噁英和呋喃的形成。
[0022]在另一個方面中，這些實施例提供了一種方法，這種方法用於從氫氣、二氧化碳和有機滷化物(例如CFC、HCFC、FC和HFC)作為反應物流體在一種催化劑的存在下在反應器B的反應區內轉化而合成滷化氫和一氧化碳。
[0023]在另一個方面中，這些實施例提供了一種方法，這種方法用於將從這個氫氣擴散器中離開的任何氫氣、一氧化碳和/或二氧化碳再循環至反應器A的入口。
[0024]本發明的附加特徵和優點將在下面的說明中給出，並且在某種程度上將會從說明書中清楚或是可以通過實施本發明而獲知。通過具體在書面說明書和關於此的權利要求連同附圖中所指出的結構將認識並得到本發明的這些目標和其他優點。
[0025]為了實現這些和其他的優點並且根據本發明的目的，如所實施的並且概括地描述的，一種用於合成無水滷化氫和二氧化碳的方法包括:使一種或多種有機滷化物與無水氫氣和無水二氧化碳發生反應以便產生無水一氧化碳和一種或多種無水齒化氫；並且使這種一氧化碳與水發生反應以便產生氫氣和二氧化碳。
[0026]在本發明的另一個方面中，一種用於在沒有有害的環境排放的情況下處理和/或分解有機滷化物流體的方法包括:在一個反應器B中使一種或多種有機滷化物、無水氫氣、以及無水二氧化碳發生反應以產生一氧化碳和一種或多種無水滷化氫；收集這些無水滷化氫的至少一部分；使這種一氧化碳流至一個反應器A ;使這種一氧化碳在反應器A中與水發生反應以產生氫氣和二氧化碳；將這種水從這種氫氣和二氧化碳中移除以產生無水氫氣和無水二氧化碳；將這種氫氣和無水二氧化碳再循環至反應器B。
[0027]應理解的是以上概括說明以及以下詳細說明二者都是示例性的和解釋性的並且旨在提供本發明的進一步解釋，如權利要求所要求的。
附圖簡要說明
[0028]圖1是本發明使用的設備100的流程圖安排的一個實施例。
[0029]圖2是本發明使用的設備100的雙反應器單元I的一個實施例的簡圖。
圖示實施例的詳細i兌明
[0030]儘管以下詳細說明包含很多解釋目的的具體細節，要理解的是本領域普通技術人員將意識到對以下細節的很多實例、變體和改變都是在本發明的範圍和精神內。因此，在不失提出權利要求的方法發明的一般性並且沒有在其上施加限制的情況下，給出了在此所述的本發明的這些示例性實施例。
[0031]有機滷化物化合物和/或製冷劑的流體可以包括CFC、HCFC、FC、HFC和HFO (它們包括至少一種流體化合物)，例如製冷劑流體，這些製冷劑流體包括(但不限於)=RlO (四氯化碳)、R11 (三氯氟甲烷)、R12 (二氯二氟甲烷)、R13 (—氯三氟甲烷)、R14 (四氟甲烷)、R21(二氯氟甲烷)、R22 (氯二氟甲烷)、R23 (三氟甲烷)、R30 (二氯甲烷)、R31 (氯氟甲烷)、R32(二氯甲烷)、R40 (氯甲烷)、 R41 (氟甲烷)、R152a (二氟乙烷)、RllO (氯乙烷)、R112 (—氯二氟乙烷)、R113 (三氯三氟乙烷)、R114 (二氯四氟乙烷)、R115 (—氯五氟乙烷)、R116 (六氟乙烷)、R123 (二氯三氟乙烷)、R124 (—氯四氟乙烷)、R125 (五氟乙烷)、R134a (四氟乙烷)、R1234YF (2，3，3，3-四氟丙烯)、R1234ZE (I, 3，3，3-四氟丙烯)、R1243ZF (I, I, 1-四氟丙烯)、R141b (二氯氟乙烷)、R142b (—氯二氟乙烷)、R143a (三氟乙烷)、以及類似化合物。類似地，可以根據在此所述的這些方法來處理溴代製冷劑(例如R12B (溴氯二氟甲烷)和R13B (—溴三氟甲烷))，以及其他的相關的具有一個或兩個碳原子以及至少一個溴原子的化合物。如在此所使用的，一種流體定義為對流動有低阻力並且傾向採取其容器的形狀的任何物質(液體、或氣體)。如在此所使用的，有機滷化物指的是以下所述的分子，即包括碳和滷素二者、優選每分子包括在1、2、3與4之中的碳原子以及至少一個滷素原子。在某些實施例中，這種有機滷化物和/或製冷劑包括至少一個碳原子和至少一個氟原子。
[0032]本發明的一個方面是一個雙反應器單元，其中可以發生用於合成無水滷化氫和二氧化碳的兩種熱催化反應。這兩種反應都可以在一種無等離子體的環境中發生。在一個示例性實施例中，這個雙反應器單元可以包括反應器A和反應器B。反應器A和B 二者都可以是熱催化式反應器管。在反應器A中，一氧化碳和水的熱催化反應形成二氧化碳和氫氣。在反應器B中，有機滷化物、氫氣和二氧化碳的熱催化反應形成無水滷化氫產物和一氧化碳再循環流體。
[0033]圖1是一種設備或系統100的一個不例性實施例的一種圖不。這個不例性實施例包括一個雙反應器單元1，熱交換器單元2，氫氣擴散器單元3，一個純化的收集器系列(可以包括無水氟化氫純化器/收集器單元4、溴化氫純化器/收集器單元5、氯化氫純化器/收集器單元6)，一種單獨的純化器/收集器單元例如一種二氧化碳純化器/收集器單元7，乾燥器單元8和滷化氫中和洗滌器單元9。這9個單元都用一位數字來表示。每一個單元的所有的附件和/或部件都由在表示這個單元的數字後面的兩位數字來表示；即在洗滌器單元9中的氣體進口的管道接頭由數字902來表示。
[0034]通過遵循這種編號方法，可以將一個單元的所有元件描述如下。通過散熱容器103的外部加熱裝置126使在反應器單元I中的熱傳遞流體190達到工作溫度。通過雙向流動循環器104使這種熱傳遞流體190從散熱容器103經過管道接頭105循環至散熱容器101。熱傳遞流體190可以從散熱容器101經過管道接頭110和109流至雙向流動循環器104，然後繼續經過管道接頭108和107流至散熱容器102。熱傳遞流體190可以從散熱容器102，經過管道接頭106流回散熱容器103。用於對散熱容器103進行熱平衡的一種手段是經過進口管道接頭120和121和出口管道接頭122、123以及流量控制閥124。雙反應器單元I可以通過閥137填充或排空熱傳遞流體190，並且可以通過安全洩壓閥138受到壓力保護。
[0035]在我們的示例性實施例中，一旦達到工作溫度，一種一氧化碳和水流的流990經過管道接頭125進入在散熱 容器101內的反應器管112。這種一氧化碳和水流990的熱催化反應在催化劑180的幫助下在反應區111內發生。任何過量的反應熱都可以穿過反應器管112的透熱壁並且可以被熱傳遞流體190吸收。這種反應形成了氫氣和二氧化碳的流191，這種流可以經過管道接頭115離開反應器管112。
[0036]這種氫、未反應的一氧化碳和二氧化碳的流191可以經過管道接頭214進入這個套管式熱交換器210，並且經過管道接頭215離開並且經過管道接頭802流至這種氫氣、未反應的一氧化碳和二氧化碳乾燥器單元8。
[0037]乾燥器單元8可以包括容器801，這種容器帶有用於乾燥劑895的熱再生的外部加熱裝置806。氫氣、未反應的一氧化碳和二氧化碳的流191以無水氫氣、無水未反應的一氧化碳和無水二氧化碳的流191的形式經過管道接頭804從乾燥器801中離開，然後流至氣體壓縮機805。
[0038]離開氣體壓縮機805後，然後這種氫氣、未反應的一氧化碳和二氧化碳的流191可以經過管道接頭706進入一個二氧化碳純化器/收集器單元7。這個二氧化碳純化器/收集器單元7可以包括柱702、帶有冷卻裝置進口 720和出口 721的回流冷凝器703以及帶有加熱裝置進口 722和出口 723的收集器701，其中液體二氧化碳790可以被收集。可以將在收集器701中的液體二氧化碳790經過管道接頭708和閥726引流至容器接頭707。在純化和收集二氧化碳流790後，這種二氧化碳流790經過管道接頭708離開純化器/收集器單元701。
[0039]在一個示例性實施例中，然後可以使二氧化碳流790流動並經過管道接頭212進入套管式熱交換器210，從而流過內管211。這個內管211的壁是一個透熱壁並且將來自內管211的外側的熱量傳遞給內管211的內側，由此將熱量傳遞給在內管211中的二氧化碳流790。二氧化碳流790經過管道接頭213離開並經過管道接頭120、121、122、123、119、118和116以及流量控制閥124流至反應器管114。在管線中的閥226可以僅用作一個備用閥。
[0040]在一個實施例中，這種氫氣、未反應的一氧化碳以及微量的二氧化碳的流791可以從純化器/收集器單元7的頂部經過管道接頭714離開並且流至氣體壓縮機705。流791離開氣體壓縮機705並且經過管道接頭303流至氫氣擴散器301。[0041]氫氣擴散器301可以包括一個外部加熱裝置310、帶有鈀壁302的氫氣進氣室312以及氫氣收集器311。氫氣流390可以經過管道接頭304離開這個氫氣擴散器301的氫氣收集器。可以通過質量流控制器308操作流量控制閥306和309來調整純化的氫氣流390的流量。在一個實施例中，純化的氫氣流390經過管道接頭119、118和116流至反應器管114。任何剩餘的氫氣、一氧化碳和二氧化碳都可以離開氫氣擴散器301並且可以經過管道接頭319和315，在閥316關閉並且317打開的情況下，通過氣體壓縮機305，止回閥318，管道接頭135和在增溼器容器127內的128，經過管道接頭129和125以潮溼氣體的方式流回反應器管112。任選地，當這個氫氣擴散器是處於再生模式時，任何剩餘氫氣、一氧化碳和二氧化碳都可以經過管道接頭319和315、閥316，在閥317關閉的情況下，以及擴散器排氣307離開氫氣擴散器301排到大氣中。這個質量控制器308還操作流量控制閥124以調整二氧化碳流790的流量並且操作流量控制閥209以調整有機滷化物290的流量。
[0042]在一個實施例中，可以使有機滷化物流體流290的流動流過一個套管式熱交換器201，其方式為從其連接的源流至氣體壓縮機205和管道接頭203，穿過熱交換器201並且經過管道接頭206離開，然後經過流量控制閥209以及管道接頭118和116流至反應器管114。
[0043]氫氣流390、二氧化碳流790以及有機滷化物流體流290匯集在一起，經過管道接頭116，並且流入反應器管114之中。二氧化碳、氫氣、和有機滷化物流體的熱催化反應可以在反應區113內發生(可以藉助催化劑181的幫助)，從而形成無水滷化氫和無水一氧化碳的流192。滷化氫和一氧化碳流192的流動經過管道接頭117和管道接頭207離開反應管114、進入套管式熱交換器201的內管202。
[0044]內管202的壁可以是一個透熱壁並且可以將來自內管202的內側的熱量轉移到內管202的外側，由此將熱量傳遞給在外管201中的有機滷化物流體流290。滷化氫和一氧化碳的流192經過管件接頭204和280離開套管式熱交換器201。在這一點上,該操作方法可以具有至少兩種模式:(I)回收滷化氫產物(無水氟化氫和/或無水溴化氫和/或無水氯化氫)的模式可以是通過打開閥281、關閉閥282、流動穿過止回閥284並且經過管道接頭406進入氟化氫純化器/收集器單 元4。(2)中和滷化氫產物(無水氟化氫和/或無水溴化氫和/或無水氯化氫)的模式可以是通過打開閥282、關閉閥281、通過止回閥283流至氣體壓縮機925並且經過管道接頭902進入洗滌器容器901，其中滷化氫被中和並且一氧化碳被再循環進入散熱容器101中。
[0045]無水氟化氫純化器/收集器單元4可以包括柱402、帶有冷卻裝置進口 420和出口 421和出口 421的回流冷凝器403、其中可以收集液體氟化氫490的收集器401以及流量控制閥426。可以將在收集器401中的液體氟化氫490經過管道接頭/汲取管408以及閥426引流至容器接頭407。此時，可以將存在的氟化氫490從滷化氫和一氧化碳的流192中移除。在氟化氫490是唯一的存在於滷化氫和一氧化碳的流192中的滷化氫的情況下，一氧化碳流491和任何剩餘的氟化氫490可以經過管道接頭414離開這個氟化氫純化器/收集器單元4，然後通過閥416和516 (通過關閉閥413、513和616繞過溴化氫純化器/收集器單元5和氯化氫純化器/收集器單元6)經過止回閥920和管道接頭902流至中和洗滌器單元9。
[0046]在溴化氫和/或氯化氫存在於滷化氫和一氧化碳的流192中的情況下，滷化氫和一氧化碳的流192，連同任何剩餘的氟化氫490可以經過管道接頭414離開氟化氫純化器/收集器單元4並且經過管道接頭417進入氟化氫移除阱410，同時關閉閥413和416並且打開閥415。
[0047]任何剩餘的氟化氫490被在氟化氫移除阱410中的氟化鈉411吸收。氟化氫移除阱410具有一種外部加熱裝置418，當需要時，這種加熱裝置用於解吸截留的氟化氫490並且使解吸的氟化氫490經過管道接頭412 (通過同時打開閥413並且關閉閥415、416、513和616)經過止回閥920和管道接頭902流至中和洗滌器單元9。
[0048]在有溴化氫和/或氯化氫存在於滷化氫和一氧化碳的流192中的情況下，可以使用附加的收集器將它們移除。在這樣的一個實施例中，氟化氫移除阱410可以允許在滷化氫和一氧化碳的流192中的溴化氫和/或氯化氫通過閥415和氣體壓縮機505經過管道接頭506流至溴化氫純化器/收集器單元5。這個無水溴化氫純化器/收集器單元5由以下各項組成:柱502、帶有冷卻裝置進口 520和出口 521的回流冷凝器503、以及帶有加熱裝置進口 522、流量控制閥524和出口 523的收集器501，其中可以收集液體溴化氫590。可以將在收集器501中的液體溴化氫590經過管道接頭508和閥526引流至容器接頭507。在這一點上，將從這個滷化氫和一氧化碳的流192中移除存在的溴化氫590。在溴化氫590是唯一還存在於滷化氫和一氧化碳的流192中的滷化氫的情況下，這個滷化氫和一氧化碳的流192，與任何剩餘的溴化氫590 —起，經過管道接頭514離開溴化氫純化器/收集器單元5，通過閥513和516，(通過關閉閥515和616繞過氯化氫純化器/收集器單元6)經過止回閥920和管道接頭902流至中和洗滌器單元9。
[0049]如果氯化氫存在於從溴化氫純化器/收集器單元5中經過管道接頭514離開的滷化氫和一氧化碳的流192中，可以關閉閥513，該流動穿過閥515、氣體壓縮機605和管道接頭606。這個無水氯化氫純化器/收集器單元6由以下各項組成:柱602、帶有冷卻裝置進口620和出口 621的回流冷凝器 603以及帶有加熱裝置進口 622、流量控制閥624和出口 623的收集器601，其中可以收集液體氯化氫690。可以將在收集器601中的液體氯化氫690經過管道接頭608和閥626引流至容器接頭607。在這一點上，將從該滷化氫和一氧化碳的流192中移除氯化氫690。剩餘的滷化氫和一氧化碳的流192經過管道接頭614離開氯化氫純化器/收集器單元6，通過閥616、經過止回閥920和管道接頭902流至中和洗滌器單元9。
[0050]中和洗滌器單元9可以包括容器901、管道接頭902、908、909和914、苛性鹼溶液903、H型閥904、905、906和907、用於循環、填充、和排空容器901中的苛性鹼溶液903的泵910,ph測量儀911、溫度測量儀912、壓力測量儀913、氣體壓縮機915、以及閥916。一氧化碳流491和任何剩餘滷化氫流體經過管道接頭902進入中和洗滌器單元9，其中由通過泵910在容器901中循環的苛性鹼溶液903來中和存在的滷化氫流體。通過ph測量儀911來監測苛性鹼溶液903的ph水平並且當需要時通過操作H型閥904、905、906、907和泵910來更換苛性鹼溶液903。一氧化碳流491經過管道接頭914離開中和洗滌器單元9，然後流至氣體壓縮機915並且(在閥916關閉的情況下)經過止回閥134和管道接頭128流至增溼器容器127。
[0051]增溼器容器127可以包含水130、可以具有一個加熱裝置131、以及一個標準設計的溫度和水位控制。一氧化碳流491可以流過在增溼器容器127中的水130，從而將水130添加到氣流中。這個一氧化碳和水流990經過管道接頭129離開增溼器容器127並且經過管道接頭125流至反應器管112。這完成了在本發明方法中使用的設備100的流程圖。
[0052]這個示例性設備100可以包括多個互連的部分，例如管道、閥、傳感器等，可以由以下各項來構造:碳鋼、不鏽鋼、哈司特鎳基合金、蒙乃爾合金、鉻鎳鐵合金、鎳、或一種能夠在此處所考慮到的溫度和壓力下工作的類似材料。設備100可以適用於從有機滷化物流體、無水氫和無水二氧化碳熱催化合成無水齒化氫流體和一氧化碳以及從一氧化碳和水熱催化合成二氧化碳。
[0053]圖2是在本發明方法中使用的示例性雙反應器單元I的一個圖示。這個雙反應器可以包括以下部件:散熱容器101、散熱容器102、用於平衡熱量的散熱容器103、帶有反應區111 (含有催化劑180)的熱催化式反應器管112以及帶有反應區113 (含有催化劑181)的熱催化式反應器管114。
[0054]雙反應器單元I的一個示例性操作可以是如下:通過散熱容器103的外部加熱裝置126使在雙反應器單元I中的熱傳遞流體190達到工作溫度。通過雙向流動循環器104使這種熱傳遞流體190從散熱容器103經過管道接頭105循環至散熱容器101。熱傳遞流體190可以從散熱容器101經過管道接頭110和109流至雙向流動循環器104，然後繼續經過管道接頭108和107流至散熱容器102。熱傳遞流體190從散熱容器102經過管道接頭106流回散熱容器103。平衡這種熱傳遞流體190的一種手段是經過進口管道接頭120和出口管道接頭122。
[0055]一旦達到操作溫度，在散熱容器101中的工藝可以是如下:一種一氧化碳和水流的流990經過管道接頭125進入在散熱容器101中的反應器管112。這種一氧化碳和水流990的熱催化反應在催化劑180的幫助下在反應區111內發生。任何過量的反應熱都可以穿過反應器管112的透熱壁並且被熱傳遞流體190吸收。這種反應形成一種氫氣和二氧化碳的流191，這種流經過管道接 頭115離開反應器管112。
[0056]在散熱容器102中的工藝可以是如下:氫氣流791、二氧化碳流790以及有機滷化物流體流290在管道接頭116處匯集在一起並且流入反應器管114之中。這種二氧化碳、氫氣和有機滷化物流體的熱催化反應在催化劑181的幫助下在反應區113內發生。任何過量的反應熱都可以穿過反應器管114的透熱壁並且被熱傳遞流體190吸收。這種反應形成無水滷化氫和一氧化碳的流192，這種流經過管道接頭117離開反應器管114。
[0057]可以通過金屬壁傳遞熱的任何不可滲透的金屬壁都是一種透熱壁並且是在雙反應器單元I的反應器管112和114中的透熱壁的一部分。與反應物接觸的任何不可滲透的金屬壁都是在雙反應器單元I的反應器管112和114中的反應區的一部分。由水與一氧化碳在散熱容器101內的放熱反應產生的熱量使得反應區的溫度升高到大於反應溫度設定值。可以將反應區維持在約300°C與1000°C之間的反應區溫度。
[0058]無水氟化氫收集器單元4、無水溴化氫收集器單元5、無水氯化氫收集器單元6、無水二氧化碳收集器單元7、乾燥器8以及中和洗滌器9都是標準的工程設計。其他的操作要求可以不要求以上的任一項或可以要求以上的一些或可以要求附加的部件或可以要求以上的和/或附加的部件的任何組合。
[0059]總的來說，一氧化碳與水的反應可以在相對低的壓力下進行。在某些實施例中，這種反應是在Iatm至30atm範圍內的壓力下,優選在IOatm至20atm範圍內的壓力下進行。在某些實施例中，這種反應在15atm下進行。
[0060]總的來說，有機滷化物流體、氫氣和二氧化碳的反應可以在相對低的壓力下進行。在某些實施例中，這種反應是在Iatm至30atm範圍內的壓力下，優選在IOatm至20atm範圍內的壓力下進行。在某些實施例中，這種反應在15atm下進行。
[0061]在某些實施例中，可以依據正在處理的有機滷化物流體的流量來調整無水二氧化碳和無水氫氣的流量。例如，基於反應熱，可以對無水二氧化碳和無水氫氣的量進行調整以在一個減少任何外部加熱或冷卻供應的水平上來操作反應器。
[0062]一個示例性實施例提供了一種方法用於使用雙反應器；其中反應器管114包含一種由至少兩種金屬元素組成的催化劑。這些元素選自:原子序數4、5、13、和14，具有原子序數從21至29、39至47、57至71以及72至79的過渡金屬。在這些催化劑的存在下，在降低的溫度下完成了有機滷化物流體的分解。
[0063]一個替代性實施例提供了一個方法用於使用雙反應器；其中反應器管112包含一種由至少兩種金屬元素組成的催化劑。這些元素選自:原子序數4、5、13、和14，具有原子序數從21至29、39至47、57至71以及72至79的過渡金屬。在這些催化劑的存在下，實現了從一氧化碳和水合成氫氣和二氧化碳，其中在更低的溫度和壓力下達到熱力學平衡。
[0064]一種催化劑可以用於協助防止一些有害化合物例如二噁英和呋喃的形成，以便加快反應速度、降低反應溫度和/或引發這些反應。過渡金屬可以在任一個或兩個反應器中用作催化劑。用於這些催化劑的示例性金屬元素可以從以下各項中選擇:
【權利要求】
1.一種用於合成無水滷化氫和二氧化碳的方法，該方法包括:使一種或多種有機滷化物與無水氫氣和無水二氧化碳發生反應以便產生無水一氧化碳和一種或多種無水齒化氫；並且 使該一氧化碳與水發生反應以便產生氫氣和二氧化碳。
2.如權利要求1所述的方法，其中，使一氧化碳與水發生反應是在一個第一反應器中進行的，並且使該有機滷化物與氫氣和二氧化碳發生反應是在一個第二反應器中進行的。
3.如權利要求1所述的方法，其中，使該一種或多種有機滷化物與無水氫氣和無水二氧化碳發生反應是在一種沒有分子氧並且以二氧化碳作為唯一的氧化劑的環境中進行的。
4.如權利要求1所述的方法，進一步包括: 使用一種催化劑用於該一種或多種有機滷化物與無水氫氣和無水二氧化碳的反應； 在使該一氧化碳與水發生反應前，通過使該無水一氧化碳流過一個增溼器而將水添加到該無水一氧化碳中；並且 使用一種催化劑用於該一氧化碳與水的反應。
5.如權利要求1所述的方法，進一步包括使從該一氧化碳與水的反應產生的該氫氣和二氧化碳流過一個乾燥器以獲得無水氫氣和無水二氧化碳。
6.如權利要求5所述的方法，進一步包括使用來自該乾燥器的無水氫氣和無水二氧化碳作為在一種或多種有機滷化物與無水氫氣和無水二氧化碳反應中的反應物以便產生無水一氧化碳和一種或多種無水滷化氫。
7.如權利要求5所述的方`法，進一步包括將該無水氫氣從該無水二氧化碳中分離出來並且使分離出來的無水氫氣流過一個擴散器以產生純氫氣。
8.如權利要求7所述的方法，其中，該將無水氫氣從無水二氧化碳中分離出來是使用一個收集器單元來進行的。
9.如權利要求8所述的方法，進一步包括使來自該擴散器的該無水氫氣與來自該收集器單元的該無水二氧化碳以及與該一種或多種有機滷化物接觸用於使一種或多種有機滷化物與無水氫氣和無水二氧化碳發生反應以產生無水一氧化碳和一種或多種無水齒化氫。
10.如權利要求1所述的方法，進一步包括使來自水與一氧化碳發生反應所產生的該氫氣流動穿過一個擴散器隔膜。
11.如權利要求10所述的方法，進一步包括使不流過該擴散器隔膜的該氫氣與該一氧化碳和水在使該一氧化碳與水發生反應時接觸以產生氫氣和二氧化碳。
12.如權利要求1所述的方法，其中，使該一氧化碳與水發生反應以產生氫氣和二氧化碳是在300°C至1000°C的溫度範圍和I至30atm的壓力範圍下進行的。
13.如權利要求1所述的方法，進一步包括: 使用收集該二氧化碳的一個第一收集器單元將該氫氣與二氧化碳分離開；並且 使用一個第二收集器單元系列將該無水滷化氫分離出來，其中該第二收集器單元系列包括一個或多個收集器單元，每一個收集器單元用於收集一種類型的滷化氫。
14.如權利要求13所述的方法，進一步包括: 在將該氫氣從該二氧化碳中分離出來之前，使該氫氣和二氧化碳流過一個乾燥器以產生無水氫氣和無水二氧化碳；並且 在將該氫氣從該二氧化碳中分離出來後，使該無水氫氣連同微量的其他雜質一起流入一個氫氣擴散器中。
15.如權利要求13所述的方法，其中，該一種或多種無水滷化氫包括無水氟化氫、無水溴化氫、以及無水氯化氫中的一種或多種；並且 其中，該第二收集器單元系列包括一個收集器單元，該收集器單元用於包括在該一種或多種無水滷化氫中的每一種類型的無水滷化氫。
16.如權利要求1所述的方法，進一步包括通過使該一種或多種無水滷化氫流過一種苛性鹼溶液來中和該一種或多種無水滷化氫。
17.如權利要求1所述的方法，進一步包括: 在一個雙反應器單元中進行這兩個反應步驟，該雙反應器單元包括一個第一熱催化式反應器管以及一個第二熱催化式反應器管，其中該一氧化碳是在該第二熱催化式反應器管中產生的，並且其中該二氧化碳和氫氣是在該第一熱催化式反應器管中產生的； 將在該第二熱催化式反應 器管中產生的該一氧化碳再循環進入該第一熱催化式反應器管中作為反應物用於產生該二氧化碳和氫氣；並且 將來自該第一熱催化式反應器管的該二氧化碳和氫氣的至少一部分再循環進入該第二熱催化式反應器管以與該一種或多種有機滷化物發生反應。
18.一種用於在沒有有害環境排放的情況下處理和/或分解有機滷化物流體的方法，該方法包括: 使一種或多種有機滷化物、無水氫氣、以及無水二氧化碳在一個反應器B中發生反應以產生一氧化碳和一種或多種無水齒化氫； 收集這些無水滷化氫中的至少一部分； 使該一氧化碳流入一個反應器A中； 使該一氧化碳與水在反應器A中發生反應以產生氫氣和二氧化碳； 將水從該氫氣和二氧化碳中移除以產生無水氫氣和無水二氧化碳； 使該無水氫氣和無水二氧化碳再循環進入反應器B中。
19.如權利要求18所述的方法，進一步包括在將該無水二氧化碳再循環進入該第一反應器之前，收集該無水二氧化碳的至少一些。
【文檔編號】C01B7/19GK103459305SQ201280014806
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月30日 優先權日:2011年4月12日
【發明者】格雷戈裡奧·塔蘭孔三世 申請人:中西製冷劑有限責任公司