(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無水ハロゲン化水素および二酸化炭素の合成のための方法において：
１つ以上の有機ハロゲン化物を、無水水素および無水二酸化炭素と反応させて、無水一酸化炭素および１つ以上の無水ハロゲン化水素を生成する工程と；
前記無水一酸化炭素を水と反応させて、水素および二酸化炭素を生成する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、無水一酸化炭素を水と反応させる工程が、第１の反応器中で行われ、前記有機ハロゲン化物を無水水素および無水二酸化炭素と反応させる工程が、第２の反応器中で行われることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記１つ以上の有機ハロゲン化物を無水水素および無水二酸化炭素と反応させる工程が、酸素分子を含まない環境中で、唯一の酸化剤として無水二酸化炭素を用いて行われることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記１つ以上の有機ハロゲン化物と、無水水素および無水二酸化炭素との前記反応のために触媒を使用する工程と；
前記無水一酸化炭素を水と反応させる前に、前記無水一酸化炭素を加湿器に通して流すことによって、水を前記無水一酸化炭素に加える工程と；
前記無水一酸化炭素および水の前記反応のために触媒を使用する工程と
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記無水一酸化炭素および水の前記反応から生成される前記水素および二酸化炭素を、乾燥器に通して流して、無水水素および無水二酸化炭素を得る工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、前記乾燥器からの前記無水水素および無水二酸化炭素を、１つ以上の有機ハロゲン化物を無水水素および無水二酸化炭素と反応させる前記工程の際の反応剤として使用して、無水一酸化炭素および１つ以上の無水ハロゲン化水素を生成する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法において、前記無水水素を、前記無水二酸化炭素から分離する工程と、前記分離された無水水素を、拡散器に通して流して、純粋な水素を生成する工程とをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、無水二酸化炭素からの無水水素の前記分離が、収集器ユニットを用いて行われることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、１つ以上の有機ハロゲン化物を無水水素および無水二酸化炭素と反応させる前記工程のために、前記拡散器からの前記無水水素を、前記収集器ユニットからの前記無水二酸化炭素および前記１つ以上の有機ハロゲン化物と接触させて、無水一酸化炭素および１つ以上の無水ハロゲン化水素を生成する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、水を無水一酸化炭素と反応させることから生成される前記水素を、拡散器膜を通して流す工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、前記無水一酸化炭素を水と反応させるとき、前記拡散器膜を通って流れない前記水素を、前記無水一酸化炭素および水と接触させて、水素および二酸化炭素を生成する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法において、前記無水一酸化炭素を水と反応させて、水素および二酸化炭素を生成する工程が、３００℃〜１０００℃の温度範囲および１〜３０気圧の圧力範囲で行われることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法において、二酸化炭素が収集される第１の収集器ユニットを用いて、前記水素および二酸化炭素を分離する工程と；
一連の第２の収集器ユニットを用いて、前記無水ハロゲン化水素を分離する工程であって、前記一連の第２の収集器ユニットが、１つ以上の収集器ユニットを含み、各収集器ユニットが１つのタイプのハロゲン化水素を収集するのに使用される工程と
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、前記水素を前記二酸化炭素から分離する前に、前記水素および二酸化炭素を、乾燥器に通して流して、無水水素および無水二酸化炭素を生成する工程と；
前記無水水素を前記無水二酸化炭素から分離した後、前記無水水素を、微量の他の不純物とともに、水素拡散器へと流す工程と
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法において、前記１つ以上の無水ハロゲン化水素が、無水フッ化水素、無水臭化水素、および無水塩化水素のうちの１つ以上を含み；
前記一連の第２の収集器ユニットが、前記１つ以上の無水ハロゲン化水素中に含まれる無水ハロゲン化水素の各タイプのための収集器ユニットを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の方法において、前記１つ以上の無水ハロゲン化水素を、苛性アルカリ溶液に通して流すことによって、前記１つ以上の無水ハロゲン化水素を中和する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の方法において、第１の熱触媒反応器管および第２の熱触媒反応器管を含む二重反応器ユニット中で両方の反応工程を行う工程であって、前記無水一酸化炭素が、前記第２の熱触媒反応器管中で生成され、前記二酸化炭素および水素が、前記第１の熱触媒反応器管中で生成される工程と；
前記第２の熱触媒反応器管中で生成される前記無水一酸化炭素を、前記二酸化炭素および水素の前記生成のための反応剤として、前記第１の熱触媒反応器管へと再循環させる工程と；
前記第１の熱触媒反応器管からの前記二酸化炭素および水素の少なくとも一部を、前記１つ以上の有機ハロゲン化物と反応させるために前記第２の熱触媒反応器管へと再循環する工程と
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
有害な環境排出物を伴わない、有機ハロゲン化物流体の処理および／または分解のための方法において：
反応器Ｂ中で、１つ以上の有機ハロゲン化物、無水水素、および無水二酸化炭素を反応させて、一酸化炭素および１つ以上の無水ハロゲン化水素を生成する工程と；
前記無水ハロゲン化水素の少なくとも一部を収集する工程と；
前記一酸化炭素を反応器Ａへと流す工程と；
反応器Ａ中の前記一酸化炭素を水と反応させて、水素および二酸化炭素を生成する工程と；
前記水素および二酸化炭素から前記水を除去して、無水水素および無水二酸化炭素を生成する工程と；
前記無水水素および無水二酸化炭素を反応器Ｂへと再循環させる工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、前記無水二酸化炭素を前記第１の反応器へと再循環させる前に、前記無水二酸化炭素の少なくとも一部を収集する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【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、本明細書に完全に記載されているかのように参照により本明細書に援用される、２０１１年４月１２日に出願された米国仮特許出願第６１／４７４，６５９号の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、無水ハロゲン化水素および二酸化炭素の合成のための方法に関する。熱触媒反応器Ａにおいて、二酸化炭素が、一酸化炭素および水から合成される。熱触媒反応器Ｂにおいて、ハロゲン化水素流体が、有機ハロゲン化物流体、無水水素および無水二酸化炭素から合成される。
【背景技術】
【０００３】
有機ハロゲン化物ファミリーは、極めて広範囲にわたっている。本発明は、冷媒流体およびペルフルオロ流体のファミリーに関する。クロロフルオロカーボン（以後、「ＣＦＣ」）、ヒドロクロロフルオロカーボン（「ＨＣＦＣ」）、フッ化炭素（「ＦＣ」）ヒドロフルオロカーボン（「ＨＦＣ」）およびヒドロフルオロアルケン（「ＨＦＯ」）などの冷媒流体の大部分を含む、かなりの数の有機ハロゲン化物流体の化学合成が、ここ８０年の間に達成されている。
【０００４】
いくつかの流体、特に、冷媒として使用される化合物が、大気中のオゾン層の破壊および地球温暖化の一因となっていることが証明されている。これらの冷媒および類似の化合物の使用を段階的に廃止する国際的な行動がとられている。現在、科学界は、特に、大気への二酸化炭素の放出を含む化学汚染に関して、環境の保護に関心がある。
【０００５】
冷媒などの有機ハロゲン化物流体の処理および／または分解のための現在の方法は、極高温の使用を含み得る。例えば、冷媒の分解のための特定の方法は、化合物を還元性条件下で約１３００℃〜２００００℃の温度まで加熱することを含む。このため、より穏やかな条件；すなわち１３００℃未満の温度で、有機ハロゲン化物流体を処理するための方法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
したがって、本発明は、関連技術の制限および欠点に起因する問題の１つ以上を実質的になくす、無水ハロゲン化水素および無水二酸化炭素の合成方法に関する。
【０００７】
例示的実施形態は、無水ハロゲン化水素および二酸化炭素の合成のための新規な方法を提供する。熱触媒反応器Ａにおいて、二酸化炭素が、一酸化炭素および水から合成され得る。熱触媒反応器Ｂにおいて、ハロゲン化水素流体が、有機ハロゲン化物流体、水素および無水二酸化炭素から合成され得る。
【０００８】
例示的実施形態において、ユニット１の二重反応器ＡおよびＢであり、一連の１つ以上の二重反応器において、熱触媒反応が、第１のヒートシンク容器の反応器Ａ中で行われ、熱触媒反応が、第２のヒートシンク容器の反応器Ｂ中で行われ、第３のヒートシンク容器が、第１および第２のヒートシンク容器中の熱の平衡を保つための手段を提供する。
【０００９】
一態様において、実施形態は、無水ハロゲン化水素流体および無水二酸化炭素の熱触媒合成のための方法を提供する。熱触媒反応器Ａにおいて、二酸化炭素および水素が、一酸化炭素および水から合成される。熱触媒反応器Ｂにおいて、ハロゲン化水素流体が、有機ハロゲン化物流体、水素および無水二酸化炭素から合成される。
【００１０】
別の態様において、実施形態は、二重反応器ＡおよびＢを備えた方法を提供し、反応器Ａにおいて、反応剤は、一酸化炭素および水であり、これらは、１気圧〜３０気圧の圧力範囲および３００℃〜９００℃の温度範囲で、低エネルギー発熱反応によって二酸化炭素および水素を形成する。反応器Ｂにおいて、反応剤は、有機ハロゲン化物流体、無水水素および無水二酸化炭素であり、これらは、１気圧〜３０気圧の圧力範囲および６００℃〜９００℃の温度範囲で、ハロゲン化水素流体および一酸化炭素を形成する。
【００１１】
別の態様において、実施形態は、水素拡散器を有する方法を提供し、ここで、水素原子の出力は、有機ハロゲン化物流体からのハロゲン化物原子の数に少なくとも等しい。
【００１２】
別の態様において、実施形態は、無水ハロゲン化水素流体および一酸化炭素を形成するように、二酸化炭素分子の流れを、他の反応剤の炭素原子の数に少なくとも等しくなるように調節するための質量制御デバイスを有する方法を提供する。
【００１３】
別の態様において、実施形態は、冷媒流体およびペルフルオロカーボン流体などの有機ハロゲン化物流体の熱触媒分解のための方法を提供する。
【００１４】
別の態様において、実施形態は、一酸化炭素および水を、水素および二酸化炭素へと転化するための熱触媒反応器を備えた方法を提供する。
【００１５】
別の態様において、実施形態は、有機ハロゲン化物を、無水ハロゲン化水素および一酸化炭素へと転化するための熱触媒反応器を備えた方法を提供する。
【００１６】
別の態様において、実施形態は、一酸化炭素および水を水素および二酸化炭素へと転化するための、触媒を用いた熱触媒反応（水性ガスシフト反応と類似している）を有する方法を提供する。
【００１７】
別の態様において、実施形態は、有機ハロゲン化物を、無水ハロゲン化水素および一酸化炭素へと転化するための、触媒を用いた熱触媒反応を有する方法を提供する。
【００１８】
別の態様において、実施形態は、エネルギー投入が反応を実行するのに必要とされない二重反応器ＡおよびＢを構成するための方法を提供する。
【００１９】
別の態様において、実施形態は、反応剤のハロゲン化物原子と水素原子との間の平衡を制御して、無水ハロゲン化水素流体のみを形成するための方法を提供する。
【００２０】
別の態様において、実施形態は、炭素（煤）の形成を防ぐ、反応器Ｂ中の二酸化炭素を制御し、一酸化炭素のみを形成するための方法を提供する。
【００２１】
別の態様において、実施形態は、二重反応器を備えた方法を提供する。反応器Ａには、有機ハロゲン化物、有機塩化物化合物または塩素分子が存在せず、反応器Ｂには、酸素分子が存在せず、それによって、ダイオキシンおよびフランの形成を防ぐ。
【００２２】
別の態様において、実施形態は、反応器Ｂの反応領域中の触媒の存在下で、反応剤流体としての、水素、二酸化炭素および、ＣＦＣ、ＨＣＦＣ、ＦＣおよびＨＦＣなどの有機ハロゲン化物の転化によるハロゲン化水素および一酸化炭素の合成のための方法を提供する。
【００２３】
別の態様において、実施形態は、反応器Ａの入口に再循環される水素拡散器から出るあらゆる水素、一酸化炭素および／または二酸化炭素のための方法を提供する。
【００２４】
本発明のさらなる特徴および利点が、以下の説明に記載され、この説明から部分的に明らかになり、または本発明の実施によって分かるであろう。本発明の目的および他の利点は、本明細書の記載される説明および特許請求の範囲ならびに添付の図面において特に指摘される構造によって、実現され、達成されるであろう。
【００２５】
これらのおよび他の利点を達成するために、かつ、実施され、広く記載される本発明の目的にしたがって、無水ハロゲン化水素および二酸化炭素の合成のための方法であって：１つ以上の有機ハロゲン化物を、無水水素および無水二酸化炭素と反応させて、無水一酸化炭素および１つ以上の無水ハロゲン化水素を生成する工程と；一酸化炭素を水と反応させて、水素および二酸化炭素を生成する工程とを含む方法。
【００２６】
本発明の別の態様において、環境排出物を伴わない、有機ハロゲン化物流体の処理および／または分解のための方法であって：反応器Ｂ中で、１つ以上の有機ハロゲン化物、無水水素、および無水二酸化炭素を反応させて、一酸化炭素および１つ以上の無水ハロゲン化水素を生成する工程と；無水ハロゲン化水素の少なくとも一部を収集する工程と；一酸化炭素を反応器Ａへと流す工程と；反応器Ａ中の一酸化炭素を水と反応させて、水素および二酸化炭素を生成する工程と；水素および二酸化炭素から水を除去して、無水水素および無水二酸化炭素を生成する工程と；無水水素および無水二酸化炭素を反応器Ｂへと再循環させる工程とを含む方法。
【００２７】
上記の一般的な説明および以下の詳細な説明は両方とも例示および説明のためのものであり、権利請求される本発明のさらなる説明を提供することが意図されることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明によって用いられる装置１００の流れ図の構成の一実施形態である。
【図２】図２は、本発明によって用いられる装置１００の二重反応器ユニット１の一実施形態の線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下の詳細な説明は、例示のために多くの具体的な詳細を含むが、当業者は、以下の詳細への多くの例、変形形態および改変形態が、本発明の範囲および趣旨の範囲内であることを理解するであろうことが理解される。したがって、本明細書に記載される本発明の例示的実施形態は、権利請求される方法の発明に対する一般性を失うことなく、かつ、それに制限を課すことなく、記載される。
【００３０】
有機ハロゲン化物化合物および／または冷媒流体としては、以下に限定はされないが：Ｒ１０（四塩化炭素）、Ｒ１１（トリクロロフルオロメタン）、Ｒ１２（ジクロロジフルオロメタン）、Ｒ１３（クロロトリフルオロメタン）、Ｒ１４（テトラフルオロメタン）、Ｒ２１（ジクロロフルオロメタン）、Ｒ２２（クロロジフルオロメタン）、Ｒ２３（トリフルオロメタン）、Ｒ３０（塩化メチレン）、Ｒ３１（クロロフルオロメタン）、Ｒ３２（ジクロロメタン）、Ｒ４０（クロロメタン）、Ｒ４１（フルオロメタン）、Ｒ１５２ａ（ジフルオロエタン）、Ｒ１１０（クロロエタン）、Ｒ１１２（クロロジフルオロエタン）、Ｒ１１３（トリクロロトリフルオロエタン）、Ｒ１１４（ジクロロテトラフルオロエタン）、Ｒ１１５（クロロペンタフルオロエタン）、Ｒ１１６（ヘキサフルオロエタン）、Ｒ１２３（ジクロロトリフルオロエタン）、Ｒ１２４（クロロテトラフルオロエタン）、Ｒ１２５（ペンタフルオロエタン）、Ｒ１３４ａ（テトラフルオロエタン）、Ｒ１２３４ＹＦ（２，３，３，３−テトラフルオロプロペン）、Ｒ１２３４ＺＥ（１，３，３，３−テトラフルオロプロペン）、Ｒ１２４３ＺＦ（１，１，１−テトラフルオロプロペン）、Ｒ１４１ｂ（ジクロロフルオロエタン）、Ｒ１４２ｂ（クロロジフルオロエタン）、Ｒ１４３ａ（トリフルオロエタン）、および類似の化合物を含む冷媒流体などの流体化合物の少なくとも１つを含む、ＣＦＣ、ＨＣＦＣ、ＦＣ、ＨＦＣおよびＨＦＯが挙げられる。同様に、Ｒ１２Ｂ（ブロモクロロジフルオロメタン）およびＲ１３Ｂ（ブロモトリフルオロメタン）などの臭素化冷媒、ならびに１個または２個の炭素原子および少なくとも１個の臭素原子を有する他の関連化合物が、本明細書に記載される方法にしたがって処理され得る。本明細書において使用される際、流体は、低い流れ抵抗を有し、その容器の形状をとる傾向がある任意の物質（液体、またはガス）として定義される。本明細書において使用される際、有機ハロゲン化物は、好ましくは、分子当たり、１、２、３および４個の間の炭素原子、および少なくとも１個のハロゲン原子を含む、炭素およびハロゲンの両方を含む分子を指す。特定の実施形態において、有機ハロゲン化物および／または冷媒は、少なくとも１個の炭素原子および少なくとも１個のフッ素原子を含む。
【００３１】
本方法の発明の一態様は、２つの熱触媒反応が、無水ハロゲン化水素および二酸化炭素の合成のために行われ得る二重反応器ユニットである。両方の反応は、プラズマフリーの環境で行われ得る。例示的実施形態において、二重反応器ユニットは、反応器Ａおよび反応器Ｂを含み得る。両方の反応器ＡおよびＢは、熱触媒反応器管であり得る。反応器Ａにおいて、一酸化炭素および水の熱触媒反応により、二酸化炭素および水素が形成される。反応器Ｂにおいて、有機ハロゲン化物、水素および二酸化炭素の熱触媒反応により、無水ハロゲン化水素生成物および一酸化炭素リサイクル流体が形成される。
【００３２】
図１は、装置すなわちシステム１００の図の例示的実施形態の図である。この例示的実施形態は、二重反応器ユニット１、熱交換器ユニット２、水素拡散器ユニット３、無水フッ化水素精製器／収集器ユニット４、臭化水素精製器／収集器ユニット５、塩化水素精製器／収集器ユニット６を含み得る一連の精製された収集器、二酸化炭素精製器／収集器ユニット７などの別個の精製器／収集器ユニット、乾燥器ユニット８およびハロゲン化水素中和スクラバユニット９を含む。９つのユニットは、１桁の数字で表される。各ユニットの全ての付属品および／または構成要素は、ユニットを表す数字の後の２桁によって表され；すなわち、スクラバユニット９のガス入口のパイプ接続部は、数字９０２によって表される。
【００３３】
この付番方法にしたがうことによって、ユニットの全ての要素を、以下のように記載することができる。反応器ユニット１中の伝熱流体１９０が、ヒートシンク容器１０３の外部加熱手段１２６によって動作温度にされる。伝熱流体１９０は、二方向流れサーキュレータ１０４によって、ヒートシンク容器１０３からパイプ接続部１０５を介してヒートシンク容器１０１へと循環される。伝熱流体１９０は、ヒートシンク容器１０１から、パイプ接続部１１０および１０９を介して、二方向流れサーキュレータ１０４へと流れることができ、二方向流れサーキュレータ１０４は、パイプ接続部１０８および１０７を介してヒートシンク容器１０２へと連続している。伝熱流体１９０は、ヒートシンク容器１０２から、パイプ接続部１０６を介して、ヒートシンク容器１０３へと戻るように流れることができる。平衡ヒートシンク容器１０３を加熱するための手段が、入口パイプ接続部１２０および１２１および出口パイプ接続部１２２、１２３、ならびに流れ制御弁１２４を経由する。二重反応器ユニット１は、弁１３７を介して伝熱流体１９０を充填または排出することができ、安全逃し弁１３８によって圧力保護され得る。
【００３４】
本発明の例示的実施形態において、動作温度に達したら、一酸化炭素および水流９９０の流れが、パイプ接続部１２５を介してヒートシンク容器１０１中の反応器管１１２に入る。一酸化炭素および水流９９０の熱触媒反応が、触媒１８０によって補助される反応領域１１１中で行われる。過剰な反応熱が、反応器管１１２の透熱壁を通過し、伝熱流体１９０によって吸収され得る。反応により、水素および二酸化炭素流１９１が形成され、これらは、パイプ接続部１１５を介して反応器管１１２から出ることができる。
【００３５】
水素、未反応の一酸化炭素および二酸化炭素流１９１は、パイプ接続部２１４を介してチューブインチューブ式熱交換器２１０に入り、パイプ接続部２１５を介して出て、パイプ接続部８０２を介して、水素、未反応の一酸化炭素および二酸化炭素の乾燥器ユニット８へと流れることができる。
【００３６】
乾燥器ユニット８は、乾燥剤８９５の熱再生のための外部加熱手段８０６を備えた容器８０１を含み得る。水素、未反応の一酸化炭素および二酸化炭素流１９１は、パイプ接続部８０４を介して、無水水素、無水の未反応の一酸化炭素および無水二酸化炭素流１９１として乾燥器８０１を出て、ガス圧縮機８０５へと流れる。
【００３７】
水素、未反応の一酸化炭素および二酸化炭素流１９１は、ガス圧縮機８０５を出てから、パイプ接続部７０６を介して二酸化炭素精製器／収集器ユニット７に入ることができる。二酸化炭素精製器／収集器ユニット７は、カラム７０２と、冷却手段入口７２０および出口７２１を備えた還流冷却器７０３と、加熱手段入口７２２および出口７２３を備えた収集器７０１とを含んでいてもよく、収集器７０１において、液体二酸化炭素７９０が収集され得る。収集器７０１中の液体二酸化炭素７９０は、パイプ接続部７０８および弁７２６を介して、容器接続部７０７へと排出され得る。二酸化炭素流７９０の精製および収集の後、二酸化炭素流７９０は、パイプ接続部７０８を介して精製器／収集器ユニット７０１を出る。
【００３８】
例示的一実施形態において、二酸化炭素流７９０は、次に、パイプ接続部２１２を介してチューブインチューブ式熱交換器２１０に入るように流されて、内側管２１１を通って流れることができる。内側管２１１の壁は透熱壁であり、内側管２１１の外部から内側管２１１の内部へと熱を伝達し、したがって、内側管２１１中の二酸化炭素流７９０へと熱を伝える。二酸化炭素流７９０は、パイプ接続部２１３を介して出て、パイプ接続部１２０、１２１、１２２、１２３、１１９、１１８および１１６および流れ制御弁１２４を介して、反応器管１１４へと出る。インライン弁２２６は、供給弁（ｓｅｒｖｉｃｉｎｇ  ｖａｌｖｅ）としてのみ使用され得る。
【００３９】
一実施形態において、水素、未反応の一酸化炭素および微量の二酸化炭素流７９１は、パイプ接続部７１４を介して、精製器／収集器ユニット７の上部から出て、ガス圧縮機７０５へと流れることができる。流れ７９１は、ガス圧縮機７０５を出て、パイプ接続部３０３を介して水素拡散器３０１へと流れる。
【００４０】
水素拡散器３０１は、外部加熱手段３１０と、パラジウム壁３０２および水素収集器３１１を備えた水素取込みチャンバ３１２とを含み得る。水素流３９０は、パイプ接続部３０４を介して、水素拡散器３０１の水素収集器を出ることができる。精製された水素流３９０の流れは、流れ制御弁３０６および３０９を操作する質量流量制御器３０８によって調節され得る。一実施形態において、精製された水素流３９０は、パイプ接続部１１９、１１８および１１６を介して、反応器管１１４へと流れる。残りの水素、一酸化炭素および二酸化炭素が、水素拡散器３０１を出ることができ、弁３１６が閉鎖し弁３１７が開放した状態で、パイプ接続部３１９および３１５を介して、ガス圧縮機３０５、逆止弁３１８、加湿器容器１２７中のパイプ接続部１３５および１２８を通って再循環され得、その際、湿潤ガスがパイプ接続部１２９および１２５を介して反応器管１１２へと戻るように流れる。任意選択で、水素拡散器が再生モードにある場合、残りの水素、一酸化炭素および二酸化炭素が、水素拡散器３０１から、弁３１７が閉鎖した状態で、パイプ接続部３１９および３１５、弁３１６、および拡散器排気３０７を介して、大気へと出ることができる。質量制御器３０８も、二酸化炭素流７９０の流れを調節するように流れ制御弁１２４を操作し、有機ハロゲン化物２９０の流れを調節するように流れ制御弁２０９を操作する。
【００４１】
一実施形態において、有機ハロゲン化物流体流２９０の流れは、チューブインチューブ式熱交換器２０１を通って、その接続された供給源から、ガス圧縮機２０５およびパイプ接続部２０３へと流され、熱交換器２０１を通過し、パイプ接続部２０６を介して出て、流れ制御弁２０９およびパイプ接続部１１８および１１６を介して、反応器管１１４へと流れることができる。
【００４２】
水素流３９０、二酸化炭素流７９０および有機ハロゲン化物流体流２９０は、一緒になり、パイプ接続部１１６を介して、反応器管１１４中に流れ込む。二酸化炭素、水素および有機ハロゲン化物流体の熱触媒反応は、反応領域１１３中で行われてもよく、触媒１８１によって補助されて、無水ハロゲン化水素および無水一酸化炭素流１９２が形成され得る。ハロゲン化水素および一酸化炭素流１９２の流れは、パイプ接続部１１７およびパイプ接続部２０７を介して反応管１１４を出て、チューブインチューブ式熱交換器２０１の内側管２０２に入る。
【００４３】
内側管２０２の壁は、透熱壁であってもよく、内側管２０２の内部から内側管２０２の外部へと熱を伝達し、したがって、外側管２０１中の有機ハロゲン化物流体流２９０へと熱を伝えることができる。ハロゲン化水素および一酸化炭素流１９２は、パイプ接続部２０４および２８０を介してチューブインチューブ式熱交換器２０１を出る。この時点で、操作方法は、少なくとも２つのモードを有することがある：（１）ハロゲン化水素生成物（無水フッ化水素および／または無水臭化水素および／または無水塩化水素）の回収のモードは、弁２８１を開放し、弁２８２を閉鎖し、逆止弁２８４を通して流し、パイプ接続部４０６を介してフッ化水素精製器／収集器ユニット４に入れることによって行われ得る。（２）ハロゲン化水素生成物（無水フッ化水素および／または無水臭化水素および／または無水塩化水素）を中和するモードは、弁２８２を開放し、弁２８１を閉鎖し、逆止弁２８３を通して、ガス圧縮機９２５へと流し、パイプ接続部９０２を介してスクラバ容器９０１に入れることによって行われ得、スクラバ容器９０１において、ハロゲン化水素は中和され、一酸化炭素は、ヒートシンク容器１０１へと再循環される。
【００４４】
無水フッ化水素精製器／収集器ユニット４は、カラム４０２と、冷却手段入口４２０および出口４２１および出口４２１を備えた還流冷却器４０３と、液体フッ化水素４９０が収集され得る収集器４０１と、流れ制御弁４２６とを含み得る。収集器４０１中の液体フッ化水素４９０は、パイプ接続部／浸漬管４０８および弁４２６を介して、容器接続部４０７へと排出され得る。存在するフッ化水素４９０は、この時点で、ハロゲン化水素および一酸化炭素流１９２から除去され得る。フッ化水素４９０が、ハロゲン化水素および一酸化炭素流１９２中に存在する唯一のハロゲン化水素である場合、一酸化炭素流４９１および残りのフッ化水素４９０は、パイプ接続部４１４を介してフッ化水素精製器／収集器ユニット４を出て、弁４１６および５１６を通って（弁４１３、５１３および６１６を閉鎖することによって、臭化水素精製器／収集器ユニット５および塩化水素精製器／収集器ユニット６を迂回する）、逆止弁９２０およびパイプ接続部９０２を介して中和スクラバユニット９へと流れることができる。
【００４５】
臭化水素および／または塩化水素が、ハロゲン化水素および一酸化炭素流１９２中に存在する場合、ハロゲン化水素および一酸化炭素流１９２は、残りのフッ化水素４９０とともに、パイプ接続部４１４を介してフッ化水素精製器／収集器ユニット４を出て、パイプ接続部４１７を介してフッ化水素除去トラップ４１０に入り、弁４１３および４１６の閉鎖および弁４１５の開放を同時に行うことができる。
【００４６】
残りのフッ化水素４９０は、フッ化水素除去トラップ４１０中のフッ化ナトリウム４１１によって吸収される。フッ化水素除去トラップ４１０は、必要に応じて、捕捉されたフッ化水素４９０を脱着し、脱着されたフッ化水素４９０を、パイプ接続部４１２を介して（弁４１３の開放および弁４１５、４１６、５１３および６１６の閉鎖を同時に行うことによって）、逆止弁９２０およびパイプ接続部９０２を介して、中和スクラバユニット９へと流すために使用される外部加熱手段４１８を有する。
【００４７】
ハロゲン化水素および一酸化炭素流１９２中に臭化水素および／または塩化水素が存在する場合、それらは、さらなる収集器を用いて除去され得る。このような実施形態において、フッ化水素除去トラップ４１０により、ハロゲン化水素および一酸化炭素流１９２中の臭化水素および／または塩化水素が、弁４１５およびガス圧縮機５０５を通って、パイプ接続部５０６を介して臭化水素精製器／収集器ユニット５へと流れることができる。無水臭化水素精製器／収集器ユニット５は、カラム５０２と、冷却手段入口５２０および出口５２１を備えた還流冷却器５０３と、加熱手段入口５２２、流れ制御弁５２４および出口５２３を備えた収集器５０１とからなり、収集器５０１において、液体臭化水素５９０が収集され得る。収集器５０１中の液体臭化水素５９０は、パイプ接続部５０８および弁５２６を介して、容器接続部５０７へと排出され得る。存在する臭化水素５９０は、この時点で、ハロゲン化水素および一酸化炭素流１９２から除去されることになる。臭化水素５９０が、ハロゲン化水素および一酸化炭素流１９２中になお存在する唯一のハロゲン化水素である場合、ハロゲン化水素および一酸化炭素流１９２は、残りの臭化水素５９０とともに、パイプ接続部５１４を介して臭化水素精製器／収集器ユニット５を出て、弁５１３および５１６を通って（弁５１５および６１６を閉鎖することによって、塩化水素精製器／収集器ユニット６を迂回する）、逆止弁９２０およびパイプ接続部９０２を介して中和スクラバユニット９へと流れる。
【００４８】
塩化水素が、パイプ接続部５１４を介して臭化水素精製器／収集器ユニット５から出るハロゲン化水素および一酸化炭素流１９２中に存在する場合、弁５１３が、弁５１５、ガス圧縮機６０５およびパイプ接続部６０６を通る流れによって閉鎖され得る。無水塩化水素精製器／収集器ユニット６は、カラム６０２と、冷却手段入口６２０および出口６２１を備える還流冷却器６０３と、加熱手段入口６２２、流れ制御弁６２４および出口６２３を備える収集器６０１とからなり、収集器６０１において、液体塩化水素６９０が収集され得る。収集器６０１中の液体塩化水素６９０は、パイプ接続部６０８および弁６２６を介して、容器接続部６０７へと排出され得る。塩化水素６９０は、この時点で、ハロゲン化水素および一酸化炭素流１９２から除去されることになる。残りのハロゲン化水素および一酸化炭素流１９２は、パイプ接続部６１４を介して塩化水素精製器／収集器ユニット６を出て、弁６１６を通って、逆止弁９２０およびパイプ接続部９０２を介して、中和スクラバユニット９へと流れる。
【００４９】
中和スクラバユニット９は、容器９０１、パイプ接続部９０２、９０８、９０９および９１４、苛性アルカリ溶液９０３、Ｈ形の弁９０４、９０５、９０６および９０７、容器９０１中の苛性アルカリ溶液９０３を循環、充填、および排出するためのポンプ９１０、ｐｈ計９１１、温度計９１２、圧力計９１３、ガス圧縮機９１５、および弁９１６を含み得る。一酸化炭素流４９１および残りのハロゲン化水素流体は、パイプ接続部９０２を介して中和スクラバユニット９に入り、中和スクラバユニット９において、存在するハロゲン化水素流体は、ポンプ９１０によって容器９０１中で循環する苛性アルカリ溶液９０３によって中和される。苛性アルカリ溶液９０３のｐｈ値が、ｐｈ計９１１によって監視され、苛性アルカリ溶液９０３は、必要に応じて、Ｈ形の弁９０４、９０５、９０６、９０７およびポンプ９１０の動作によって交換される。一酸化炭素流４９１が、パイプ接続部９１４を介して中和スクラバユニット９を出て、ガス圧縮機９１５へとおよび（弁９１６を閉鎖した状態で）加湿器容器１２７へと、逆止弁１３４およびパイプ接続部１２８を介して流れる。
【００５０】
加湿器容器１２７は、水１３０を含んでいてもよく、加熱手段１３１、ならびに標準的な設計の温度および水レベル制御を有していてもよい。一酸化炭素流４９１が、加湿器容器１２７中の水１３０を通って流れ、水１３０をガス流に加えることができる。一酸化炭素および水流９９０は、パイプ接続部１２９を介して加湿器容器１２７を出て、パイプ接続部１２５を介して反応器管１１２へと流れる。これにより、本発明の方法で使用される装置１００の流れ図が完成する。
【００５１】
例示的な装置１００は、導管、弁、センサなどの複数の相互に接続される部品を含んでいてもよく、炭素鋼、ステンレス鋼、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ、Ｍｏｎｅｌ、Ｉｎｃｏｎｅｌ、ニッケル、または本明細書において想定される温度および圧力で動作することが可能な類似の材料から構成され得る。装置１００は、有機ハロゲン化物流体、無水水素および無水二酸化炭素からの、無水ハロゲン化水素流体および一酸化炭素の熱触媒合成ならびに一酸化炭素および水からの二酸化炭素の熱触媒合成に好適であり得る。
【００５２】
図２は、本発明の方法に使用される例示的な二重反応器ユニット１の図である。二重反応器は、以下の構成要素を含み得る：ヒートシンク容器１０１、ヒートシンク容器１０２、熱の平衡を保つためのヒートシンク容器１０３、触媒１８０を含む反応領域１１１を備えた熱触媒反応器管１１２および触媒１８１を含む反応領域１１３を備えた熱触媒反応器管１１４。
【００５３】
二重反応器ユニット１の例示的な動作は、以下のとおりであり得る：二重反応器ユニット１中の伝熱流体１９０は、ヒートシンク容器１０３の外部加熱手段１２６を介して動作温度にされる。伝熱流体１９０は、二方向流れサーキュレータ１０４によって、ヒートシンク容器１０３からパイプ接続部１０５を介してヒートシンク容器１０１へと循環される。伝熱流体１９０は、ヒートシンク容器１０１から、パイプ接続部１１０および１０９を介して、二方向流れサーキュレータ１０４へと流れ、二方向流れサーキュレータ１０４は、パイプ接続部１０８および１０７を介してヒートシンク容器１０２へと連続している。伝熱流体１９０は、ヒートシンク容器１０２から、パイプ接続部１０６を介して、ヒートシンク容器１０３へと戻るように流れる。伝熱流体１９０の平衡を保つための手段が、入口パイプ接続部１２０および出口パイプ接続部１２２を経由する。
【００５４】
動作温度に達した後、ヒートシンク容器１０１中のプロセスは、以下のとおりであり得る：一酸化炭素および水流９９０の流れが、パイプ接続部１２５を介して、ヒートシンク容器１０１中の反応器管１１２に入る。一酸化炭素および水流９９０の熱触媒反応は、触媒１８０によって補助される反応領域１１１中で行われる。過剰な反応熱が、反応器管１１２の透熱壁を通過し、伝熱流体１９０によって吸収される。反応により、水素および二酸化炭素流１９１が形成され、これらは、パイプ接続部１１５を介して反応器管１１２を出る。
【００５５】
ヒートシンク容器１０２中のプロセスは、以下のとおりであり得る：水素流７９１、二酸化炭素流７９０および有機ハロゲン化物流体流２９０が、パイプ接続部１１６において一緒になり、反応器管１１４中に流れ込む。二酸化炭素、水素および有機ハロゲン化物流体の熱触媒反応は、触媒１８１によって補助される反応領域１１３中で行われる。過剰な反応熱が、反応器管１１４の透熱壁を通過し、伝熱流体１９０によって吸収される。反応により、無水ハロゲン化水素および一酸化炭素流１９２が形成され、これらは、パイプ接続部１１７を介して反応器管１１４を出る。
【００５６】
金属製の壁を通して熱を伝達し得る任意の不透過性の金属製の壁が、透熱壁であり、二重反応器ユニット１の反応器管１１２および１１４中の透熱壁の部分である。反応剤と接触する任意の不透過性の金属製の壁は、二重反応器ユニット１の反応器管１１２および１１４中の反応領域の部分である。ヒートシンク容器１０１中の水および一酸化炭素の発熱反応によって生成される熱により、反応領域の温度が、反応温度設定点より高い温度まで上昇される。反応領域は、約３００℃〜１０００℃の反応領域温度で維持され得る。
【００５７】
無水フッ化水素収集器ユニット４、無水臭化水素収集器ユニット５、無水塩化水素収集器ユニット６、無水二酸化炭素収集器ユニット７、乾燥器８および中和スクラバ９は、標準的な工学的設計を有する。他の操作上の要件は、上記のいずれも必要としないことも、上記のいくつかを必要とすることも、追加の構成要素を必要とすることも、上記の任意の組合せおよび／または追加の構成要素を必要とすることもある。
【００５８】
一般に、一酸化炭素および水の反応は、比較的低い圧力で行われ得る。特定の実施形態において、反応は、１気圧〜３０気圧の範囲の圧力で、好ましくは、１０気圧〜２０気圧の範囲の圧力で行われる。特定の実施形態において、反応は、１５気圧で行われる。
【００５９】
一般に、有機ハロゲン化物流体、水素および二酸化炭素の反応は、比較的低い圧力で行われ得る。特定の実施形態において、反応は、１気圧〜３０気圧の範囲の圧力で、好ましくは、１０気圧〜２０気圧の範囲の圧力で行われる。特定の実施形態において、反応は、１５気圧で行われる。
【００６０】
特定の実施形態において、無水二酸化炭素および無水水素の流れは、処理される有機ハロゲン化物流体の流れに応じて、調節され得る。例えば、反応熱に基づいて、無水二酸化炭素および無水水素の量は、加熱または冷却の任意の外部供給を減少させるレベルで反応器を操作するように、調整され得る。
【００６１】
例示的一実施形態は、少なくとも２種の金属元素からなる触媒を含む反応器管１１４を備えた二重反応器を用いるための方法を提供する。元素は、原子番号４、５、１３、および１４、原子番号２１〜２９、３９〜４７、５７〜７１および７２〜７９の遷移金属から選択される。これらの触媒の触媒下で、有機ハロゲン化物流体の分解は、低下した温度で完了される。
【００６２】
代替的な実施形態は、少なくとも２種の金属元素からなる触媒を含む反応器管１１２を備えた二重反応器を用いるための方法を提供する。元素は、原子番号４、５、１３、および１４、原子番号２１〜２９、３９〜４７、５７〜７１および７２〜７９の遷移金属から選択される。これらの触媒の触媒下で、一酸化炭素および水からの水素および二酸化炭素の合成は、より低い温度および圧力で熱力学的平衡に達して得られる。
【００６３】
ダイオキシンおよびフランなどのいくつかの有害化合物の形成の防止を補助し、反応の速度を速め、反応温度を低下させ、および／または反応を引き起こすのに触媒が使用され得る。遷移金属が、いずれかまたは両方の反応器中で触媒として使用され得る。触媒用の例示的な金属元素は、以下のものから選択され得る：
0005620028.tif 000002
【００６４】
一実施形態において、触媒は、合金の形態の金属元素の混合物を用いて調製され得る。各反応器は、反応のために１つ以上の触媒を使用し得る。二酸化炭素および水素の合成のための反応器中で、一酸化炭素および水の熱触媒反応（水性ガスシフト反応）は、合金の主成分として以下の元素：Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、ＶおよびＡｕの２種以上を有する触媒を用いて促進され得る。冷媒およびペルフルオロカーボン流体などの有機ハロゲン化物の分解のための反応器中で、熱触媒反応は、合金の主成分として以下の元素：Ｎｄ、Ｎｂ、Ｄｙ、Ｆｅ、Ｂ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、ＩｒおよびＷのブレンドを有する触媒を用いて促進され得る。
【００６５】
ブレンドに使用される合金のそれぞれの物理的形態は、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの厚さの好ましい範囲、１０ｍｍ２〜１００ｍｍ２の、単位当たりの表面積の好ましい範囲および単位ｃｍ２／ｇの比表面積を有する、ペレット、シリンダまたは平板などの様々な形状で製造され得る。合金は、触媒酸化物担体より低い多孔度の非常に緻密な金属材料であり、ここで、典型的な比表面積は、ｍ２／ｇの単位で測定される。一般に、合金の比表面積は、ｃｍ２／ｇの単位で測定される。
【００６６】
触媒担体の大部分は、鉱物酸化物であり、全ての鉱物酸化物は、ハロゲン化水素と反応する。したがって、鉱物酸化物触媒担体は、本発明に使用されない。代替として、本発明は、焼結金属合金触媒担体を使用し得る。焼結金属合金触媒および触媒担体は、ハロゲン化水素および高温による腐食に対して抵抗性がある。０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの厚さ、１０ｍｍ２〜１００ｍｍ２の単位当たりの表面積および２０ｃｍ２／ｇ〜８０ｃｍ２／ｇの範囲の比表面積を有する金属合金の平板粒子が、実験ユニットに使用されるが、工業プラント用のユニットは、１０〜２００ｍ２／ｇの範囲の比表面積を使用するであろう。
【００６７】
本発明の実験作業用に準備される触媒を、以下のように合金から選択した：
触媒＃１は、合金形態における、元素Ｆｅ５０．０重量％、Ｎｉ３３．５重量％、Ａｌ１４．０重量％、Ｃｏ０．５重量％、Ｔｉ０．５重量％、Ｓｉ１．１２５重量％およびＲｈ／Ｐｔ０．５重量％からなる。この合金の真密度は、２．０ｇ／ｃｍ３〜１０ｇ／ｃｍ３の範囲であり、この合金の触媒粒子のかさ密度は、０．２５〜０．５ｇ／ｃｃの範囲である。
触媒＃２は、合金形態における、元素Ｆｅ６３．０重量％、ＣＲ１８重量％、Ｍｏ３重量％、Ｍｎ２．０重量％、およびＳｉ０．０８重量％からなる。この合金の真密度は、２．０〜１０ｇ／ｃｍ３の範囲であり、触媒のかさ密度は、０．２５〜０．５ｇ／ｃｃの範囲である。合金＃２と同等の他の触媒は、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｃ、Ｉｎｃｏｎｅｌ  ６００およびステンレス鋼３１６である。
触媒＃３は、合金形態における、元素Ｆｅ６５．０重量％、Ｎｄ２９重量％、Ｄｙ３．６重量％、Ｎｂ０．５重量％、Ｂ１．１重量％およびＩｒ／Ｐｔ０．０８重量％からなる。この合金の真密度は、２．０〜１０ｇ／ｃｍ３の範囲であり、触媒のかさ密度は、０．２５〜０．５ｇ／ｃｃの範囲である。
触媒＃４は、合金形態における、元素Ｐｄ８２．０重量％、Ｃｕ１７重量％およびＰｔ／Ｒｈ１．０重量％からなる。この合金の真密度は、２．０〜１０ｇ／ｃｍ３の範囲であり、触媒のかさ密度は、０．２５〜０．５ｇ／ｃｃの範囲である。
【００６８】
有機ハロゲン化物、水素および二酸化炭素の熱触媒反応からの、無水ハロゲン化水素の合成のための触媒は、約５０％の合金＃２と５０％の合金＃３とのブレンドである。
【００６９】
実験用ベンチスケールユニットを、本発明の触媒を調整するために設定し、その後の試験の実行から得られる結果は、４気圧の最高圧力におけるものであった。試験は、（１）一酸化炭素および水の反応ならびに（２）有機ハロゲン化物と、二酸化炭素および水素との反応であり；触媒を使用しない場合との間で比較を行い、または他の触媒に対する改善を比較した。１９ｍｍの外径、１６ｍｍの内径および９００ｍｍ（９０ｃｍ）の長さの寸法をそれぞれが有する４つのステンレス鋼３１６反応器管を準備した。各管は、２００ｍｍ２の断面流面積、４５，０００ｍｍ２の内部壁面および約１８０，０００ｍｍ３（１８０ｃｍ３）の内部体積を有する。
【００７０】
反応器管＃１中、１５ｍｍの外径および７５ｍｍの長さを有するステンレス鋼３１６焼結フィルタを、一端に挿入した。次に、触媒＃１と触媒＃２とのブレンド７５ｇを、反応器管＃１に加え、その後、１５ｍｍの外径および７５ｍｍの長さを有する別のステンレス鋼３１６焼結フィルタを、反応器管＃１の他の端部に挿入した。準備した反応器管＃１を、高温加熱オーブン中に設置し、不活性化手順を開始した。不活性化プロセスは、２０ｍｌ／分のフッ化水素を１，０００℃で３時間流して、触媒の活性表面領域に金属フッ化物の層を形成することであった。この後、２０ｃｃ／分の二酸化炭素を、９００℃で１時間、および加熱器を停止した状態で１時間にわたって流した。この時点で、二酸化炭素の流れを停止し、反応器管を大気に開放した。
【００７１】
反応器管＃２は、構成および準備が反応器管＃１と同一であるが；触媒＃２と触媒＃３とのブレンド７５ｇを代わりに用いることによって触媒を変更した。不活性化手順は、反応器管＃１と同一であった。
【００７２】
反応器管＃３は、構成が反応器管＃１と同一であるが、フィルタまたは触媒を含まない；すなわち空の管であった。反応器管＃３について不活性化手順を使用しなかった。
【００７３】
反応器管＃４は、構成および準備が反応器管＃１と同一であるが、７５ｇの触媒＃４を代わりに用いることによって触媒を変更した。反応器管＃４について不活性化手順を使用しなかった。
【００７４】
別の態様において、本方法は、エネルギー投入が必要とされない一連の二重反応器の装置構成を用い得る。
【実施例】
【００７５】
以下の反応は、様々な例示的な有機ハロゲン化物流体が、熱触媒的に無水ハロゲン化水素および一酸化炭素へと形成される典型的な発熱および吸熱反応である。実施例は、吸熱反応より高いエネルギー値を有する発熱反応を示し、これには、発熱反応の過剰なエネルギーが反応剤成分の顕熱を平衡させるという利点がある。以下は、実施例に使用される生成熱および熱容量の表である：
0005620028.tif 000003
【００７６】
実施例１−反応器管＃４を、８５０℃の温度まで加熱した。ＣＯ流量計を、水加湿器を通した２２ｃｃ／分の流れに設定し、ここで、ＣＯを、１８ｍｇ／分のＨ２Ｏと合わせた。ＣＯおよびＨ２Ｏを、触媒ブレンドを含む反応領域中に流し込むと、ＣＯおよびＨ２Ｏの反応により、ＣＯ２およびＨ２が形成された。９分間の収集の際、１０ｐｓｉｇのシリンダ圧力を有する３９０ｃｃのガス状生成物を、２３４ｃｃの空の体積を有するサンプルシリンダ中に収集した。ガス状生成物を、ガスクロマトグラフによって分析したところ、検出された化合物は、５０モル％のＣＯ、２５モル％のＣＯ２および２５モル％のＨ２のみであった。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｃ０２＋Ｈ２＋ΔＨＲ
−２６．００−５８．００→−９４．００＋０．００
ΔＨｒ＝８４．００ΔＨｐ＝−９４．００
ΔＨＲ２５℃＝ΔＨｐ−ΔＨｒ＝−９４．００＋８４．００＝−１０Ｋｃａｌ／モル
ＣＰｒ＝＋７．２１＝＋８．５４＝＋１５．７５Ｃａｌ／モル×℃
ＣＰｐ＝＋１０．７７＋７．００＝＋１７．７７Ｃａｌ／モル×℃
ΔＣＰ＝ＣＰｐ−ＣＰｒ＝（１７．７５−１５．７５）＝２×８００＝１６００＝１．６Ｋｃａｌ／モル
ΔＨＲ８００℃＝−１０．００Ｋｃａｌ／モル＋１．６０＝−８．４０Ｋｃａｌ／モル
発熱反応
【００７７】
実施例２−反応器管＃１を、８５０℃の温度まで加熱した。３つの流量計を、（１）２２ｃｃ／分における四フッ化炭素、（２）２２ｃｃ／分における二酸化炭素および（３）４４ｃｃ／分における水素について測定した。排気を、電子有機ハロゲン化物検出器を用いて検査したところ、四フッ化炭素は検出されなかった。生成物を、２９ｐｓｉｇの圧力でサンプルシリンダ中に８分間収集したところ、生成物は、液体無水フッ化水素であった。無水フッ化水素の分圧は２２ｐｓｉａであり、一酸化炭素の分圧は２２ｐｓｉａであり；全圧は４４ｐｓｉａ＝２９ｐｓｉｇであった。
0005620028.tif 000004
【００７８】
ＣＦ４＋２Ｈ２＋Ｃ０２＋→２ＣＯ＋４ＨＦ＋ΔＨＲ
−２２０．５０＋０．００−９４．００→−２６．４０−６４．００
ΔＨｒ＝−２２０．５０−９４．００＝３１４．５
ΔＨｐ＝−２（２６．４０）−４×６４．００＝−３０８．８
ΔＨＲ２５℃＝−３０８．８＋３１４．５０＝＋５．７００Ｋｃａｌ／モル
ＣＰｒ＝＋１４．５６＋２（７．００）＋１０．７７＝＋３９．３３Ｃａｌ／モル×℃
ＣＰｐ＝＋２（７．２１）＋４（６．９４）＝＋４２．１８Ｃａｌ／モル×℃
ΔＣＰ＝２．８５×８００＝＋２．２８Ｋｃａｌ／モル
ΔＨＲ８００℃＝＋５．７０＋２．２８＝＋７．９８Ｋｃａｌ／モル
吸熱反応
【００７９】
実施例３−反応器管＃１を、８５０℃の温度まで加熱した。３つの流量計を、（１）２２ｃｃ／分におけるジクロロジフルオロメタン、（２）２２ｃｃ／分における二酸化炭素および（３）４４ｃｃ／分における水素について測定した。排気を、電子有機ハロゲン化物検出器を用いて検査したところ、ジクロロジフルオロメタンは検出されなかった。生成物を、５４ｐｓｉ±１ｐｓｉの圧力でサンプルシリンダ中に８分間収集したところ、生成物は、液体無水フッ化水素および液体無水塩化水素であった。
0005620028.tif 000005
【００８０】
ＣＣｌＦ２＋２Ｈ２＋Ｃ０２＋→２ＣＯ＋２ＨＦ＋２ＨＣｌ＋ΔＨＲ
−１１４．２０＋０．００−９４．００→−２６．４０−６４．００−２２．００
ΔＨｒ＝−１１４．２０−９４．００＝−２０８．２０
ΔＨｐ＝−２（１１２．４０）＝−２２４．８
ΔＨＲ２５℃＝−２２４．８＋２０８．２０＝−１６．６０Ｋｃａｌ／モル
ＣＰｒ＝＋１７．５４＋１４．０＋１０．７７＝＋４２．３１Ｃａｌ／モル×℃
ＣＰｐ＝＋２（７．２１＋７．０６＋６．９４）＝＋４２．４Ｃａｌ／モル×℃
ΔＣＰ＝（４２．４２−４２．３１）×８００＝＋０．００Ｋｃａｌ／モル
ΔＨＲ８００℃＝−１６．６０Ｋｃａｌ／モル
発熱反応
【００８１】
実施例４−反応器管＃２を、８５０℃の温度まで加熱した。３つの流量計を、（１）２２ｃｃ／分におけるクロロジフルオロメタン、（２）２２ｃｃ／分における二酸化炭素および（３）２２ｃｃ／分における水素について測定した。排気を、電子有機ハロゲン化物検出器を用いて検査したところ、クロロジフルオロメタンは検出されなかった。生成物を、５３ｐｓｉ±１ｐｓｉの圧力でサンプルシリンダ中に８分間収集したところ、生成物は、液体無水フッ化水素および液体無水塩化水素であった。
0005620028.tif 000006
【００８２】
ＣＨＣｌ２Ｆ２＋Ｈ２＋Ｃ０２＋→２ＣＯ＋２ＨＦ＋ＨＣｌ＋ΔＨＲ
−１１３．００＋０．００−９４．００→−２６．４０−６４．００−２２．００
ΔＨｒ＝−１１３．００−９４．００＝−２０７．００
ΔＨｐ＝−２（２６．４０）−２（６４．００）−２２＝−２０２．８
ΔＨＲ２５℃＝−２０２．８＋２０７．２０＝＋４．２０Ｋｃａｌ／モル
ＣＰｒ＝＋１３．２８＋１０．７７＋７．０＝＋３１．０５Ｃａｌ／モル×℃
ＣＰｐ＝＋２（７．２１）＋２（６．９４）＋７．０６＝＋３５．３６Ｃａｌ／モル×℃
ΔＣＰ＝３５．３６−３１．０５＝４．３１×８００＝３，４３８．００Ｃａｌ／モル
ΔＣＰ＝３，４３８．００Ｃａｌ／モル／１０００＝３．４４Ｋｃａｌ／モル
ΔＨＲ８００℃＝＋４．２０＋３．４５＝＋７．６５Ｋｃａｌ／モル
吸熱反応
【００８３】
実施例５−反応器管＃２を、８５０℃の温度まで加熱した。３つの流量計を、（１）２２ｃｃ／分におけるテトラフルオロエタン、（２）４４ｃｃ／分における二酸化炭素および（３）２２ｃｃ／分における水素について測定した。排気を、電子有機ハロゲン化物検出器を用いて検査したところ、テトラフルオロエタンは検出されなかった。生成物を、６４ｐｓｉ±２ｐｓｉの圧力でサンプルシリンダ中に８分間収集したところ、生成物は、液体無水フッ化水素であった。
0005620028.tif 000007
【００８４】
Ｃ２Ｈ２Ｆ４＋Ｈ２＋２Ｃ０２＋→４ＣＯ＋４ＨＦ＋ΔＨＲ
−２０６．７０＋０．００−９４．００→−２６．４０−６４．００
ΔＨｒ＝−（２０６．７０＋１８８．００）＝−３９４．７０
ΔＨｐ＝−４（９０．４０）−２（６４．００）＝−３６１．６０
ΔＨＲ２５℃＝−３６１．６０＋３９４．７０＝＋３３．００Ｋｃａｌ／モル
ＣＰｒ＝−（３４．５７＋２１．５４＋７．０）＝−６３．１１Ｃａｌ／モル×℃
ＣＰｐ＝＋４（７．２１）＋４（６．９４）＝＋５６．６０Ｃａｌ／モル×℃
ΔＣＰ＝−６３．１１−＋５６．６０＝−６．５１×８００＝−５，２０８．００Ｋｃａｌ／モル
ΔＣＰ＝−５，２０８．００／１０００＝−５．２１Ｋｃａｌ／モル
ΔＨＲ８００℃＝＋３３．００−５．２０＝２７．８０Ｋｃａｌ／モル
吸熱反応
【００８５】
実施例６−触媒が存在しない反応器管＃３を、８５０℃の温度まで加熱した。３つの流量計を、（１）２２ｃｃ／分における四フッ化炭素、（２）２２ｃｃ／分における二酸化炭素および（３）４４ｃｃ／分における水素について測定した。排気を、電子有機ハロゲン化物検出器を用いて検査したところ、四フッ化炭素が検出された。温度を９５０℃まで上昇させ、排気を、電子有機ハロゲン化物検出器を用いて検査したところ、四フッ化炭素が検出された。温度を１０５０℃まで上昇させ、排気を、電子有機ハロゲン化物検出器を用いて検査したところ、四フッ化炭素が検出された。温度を１１５０℃まで上昇させ、排気を、電子有機ハロゲン化物検出器を用いて検査したところ、四フッ化炭素は検出されなかった。実施例６は、本発明の触媒により、ペルフルオロカーボン（四フッ化炭素）の完全な分解に必要な温度が約３００℃だけ低下されることを証明する。
【００８６】
実施例の結果からの結論は以下のとおりである：（１）ＣＦＣ、ＨＣＦＣ、ＦＣおよびＨＦＣなどの有機ハロゲン化物の分解の反応における過剰な水素および二酸化炭素は、反応に影響を与えず、煤の生成を防ぐのに役立ち、（２）水性ガスシフト反応における一酸化炭素と水との反応における過剰な水は、悪影響を全く生じず、（３）特に、塩化物または塩素が反応領域中に存在する場合、プロセスにおける酸素分子の除外は、好ましくない化合物の形成を防ぎ、（４）本発明の触媒により、有機ハロゲン化物の完全な分解に必要とされる温度が約３００℃だけ低下される。
【００８７】
本発明が、詳細に記載されているが、様々な変形、置き換え、および改変を、本発明の原理および範囲から逸脱せずに本装置の発明に行うことができることを理解されたい。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその該当する法的均等物によって決定されるものである。
【００８８】
単数形（「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」）は、文脈上特に明示されない限り、複数形の指示対象を含む。
【００８９】
「任意選択の」または「任意選択で」は、その後に記載される事象または状況が起こってもまたは起こらなくてもよいことを意味する。その説明は、事象または状況が起こる場合および事象または状況が起こらない場合を含む。
【００９０】
範囲は、約「ある特定の数値」から、および／または約「別の特定の数値」までとして本明細書において表され得る。このような範囲が表される場合、別の実施形態が、ある特定の数値から、および／または他の特定の数値まで、ならびに前記範囲内の全ての組合せであることを理解されたい。
【００９１】
本出願全体を通して、特許または刊行物が引用される場合、これらの引用の開示内容は、これらの引用が本明細書においてなされる記載に矛盾する場合を除いて、本発明が関連する従来技術をより詳細に説明するために、全体が参照により本出願に援用されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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