JP2660093B2 - 気体からのトリアルキルアルシンの除去方法 - Google Patents
気体からのトリアルキルアルシンの除去方法Info
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Description
アルシンの除去に関する。他の態様において、本発明
は、気体、特に炭化水素含有気体からのトリアルキルア
ルシンの除去に関する。
用の物質は周知である。しかし、これらの物質の多く
は、幾つかの油井で生産される天然ガス流中に望ましく
ない不純物として存在しうるトリアルキルアルシンの収
着用としては効果がない。本発明によって、流体、特に
気体から収着[すなわち、吸着および(または)吸収]
によるトリアルキルアルシンの除去に非常に有効な収着
剤物質が提供される。
ことが本発明の目的である。本発明の他の目的は、気
体、特に炭化水素含有気体からのトリアルキルアルシン
の除去方法を提供することである。他の目的は、特許請
求の範囲および本発明の詳細な説明から明らかになるで
あろう。
シンを含有する流体供給物と、(a)少なくとも1種の
酸化マンガンおよび(b)周期表(Webster New Colleg
iate Dictionary,1977、852頁に定義されている)の第I
B族の少なくとも1種の金属の少なくとも1種の酸化物
から成る(好ましくは本質的に成る)固体収着剤物質と
を接触させる工程から成り;該接触を供給物より低いト
リアルキルアルシン含量を有する流体生成物が得られ、
かつ、供給物から除去された少なくとも1種のトリアル
キルアルシン部分を含有する使用済収着剤物質が得られ
るような接触条件で行うことも特徴とする流体(好まし
くは気体)から少なくとも部分的にトリアルキルアルシ
ンを除去する方法が提供される。好ましくは、収着剤物
質は、MnO2とCuOとから成るHopcaliteである。
の用語は、一般化学式R3As[式中、各Rは1分子当り1
〜6個(さらに好ましくは1〜3個)の炭素原子を有す
るアルキル基(直鎖および(または)分枝状)の中から
独立に選ばれる]を有する化合物を言う。特に好ましい
トリアルキルアルシンは、トリメチルアルシン、トリエ
チルアルシン、ジメチルエチルアルシンおよびジエチル
メチルアルシンである。
たは気体流体流が、本発明の方法の供給物として使用で
きる。限定されない好適な気体供給物の例は:天然ガ
ス;1分子当り1〜6個の炭素原子を含有するパラフィン
およびオレフィンから成る気体石油留分および石油、頁
岩油または石炭の熱分解または接触分解によって得られ
た気体生成物である。一般に、これらの気体は、メタ
ン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、n−ブ
タン、イソブタン、ブテン;などを含む。これらの気体
は(必ずしも常時ではないが)、硫化水素、硫化カルボ
ニル(COS)、メルカプタン、有機サルファイド、一酸
化炭素、二酸化炭素、不活性気体(N2、He、Ne、Ar)な
どのような不純物を含有する。AsH3、RAsH2、R2AsH、R3
AsO(トリアルキルアルシンオキサイド)、R3AsS(トリ
アルキルアルシンサルファイド)など(上式中のRは上
記の定義と同じである)のような本発明の方法によって
処理される他の砒素化合物も流体流中に存在する。トリ
フェニルアルシン、ジアルキルフェニルアルシン、ジア
ルキルシクロアルキルアルシンなどが供給物中に存在し
てもよい。好ましくは、遊離酸素は供給物中に実質的に
存在しない。
ルシンの全濃度は、約1ppb(供給物10億部当り1重量部
のトリアルキルアルシン)〜約0.1重量%、好ましくは
約0.5〜100ppm(供給物100万重量部当り供給物の重量
部)の範囲内である。他の不純物の濃度および供給物の
正確な組成は、供給原料毎に大幅に変化するであろう。
くはMnO2である少なくとも1種の酸化マンガンおよび少
なくとも1種の第I B族金属[すなわち、Cuおよび(ま
たは)Agおよび(または)Au];好ましくはCuの酸化物
から成る。収着剤物質においては任意の好適の酸化マン
ガン含量が使用でき、好ましくは約30〜90重量%のMn
O2、さらに好ましくは約40〜80重量%のMnO2が使用でき
る。収着剤物質においては、任意の好適な第I B族酸化
物含量が使用でき、好ましくは約3〜約50重量%、さら
に好ましくは約10〜45重量%の金属酸化物(好ましくは
CuO)が使用できる。
び収着剤(例えばガスマスク)とし商業用に入手できる
Hopcaliteである。Hopcaliteには2種の主要処方があ
る:Hopcalite Iは約50%のMnO2、約30%のCuO、約15%
のCo2O3および約5%のAg2Oの混合物であり;Hopcalite
IIは、約60%のMnO2および約40%のCuOを含有する(Dav
id R.MerrillおよびCharles C.Scalione,J.Am.Chem.So
c.、43、1921、1982頁)。Hopcalite II物質は、Mnおよ
びCuの塩を水に溶解させ、溶液中に酸化用気体(空気の
ような)を通過させ、酸化された溶液にアルカリ性物質
(例えば溶解NaOH)を添加し、CuおよびMnの酸化物/水
酸物を沈殿させ、沈殿物を溶液から分離し、沈殿物を洗
浄し、これを乾燥および加熱(好ましくは約150〜250℃
で約10分〜約10時間)することによって実験室中におい
て調製できる。
E.T.法によって測定して約10〜500m2/gのような)、任
意の好適な形状(球状、円筒状、環形状、三裂葉状な
ど)および任意の好適な寸法(球状粒子で約1〜20mm直
径のような)を有することができる。
使用できる。接触帯域内における温度は、一般に、約−
20〜約100℃、好ましくは約20〜約50℃の範囲内であ
る。接触帯域内における圧力は、一般に、約1〜約500a
tm、好ましくは約1〜約70atm.である。接触帯域内にお
ける気体供給物のガス空間速度は、一般に、約25℃/1at
m.で測定して約1〜約10,000容積の供給物/収着剤の容
積/時間、好ましくは約1,000〜約3,000容積/容積/時
間の範囲内である。一般に、接触は、トリアルキルアル
シンの漏出が起こるまで続ける、すなわち、処理生成物
が約50ppbのような許容されるより多くのトリアルキル
アルシンを含有するまで続行する。
方法で行うことができる。例えば、好ましい態様におい
て限定された帯域中の固定床として収着剤の床を配置
し、そして、流体流(好ましくは気体)を上昇流または
下向流のいずれかで床を通過させる。処理の他の好適
な、但し、好ましさの少ない方法には、限定された帯域
内の沈降が妨害された条件下で供給物と収着剤とを撹乱
状態に維持する流動方法、収着剤が移動床として供給物
と並流的に通過するかまたは供給物と共に通過する移動
床法などが含まれる。連続法の固定床操作においては、
流体の流れは少なくとも一つ床は正規の操作であり、他
の床は再生方式で操作される2種以上の収着剤床間を循
環させることができる。連続法が好ましいが、所望なら
ばバッチ型操作も使用できる。
アルキルアルシンに関して再大容量に達した後に再生す
ることができる。再生は好ましくは遊離酸素含有気体
(空気のような)である酸化剤を、一般に周囲条件(約
25℃/1atm)で吸着されたアルシンをアルシンオキサイ
ド(すなわち、R3AsO)に部分酸化するのに十分な時間
(好ましくは約10分〜約10時間)使用し、好ましくは水
または過酸化水素(または任意の他の酸化剤)を含有す
る水性液体を収着剤物質の酸化された床に通し、R3AsO
のような任意の砒素化合物を溶解させ、その後に洗浄収
着剤を乾燥させ(好ましくは約50〜120℃で約10分〜約1
0時間)、本発明の方法において再使用できる再生収着
剤(再生されない使用済収着剤物質よりAs含量の少な
い)を得る工程から成る多段工程法によって行うことが
できる。上記の再生方法は繰返すことができる(1回ま
たは1回以上)。
bO/Al2O3またはCuO/ZnO含有物質(U.S.P.4,593,148に記
載されている)の第1床と主としてトリアルキルアルシ
ン吸着用の本発明の収着剤物質の少なくとも1種を含有
する少なくとも1基の引続く下流床のような収着剤の組
合せを使用することも本発明の範囲内である。この多段
床操作は、PbO/Al2O3またはCuO/ZnO物質(またはAsH3お
よびH2S用の任意の他の公知の収着剤)および本発明の
トリアルキルアルシンの下流層を含有する1個の反応器
中において行うことができる。または多段床操作は2基
以上の別個の収着反応器:PbO/Al2O3またはCuO/ZnO物質
(またはAsH3およびH2S用の任意の他の公知の収着剤)
を含有する少なくとも1基の第1反応器および本発明の
トリアルキルアルシン収着剤を含有する少なくとも1基
の反応器を使用し、供給物を第1反応器を通過させ、そ
の後に第2反応器を通過させることによって行うことが
できる。
ルアルシンの吸収を説明する。
とによって約−78℃に冷却させた液体−トリメチルアル
シン(Strem chemicals.Inc.から供給された)を含有す
るフラスコに窒素ガス流を通した。本質的にN2およびト
リメチルアルシン(H2Sは存在せず)から成る出口ガス
流を、少なくとも1種の被検収着剤、約1gを含有する直
径約7mm、および長さ約15cmのガラス管を通過させた。
吸収管を出たガスはKMnO4の水性溶液、次いで流量計を
通過させた。供給ガスの流量は、約25℃で約1800cc/時
間であった。
収着剤がその最大アルシン吸着能力に達したとき)は、
KMnO4の紫色が褐色に変った。アルシン漏出が検出され
た後に、トリメチルアルシン含有ガス流の流れを停止
し、そして、純窒素のパージ流を約1〜2時間収着剤物
質中を通過させて非吸着トリメチルアルシンを追出し
た。収着剤および吸着されたトリメチルアルシンを含有
する吸収管を秤量した。この重量と新鮮な収着剤を含む
管の最初の重量との差が吸収されたトリメチルアルシン
の重量である。
化学式を有する商用Hopcalite(Callery Chemical Comp
any,Pittsburgh,PAから供給された;約50重量%のMn、
約12重量%のCuおよび約0.3重量%のNaから成る);(i
i)CuO/ZnO(U.S.P.4,593,148の実施例1に記載のもの
と実質的に同じであり;「R3−12」の表示のBASF Wyand
otte Corporation,Parsippany NJ.から供給された);
(iii)Cu(II)クロマイト(CuO/Cr2O3;U.S.P.4,605,8
12に記載のものと実質的に同じであり、「G−22」の標
示のUnited Catalysts,Inc.Louisville,KY.から供給さ
れた。試験結果は第I表に示す。
ルアルシンを吸着したが、2種の他のCuO含有物質(AsH
3収着剤として公知である)はトリメチルアルシン収着
剤としては有効でなかった。
有する使用済Hopcaliteの再生を説明する。
pcaliteの試料上に空気流(室温で)を1時間通過させ
た。かように処理したHopcalite物質を蒸留水で2回洗
浄し(酸化されたトリメチルアルシンを除去するため
に)、次いで150℃で12〜14時間乾燥させた。乾燥再生H
opcaliteを、実質的に実施例1に記載の方法によってト
リメチルアルシンの収着に関して試験した。トリメチル
アルシン漏出時点で、0.047gのトリメチルアルシンが1.
57gの再生Hopcaliteによって吸収された。従って、水−
洗浄および乾燥Hopcaliteの最大吸収能力は、1gの再生
収着剤当り0.25ミリモルのトリメチルアルシンであっ
た。
シンとして)を含有する他の廃Hopcaliteの試料を室温
で1時間空気を通し、約30重量%の水性H2O2溶液で3回
洗浄し、そして、100℃で約16時間乾燥させて処理し
た。かように処理したHopcaliteを実質的に実施例1に
記載と同様にトリメチルアルシン収着に関して試験し
た。この酸化、H2O2処理および乾燥させたHopcaliteの
最大吸収能力は、1gの収着剤当り0.61ミリモルのトリメ
チルアルシンであった。上記の再生方法において(約7
重量%のAsを含有する廃Hopcaliteを使用した)、水性H
2O2溶液の代りに純水を使用した場合には、再生Hopcali
teの吸収能力は再生収着剤1g当りわずか0.46ミリモルの
トリメチルアルシンに過ぎなかった。従って、水性H2O2
による洗浄(空気酸化後の)は廃、トリアルキルアルシ
ン含有Hopcaliteの再生のための好ましい方法である。
本発明の範囲から逸脱することなく本明細書および特許
請求の範囲内で可能である。
Claims (11)
- 【請求項1】少なくとも1種のトリアルキルアルシンを
含有する気体供給物と、ホプカライトから成る固体収着
剤物質とを接触させる工程から成り、該接触を、該供給
物より低いトリアルキルアルシン含量を有する流体生成
物が得られるような接触条件で行うことを特徴とする気
体からトリアルキルアルシンを除去する方法。 - 【請求項2】供給物が炭化水素含有気体である請求項1
に記載の方法。 - 【請求項3】トリアルキルアルシンが、化学式R3As(各
Rは1分子当り1〜6個の炭素原子を含有するアルキル
基である)を有する請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】少なくとも1種のトリアルキルアルシン
が、トリメチルアルシン、トリエチルアルシン、ジメチ
ルエチルアルシンまたはジエチルメチルアルシンである
請求項1〜3の任意の1項に記載の方法。 - 【請求項5】供給物が約1重量ppb〜約0.1重量%の前記
の少なくとも1種のトリアルキルアルシンを含有する請
求項1〜4の任意の1項に記載の方法。 - 【請求項6】固体収着剤物質が、約50〜60重量%のMnO2
および約30〜40重量%のCuOを含有する請求項1〜5の
任意の1項に記載の方法。 - 【請求項7】前記の接触条件に、約−20〜100℃の範囲
内の温度を含む請求項1〜6の任意の1項に記載の方
法。 - 【請求項8】供給物が追加としてH2Sを含有する請求項
1〜7の任意の1項に記載の方法。 - 【請求項9】供給物から除去された前記の少なくとも1
種のトリアルキルアルシン部分を含有する使用済固体収
着剤物質を酸化剤で処理し、かつ、該処理固体収着剤中
を水性液体を通過させて少なくとも1種の砒素化合物を
含有する水性溶液および使用済固体収着剤物質より砒素
含量の少ない湿潤再生固体収着剤物質を得て、該湿潤再
生固体収着剤物質を乾燥させる請求項1〜8の任意の1
項に記載の方法。 - 【請求項10】酸化剤が、遊離酸素含有気体である請求
項9に記載の方法。 - 【請求項11】水性液体が水または過酸化水素の水性溶
液である請求項9または10に記載の方法。
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