[发明专利]生产二氯的方法和系统

说明书

技术领域

本公开总体涉及二氯，更具体地涉及生产二氯的方法和系统。

背景技术

将盐酸(HCl)氧化转化为二氯(Cl₂)的用于氧化转化的传统Deacon化学过程是受到平衡限制的。在最有利于二氯的高转化率的较低温度下，用最常规的催化剂体系、例如由铜或钌构成的催化剂体系，Deacon反应催化动力学过于缓慢，而在可以发生明显反应的高温下，二氯的形成受到平衡限制。

发明内容

本公开的实施方式提供了生产二氯(Cl₂)的方法和系统。对于各种实施方式而言，生产二氯的方法包括：在所述方法的氯化阶段期间，将稀土金属氯氧化物与盐酸(HCl)在第一温度下反应，以形成稀土金属氯化物和水(H₂O)；从所述稀土金属氯化物中去除水；和在所述方法的氧化阶段期间，将所述稀土金属氯化物与氧(O₂)在高于第一温度的第二温度下反应，以形成二氯和稀土金属氯氧化物。对于各种实施方式而言，来自氧化阶段的稀土金属氯氧化物可被用于所述方法的氯化阶段。对于各种实施方式而言，所述稀土金属氯氧化物的例子是氯氧化镧(LaOCl)，稀土金属氯化物的例子是三氯化镧(LaCl₃)。

对于各种实施方式而言，从稀土金属氯化物中去除水包括用惰性气体吹洗所述稀土金属氯化物以除去水。根据本公开从稀土金属氯化物中除去的水可以是如本文中定义的原有水和/或残留水。本公开的实施方式还在氯化阶段让盐酸通过和/或穿过稀土金属氯氧化物和在氧化阶段让氧通过和/或穿过稀土金属氯化物。在某些实施方式中，稀土金属氯化物可以从氯化阶段传送到氧化阶段，稀土金属氯氧化物可以从氧化阶段传送到氯化阶段。对于各种实施方式而言，稀土金属氯氧化物和稀土金属氯化物在第一温度和第二温度下保持固态非液体状态。

对于各种实施方式而言，生产二氯的系统可以包括具有第一进口和第一出口的氯化反应器；在所述氯化反应器中的稀土金属氯氧化物，其中在所述氯化反应器的第一进口和第一出口之间移送的HCl与稀土金属氯氧化物在第一温度下反应，以形成稀土金属氯化物和水；包含所述稀土金属氯化物并具有第二进口和第二出口的氧化反应器，其中在所述氧化反应器的第二进口和第二出口之间移送的氧气与所述稀土金属氯化物在大于第一温度的第二温度下反应，以形成稀土金属氯氧化物和二氯；连接所述氯化反应器和氧化反应器的导管，其中来自所述氯化反应器的稀土金属氯化物通过所述导管移送到氧化反应器并且氧化反应器中的稀土金属氯氧化物通过所述导管移送到氯化反应器；从由所述氯化反应器通过所述导管移送到氧化反应器的稀土金属氯化物中清除水的吹洗系统；和与氯化反应器和氧化反应器的每一个都相连的加热器，其中所述加热器至少部分地将氯化反应器中的稀土金属氯化物加热到第一温度和至少部分地将氧化反应器中的稀土金属氯氧化物加热到第二温度。

对于各种实施方式而言，所述稀土金属是镧系元素。在一种实施方式中，所述镧系元素是镧。对于各种实施方式而言，所述催化剂不包括铜(Cu)。对于各种实施方式而言，所述催化剂不包括钌(Ru)。

定义

在本文中使用时，“二氯”被定义为在0℃和100kPa绝对压力的标准温度和压力下(IUPAC)的氯气(Cl₂)。

在本文中使用时，“℃”被定义为摄氏度。

在本文中使用时，“KPa”被定义为压力的千帕斯卡单位。

在本文中使用时，“环境压力”被定义为运行本公开的方法和/或系统的外界环境的压力。

在本文中使用时，“原有水”被定义为没有与本公开的稀土金属催化剂结合和/或缔合的游离水(汽态或液态)。

在本文中使用时，“残留水”被定义为所述稀土金属催化剂结合和/或缔合的水，其或者作为吸附分子水，或者为本公开的稀土金属催化剂表面的结合羟基形式的水。

在本文中使用时，″一个″、″所述″、″至少一个″和″一个或多个″可互换使用。术语“包含”和其变化形式在这些术语出现在说明书和权利要求书中时不具有限制性含义。因此，例如，具有氯化反应器的系统可以理解为意指所述系统包括“一个或多个”氯化反应器。

在本文中使用时，术语“和/或”是指一个、多于一个或者全部的列出要素。

还有，在本文中，用端点叙述数值范围包括该范围内包含的所有数字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等等)。

附图说明