JP2891493B2 - 活性ゼオライトaとの接触による流体からの水銀の除去 - Google Patents
活性ゼオライトaとの接触による流体からの水銀の除去Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、銀または金で活性化したゼオライトAと流
体とを接触させて、流体から水銀および水を同時に除去
する方法に関する。本発明は、さらに、銀または金で活
性化したゼオライトAならびに該活性ゼオライトAを用
いて流体から水銀および水を除去する方法に関する。
体とを接触させて、流体から水銀および水を同時に除去
する方法に関する。本発明は、さらに、銀または金で活
性化したゼオライトAならびに該活性ゼオライトAを用
いて流体から水銀および水を除去する方法に関する。
炭化水素流体のような流体、たとえば天然ガスから水
を除くことが好ましいことはよくある。モレキュラーシ
ーブ、特にゼオライトAと呼ぶ合成結晶性ゼオライトに
よって該流体から水を効果的に除去することができる。
を除くことが好ましいことはよくある。モレキュラーシ
ーブ、特にゼオライトAと呼ぶ合成結晶性ゼオライトに
よって該流体から水を効果的に除去することができる。
ゼオライトAは単純な立方形に積み重ねられた方ソー
ダ石のかごによって形成された空洞を含んでいる。この
方ソーダ石のかごは各点にシリカまたはアルミナの四面
体を有する切頭八面体より成る。空洞は8個の酸素原子
で包囲され、かつ酸素原子の電荷を相殺するカチオンに
よって一部封鎖されている。ゼオライトAの場合には、
各アルミナ部分が2個の正電荷によって相殺される。カ
チオンがナトリウムであれば、空洞は直径が4.2オング
ストロームに減少する。カチオンがカリウムの場合に
は、空洞は、直径が3オングストロームに減少する。カ
チオンがカルシウムの場合には、空洞は直径が5オング
ストロームに減少する。
ダ石のかごによって形成された空洞を含んでいる。この
方ソーダ石のかごは各点にシリカまたはアルミナの四面
体を有する切頭八面体より成る。空洞は8個の酸素原子
で包囲され、かつ酸素原子の電荷を相殺するカチオンに
よって一部封鎖されている。ゼオライトAの場合には、
各アルミナ部分が2個の正電荷によって相殺される。カ
チオンがナトリウムであれば、空洞は直径が4.2オング
ストロームに減少する。カチオンがカリウムの場合に
は、空洞は、直径が3オングストロームに減少する。カ
チオンがカルシウムの場合には、空洞は直径が5オング
ストロームに減少する。
ナトリウムイオン、カリウムイオン、およびカルシウ
ムイオンを有するゼオライトAをそれぞれゼオライト4
A、ゼオライト3Aおよびゼオライト5Aという。ゼオライ
トAの細孔直径は、細孔が水分子を受け入れるが天然に
存在する他のほとんどの分子は受け入れないほどの大き
さを有するので、ゼオライトを乾燥剤に特に好適なもの
としている。ゼオライトAについては、さらに米国特許
第2,882,243号、同第2,982,612号、および同第3,650,68
7号に記載されている。
ムイオンを有するゼオライトAをそれぞれゼオライト4
A、ゼオライト3Aおよびゼオライト5Aという。ゼオライ
トAの細孔直径は、細孔が水分子を受け入れるが天然に
存在する他のほとんどの分子は受け入れないほどの大き
さを有するので、ゼオライトを乾燥剤に特に好適なもの
としている。ゼオライトAについては、さらに米国特許
第2,882,243号、同第2,982,612号、および同第3,650,68
7号に記載されている。
流体を乾燥するのに用いられるゼオライトが水で飽和
すると、再生しなければならず、その再生は高温ガスを
流しながら加熱することによって行うことが多い。ゼオ
ライト4Aはこの目的に用いられるもっとも一般的なモレ
キュラーシーブである。
すると、再生しなければならず、その再生は高温ガスを
流しながら加熱することによって行うことが多い。ゼオ
ライト4Aはこの目的に用いられるもっとも一般的なモレ
キュラーシーブである。
流体から水銀を除くことも重要なことである。たとえ
ば、天然ガスは250ppb(マイクログラム/m3)もの水銀
を含むことができる。多くの工業的液化操作では、前記
の乾燥処理に続き、天然ガスをアルミニウム製熱交換器
に移送する。天然ガス中に存在する水銀はアルミニウム
の腐食を引き起こすので、除去しなければならない。
ば、天然ガスは250ppb(マイクログラム/m3)もの水銀
を含むことができる。多くの工業的液化操作では、前記
の乾燥処理に続き、天然ガスをアルミニウム製熱交換器
に移送する。天然ガス中に存在する水銀はアルミニウム
の腐食を引き起こすので、除去しなければならない。
天然ガスのような流体から水銀除くいろいろの方法が
ある。たとえば、米国特許第4,101,631号および同第4,4
74,896号はゼオライトおよび活性炭のような担体上の硫
黄または硫黄化合物によるガス流からの水銀の除去法を
述べている。該方法は水銀量を0.1ppbに低減させること
が可能である。しかし、流れの中のこの水銀量でさえも
アルミニウム製熱交換器をいためることができる。
ある。たとえば、米国特許第4,101,631号および同第4,4
74,896号はゼオライトおよび活性炭のような担体上の硫
黄または硫黄化合物によるガス流からの水銀の除去法を
述べている。該方法は水銀量を0.1ppbに低減させること
が可能である。しかし、流れの中のこの水銀量でさえも
アルミニウム製熱交換器をいためることができる。
従って、流体中の水銀の量を0.01ppb未満に下げる必
要がある。工業的に可能なものとするためには、該方法
は費用がかからないだけでなく効率的でなければならな
い。水も、また、炭化水素流体から除かねば成らぬこと
が多いので、薬剤との接触後、水銀の量が0.01ppb未満
でかつ水の量が1ppm未満となるように、同一薬剤で流体
から水銀と水とを同時にかつ反復して除去できること
は、とりわけ望ましいことであろう。流体から水銀と水
とを同時に取り除くことができる物質組成物は、工業的
に可能であるほど効率的と考えられるためには、同時に
これら両目的のために幾度も再生できなければならな
い。
要がある。工業的に可能なものとするためには、該方法
は費用がかからないだけでなく効率的でなければならな
い。水も、また、炭化水素流体から除かねば成らぬこと
が多いので、薬剤との接触後、水銀の量が0.01ppb未満
でかつ水の量が1ppm未満となるように、同一薬剤で流体
から水銀と水とを同時にかつ反復して除去できること
は、とりわけ望ましいことであろう。流体から水銀と水
とを同時に取り除くことができる物質組成物は、工業的
に可能であるほど効率的と考えられるためには、同時に
これら両目的のために幾度も再生できなければならな
い。
ゼオライトA内部または表面に0.001ないし15%の元
素状銀または金を含む再生可能なモレキュラーシーブと
接触させることによって流体から水と水銀とを同時に除
去できることが見出された。ゼオライトAをカルボン酸
の銀塩または金塩溶液で処理し、さらに該塩を分解させ
るだけの温度で、含浸させたゼオライトAを加熱するこ
とを含むゼオライトAに元素状銀または金を含浸させる
方法も提供される。最後に、流体を、ゼオライトAおよ
び0.001ないし15%の元素状銀または金を含む効果的な
量のモレキュラーシーブと接触させ、さらにゼオライト
Aを高温で再生させることによって炭化水素流体から水
銀と水とを同時にかつ繰り返して除去する方法も提供さ
れる。水銀を除去する金属として銀を検討する場合に
は、金はおおむね銀と置き換えることができることを理
解すべきである。
素状銀または金を含む再生可能なモレキュラーシーブと
接触させることによって流体から水と水銀とを同時に除
去できることが見出された。ゼオライトAをカルボン酸
の銀塩または金塩溶液で処理し、さらに該塩を分解させ
るだけの温度で、含浸させたゼオライトAを加熱するこ
とを含むゼオライトAに元素状銀または金を含浸させる
方法も提供される。最後に、流体を、ゼオライトAおよ
び0.001ないし15%の元素状銀または金を含む効果的な
量のモレキュラーシーブと接触させ、さらにゼオライト
Aを高温で再生させることによって炭化水素流体から水
銀と水とを同時にかつ繰り返して除去する方法も提供さ
れる。水銀を除去する金属として銀を検討する場合に
は、金はおおむね銀と置き換えることができることを理
解すべきである。
本発明に有用なゼオライトAはモレキュラーシーブ乾
燥剤として周知である。Miltonの米国特許第2,882,243
号およびBarrerらの米国特許第2,982,612号はゼオライ
トAのみならずその製造方法をも記載している。
燥剤として周知である。Miltonの米国特許第2,882,243
号およびBarrerらの米国特許第2,982,612号はゼオライ
トAのみならずその製造方法をも記載している。
多くの変体があるナトリウム型ゼオライトAを調製す
る基本的な方法は適当なNa2O、Al2OおよびSiO2源の水溶
液を、高温の混合物から結晶化させるだけの間加熱する
ことを含む。米国特許第2,882,243号でMiltonが開示し
た方法によれば、純粋なゼオライトAは、ナトリウム、
ケイ素およびアルミニウムの酸化物のモル比として表し
た組成が下記の範囲の1つに属する反応混合物を約100
℃に加熱することによって製造することができる。
る基本的な方法は適当なNa2O、Al2OおよびSiO2源の水溶
液を、高温の混合物から結晶化させるだけの間加熱する
ことを含む。米国特許第2,882,243号でMiltonが開示し
た方法によれば、純粋なゼオライトAは、ナトリウム、
ケイ素およびアルミニウムの酸化物のモル比として表し
た組成が下記の範囲の1つに属する反応混合物を約100
℃に加熱することによって製造することができる。
範囲1 範囲2 SiO2/Al2O3 0.5−1.3 1.3−2.5 Na2O/SiO2 1.0−3.0 0.8−3.0 H2O/Na2O 35−200 35−200 2.5ないし9時間後に、高温混合物から結晶化する生成
物を過して、ゼオライトと平衡状態にある流出洗浄水
のpHが9ないし12になるまで蒸留水で洗う。
物を過して、ゼオライトと平衡状態にある流出洗浄水
のpHが9ないし12になるまで蒸留水で洗う。
Barrerらは米国特許第2,982,612号で酸化物のモル比
で表した反応混合物の組成は、また以下のようであるこ
ともできることを開示している。
で表した反応混合物の組成は、また以下のようであるこ
ともできることを開示している。
Na2O/SiO2 0.3−1.0 SiO2/Al2O3 4−6 H2O/Na2O 130−300 この組成物は60ないし110℃で、温度によって決まる時
間の間加熱しなければならない。たとえば、60℃では、
純ゼオライトAは2ないし5日間で結晶化する。90℃で
は、純ゼオライトAは1ないし5日間で結晶化する。11
0℃では、純ゼオライトAは1ないし5時間で結晶化す
る。
間の間加熱しなければならない。たとえば、60℃では、
純ゼオライトAは2ないし5日間で結晶化する。90℃で
は、純ゼオライトAは1ないし5日間で結晶化する。11
0℃では、純ゼオライトAは1ないし5時間で結晶化す
る。
純ゼオライトAが結晶化するまで、上記の混合物を加
熱する。加熱はゼオライトAの収量が最大になるまで続
けることができる。しかし過度の加熱は反応混合物中に
汚染した結晶種を存在させる。ゼオライトAは、下式 1.0±0.2Mn/2:Al2O3:1.85±0.5SiO2:YH2O (式中、Mはナトリウム、カリウムまたはカルシウムの
ような金属を表し、nは該金属の原子価を表し、かつY
は6までの数である)で明示することができる。ナトリ
ウム型ゼオライトAはX線粉末回折図形が少なくとも下
記の主反射値d(単位A)を特性とする。
熱する。加熱はゼオライトAの収量が最大になるまで続
けることができる。しかし過度の加熱は反応混合物中に
汚染した結晶種を存在させる。ゼオライトAは、下式 1.0±0.2Mn/2:Al2O3:1.85±0.5SiO2:YH2O (式中、Mはナトリウム、カリウムまたはカルシウムの
ような金属を表し、nは該金属の原子価を表し、かつY
は6までの数である)で明示することができる。ナトリ
ウム型ゼオライトAはX線粉末回折図形が少なくとも下
記の主反射値d(単位A)を特性とする。
12.2±0.2 8.6±0.15 7.02±0.15 5.45±0.10 4.06±0.05 3.68±0.05 3.38±0.05 3.26±0.05 2.96±0.05 2.73±0.05 2.61±0.05 結晶の空洞から水分を除くことによって乾燥させるた
めにゼオライトAを活性化する。これは最高600℃の温
度の加熱によって行うことができる。
めにゼオライトAを活性化する。これは最高600℃の温
度の加熱によって行うことができる。
上記ゼオライトAは流体から水を除くのに効果的であ
る。水と水銀とを同時に除く物質組成物をつくるため
に、比較的少量の元素状銀または金をゼオライトAに添
加する。元素状銀が好ましい。
る。水と水銀とを同時に除く物質組成物をつくるため
に、比較的少量の元素状銀または金をゼオライトAに添
加する。元素状銀が好ましい。
ゼオライトA表面の銀が水銀を除去する能力は操作条
件、たとえば温度、流体の見掛けの速度、圧力供給原料
中の水銀含量、およびH2Sのような供給原料中の不純物
によって異なる。ガスの見掛けの速度は容器が空のとき
の容器の断面積あたりの容器内のガスの速度である。た
とえばゼオライトモレキュラーシーブを含有する容器内
のガスの実際の速度は見掛けの速度よりも大きいであろ
う。
件、たとえば温度、流体の見掛けの速度、圧力供給原料
中の水銀含量、およびH2Sのような供給原料中の不純物
によって異なる。ガスの見掛けの速度は容器が空のとき
の容器の断面積あたりの容器内のガスの速度である。た
とえばゼオライトモレキュラーシーブを含有する容器内
のガスの実際の速度は見掛けの速度よりも大きいであろ
う。
たとえば、ゼオライト4A表面の銀が水銀を除去する能
力は、たとえばガスの流速が深さ1インチの層中で26.5
フィート/秒であるときに生じる3×10-3秒というガス
の接触時間において7×103グラム水銀/グラム銀であ
る。ガスの接触時間は層の深さを流速で割った値であ
る。
力は、たとえばガスの流速が深さ1インチの層中で26.5
フィート/秒であるときに生じる3×10-3秒というガス
の接触時間において7×103グラム水銀/グラム銀であ
る。ガスの接触時間は層の深さを流速で割った値であ
る。
ゼオライトを水で飽和させると(すなわち、20ないし
25重量%)、水銀の吸着能力は顕著には影響を受けない
けれども、水銀の吸着速度は、たとえば50%だけ低下す
る。このために、本発明の1つの態様では、流体が流れ
る方向から遠ざかるゼオライト層端部(すなわち、流体
が層の上部から下部に流れる場合には下部)に銀または
金を多量に濃縮させる。たとえば、層全体に銀または金
の濃度勾配があってもよいし、あるいはすべての銀また
は金を流体の流れる方向から遠ざかる層中の2/3、1/2、
または1/3にほぼ一様に分布させてもよいし、またこれ
らの配列の組合せ、すなわち流体が流れる方向から遠ざ
かる層中の2/3、1/2、または1/3において銀または金の
濃度勾配があってもよい。
25重量%)、水銀の吸着能力は顕著には影響を受けない
けれども、水銀の吸着速度は、たとえば50%だけ低下す
る。このために、本発明の1つの態様では、流体が流れ
る方向から遠ざかるゼオライト層端部(すなわち、流体
が層の上部から下部に流れる場合には下部)に銀または
金を多量に濃縮させる。たとえば、層全体に銀または金
の濃度勾配があってもよいし、あるいはすべての銀また
は金を流体の流れる方向から遠ざかる層中の2/3、1/2、
または1/3にほぼ一様に分布させてもよいし、またこれ
らの配列の組合せ、すなわち流体が流れる方向から遠ざ
かる層中の2/3、1/2、または1/3において銀または金の
濃度勾配があってもよい。
ゼオライトA表面の銀または金が水銀を除去する能力
は、銀または金1原子当たり水銀1原子の極限まで接触
時間とともに直線的に増大する。それゆえ、水銀除去の
程度の向上および/または所要銀量の低減のために、低
い見掛けの速度で操作するのが有利である。
は、銀または金1原子当たり水銀1原子の極限まで接触
時間とともに直線的に増大する。それゆえ、水銀除去の
程度の向上および/または所要銀量の低減のために、低
い見掛けの速度で操作するのが有利である。
銀または金の量は流体中に存在する水銀の量、流体か
ら除去すべき水銀の量、層中の流体の流速、流体と吸着
剤との接触時間、および再生さえるべきゼオライトAの
能力によって異なる。ゼオライトAに添加すべき銀の量
は、たとえばゼオライトA表面の銀1グラムが3×10-3
秒という接触時間に、流体から水銀7×10-3グラムを除
去する能力に基づいて計算することができる。たとえ
ば、ゼオライトA中の銀の量は0.1重量%、0.01重量
%、0.001重量%ほどの少量、およびさらに少量である
ことできる。ゼオライトA中の銀または金の量は少なく
とも1重量%、5重量%、10重量%ほどの多量、および
さらに多量であることができる。
ら除去すべき水銀の量、層中の流体の流速、流体と吸着
剤との接触時間、および再生さえるべきゼオライトAの
能力によって異なる。ゼオライトAに添加すべき銀の量
は、たとえばゼオライトA表面の銀1グラムが3×10-3
秒という接触時間に、流体から水銀7×10-3グラムを除
去する能力に基づいて計算することができる。たとえ
ば、ゼオライトA中の銀の量は0.1重量%、0.01重量
%、0.001重量%ほどの少量、およびさらに少量である
ことできる。ゼオライトA中の銀または金の量は少なく
とも1重量%、5重量%、10重量%ほどの多量、および
さらに多量であることができる。
銀および金は高価であるので、ゼオライトA中の銀お
よび金の量はできるだけ少なくすべきである。ゼオライ
トA中の銀または金の量をできるだけ少なくする別の理
由は、流体から水銀を除去する効率が、銀または金の濃
度が減少するにつれて上昇する傾向があるということで
ある。さらに、高濃度の銀または金はゼオライトの水分
除去能力を害する傾向がある。従って、本発明の別の態
様では、銀または金を、流体を乾燥するのに用いている
層中のすべてのゼオライトに対して、実質的に均一に適
用する。
よび金の量はできるだけ少なくすべきである。ゼオライ
トA中の銀または金の量をできるだけ少なくする別の理
由は、流体から水銀を除去する効率が、銀または金の濃
度が減少するにつれて上昇する傾向があるということで
ある。さらに、高濃度の銀または金はゼオライトの水分
除去能力を害する傾向がある。従って、本発明の別の態
様では、銀または金を、流体を乾燥するのに用いている
層中のすべてのゼオライトに対して、実質的に均一に適
用する。
好ましいことではないが、目的よりも高い濃度の銀を
有するゼオライトAを調製して、目的の濃度を得るよう
に無処理のゼオライトAと混合することもできる。
有するゼオライトAを調製して、目的の濃度を得るよう
に無処理のゼオライトAと混合することもできる。
ゼオライトに添加すべき銀または金の量を求めるのに
有用な指針は、銀または金の1原子が水銀1原子を除去
すると仮定して、目的のレベル以下に水銀含量を低減さ
せるだけの水銀を各サイクル中に流体から除去するのに
必要な計算量の約2ないし100倍の銀または金を添加す
ることである。銀または金の量は、目的のレベル以下に
水銀を減少させるのに必要な計算量の約3ないし30倍が
好ましく、かつ約10倍がさらに望ましい。
有用な指針は、銀または金の1原子が水銀1原子を除去
すると仮定して、目的のレベル以下に水銀含量を低減さ
せるだけの水銀を各サイクル中に流体から除去するのに
必要な計算量の約2ないし100倍の銀または金を添加す
ることである。銀または金の量は、目的のレベル以下に
水銀を減少させるのに必要な計算量の約3ないし30倍が
好ましく、かつ約10倍がさらに望ましい。
銀または金は、十分に水に可溶な銀塩または金塩の水
溶液によるゼオライトAのイオン交換または含浸、場合
により高温、たとえば200ないし500℃での処理されたゼ
オライトAの瑕焼、さらにゼオライト内部または表面の
銀または金イオンもしくは酸化物の還元によってゼオラ
イトAに添加することができる。イオン交換は、銀イオ
ンまたは金イオンがゼオライトの空洞に浸透して、空洞
内に存在するイオンと置換できるだけの時間中に、十分
に過剰な銀塩または金塩溶液をゼオライトと接触させる
ことを必要とする。含浸は、溶液からの銀イオンまたは
金イオンがゼオライトの表面またはその近傍に留どまる
ように溶液をゼオライトと接触させることを必要とす
る。たとえば、含浸は好都合なことに噴霧によって行う
ことができる。含浸が好ましい。十分に水に可溶な適当
な銀塩の中には塩素酸銀、過塩素酸銀、および硝酸銀が
ある。十分に水に可溶な適当な金塩の中にはAuCl3およ
びAu(CN)3がある。ゼオライトAが接触する溶液のpH
は、NaOH、KOHまたはNH4OHのようなアルカリを添加する
ことによってpH6に保つべきである。NH4OHが好ましい。
適当な還元剤の中には水素ガスまたは炭化水素ガス、た
とえば、メタン、エチレン、エタン、プロピレン、プロ
パン、ブテン類、ブタン類およびそれらの混合物があ
る。該ガス類は高温、たとえば200ないし400℃の加熱が
必要である。還元は、好都合なことに、通常高温の天然
ガスの場合に行われるゼオライトの乾燥と同時に行うこ
とができる。また、還元はホルムアルデヒドのような還
元剤を用いて、室温下で行うこともできる。
溶液によるゼオライトAのイオン交換または含浸、場合
により高温、たとえば200ないし500℃での処理されたゼ
オライトAの瑕焼、さらにゼオライト内部または表面の
銀または金イオンもしくは酸化物の還元によってゼオラ
イトAに添加することができる。イオン交換は、銀イオ
ンまたは金イオンがゼオライトの空洞に浸透して、空洞
内に存在するイオンと置換できるだけの時間中に、十分
に過剰な銀塩または金塩溶液をゼオライトと接触させる
ことを必要とする。含浸は、溶液からの銀イオンまたは
金イオンがゼオライトの表面またはその近傍に留どまる
ように溶液をゼオライトと接触させることを必要とす
る。たとえば、含浸は好都合なことに噴霧によって行う
ことができる。含浸が好ましい。十分に水に可溶な適当
な銀塩の中には塩素酸銀、過塩素酸銀、および硝酸銀が
ある。十分に水に可溶な適当な金塩の中にはAuCl3およ
びAu(CN)3がある。ゼオライトAが接触する溶液のpH
は、NaOH、KOHまたはNH4OHのようなアルカリを添加する
ことによってpH6に保つべきである。NH4OHが好ましい。
適当な還元剤の中には水素ガスまたは炭化水素ガス、た
とえば、メタン、エチレン、エタン、プロピレン、プロ
パン、ブテン類、ブタン類およびそれらの混合物があ
る。該ガス類は高温、たとえば200ないし400℃の加熱が
必要である。還元は、好都合なことに、通常高温の天然
ガスの場合に行われるゼオライトの乾燥と同時に行うこ
とができる。また、還元はホルムアルデヒドのような還
元剤を用いて、室温下で行うこともできる。
銀を包含するゼオライトAの別の調製法は、ゼオライ
トをAg2Oまたは、元素状銀に転化させることができる他
の銀化合物とともに微粉砕することである。微粉砕した
ゼオライトを押出し、乾燥し、場合により瑕焼し、さら
に還元して銀化合物を元素状銀に変える。
トをAg2Oまたは、元素状銀に転化させることができる他
の銀化合物とともに微粉砕することである。微粉砕した
ゼオライトを押出し、乾燥し、場合により瑕焼し、さら
に還元して銀化合物を元素状銀に変える。
しかし、十分にH2Oに可溶で、加熱すると直ちに分解
して元素状銀となる銀塩または金塩溶液をゼオライトA
に含浸させることによってゼオライトAに銀を添加する
のが好ましい。適当な塩の中にはカルボン酸のAg塩およ
びAu塩がある。適当なカルボン酸Ag塩の中には、たとえ
ば、酢酸銀、プロピオン酸銀、乳酸銀およびサルチル酸
銀がある。酢酸銀が好ましい。180ないし500℃の温度に
加熱すると、銀塩または金塩は直ちに分解して、ゼオラ
イトA表面に含浸される元素状銀または金となる。最低
200℃の温度が望ましい。この分解は、都合の良いこと
に、加熱によって乾燥させるために、ゼオライトを活性
化させているときに行うことができる。
して元素状銀となる銀塩または金塩溶液をゼオライトA
に含浸させることによってゼオライトAに銀を添加する
のが好ましい。適当な塩の中にはカルボン酸のAg塩およ
びAu塩がある。適当なカルボン酸Ag塩の中には、たとえ
ば、酢酸銀、プロピオン酸銀、乳酸銀およびサルチル酸
銀がある。酢酸銀が好ましい。180ないし500℃の温度に
加熱すると、銀塩または金塩は直ちに分解して、ゼオラ
イトA表面に含浸される元素状銀または金となる。最低
200℃の温度が望ましい。この分解は、都合の良いこと
に、加熱によって乾燥させるために、ゼオライトを活性
化させているときに行うことができる。
たとえば、酢酸銀は1%の程度まで水に可溶である。
前記の含浸操作において、ゼオライトAは水中の重量の
約30%を吸着する。従って、ゼオライトAを酢酸銀飽和
水溶液で含浸させ、続いて該ゼオライトから水を除去す
ると0.3%の銀を含むゼオライトを生じる。さらに高率
の銀が望ましい場合には該方法を繰り返すことができ
る。含浸工程数をできるだけ少なくしたいと思うときに
は、ゼオライトが吸着することができる以上の量のカル
ボン酸銀塩を含む溶液をゼオライトと接触させ、さらに
溶剤を蒸発させることによって0.3%を上回る銀をゼオ
ライトAに添加することができる。ゼオライトA表面の
銀の量が0.3%未満であることを望む場合には、ゼオラ
イトを含浸させるのに使用する塩溶液に1%未満の酢酸
銀を含有させることもできる。
前記の含浸操作において、ゼオライトAは水中の重量の
約30%を吸着する。従って、ゼオライトAを酢酸銀飽和
水溶液で含浸させ、続いて該ゼオライトから水を除去す
ると0.3%の銀を含むゼオライトを生じる。さらに高率
の銀が望ましい場合には該方法を繰り返すことができ
る。含浸工程数をできるだけ少なくしたいと思うときに
は、ゼオライトが吸着することができる以上の量のカル
ボン酸銀塩を含む溶液をゼオライトと接触させ、さらに
溶剤を蒸発させることによって0.3%を上回る銀をゼオ
ライトAに添加することができる。ゼオライトA表面の
銀の量が0.3%未満であることを望む場合には、ゼオラ
イトを含浸させるのに使用する塩溶液に1%未満の酢酸
銀を含有させることもできる。
たとえばカルボン酸のように、直ちに分解して元素状
銀となることができる銀塩または金塩溶液で含浸させる
方法は、すでにオンラインの乾燥室内で流体から水を除
くのに用いられているゼオライトAに直接適用すること
ができる。溶液をオンラインの乾燥室内のゼオライトA
に直接添加して湿潤させる。銀塩または金塩の水溶液は
急速に、実質的に均一にゼオライト中に浸透する。180
ないし500℃に加熱すると、銀または金の実質的に均一
な分布がゼオライトAに付与される。
銀となることができる銀塩または金塩溶液で含浸させる
方法は、すでにオンラインの乾燥室内で流体から水を除
くのに用いられているゼオライトAに直接適用すること
ができる。溶液をオンラインの乾燥室内のゼオライトA
に直接添加して湿潤させる。銀塩または金塩の水溶液は
急速に、実質的に均一にゼオライト中に浸透する。180
ないし500℃に加熱すると、銀または金の実質的に均一
な分布がゼオライトAに付与される。
元素状銀または金を含むゼオライトAは、銀または金
を含浸、特に酢酸銀のようなカルボン酸塩による含浸に
よって添加し、続いて熱分解させる場合には、イオン交
換による銀または金の添加に続いて還元させる場合ほど
はたぶん水分吸着性を失わないであろう。AgNO3またはA
uCl3のような塩によるイオン交換によって銀または金を
導入し、続いて還元させる場合に、ゼオライト表面の銀
または金の1%以上、特に5%以上の量は、銀または金
を含有するゼオライトAを還元および加熱条件にさらす
場合に水分吸着効率の低下をもたらす。
を含浸、特に酢酸銀のようなカルボン酸塩による含浸に
よって添加し、続いて熱分解させる場合には、イオン交
換による銀または金の添加に続いて還元させる場合ほど
はたぶん水分吸着性を失わないであろう。AgNO3またはA
uCl3のような塩によるイオン交換によって銀または金を
導入し、続いて還元させる場合に、ゼオライト表面の銀
または金の1%以上、特に5%以上の量は、銀または金
を含有するゼオライトAを還元および加熱条件にさらす
場合に水分吸着効率の低下をもたらす。
前記の銀または金を含有するゼオライトAは流体から
水と水銀とを同時に除去するのに用いることができる。
流体は液状またはガス状であることができる。操作温度
は、都合の良いことに0ないし300℃、好ましくは20な
いし200℃、より好ましくは25ないし100℃に保つことが
できる。ガスの毎時の空間速度は、流体中の水銀レベ
ル、吸着剤中の銀の量、および目的とする水銀除去の程
度によって異なり、最低1,000v/vhrから最高10,000,000
v/vhrであることができる。ガスの毎時の空間速度は10,
000ないし100,000v/vhrであることが好ましい。水と水
銀との同時除去および再生工程を行う圧力は重要ではな
い。水および水銀除去に適当な圧力は、たとえば0−20
00ポンド、好ましくは10−1000ポンドを含む。
水と水銀とを同時に除去するのに用いることができる。
流体は液状またはガス状であることができる。操作温度
は、都合の良いことに0ないし300℃、好ましくは20な
いし200℃、より好ましくは25ないし100℃に保つことが
できる。ガスの毎時の空間速度は、流体中の水銀レベ
ル、吸着剤中の銀の量、および目的とする水銀除去の程
度によって異なり、最低1,000v/vhrから最高10,000,000
v/vhrであることができる。ガスの毎時の空間速度は10,
000ないし100,000v/vhrであることが好ましい。水と水
銀との同時除去および再生工程を行う圧力は重要ではな
い。水および水銀除去に適当な圧力は、たとえば0−20
00ポンド、好ましくは10−1000ポンドを含む。
水および水銀除去室内のゼオライトAの量およびゼオ
ライトA表面の銀または金の量は流体から除去すべき水
および水銀の量ならびにゼオライトを通過する流体の流
量によって異なる。典型的な乾燥操作においては、除去
すべき水1ポンドあたりゼオライト4A1ポンドが見積も
られる。ゼオライトに添加すべき銀の量は、上記のよう
に、ガスの接触時間、除去すべき水銀の量だけでなく他
の要因によっても異なる。
ライトA表面の銀または金の量は流体から除去すべき水
および水銀の量ならびにゼオライトを通過する流体の流
量によって異なる。典型的な乾燥操作においては、除去
すべき水1ポンドあたりゼオライト4A1ポンドが見積も
られる。ゼオライトに添加すべき銀の量は、上記のよう
に、ガスの接触時間、除去すべき水銀の量だけでなく他
の要因によっても異なる。
銀および金を含有するゼオライトAは、金属が存在し
ないときのゼオライトAと同一条件で再生して水を除
く。再生操作の温度は、たとえば、40ないし700℃、好
ましくは100ないし600℃、より好ましくは200ないし400
℃であることができる。概して、吸着剤は高温では短時
間で効率良く再生させることができる。再生は酸素の無
いところで(すなわち、不活性または還元性ガス中で)
行わなければならない。乾燥させる流体が天然ガスであ
る場合には、都合の良いことに天然ガスは不活性ガスか
ら成ることができる。再生工程のガスの流動方向は水お
よび水銀除去の方向とは逆であるのが好ましい。再生の
流量は、一般に水および水銀除去の場合よりも遥かに小
さい。再生に適当な流量は、たとえば10−106v/vhr、好
ましくは102−105v/vhr、より好ましくは103−104v/vhr
を含む。再生の圧力は、たとえば0−1000ポンド、好ま
しくは10−100ポンドであることができる。ゼオライト
はこれらの条件下では、100回およびさらにそれ以上再
生させることができる。
ないときのゼオライトAと同一条件で再生して水を除
く。再生操作の温度は、たとえば、40ないし700℃、好
ましくは100ないし600℃、より好ましくは200ないし400
℃であることができる。概して、吸着剤は高温では短時
間で効率良く再生させることができる。再生は酸素の無
いところで(すなわち、不活性または還元性ガス中で)
行わなければならない。乾燥させる流体が天然ガスであ
る場合には、都合の良いことに天然ガスは不活性ガスか
ら成ることができる。再生工程のガスの流動方向は水お
よび水銀除去の方向とは逆であるのが好ましい。再生の
流量は、一般に水および水銀除去の場合よりも遥かに小
さい。再生に適当な流量は、たとえば10−106v/vhr、好
ましくは102−105v/vhr、より好ましくは103−104v/vhr
を含む。再生の圧力は、たとえば0−1000ポンド、好ま
しくは10−100ポンドであることができる。ゼオライト
はこれらの条件下では、100回およびさらにそれ以上再
生させることができる。
カルボン酸塩の分解によって銀または金を添加する場
合には、水分吸着能力を著しく失わずに銀または金含有
ゼオライトが許容し得る再生回数はゼオライト中の銀ま
たは金の量には関係しない。他方、AgNO3、またはAuCl3
のような塩によって銀または金をゼオライト中にイオン
交換させる場合には、1%を超えるAgまたはAu、特に5
%を上回るレベルにおいては、前記の再生条件は、水に
対するゼオライトの能力を低下に導くことがある。
合には、水分吸着能力を著しく失わずに銀または金含有
ゼオライトが許容し得る再生回数はゼオライト中の銀ま
たは金の量には関係しない。他方、AgNO3、またはAuCl3
のような塩によって銀または金をゼオライト中にイオン
交換させる場合には、1%を超えるAgまたはAu、特に5
%を上回るレベルにおいては、前記の再生条件は、水に
対するゼオライトの能力を低下に導くことがある。
実施例 実施例1 酢酸銀を用いるゼオライト4A表面における銀の調製 酢酸銀0.1548gを含有する1%酢酸銀水溶液を40−60
メッシュの4Aモレキュラーシーブ10gに1滴ずつ添加す
る。添加する間、銀が確実に均一に添加されるようにシ
ーブを混合し、タンブルする。過剰の水をシーブから蒸
発させ、シーブを真空オーブン中で100℃、60分乾燥し
て、1%のAgを含有するゼオライト4A吸着剤を得る。
メッシュの4Aモレキュラーシーブ10gに1滴ずつ添加す
る。添加する間、銀が確実に均一に添加されるようにシ
ーブを混合し、タンブルする。過剰の水をシーブから蒸
発させ、シーブを真空オーブン中で100℃、60分乾燥し
て、1%のAgを含有するゼオライト4A吸着剤を得る。
実施例2 硝酸銀を用いるゼオライト4A表面における銀の調製 A.H2による還元 AgNO3(0.157g)をH2O 3mlに溶解し、さらにNH4OHを
添加してpHを7.5に調整する。シーブを攪拌しながら、1
0gの40−60メッシュの4Aシーブに、この溶液を徐々に1
滴ずる添加する。過剰の水を蒸発させ、生成物を真空オ
ーブン中で100℃、60分乾燥する。乾燥生成物を空気中
で1℃/分の速度で400℃まで加熱して、400℃に30分間
保持する。瑕焼生成物を、100ml/分の速度で流通するH2
中で340℃まで1℃/分の速度で加熱して還元する。
添加してpHを7.5に調整する。シーブを攪拌しながら、1
0gの40−60メッシュの4Aシーブに、この溶液を徐々に1
滴ずる添加する。過剰の水を蒸発させ、生成物を真空オ
ーブン中で100℃、60分乾燥する。乾燥生成物を空気中
で1℃/分の速度で400℃まで加熱して、400℃に30分間
保持する。瑕焼生成物を、100ml/分の速度で流通するH2
中で340℃まで1℃/分の速度で加熱して還元する。
B.メタンによる還元 還元がH2の代わりにメタンの流れの中で行われる以外
は実施例2を繰り返す。
は実施例2を繰り返す。
実施例3 1%の銀を含有するゼオライト4Aによるガス流からの水
銀の除去 ゼオライト4A押出物を粉砕して40/60メッシュに分級
する。粉砕したゼオライトを実施例1によって酢酸銀水
溶液で含浸させて、乾燥する。銀はゼオライトの重量の
1%を占める。ゼオライトを真空オーブン中、110℃で
1時間乾燥する。
銀の除去 ゼオライト4A押出物を粉砕して40/60メッシュに分級
する。粉砕したゼオライトを実施例1によって酢酸銀水
溶液で含浸させて、乾燥する。銀はゼオライトの重量の
1%を占める。ゼオライトを真空オーブン中、110℃で
1時間乾燥する。
銀含有ゼオライト(0.0705グラム)を内径約1mmの毛
管管中に入れて高さ4cmの層を形成させる。酸素の無い
こところで酢酸銀を分解させるために、層の上に純窒素
ガスを送入して、層を340℃に加熱する。得られたゼオ
ライト4Aは約1%の元素状銀を含有した。
管管中に入れて高さ4cmの層を形成させる。酸素の無い
こところで酢酸銀を分解させるために、層の上に純窒素
ガスを送入して、層を340℃に加熱する。得られたゼオ
ライト4Aは約1%の元素状銀を含有した。
既知量の水銀を含む窒素ガスを25℃で22時間300ml/分
の流量でゼオライト4A/銀の層に通した。これらの条件
はガスの接触時間の3×10-3秒およびガスの毎時の空間
速度の200.000v/vhrに相当する。340℃の窒素雰囲気中
で1ないし2時間加熱してゼオライトを再生した。水銀
除去/ゼオライト再生サイクルをさらに5回繰り返し
た。実験結果は次の通りである。
の流量でゼオライト4A/銀の層に通した。これらの条件
はガスの接触時間の3×10-3秒およびガスの毎時の空間
速度の200.000v/vhrに相当する。340℃の窒素雰囲気中
で1ないし2時間加熱してゼオライトを再生した。水銀
除去/ゼオライト再生サイクルをさらに5回繰り返し
た。実験結果は次の通りである。
吸着/再生サイクルを100回繰り返す。ゼオライト4A/
Agの性能は依然として優れている。
Agの性能は依然として優れている。
実施例4 ガス流体からの水銀の除去に及ぼす水の影響 実施例3に記した実験を3.3%の水分を含む窒素ガス
について繰り返す。ガスの流量は353ml/分であった。実
験結果を次に示す。
について繰り返す。ガスの流量は353ml/分であった。実
験結果を次に示す。
実施例5 ガス流体からの水銀の除去に及ぼすH2Sの影響 窒素が1ppmのH2Sを含有し、流量が375ml/分である。
以外は実施例4に述べた窒素を繰り返す。実験結果は次
の通りである。
以外は実施例4に述べた窒素を繰り返す。実験結果は次
の通りである。
実施例6 高温高圧下のガス流体からの水銀の除去 水および水銀の吸着工程において、圧力が5100kPa(7
25psi)温度が22℃(72゜F)、および流速が1.35mm/分
(4.44ft/分)である以外は実施例3を繰り返す。再生
工程においては、圧力が520kPa(60psi)、温度が343℃
(650゜F)、流速が98mm/分(0.32ft/分)、および時間
が3時間である。窒素はゼオライトとの接触前にHgを0.
267ppb含有し、接触後に0.003ppb含有する。
25psi)温度が22℃(72゜F)、および流速が1.35mm/分
(4.44ft/分)である以外は実施例3を繰り返す。再生
工程においては、圧力が520kPa(60psi)、温度が343℃
(650゜F)、流速が98mm/分(0.32ft/分)、および時間
が3時間である。窒素はゼオライトとの接触前にHgを0.
267ppb含有し、接触後に0.003ppb含有する。
実施例7 炭化水素ガスからの水銀の除去 窒素の代わりに天然ガスを用いて実施例3−6を繰り
返す。実験結果は同様である。
返す。実験結果は同様である。
実施例8 天然ガスからの大規模な水銀の除去 実施例1の方法により調製した1%の元素状銀を含む
ゼオライト4A18160kg(40,000ポンド)の中を上部から
下部に天然ガスを通す。ゼオライト4A18160kg(40,000
ポンド)を含む乾燥室は3.4m×3.4m(11フィート×11フ
ィート)である。0.08ppbの水銀を含む天然ガスを150mm
/秒(0.5フィート/秒)の速度でゼオライトの中を通
す。乾燥室内のガス滞留時間は20秒である。乾燥室下部
の天然ガスは0.01ppb未満の水銀を含んでいる。ゼオラ
イトの水分除去能力は水銀の吸着によって影響されな
い。
ゼオライト4A18160kg(40,000ポンド)の中を上部から
下部に天然ガスを通す。ゼオライト4A18160kg(40,000
ポンド)を含む乾燥室は3.4m×3.4m(11フィート×11フ
ィート)である。0.08ppbの水銀を含む天然ガスを150mm
/秒(0.5フィート/秒)の速度でゼオライトの中を通
す。乾燥室内のガス滞留時間は20秒である。乾燥室下部
の天然ガスは0.01ppb未満の水銀を含んでいる。ゼオラ
イトの水分除去能力は水銀の吸着によって影響されな
い。
実施例9 乾燥室内での元素状銀を含有するゼオライトAの大規模
の製造 大きさが3.4m×3.4m(11フィート×11フィート)の乾
燥室にゼオライト4A18160kg(40,000ポンド)を充填す
る。ゼオライトが水分3180kg(7,000ポンド)を含むよ
うに水と平衡させる。1%酢酸銀溶液545kg(1,200ポン
ド)を湿潤したゼオライトの上部に加える。溶液は層中
をしたたり落ちて深さ610mm(2フィート)になった。
ゼオライトを乾燥し、340℃で3時間加熱して酢酸銀を
分解して元素状銀とする。
の製造 大きさが3.4m×3.4m(11フィート×11フィート)の乾
燥室にゼオライト4A18160kg(40,000ポンド)を充填す
る。ゼオライトが水分3180kg(7,000ポンド)を含むよ
うに水と平衡させる。1%酢酸銀溶液545kg(1,200ポン
ド)を湿潤したゼオライトの上部に加える。溶液は層中
をしたたり落ちて深さ610mm(2フィート)になった。
ゼオライトを乾燥し、340℃で3時間加熱して酢酸銀を
分解して元素状銀とする。
Claims (26)
- 【請求項1】流体から水銀および水を同時に除去するこ
とができる再生可能なモレキュラーシーブにおいて、表
面に0.001ないし15重量%かまたは空洞内に0.001ないし
5重量%の元素状銀または金を含有するゼオライトAか
らなるモレキュラーシーブ。 - 【請求項2】ゼオライトAをカルボン酸銀塩水溶液で処
理し、さらにそのように処理されたゼオライトAを酸素
の無いところで酢酸銀を分解させることができる温度で
加熱することによって、ゼオライトA表面に銀を含浸さ
せる請求項1のモレキュラーシーブ。 - 【請求項3】銀塩が酢酸銀である請求項2のモレキュラ
ーシーブ。 - 【請求項4】処理されたゼオライトAを100ないし600℃
の温度に加熱する請求項2のモレキュラーシーブ。 - 【請求項5】ゼオライトAがゼオライト4Aである請求項
1のモレキュラーシーブ。 - 【請求項6】ゼオライトAがゼオライト5Aである請求項
5のモレキュラーシーブ。 - 【請求項7】ゼオライトAがゼオライト3Aである請求項
5のモレキュラーシーブ。 - 【請求項8】100回以上流体から水銀および水を同時に
除去するために、340℃で1時間加熱することによって
ゼオライトAを再生させることができる請求項1のモレ
キュラーシーブ。 - 【請求項9】ゼオライトAを元素状銀で含浸させる方法
において、分解して直ちに元素状銀とすることができる
銀塩溶液でゼオライトAを処理し、そして含浸させたゼ
オライトAを酸素の無いところで、銀塩を分解させるだ
けの温度で加熱することを含む方法。 - 【請求項10】含浸させたゼオライトAを180℃ないし5
00℃の温度で加熱する請求項9の方法。 - 【請求項11】前記塩が酢酸銀である請求項10の方法。
- 【請求項12】元素状銀をゼオライトAに添加する方法
において、銀塩溶液でゼオライトAを含浸させ、さらに
ゼオライトAの表面に含浸させた銀塩を還元して元素状
銀とすることを含む方法。 - 【請求項13】前記塩が硝酸銀である請求項12の方法。
- 【請求項14】流体から水銀および水を同時に除去する
方法において、流体を効果的な量の請求項1のモレキュ
ラーシーブと接触させ、そして水および水銀を同時に除
去するためにモレキュラーシーブを高温で再生させるこ
とを含む方法。 - 【請求項15】前記流体が炭化水素流体である請求項14
の方法。 - 【請求項16】炭化水素流体がガス状天然ガスである請
求項15の方法。 - 【請求項17】炭化水素流体を、0ないし300℃の温度
および1,000ないし10,000,000v/vhrのガスの毎時の空間
速度でゼオライトAと接触させる請求項14の方法。 - 【請求項18】ゼオライトAを100℃ないし600℃の温度
で再生させる請求項14の方法。 - 【請求項19】モレキュラーシーブがゼオライトAおよ
び元素状銀を含む請求項14の方法。 - 【請求項20】ゼオライトAが0.001ないし10%の元素
状銀を含む請求項14の方法。 - 【請求項21】ゼオライトAがゼオライト4Aである請求
項14の方法。 - 【請求項22】ゼオライトAを酢酸銀水溶液で処理し、
そして100ないし600℃の温度で該酢酸銀を加熱すること
によってゼオライトA表面に元素状銀を含浸させる請求
項14の方法。 - 【請求項23】ゼオライトAが層全体に銀または金で実
質的に均一に被覆されており、流体から水銀および水を
同時に除去することができる0.001ないし15重量%の元
素状銀または金を表面に含有する再生可能なゼオライト
A層。 - 【請求項24】銀または金が流体の流動方向から遠ざか
る層中の2/3に存在する請求項23の再生可能なゼオライ
トA層。 - 【請求項25】ガスから水銀および水を同時に除去する
方法において、表面に0.001ないし15重量%の元素状銀
を含有するゼオライト4Aより成る効果的な量のモレキュ
ラーシーブをガスと接触させ、そして水および水銀を同
時に除去するために高温でモレキュラーシーブを再生さ
せることを含む方法。 - 【請求項26】ガスから水銀および水を同時に除去する
方法において、空洞中に0.001ないし5重量%の元素状
銀を含有するゼオライトAより成る効果的な量のモレキ
ュラーシーブをガスと接触させ、そして水および水銀を
同時に除去するために高温でモレキュラーシーブを再生
させることを含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/232,194 US4892567A (en) | 1988-08-15 | 1988-08-15 | Simultaneous removal of mercury and water from fluids |
PCT/US1989/004050 WO1991004096A1 (en) | 1988-08-15 | 1989-09-18 | Removal of mercury from fluids by contact with activated zeolite a |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04501701A JPH04501701A (ja) | 1992-03-26 |
JP2891493B2 true JP2891493B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=22872211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1510656A Expired - Fee Related JP2891493B2 (ja) | 1988-08-15 | 1989-09-18 | 活性ゼオライトaとの接触による流体からの水銀の除去 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4892567A (ja) |
EP (1) | EP0448562B1 (ja) |
JP (1) | JP2891493B2 (ja) |
AU (1) | AU626593B2 (ja) |
DE (1) | DE68916553T2 (ja) |
DZ (1) | DZ1355A1 (ja) |
WO (1) | WO1991004096A1 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5107060A (en) * | 1990-10-17 | 1992-04-21 | Mobil Oil Corporation | Thermal cracking of mercury-containing hydrocarbon |
US5082569A (en) * | 1990-12-03 | 1992-01-21 | Uop | Removal of metals from liquefied hydrocarbons |
US5120515A (en) * | 1991-01-22 | 1992-06-09 | Mobil Oil Corporation | Simultaneous dehydration and removal of residual impurities from gaseous hydrocarbons |
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DE4140969A1 (de) * | 1991-12-12 | 1993-06-17 | Werner Prof Dr Weisweiler | Verfahren zur abtrennung und gewinnung von quecksilber und quecksilberverbindungen aus gasen |
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WO1994006541A1 (en) * | 1992-09-22 | 1994-03-31 | Arbor Research Corporation | System for separation of oxygen from argon/oxygen mixture |
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