生產二氯的方法和系統技術方案

本公開提供了生產二氯(Cl2)的方法和系統，其在所述方法的氯化階段期間稀土金屬氯氧化物與HCl在第一溫度下反應，以形成稀土金屬氯化物和H2O；從所述稀土金屬氯化物中除去H2O；在所述方法的氧化階段期間稀土金屬氯化物與O2在高于第一溫度的第二溫度下反應，以形成Cl2和稀土金屬氯氧化物。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本公開總體涉及二氯，更具體地涉及生產二氯的方法和系統。
技術介紹
將鹽酸(HCl)氧化轉化為二氯(Cl2)的用于氧化轉化的傳統Deacon化學過程是受到平衡限制的。在最有利于二氯的高轉化率的較低溫度下，用最常規的催化劑體系、例如由銅或釕構成的催化劑體系，Deacon反應催化動力學過于緩慢，而在可以發生明顯反應的高溫下，二氯的形成受到平衡限制
技術實現思路
本公開的實施方式提供了生產二氯(Cl2)的方法和系統。對于各種實施方式而言，生產二氯的方法包括在所述方法的氯化階段期間，將稀土金屬氯氧化物與鹽酸(HCl)在第一溫度下反應，以形成稀土金屬氯化物和水(H2O);從所述稀土金屬氯化物中去除水；和在所述方法的氧化階段期間，將所述稀土金屬氯化物與氧(O2)在高于第一溫度的第二溫度下反應，以形成二氯和稀土金屬氯氧化物。對于各種實施方式而言，來自氧化階段的稀土金屬氯氧化物可被用于所述方法的氯化階段。對于各種實施方式而言，所述稀土金屬氯氧化物的例子是氯氧化鑭(LaOCl)，稀土金屬氯化物的例子是三氯化鑭(LaCl3)。對于各種實施方式而言，從稀土金屬氯化物中去除水包括用惰性氣體吹洗所述稀土金屬氯化物以除去水。根據本公開從稀土金屬氯化物中除去的水可以是如本文中定義的原有水和/或殘留水。本公開的實施方式還在氯化階段讓鹽酸通過和/或穿過稀土金屬氯氧化物和在氧化階段讓氧通過和/或穿過稀土金屬氯化物。在某些實施方式中，稀土金屬氯化物可以從氯化階段傳送到氧化階段，稀土金屬氯氧化物可以從氧化階段傳送到氯化階段。對于各種實施方式而言，稀土金屬氯氧化物和稀土金屬氯化物在第一溫度和第二溫度下保持固態非液體狀態。對于各種實施方式而言，生產二氯的系統可以包括具有第一進口和第一出口的氯化反應器；在所述氯化反應器中的稀土金屬氯氧化物，其中在所述氯化反應器的第一進口和第一出口之間移送的HCl與稀土金屬氯氧化物在第一溫度下反應，以形成稀土金屬氯化物和水；包含所述稀土金屬氯化物并具有第二進口和第二出口的氧化反應器，其中在所述氧化反應器的第二進口和第二出口之間移送的氧氣與所述稀土金屬氯化物在大于第一溫度的第二溫度下反應，以形成稀土金屬氯氧化物和二氯；連接所述氯化反應器和氧化反應器的導管，其中來自所述氯化反應器的稀土金屬氯化物通過所述導管移送到氧化反應器并且氧化反應器中的稀土金屬氯氧化物通過所述導管移送到氯化反應器；從由所述氯化反應器通過所述導管移送到氧化反應器的稀土金屬氯化物中清除水的吹洗系統；和與氯化反應器和氧化反應器的每一個都相連的加熱器，其中所述加熱器至少部分地將氯化反應器中的稀土金屬氯化物加熱到第一溫度和至少部分地將氧化反應器中的稀土金屬氯氧化物加熱到第二溫度。對于各種實施方式而言，所述稀土金屬是鑭系兀素。在一種實施方式中，所述鑭系元素是鑭。對于各種實施方式而言，所述催化劑不包括銅(Cu)。對于各種實施方式而言，所述催化劑不包括釕(Ru)。定義在本文中使用時，“二氯”被定義為在0°C和IOOkPa絕對壓力的標準溫度和壓力下(IUPAC)的氯氣(Cl2)。在本文中使用時，“。C ”被定義為攝氏度。在本文中使用時，“KPa”被定·義為壓力的千帕斯卡單位。在本文中使用時，“環境壓力”被定義為運行本公開的方法和/或系統的外界環境的壓力。在本文中使用時，“原有水”被定義為沒有與本公開的稀土金屬催化劑結合和/或締合的游離水(汽態或液態)。在本文中使用時，“殘留水”被定義為所述稀土金屬催化劑結合和/或締合的水，其或者作為吸附分子水，或者為本公開的稀土金屬催化劑表面的結合羥基形式的水。在本文中使用時，"一個"、"所述"、"至少一個"和"一個或多個"可互換使用。術語“包含”和其變化形式在這些術語出現在說明書和權利要求書中時不具有限制性含義。因此，例如，具有氯化反應器的系統可以理解為意指所述系統包括“一個或多個”氯化反應器。在本文中使用時，術語“和/或”是指一個、多于一個或者全部的列出要素。還有,在本文中,用端點敘述數值范圍包括該范圍內包含的所有數字(例如，I至5包括 1、1· 5、2、2· 75,3,3. 80、4、5 等等)。附圖說明圖I提供了根據本公開的實施方式的生產二氯的系統示意圖。圖2提供了根據本公開的實施方式的生產二氯的系統示意圖。圖3提供了根據本公開的實施方式的生產二氯的系統示意圖。圖4提供了根據本公開，作為時間函數的HCl轉化的圖。圖5提供了根據本公開，作為稀土催化劑化學計量函數的HCl轉化的圖。圖6提供了根據本公開的實施方式的生產二氯的系統示意圖。圖7提供了根據本公開，從稀土金屬催化劑的溫度程序化氧化得到的歸一化氯釋放結果。具體實施例方式本公開的實施方式提供了生產二氯(Cl2)的方法和生產二氯的系統。本公開的實施方式通過在兩階段方法中利用稀土催化劑，克服了 Deacon反應的熱力學。本公開的實施方式還因為本公開的稀土催化劑相對于銅基催化劑不需要載體、在高溫下更穩定和較不容易失活，克服了鹽酸(HCl)的銅基催化氧化為二氯的限制。本文中的圖遵循一種編號規定，其中第一數位對應于圖形編號，剩余數位鑒別圖中的元件或組件。不同圖之間類似的元件或組件可以使用類似的數位來鑒別。例如，110可以指圖I中的元件“10”，類似的元件可以在圖2中稱為210。應當理解，在本文中各種實施方式中顯示的元件可以被添加、更換和/或除去，以便提供本公開的另外的實施方式。另外應當理解，圖中提供的元件的比例和相對尺度是用來說明本專利技術的實施方式，不應該被理解為是限制性意義。二氯可以通過HCl與氧經由所謂的Deacon反應進行催化氧化而產生2HCl+l/202--- H2CHCl2銅基催化劑已經用于Deacon反應，但是它們患于各種各樣的缺點。這些缺點包括活性有限，當提高溫度以克服活性限制時由于氯化銅在超過400°C時揮發而快速失活，和由于存在未反應的HCl與產物H2O造成的腐蝕問題。事實上，不管任何其他金屬可以被設想用于催化Deacon反應，但一階段方法苦于在相關化學動力學的溫度下，熱力學施加在該反應的HCl轉化上的限制。 還建議過利用銅基催化劑的兩級反應器系統，以試圖提高HCl轉化為二氯，同時最小化銅基催化劑的失活。這樣的系統通常采取雙反應器系統的形式，其中兩個反應器中的一個在高于另一個反應器的溫度下運行。在一些實施方式中，使用這些兩級反應器系統將Deacon反應劃分成兩個部分反應階段(I)氯化和(2)氧化，其中氯化反應(I)在較低的溫度下實施，而氧化反應(2)在較高的溫度下實施權利要求1.一種生產二氯(Cl2)的方法，其包括 在所述方法的氯化階段期間稀土金屬氯氧化物與HCl在第一溫度下反應，以形成稀土金屬氯化物和H2O ； 從所述稀土金屬氯化物中除去H2O ;和 在所述方法的氧化階段期間稀土金屬氯化物與O2在高于第一溫度的第二溫度下反應，以形成Cl2和稀土金屬氯氧化物。2.權利要求I的方法，其中所述稀土金屬氯氧化物是LaOCl，而所述稀土金屬氯化物是L&CI303.權利要求I和2任一項的方法，其中從所述稀土金屬氯化物中除去H2O包括用惰性氣體吹洗所述稀土金屬氯化物以除去h2o。4.權利要求I和2任一項的方法，其包括在氯化階段將HCl通過所述稀土金屬氯氧化本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：E·E·斯坦蘭德，D·A·?？寺?/a>，M·E·瓊斯，S·G·波德科爾津，S·D·費斯特，
申請(專利權)人：陶氏環球技術有限責任公司，
類型：
國別省市：