）为大约100纳米以下，或者dp为250纳米以下的颗粒。纳米尺度的这些 材料能够使得反应在室温下有效进行，而不是在体相材料足够快速反应所必须的高温下进 行。低温反应性材料的可用性表现出显著进展，特别是在使用高温需要关注安全或其他操 作因素的应用中。此外，不要求温度控制的洗涤的降低的复杂性在某些应用中是合意的。
[0022] 根据如图1的工艺流程图100中所示的一个实施方案，反应性化合物，例如H2S、 HC1、HF或NH3可从包含一种或多种主要或背景组分和一种或多种反应性化合物的气流或混 合物中选择性地除去。在104中，将气体与如下所述的那些洗涤介质接触。该接触可任选 地通过首先在102将气体流入包含洗涤介质的洗涤单元来完成。在106中，含有降低浓度 的反应性化合物的经洗涤气体可从洗涤单元中移出。所述洗涤介质可任选地为多于一种介 质的混合物。在104中的接触时间可有利地为大约0. 1秒至10秒，或者为大约1秒至10 秒。接触时间可通过分批法或者通过连续反应器布置（例如平推流或者连续流搅拌釜反应 器）来获得。所述介质可以任选地包括纳米尺度反应物颗粒，或者附着于宏观尺度的载体 颗粒（例如砂子、氧化铝、二氧化硅、埃洛石纳米粘土等）的这种纳米尺度反应物颗粒。在 一个实施例中所述反应物颗粒可包括一种或多种金属氧化物。已经发现金属氧化物基洗涤 介质可有效地除去表现为路易斯酸的反应性气体。在其他实施方案中，氨或其他路易斯碱 气相化合物可使用包括例如磷酸（H3PO3)的固体酸颗粒的洗涤介质而从气相中洗涤。这些 酸颗粒可以任选地具有大约10纳米至1厘米的空气动力直径。固相酸可用作离散的均匀 颗粒，或者用作涂布在较大载体颗粒（例如金属氧化物颗粒）上的小颗粒。
[0023] 如果两种或两种以上化合物与载体颗粒一起使用，则一种或多种金属氧化物纳米 颗粒和/或固体酸颗粒可作为在载体颗粒的某些部分（从〇%至100% )上的不均匀涂层， 或者作为在载体颗粒的某些部分上的均匀涂层而提供。洗涤介质也可任选地包括用于除去 氨和其他碱性化合物的固相酸颗粒与用于除去酸性化合物的任选地负载在载体颗粒上的 金属氧化物纳米颗粒的混合物。在一些变体中，反应性颗粒可通过静电相互作用或者范德 华力附着在载体颗粒上。
[0024] 在图1的110和112中，洗涤介质可任选地被再生。该过程可包括在110中升高 洗涤介质的温度。高温可任选地为大约150°C以上，大约150°C至800°C，或者大约150°C至 250°C。在112中，氧化气体与洗涤介质接触。在酸性气体的洗涤过程中，位于金属氧化物 纳米颗粒上的金属氧化物转化为金属阴离子表面化合物。例如，对于使用氧化铜（CuO)洗 涤硫化氢（H2S)，在低温操作过程中发生如下反应：
[0026] 在高温下，在例如高浓度氧的氧化剂的存在下，该过程可如下反向进行：
[0028] 在再生过程中使用极限温度会导致生成气体的氧化。例如，在反应式2中的过程 导致形成二氧化硫（SO2)或三氧化硫（SO3)。由于氧化的硫化合物，例如SOjP SO3相比于 H2S更易于通过湿洗涤技术去除，因此洗涤材料的高温再生在某些应用中是有利的。
[0029] 图2也显示了包括一种方法的任选实施方案，其中，经洗涤的气体在差分吸收光 谱测量中使用。除了在102至106中除去或降低反应性化合物的浓度外，在210中，对经 洗涤气体进行光谱分析以获得气体混合物的背景吸收光谱。在212中，第二光谱测量在 气体混合物的未洗涤样品上进行。然后在214中，在差分吸收计算中合并这两个光谱测 量以确定气体混合物中的反应性化合物的浓度。在同时待决和共有的美国专利申请序号 No. 12/101,890中公开了有关反应性化合物的差分吸收测量的更多细节，在此引入其全部 内容作为参考。
[0030] 在一个实施方案中，纳米尺度的CuO颗粒可用于从混合的碳氢化合物、惰性气体、 空气、氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、氢氟烃、氢氯氟烃和/或氢氯烃气流的流中除去H2S。 在室温下，即使洗涤接触时间在大约1秒以下，气态H2S可定量或接近定量地被转化为非挥 发性化合物，由此从流动气流中将其除去。可使用其他纳米尺度金属氧化物，包括但不限于 Zn0、Fe304，和纳米尺度的混合金属氧化物，例如CuZnFe20 4、Ni0Co0和NiZnFe2O4中的一种或 多种。如上所述，这些纳米颗粒可任选地悬浮在宏观尺度的载体（例如氧化铝、二氧化硅或 类似的惰性颗粒）上。
[0031] 通过提供在大得多的载体颗粒上作为纳米颗粒的表面涂层的金属氧化物，可获得 金属氧化物纳米颗粒的表面积对体积的高比值，同时保持足够的颗粒尺寸以避免或至少最 小化洗涤颗粒的悬浮及在流动气流中的潜在夹带。以下参照球形颗粒说明该效果。但是， 应该注意的是本文所述的洗涤材料，无论是纳米颗粒还是纳米颗粒附着的载体颗粒，在形 状上都无需是球形的。
[0032] 本文提及的涉及颗粒直径或球体的其他特性的颗粒尺寸应该理解为涵盖了球体 或近球体颗粒以及具有不规则尺寸的那些颗粒。空气动力直径为在例如空气的粘性物质中 颗粒的物理性质。例如本文所述的那些颗粒可具有不规则的形状，其具有难以测量和表征 的实际几何直径。空气动力直径为颗粒的空气动力学行为的一种表示，所述颗粒就如具有 单位密度和等于空气动力直径的直径的完美球体。因此，本文提及的所有颗粒直径可被解 读为是指实际直径（对于球体）或空气动力直径（对于非球体或其他不规则形状体）。
[0033] 金属氧化物的固体球体具有大约如下的体积（V):
[0035] 其中dp为球体的直径，具有如下的质量（M):
[0037] 其中P是金属氧化物的密度，具有如下的表面积（SA):
[0038] SA = π dp2 (5)
[0039] 以及具有如下的表面积对质量的比值：
[0041] 如方程式6所示，球体的表面积对质量的比值与颗粒直径成反比。这样，当dp下 降时，由于更多的颗粒质量在其表面上，因此在球体表面可获得更多的金属氧化物质量以 与气相反应物反应。当反应物颗粒尺寸降至纳米尺寸时，对于某些材料，例如本文所述的那 些材料，能够发生表面反应活性的额外增加。但是，在某些实施方案中使用非常小的颗粒会 表现出操作上的问题：在流动流体（例如气流）中夹带这样的球体，和/或非常小的颗粒凝 聚成较大的颗粒。使用非常小的洗涤颗粒还会导致流动气流压降的不合意的增加。
[0042] 通常，在垂直向上（与重力方向相反）流动的气流中夹带颗粒的趋势可通过比较 由移动气体施加在颗粒上的曳力（Fd)与施加在颗粒上的重力Fe来进行评估。重力简单表 示如下：
[0044] 其中g为重力加速度。通过将方程式4代入方程式7,可以看出Fti正比于颗粒直 径（dp)的三次方并正比于材料的密度。颗粒上的曳力，FD，是由斯托克斯定律得到的更复杂 的函数，可由下式表示：
[0046] 其中Vg为气流的速度（体积流速除以气体经其流动的导管的横截面积），且C d为 经验确定的曳力系数。Cd的值可随移动流体中惯性力与粘性力的比值而变化。该比值经常 表示为流体力学中的雷诺数（Re)，如下所示：
[0047] Re = Vg · L/ V (9)
[0048] 其中，L为系统的长度特性，且V为流体运动粘度（流体的密度与动态粘度的 比值）。为了表征气流中颗粒上的曳力，颗粒的直径或空气动力直径（dp)可用作特征 长度（L)。气体的运动粘度取决于气体组成和温度。例如，对于25°C下的空气，V = 1. 56X 10 5Hi2s、已经发现曳力系数在雷诺数为在大约500以下的范围内近似地随雷诺数 的某负幂（因此，随dp的某负幂）而变化。对于某一体系而言，当雷诺数增加时，CD对于 Re(因此对于dp)的依赖性降低直至⑶接近常数。由方程式9可见，雷诺数随L(dp)SV g的增加而增加。例如，在以2m S1流动的气流中（对应于在50厘米直径的环状导管中大约 0. 4m3s 1或6L min 1的体积流速）的空气动力直径为1毫米的颗粒具有大约130的雷诺数。 减少流速或球体直径会成比例地降低Re。
[0049] 再次参见方程式8,并假定Cd为恒定值或者C D与颗粒的空气动力直径（d p)成反 比关系，由此可见在移动气流中颗粒上的曳力（Fd)正比于空气动力直径（dp)的二次幂或 更小次幂。因此，