用于由氢气和碘制造碘化氢的整合方法和催化剂与流程

本公开涉及一种用于产生碘化氢的方法。具体地讲，本公开涉及一种在催化剂的存在下由氢气和碘产生无水碘化氢的方法。

背景技术：

1、碘化氢是重要的工业化学品，用作还原剂以及用于制备氢碘酸、有机和无机碘化物、碘代烷。然而，碘化氢由于其不稳定性和反应性而非常难以处理。例如，碘化氢在热或光的存在下分解以形成氢气和碘。另外，在水分的存在下，碘化氢形成可腐蚀大多数金属的氢碘酸。碘化氢的不稳定性和反应性使得其难以储存和运输。因此，无水碘化氢通常局部制备以立即使用。

2、已经报道了用于制备碘化氢的各种方法。参见例如n.n.greenwood等人，元素的化学(the chemistry of the elements)，第2版，oxford:butterworth-heineman出版社，第809–815页，1997，其中碘化氢根据以下方程式1由元素碘与肼的反应制备：

3、方程式1：2i2+n2h4→4hi+n2。

4、在另一个实例中，在实用有机化学教科书(textbook of practical organicchemistry)，第3版中，a.i.vogel提出，可根据以下方程式2，通过使硫化氢流与碘反应来制备碘化氢：

5、方程式2：h2s+i2→2hi+s。

6、上述每个实例使用昂贵的起始物质，诸如硫化氢或肼，这限制了它们在大规模、经济地制备碘化氢方面的应用。另外，使用肼制备碘化氢导致形成作为副产物的氮气。从碘化氢中分离氮气以纯化碘化氢是困难且昂贵的，因此增加了制造成本。类似地，硫化氢的使用导致硫的形成，硫难以与未反应碘分离，这再次增加了制造成本。硫可减弱所使用的任何催化剂的作用，从而进一步增加了制造成本。

7、在一些其他实例中，碘化氢根据以下方程式3由元素碘和氢气制备：

8、方程式3：h2+i2→2hi。

9、此类实例可更容易地产生高纯度碘化氢，因为不产生氮或硫。例如，jp4713895b2展示了使用由基于贵金属的催化剂催化的氢气和碘蒸气在气相中制备碘化氢。具体地讲，所公开的反应可由负载在金属氧化物上的铂、铑、钯和钌催化，该金属氧化物选自氧化镁、氧化钛、氧化硅、氧化铝和氧化锆。然而，由于贵金属的成本通常较高，使用基于贵金属的催化剂来制备碘化氢会进一步增加制造成本。因此，需要不包含用于催化氢气和碘的反应以制备碘化氢的贵金属的替代金属催化剂。

技术实现思路

1、本公开提供了一种用于由氢气(h2)和元素碘(i2)制造碘化氢(hi)的整合方法，该方法包括使用催化剂，该催化剂包含负载在载体上的选自由镍、钴、铁、氧化镍、氧化钴和氧化铁的组中的至少一者。

2、在一个实施方案中，本发明提供了一种用于产生碘化氢的方法。所述方法包括提供包含氢气和碘的气相反应物流，以及使所述反应物流在催化剂的存在下反应以产生包含碘化氢的产物流。所述催化剂包含选自镍、钴、铁、氧化镍、氧化钴和氧化铁的组中的至少一种。所述催化剂负载在载体上。

3、在另一个实施方案中，本发明提供了一种用于产生碘化氢的方法。该方法包括以下步骤：使氢气和碘在催化剂的存在下在气相中反应以产生包含碘化氢和未反应碘的产物流，通过所述冷却产物流以形成固体碘来从所述产物流中移除所述未反应碘中的至少一些，由所述固体碘产生液体碘，以及将液化碘再循环到所述反应步骤。该固体碘可在第一碘移除容器或第二碘移除容器中形成。通过以下方式由所述固体碘产生所述液体碘：当通过所述第二碘移除容器冷却所述产物流时，加热所述第一碘移除容器以使所述固体碘液化；或当通过所述第一碘移除容器冷却所述产物流时，加热所述第二碘移除容器以使所述固体碘液化。所述催化剂包含选自镍、钴、铁、氧化镍、氧化钴和氧化铁的组中的至少一种。所述催化剂负载在载体上。

技术特征：

1.一种用于产生碘化氢的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述提供步骤中，所述氢气包含按重量计小于约500ppm的水和按重量计小于约500ppm的氧。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述提供步骤中，所述碘包含按重量计小于约500ppm的水。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述提供步骤中，所述氢气与所述碘在所述反应物流中的摩尔比为约1:1至约10:1。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述载体选自活性炭、硅胶、沸石、碳化硅、金属氧化物或它们的组合的组。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述载体为金属氧化物载体，所述金属氧化物载体包括氧化铝、氧化镁、氧化钛、氧化锌、氧化锆、氧化铬和它们的组合。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述催化剂包含镍，并且所述载体为氧化铝。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述产物流还包含未反应碘，并且所述方法还包括以下附加步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述产物流还包含未反应氢气，并且所述方法还包括以下附加步骤：

10.根据权利要求9所述的方法，其中从所述产物流中分离所述氢气包括：

11.一种生产碘化氢的方法，所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中分离未反应的碘还包括冷却未反应的碘，和

13.根据权利要求12所述的方法，还包括

14.根据权利要求11所述的方法，包括通过冷却产物流以形成固体碘从产物流中分离至少一些未反应的碘，所述固体碘在以下之一中形成：

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法是连续方法。

16.根据权利要求11所述的方法，所述方法进一步包括以下附加步骤：

17.根据权利要求14所述的方法，其中从产物流中分离未反应的氢气包括：

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述方法是连续方法。

19.根据权利要求17所述的方法，其中在压缩步骤中，将产物流压缩至约10kpag至约2,000kpag的压力。

20.根据权利要求17所述的方法，其中在压缩步骤中，将产物流压缩至约300kpag至约1,500kpag的压力。

21.根据权利要求17所述的方法，其中在压缩步骤中，将产物流压缩至约600kpag至约1,000kpag的压力。

22.根据权利要求11所述的方法，其中所述方法还包括以下附加步骤：

23.根据权利要求11所述的方法，其中所述方法还包括以下附加步骤：

24.根据权利要求11所述的方法，其中所述方法包括使氢气和碘在气相中以约2:1至约5:1的氢气与碘的摩尔比在催化剂的存在下在约200℃至约500℃的反应温度和约2秒至约100秒的接触时间反应。

技术总结本申请涉及用于由氢气和碘制造碘化氢的整合方法和催化剂。本发明提供了一种用于产生碘化氢的方法。所述方法包括提供包含氢气和碘的气相反应物流，以及使所述反应物流在催化剂的存在下反应以产生包含碘化氢的产物流。所述催化剂包含选自镍、钴、铁、氧化镍、氧化钴和氧化铁的组中的至少一种。所述催化剂负载在载体上。技术研发人员：特里斯·杨,王海友,邱永,R·威尔考克斯,克里斯蒂安·郑工,哈洛克·科普卡利受保护的技术使用者：霍尼韦尔国际公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18