[发明专利]用于反应性气体的洗涤器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年8月29日提交的题为“用于反应性气体的洗涤器”的美国临时专利申请序号No.60/968,846的权利，在此引入其全部内容作为参考。

技术领域

本文公开的主题涉及来自气流的反应性气体的洗涤。

背景技术

来自气流的例如硫化氢(H₂S)、氯化氢(HCl)、氨(NH₃)等的反应性气体的选择性的和有效的去除呈现出困难，特别是在要求将这样的化合物去除至气体分析仪几乎检测不出的水平的气体分析仪的应用中。二元碳酸铜、硫酸镁七水合物和无石棉滑石的混合物可用作反应性洗涤介质以从气流中除去H₂S。或者，负载在氧化铝颗粒上的高锰酸钾混合物可用作固体洗涤器。这些方法通常不能以合意的效率选择性地除去目标化合物(例如H₂S)，会生成不想要的反应副产物，会使得可检测量的目标气体通过，会引起不合意的介质流体化和/或过度的温度增加(高锰酸盐)，会导致介质作为夹带的气溶胶或颗粒或作为蒸发的气体从凝聚相迁移至气流中，和/或会需要使用昂贵的介质和/或装置。此外，这些物质的较低去除效率促使使用过量的洗涤材料。这会增加洗涤器成本和洗涤器尺寸超出实际可接受的限度和/或引起不可接受的较低洗涤器场寿命和/或不可接受的气流回压。其他方法可包括使用木炭或活性炭洗涤介质。但是，这些材料对于构成气流所需组分的碳氢化合物具有亲合力。大规模除去天然气中的H₂S也可通过使用胺溶液来完成。在过程化学应用中，该气体可通过使用在高温下操作的氧化锌(ZnO)床除去。然而这两类方法都会在各自的气流中留下低ppm级的H₂S浓度。

发明内容

在一方面，方法包括使得包含反应性化合物和一种或多种背景化合物的气体混合物与洗涤介质接触。该洗涤介质包括与反应性化合物反应的反应性颗粒以将反应性化合物转化为一种或多种非挥发性产物，所述反应性化合物可以包括气相酸或气相碱。

在一个相关的实施方案中，装置包括洗涤单元，所述洗涤单元含有内体积并包括连接至气体进气流的入口和内体积中的气体经其被净化的出口。洗涤材料包含材料的反应性颗粒，所述材料与气相反应性化合物在大约100℃以下的洗涤温度下反应以形成非挥发性表面产物，所述洗涤材料安置在洗涤单元的内体积中。

装置可以任选地包括至少一个光谱样品池，用于将光投射入光谱样品池的光源，用于定量至少一个样品池中的光吸收的检测器，用于将来自洗涤单元的气体混合物的第一样品导至至少一个样品池以进行背景吸收测量的管和/或阀，其中反应性气体已从气体样品体积中除去，以及从检测器接收第一样品和第二样品的数据并基于数据进行差分吸收计算以确定不受气体混合物中其他化合物的背景干扰的气体混合物中的反应性化合物浓度的处理器。所述管和/或阀也可将气体混合物的第二样品导至至少一个样品池，使得第二样品不经过洗涤单元，因此反应性气体未被除去。

在其他任选的变体中，所述接触保持至少大约1秒。洗涤介质可保持在大约100℃以下的温度下，或者保持在大约-20℃至85℃的温度下，或者保持在大约-20℃至60℃的温度下。该方法可任选地进一步包括使第一体积的气体混合物流入包含洗涤介质的洗涤单元，在反应性化合物的浓度相对于气体混合物中的反应性化合物浓度大幅降低之后使所述第一体积流出洗涤单元。所述气体混合物流可任选地具有大约0.1至6SLPM的流速。

反应性化合物可为气相酸，且洗涤材料可包括第一空气动力直径为大约250纳米以下或者为大约100纳米以下的金属氧化物颗粒。所述金属氧化物颗粒可与气相酸进行一种或多种表面反应以在金属氧化物颗粒表面上形成一种或多种金属阴离子配合物。所述反应性化合物 可包括硫化氢、氯化氢、氟化氢和氨中的一种或多种。所述洗涤介质可任选地进一步包括相对于一种或多种背景化合物基本上为惰性的载体颗粒。所述金属氧化物颗粒可浸入载体颗粒中或浸在载体颗粒上。金属氧化物可任选地选自CuO、ZnO、高锰酸钾或碱性碳酸铜(II)[CuCO₃·Cu(OH)₂]。所述载体颗粒可任选地具有大约10至250微米或者40至250微米的第二空气动力直径。在进一步任选的方法中，可将洗涤介质加热至大约150℃以上的温度，并可将氧化气体流经过洗涤介质，从而通过将表面金属阴离子配合物转化为一种或多种挥发性物种来再生洗涤介质。反应性颗粒可任选地包括一种或多种与包含碱的气相反应性化合物反应的酸。