(Peak Laboratories,LLC)对所述气体取样。该方法产生在以下实施例中说明的氢穿透曲线。在运行期间，在多个取样口取样允许评价不同气体停留时间的穿透性能，其中停留时间定义为从进料端至所选的取样口的催化剂层体积除以在反应器温度与压力下计算的体积进料气流速。除了测量气体的一氧化碳和氢含量，分析器也可用于测量排放气二氧化碳含量和露点。
[0131]用于这些测试的Carulite?300样品的化学组成通过XRF分析。多个催化剂样品由46-49重量％锰和24-29重量％铜组成。剩余质量由氧和低水平的钾、钠和钙组成。
[0132]在以下全部实施例中，ppm和ppb单位为摩尔基准。
[0133]实施例1-通过霍加拉特去除氢
[0134]在该测试中，用稀释的氢掺入干燥的纯化空气以产生包含5ppm氢的进料空气流。所述进料气流速为3.5 scfmd.7X 10_3m3/s)，且在催化剂层内的气体停留时间为3.6s。
[0135]图3描绘了在离开所述催化剂层的气体内的氢浓度。一开始，气体不含(低于Ippb)氢，且其保持在这种情况下约200分钟。该结果为完全出乎意料的，因为霍加拉特通常被认为是用于一氧化碳氧化而不是氢氧化的催化剂。
[0136]浓度曲线的形状也说明氢去除是由于在催化剂表面的化学吸附而不是由于简单反应形成水。一旦其开始穿透，氢水平缓慢上升。因此，填充有足够的水吸附剂、足够的二氧化碳吸附剂和该催化剂层的TSA单元能在约200分钟内产生不含水、一氧化碳和二氧化碳的空气流。本领域的普通技术人员能计算足够的水和二氧化碳吸附剂层的长度。在线时间的增加可通过增加催化剂层的长度(从而增加气体停留时间)来实现。
[0137]该测试清楚表明经再生的霍加拉特可在25°C下从空气流有效去除痕量水平的氢，只要进料空气为干燥和不含二氧化碳，且气体停留时间大于1.5s。
[0138]实施例2-—氧化碳对霍加拉特上的氢化学吸附的作用
[0139]在该测试中，用稀释的氢和稀释的一氧化碳掺入干燥的纯化空气，以产生包含5ppm氢和1ppm—氧化碳的进料空气流。所述进料气流速为3.5scfm(l.7X 10_3m3/s)且在催化剂层内的气体停留时间为3.6s。
[0140]图4显示在离开所述催化剂层的气体内的氢浓度。再一次，氢浓度一开始减少到小于lppb，经过约200分钟。此外，在整个进料步骤由始至终，CO浓度减少到小于lppb。
[0141]在图(三角形和菱形符号)中说明了两个单独进料步骤的结果，证明当催化剂床在空气的逆流流动中在大气压力下与200°C热再生4h时，该性能是可再现的。
[0142]在整个进料步骤测试由始至终，发现离开催化剂层的二氧化碳浓度小于0.lppm。同样地，发现离开气体的露点低于_80°C (小于lppm水)。该结果说明由一氧化碳和氢分别氧化形成的二氧化碳和水被有效吸附或化学吸附到催化剂上。
[0143]该测试清楚表明霍加拉特可在25°C下从空气流有效去除痕量水平的氢和一氧化碳，只要进料空气为干燥和不含二氧化碳的，且气体停留时间大于1.5s。也表明在200°C下催化剂的热再生在恢复氢和一氧化碳容量方面为有效的。此外，其表明所述催化剂还可有效去除氧化反应的产物。填充有足够的水吸附剂、足够的二氧化碳吸附剂和该催化剂层的TSA单元能在约200分钟内从包含5ppm氢和1ppm —氧化碳的进料空气产生不含一氧化碳、二氧化碳和氢的干空气流。
[0144]实施例3-二氧化碳对霍加拉特上的氢化学吸附的作用
[0145]在该测试中，用稀释的氢和稀释的二氧化碳掺入干燥的纯化空气以产生包含5ppm氢和400ppm 二氧化碳(如果在催化剂层之前只进行除水，这是空气中的二氧化碳水平)的进料空气流。进料气流速为3.5scfm(l.7X10_3m3/s)，而在催化剂层内的气体停留时间为
3.6 秒。
[0146]图5描绘在离开催化剂层的气体内的氢浓度。与实施例1和2对比，氢穿透更早(即仅30之后)，且氢水平增加非常快。400ppm 二氧化碳的存在清楚和显著地降低霍加拉特从空气流去除氢的潜力。本发明人相信二氧化碳的掩蔽作用是霍加拉特的本发明性能在本领域直到现在仍未被注意到的原因之一。
[0147]实施例4-作为停留时间的函数的氢穿透
[0148]在该测试中，用稀释的氢和稀释的一氧化碳掺入干燥的纯化空气以产生包含5ppm氢和1ppm—氧化碳的进料空气流。进料气流速为3.5scfm(l.7X 10_3m3/s)，但是气体在沿着床的三个不同的位置取样，与1.2s,2.5s和3.7s的停留时间一致。
[0149]图6显示在离开所述催化剂层的气体内的氢浓度。当停留时间为仅1.2s (三角形)时，在15分钟内发生1ppb氢的穿透。意外地，当停留时间加倍至2.5s (菱形)时，穿透时间延伸至57分钟，且当其为三倍至3.7s (正方形)时，达到210分钟。
[0150]所述结果清楚表明更高的停留时间强烈有利于提高的有效氢化学吸附容量。因此，通常需要约1.5s的最小停留时间以获得合理的容量。相反，现有技术方法通常包括在霍加拉特层内小于1.2s的停留时间，这似乎为霍加拉特用于氢去除的用途在先前未被考虑提供了另一原因。
[0151]实施例5-氢穿透及二氧化碳穿透
[0152]在该测试中，用稀释的氢和稀释的一氧化碳掺入干燥的纯化空气以产生包含5ppm氢和1ppm—氧化碳的进料空气流。所述进料气流速为3.6scfm(l.7X 10_3m3/s)，而在催化剂层内的气体停留时间为3.2s。在这种情况下，进料气和柱温改变为55°C。
[0153]图7描绘在离开所述催化剂层的气体内的氢浓度。在约1400分钟时发生1ppb氢的穿透(三角形)。二氧化碳也穿透所述催化剂层(菱形)。该结果与实施例2(在相同条件下，除了较低温度)的测试运行相反，其中二氧化碳水平总是小于0.lppm。在本情况下，来自催化剂层的二氧化碳穿透而不是氢穿透将控制TSA单元的在线时间。对于Ippm 二氧化碳，在线时间为760分钟。在催化剂之后加入适当尺寸的沸石吸附剂层(例如13X)将去除该二氧化碳并恢复较长的在线时间。
[0154]应理解为本发明不局限于参考优选实施方案的上述细节，而是在不偏离以下权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可作出许多改进和变化。
【主权项】
1.一种吸附单元，其用于从包含水、二氧化碳、氢和一氧化碳杂质的气体中去除所述杂质，所述单元包含吸附剂床，其特征是，所述吸附剂床由以下构成: 用于从所述气体中去除水和二氧化碳的至少一个吸附剂层，以产生基本不含二氧化碳的干气；和 用于从所述干气去除氢和一氧化碳杂质的催化剂层，以产生基本不含氢和一氧化碳的产物气。
2.一种吸附单元，其用于从包含水、二氧化碳、氢和一氧化碳杂质的气体中去除所述杂质，所述单元包含吸附剂床，其特征是，所述吸附剂床由以下构成: 用于从所述气体中去除水和二氧化碳的至少一个吸附剂层，以产生基本不含二氧化碳的干气； 用于从所述干气去除氢和一氧化碳杂质的催化剂层，以产生基本不含氢和一氧化碳的产物气；和 用于从所述产物气去除二氧化碳的吸附剂层。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的吸附单元，其特征在于所述催化剂层为霍加拉特催化剂层。
【专利摘要】本实用新型请求保护一种吸附单元，其用于从包含水、二氧化碳、氢和一氧化碳杂质的气体中去除所述杂质。从包含杂质的干气中去除氢和一氧化碳杂质，其中所述干气至少基本不含二氧化碳，以足够的停留时间，例如至少1.5s，使干气通过包含氧化锰和氧化铜的混合物的催化剂层。可因此避免使用昂贵的贵金属催化剂来去除氢。此外，使用含氧再生气体再生催化剂不会降低催化剂的有效性。
【IPC分类】B01D53-86, B01D53-62, B01D53-46, B01D53-74
【公开号】CN204320096
【申请号】CN201420171217
【发明人】C. 戈登 T., R. 胡夫顿 J., 阿利卡尔巴西 M., C. 刘 G., 沃维鲁 C., J. 赖斯维尔 C., 苏吉特 C., P. 兹维林 D.
【申请人】气体产品与化学公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年4月10日
【公告号】CN104096475A, EP2789376A1, US8940263, US20140308176