[发明专利]从溴化氢的氧化物中回收和分离溴和水的方法

说明书

溴化氢(HBr)氧化/骤冷系统包括热交换器反应器和与热交换器反应器流体连通的绝热催化反应器。该系统还包括骤冷容器，该骤冷容器与绝热催化反应器流体连通。骤冷容器具有法兰。此外，该系统包括连接的三相分离器和吸收塔，其中三相分离器和吸收塔均与骤冷容器流体连通，而含水汽提塔与热交换器反应器和吸收塔流体连通。

相关申请的交叉引用

本申请是非临时申请，其要求于2020年7月10日提交的美国临时申请第63/050,624号的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

背景技术

溴用于有机化学合成过程，例如，用于生产阻燃剂、如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚合物和药物。这些反应的溴化氢副产物通常用苛性碱中和，形成溴化物盐溶液，这是一种废品。向该过程提供新鲜的元素溴。

根据热力学有利的反应4HBr+O₂→2Br₂+2H₂O，如果溴化氢(HBr)被空气或氧气氧化回元素溴(Br₂)以在这些过程中重新使用，则可导致成本和废物减少。然而，将溴化氢进行氧化反应成溴传统上并未在商业上实施，部分原因是由于冷却和冷凝含有溴、水和痕量溴化氢的非常热的气态氧化反应器流出物的实施很困难和用于其的合适材料的选择有限。

尽管只要温度高于露点，镍合金就适用于处理热的(～350-500℃)气态反应混合物，但镍合金会因含有Br₂和HBr的水相的存在而被迅速腐蚀。其他非金属材料，如玻璃、陶瓷和碳化硅，虽然对热气态和亚露点混合物都有抵抗力，但可能容易受到机械或热冲击。这些非金属材料可能需要聚合物压力密封件(例如用于碳化硅热交换器管)，从而将这些材料的最高工作温度范围限制在约260℃，即聚四氟乙烯(PTFE)和其他含氟聚合物的最高工作温度。在260℃或以下时，PTFE可能会被溴或溴化氢渗透，这可能需要对衬里和容器壁之间的空间进行排气/排空，并在内部金属壁上涂上防腐蚀涂层。此外，搪玻璃的衬里或环氧树脂衬里的碳钢适合暴露于溴和酸的水溶液中，但仅限于在低于约260℃的温度下使用。因此，在HBr氧化和溴回收过程中，热的过热蒸汽和冷却的冷凝混合物之间的转变对于现有方法可能是有问题的。钽等高成本难熔金属在约150℃或更低的温度下可耐受溴水溶液，但在300℃以上的温度下，如果存在氧气、氮气(空气用作HBr氧化反应的最低成本氧化剂时存在)或溴，则会发生腐蚀或脆化。

发明内容

在本公开的一个实施例中，公开了一种HBr氧化/骤冷系统。HBr氧化/骤冷系统包括热交换器反应器、与热交换器反应器流体连通的绝热催化反应器和骤冷容器，骤冷容器与绝热催化反应器流体连通。骤冷容器具有法兰。HBr氧化/骤冷系统还包括连接的三相分离器和吸收塔，其中三相分离器和吸收塔都与骤冷容器流体连通。此外，HBr氧化/骤冷系统还包括与热交换器反应器和吸收塔流体连通的含水汽提塔。

在另一个实施例中，公开了一种方法。该方法包括使空气和HBr在热交换器反应器中反应以形成包含HBr、水、溴和空气的反应器流出物。此外，该方法包括使反应器流出物在绝热反应器中反应以形成包含HBr、水、溴和空气的绝热反应器流出物。此外，该方法包括使绝热反应器流出物骤冷以形成骤冷底部出口流和骤冷容器顶部流。该方法进一步包括将骤冷底部出口分离成溴产物流和水循环流并且使用水循环流的第一部分作为骤冷水进料流。此外，该方法包括在含水汽提塔中对水循环流的第二部分进行汽提以形成出水流。

公开了一种热蒸汽转换组件。该组件包括中央镍合金管和外环形管，外环形管环形地包围中央镍合金管并在中央镍合金管与外环形管之间形成内环形空间。该组件还包括衬里，该衬里环形地包围外环形管并在外环形管和衬里之间形成外环形空间。