用多孔含碳物质除去和破坏卤代有机化合物和烃化合物的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过在含碳催化剂的存在下在低于约４００℃的温度下完全氧化有机化合物来除去和破坏液体或气体物流中的有机化合物的方法。该方法包括在再生步骤中从含有吸附其上的有机化合物的吸附剂中除去有机化合物，其中在吸附步骤中已先从污染的流体物流中除去有机化合物，并通过在氧的存在下有机化合物与含碳催化剂接触，在氧化破坏步骤中破坏该污染物。该方法包括氧化催化剂可任意地加入过渡金属氧化物，该方法特别适用于完全破坏在污染的地下水中发现的挥发性有机化学品。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及烃化合物和卤代有机化合物的氧化。更具体地讲，本专利技术涉及通过在含碳催化剂存在下，卤代有机化合物和烃化合物的基本完全氧化为二氧化碳、卤代酸和水，从液态和气态物流除去和破坏有机化合物的方法。卤代有机化合物可用于多种目的。在这些物质的大多数的应用中，特别是在它们作为溶剂的应用中，要排除废料。生产和使用这些卤代有机化合物常常导致产生不希望的卤代有机化合物付产物，这造成了卤素和有机化合物的浪废。为进一步加工废的和不希望的卤代有机化合物以得到有用的物质所需要的主要投资常常超过这样的加工的价值，必须排放这些不希望的卤代有机化合物付产物。烃化合物可以用于多种目的，特别是作为燃料、溶剂、脱脂剂、洗涤剂和聚合物前体。烃化合物的最重要来源是石油，通过众所周知的加工技术炼制成单独的烃化合物馏分。烃化合物的很多应用产生污染的气态和液态物流，这些物流一定要排放或加工以便再用。因此，烃化合物有很多的机会被排放到环境中。这些卤代有机物烃化合物的加工和贮存，即使这些化合物的加工者和用户在处理这些化合物时极为精心，也常常由于加工设备的意外的溢出、泄漏和蒸发损失，而导致环境的污染(如土壤、地下水或空气的污染)。因为在水中它们的溶解度及在很多情况下它们的化学稳定性、这些有机化合物的处理是通过释放它们进到大气中或用水把它们冲掉，这就可能引起严重的污染，由某些这样的化合物可能致癌和一般的毒性而导致一些问题。不需要的卤代有机化合物和烃化合物和它们的付产物的一般处理方法主要是陆地上埋藏的方法。另外的处理方法包括海洋排放、开坑燃烧、排入大气和深井处理。但是，这些方法已知是污染土壤、地下水和空气，并且被认为对环境是危险的。另外，这些方法经济上没有吸引力，因为没有通过回收某些有明显经济价值的物质而减少不需要的有机化合物和它们的付产物的处理的费用。因此，合乎要求的是，从环境，特别是从加入供呼吸用的手提空气容器、加工装置控制室、硅片制造厂的“净化室”和其他环境控制的室中的空气中除去这些卤代有机化合物和烃化合物。从环境中除去卤代有机化合物和烃化合物的方法如催化焚化炉法是本
公知的。也已提出了不需要的卤代有机化合物的焚烧。US3，453，073公开了一种从卤代烃中回收卤素的方法，该方法包括在高温下使氯代烃、水和氧通过催化剂，形成碳的氧化物、水和氯化氢。但是，该方法需要高温用的特殊设备，该设备在这样的高温下是稳定的，并且要耐所产生的氯化氢和水的腐蚀。致癌物质如二噁英的产生也是该处理方法的一个严重的障碍。US3，989，806和3，989，807提出了一种从氯代有机化合物中回收氯的方法，该方法包括在含有过渡金属的载体催化剂的存在下，在低于500℃的反应温度下，氯化有机化合物进料与氧或含氧气体进行催化氧化反应。用于该方法的催化载体包括沸石物质和活性氧化铝。用各种催化剂来催化焚烧不合乎要求的烃化合物也是公知的。通过用空气、氮气或其他携带烃的气体物流进行逆流气提从液体中除去要破坏的烃化合物。常常把一种气体如空气通过污染的土壤中除去烃。然后，该含烃蒸汽的气体通过该催化剂，一般地在高温(明显地高于250°-300℃)下，停留时间要足以氧化该烃。除了加热催化剂、反应物和反应物携带的惰性物质(如空气中的氮和氧)引起的附加的能耗之外，这样的高温方法需要制造该加工装置的材料能够耐使用的温度。另外，在较高的温度下，有产生有毒的或者有害的组分的可能性，例如如果在氧化过程中存在氮时产生的NOx，其在低温下通常是不会产生的。完全氧化气态烃混合物的催化剂公开在DD280，395中。该催化剂含有一种氧化组分，优选CuO，和一种吸附组分，优选硅铝酸盐。优选的加工温度是407°-579℃。在US5，149，342中公开了一种由充满了溶剂的空气吸附的再生释放的污染物的处理和溶剂回收体系。该体系包括再生的物流的冷凝和冷却、通过倾析、相分离、液体萃取和蒸馏步骤回收溶剂/污染物及焚化活性炭吸附剂中的未回收的污染物。US4，689，054公开了从上涂料的小室中的气载污染物的除去和处理体系，该体系包括把污染物吸附到活性碳上、再生吸附剂、通过各种分离、提纯和蒸馏步骤回收再生的流体和在700°-2500°F焚烧该污染物。在ChemicalEmgineering99(8)，19(1992年8月)中公开了把废水物流中的挥发性有机化合物(VOC)转化为二氧化碳和水的催化方法。所公开的催化剂是在碳载体上的铂或钯，该碳载体用聚四氧乙烯涂覆;该催化剂通蒸汽而不通过液体。烃和卤化有机化合物的吸附剂也是可以买到的。再生用于从水、土壤或空气中除去有害的有机化合物的饱和的吸附剂和催化剂的方法是公知的。一般的再生方法包括蒸汽再生、超载的催化剂和溶剂再生。这些方法的缺点是，虽然吸附剂或催化剂可以被再生，但是，蒸汽或溶剂流出物流仍被有害的有机化合物污染，并且在处置前必须进行加工。因此，需要有一种对环境安全的处理卤化有机化合物和烃化合物的方法，该方法不需要附加的使环境进一步污染的分离步骤(例如倾析、液/液萃取、蒸馏等)，该方法不消耗大量的能量(如冷凝和在焚化中包括的再加热/再蒸发的步骤)，并且该方法不需要高的操作温度和特殊的耐温/耐腐蚀的结构材料(如在约500°-1000℃操作的常规焚化炉)。本专利技术克服了以前的有机化合物处理方法的很多缺点。本专利技术的一个目的是提供一种除去和破坏在已被与其他的污染物(如土壤、水或空气)接触所污染的流体物流中的有害的卤代有机化合物和烃化合物的方法，该方法在处理过程中有最少数目的分离/处理步骤，有降低的能量消耗，并有不需要用特殊设备的比较低的操作温度。本专利技术提供一种破坏有机化合物的方法，该方法包括使载体通过吸附剂，并使脱离吸附剂的有机化合物作为富有机化合物载体物流转移，从含有吸附其上的有机化合物的吸附剂中除去有机化合物，然后使富含有机化合物载体物流通过一个或多个反应器来氧化该有机化合物，在反应器中，包括在过量的氧、空气或蒸汽与空气或氧的混合物的存在下，使该富含有机化合物载体物流与催化剂接触，所述催化剂由含碳物质组成，含碳物质的表面积、孔径大小、氧化还原活性、酸性和孔体积要在低于约400℃的温度下足以达到该有机化合物完全氧化。本专利技术的另一方面提供一种方法，该方法包括一个吸附步骤，在该步骤中流体物流通过一种或多种吸附剂以从流体物流中除去有机化合物，一个再生步骤，在该步骤中使一种载体通过该吸附剂，并把离开吸附剂的有机化合物作为富含有机化合物载体物流转移，以从吸附剂中除去有机化合物，和一个氧化破坏步骤，在该步骤中，该富含有化合物载体物流通过一个或多个反应器，在反应器中包括在过量的氧、空气或蒸汽与空气或氧的混合物存在下富含有机化合物载体物流与催化剂接触，所述催化剂由含碳物质组成，该含碳物质的表面积、孔径大小、氧化还原活性、酸性和孔体积要在约低400℃的温度下足以达到该有机化合物的完全氧化。在本专利技术的另一个方面中，该催化剂可以加入添加剂以提高催化活性，在这种情况下，该添加剂选自酸性氧化还原活性过渡金属化合物、金属氧化物、金属氧卤化物、形成金属氧化物和金属氧卤化物的前体和它们的混合物。本专利技术是建立在发现含碳的吸附催化剂用于在基本上完全催化氧化某些有机化合物的基础上。在整个说明书和权利要求书中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机化合物的破坏方法，包括：（ａ）通过使一种载体通过吸附剂，并把离开吸附剂的有机化合物作为一种富含有机化合物载体物流转移，这样从含有吸附其上的有机化合物的吸附剂中附去有机化合物；和（ｂ）使富含有有机化合物载体物流通过一个或多个反 应器来氧化该有机化合物，在反应器中，包括在过量的氧、空气，或蒸汽与空气或氧的混合物的存在下，该富含有机化合物载体物流与催化剂接触，所述催化剂由含碳物质组成，该含碳物质的表面积、孔径大小、氧化还原活性、酸性和孔体积要在低于约４００℃的温度下足以达到完全氧化该有机化合物。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：BM罗森伯姆，WH布伦德雷，DA普兰茨，SG马罗尔多，
申请(专利权)人：罗姆和哈斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]