用于无水卤化氢和无水二氧化碳合成的方法

用于无水卤化氢和无水二氧化碳合成的方法
【专利摘要】一种用于从有机卤化物流体（如全氟化碳流体和制冷剂流体）合成无水卤化氢流体以及无水二氧化碳以便对其进行环境安全处置的方法。
【专利说明】用于无水南化氢和无水二氧化碳合成的方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求美国临时专利申请号61/474，659 (2011年4月12日提交)的权益，将其通过引用结合在此，如同完全在此提出一样。
发明领域
[0002]本发明涉及一种用于合成无水卤化氢和二氧化碳的方法。在热催化式反应器A中，二氧化碳是从一氧化碳和水合成的。在热催化式反应器B中，卤化氢流体是从有机卤化物流体、无水氢气以及无水二氧化碳合成的。
发明背景
[0003]有机卤化物家族是非常广泛的。本发明涉及制冷剂流体和全氟代流体的家族。在最近的80年里已经完成了可观数量的有机卤化物流体的化学合成，包括大多数制冷剂流体例如氯氟烃(下文中的“CFC”)、氢氯氟烃(“HCFC”)、氟烷(“FC”)、氢氟烷(“HFC”)以及氢氟烯烃(“ HFO ”)。
[0004]已经确定的是一些流体，具体地是用作制冷剂的化合物，已经促进了大气中的臭氧的耗损和全球变暖。已经采取国际措施来逐步淘汰这些制冷剂和类似化合物的使用。目前，科学界关注的是保护环境，特别是关于任何化学污染，包括二氧化碳到大气的释放。
[0005]用于处理和/或分解有机卤化物流体(例如制冷剂)的当前方法可以包括使用极高的温度。例如，用于制冷剂分解的某些方法包括将这些化合物在还原条件下加热到约1300°C至20000°C的温度。 因此，对用于在较不严苛的条件下即低于1300°C的温度下处理有机齒化物流体的方法存在需求。
发明概述
[0006]因此，本发明是针对一种用于合成无水卤化氢和无水二氧化碳的方法，这种方法基本上消除了一种或多种由于相关技术的限制和缺点造成的问题。
[0007]示例性实施例提供了一种新的用于合成无水卤化氢和二氧化碳的方法。在热催化式反应器A中,可以从一氧化碳和水合成二氧化碳。在热催化式反应器B中，从有机齒化物流体、氢气和无水二氧化碳合成齒化氢流体。
[0008]在一个示例性实施例中，单元I的双反应器A和B，其中在一个或多个双反应器的组中，在第一散热容器(heat sink vessel)的反应器A中发生一种热催化反应,在第二散热容器的反应器B中发生一种热催化反应并且第三散热容器提供了用于平衡在第一和第二散热容器中的热量的装置。
[0009]在一个方面中，这些实施例提供了一种方法用于无水卤化氢流体和无水二氧化碳的热催化合成。在热催化式反应器A中，从一氧化碳和水合成二氧化碳和氢气。在热催化式反应器B中，从有机卤化物流体、氢气和无水二氧化碳合成卤化氢流体。
[0010]在另一个方面中，这些实施例提供一种使用双反应器A和B的方法，其中在反应器A中，反应物是一氧化碳和水,这种反应器在从Iatm至30atm的压力范围内和在300°C至900°C的温度范围内以低能量的放热反应形成了二氧化碳和氢气。在反应器B中，反应物是有机齒化物流体、无水氢气和无水二氧化碳，该反应器在从Iatm至30atm的压力范围内以及在600°C至900°C的温度范围内形成了卤化氢流体和一氧化碳。
[0011]在另一个方面中，这些实施例提供一种方法，这种方法具有一个氢气扩散器，其中氢原子产量是至少等于来自这种有机卤化物流体的卤素原子的数目。
[0012]在另一个方面中，这些实施例提供一种方法，这种方法具有一个质量控制装置以将二氧化碳分子的流量调整到是至少等于其他反应物的碳原子的数目，从而形成无水卤化氢流体和一氧化碳。
[0013]在另一个方面中，这些实施例提供了一种用于有机卤化物流体(例如制冷剂流体和全氟化碳流体)的热催化分解的方法。
[0014]在另一个方面中，这些实施例提供了一种使用热催化式反应器的方法，这种热催化式反应器用于将一氧化碳和水转化为氢气和二氧化碳。
[0015]在另一个方面中，这些实施例提供了一种使用热催化式反应器的方法，这种热催化式反应器用于将有机齒化物转化为无水齒化氢和一氧化碳。
[0016]在另一个方面中，这些实施例提供了一种使用热催化反应(类似于水-煤气变换反应)的方法，这种热催化反应使用催化剂用于将一氧化碳和水转化为氢气和二氧化碳。
[0017]在另一个方面中，这些实施例提供了一种使用热催化反应的方法，这种热催化反应使用催化剂用于将有机卤化物转化为无水卤化氢和一氧化碳。
[0018]在另一个方面中，这些实施例提供一种用于安排双反应器A和B的方法，其中进行该反应不要求能量输入。
[0019]在另一个方面中，这些实施例提供了一种方法用于控制在这些反应物的卤素原子与氢原子之间的平衡以仅形成无水卤化氢流体。
[0020]在另一个方面中，这些实施例提供一种方法以便控制在反应器B中的二氧化碳(防止任何碳(碳烟)的形成)并且以便仅形成一氧化碳。
[0021]在另一个方面中，这些实施例提供了一种使用双反应器的方法。在反应器A中，没有有机卤化物、有机氯化合物或分子氯存在，并且在反应器B中，没有分子氧存在，从而防止了二噁英和呋喃的形成。
[0022]在另一个方面中，这些实施例提供了一种方法，这种方法用于从氢气、二氧化碳和有机卤化物(例如CFC、HCFC、FC和HFC)作为反应物流体在一种催化剂的存在下在反应器B的反应区内转化而合成卤化氢和一氧化碳。
[0023]在另一个方面中，这些实施例提供了一种方法，这种方法用于将从这个氢气扩散器中离开的任何氢气、一氧化碳和/或二氧化碳再循环至反应器A的入口。
[0024]本发明的附加特征和优点将在下面的说明中给出，并且在某种程度上将会从说明书中清楚或是可以通过实施本发明而获知。通过具体在书面说明书和关于此的权利要求连同附图中所指出的结构将认识并得到本发明的这些目标和其他优点。
[0025]为了实现这些和其他的优点并且根据本发明的目的，如所实施的并且概括地描述的，一种用于合成无水卤化氢和二氧化碳的方法包括:使一种或多种有机卤化物与无水氢气和无水二氧化碳发生反应以便产生无水一氧化碳和一种或多种无水齒化氢；并且使这种一氧化碳与水发生反应以便产生氢气和二氧化碳。
[0026]在本发明的另一个方面中，一种用于在没有有害的环境排放的情况下处理和/或分解有机卤化物流体的方法包括:在一个反应器B中使一种或多种有机卤化物、无水氢气、以及无水二氧化碳发生反应以产生一氧化碳和一种或多种无水卤化氢；收集这些无水卤化氢的至少一部分；使这种一氧化碳流至一个反应器A ;使这种一氧化碳在反应器A中与水发生反应以产生氢气和二氧化碳；将这种水从这种氢气和二氧化碳中移除以产生无水氢气和无水二氧化碳；将这种氢气和无水二氧化碳再循环至反应器B。
[0027]应理解的是以上概括说明以及以下详细说明二者都是示例性的和解释性的并且旨在提供本发明的进一步解释，如权利要求所要求的。
附图简要说明
[0028]图1是本发明使用的设备100的流程图安排的一个实施例。
[0029]图2是本发明使用的设备100的双反应器单元I的一个实施例的简图。
图示实施例的详细i兑明
[0030]尽管以下详细说明包含很多解释目的的具体细节，要理解的是本领域普通技术人员将意识到对以下细节的很多实例、变体和改变都是在本发明的范围和精神内。因此，在不失提出权利要求的方法发明的一般性并且没有在其上施加限制的情况下，给出了在此所述的本发明的这些示例性实施例。
[0031]有机卤化物化合物和/或制冷剂的流体可以包括CFC、HCFC、FC、HFC和HFO (它们包括至少一种流体化合物)，例如制冷剂流体，这些制冷剂流体包括(但不限于)=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)、以及类似化合物。类似地，可以根据在此所述的这些方法来处理溴代制冷剂(例如R12B (溴氯二氟甲烷)和R13B (—溴三氟甲烷))，以及其他的相关的具有一个或两个碳原子以及至少一个溴原子的化合物。如在此所使用的，一种流体定义为对流动有低阻力并且倾向采取其容器的形状的任何物质(液体、或气体)。如在此所使用的，有机卤化物指的是以下所述的分子，即包括碳和卤素二者、优选每分子包括在1、2、3与4之中的碳原子以及至少一个卤素原子。在某些实施例中，这种有机卤化物和/或制冷剂包括至少一个碳原子和至少一个氟原子。
[0032]本发明的一个方面是一个双反应器单元，其中可以发生用于合成无水卤化氢和二氧化碳的两种热催化反应。这两种反应都可以在一种无等离子体的环境中发生。在一个示例性实施例中，这个双反应器单元可以包括反应器A和反应器B。反应器A和B 二者都可以是热催化式反应器管。在反应器A中，一氧化碳和水的热催化反应形成二氧化碳和氢气。在反应器B中，有机卤化物、氢气和二氧化碳的热催化反应形成无水卤化氢产物和一氧化碳再循环流体。
[0033]图1是一种设备或系统100的一个不例性实施例的一种图不。这个不例性实施例包括一个双反应器单元1，热交换器单元2，氢气扩散器单元3，一个纯化的收集器系列(可以包括无水氟化氢纯化器/收集器单元4、溴化氢纯化器/收集器单元5、氯化氢纯化器/收集器单元6)，一种单独的纯化器/收集器单元例如一种二氧化碳纯化器/收集器单元7，干燥器单元8和卤化氢中和洗涤器单元9。这9个单元都用一位数字来表示。每一个单元的所有的附件和/或部件都由在表示这个单元的数字后面的两位数字来表示；即在洗涤器单元9中的气体进口的管道接头由数字902来表示。
[0034]通过遵循这种编号方法，可以将一个单元的所有元件描述如下。通过散热容器103的外部加热装置126使在反应器单元I中的热传递流体190达到工作温度。通过双向流动循环器104使这种热传递流体190从散热容器103经过管道接头105循环至散热容器101。热传递流体190可以从散热容器101经过管道接头110和109流至双向流动循环器104，然后继续经过管道接头108和107流至散热容器102。热传递流体190可以从散热容器102，经过管道接头106流回散热容器103。用于对散热容器103进行热平衡的一种手段是经过进口管道接头120和121和出口管道接头122、123以及流量控制阀124。双反应器单元I可以通过阀137填充或排空热传递流体190，并且可以通过安全泄压阀138受到压力保护。
[0035]在我们的示例性实施例中，一旦达到工作温度，一种一氧化碳和水流的流990经过管道接头125进入在散热 容器101内的反应器管112。这种一氧化碳和水流990的热催化反应在催化剂180的帮助下在反应区111内发生。任何过量的反应热都可以穿过反应器管112的透热壁并且可以被热传递流体190吸收。这种反应形成了氢气和二氧化碳的流191，这种流可以经过管道接头115离开反应器管112。
[0036]这种氢、未反应的一氧化碳和二氧化碳的流191可以经过管道接头214进入这个套管式热交换器210，并且经过管道接头215离开并且经过管道接头802流至这种氢气、未反应的一氧化碳和二氧化碳干燥器单元8。
[0037]干燥器单元8可以包括容器801，这种容器带有用于干燥剂895的热再生的外部加热装置806。氢气、未反应的一氧化碳和二氧化碳的流191以无水氢气、无水未反应的一氧化碳和无水二氧化碳的流191的形式经过管道接头804从干燥器801中离开，然后流至气体压缩机805。
[0038]离开气体压缩机805后，然后这种氢气、未反应的一氧化碳和二氧化碳的流191可以经过管道接头706进入一个二氧化碳纯化器/收集器单元7。这个二氧化碳纯化器/收集器单元7可以包括柱702、带有冷却装置进口 720和出口 721的回流冷凝器703以及带有加热装置进口 722和出口 723的收集器701，其中液体二氧化碳790可以被收集。可以将在收集器701中的液体二氧化碳790经过管道接头708和阀726引流至容器接头707。在纯化和收集二氧化碳流790后，这种二氧化碳流790经过管道接头708离开纯化器/收集器单元701。
[0039]在一个示例性实施例中，然后可以使二氧化碳流790流动并经过管道接头212进入套管式热交换器210，从而流过内管211。这个内管211的壁是一个透热壁并且将来自内管211的外侧的热量传递给内管211的内侧，由此将热量传递给在内管211中的二氧化碳流790。二氧化碳流790经过管道接头213离开并经过管道接头120、121、122、123、119、118和116以及流量控制阀124流至反应器管114。在管线中的阀226可以仅用作一个备用阀。
[0040]在一个实施例中，这种氢气、未反应的一氧化碳以及微量的二氧化碳的流791可以从纯化器/收集器单元7的顶部经过管道接头714离开并且流至气体压缩机705。流791离开气体压缩机705并且经过管道接头303流至氢气扩散器301。[0041]氢气扩散器301可以包括一个外部加热装置310、带有钯壁302的氢气进气室312以及氢气收集器311。氢气流390可以经过管道接头304离开这个氢气扩散器301的氢气收集器。可以通过质量流控制器308操作流量控制阀306和309来调整纯化的氢气流390的流量。在一个实施例中，纯化的氢气流390经过管道接头119、118和116流至反应器管114。任何剩余的氢气、一氧化碳和二氧化碳都可以离开氢气扩散器301并且可以经过管道接头319和315，在阀316关闭并且317打开的情况下，通过气体压缩机305，止回阀318，管道接头135和在增湿器容器127内的128，经过管道接头129和125以潮湿气体的方式流回反应器管112。任选地，当这个氢气扩散器是处于再生模式时，任何剩余氢气、一氧化碳和二氧化碳都可以经过管道接头319和315、阀316，在阀317关闭的情况下，以及扩散器排气307离开氢气扩散器301排到大气中。这个质量控制器308还操作流量控制阀124以调整二氧化碳流790的流量并且操作流量控制阀209以调整有机卤化物290的流量。
[0042]在一个实施例中，可以使有机卤化物流体流290的流动流过一个套管式热交换器201，其方式为从其连接的源流至气体压缩机205和管道接头203，穿过热交换器201并且经过管道接头206离开，然后经过流量控制阀209以及管道接头118和116流至反应器管114。
[0043]氢气流390、二氧化碳流790以及有机卤化物流体流290汇集在一起，经过管道接头116，并且流入反应器管114之中。二氧化碳、氢气、和有机卤化物流体的热催化反应可以在反应区113内发生(可以借助催化剂181的帮助)，从而形成无水卤化氢和无水一氧化碳的流192。卤化氢和一氧化碳流192的流动经过管道接头117和管道接头207离开反应管114、进入套管式热交换器201的内管202。
[0044]内管202的壁可以是一个透热壁并且可以将来自内管202的内侧的热量转移到内管202的外侧，由此将热量传递给在外管201中的有机卤化物流体流290。卤化氢和一氧化碳的流192经过管件接头204和280离开套管式热交换器201。在这一点上,该操作方法可以具有至少两种模式:(I)回收卤化氢产物(无水氟化氢和/或无水溴化氢和/或无水氯化氢)的模式可以是通过打开阀281、关闭阀282、流动穿过止回阀284并且经过管道接头406进入氟化氢纯化器/收集器单 元4。(2)中和卤化氢产物(无水氟化氢和/或无水溴化氢和/或无水氯化氢)的模式可以是通过打开阀282、关闭阀281、通过止回阀283流至气体压缩机925并且经过管道接头902进入洗涤器容器901，其中卤化氢被中和并且一氧化碳被再循环进入散热容器101中。
[0045]无水氟化氢纯化器/收集器单元4可以包括柱402、带有冷却装置进口 420和出口 421和出口 421的回流冷凝器403、其中可以收集液体氟化氢490的收集器401以及流量控制阀426。可以将在收集器401中的液体氟化氢490经过管道接头/汲取管408以及阀426引流至容器接头407。此时，可以将存在的氟化氢490从卤化氢和一氧化碳的流192中移除。在氟化氢490是唯一的存在于卤化氢和一氧化碳的流192中的卤化氢的情况下，一氧化碳流491和任何剩余的氟化氢490可以经过管道接头414离开这个氟化氢纯化器/收集器单元4，然后通过阀416和516 (通过关闭阀413、513和616绕过溴化氢纯化器/收集器单元5和氯化氢纯化器/收集器单元6)经过止回阀920和管道接头902流至中和洗涤器单元9。
[0046]在溴化氢和/或氯化氢存在于卤化氢和一氧化碳的流192中的情况下，卤化氢和一氧化碳的流192，连同任何剩余的氟化氢490可以经过管道接头414离开氟化氢纯化器/收集器单元4并且经过管道接头417进入氟化氢移除阱410，同时关闭阀413和416并且打开阀415。
[0047]任何剩余的氟化氢490被在氟化氢移除阱410中的氟化钠411吸收。氟化氢移除阱410具有一种外部加热装置418，当需要时，这种加热装置用于解吸截留的氟化氢490并且使解吸的氟化氢490经过管道接头412 (通过同时打开阀413并且关闭阀415、416、513和616)经过止回阀920和管道接头902流至中和洗涤器单元9。
[0048]在有溴化氢和/或氯化氢存在于卤化氢和一氧化碳的流192中的情况下，可以使用附加的收集器将它们移除。在这样的一个实施例中，氟化氢移除阱410可以允许在卤化氢和一氧化碳的流192中的溴化氢和/或氯化氢通过阀415和气体压缩机505经过管道接头506流至溴化氢纯化器/收集器单元5。这个无水溴化氢纯化器/收集器单元5由以下各项组成:柱502、带有冷却装置进口 520和出口 521的回流冷凝器503、以及带有加热装置进口 522、流量控制阀524和出口 523的收集器501，其中可以收集液体溴化氢590。可以将在收集器501中的液体溴化氢590经过管道接头508和阀526引流至容器接头507。在这一点上，将从这个卤化氢和一氧化碳的流192中移除存在的溴化氢590。在溴化氢590是唯一还存在于卤化氢和一氧化碳的流192中的卤化氢的情况下，这个卤化氢和一氧化碳的流192，与任何剩余的溴化氢590 —起，经过管道接头514离开溴化氢纯化器/收集器单元5，通过阀513和516，(通过关闭阀515和616绕过氯化氢纯化器/收集器单元6)经过止回阀920和管道接头902流至中和洗涤器单元9。
[0049]如果氯化氢存在于从溴化氢纯化器/收集器单元5中经过管道接头514离开的卤化氢和一氧化碳的流192中，可以关闭阀513，该流动穿过阀515、气体压缩机605和管道接头606。这个无水氯化氢纯化器/收集器单元6由以下各项组成:柱602、带有冷却装置进口620和出口 621的回流冷凝器 603以及带有加热装置进口 622、流量控制阀624和出口 623的收集器601，其中可以收集液体氯化氢690。可以将在收集器601中的液体氯化氢690经过管道接头608和阀626引流至容器接头607。在这一点上，将从该卤化氢和一氧化碳的流192中移除氯化氢690。剩余的卤化氢和一氧化碳的流192经过管道接头614离开氯化氢纯化器/收集器单元6，通过阀616、经过止回阀920和管道接头902流至中和洗涤器单元9。
[0050]中和洗涤器单元9可以包括容器901、管道接头902、908、909和914、苛性碱溶液903、H型阀904、905、906和907、用于循环、填充、和排空容器901中的苛性碱溶液903的泵910,ph测量仪911、温度测量仪912、压力测量仪913、气体压缩机915、以及阀916。一氧化碳流491和任何剩余卤化氢流体经过管道接头902进入中和洗涤器单元9，其中由通过泵910在容器901中循环的苛性碱溶液903来中和存在的卤化氢流体。通过ph测量仪911来监测苛性碱溶液903的ph水平并且当需要时通过操作H型阀904、905、906、907和泵910来更换苛性碱溶液903。一氧化碳流491经过管道接头914离开中和洗涤器单元9，然后流至气体压缩机915并且(在阀916关闭的情况下)经过止回阀134和管道接头128流至增湿器容器127。
[0051]增湿器容器127可以包含水130、可以具有一个加热装置131、以及一个标准设计的温度和水位控制。一氧化碳流491可以流过在增湿器容器127中的水130，从而将水130添加到气流中。这个一氧化碳和水流990经过管道接头129离开增湿器容器127并且经过管道接头125流至反应器管112。这完成了在本发明方法中使用的设备100的流程图。
[0052]这个示例性设备100可以包括多个互连的部分，例如管道、阀、传感器等，可以由以下各项来构造:碳钢、不锈钢、哈司特镍基合金、蒙乃尔合金、铬镍铁合金、镍、或一种能够在此处所考虑到的温度和压力下工作的类似材料。设备100可以适用于从有机卤化物流体、无水氢和无水二氧化碳热催化合成无水齒化氢流体和一氧化碳以及从一氧化碳和水热催化合成二氧化碳。
[0053]图2是在本发明方法中使用的示例性双反应器单元I的一个图示。这个双反应器可以包括以下部件:散热容器101、散热容器102、用于平衡热量的散热容器103、带有反应区111 (含有催化剂180)的热催化式反应器管112以及带有反应区113 (含有催化剂181)的热催化式反应器管114。
[0054]双反应器单元I的一个示例性操作可以是如下:通过散热容器103的外部加热装置126使在双反应器单元I中的热传递流体190达到工作温度。通过双向流动循环器104使这种热传递流体190从散热容器103经过管道接头105循环至散热容器101。热传递流体190可以从散热容器101经过管道接头110和109流至双向流动循环器104，然后继续经过管道接头108和107流至散热容器102。热传递流体190从散热容器102经过管道接头106流回散热容器103。平衡这种热传递流体190的一种手段是经过进口管道接头120和出口管道接头122。
[0055]一旦达到操作温度，在散热容器101中的工艺可以是如下:一种一氧化碳和水流的流990经过管道接头125进入在散热容器101中的反应器管112。这种一氧化碳和水流990的热催化反应在催化剂180的帮助下在反应区111内发生。任何过量的反应热都可以穿过反应器管112的透热壁并且被热传递流体190吸收。这种反应形成一种氢气和二氧化碳的流191，这种流经过管道接 头115离开反应器管112。
[0056]在散热容器102中的工艺可以是如下:氢气流791、二氧化碳流790以及有机卤化物流体流290在管道接头116处汇集在一起并且流入反应器管114之中。这种二氧化碳、氢气和有机卤化物流体的热催化反应在催化剂181的帮助下在反应区113内发生。任何过量的反应热都可以穿过反应器管114的透热壁并且被热传递流体190吸收。这种反应形成无水卤化氢和一氧化碳的流192，这种流经过管道接头117离开反应器管114。
[0057]可以通过金属壁传递热的任何不可渗透的金属壁都是一种透热壁并且是在双反应器单元I的反应器管112和114中的透热壁的一部分。与反应物接触的任何不可渗透的金属壁都是在双反应器单元I的反应器管112和114中的反应区的一部分。由水与一氧化碳在散热容器101内的放热反应产生的热量使得反应区的温度升高到大于反应温度设定值。可以将反应区维持在约300°C与1000°C之间的反应区温度。
[0058]无水氟化氢收集器单元4、无水溴化氢收集器单元5、无水氯化氢收集器单元6、无水二氧化碳收集器单元7、干燥器8以及中和洗涤器9都是标准的工程设计。其他的操作要求可以不要求以上的任一项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组合。
[0059]总的来说，一氧化碳与水的反应可以在相对低的压力下进行。在某些实施例中，这种反应是在Iatm至30atm范围内的压力下,优选在IOatm至20atm范围内的压力下进行。在某些实施例中，这种反应在15atm下进行。
[0060]总的来说，有机卤化物流体、氢气和二氧化碳的反应可以在相对低的压力下进行。在某些实施例中，这种反应是在Iatm至30atm范围内的压力下，优选在IOatm至20atm范围内的压力下进行。在某些实施例中，这种反应在15atm下进行。
[0061]在某些实施例中，可以依据正在处理的有机卤化物流体的流量来调整无水二氧化碳和无水氢气的流量。例如，基于反应热，可以对无水二氧化碳和无水氢气的量进行调整以在一个减少任何外部加热或冷却供应的水平上来操作反应器。
[0062]一个示例性实施例提供了一种方法用于使用双反应器；其中反应器管114包含一种由至少两种金属元素组成的催化剂。这些元素选自:原子序数4、5、13、和14，具有原子序数从21至29、39至47、57至71以及72至79的过渡金属。在这些催化剂的存在下，在降低的温度下完成了有机卤化物流体的分解。
[0063]一个替代性实施例提供了一个方法用于使用双反应器；其中反应器管112包含一种由至少两种金属元素组成的催化剂。这些元素选自:原子序数4、5、13、和14，具有原子序数从21至29、39至47、57至71以及72至79的过渡金属。在这些催化剂的存在下，实现了从一氧化碳和水合成氢气和二氧化碳，其中在更低的温度和压力下达到热力学平衡。
[0064]一种催化剂可以用于协助防止一些有害化合物例如二噁英和呋喃的形成，以便加快反应速度、降低反应温度和/或引发这些反应。过渡金属可以在任一个或两个反应器中用作催化剂。用于这些催化剂的示例性金属元素可以从以下各项中选择:
【权利要求】
1.一种用于合成无水卤化氢和二氧化碳的方法，该方法包括:使一种或多种有机卤化物与无水氢气和无水二氧化碳发生反应以便产生无水一氧化碳和一种或多种无水齒化氢；并且 使该一氧化碳与水发生反应以便产生氢气和二氧化碳。
2.如权利要求1所述的方法，其中，使一氧化碳与水发生反应是在一个第一反应器中进行的，并且使该有机卤化物与氢气和二氧化碳发生反应是在一个第二反应器中进行的。
3.如权利要求1所述的方法，其中，使该一种或多种有机卤化物与无水氢气和无水二氧化碳发生反应是在一种没有分子氧并且以二氧化碳作为唯一的氧化剂的环境中进行的。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 使用一种催化剂用于该一种或多种有机卤化物与无水氢气和无水二氧化碳的反应； 在使该一氧化碳与水发生反应前，通过使该无水一氧化碳流过一个增湿器而将水添加到该无水一氧化碳中；并且 使用一种催化剂用于该一氧化碳与水的反应。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括使从该一氧化碳与水的反应产生的该氢气和二氧化碳流过一个干燥器以获得无水氢气和无水二氧化碳。
6.如权利要求5所述的方法，进一步包括使用来自该干燥器的无水氢气和无水二氧化碳作为在一种或多种有机卤化物与无水氢气和无水二氧化碳反应中的反应物以便产生无水一氧化碳和一种或多种无水卤化氢。
7.如权利要求5所述的方`法，进一步包括将该无水氢气从该无水二氧化碳中分离出来并且使分离出来的无水氢气流过一个扩散器以产生纯氢气。
8.如权利要求7所述的方法，其中，该将无水氢气从无水二氧化碳中分离出来是使用一个收集器单元来进行的。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包括使来自该扩散器的该无水氢气与来自该收集器单元的该无水二氧化碳以及与该一种或多种有机卤化物接触用于使一种或多种有机卤化物与无水氢气和无水二氧化碳发生反应以产生无水一氧化碳和一种或多种无水齒化氢。
10.如权利要求1所述的方法，进一步包括使来自水与一氧化碳发生反应所产生的该氢气流动穿过一个扩散器隔膜。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括使不流过该扩散器隔膜的该氢气与该一氧化碳和水在使该一氧化碳与水发生反应时接触以产生氢气和二氧化碳。
12.如权利要求1所述的方法，其中，使该一氧化碳与水发生反应以产生氢气和二氧化碳是在300°C至1000°C的温度范围和I至30atm的压力范围下进行的。
13.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 使用收集该二氧化碳的一个第一收集器单元将该氢气与二氧化碳分离开；并且 使用一个第二收集器单元系列将该无水卤化氢分离出来，其中该第二收集器单元系列包括一个或多个收集器单元，每一个收集器单元用于收集一种类型的卤化氢。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括: 在将该氢气从该二氧化碳中分离出来之前，使该氢气和二氧化碳流过一个干燥器以产生无水氢气和无水二氧化碳；并且 在将该氢气从该二氧化碳中分离出来后，使该无水氢气连同微量的其他杂质一起流入一个氢气扩散器中。
15.如权利要求13所述的方法，其中，该一种或多种无水卤化氢包括无水氟化氢、无水溴化氢、以及无水氯化氢中的一种或多种；并且 其中，该第二收集器单元系列包括一个收集器单元，该收集器单元用于包括在该一种或多种无水卤化氢中的每一种类型的无水卤化氢。
16.如权利要求1所述的方法，进一步包括通过使该一种或多种无水卤化氢流过一种苛性碱溶液来中和该一种或多种无水卤化氢。
17.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 在一个双反应器单元中进行这两个反应步骤，该双反应器单元包括一个第一热催化式反应器管以及一个第二热催化式反应器管，其中该一氧化碳是在该第二热催化式反应器管中产生的，并且其中该二氧化碳和氢气是在该第一热催化式反应器管中产生的； 将在该第二热催化式反应 器管中产生的该一氧化碳再循环进入该第一热催化式反应器管中作为反应物用于产生该二氧化碳和氢气；并且 将来自该第一热催化式反应器管的该二氧化碳和氢气的至少一部分再循环进入该第二热催化式反应器管以与该一种或多种有机卤化物发生反应。
18.一种用于在没有有害环境排放的情况下处理和/或分解有机卤化物流体的方法，该方法包括: 使一种或多种有机卤化物、无水氢气、以及无水二氧化碳在一个反应器B中发生反应以产生一氧化碳和一种或多种无水齒化氢； 收集这些无水卤化氢中的至少一部分； 使该一氧化碳流入一个反应器A中； 使该一氧化碳与水在反应器A中发生反应以产生氢气和二氧化碳； 将水从该氢气和二氧化碳中移除以产生无水氢气和无水二氧化碳； 使该无水氢气和无水二氧化碳再循环进入反应器B中。
19.如权利要求18所述的方法，进一步包括在将该无水二氧化碳再循环进入该第一反应器之前，收集该无水二氧化碳的至少一些。
【文档编号】C01B7/19GK103459305SQ201280014806
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年3月30日 优先权日:2011年4月12日
【发明者】格雷戈里奥·塔兰孔三世 申请人:中西制冷剂有限责任公司