[发明专利]用于减少气体流中的卤化物浓度的方法和活性材料

说明书

发明背景

发明领域

本公开内容一般地涉及用于净化含有卤化物作为污染物的气体流的方法和活性材料，所述卤化物例如以低至百万分率(ppm)或甚至十亿分率(ppb)的量。

技术背景

卤素产品和副产品通过引起下游催化剂的失活和设备的腐蚀以及其他在化学工业中呈现出严重问题。例如，在氨和氢气制造中，卤化物诸如氯化氢可通过使多种催化剂诸如重整催化剂、高温变换催化剂、费-托催化剂以及特别是铜基低温变换催化剂中毒而显著降低工艺效率。实际上，小于1ppm的卤化物可使氨和氢气装置中的下游催化剂特别是铜基催化剂严重失活。因此，合意的是，在卤化物与催化剂接触之前除去存在于气体流中的任何卤化物。

先前已经公开了使用金属吸附剂诸如Ca基材料、Mg基材料、Mn基材料、Zn基材料和基于碱的材料从气体流中除去相对大量的卤化物。虽然这些吸附剂能脱去大量的卤化物，但其在从气体流中除去非常低量的卤素中效果较差；即，气体流中卤素含量越低，除去卤素越困难。

仍然存在对可除去卤化物甚至当其在气体流中以低水平存在时的方法和活性材料的需求。

发明概述

在某些方面，本发明解决了对于含有相对低量的卤化物的气体流的灵敏的净化方法的需求。在广泛的方面，本公开内容提供含有低至百万分率(ppm)或甚至低至十亿分率(ppb)的量的卤化物的气体流的净化。

因此，在一方面，本公开内容提供用于减少气体流中卤化物浓度的方法，该方法包括使气体流和活性材料在一组工艺条件下接触，该活性材料包含：

(a)一种或更多种第一金属，其各自在工艺条件下以金属状态存在，该一种或更多种第一金属选自由铁、钴、镍、铜、钌、铑、钯、银、锇、铱、铂和金组成的组；和

(b)一种或更多种第二金属，其各自在工艺条件下以金属氧化物和/或金属氢氧化物状态存在；该一种或更多种第二金属选自由碱金属、碱土金属、钪、钇、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰、锝和铼组成的组。

在另一方面，本公开内容提供用于本公开内容的方法中的活性材料。此类活性材料包含：

(a)一种或更多种第一金属，该一种或更多种第一金属选自由铁、钴、镍、铜、钌、铑、钯、银、锇、铱、铂和金组成的组；和

(b)一种或更多种第二金属，该一种或更多种第二金属选自由碱金属、碱土金属、钪、钇、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰、锝和铼组成的组。

在某些实施方案中(例如，在期望的工艺条件的组中)，一种或更多种第一金属各自以金属状态存在；且一种或更多种第二金属各自以金属氧化物和/或金属氢氧化物状态存在。

本发明具体的实施方案将从以下某些实施方案、实施例和权利要求的详细描述中变得明显。

发明详述

在描述公开的方法和材料之前，应该理解本文中描述的方面不限于具体的实施方案、装置或构造，并且因此当然可以改变。也应该理解本文使用的术语仅是为了描述具体的方面的目的并且，除非本文特别地限定，否则不被意图是限制性的。

遍及该说明书，除非上下文另外需要，否则措词“包含(comprise)”和“包括(include)”和变型(例如，“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“包括(includes)”、“包括(including)”)将被理解为意味着包括陈述的组分、特征、元素或步骤，或组分、特征、元素或步骤的组，但不排除任何其他整数或步骤或整数或步骤的组。

如本说明书和所附的权利要求书中使用的，除非以其他方式在上下文中清楚地指出，否则单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”包括复数指示物。

范围在本文中可表达为从“约”一个特定值，和/或到“约”另一个特定值。当表达此类范围时，另一方面包括从该一个特定值和/或到其他特定值。类似地，当值通过使用先行词“约”被表达为近似值时，应理解为该特定值形成另一方面。还应理解为范围中的每个的端点二者都显著与其他端点相关，并且独立于其他端点。

如本文使用的术语“接触”包括至少一种物质和另一种物质的物理接触。

如本文使用的术语“卤化物”包括含有氟化物、氯化物、溴化物或碘化物的物质。感兴趣的卤化物可以是，例如，卤化氢、卤化铵或有机卤化物，或其组合。在某些实施方案中，感兴趣的卤化物是卤化氢，例如，氯化氢。在其他实施方案中，感兴趣的卤化物是有机卤化物，诸如，卤代烷(例如，氯代烷)。