[发明专利]使用还原剂制备无水卤化氢

说明书

相关申请

本申请要求于2012年9月7日提交的美国临时专利申请号61/698,536和2013年2月15日提交的美国专利申请号13/769,184的权益，出于所有的目的将它们通过引用结合在此，正如在此完全陈述的那样。

发明背景

发明领域

本发明涉及一种在一个热还原反应器中在温度和压力下使用还原剂完全还原无机卤化物以获得非卤素无机物质和/或其氢化物以及优选地还有无水卤化氢的方法。

发明背景

卤化氢在化学工业中是非常有价值的物质，因为它们是能够用于不同方法中的主要卤素来源。氟化氢是一种特别重要的卤化氢。它在环境温度下是一种无色液体，提供氟的主要工业来源并且因此是许多重要的有机和无机氟化物的前体。

无水氟化氢因其相对快速地扩散通过多孔物质的能力已知。出于这个原因，无水氟化氢通常用在氟化的物质(所谓的有机和无机氟化物)的生产中。这些材料主要是制冷剂、药物、泡沫发泡剂、灭火剂、溶剂以及用于生产塑料工业的氟化单体的原料。

其他卤化氢如氯化氢、溴化氢、碘化氢、以及砹化氢具有相似的有益特性(尽管在不同的程度上)，并且因此存在多种可以使用它们的应用。

在本领域中已经存许多已开发的、适合于从卤化的无机物质生产无水卤化氢的方法。例如，来自氟化的无机物质的无水氟化氢。然而，这些方法经常是非常复杂的，不是完全有效的并且可能是非常昂贵且难以操作的。

在Hage等人的国际公开WO99/36352中披露了一种涉及氟化的物质的示例性方法，将其通过引用结合在此。此公开披露了一种从六氟化铀回收无水氟化氢(AHF)的方法。具体地，Hage等人披露了一种多反应系统，其中六氟化铀与氟化氢/水共沸物反应以产生氧化铀。尽管最终Hage等人提供了高的转化产率，该系统不产生无水氟化氢。反而，Hage等人仅在一个除去水的分离过程之后获得了无水氟化氢。此附加的分离步骤可以是非常昂贵的并使该方法较不有效。

涉及氟化的物质的另一种示例性方法是这样一种方法其中使六氟化铀反应以得到无水氟化氢，是由Yu.N.Tumanov等人在“通过氢还原六氟化铀的机理，“中披露，将其通过引用结合在此。在这篇文章中，Tumanov等人披露了使六氟化铀与氢反应以产生四氟化铀和无水氟化氢。尽管这是无水氟化氢的一种更直接的生产，Tumanov没有提供一种充分有效的机理。相反，Tumanov仅将六氟化铀还原为四氟化铀。

对于六氟化铀的离解平衡，六氟化铀由分子氢的部分还原的机理与阿仑尼乌斯方程类似。此过程通常达到1800K的温度，其中反应的速率常数是在1000K-4000K的范围内。

出于所有的实际目的，阿仑尼乌斯方程是如，例如，在Tumanov等人的图2中所示出的数据的足够精确的表示。

反应UF6→UF5+F的速度常数的对数相对于温度的倒数也在麦格劳-希尔出版公司(McGraw-Hill Book Company,Inc.)Stanley M.Walas的Reaction Kinetics for Chemical Engineers[化学工程师用反应动力学]，1959年(Fundamentals,5.The rate equation,6.Variables other than mass or concentration,7.Effect of temperature and 8.Energy of activation.(基础，5.速率方程，6.质量或浓度以外的变量，7.温度的效应以及8.活化能。))的图1-2log kT²相对于1/T(其中kT²＝1/秒)图中表达，此文件通过引用结合在此。

因此，Tumanov提供了一种由氢还原六氟化铀的已知的机理，其仅是一种部分还原并且仅代表六氟化铀全部还原的通过去除六个氟原子中仅两个氟原子的一个步骤。

因此，对于一种其中无机卤化物可以被完全还原以获得非卤素无机物质并且优选地无水卤化氢的改进的方法存在一种需要。对于所有的无机卤化物这种需要同样存在，但对于无机氟化物物质是特别重要的。

发明概述

因此，本发明是一种完全还原一种或多种无机卤化物以从所述一种或多种无机卤化物获得一种或多种非卤素无机物质和/或其氢化物并且还优选获得无水卤化氢的方法。