RU2774700C1 - Адсорбенты и способы изготовления и применения адсорбентов - Google Patents
Адсорбенты и способы изготовления и применения адсорбентов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774700C1 RU2774700C1 RU2021110823A RU2021110823A RU2774700C1 RU 2774700 C1 RU2774700 C1 RU 2774700C1 RU 2021110823 A RU2021110823 A RU 2021110823A RU 2021110823 A RU2021110823 A RU 2021110823A RU 2774700 C1 RU2774700 C1 RU 2774700C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- adsorbent
- oxide
- bismuth
- carrier
- weight
- Prior art date
Links
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 title claims abstract description 184
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 92
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 79
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N Bismuth(III) oxide Chemical compound O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 67
- RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N Arsine Chemical compound [AsH3] RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 61
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 57
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 49
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 22
- -1 bismuth (III) compound Chemical class 0.000 claims abstract description 19
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 75
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N TiO Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 229910001929 titanium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 34
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N precursor Substances N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 19
- ANERHPOLUMFRDC-UHFFFAOYSA-K 5-hydroxy-2,8,9-trioxa-1-bismabicyclo[3.3.2]decane-3,7,10-trione Chemical compound [Bi+3].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O ANERHPOLUMFRDC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 15
- NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N Silver oxide Chemical compound [O-2].[Ag+].[Ag+] NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- OFJATJUUUCAKMK-UHFFFAOYSA-N Cerium(IV) oxide Chemical compound [O-2]=[Ce+4]=[O-2] OFJATJUUUCAKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 12
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- ZREIPSZUJIFJNP-UHFFFAOYSA-K Bismuth subsalicylate Chemical compound C1=CC=C2O[Bi](O)OC(=O)C2=C1 ZREIPSZUJIFJNP-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 9
- 150000001622 bismuth compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N Manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N Tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 claims description 8
- 229910000468 manganese oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese(II,III) oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N vanadium dioxide Chemical compound O=[V]=O GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910000460 iron oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052752 metalloid Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000002738 metalloids Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- PPNKDDZCLDMRHS-UHFFFAOYSA-N dinitrooxybismuthanyl nitrate Chemical compound [Bi+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PPNKDDZCLDMRHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 5
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 7
- 150000001495 arsenic compounds Chemical class 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001747 exhibiting Effects 0.000 abstract 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 43
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 22
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 15
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 13
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 2qpq Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 7
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 150000001621 bismuth Chemical class 0.000 description 5
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 5
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N Carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- IYABWNGZIDDRAK-UHFFFAOYSA-N Propadiene Chemical compound C=C=C IYABWNGZIDDRAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 2
- 229940093920 Gynecological Arsenic compounds Drugs 0.000 description 2
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitrogen oxide Substances O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWWATHDPGQKSAR-UHFFFAOYSA-N Propyne Chemical group CC#C MWWATHDPGQKSAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- VWWMOACCGFHMEV-UHFFFAOYSA-N dicarbide(2-) Chemical compound [C-]#[C-] VWWMOACCGFHMEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 229940058949 for amoebiasis and other protozoal diseases Arsenic compounds Drugs 0.000 description 2
- 229940058907 for leishmaniasis and trypanosomiasis Arsenic compounds Drugs 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 201000002161 intrahepatic cholestasis of pregnancy Diseases 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000004230 steam cracking Methods 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000614 Poison Toxicity 0.000 description 1
- 238000010928 TGA analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 150000000476 acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001860 citric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052813 nitrogen oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000006069 physical mixture Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 1
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к адсорбентам, имеющим высокую адсорбционную способность в отношении соединений такого соединения мышьяка как арсин. Композиция адсорбента содержит 5 – 15% по массе материала, содержащего соединение висмута (III) на носителе, и содержащий мышьяк материал. Соединение висмута (III) представляет собой оксид висмута (III). Носитель содержит по меньшей мере одно из оксида металла, оксида металлоида или активированный уголь. Материал, содержащий мышьяк, представляет собой арсин. Носитель имеет содержание влаги менее 15% по массе. Технический результат: эффективная адсорбция арсина, отсутствие образования дополнительных нежелательных соединений, получение адсорбента не обладающего способностью к гидрогенизации. 2 н. и 52 з.п. ф-лы, 6 пр., 4 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Изобретение относится к адсорбентам и к способам изготовления и применения адсорбентов. В соответствии с различными примерными аспектами, адсорбенты включают активный материал, такой как активный оксид металла (например, элементарный висмут или соединение висмута, такое как оксид висмута) на носителе, состоящем из оксида металла (например, оксид металла с высокой удельной поверхностью, такой как оксид титана), оксида металлоида или активированного угля, представлены также способы их изготовления и применения.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Удаление примесей из процесса и выхлопных потоков промышленных процессов является чрезвычайно важным для уменьшения загрязняющих веществ и токсических веществ, выбрасываемых в окружающую среду, извлечения ценных побочных продуктов, поддержания выполнения последующих технологических операций и обеспечения безопасности работников. Такие промышленные процессы включают нефтегазовые, нефтехимические процессы, процессы полимеризации, процессы получения синтез-газа ("сингаза") и технологии производства полупроводниковых приборов.
[0003] Потоки химической переработки углеводородов, в частности, потоки отходящих газов нефтеперерабатывающих предприятий ("ROG") могут содержать реакционноспособные соединения, которые вызывают экзотермические эффекты и/или образуют дополнительные нежелательные соединения (например, ацетилид, зеленое масло/купрен, и т.д.). Такие реакционноспособные соединения включают ацетилен, метилацетилен и пропадиен ("МАПД"), а также водород и оксид углерода.
[0004] Адсорбенты, содержащие оксид свинца, часто применяют для удаления арсина и карбонилсульфида ("COS") из потоков углеводородов, содержащих реакционноспособные соединения (например, ацетилен и МАПД) или потоков со значительной восстановительной способностью, таких как потоки, содержащие водород. Однако оксид свинца вызывает значительные экологические проблемы и проблемы со здоровьем, и при этом может влиять на отдельные организмы и угрожать экосистеме. По этой причине, представляет интерес применение альтернативных материалов, которые позволили бы безопасную обработку, эксплуатацию, и удаление адсорбентов. Также для удаления арсина из потоков углеводородов применяют адсорбенты, содержащие оксид меди. Однако медь имеет тенденцию образовывать ацетилиды и содействовать образованию зеленого масла, так, что адсорбенты на основе оксида меди в основном применяются в "инертных" потоках, содержащих небольшие концентрации или вообще не содержащих ацетилен, МАПД, диены, и т.д. Более того, в дополнение к упомянутым выше проблемам охраны окружающей среды и здоровья, материалы на основе оксида свинца, как правило, характеризуются несколько меньшей способностью к удалению арсина, если сравнивать с материалами на основе меди.
[0005] По этой причине, имеется необходимость в альтернативных и/или усовершенствованных адсорбентах, которые имеют более высокую адсорбционную способность в отношении целевых реакционноспособных соединений (например, содержащего мышьяк материала, такого как арсин, или содержащих мышьяк соединений), при этом не обладают способностью к гидрогенизации, с тем, чтобы минимизировать экзотермический риск, и которые при этом не образуют дополнительных нежелательных соединений, например, таких как ацетилид или зеленое масло/купрен.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
[0006] В соответствии с различными примерными аспектами, изобретение относится к композиции адсорбента, содержащей: материал на основе висмута на носителе, при этом носитель содержит по меньшей мере одно из такого, как оксиды металла, оксид металлоида или активированный уголь; и содержащий мышьяк материал. Материал на основе висмута может представлять собой любой содержащий висмут материал, включая элементарный висмут и соединения висмута. Например, материал на основе висмута может представлять собой оксид висмута, такой как оксид висмута (III) (Bi2O3). В некоторых примерных аспектах, оксид висмута может быть получен из предшественника, такого как органическое соединение висмута, неорганическое соединение висмута, органическая соль висмута, неорганическая соль висмута и их комбинации. Например, оксид висмута может, по меньшей мере частично, быть получен из предшественника цитрата висмута, предшественника нитрата висмута или их комбинации. Композиция адсорбента может включать от приблизительно 0,1% до приблизительно 2% по массе, или приблизительно 2% - приблизительно 50% по массе, или приблизительно 5% - приблизительно 15% по массе, или приблизительно 8% - приблизительно 11% по массе материала на основе висмута.
[0007] В некоторых примерных аспектах, носитель может представлять собой оксид металла, такой как оксид металла с высокой удельной поверхностью. Например, оксид металла может представлять собой оксид титана, оксид церия, оксид алюминия, оксид кремния, оксид циркония, оксид магния, цеолиты, активированный уголь и их смеси. Носитель может дополнительно включать диоксид кремния (SiO2). В некоторых аспектах, композиция адсорбента может включать по меньшей мере 5% по массе, или по меньшей мере 50% по массе, или по меньшей мере 75% по массе оксида металла. В соответствии с различными примерными аспектами, оксид металла носителя может включать частицы, которые имеют размер, который составляет приблизительно 1 мкм - приблизительно 10 мм. Оксид металла на носителе может иметь удельную поверхность, составляющую приблизительно 20 м2/г - приблизительно 600 м2/г, или приблизительно 50 м2/г - приблизительно 600 м2/г, или приблизительно 250 м2/г - приблизительно 350 м2/г. Композиция адсорбента по пункту 1, где композиция адсорбента дополнительно содержит на носителе по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из оксида серебра, оксида железа, оксида марганца, оксида церия, оксида ванадия, оксида олова и их смесей. В еще дополнительных примерных аспектах, носитель может иметь объем пор, который составляет приблизительно 0,01 см3/г - приблизительно 5 см3/г, или приблизительно 0,2 см3/г - приблизительно 1 см3/г. Дополнительно, носитель может иметь размер пор, который составляет приблизительно 1 - приблизительно 750 , или приблизительно 10 - приблизительно 500 . В некоторых аспектах, носитель имеет содержание влаги, которое составляет приблизительно 15% по массе или меньше, или носитель не содержит влаги.
[0008] Содержащий мышьяк материал может представлять собой любой содержащий мышьяк материал, такой как элементарный мышьяк и соединения мышьяка. Композиция адсорбента может включать приблизительно 0,01% - приблизительно 20% по массе, или приблизительно 0,1% - приблизительно 15% по массе или приблизительно 0,5% - приблизительно 7% по массе содержащего мышьяк материала.
[0009] В некоторых примерных аспектах изобретения, композиция адсорбента может иметь содержание свинца, которое составляет приблизительно 5% по массе или меньше, или композиция адсорбента может не содержать свинец. Адсорбент может представлять собой таблетку, экструдат, пеллету, стержень, формованное изделие и/или монолит.
[0010] В соответствии с различными примерными аспектами изобретения, композиция адсорбента может обладать эффективностью удаления арсина, которая составляет приблизительно 90% или более, установленную с помощью метода сухой колориметрии, применяя an арсин анализатор. В дополнительных примерных аспектах, композиция адсорбента может обладать эффективностью удаления арсина, которая составляет приблизительно 100%, установленную с помощью метода сухой колориметрии, применяя анализатор арсина.
[0011] В соответствии с дополнительными примерными аспектами, изобретение относится к композиции адсорбента, содержащей: смесь оксида висмута и по меньшей мере одного активного оксида металла на носителе, где по меньшей мере один активный оксид металла выбирают из группы, состоящей из оксида серебра, оксида железа, оксида марганца, оксида церия, оксида ванадия, оксида олова и их смесей, и где оксид висмута, по меньшей мере частично, получают из предшественника соли висмута.
[0012] В дополнительных примерных аспектах, изобретение относится к способу изготовления композиции адсорбента, который включает: диспергирование оксида висмута на носителе, содержащем оксид металла, где носитель контактирует с предшественником, содержащим соль висмута. В некоторых примерных аспектах, оксид металла может представлять собой оксид титана, оксид церия, оксид алюминия, оксид кремния, оксид магния, цеолиты или их смесь. Предшественник соли висмута может представлять собой цитрат висмута, карбоксилат висмута или их смесь. Диспергирование оксида висмута на носителе может включать напитывание оксида висмута в носитель. В некоторых аспектах, носитель может включать диоксид титана в анатазной форме.
[0013] В еще дополнительных примерных аспектах, изобретение относится к способу адсорбции содержащего мышьяк материала, который включает: контактирование содержащего мышьяк потока с композицией адсорбента, при этом композиция адсорбента содержит: материал на основе висмута на носителе, содержащем по меньшей мере одно из такого, как оксид металла, оксид металлоида или активированный уголь. Материал на основе висмута может представлять собой любой содержащий висмут материал, который включает элементарный висмут и соединения висмута. Например, материал на основе висмута может представлять собой оксид висмута, такой как оксид висмута (III) (Вi2О3). В некоторых примерных аспектах, оксид висмута может быть получен из предшественника, такого как органическое соединение висмута, неорганическое соединение висмута, органическая соль висмута, неорганическая соль висмута и их комбинаций. Например, оксид висмута может, по меньшей мере частично, быть получен из предшественника цитрата висмута, предшественника нитрата висмута или их комбинации. Композиция адсорбента может включать приблизительно 0,1% - приблизительно 2% по массе, или приблизительно 2% - приблизительно 50% по массе, или приблизительно 5% - приблизительно 15% по массе, или приблизительно 8% - приблизительно 11% по массе материала на основе висмута.
[0014] В некоторых примерных аспектах, носитель может представлять собой оксид металла, такой как оксид металла с высокой удельной поверхностью. Например, оксид металла может представлять собой оксид титана, оксид церия, оксид алюминия, оксид кремния, оксид циркония, оксид магния, цеолиты, активированный уголь и их смеси. Носитель может дополнительно включать диоксид кремния (SiO2). В некоторых аспектах, композиция адсорбента может включать по меньшей мере 5% по массе, или по меньшей мере 50% по массе, или по меньшей мере 75% по массе оксида металла. В соответствии с различными примерными аспектами, оксид металла носителя может включать частицы, которые имеют размер, который составляет приблизительно 1 мкм -приблизительно 10 мм. Оксид металла на носителе может иметь удельную поверхность, составляющую приблизительно 20 м2/г - приблизительно 600 м2/г, или приблизительно 50 м2/г - приблизительно 600 м2/г, или приблизительно 250 м2/г - приблизительно 350 м2/г. Композиция адсорбента по пункту 1, где композиция адсорбента дополнительно содержит на носителе по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из оксида серебра, оксида железа, оксида марганца, оксида церия, оксида ванадия, оксида олова и их смесей. В еще дополнительных примерных аспектах, носитель может иметь объем пор, который составляет приблизительно 0,01 см3/г - приблизительно 5 см3/г, или приблизительно 0,2 см3/г - приблизительно 1 см3/г. Дополнительно, носитель может иметь размер пор, который составляет приблизительно 1 - приблизительно 750 , или приблизительно 10 - приблизительно 500 . В некоторых аспектах, носитель включает содержание влаги, которое составляет приблизительно 15% по массе или меньше, или носитель не содержит влаги.
[0015] Содержащий мышьяк материал может представлять собой любой содержащий мышьяк материал, такой как элементарный мышьяк и соединения мышьяка. Композиция адсорбента может включать приблизительно 0,01% - приблизительно 20% по массе, или приблизительно 0,1% - приблизительно 15% по массе или приблизительно 0,5% - приблизительно 7% по массе содержащего мышьяк материала.
[0016] В некоторых примерных аспектах изобретения, композиция адсорбента, полученная посредством указанного выше способа, может иметь содержание свинца, которое составляет приблизительно 5% по массе или меньше, или композиция адсорбента может не содержать свинца. Композиция адсорбента может представлять собой таблетку, экструдат, пеллету, стержень, формованное изделие и/или монолит.
[0017] В соответствии с различными примерными аспектами изобретения, композиция адсорбента, полученная посредством указанного выше способа, может обладать эффективностью удаления арсина, которая составляет приблизительно 90% или более, установленной с помощью метода сухой колориметрии, применяя анализатор арсина. В дополнительных примерных аспектах, композиция адсорбента может обладать эффективностью удаления арсина, которая составляет приблизительно 100%, установленной с помощью метода сухой колориметрии, применяя анализатор арсина.
[0018] В некоторых примерных аспектах, поток технологического процесса может представлять собой часть нефтегазового процесса, нефтехимического процесса, процесса полимеризации, процесса получения синтез-газа или технологии производства полупроводниковых приборов. В еще дополнительных примерных аспектах, поток технологического процесса может представлять собой часть нефтехимического процесса, где при этом поток технологического процесса содержит природный газ. Например, поток технологического процесса может включать газ, такой как отходящий газ нефтеперерабатывающего предприятия, отходящий газ крекинга с флюидизированным катализатором, отходящий газ парового крекинга, сланцевый газ и их комбинации, при этом газ содержит реакционноспособные компоненты, которые включают по меньшей мере одно из такого, как ацетилен, метилацетилен и пропадиен.
[0019] В различных примерных аспектах, изобретение относится к композиции адсорбента, содержащей: оксид висмута на носителе, содержащем оксид металла, где оксид висмута может быть получен из предшественника цитрата висмута.
[0020] В соответствии с дополнительными примерными аспектами, изобретение относится к адсорбенту, содержащему: материал на основе висмута на носителе, содержащем оксид титана; и содержащий мышьяк материал, адсорбированный на поверхности адсорбента.
[0021] В дополнительных примерных аспектах, изобретение относится к композиции адсорбента, содержащей: смесь оксида висмута и по меньшей мере одного активного материала, такого как активный оксид металла на носителе, где по меньшей мере один активный оксид металла выбирают из группы, состоящей из оксида серебра, оксида железа, оксида марганца, оксида церия, оксида ванадия, оксида олова и их смесей, и где оксид висмута может быть получен из любого подходящего источника висмута, включая неорганические соли висмута, органические соли висмута, порошок оксида висмута и предшественник цитрата висмута.
[0022] В еще дополнительных примерных аспектах, изобретение относится к способу изготовления композиции адсорбента, который включает: диспергирование оксида висмута на носителе, содержащем оксид металла, который при этом содержит контактирование носителя с предшественником, содержащим любой подходящий источник висмута, включая неорганические соли висмута, органические соли висмута, порошок оксида висмута и цитрат висмута.
[0023] В соответствии с дополнительными примерными аспектами, изобретение относится к способу адсорбции арсина, который включает: контактирование содержащего арсин потока с адсорбентом, содержащим: оксид висмута на носителе, содержащем оксид титана, где оксид висмута может быть получен из любого подходящего источника висмута, который включает неорганические соли висмута, органические соли висмута, порошок оксида висмута и предшественник цитрата висмута.
[0024] В еще дополнительных примерных аспектах, изобретение относится к адсорбенту, содержащему: оксид висмута на носителе, содержащем оксид титана; и при этом арсин адсорбируется на поверхности адсорбента.
[0025] Несмотря на то, что настоящее изобретение может применяться для очистки любого соответствующего потока текучей среды, содержащего арсин или его соединения, изобретение является особенно эффективным для очистки потоков углеводородов, в частности, олефинов (т.е. этилена, пропилена), отходящего газа крекинга с флюидизированным катализатором (КФК), отходящего газа нефтеперерабатывающего предприятия, нефтяных фракций и природного газа. В некоторых вариантах осуществления, процесс удаления арсина осуществляется посредством прохождения потока, содержащего соединение арсина, через неподвижный слой адсорбента. Процесс может осуществляться в жидкой фазе или газообразной фазе. Неограниченные условия процесса включают температуры от температуры окружающей среды до температуры, составляющей приблизительно 130°С, и давления от приблизительно 1 атм. до приблизительно 25 атм.. В некоторых вариантах осуществления, жидкофазные процессы осуществляют при LHSV (LHSV - часовая объемная скорость жидкости) от приблизительно 1 до приблизительно 10 ч-1, в то время как газофазные процессы осуществляют при GHSV (GHSV - часовая объемная скорость подачи газа) от приблизительно 1000 до приблизительно 10000 ч-1. Концентрации арсина в поступающем потоке могут зависеть от природы подаваемого материала, но чаще всего, как правило, находятся, например, в диапазоне от приблизительно 0,1 до 5 млн.ч. Концентрация арсина в выходящем потоке после стадии очистки может находиться в диапазоне, например, от 0 до 20 млрд.ч.
[0026] Приведенное выше краткое описание обеспечивает базовое понимание изобретения. Указанное краткое описание не является широким обзором всех предусмотренных аспектов, и не предназначено для идентификации всех ключевых или определяющих элементов, или для описания пределов какого-либо или всех аспектов изобретения. Его единственной целью является представление одного или более аспектов в виде краткого описания в качестве вводной части для более подробного описания, которое следует далее, и признаков, описанных и специально указанных в формуле изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0027] ФИГ. 1 показывает сравнение адсорбента, содержащего оксид висмута на оксиде титана, с адсорбентом, содержащим оксид свинца на оксиде алюминия, в случае удаления арсина в соответствии с различными примерными аспектами изобретения.
[0028] ФИГ. 2 показывает сравнение адсорбентов, содержащих оксид висмута на оксиде титана, с адсорбентом, содержащим оксид свинца на оксиде алюминия, в случае удаления арсина в соответствии с различными примерными аспектами изобретения.
[0029] ФИГ. 3 показывает сравнение адсорбента, содержащего оксид титана, с адсорбентом, содержащим оксид висмута на оксиде титана, в случае удаления арсина в соответствии с различными примерными аспектами изобретения.
[0030] ФИГ. 4 показывает сравнение адсорбентов, содержащих висмут на оксиде титана, с адсорбентом, содержащим оксид свинца на оксиде алюминия, в случае удаления арсина в соответствии с различными примерными аспектами изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0031] Примерные аспекты описаны в этой заявке в контексте адсорбентов и способов изготовления и применения адсорбентов. Специалистам в данной области понятно, что следующее далее описание является всего лишь иллюстративным, и при этом не предназначено быть ограничивающим каким-либо образом. Другие аспекты как таковые просто предлагают специалистам в данной области ряд преимуществ этого изобретения. Далее подробно сошлемся на варианты осуществления примерных аспектов, как проиллюстрировано в приложенных графических материалах. Одинаковые ссылочные обозначения будут применяться, по возможности, к графическим материалам и следующему далее описанию для обозначения одинаковых или подобных материалов.
[0032] В соответствии с различными примерными аспектами, изобретение относится к адсорбентам (как для жидкостей, так и для газов), которые включают активный материал, такой как активный оксид металла, на носителе, содержащем активированный уголь, оксид металлоида или оксид металла, например, оксид металла с высокой удельной поверхностью. Подходящие активные оксиды металлов включают, но при этом не ограничиваются ими, оксид висмута (BixOy), оксид серебра (AgxOy), оксид железа (FexOy), оксид марганца (MnхОу), оксид церия (СехОу), оксида ванадия (VxOy), оксид олова (SnxOy) и их смеси, где х и у представляют собой целые числа. Подходящие оксиды металлов (например, оксиды металлов с высокой удельной поверхностью) для носителя включают, но при этом не ограничиваются ими, оксид титана (TixOy), оксид церия (СехОу), оксид алюминия (AlхОу), оксид кремния (SixOy), оксид магния, алюмосиликаты/цеолиты и их комбинации, где х и у представляют собой целые числа. Например, адсорбент может содержать материал на основе висмута, например, элементарный висмут или оксид висмута (BixOy) на носителе, содержащем оксид титана (TixOy). В некоторых аспектах, адсорбент может содержать оксиды висмута (III, V) на носителе, содержащем, например, диоксид титана (TiO2). В еще дополнительных примерных аспектах, адсорбент может содержать оксид висмута (III) (Вi2О3) в качестве единственного активного вещества на носителе, содержащем TiO2.
[0033] Количество активного материала, например, активного оксида металла, в расчете на общую массу адсорбента, может варьироваться в зависимости от типа реакционноспособного(-ых) соединения(-ий) и ожидаемой концентрации (в потоке технологического процесса) и типа реакционноспособного(-ых) соединения(-ий), которые будут адсорбироваться. Концентрация активного материала, например, активного оксида металла, в расчете на общую массу адсорбента, может, например, составлять приблизительно 2 мас.% - приблизительно 50 мас.%. В некоторых примерных аспектах, концентрация активного материала, например, активного оксида металла может составлять приблизительно 5 мас.% - приблизительно 40 мас.%, приблизительно 5 мас.% - приблизительно 15 мас.%, или приблизительно 8 мас.% - приблизительно 11 мас.%. В некоторых аспектах, концентрация активного вещества может составлять приблизительно 9,4 мас.%.
[0034] В соответствии с различными примерными аспектами изобретения, адсорбент в качестве активного материала, например, активного оксида металла, может содержать приблизительно 5 мас.% или менее оксида свинца. В некоторых примерных аспектах содержание свинца может составлять приблизительно 4 мас.%, приблизительно 3 мас.%, приблизительно 2 мас.% или приблизительно 1 мас.%. Адсорбент может также не содержать свинца. Термин "не содержать свинца" будет пониматься как такой, который означает, что адсорбент содержит только следовые количества свинца, например, приблизительно 10000 млн.ч. или менее, или приблизительно 5000 млн.ч. или менее, или приблизительно 1000 млн.ч. или менее, или приблизительно 500 млн.ч. или менее, так, что содержание свинца может быть нулевым или неопределяемым, установленное, например, посредством рентгеновского флуоресцентного ("РФА") спектрометра. Для установления следовых количеств свинца также могут применяться другие методы и измерительные приборы, известные специалистам в данной области.
[0035] Носитель может образовываться из одного или более из такого, как оксид металла, оксид металлоида или активированный уголь. Например, в случае, когда активный материал представляет собой активный оксид металла и располагается на носителе, содержащем оксид титана, то носитель может образовываться только из оксида титана. В некоторых примерных аспектах, носитель может содержать оксид титана в дополнение к одному или большему количеству других оксидов металла. Например, носитель может содержать по меньшей мере 50 мас.% оксида титана (TixOy), или носитель может содержать по меньшей мере 75 мас.% оксида титана (TixOy), при этом остаток может представлять собой один или большее количество других оксидов металла, например, оксид серебра (AgxOy), оксид железа (FexOy), оксид марганца (MnхОу), оксид церия (СехОу), оксид ванадия (VxOy), оксид олова (SnxOy) и их комбинации. Оксид металла для носителя может быть представлен в любой кристаллической форме. Например, оксид титана может представлять собой диоксид титана в форме анатаза, брукита или рутила. В некоторых аспектах, оксид титана может быть представлен в анатазной форме. В некоторых вариантах осуществления, оксид металлоида может представлять собой диоксид кремния (SiO2). В других вариантах осуществления, носитель может представлять собой активированный уголь.
[0036] Свойства носителя могут иметь значительное влияние на действие адсорбента, предназначенного для удаления реакционноспособного соединения из потока технологического процесса. Свойства носителя могут способствовать высокодисперсному распределению активного материала на поверхности носителя и могут поддерживать такое распределение в процессе адсорбции. В различных примерных аспектах изобретения, носитель может иметь удельную поверхность, составляющую приблизительно 10 м2/г - приблизительно 600 м2/г, приблизительно 20 м2/г - приблизительно 300 м2/г или приблизительно 250 м2/г - приблизительно 350 м2/г. Например, удельная поверхность может составлять приблизительно 290 м2/г (например, в случае ТiO2 G5). Носитель может иметь объем пор, который составляет приблизительно 0,01 см3/г - приблизительно 5 см3/г, или приблизительно 0,2 см3/г - приблизительно 1 см3/г. Например, объем пор может составлять приблизительно 0,4 см3/г (например, в случае TiO2 G5). Дополнительно, носитель может иметь размер пор, который составляет приблизительно 1 - приблизительно 750 , или приблизительно 10 - приблизительно 500 . Например, носитель может иметь размер пор, который составляет приблизительно 55 (например, в случае ТiO2 G5). Указанные и другие свойства могут оптимизироваться специалистами в данной области, в зависимости от композиции адсорбента, а также от типа и концентрации реакционноспособных соединений, которые будут адсорбироваться.
[0037] Содержание влаги в носителе также может существенно влиять на действие адсорбента в отношении адсорбирования реакционноспособного соединения из потока технологического процесса. В соответствии с различными примерными аспектами, носитель может иметь содержание влаги, которое составляет приблизительно 15 мас.% или менее. В некоторых аспектах, носитель может не содержать влаги. Термин "не содержать влаги" будет пониматься как такой, который означает, что носитель содержит только следовые количества воды, например, приблизительно 5 мас.% или менее, или приблизительно 1 мас.% или менее, или приблизительно 0,5 мас.% или менее или приблизительно 0,1 мас.% или менее, так, что содержание влаги может быть нулевым или неопределяемым, установленное, например, с помощью термогравиметрического анализатора ("ТГА"). Для установления следовых количеств воды также могут применяться другие методы и измерительные приборы, известные специалистам в данной области.
[0038] В соответствии с различными примерными аспектами изобретения, композиции адсорбента, содержащие оксид висмута (например, приблизительно 9,4 мас.% оксида висмута (III), полученного из предшественника цитрата висмута) на носителе из оксида титана, могут обладать эффективностью удаления арсина, составляющей приблизительно 100%, на протяжении периода, который составляет приблизительно 45 часов или больше. Даже по истечении приблизительно 80 часов, эффективность удаления адсорбента может составлять приблизительно 85% или более. В случае адсорбента, содержащего оксид висмута (например, приблизительно 9,4 мас.% оксида висмута (III)), полученного из предшественника нитрата, на носителе из оксида титана, эффективность удаления арсина может составлять 100% на протяжении приблизительно 36 часов или больше, и может составлять приблизительно 78% даже по истечении приблизительно 56 часов.
[0039] Адсорбенты, описанные в этой заявке, могут быть изготовлены посредством любых подходящих средств, известных специалистам в данной области. Например, частицы активного материала, например, активного оксида металла, могут формироваться в порах носителя активным материалом, например, оксидом металла, посредством напитывания предшественника, осаждения, отложения или сильной электростатической адсорбции и/или посредством любого другого способа, известного специалистам в данной области, за чем следует прокаливание для разложения активного материала предшественника, например, оксида металла. В качестве альтернативы, активный материал, например, активный оксид металла, может содержать некоторую долю физической смеси активного материала, например, активного оксида металла, и носителя с высокой удельной поверхностью и/или связующего вещества. В случае, когда адсорбент в качестве активного материала, например, активного оксида металла, будет содержать материал на основе висмута, такой как элементарный висмут или оксид висмута, может применяться любой подходящий предшественник висмута. Например, может применяться предшественник висмута, полученный из солей/комплексов органической кислоты (например, цитратов, нитратов, и т.д.) и солей неорганической кислоты. Предшественник цитрата висмута, в частности, может снизить температуру прокаливания и подавить спекание оксида висмута при высоких температурах (например, во время прокаливания при высокой температуре). Адсорбенты могут изготовляться в любой подходящей форме, например, в виде таблеток, экструдатов, пеллет, стержней, формованных изделий, монолитов, и т.д. различных форм и размеров.
[0040] В соответствии с различными примерными аспектами, также раскрыты способы удаления примесей, например, содержащего мышьяк материала, такого как арсин, элементарного мышьяка и производных мышьяка из потока технологического процесса (жидкости или газа), применяя адсорбенты. Поток технологического процесса, например, может представлять собой поток из нефтегазового, нефтехимического технологического процесса, процесса полимеризации, процесса получения синтез-газа ("сингаза") и технологии производства полупроводниковых приборов. Например, технологический процесс может представлять собой процесс отходящего газа нефтеперерабатывающего предприятия ("ROG"), процесс отходящего газа крекинга с флюидизированным катализатором ("КФК"), процесс отходящего газа парового крекинга, процесс получения природного газа и/или процесс получения сланцевого газа. Потоки технологических процессов могут содержать одно или большее количество реакционноспособных соединений, которые включают, но при этом не ограничиваются ими, ацетилен и пропадиен ("МАПД") или компоненты со значительной восстановительной способностью, например, водород. Потоки технологических процессов могут содержать алкены, оксид углерода, диоксид углерода, оксиды азота (NOx), кислород, тиол, сульфид водорода и оксиды серы (SOx), карбонилсульфид (COS), меркаптаны и другие соединения серы. В некоторых примерных аспектах, поток технологического процесса может содержать, например, арсин с концентрацией, которая составляет приблизительно 0,1 млн.ч. по массе - приблизительно 100 млн.ч. по массе, или приблизительно 0,1 млн.ч. по массе - приблизительно 0,5 млн.ч. по массе.
[0041] В соответствии с различными примерными аспектами, адсорбенты могут применяться в качестве материалов в любом подходящем оборудовании, включая, но при этом не ограничиваясь им, колонны с уплотненным слоем, флюидизированные слои, монолиты, картриджные фильтры, средства технологии производства полупроводниковых приборов, и другое оборудование, известное специалистам в данной области. Способы удаления реакционноспособного соединения из потока технологического процесса с применением адсорбентов (например, процессы адсорбции) могут осуществляться при любой подходящей температуре. Например, процесс адсорбции может осуществляться при температуре, составляющей приблизительно 10°С - приблизительно 150°С, приблизительно 20°С - приблизительно 100°С, или приблизительно 20°С - приблизительно 80°С. В некоторых аспектах, если поток технологического процесса является жидким, то процесс адсорбции может осуществляться при температуре, которая составляет приблизительно 50°С; в случае газообразного потока, процесс адсорбции может осуществляться при температуре, которая составляет приблизительно 130°С. Рабочее давление процесса адсорбции может составлять, например, приблизительно 1 бар - приблизительно 100 бар, приблизительно 1 бар - приблизительно 50 бар, или приблизительно 1 бар -приблизительно 20 бар. В случае жидкофазного потока технологического процесса, часовая объемная скорость газа ("GHSV") может составлять приблизительно 20 ч-1 или менее, и в случае газофазного потока технологического процесса GHSV может составлять приблизительно 10000 ч-1.
ПРИМЕРЫ
[0042] Пример 1А - Синтез адсорбента, содержащего оксид висмута на оксиде титана (Bi/TiO2), полученный из цитрата висмута
Адсорбент Bi/TiO2 изготовляли с применением метода пропитки по влагоемкости. В частности, 4,95 грамм цитрата висмута растворяли в 30 граммах гидроксида аммония (29% NH4OH), и полученный раствор смешивали на протяжении приблизительно 30 минут до тех пор, пока не наблюдалось полное растворение цитрата висмута. Количеством указанного раствора пропитывали сухой порошок оксида титана (анатаз) для достижения 97%-го заполнения порового пространства носителя. Полученный порошок сушили на протяжении ночи при температуре 110°С и прокаливали при температуре 400°С на протяжении 2 часов, с тем, чтобы получить концентрацию Bi, которая составляет приблизительно 9,4 мас.%, как было определено посредством спектрометрии с использованием индуктивно связанной плазмы ("ИСП"). Данные термического гравиметрического анализа ("ТГА") подтвердили полное разложение цитрата висмута в прокаленном порошке, в то время как рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия ("РФС") показала присутствие Bi в степени окисления +3, предполагая Вi2О3, в качестве основного соединения Bi в материале.
[0043] Пример 1Б - Синтез адсорбента, содержащего оксид висмута на оксиде титана (Bi/TiO2), полученный из нитрата висмута
Адсорбент Bi/TiO2 изготовляли с применением метода пропитки по влагоемкости. Концентрированный раствор нитрата висмута (22,3 мас.% Bi) применяли в качестве источника Bi. Количеством указанного раствора пропитывали сухой порошок оксида титана (анатаз) для достижения 97%-го заполнения пор носителя. Полученный порошок сушили на протяжении ночи при температуре 110°С и прокаливали при температуре 400°С на протяжении 2 часов, с тем, чтобы получить концентрацию Bi, которая составляет приблизительно 9,7 мас.%, как было определено посредством ИСП. Полное разложение предшественника нитрата висмута в прокаленном материале было подтверждено посредством ТГА. Данные РФС также подтвердили Bi в степени окисления +3 в качестве основной формы Bi в полученном материале.
[0044] Пример 1В - Сравнение адсорбента, содержащего оксид висмута на оксиде титана (Bi/TiO2), с адсорбентом, содержащим оксид свинца на оксиде алюминия (Pb/Al2O3) (предшествующий уровень техники), для удаления арсина.
[0045] Условия опыта:
[0046] Приблизительно 1 кубический сантиметр адсорбента, содержащего оксид висмута на диоксиде титана (изготовленного, как описано выше) загружали в химический реактор. Поток, содержащий приблизительно 100 млн.ч. по массе арсина в пропане, пропускали через химический реактор и над адсорбентом на протяжении определенного периода времени с часовой объемной скоростью жидкости ("LHSV"), составляющей 10 ч-1. Поток находился при температуре окружающей среды, жидкая фаза имела приблизительно 220 фунт/кв. дюйм изб. Арсин адсорбировался из потока на адсорбенте. Опыт повторяли в тех же условиях с применением приблизительно 1 кубического сантиметра адсорбента, содержащего оксид свинца на оксиде алюминия (примерно 20 мас.% PbО), загруженного в химический реактор. Результаты показаны на ФИГ. 1.
[0047] Как показано на ФИГ. 1, эффективность удаления (%) арсина в зависимости от времени была сравнимой для обоих адсорбентов, составляя 100% на протяжении приблизительно 22 часов. Однако, после этого, эффективность удаления Pb/Аl2О3 начинала снижаться, в то время как эффективность удаления Bi/TiO2 оставалась на уровне 100% приблизительно до 45 часов. По истечении приблизительно 52 часов, эффективность удаления Pb/Аl2О3 снижалась приблизительно до 83%, в то время как эффективность удаления Bi/TiO2 оставалась высокой, приблизительно на уровне 99%. Даже по истечении следующих примерно 30 часов, эффективность удаления Bi/TiO2 не снижалась до уровня Pb/Аl2О3. В отработанных материалах Bi/TiO2 и Pb/Аl2О3 устанавливали содержание мышьяка, и оно составляло 4,2 мас.% и 2,4 мас.%, соответственно.
[0048] Пример 2 - Сравнение адсорбента, содержащего оксид висмута (полученный из предшественника цитрата) на оксиде титана (Bi/TiO2 (цитрат)), с адсорбентом, содержащим оксид висмута (полученный из предшественника нитрата) на оксиде титана (Bi/TiO2 (нитрат)), и адсорбентом, содержащим оксид свинца на оксиде алюминия (Pb/Al2O3) (предшествующий уровень техники), для удаления арсина.
[0049] Условия опыта:
[0050] Приблизительно 1 кубический сантиметр адсорбента, содержащего оксид висмута, полученный из предшественника цитрата, на оксиде титана, загружали в химический реактор. Поток, содержащий приблизительно 100 млн.ч. по массе арсина в пропане, пропускали через химический реактор и над адсорбентом на протяжении определенного периода времени с часовой объемной скоростью жидкости ("LHSV"), составляющей 10 ч-1. Поток находился при температуре окружающей среды (25°С), жидкая фаза имела приблизительно 220 фунт/кв. дюйм изб.. Арсин адсорбировался из потока на адсорбенте. Опыт повторяли в тех же условиях с применением приблизительно 1 кубического сантиметра адсорбента, содержащего висмут, полученный из предшественника нитрата, на оксиде титана, и опять применяли приблизительно 1 кубический сантиметр адсорбента, содержащего свинец на оксиде алюминия. Результаты показаны на ФИГ. 2.
[0051] Как показано на ФИГ. 2, эффективность удаления (%) арсина в зависимости от времени была сравнимой для всех трех адсорбентов на протяжении приблизительно 22 часов. Однако, после этого, эффективность удаления Pb/Аl2О3 начинала снижаться, в то время как эффективность удаления Bi/TiO2 (цитрат) и Bi/TiO2 (нитрат) оставалась на уровне 100% приблизительно до 38 часов. В это время, эффективность удаления Bi/TiO2 (нитрат) начинала снижаться, в то время как эффективность удаления Bi/TiO2 (цитрат) оставалась на уровне 100% приблизительно до 45 часов. По истечении приблизительно 52 часов, эффективность удаления Pb/Аl2О3 снижалась приблизительно до 83%, в то время как по истечении приблизительно 56 часов эффективность удаления Bi/TiO2 (нитрат) снижалась приблизительно до 79%. Однако, эффективность удаления Bi/ТiO2 (цитрат) оставалась высокой, приблизительно на уровне 99% на протяжении 52 часов, и была приблизительно на уровне 97% по истечении приблизительно 56 часов. Даже по истечении следующих примерно 25 часов, эффективность удаления Bi/TiO2 (цитрат) не снизилась до уровня Рb/Аl2О3 или Bi/TiO2 (нитрат). Содержание мышьяка в отработанном образце Bi/TiO2 (нитрат) составляло 3,1 мас.%.
[0052] Пример 3 - Сравнение адсорбента, содержащего оксид титана (TiO2), с адсорбентом, содержащим оксид висмута на оксиде титана (Bi/TiO2), для удаления арсина.
[0053] Условия опыта:
[0054] Приблизительно 1 кубический сантиметр адсорбента, содержащего оксид титана, загружали в химический реактор. Поток, содержащий приблизительно 100 млн.ч. по массе арсина в пропане, пропускали через химический реактор и над адсорбентом на протяжении определенного периода времени с часовой объемной скоростью жидкости ("LHSV"), составляющей 10 ч-1. Поток находился при температуре окружающей среды (25°С), жидкая фаза имела приблизительно 220 фунт/кв. дюйм изб. Арсин адсорбировался из потока на адсорбенте. Опыт повторяли в тех же условиях с применением приблизительно 1 кубического сантиметра адсорбента, содержащего оксид висмута на диоксиде титана. Результаты показаны на ФИГ. 3.
[0055] Как показано на ФИГ. 3, эффективность удаления (%) арсина Bi/TiO2 в зависимости от времени было значительно более высокой, чем в случае TiO2. Добавление оксида висмута к диоксиду титана продлевало срок службы адсорбента приблизительно на 77 часов или более. Указанный пример показывает, что оксид титана (ТiO2) сам по себе является неактивным при удалении арсина из потока, в то время как система адсорбента Bi/TiO2 демонстрирует высокую активность в захвате арсина.
[0056] Пример 4 - Сравнение адсорбентов, содержащих оксид висмута на оксиде титана (Bi/TiO2), с адсорбентом, содержащим оксид свинца на оксиде алюминия (Pb/Al2O3) (предшествующий уровень техники), для удаления арсина.
[0057] Условия опыта:
[0058] Приблизительно 1 кубический сантиметр адсорбента, содержащего приблизительно 2 мас.% оксида висмута на диоксиде титана (Bi/TiO2 (2 мас.%)), загружали в химический реактор. Поток, содержащий приблизительно 100 млн.ч. по массе арсина в пропане, пропускали через химический реактор и над адсорбентом на протяжении определенного периода времени с часовой объемной скоростью жидкости ("LHSV"), составляющей 10 ч-1. Поток находился при температуре окружающей среды (25°С), жидкая фаза имела приблизительно 220 фунт/кв. дюйм изб. Арсин адсорбировался из потока на адсорбенте. Опыт повторяли в тех же условиях с применением приблизительно 1 кубического сантиметра адсорбента, содержащего приблизительно 9,4 мас.% висмута на диоксиде титана (Bi/TiO2 (9,4 мас.%)), адсорбента, содержащего приблизительно 20 мас.% висмута на диоксиде титана (Bi/TiO2 (20 мас.%)), и адсорбента, содержащего оксид свинца на оксиде алюминия (Pb/Аl2О3 (приблизительно 20 мас.% PbО)), загруженных в химический реактор. Результаты показаны на ФИГ. 4.
[0059] Как показано на ФИГ. 4, эффективность удаления (%) арсина в зависимости от времени была сравнимой для всех адсорбентов на протяжении приблизительно 13 часов. Однако, после этого, эффективность удаления Bi/TiO2 (2 мас.%) начинала резко снижаться, по сравнению с другими адсорбентами. По истечении приблизительно 22 часов эффективность удаления Pb/Аl2О3 начинала снижаться, в то время как эффективность удаления Bi/TiO2 (9,4 мас.%) и Bi/TiO2 (20 мас.%) оставалась на уровне 100% приблизительно до 34 часов. После этого, эффективность удаления Bi/TiO2 (9,4 мас.%) оставалась на уровне 100% приблизительно до 45 часов, в то время как эффективность удаления Bi/TiO2 (20 мас.%) начинала снижаться по истечении приблизительно 35 часов. По истечении приблизительно 52 часов, эффективность удаления Pb/Аl2Оз снижалась приблизительно до 83%, в то время как эффективность удаления Bi/TiO2 (9,4 мас.%) оставалась высокой, приблизительно на уровне 99%. Даже по истечении следующих примерно 30 часов, эффективность удаления Bi/TiO2 (9,4 мас.%) не снизилась до уровня Bi/TiO2 (20 мас.%) или Pb/Аl2О3. Полученное в результате поглощение мышьяка в образцах Bi/TiO2 (20 мас.%) и Bi/TiO2 (2 мас.%) составляло приблизительно 3,7 мас.% и приблизительно 1,2 мас.%, соответственно. Эти данные предполагают, что система адсорбента, содержащая оксид висмута на носителе из диоксида титана, является активной для удаления арсина с очень небольшими концентрациями висмута, например, по меньшей мере с содержанием Bi, составляющим приблизительно до 2 мас.%.
[0060] Необходимо понимать, что формулировки или термины, применяемые в этой заявке, предназначены для целей описания и не подразумевают ограничения, так, что термины или формулировки настоящего описания могут толковаться специалистами в данной области в свете методов и указаний, представленных здесь, в комбинации со знаниями специалистов в соответствующей области техники.
[0061] Различные аспекты, раскрытые в этой заявке, охватывают существующие и будущие известные эквиваленты известных компонентов, упомянутых в этой заявке в качестве иллюстрации. Кроме того, при том, что были показаны и описаны определенные аспекты и применения, для специалистов в данной области, ознакомленных с преимуществами указанного изобретения, будет очевидным, что возможно намного большее количество модификаций, чем те, которые упомянуты выше, без отступления от идей изобретения, раскрытых в этой заявке.
Claims (59)
1. Композиция адсорбента для адсорбции арсина, содержащая:
5%-15% по массе материала, содержащего соединение висмута (III) на носителе, при этом носитель содержит по меньшей мере одно из такого, как оксид металла, оксид металлоида или активированный уголь; и
содержащий мышьяк материал, представляющий собой арсин, где носитель имеет содержание влаги, которое составляет 15% по массе или менее.
2. Композиция адсорбента по п. 1, где материал, содержащий соединение висмута (III) содержит оксид висмута (III).
3. Композиция адсорбента по п. 2, где оксид висмута (III) получают из предшественника, выбранного из группы, состоящей из органического соединения висмута, неорганического соединения висмута, органической соли висмута, неорганической соли висмута и их комбинаций.
4. Композиция адсорбента по п. 2, где оксид висмута (III), по меньшей мере частично, получают из предшественника цитрата висмута, предшественника нитрата висмута или их комбинации.
5. Композиция адсорбента по п. 2, где материал, содержащий соединение висмута (III) представляет собой оксид висмута (III) (BiO3).
6. Композиция адсорбента по п. 1, где носитель содержит оксид металла.
7. Композиция адсорбента по п. 6, где оксид металла выбирают из группы, состоящей из оксида титана, оксида церия, оксида алюминия, оксида кремния, оксида циркония, оксида магния, цеолитов, активированного угля и их смесей.
8. Композиция адсорбента по п. 6, где оксид металла содержит диоксид титана.
9. Композиция адсорбента по п. 8, где диоксид титана представлен в анатазной форме.
10. Композиция адсорбента по пп. 6-9, которая дополнительно содержит диоксид кремния (SiO2).
11. Композиция адсорбента по п. 1, где композиция адсорбента имеет содержание свинца, которое составляет 5% по массе или менее.
12. Композиция адсорбента по п. 1, где композиция адсорбента не содержит свинец.
13. Композиция адсорбента по п. 1, содержащая 0,01%-20% по массе содержащего мышьяк материала.
14. Композиция адсорбента по п. 1, содержащая 0,1%-15% по массе содержащего мышьяк материала.
15. Композиция адсорбента по п. 1, содержащая 0,5%-7% по массе содержащего мышьяк материала.
16. Композиция адсорбента по п. 1, содержащая 8%-11% по массе материала, содержащего соединение висмута (III).
17. Композиция адсорбента по п. 6, где носитель содержит по меньшей мере 5% по массе оксида металла.
18. Композиция адсорбента по п. 17, где носитель содержит по меньшей мере 50% по массе оксида металла.
19. Композиция адсорбента по п. 18, где носитель содержит по меньшей мере 75% по массе оксида металла.
20. Композиция адсорбента по пп. 6-9, где оксид металла содержит частицы, которые имеют размер, составляющий 1 мкм - 10 мм.
21. Композиция адсорбента по пп. 6-9, где оксид металла имеет удельную поверхность, составляющую 50 м2/г - 600 м2/г.
22. Композиция адсорбента по п. 21, где носитель не содержит влаги.
23. Композиция адсорбента по п. 1, где удельная поверхность носителя составляет 20 м2/г - 600 м2/г.
24. Композиция адсорбента по п. 23, где удельная поверхность составляет 250 м2/г - 350 м2/г.
25. Композиция адсорбента по п. 1, где композиция адсорбента представлена в виде, выбранном из группы, состоящей из таблетки, экструдата, пеллеты, стержня, формованного изделия и монолита.
26. Композиция адсорбента по п. 1, где композиция адсорбента имеет эффективность удаления арсина, которая составляет 90% или более, установленную с помощью метода сухой колориметрии, применяя анализатор арсина.
27. Композиция адсорбента по п. 1, где композиция адсорбента имеет эффективность удаления арсина, которая составляет 100%, установленную с помощью метода сухой колориметрии, применяя анализатор арсина.
28. Композиция адсорбента по п. 1, где композиция адсорбента дополнительно содержит на носителе по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из оксида серебра, оксида железа, оксида марганца, оксида церия, оксида ванадия, оксида олова и их смесей.
29. Композиция адсорбента по п. 1, где носитель имеет объем пор, который составляет 0,01 см3/г - 5 см3/г.
30. Композиция адсорбента по п. 29, где носитель имеет объем пор, который составляет 0,2 см3/г - 1 см3/г.
33. Адсорбент для адсорбции арсина, содержащий:
5%-15% по массе материала, содержащего соединение висмута (III) на носителе, содержащем оксид титана; и
содержащий мышьяк материал, адсорбированный на поверхности адсорбента, представляющий собой арсин,
где носитель имеет содержание влаги, которое составляет 15% по массе или менее.
34. Адсорбент по п. 33, где материал, содержащий соединение висмута (III) содержит оксид висмута (III).
35. Адсорбент по п. 33, где материал, содержащий соединение висмута (III), по меньшей мере частично, получают из предшественника цитрата висмута.
36. Адсорбент по п. 35, где материал, содержащий соединение висмута (III) представляет собой оксид висмута (III) (Bi2O3).
37. Адсорбент по п. 33, где диоксид титана представлен в анатазной форме.
38. Адсорбент по п. 33, где адсорбент имеет содержание свинца, которое составляет 5% по массе или менее.
39. Адсорбент по п. 38, где адсорбент не содержит свинец.
40. Адсорбент по п. 33, содержащий 8% - 11% по массе материала на основе висмута.
41. Адсорбент по п. 33, где носитель содержит по меньшей мере 5% по массе оксида титана.
42. Адсорбент по п. 41, где носитель содержит по меньшей мере 50% по массе оксида титана.
43. Адсорбент по п. 42, где носитель содержит по меньшей мере 75% по массе оксида титана.
44. Адсорбент по п. 33, где носитель не содержит влаги.
45. Адсорбент по п. 33, где удельная поверхность носителя составляет 20 м2/г - 600 м2/г.
46. Адсорбент по п. 45, где удельная поверхность составляет 250 м2/г -350 м2/г.
47. Адсорбент по п. 33, где адсорбент представлен в виде, выбранном из группы, состоящей из таблетки, экструдата, пеллеты, стержня, формованного изделия и монолита.
48. Адсорбент по п. 33, где адсорбент имеет эффективность удаления арсина, которая составляет 90% или более, установленную с помощью метода сухой колориметрии, применяя анализатор арсина.
49. Адсорбент по п. 33, где адсорбент имеет эффективность удаления арсина, которая составляет 100% или более, установленную с помощью метода сухой колориметрии, применяя анализатор арсина.
50. Адсорбент по п. 33, где адсорбент дополнительно содержит на носителе по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из оксида серебра, оксида железа, оксида марганца, оксида церия, оксида ванадия, оксида олова и их смесей.
51. Адсорбент по п. 33, где носитель имеет объем пор, который составляет 0,01 см3/г - 5 см3/г.
52. Адсорбент по п. 51, где носитель имеет объем пор, который составляет 0,2 см3/г - 1 см3/г.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US62/205,155 | 2015-08-14 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018108825A Division RU2746911C2 (ru) | 2015-08-14 | 2016-08-11 | Адсорбенты и способы изготовления и применения адсорбентов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2774700C1 true RU2774700C1 (ru) | 2022-06-21 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3816599C1 (en) * | 1988-05-14 | 1989-03-16 | Huels Ag, 4370 Marl, De | Process for eliminating arsenic compounds from exhaust gases |
US4869735A (en) * | 1987-04-30 | 1989-09-26 | Mitsubishi Jukogyo K.K. | Adsorbent for arsenic compound and method for removing arsenic compound from combustion gas |
SU1551659A1 (ru) * | 1986-10-28 | 1990-03-23 | Производственное объединение "Грузгорнохимпром" | Способ очистки сточных вод от соединений мышь ка |
JP2004091276A (ja) * | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd | ヒ素吸着用活性炭およびその製造方法 |
RU2336946C2 (ru) * | 2006-02-21 | 2008-10-27 | Институт физики прочности и материаловедения (ИФПМ СО РАН) | Сорбент тяжелых металлов, способ его получения и способ очистки воды |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1551659A1 (ru) * | 1986-10-28 | 1990-03-23 | Производственное объединение "Грузгорнохимпром" | Способ очистки сточных вод от соединений мышь ка |
US4869735A (en) * | 1987-04-30 | 1989-09-26 | Mitsubishi Jukogyo K.K. | Adsorbent for arsenic compound and method for removing arsenic compound from combustion gas |
US4869735B1 (en) * | 1987-04-30 | 1993-01-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Adsorbent for arsenic compound and method for removing arsenic compound from combustion gas |
DE3816599C1 (en) * | 1988-05-14 | 1989-03-16 | Huels Ag, 4370 Marl, De | Process for eliminating arsenic compounds from exhaust gases |
JP2004091276A (ja) * | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd | ヒ素吸着用活性炭およびその製造方法 |
RU2336946C2 (ru) * | 2006-02-21 | 2008-10-27 | Институт физики прочности и материаловедения (ИФПМ СО РАН) | Сорбент тяжелых металлов, способ его получения и способ очистки воды |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11325098B2 (en) | Adsorbents and methods of making and using adsorbents | |
US7435285B2 (en) | Adsorption mass and method for removing carbon monoxide from flows of material | |
KR101001964B1 (ko) | 개선된 내환원성을 구비하는 금속 산화물 | |
TWI425985B (zh) | 用以自物流中移除co之吸附組合物及方法 | |
JP5455939B2 (ja) | 炭化水素流から水銀を除去する方法 | |
US20090200207A1 (en) | Absorption Composition and Process for Removing Mercury | |
US8690991B2 (en) | Supported silver sulfide sorbent | |
CN1829658A (zh) | 制造光气的方法和*** | |
RU2774700C1 (ru) | Адсорбенты и способы изготовления и применения адсорбентов | |
US20130202511A1 (en) | Method for Removal of Heterocyclic Sulfur using Metallic Copper | |
JP7412335B2 (ja) | アルシン吸着剤 | |
US20120168380A1 (en) | Zeolytic sulfur guard | |
TWI469826B (zh) | Desulfurization adsorbent and its preparation method and application | |
US8940957B2 (en) | Method for removal of heterocyclic sulfur using metallic copper |