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特表2024-527378ヨウ化水素の流れからヨウ素を除去するためのシステム及び方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-24

(54)【発明の名称】ヨウ化水素の流れからヨウ素を除去するためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

B01D 53/14 20060101AFI20240717BHJP

C01B 7/13 20060101ALI20240717BHJP

B01D 53/18 20060101ALI20240717BHJP

B01D 3/14 20060101ALI20240717BHJP

B01D 15/00 20060101ALI20240717BHJP

【ＦＩ】

B01D53/14 210

C01B7/13

B01D53/18 130

B01D53/18 150

B01D53/18 110

B01D3/14 A

B01D15/00 J

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024501131

(86)(22)【出願日】2022-07-11

(85)【翻訳文提出日】2024-01-22

(86)【国際出願番号】 US2022073602

(87)【国際公開番号】W WO2023288200

(87)【国際公開日】2023-01-19

(31)【優先権主張番号】63/222,813

(32)【優先日】2021-07-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】500575824

【氏名又は名称】ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド

【氏名又は名称原語表記】ＨｏｎｅｙｗｅｌｌＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＩｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100120754

【弁理士】

【氏名又は名称】松田豊治

(72)【発明者】

【氏名】ジュンゴン、クリスチャン

(72)【発明者】

【氏名】チウ、ユオン

(72)【発明者】

【氏名】ワン、ハイユー

(72)【発明者】

【氏名】コプカリ、ハルク

【テーマコード（参考）】

4D017

4D020

4D076

【Ｆターム（参考）】

4D017AA20

4D017BA03

4D017BA11

4D017CA05

4D017CB01

4D017DA01

4D020AA10

4D020BA30

4D020BB10

4D020CB01

4D020CB08

4D020CB25

4D020CD10

4D076AA16

4D076AA24

4D076BB03

4D076BB23

4D076FA02

4D076FA15

4D076FA33

(57)【要約】

少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素を含む混合物からヨウ素含有種を除去するための方法、並びに少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素を含む混合物から元素状ヨウ素及び三ヨウ化水素を除去するための方法を含む、ヨウ化水素（ＨＩ）を生成及び／又は精製するためのプロセス。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素からなる混合物から前記少なくとも１つのヨウ素含有種を除去するためのプロセスであって、
前記混合物を含む供給原料を提供することと、
前記供給原料を少なくとも１つの気体－液体接触ユニットに通すことであって、前記供給原料が、ヨウ化水素を含む液体と接触する、通すことと、を含む、プロセス。

【請求項2】

前記供給原料を、カラム、反応器、圧縮機、脱昇華器、及び冷却器からなる群から選択される更なるユニットに送ることを更に含む、請求項１に記載のプロセス。

【請求項3】

前記気体－液体接触ユニットは、前記供給原料が前記気体－液体接触ユニットを通った後に、前記供給原料よりも高い濃度のヨウ素含有種を有する底部液体の流れを生成する、請求項１に記載のプロセス。

【請求項4】

前記底部液体の流れの一部分を蒸発させて、気化リサイクルの流れ及び液体リサイクルの流れを生成することを更に含む、請求項３に記載のプロセス。

【請求項5】

前記液体リサイクルの流れと前記供給原料とを組み合わせることと、前記気化リサイクルの流れを前記気体－液体接触ユニットに送ることと、を更に含む、請求項３に記載のプロセス。

【請求項6】

前記更なるユニットが、蒸留カラムであり、前記気化リサイクルの流れが、前記蒸留カラムに送られる、請求項３に記載のプロセス。

【請求項7】

前記少なくとも１つの気体－液体接触ユニットが、水中スパージャ、蒸留トレイ、シャワーカーテントレイ、傾斜トレイ、シェッドトレイ、ランダムパッキング、構造化パッキング、及び液体噴霧デバイス又はノズルのうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載のプロセス。

【請求項8】

前記更なるユニットが、蒸留カラムであり、前記プロセスが、前記蒸留カラム内の前記供給原料を、水素を含むリサイクルの流れ、液体ヨウ化水素生成物の流れ、及びリサイクル液体ヨウ化水素の流れに分離する工程を更に含む、請求項１に記載のプロセス。

【請求項9】

前記少なくとも１つのヨウ素含有種が、元素状ヨウ素、ヨード炭化水素、ヨードケトン、ヨードアルデヒド、及びＨＩ_３のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のプロセス。

【請求項10】

前記更なるユニットが、第１の蒸留カラムであり、前記プロセスが、前記供給原料を第２の蒸留カラムに送る工程を更に含み、前記第１の蒸留カラムからの前記底部の流れが、前記液体－気体接触ユニットに戻される、請求項１に記載のプロセス。

【請求項11】

前記更なるユニットが、蒸留カラムであり、前記プロセスが、前記蒸留カラム内の前記供給原料を、水素を含むリサイクルの流れ、液体ヨウ化水素生成物の流れ、リサイクル液体ヨウ化水素の流れ、及び前記蒸留カラム供給物より高い濃度のヨウ素含有種を有する底部液体の流れに分離する工程を更に含む、請求項１に記載のプロセス。

【請求項12】

少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素からなる混合物から少なくとも１つのヨウ素含有種を除去するためのプロセスであって、
前記混合物を含む供給原料を提供することと、
前記供給原料を、吸着性材料が充填された少なくとも１つのカラムに通して、前記供給原料中より低い濃度の前記少なくとも１つのヨウ素含有種を有する流れを取得することと、を含む、プロセス。

【請求項13】

前記供給原料を吸着性材料が充填された少なくとも１つのカラムに通すことが、前記供給原料を前記少なくとも１つのカラムに再循環させることを含む、請求項１２に記載のプロセス。

【請求項14】

前記少なくとも１つのカラムが、約－５０℃～約１２０℃の温度及び約－１０ｐｓｉｇ～約６００ｐｓｉｇの圧力で動作する、請求項１２に記載のプロセス。

【請求項15】

少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素を含む混合物から前記少なくとも１つのヨウ素含有種を除去するためのプロセスであって、
前記供給原料を、吸着カラム及び気体－液体接触器を含む少なくとも１つのヨウ素含有種除去ユニットに通すことを含む、プロセス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２１年７月１６日に出願された、特許仮出願第６３／２２２，８１３号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

（発明の分野）
本開示は、概して、ヨウ化水素（hydrogen iodide、ＨＩ）及びトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を生成するためのプロセスに関する。具体的には、本開示は、少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素からなる混合物からヨウ素含有種を除去するための方法、並びに少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素からなる混合物から元素状ヨウ素及び三ヨウ化水素を除去するための方法に関する。

【背景技術】

【0003】

ヨウ化水素は、還元剤として使用され、加えて、ヨウ化水素酸、有機及び無機ヨウ化物、ヨードアルカンの配合物の調製において使用される、重要な工業化学物質である。ヨウ化水素を調製するための様々な方法が報告されている。

【0004】

例えば、以下の式１に従って、元素状ヨウ素とヒドラジンとの反応からヨウ化水素が調製される、Ｎ．Ｎ．Ｇｒｅｅｎｗｏｏｄらの、ＴｈｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆｔｈｅＥｌｅｍｅｎｔｓ，２ｎｄｅｄｉｔｉｏｎ，Ｏｘｆｏｒｄ：Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ－Ｈｅｉｎｅｍａｎ．ｐ８０９－８１５，１９９７を参照されたい。

【0005】

【化1】

【0006】

別の実施例では、ＴｅｘｔｂｏｏｋｏｆＰｒａｃｔｉｃａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，３^ｒｄｅｄｉｔｉｏｎでは、Ａ．Ｉ．Ｖｏｇｅｌは、ヨウ化水素が、以下の式２に従って硫化水素の流れをヨウ素と反応させることによって調製され得ることを教示している。

【0007】

【化2】

【0008】

上記の実施例の各々は、硫化水素又はヒドラジンなどの高価な出発材料を使用するが、これは、ヨウ化水素の大規模な経済的調製に対するそれらの適用を制限する。追加的に、ヨウ化水素の調製のためのヒドラジンの使用は、副生成物として窒素ガスの形成をもたらす。ヨウ化水素を精製するためのヨウ化水素からの窒素ガスの分離は困難かつ高価であり、したがって、製造コストを追加する。同様に、硫化水素の使用は硫黄の形成をもたらし、これは、未反応ヨウ素から分離することが困難であり、再び製造コストを追加する。硫黄は、使用されるいかなる触媒にとっても有害であり、更に製造コストを追加する。

【0009】

米国特許出願第１６／８４９，２１３号に開示されているように、ヨウ化水素は、以下の式３に従って元素状ヨウ素及び水素ガスから調製され得る。

【0010】

【化3】

このような例によって、窒素又は硫黄が生成されないので、高純度のヨウ化水素がより容易に生成され得る。

【0011】

しかしながら、ヨウ化水素は、その不安定性及び反応性のために、取り扱いが非常に困難である。例えば、ヨウ化水素は、熱又は光の存在下で分解して、水素及びヨウ素を形成する。ヨウ素は、次にヨウ化水素と反応して、三ヨウ化水素を形成し得る。液相からの水素の漏出によって、ヨウ化水素の分解が更に促進され、元素状ヨウ素と水素がより多く生成される方向に平衡がシフトする。

【0012】

追加的に、水分の存在下で、ヨウ化水素は、ほとんどの金属を腐食させ得るヨウ化水素酸を形成する。ヨウ化水素の不安定性及び反応性により、保管及び輸送が困難になる。したがって、無水ヨウ化水素は、即時使用のために局所的に調製されることが多い。追加的に、ヨウ素中の有機不純物は、ヨウ化水素の調製中に反応して、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル、及びヨウ化プロピルなどのヨードアルカンを形成し得る。ヨウ化水素の反応性に起因して、それは、ごく普通に分解からの元素状ヨウ素を含有し、これは、特にそれが長期間貯蔵されなければならない場合、純度に対して有害である。

【0013】

更に、Ｉ_２及びＨＩ_３などのヨウ素含有種の存在は、反応中に形成される追加のＩ_２と共に、機器の腐食の増加、並びに／又は流量、圧力制御、及び詰まりの問題を含む動作上の困難を引き起こし得る。これらの結果は、所望の生成物の生産性の低減及び動作コストの増加の観点から不利である。更に、ヨウ素は、ヨウ化水素を作製するために使用される供給原料の相対的に高価な成分であり得るので、ヨウ素を分離及びリサイクルする能力は、動作コストを低減させ得る。

【0014】

元素状ヨウ素及び他のヨウ素含有種をヨウ化水素から除去するための方法、特に、高純度ヨウ化水素が所望される用途、又はヨウ素がリサイクルされることが意図される用途のための方法を開発する必要性が存在する。

【発明の概要】

【0015】

本開示は、少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素からなる混合物からヨウ素含有種を除去するためのプロセスを提供する。具体的には、本開示は、少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素からなる混合物から元素状ヨウ素又は三ヨウ化水素を除去するためのプロセスに関する。

【0016】

一実施形態では、本開示は、少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素からなる混合物から少なくとも１つのヨウ素含有種を除去するためのプロセスであって、混合物を含む供給原料を提供することと、供給原料を少なくとも１つの気体－液体接触ユニットに通すことであって、供給原料が、ヨウ化水素を含む液体と接触する、通すことと、供給原料を、カラム、反応器、圧縮機、脱昇華器、及び冷却器を含む群から選択される更なるユニットに送ることと、を含む、プロセスを提供する。別の実施形態では、本開示は、少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素からなる混合物から少なくとも１つのヨウ素含有種を除去するためのプロセスであって、混合物を含む供給原料を提供することと、供給原料を、吸着性材料が充填された少なくとも１つのカラムに通して、供給原料中より低い濃度の少なくとも１つのヨウ素含有種を有する流れを取得することと、を含む、プロセスを提供する。

【0017】

別の実施形態では、本開示は、少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素を含む混合物から少なくとも１つのヨウ素含有種を除去するためのプロセスであって、供給原料を、少なくとも１つのヨウ素含有種の濃度を低減させるように構成された少なくとも１つのヨウ素含有種除去ユニットに通すことと、供給原料を、反応器、蒸留カラム、熱交換器、圧縮機、脱昇華器、及び冷却器を含む群から選択される更なるユニットに送ることと、を含む、プロセスを提供する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】精製されたヨウ化水素を作製するための簡略化されたプロセスフローダイアグラムである。

【図2】ヨウ素含有種を、ヨウ化水素の流れから吸着系列を通して除去するためのプロセスフローダイアグラムである。

【図3】ヨウ素含有種を、ヨウ化水素の流れからクエンチングを通して除去するためのプロセスフローダイアグラムの実施形態である。

【図4】ヨウ素含有種を、ヨウ化水素の流れからクエンチングを通して除去するためのプロセスフローダイアグラムの実施形態である。

【図5】ヨウ素含有種を、ヨウ化水素の流れからクエンチングを通して除去するためのプロセスフローダイアグラムの実施形態である。

【図6】ヨウ素含有種を、ヨウ化水素の流れからクエンチングを通して除去するためのプロセスフローダイアグラムの実施形態である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

Ｉ．定義
本明細書で使用される場合、用語「備える（comprises）」、「備えている（comprising）」、「含む（includes）」、「含んでいる（including）」、「有する（has）」、「有している（having）」、又はこれらの任意の他の変形は、非排他的な包含を網羅することが意図される。例えば、要素のリストを含むプロセス、方法、物品、又は装置は、必ずしもそれらの要素のみに限定されるものではなく、明示的に列挙されていない、又はこのようなプロセス、方法、物品、又は装置に固有の他の要素を含み得る。更に、反対のことが明示的に述べられていない限り、「又は」は、包含的な「又は」を指し、排他的な「又は」を指さない。例えば、条件Ａ又はＢは、以下の、Ａが真であり（又は存在し）かつＢが偽である（又は存在しない）、Ａが偽であり（又は存在せず）かつＢが真である（又は存在する）、並びにＡ及びＢの両方が真である（又は存在する）、のうちのいずれかによって満たされる。

【0020】

また、「ａ」又は「ａｎ」の使用は、本明細書に記載される要素及び成分を記載するために用いられる。これは、単に便宜上のためであり、本発明の範囲の一般的な意味を与えるためである。本明細書は、１つ又は少なくとも１つを含むように読まれるべきであり、単数形はまた、それが他のことを意味することが明らかでない限り、複数形も含む。

【0021】

別途定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。矛盾する場合には、定義を含む本明細書が優先される。本明細書に記載されるものと類似又は同等の方法及び材料が、本発明の実施形態の実施又は試験において使用され得るが、好適な方法及び材料が以下に記載される。加えて、材料、方法、及び実施例は、例解にすぎず、限定することを意図しない。

【0022】

量、濃度、又は他の値若しくはパラメータが、範囲、好ましい範囲、又は上方の好ましい値及び／若しくは下方の好ましい値との列挙のいずれかとして与えられる場合、これは、範囲が別々に開示されているかどうかにかかわらず、任意の上限範囲又は上方の好ましい値と任意の下限範囲又は下方の好ましい値との任意の対から形成される全ての範囲を具体的に開示しているものとして理解されるべきである。数値の範囲が本明細書に列挙されている場合、別途明記されない限り、範囲は、その端点、並びに範囲内の全ての整数及び端数を含むことが意図される。

【0023】

本明細書で使用される場合、「ヨウ素含有種」（iodine-containing species、ＩＣＳ）という用語は、元素状ヨウ素、三ヨウ化水素、ヨード炭化水素、例えば、ヨードメタン、ヨードケトン、ヨードアルデヒドなどを意味する。

【0024】

「ヨウ素含有種除去ユニット」という用語は、プロセスの流れ中の少なくとも１つのＩＣＳの濃度を少なくとも部分的に低減させるように構成された分離ユニットを指す。ＩＣＳ除去ユニットの例としては、液体－気体接触ユニット及び吸着カラムが挙げられる。

【0025】

「吸着剤」という用語は、その特性を変化させることなく物質を材料に付着させることによって、気体、液体、又は固体から物質を抽出する能力を有する材料を指す。本発明では、吸着剤は、ヨウ素含有種及びヨウ化水素からなる気体又は液体の流れからヨウ素含有種を除去し得る材料である。吸着剤の例としては、活性炭、ゼオライト、シリカなどが挙げられる。

【0026】

ＩＩ．全体の反応プロセス
本開示は、少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素を含む混合物からヨウ素含有種を除去するための方法。具体的には、本開示は、少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素からなる混合物から元素状ヨウ素及び三ヨウ化水素を除去するためのプロセスに関する。

【0027】

【0028】

【化4】

【0029】

一般的に言えば、無水ヨウ化水素は、水素（Ｈ_２）及びヨウ素（Ｉ_２）を含む反応物の流れから生成され得る。反応物の流れは、本質的に水素及びヨウ素からなり得る。反応物の流れは、水素及びヨウ素からなり得る。反応物の流れは、リサイクルされたヨウ化水素（ＨＩ）を含み得る。プロセスは、水素及びヨウ素を含む蒸気相反応物の流れを提供することと、反応物の流れを触媒の存在下で反応させて、ヨウ化水素及び未反応ヨウ素を含む生成物の流れを生成することとを含み得る。触媒は、ニッケル、コバルト、鉄、ヨウ化ニッケル（ＮｉＩ_２）、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ_２）、ヨウ化鉄（ＦｅＩ_２又はＦｅＩ_３）、酸化ニッケル、酸化コバルト、及び酸化鉄からなる群から選択される少なくとも１つを含み得る。触媒は、担体上に担持され得る。代替的に、本開示のプロセスのためのＨＩは、貯蔵タンクから、又はＨＩを精製するプロセス若しくは機器から得られ得る。

【0030】

例えば、本開示の実施形態は、本明細書に記載されるプロセスによって調製されるヨウ化水素生成物を、その中に存在し得る元素状ヨウ素及び／又は三ヨウ化水素の量を低減させることによって精製するためのプロセスに関する。これらの不純物は、三ヨウ化水素が形成され得、未変換の元素状ヨウ素が残り得る、ＨＩを生成するプロセスから生じる。

【0031】

ヨウ化水素の製造効率は、反応物のリサイクルによって更に向上し得る。元素状ヨウ素は、高価な原材料であるため、元素状ヨウ素のリサイクルは、特に重要である。しかしながら、ヨウ素のリサイクルは、ヨウ素が１１３．７℃未満で固体であるため課題を示す。本開示はまた、効率的かつ連続的な方式でのヨウ素のリサイクルを含む、ヨウ化水素からの元素状ヨウ素の除去のためのプロセスも提供する。

【0032】

水素及びヨウ素は、無水であり得る。水分の存在は、腐食性であり、下流の機器及びプロセスラインに有害であり得るヨウ化水素酸の形成をもたらし得るため、反応物の流れ中の水の量は、最小化又は低減され得る。加えて、ヨウ化水素酸からのヨウ化水素の回収は、製造コストを追加する。

【0033】

水素は、実質的に水を含まない場合があり、重量で、約５００ｐｐｍ未満、約３００ｐｐｍ未満、約２００ｐｐｍ未満、約１００ｐｐｍ未満、約５０ｐｐｍ未満、約３０ｐｐｍ未満、約２０ｐｐｍ未満、約１０ｐｐｍ未満、約５ｐｐｍ未満、約２ｐｐｍ未満、若しくは約１ｐｐｍ未満、又は前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の値未満の量で任意の水を含む。好ましくは、水素は、重量で約５０ｐｐｍ未満の量で任意の水を含む。より好ましくは、水素は、重量で約１０ｐｐｍ未満の量で任意の水を含む。最も好ましくは、水素は、重量で約５ｐｐｍ未満の量で任意の水を含む。

【0034】

ヨウ素は、加熱されたヨウ素液化装置に連続的又は断続的に添加される固体ヨウ素から反応器に提供されて、液化装置中の液体ヨウ素の特定のレベルを維持し得る。液化装置内で正圧が維持されて、液体ヨウ素流量計を介して液体ヨウ素をヨウ素気化装置に供給し得る。ヨウ素液化装置内のヨウ素の温度は、温度がヨウ素を溶融するのに十分高いが、ヨウ素の気化を回避するのに十分低いように維持され得る。液体ヨウ素は、気化装置内で気化し得、気化装置を出るヨウ素蒸気は、次いで、水素供給源からの水素ガスと混合されて、反応物の流れを形成し得る。別の実施形態では、液体ヨウ素は、気化装置内で水素ガス及び／又はリサイクルＨＩと予備混合されて、一緒に気化して、反応物の流れを形成し得る。次いで、反応物の流れは、上に記載される触媒のうちのいずれかが予備充填され、反応温度に予備加熱された管状反応器に供給され得る。液化装置と気化装置との間のプロセスラインは、これらのラインにおいてヨウ素が液体のままであることを確実にするために、断熱され得、任意選択的に熱追跡され得る。ヨウ素蒸気及び水素／ヨウ素蒸気混合物を搬送するプロセスラインは、気相が維持されることを確実にするために、断熱され得、任意選択的に熱追跡され得る。

【0035】

ヨウ化水素、未反応水素、及び未反応ヨウ素を含む生成物の流れは、本明細書に記載されるように、反応器から１つ以上のヨウ素除去槽又はシステムに送られ得る。

【0036】

生成物カラムの底部の流れは、精製されたヨウ化水素を含み得る。精製されたヨウ化水素の純度を増加させるために、追加の生成物カラムが加えられ得る。精製されたヨウ化水素は、例えば、上で考察されたプロセスのうちのいずれかなどの後続のプロセスにおいて使用する前に、任意の残留水分を除去するために適切な乾燥剤に通され得る。精製されたヨウ化水素は、後続のプロセスに直接提供され得る。代替的に又は追加的に、精製されたヨウ化水素は、後続のプロセスで使用する前に、短期間貯蔵のために貯蔵タンク中に収集され得る。ヨウ素及び水素のリサイクルは、ヨウ化水素を生成するためのプロセスにおける効率を改善し得る。

【0037】

ヨウ素はまた、実質的に水を含まない場合があるか、又は無水であり得、重量で、約３０００ｐｐｍ未満、約２０００ｐｐｍ未満、約１０００ｐｐｍ未満、約５００ｐｐｍ未満、約３００ｐｐｍ未満、約２００ｐｐｍ未満、約１００ｐｐｍ未満、約５０ｐｐｍ未満、約３０ｐｐｍ未満、約２０ｐｐｍ未満、若しくは約１０ｐｐｍ未満、又は前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の値未満の量で任意の水を含む。好ましくは、ヨウ素は、重量で約１００ｐｐｍ未満の量で任意の水を含む。より好ましくは、ヨウ素は、重量で約３０ｐｐｍ未満の量で任意の水を含む。最も好ましくは、ヨウ素は、重量で約１０ｐｐｍ未満の量で任意の水を含む。

【0038】

固体形状の元素状ヨウ素は、例えば、ＳＱＭ，Ｓａｎｔｉａｇｏ，Ｃｈｉｌｅ、又はＫａｎｔｏＮａｔｕｒａｌＧａｓＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｃｈｉｂａ，Ｊａｐａｎから市販されている。圧縮ガス形態の水素は、例えば、Ａｉｒｇａｓ，Ｒａｄｎｏｒ，ＰＡから市販されている。

【0039】

反応物の流れ中で、水素とヨウ素とのモル比は、約１：１、約１．５：１、約２：１、約２．５：１、約２．７：１、若しくは約３：１程度に低くあり得るか、又は約４：１、約５：１、約６：１、約７：１、約８：１、約９：１、若しくは約１０：１程度に高くあり得るか、又は、例えば、約１：１～約１０：１、約２：１～約８：１、約３：１～約６：１、約２：１～約５：１、約２：１～約３：１、約２．５：１～約３：１、若しくは約２．７：１～約３．０：１などの、前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の範囲内であり得る。好ましくは、水素とヨウ素とのモル比は、約２：１～約９：１である。より好ましくは、水素とヨウ素とのモル比は、約２．５：１～約８：１である。最も好ましくは、水素とヨウ素とのモル比は、約２．５：１～６：１である。

【0040】

反応物の流れは、反応器内に含有される触媒の存在下で反応して、上記の式３に従って無水ヨウ化水素を含む生成物の流れを生成し得る。反応器は、触媒を含有する管を含む、固定床管状反応器などの加熱管反応器であり得る。管は、ステンレス鋼、ニッケル、及び／又はニッケル合金、例えば、ニッケル－クロム方金、ニッケル－モリブデン合金、ニッケル－クロム－モリブデン合金、ニッケル－鉄－クロム合金、又はニッケル－銅合金などの金属から作製され得る。管反応器は、加熱され得、したがって、触媒も加熱する。供給材料は、反応器に入る前に予備加熱され得る。代替的に、反応器は、例えば、触媒が管内に充填され、熱伝達媒体が管の外側と接触している多管式反応器（例えば、シェルアンドチューブ反応器）などの任意のタイプの充填反応器であり得る。反応器は、等温的又は断熱的に動作し得る。

【0041】

ＨＩの生成物の流れは、約３０重量％以下のヨウ素含有種を含有し得、これは、経済的考慮によってのみ限定される。次いで、ＨＩの生成物の流れは、別の生成物、例えば、ヨウ化トリフルオロアセチル（trifluoroacetyl iodide、ＴＦＡＩ）、ＣＦ_３Ｉ、又はＫＩを生成するための反応器供給原料として使用され得る。

【0042】

任意選択的に、ＨＩの生成物の流れは、実質的に水を含まない場合があるか、又は無水であり得、重量で、約１，０００ｐｐｍ未満、約５００ｐｐｍ未満、約３００ｐｐｍ未満、約２００ｐｐｍ未満、約１００ｐｐｍ未満、約５０ｐｐｍ未満、約３０ｐｐｍ未満、約２０ｐｐｍ未満、若しくは約１０ｐｐｍ未満、又は前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の値未満の量で任意の水を含む。好ましくは、ＨＩの生成物の流れは、重量で約１００ｐｐｍ未満の量で任意の水を含む。より好ましくは、ＨＩの生成物の流れは、重量で約３０ｐｐｍ未満の量で任意の水を含む。最も好ましくは、ＨＩの生成物の流れは、重量で約１０ｐｐｍ未満の量で任意の水を含む。別の言い方をすれば、水は、０．１重量％未満、０．０１重量％未満、０．００１重量％未満、又はこれらの値のうちの任意の２つを終点として含む任意の範囲の量で生成物の流れ中に存在し得る。

【0043】

ＩＩＩ．ヨウ素の除去／分離
本明細書に記載されるようなプロセスは、ＨＩの流れからヨウ素含有種（ＩＣＳ）を除去又は分離するように構成された少なくとも１つのシステム、方法、及び／又はユニットを含む。本明細書に記載されるように、ＨＩからヨウ素を除去するために、複数の異なるユニット及びその構成が使用され得る。

【0044】

図１は、ＨＩの流れからヨウ素を除去するための簡略化されたプロセスフローダイアグラムを例解する。供給原料又は反応物の流れ（試薬、例えば、水素及びヨウ素、並びに任意の他の担体流体及び／又は副生成物若しくは不純物を含む）は、反応器１０に供給される。反応器１０は、上に記載されるように機能し、概して、触媒上で水素及びヨウ素をＨＩに変換するように構成されている。反応器に供給される前に、供給原料はまた、任意選択的なリサイクルの流れ１６と混合され得る。リサイクルの流れ１６は、反応器流出物の流れ１２からの未反応試薬、例えばヨウ素及び／又は水素、並びにヨウ化水素を含み得る。

【0045】

反応器流出物は、流出物の流れ１２において反応器１０を出て、次いでＩＣＳ除去システムに入る。ＩＣＳ除去システム１４のための様々なユニット、構成、及び動作パラメータが本明細書に記載される。反応器流出物の流れ１２内のＩＣＳの少なくとも一部分は、ＩＣＳ除去システム１４内で除去され、ＨＩ生成物の流れ１８は、任意選択的な廃棄物の流れ８ａ及び任意選択的なリサイクルの流れ（図示せず）と同様に、ＩＣＳ除去システム１４を出る。次いで、ＨＩ生成物の流れ１８は、別の反応器、カラム、又は他のプロセスユニットに送られて、更に反応又は精製され得る。本明細書に記載されるように、ＩＣＳ除去システム１４は、吸着カラム、クエンチングユニット、蒸留カラム、冷却器、又は他の分離ユニット、及びこれらの組み合わせなどの少なくとも１つの分離ユニットを備える。

【0046】

本明細書で示されるような「流れ」は、複数の流れが明示的に示されない場合であっても、成分の単一の流れ、又は複数の流れを指し得る。例えば、１つのＨＩ生成物の流れのみが図１に示されているが、プロセス全体は、複数の他のユニットに供給し得る複数のＨＩ生成物の流れを含有し得る。任意の数の供給原料の流れ、生成物の流れ、反応器流出物リサイクルの流れ、廃棄物の流れ、又は任意の中間体の流れが使用され得る。任意の流れは、任意の好適なパイプ、コンベヤ、又は他の搬送システム内に含有され得る。使用されるパイプはまた、プロセス材料に熱を提供するための微量加熱素子を含有し得、様々な化合物の固化の量を低減させ得る。任意の所与の流れ内の材料は、気体、蒸気、液体、スラリー、固体、超臨界流体、又はこれらの任意の組み合わせであり得る。

【0047】

追加的に、流れは、「流れ＃」と称され得るが、簡略化のために「Ｓ＃」と略記され得る。例えば、ＨＩ生成物の流れ１８は、Ｓ１８とも称され得る。

【0048】

本明細書に示され、記載されるユニットに加えて、プロセスは、好適な動作条件を達成するために、例解又は明示的に記載されない場合があるが、当業者によって存在することが容易に理解され得る他の標準的なユニット／システムを含み得る。例えば、プロセスは、任意の数のポンプ、圧縮機、バルブ、フラッシュタンク、タンク、熱交換器、ミキサ、フィルタ、又は任意の他の標準的なプロセスユニット、及びこれらの組み合わせを含み得る。これらのユニットは、温度、圧力、状態（例えば、蒸気、液体など）、流量、又はプロセス材料の任意の他の特性を変更するために使用され得る。本明細書に記載されるようなプロセス及びシステムはまた、不純物を制御及びバランスさせ、システム内の不純物の周期的蓄積を潜在的に低減させるために、任意の数の流れ位置にパージ及び出口を含み得る。

【0049】

更に、プロセスは、プロセス材料の特性を測定するための任意の数の測定デバイスを含み得る。例えば、プロセスは、任意の数の流量計、温度センサ、圧力センサ、ゲージ、分析器、又は任意の他の好適な測定デバイス、及びこれらの組み合わせを含み得る。プロセスの動作パラメータのうちのいずれも、フィードバックループなどの任意の標準的な制御システム又は方法によって制御され得、ＰＩＤ制御器などの任意の数の制御器を含み得る。

【0050】

プロセスの流れからＩＣＳを分離、除去、及び／又はリサイクルするための、本明細書に記載されるような分離ユニット、システム、及び方法のうちのいずれも、プロセス内の任意の場所、及び／又はプロセス内の複数の点に位置付けられ得る。例えば、少なくとも１つの分離ユニットは、ＨＩを生成するように構成された第１の反応器からの流出物の流れ中で、ＣＦ_３Ｉ又は例えばヨウ化トリフルオロアセチルなどの任意の他のヨウ素化化合物を生成するように構成された別の反応器の前に位置付けられ得る。少なくとも１つの分離ユニットは、反応器の前及び／又は後に配置されて、それぞれ、反応器供給原料及び／又は反応器流出物からヨウ素含有化合物を除去し得る。いくつかの実施形態では、複数の分離ユニット及び／又はシステムは、直列及び／又は並列で使用され得る。追加的に、任意のユニットは、追加の余剰又は重複ユニットを備え得る。追加のユニットを有することによって、例えば触媒又は吸着剤の交換など、洗浄又は他の保守を可能にするために、複数のユニット間で、プロセスを切り替えることが可能になり得る。ユニットはまた切り替えられて、連続プロセス及び半連続プロセス及び／又はバッチプロセスの間で交互に行われ得る。複数のユニットを有することによってまた、機器故障の場合に、生成における追加的な安全性及び／又は信頼性が可能になり得る。

【0051】

任意選択的に、プロセス中の任意の流れは、実質的に水を含まない場合があるか、又は無水であり得、重量で、約１，０００ｐｐｍ未満、約５００ｐｐｍ未満、約３００ｐｐｍ未満、約２００ｐｐｍ未満、約１００ｐｐｍ未満、約５０ｐｐｍ未満、約３０ｐｐｍ未満、約２０ｐｐｍ未満、若しくは約１０ｐｐｍ未満、又は前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の値未満の量で任意の水を含む。好ましくは、任意の所与の流れは、重量で約３００ｐｐｍ未満の量で任意の水を含む。より好ましくは、任意の所与の流れは、重量で約２００ｐｐｍ未満の量で任意の水を含む。最も好ましくは、任意の所与の流れは、重量で約１００ｐｐｍ未満の量で任意の水を含む。別の言い方をすれば、水は、０．１重量％未満、０．０１重量％未満、０．００１重量％未満、又はこれらの値のうちの任意の２つを終点として含む任意の範囲の量で任意の所与の流れ中に存在し得る。

【0052】

所与の実施形態に関して本明細書で記載される特徴のうちのいずれかはまた、本明細書で記載されるような任意の他の実施形態において使用され得るか、又はそれに応用され得る。

【0053】

Ａ．吸着剤分離
吸着剤の使用は、ヨウ化水素からのヨウ素含有種の除去の調製に関して例解されるが、他の分離技術、システム、及び／又はユニットが、本明細書に開示されるように使用され得る。このような吸着剤の使用は、ヨウ化水素からのヨウ素含有種の効率的な除去を提供し得る。

【0054】

ヨウ化水素（ＨＩ）を含有する流れは、ＨＩを生成するように構成された反応器などの反応器を出た後に、吸着性材料が充填された少なくとも１つのカラムを通り得る。ＨＩは、液体形態、蒸気形態、又はこれら２つの任意の組み合わせであり得る。好ましくは、ＨＩは、液体形態である。吸着カラムは、約－５０℃、約－４０℃、約－３０℃、約－２０℃、約－１０℃、約０℃、約１０℃、約２０℃、約３０℃、若しくは約４０℃のような低い温度、又は約５０℃、約６０℃、約７０℃、約８０℃、約９０℃、約１００℃、約１１０℃、若しくは約１２０℃のような高い温度、又は例えば、約－５０℃～約１２０℃、約－３０℃～約１１０℃、約０℃～約１００℃、約１０℃～約９０℃、約２０℃～約８０℃、約３０℃～約７０℃、約４０℃～約６０℃、約５０℃～約７０℃、約４０℃～約５０℃、約６０℃～約９０℃、約０℃～約６０℃、若しくは約２０℃～約４０℃などの、前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の範囲内の温度で動作する。好ましくは、吸着カラムは、約０℃～約６０℃の温度で動作する。より好ましくは、吸着カラムは、約２０℃～約５０℃の温度で動作する。

【0055】

吸着カラムは、プロセス中の次のユニットの圧力よりわずかに高い圧力、又は約－１０ｐｓｉｇ、０ｐｓｉｇ、約５ｐｓｉｇ、約２０ｐｓｉｇ、約５０ｐｓｉｇ、約７０ｐｓｉｇ、若しくは約１００ｐｓｉｇのような低い圧力、又は約１５０ｐｓｉｇ、約２００ｐｓｉｇ、約２５０ｐｓｉｇ、約３００ｐｓｉｇ、約４００ｐｓｉｇ、約５００ｐｓｉｇ、若しくは約６００ｐｓｉｇのような高い圧力、又は例えば、約－１０ｐｓｉｇ～約６００ｐｓｉｇ、約０ｐｓｉｇ～約５００ｐｓｉｇ、約０ｐｓｉｇ～約４００ｐｓｉｇ、約５ｐｓｉｇ～約２５０ｐｓｉｇ、約２０ｐｓｉｇ～約２００ｐｓｉｇ、約５０ｐｓｉｇ～約１５０ｐｓｉｇ、約５ｐｓｉｇ～約１００ｐｓｉｇ、約２０ｐｓｉｇ～約７０ｐｓｉｇ、若しくは約１５０ｐｓｉｇ～約２５０ｐｓｉｇなどの、前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の範囲内の圧力で動作し得る。好ましくは、吸着カラムは、約５ｐｓｉｇ～約２５０ｐｓｉｇの圧力で動作する。より好ましくは、吸着カラムは、約１０ｐｓｉｇ～約２００ｐｓｉｇの圧力で動作する。

【0056】

好適な吸着材料の非限定的な例としては、シリカライト（Ａｌ不含ＺＳＭ－５）、変性シリカライト、及びアルミノシリケートモレキュラーシーブが挙げられる。ＺＳＭ－５、ゼオライトＳｏｃｏｎｙＭｏｂｉｌ－５（ＺＳＭ－５（５）からの骨格タイプＭＦＩ）は、ゼオライトのペンタシル族に属するアルミノシリケートゼオライトである。変性シリカライトの非限定的な例としては、遷移金属変性シリカライト、アルカリ金属変性シリカライト、アルカリ土類金属変性シリカライト、希土類金属変性シリカライト、金属酸化物変性シリカライト、及び金属ハロゲン化物変性シリカライトが挙げられる。

【0057】

シリカライトは、二酸化ケイ素のいくつかの形態（多形体）のうちの１つである。それは、白色固体である。それは、四面体ケイ素中心及び二配位酸化物からなる。それは、水酸化テトラプロピルアンモニウムを使用して水熱反応させ、続いて焼成して、残留アンモニウム塩を除去することによって調製され得る。この化合物は、３３％の多孔性であることが注目に値する。

【0058】

生成物の流れは、約０．１秒、約２秒、約４秒、約６秒、約８秒、約１０秒、約１５秒、約２０秒、約２５秒、若しくは約３０秒のような短い接触時間、又は約４０秒、約５０秒、約６０秒、約７０秒、約８０秒、約１００秒、約１２０秒、約１，８００秒、約３，６００秒、約１時間、約５時間、約１０時間、約２４時間、約４８時間、約７２時間、約１４４時間、若しくは約１６８時間、若しくは約２４０時間のような長い接触時間、吸着剤と接触し得る。生成物の流れは、数時間又は更には数日間の接触時間にわたって吸着剤と接触する可能性があり、滞留時間は、経済的考慮によってのみ限定される。例えば、生成物の流れは、約０．１秒～約２４０時間、約０．１秒～約３，６００秒、約２秒～約１２０秒、約４秒～約１００秒、約６秒～約８０秒、約８秒～約７０秒、約１０秒～約６０秒、約１５秒～約５０秒、約２０秒～約４０秒、約２０秒～約３０秒、約１０秒～約２０秒、又は約１００秒～約１２０秒などの、前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の範囲内の接触時間、吸着剤と接触し得る。

【0059】

追加的に、吸着はまた、高純度ＨＩを作製するための最終処理工程として、蒸留又は他の分離ユニット若しくはシステムと組み合わされ得る。

【0060】

図２は、ヨウ素含有種及びヨウ化水素の混合物から、吸着を通して、ヨウ素含有種を除去するためのプロセスを示すプロセスフローダイアグラムである。混合物Ｓ２２は、購入されたＨＩから、ＨＩ生成反応器流出物から、かつ／又はＨＩ生成から得られた精製されたＨＩからのものであり得る。Ｓ２２は、ヨウ素除去系列３０に流入する。例解される実施形態では、ヨウ素除去系列３０は、直列に位置付けられた２つの吸着カラム２４及び２６を含む。ヨウ素除去系列３０は、上に記載されるように、ＨＩ生成物Ｓ３４からＩＣＳを少なくとも部分的に除去するように構成されている。ＩＣＳの一部分が混合物から除去されると、ＨＩ生成物の流れ３４は、ＩＣＳ除去系列３０を出て、更なる反応器、カラム、又は他のユニットに供給され得る。

【0061】

ヨウ素除去系列３０は、直列配置で動作する２つのヨウ素除去槽からなるが、ヨウ素除去系列３０は、並列配置で動作する２つ以上のヨウ素除去槽、直列配置で動作する３つ以上のヨウ素除去槽、及びこれらの任意の組み合わせを含み得ることを理解されたい。ヨウ素除去系列３０は、単一のヨウ素除去槽からなり得ることも理解されたい。

【0062】

第１の吸着カラム２４内で収集されたヨウ素は除去されて、第１のヨウ素リサイクルの流れ２８を形成し得る。同様に、第２の吸着カラム２６内で収集されたヨウ素は除去されて、第２のヨウ素リサイクルの流れ３２を形成し得る。第１のヨウ素リサイクルの流れ２８及び第２のヨウ素リサイクルの流れ３２の各々は、ＨＩ生成用にリサイクルするために、ヨウ素液化装置２０に提供され得る。

【0063】

Ｂ．クエンチング分離
ＩＣＳ除去システム１４の他の実施形態は、ＨＩ、未反応ヨウ素、未反応水素、及び潜在的な副生成物、少量の水などを含む反応器流出物がＨＩ液体でクエンチングされる、クエンチングユニットを備える。ＨＩ液体は、流入ＩＣＳを捕捉し得る。動作条件に応じて、捕捉されたＩＣＳは、１つの液相を形成するＨＩ液体と完全に混和性であり得るか、又はＩＣＳは、ＨＩ液体とスラリーを形成する固体であり得る。ＩＣＳ含有ＨＩは、部分的に蒸発して、ＨＩの一部を除去し得、残りのＨＩ及びＩＣＳは、反応器にリサイクルされ得る。クエンチングユニットは、流入する反応器流出物（典型的には蒸気）を、クエンチング液体ＨＩと、任意の液体－気体接触デバイスを通して、例えば、ＨＩ液体中に浸漬されたスパージャ若しくは複数のスパージャ、蒸留トレイ、シャワーカーテントレイ、傾斜トレイ、シェッドトレイ、ランダムパッキング、構造化パッキング、液体噴霧デバイス若しくはノズル、又は任意の他の好適なシステム／デバイス、又はこれらの組み合わせを通して接触させ得る。クエンチング分離システムの複数の実施形態が図３～図６に示される。

【0064】

まず図３を参照すると、ＨＩからＩＣＳを分離するための例示的なクエンチングシステムが示されている。クエンチングシステムは、液体－気体接触器として概して記載され得るクエンチャ４４を備える。システムはまた、蒸発器５０、第１の蒸留カラム６０（冷却器６４及び再沸器６２を有する）、及び第２の蒸留カラム７０も備える。

【0065】

反応器流出物Ｓ４０は、クエンチャ４４内で、ＨＩ液体Ｓ４２でクエンチングされる。ＨＩ液体又は接触液体は、プロセスから生成されたＨＩであり得、続いてプロセスＳ４２から生成されたＨＩによって補充され得るか、又はＨＩ還流Ｓ６６を増加させることによって部分的又は全体的に補充され得、これは、以下の蒸留６０に記載されるように、Ｓ５６の増加した流量をもたらす。ＨＩ補充液はまた、Ｓ７４を介して蒸留カラム７０から供給され得る。更に、ＨＩは、反応器流出物に添加されて、クエンチングＨＩ液体に供給される蒸気の流れ中のヨウ素濃度を希釈するのを支援し得、これによって、ＨＩ液体と最初に接触する場合に局所的な固体形成が低下し得る。クエンチングＨＩ液体は、クエンチ４４の下流に導入され得、これは、最終的にクエンチ４４に還流する。

【0066】

高温の反応器流出物蒸気とＨＩ液体との間のエネルギー交換は、ＨＩ液体の一部分を蒸発させることをもたらし得る。この蒸発したＨＩＳ５４は、クエンチングプール混合物からの潜在的に非常に少量のＩ_２と共に、残留ヨウ素からＨＩを除去するのに十分な精留段及びオーバーヘッド冷却器６４を有する多段蒸留カラム６０に送られる。Ｉ_２の分圧は、クエンチングプール混合物から出てくるＨＩに対して低いので、Ｉ_２は、ＨＩ液体中でいくらかの溶解度を示すため、蒸気含有量又はＩ_２の量は、主要な固体堆積物なしに蒸留カラム内で管理され得る。この予備調整工程は、その後のいかなる面倒な固体の堆積の発生を排除し得、圧縮機及び蒸留の動作などの信頼できる下流処理を可能にする。蒸発したＨＩ蒸気の一部分は、オーバーヘッド冷却器６４によって液化し、Ｓ６６を介して蒸留カラムに還流されて、この残留Ｉ２を溶解する。

【0067】

残留ヨウ素及びＨＩ液体を含有する蒸留カラム底部Ｓ５６は、蒸発するＨＩ液体を補充するために、クエンチャ４４に戻される。クエンチャ４４は、蒸留カラム６０と直接一体化され得、これによって、システム内の配管の必要量が低減し得る。

【0068】

次いで、クエンチプール内の収集されたＩＣＳは、蒸発器５０に送られて、ＨＩの大部分を蒸発させ、ヨウ素及びいくらかのＨＩをＳ５２内に残して、収集されるか又はＨＩ生成のために反応器にリサイクルされる。この蒸発器からのＳ４８におけるいくらかのＩＣＳを含有する蒸発したＨＩは、蒸留６０及び／又はクエンチングプール４４に戻されて、先に記載されるものと同じ方式でＨＩ及びＩＣＳを再び分離する。

【0069】

上に記載されるヨウ素収集方法の代替として、ＨＩ液体プールが十分な量のＩＣＳを収集した後、高温の反応器流出物蒸気は、別のクエンチャに切り替えられて、他のクエンチャにおいてＩＣＳ収集モードを継続し得る。次いで、ＩＣＳを含有するＨＩ液体プールを蒸発させて、上に記載されるようにＨＩの大部分を除去し、蒸留及び／又は新規なクエンチプールに戻して、先に記載されるものと同じ方式でＨＩ及びＩＣＳを再び分離する。残りのＩ２及びいくらかのＨＩは、反応器にリサイクルされ得る。ＨＩ液体プール／クエンチャの２つのセットは、交互のＩＣＳ収集モード及びＩＣＳリサイクルモードで構成及び配列され得る。交互の、複数の、又は余剰のＩＣＳ収集機器を有する利点は、ヨウ素によって引き起こされるプラグゲージ、又は他の機器の故障若しくは保守の場合に、サービスのために機器を容易に隔離する能力を提供し得る。この構成はまた、ＩＣＳリサイクルモード中に必要な動作圧力を高めるための固体処理ポンプの必要性を排除又は低減させ得る。複数の機器５０を有することによって、より高い圧力は、単に槽を加熱してその動作圧力を増加させることによって達成され得、固体を含有する液体を圧送する動作を回避し得る。

【0070】

ＨＩは、蒸留カラム内でＩＣＳから精製され分離されたＳ６８内のＨ_２と共に、蒸留６０のオーバーヘッドから出る。次いで、それは、更に処理されて、Ｈ_２の流れからＨＩを分離して、反応器にリサイクルさせるためのＨ_２を含むリサイクルの流れＳ７２を得る。液化ＨＩＳ７４の一部分は、先に記載されるようにクエンチング動作を補充するために使用され得る。残りの液化ＨＩ部分Ｓ７６は、精製されたＨＩ生成物であり、これは次いで、更なる使用又は処理のために別のユニットに送られ得る。

【0071】

ここで図４を参照すると、別の例示的なクエンチング分離システムが示されている。クエンチングシステムは、図３に示されるクエンチングシステムと同様であるが、蒸留カラム６０の代わりに別のクエンチングユニット９４を有する。クエンチングユニット９４は、４４と同様に機能し得、クエンチング液体を蒸気／気体と接触させるために、任意の好適な気体－液体接触法／デバイス／システムも使用し得る。９４は、４４とは異なる動作条件で動作し得る。

【0072】

蒸発したＨＩは、クエンチャ４４からのいくらかのＩＣＳＳ９０と共に、ＨＩ液体中の別のクエンチングユニット９４又は一連のクエンチングユニットに送られて、残留ＩＣＳを累進的に捕捉し、流れ中のＩＣＳの量を、最終段階後のＨＩ中で本質的に無視できるレベルまで潜在的に低減させる。この予備調整工程は、その後のいかなる面倒な固体の堆積の発生を排除し得、圧縮機及び蒸留の動作などの信頼できる下流処理を可能にする。

【0073】

クエンチングの最終段階から出てくるＨＩ蒸気Ｓ９６は、オーバーヘッド冷却器１００によって部分的に液化する。次いで、ＨＩ及び残留ＩＣＳを含有する液化された液体Ｓ９８は、前の段階などにカスケードされて戻される。このカスケード液体流動Ｓ９２は、第１の段階のクエンチプールから蒸発しているＨＩ液体を補充し、全てのＩＣＳを第１の段階のクエンチプール４４において収集することを可能にする。

【0074】

冷却器１００の代わりに、後続のクエンチング段階（例えば９４）は、冷却器の機能を模倣するためにジャケット付き冷却を備え得るか、又は冷却器１００は、特定の動作条件下で排除され得る。図４に示されるシステムの他の態様（例えば、クエンチャ４４、蒸発器５０、蒸留カラム７０の動作）は、全て、図３に関して記載されるような対応する要素と同じ又は同様であり得る。

【0075】

ここで図５を参照すると、別の例示的なＩＣＳ除去システムが示されている。図５に示されるシステムは、図４のシステムと同様であるが、第２のクエンチャ９４がなく、代わりに任意選択的な冷却器１００を含む。

【0076】

クエンチャ４４からの蒸発蒸気Ｓ１２０は、オーバーヘッド冷却器１００によって部分的に液化する。次いで、ＨＩ及び残留ＩＣＳを含有する液化された液体Ｓ１２２は、クエンチング４４にカスケードされて戻される。この構成は、任意選択的な冷却器１００なしで動作し得る。ＨＩ蒸気Ｓ１２０は、その後のいかなる固体堆積物の発生を排除するように既に十分に調整され得、圧縮機及び蒸留の動作などの信頼できる下流処理を可能にする。図５に示される他のユニットの動作及び機能は、他の実施形態における対応するユニットと同様又は同じである。

【0077】

ここで図６を参照すると、ＩＣＳ除去システムの別の実施形態が示されている。図６に示されるシステムは、図５と同様であるが、クエンチャ４４に戻る代わりに、蒸発器５０を第２の蒸留カラム７０に接続する流れがある。

【0078】

クエンチャ４４からの蒸気Ｓ１４６は、任意選択的なオーバーヘッド冷却器１００によって部分的に液化する。次いで、ＨＩ及び残留ＩＣＳを含有する液化された液体Ｓ１４８は、クエンチング４４にカスケードされて戻される。この構成は、この任意選択的な冷却器１００なしで動作し得る。ＨＩ蒸気Ｓ１４６は、その後のいかなる固体堆積物の発生を排除するように既に調整され得、圧縮機又は蒸留の動作などの信頼できる下流処理を可能にする。

【0079】

次いで、クエンチプール内の収集されたＩＣＳは、蒸発器５０に送られて、ＨＩの大部分を蒸発させ、ＩＣＳ及びいくらかのＨＩＳ１５６を残して、反応器にリサイクルされる。この蒸発器からのいくらかのＩＣＳを含有する蒸発したＨＩＳ１５２は、ＨＩを更に精製するために蒸留カラム７０に送られる。

【0080】

上に記載される方法の代替として、ＨＩ液体プールが十分な量のＩＣＳを収集した後、反応器流出物蒸気は、別のクエンチャと蒸発器とのセットに切り替えられて、ＩＣＳ収集モードを継続し得る。次いで、ＩＣＳを含有するこのＨＩ液体プールが蒸発して、ＨＩの大部分を除去し得、蒸留カラム７０に送って、先に記載されるものと同じ方式でＨＩを更に精製する。残りのＩＣＳ及びいくらかのＨＩＳ１５６は、反応器にリサイクルされる。重質パージは、不純物の蓄積を制御するためにＳ１５６又はＳ１５４から採取され得る。

【0081】

ＨＩ液体プール／クエンチャの２つのセットは、交互のＩＣＳ収集モード及びＩＣＳリサイクルモードで構成及び配列され得る。交互の、複数の、又は余剰のＩＣＳ収集機器を有することは、ヨウ素によって引き起こされるプラグゲージの場合に、ＨＩの生成を中断することなく、サービスのために機器を容易に隔離する能力を提供し得る。この構成はまた、ＩＣＳリサイクルモード中に必要な動作圧力を高めるための固体処理ポンプの使用を排除し得る。複数の蒸発器５０を有することによって、槽を単に加熱してその動作圧力を増加させることによって、より高い圧力が達成されることが可能になり得、固体を含む流れを圧送する必要性を低減させ得る。

【0082】

本質的に全てのＩＣＳを除去した後、ＨＩを含むＳ１５２は、Ｈ_２及びＨＩを含むＳ１５０と共に、次いで、カラム７０内で更に処理されて、Ｈ_２からＨＩを分離して、反応器にリサイクルするためのＨ_２を含むリサイクルの流れＳ１５８を得る。液化ＨＩＳ１６０の一部分は、先に記載されたようにクエンチング動作を補充するために使用される。残部の液化ＨＩ部分Ｓ１６２は、精製されたＨＩ生成物である。主に５０から来る回収されたＩＣＳ及びいくらかのＨＩを含有する、ＨＩ蒸留カラム底部Ｓ１５４は、ＩＣＳ回収のための更なる再蒸発のために５０にリサイクルされる。

【0083】

上記のプロセス又はその変形のうちのいずれかからの生成物ＨＩの流れは、追加の処理及び／又は反応のための更なるユニットに送られ得る。例えば、ＨＩ生成物は、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）又は任意の他のヨウ素化化合物を生成するために更なる反応器に提供され得、これはまた、次いで、更に処理され得る。生成物ＨＩの流れは、圧縮機、バルブ、フラッシュタンク、タンク、液体－気体接触ユニット、カラム、ポンプ、熱交換器、分離ユニット、又はこれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない、生成物ＨＩの流れのプロセス条件（例えば、温度、圧力、相、濃度、流量など）を変更するための任意のユニットに提供され得る。

【0084】

本発明は、例示的な設計に対するものとして説明されてきたが、本発明は、本開示の趣旨及び範囲内で更に修正することができる。更に、本出願は、本発明が関連する技術分野における既知の又は慣習的な実践に属する本開示からのそのような逸脱を網羅することが意図されている。

【0085】

本明細書で使用する場合、「前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の範囲内」という句は、それらの値が列挙のより低い部分にあるか又は列挙のより高い部分にあるかにかかわらず、任意の範囲がそのような句の前に列挙された値のうちのいずれか２つから選択され得ることを意味する。例えば、一対の値は、２つのより低い値、２つのより高い値、又はより低い値及びより高い値から選択され得る。

【実施例】

【0086】

実施例１：シリカライトを使用したＨＩからのＩ_２の除去
ヨウ化水素（ＨＩ）を本明細書に記載されるプロセスに従ってベンチスケールで調製し、シリカライトを含有するカラムを通して循環させた。具体的には、約３ｋｇのＨＩを、１５０ｇのシリカライトを含有するカラムを通して室温で循環させた。カラムの寸法は、１インチＯＤ×２０インチＬであった。材料を、ダイヤフラムポンプを使用して循環させた。表１は、出発試料及び６日後に採取された試料の酸／塩基及び酸化還元滴定を示す。結果は、元素状ヨウ素及び不揮発性残留物の濃度の有意な低減を示す。元素状ヨウ素の濃度は、７６２ｐｐｍ～８７ｐｐｍに８８．５％低減した。

【0087】

【表1】

【0088】

シリカライトを使用することによって、ＨＩ中の元素状ヨウ素のレベルが低減することが実証されている。しかしながら、正確なＨＩアッセイの決定は、付随するヨウ素が酸－塩基滴定中に苛性アルカリと反応するため困難である。酸化還元滴定によって決定される遊離ヨウ素濃度は、ＨＩ_３及び元素状ヨウ素の両方についての合計数であることに留意されたい。ＨＩアッセイのより正確な決定は、^１ＨＮＭＲによって達成され得る。その趣旨で、シリカライトの試料を粗ＨＩに曝露し、所定の時間後に^１ＨＮＭＲによって分析して、ＨＩ、ＨＩ_３、及び水素ガスの濃度を決定した。具体的には、シリカライト試料を１３０℃で乾燥させ、１５０ｍＬ試料シリンダーに充填した。試料シリンダーを２５０ｐｓｉｇで加圧チェックし、排気し、次いで粗ＨＩを充填した。別の試料シリンダーには、シリカライトなしで粗ＨＩのみを充填した。１０日後、シリンダーからのＨＩ試料を^１ＨＮＭＲによって分析した。

【0089】

ＨＩ及びその分解生成物に関連するシグナルの相対強度に基づいて、溶液中に存在する各化学種のモル％を決定して、ＨＩの純度の推定値を得ることが可能である。ＨＩ及びＨＩ_３は平衡状態にあるため、濃度及び温度などのいくつかの要因に基づいてシフトすることが理解される。Ｈ_２ガスは、これらの条件下でのその溶解度に基づいて、液相と気相との間で分配されることも理解される。それにもかかわらず、ＨＩ試料の相対純度の推定をＮＭＲデータに基づいて行い、表２に示す。結果は、シリカライトがＨＩ試料中のＨＩ_３濃度を低減させるのに非常に有効であることを実証している。遊離Ｈ_２の対応する減少は、この発見を支持する。

【0090】

【表2】

【0091】

室温及び大気圧でのシリカライトのヨウ素吸着容量を推定するために、シリカライトが充填されたカラムをヨウ素収集器の後に設置して、ＨＩが生成物収集シリンダー中に回収される前に、収集器からの流出物の流れ中の同伴ヨウ素を除去した。約１５０ｇのシリカライトをカラムに充填した。カラムの寸法は、１インチＯＤ×２０インチＬである。表３に示されるように、４６８時間後、シリカライトの重量は、１５０ｇ～２６２．５ｇに１１２．５ｇ増加し、これは約７５％の容量に対応する。使用済みシリカライト試料は、高温不活性ガスでパージするか、又はヨウ素種を溶解する好適な溶媒で洗浄することによって再生され得る。溶媒の非限定的な例としては、エタノール、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、及びヘキサンが挙げられる。

【0092】

【表3】

【0093】

実施例２（比較例）：活性炭を使用したＨＩからのＩ_２の除去
ヨウ化水素を上記実施例１に従って調製し、活性炭（ＯＬＣ１２×３０）を含有するカラムを通して循環させた。具体的には、約４６９．６ｇのＨＩを、１４．９ｇの活性炭を含有するカラムを通して室温で循環させた。ダイヤフラムポンプを使用して、閉ループで材料を２４時間循環させた。表４に示されるように、出発試料及び循環後に収集された試料の酸／塩基及び酸化還元滴定は、元素状ヨウ素の濃度の有意な増加を明らかにする。元素状ヨウ素の濃度は、８２２ｐｐｍ～５３１５ｐｐｍに５４６．５％増加した。追加的に、活性炭の重量は、約１１９％（２４ｇ）増加した。これは、活性炭がＨＩからヨウ素及びＨＩ_３を選択的に除去しないことを示す。むしろ、それは、両方の化学種を吸着し、有意な重量増加をもたらす。したがって、活性炭は、ＨＩ中の元素状ヨウ素の濃度を低減させるために使用するには、好適な吸着剤ではない。報告された遊離ヨウ素の酸化還元滴定値は、付随する元素状ヨウ素とＨＩ_３との合計値であることに留意されたい。

【0094】

【表4】

【0095】

実施例３：クエンチング分離のための物質収支
本実施例では、例示的な物質収支（material balance、ＭＢ）を、図３～図６に示される４つの異なるクエンチングシステムについて計算した。計算をＡＳＰＥＮＰｌｕｓシミュレーションソフトウェアを使用して完了した。シミュレーションは、ヨウ素、水素、ＨＩ、及び微量の水を用いて実行され、反応器流出物の流れからの１，０００ｌｂ／時の流量の基準に依存した。結果を以下の表５～８に要約し、流れ番号は、図に示されるものと同じラベルに対応する。

【0096】

【表5】

【0097】

【表6】

【0098】

【表7】

【0099】

【表8】

【0100】

【表9】

【0101】

【表10】

【0102】

【表11】

【0103】

【表12】

【0104】

表５～８に示されるように、クエンチングヨウ素除去システムは、反応器流出物から本質的に全ての流入ヨウ素を除去するように構成されている（Ｓ９は、無視できるＩ_２を含有することを参照されたい）。更に、本質的に全てのヨウ素は、反応器にリサイクルされ、廃棄されるヨウ素の量を低減させ、潜在的な供給原料コストを低減させる。

【0105】

態様
態様１は、少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素を含む混合物から少なくとも１つのヨウ素含有種を除去するためのプロセスである。本プロセスは、混合物を含む供給原料を提供することと、供給原料を少なくとも１つの気体－液体接触ユニットに通すことであって、供給原料が、ヨウ化水素を含む液体と接触する、通すことと、を含む。

【0106】

態様２は、供給原料が、蒸気、部分蒸気、及び部分脱昇華化合物のうちの少なくとも１つを含む、態様１に記載のプロセスである。

【0107】

態様３は、供給原料が、供給原料の総重量に基づいて、３０重量％未満の量でヨウ素を含む、態様１又は２に記載プロセスである。

【0108】

態様４は、気体－液体接触ユニットが、供給原料が気体－液体接触ユニットを通った後に、供給原料よりも高い濃度のヨウ素含有種を有する底部液体の流れを生成する、態様１～３のいずれか１つに記載のプロセスである。

【0109】

態様５は、底部液体の流れの一部分を蒸発させて、気化リサイクルの流れ及び液体リサイクルの流れを生成することを更に含む、態様４に記載のプロセスである。

【0110】

態様６は、液体リサイクルの流れと供給原料とを組み合わせることと、気化リサイクルの流れを気体－液体接触ユニットに送ることと、を更に含む、態様４又は５に記載のプロセスである。

【0111】

態様７は、更なるユニットが、蒸留カラムであり、気化リサイクルの流れが、蒸留カラムに送られる、態様４～６のいずれか１つに記載のプロセスである。

【0112】

態様８は、少なくとも１つの気体－液体接触ユニットが、水中スパージャ、蒸留トレイ、シャワーカーテントレイ、傾斜トレイ、シェッドトレイ、ランダムパッキング、構造化パッキング、及び液体噴霧デバイス又はノズルのうちの少なくとも１つを備える、態様１～７のいずれか１つに記載のプロセスである。

【0113】

態様９は、更なるユニットが、蒸留カラムであり、プロセスが、蒸留カラム内の供給原料を、リサイクル水素の流れ、液体ヨウ化水素生成物の流れ、及びリサイクル液体ヨウ化水素の流れに分離する工程を更に含む、態様１～８のいずれか１つに記載のプロセスである。

【0114】

態様１０は、少なくとも１つのヨウ素含有種が、元素状ヨウ素、ヨード炭化水素、ヨードケトン、ヨードアルデヒド、及びＨＩ_３のうちの少なくとも１つを含む、態様１～９のいずれか１つに記載のプロセスである。

【0115】

態様１１は、更なるユニットが、第１の蒸留カラムであり、プロセスが、供給原料を第２の蒸留カラムに送る工程を更に含み、第１の蒸留カラムからの底部の流れが、液体－気体接触ユニットに戻される、態様１～１０のいずれか１つに記載のプロセスである。

【0116】

態様１２は、少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素からなる混合物から少なくとも１つのヨウ素含有種を除去するためのプロセスである。本プロセスは、混合物を含む供給原料を提供することと、供給原料を、吸着性材料が充填された少なくとも１つのカラムに通して、供給原料中より低い濃度の少なくとも１つのヨウ素含有種を有する流れを取得することと、を含む。

【0117】

態様１３は、供給原料を吸着性材料が充填された少なくとも１つのカラムに通すことが、供給原料を少なくとも１つのカラムに再循環させることを含む、態様１２に記載のプロセスである。

【0118】

態様１４は、少なくとも１つのカラムが、約－５０℃～約１２０℃の温度及び約－１０ｐｓｉｇ～約６００ｐｓｉｇの圧力で動作する、態様１２又は１３に記載のプロセスである。

【0119】

態様１５は、少なくとも１２つのヨウ素含有種が、元素状ヨウ素、ヨード炭化水素、ヨードケトン、ヨードアルデヒド、及びＨＩ_３のうちの少なくとも１つを含む、態様１２～１４のいずれか１つに記載のプロセスである。

【0120】

態様１６は、吸着性材料が、シリカライトを含む、態様１２～１５のいずれか１つに記載のプロセスである。

【0121】

態様１７は、シリカライトが、少なくとも２Åの細孔径を有し、シリカライトの表面積が、約５０ｍ^２／ｇ～約３０００ｍ^２／ｇの範囲である、態様１６に記載のプロセスである。

【0122】

態様１８は、少なくとも１つのヨウ素含有種及びヨウ化水素を含む混合物から少なくとも１つのヨウ素含有種を除去するためのプロセスである。本プロセスは、供給原料を、少なくとも１つのヨウ素含有種の濃度を低減させるように構成された少なくとも１つのヨウ素含有種除去ユニットに通すことと、供給原料を、反応器、蒸留カラム、熱交換器、圧縮機、脱昇華器、及び冷却器からなる群から選択される更なるユニットに送ることと、を含む。

【0123】

態様１９は、供給原料を通すことが、供給原料を更なるユニットに送る前に、少なくとも１つのヨウ素含有種除去ユニットを通して供給原料の少なくとも一部分をリサイクルすることを含む、態様１８に記載のプロセスである。

【0124】

態様２０は、少なくとも１つのヨウ素含有種除去ユニットが吸着カラムを含む、態様１８又は１９に記載のプロセスである。

【0125】

態様２１は、吸着カラムが吸着性材料で充填されている、態様２０に記載のプロセスである。

【0126】

態様２２は、吸着性材料が、シリカライトを含む、態様２１に記載のプロセスである。

【0127】

態様２３は、少なくとも１つのヨウ素含有種除去ユニットが気体－液体接触ユニットを備える、態様１８又は１９に記載のプロセスである。

【0128】

態様２４は、気体－液体接触ユニットが、供給原料が気体－液体接触ユニットを通った後に、供給原料よりも高い濃度のヨウ素含有種を有する底部液体の流れを生成する、態様２３に記載のプロセスである。