本发明专利技术涉及一种通过氢化物气体与干燥剂在有效除去水的条件下接触而从氢化物气体且特别是氨中除去水的方法的改进。使用包含至少一种第１族的金属氧化物和至少一种第２族的金属氧化物的金属氧化物的混合物作为干燥剂，该方法有效地将氢化物气体中的水含量减少到痕量级。
【技术实现步骤摘要】
从氨中除去水的方法
本专利技术涉及一种对从氢化物气体，特别是氨和惰性气体中除去水的方法的改进。
技术介绍
超高纯度氨(NH3)被用于电子工业，用于集成电路(IC)和发光二极管(LED)的制造。水是主要的杂质之一，其必须被除去直至浓度为十亿分之(ppb)40或更少。即使在氨制造工艺中可以实现这样低的水浓度，在随后的装运、处理或使用时，仍可能造成污染。需要在线使用(point-of-use)(用于散装物流)或嵌入式(built-in)(用于筒装物)的纯化器，其包括干燥剂，以便确保水浓度在使用之前为40ppb并且通常为更少的含量。在现有技术中有许多物理和化学吸附方法，用于从氢化物气体例如氨和惰性气体中除去水以及其它含氧杂质。下面的专利和论文是所述现有技术的代表。US 5,536,302教导了通过由注入约10-90重量％的碱金属氧化物或碱土金属氧化物的多孔还原支持物组成的吸附剂来从惰性气体例如氮气和氧气除去痕量级氧的一种方法。所述氧化物由金属盐形成，例如，硝酸盐、乙酸盐、苯甲酸盐、乳酸盐，等等。所述金属包括铯、钠、钾和钡。WO 97/06104公开了一种通过由以7∶1和1∶1的重量比存在的金属铁和锰组成的吸气材料来从氨中除去氧的方法。通过与干燥材料接触，在所述除氧工艺的下游除去水分。干燥材料的例子包括氧化钡、氧化钙、氧化锶或3A沸石。US 6,461,411公开了一种用于从基质氢化物、惰性气体和非反应气体包括氨、膦和胂等中将微量杂质(例如二氧化碳和水)清除到ppb和ppt水平的方法，该方法通过在惰性气体下与由热活化的未改性有机氧化铝和热活化的改性无机氧化铝组成的活化气体净化剂相接触。改-->性氧化铝是通过用IA或IIA族金属的碱性盐例如氧化物、氢氧化物、碳酸盐、乙酸盐或草酸盐来处理有机和无机氧化铝所形成的。US 6,241,955公开了一种从氢化物气体中除去气态污染物(例如，氧和水)的方法，该方法通过气流与大量高表面积的还原性金属氧化物接触，其中金属氧化物的氧化态低于其最高氧化态，但不低于其最低氧化态。虽然也可以使用钡、钙、铁、锂，钾，铼、钠、锶、钛，钨和钒的氧化物，但是优选例如锰或钼的氧化物。JP 9-142833公开了从氨中除去水的方法，该方法通过气体与含有BaO或含有BaO和CaO混合物(BaO作为主要成分)的吸附剂接触，从而经过与金属氧化物的化学反应除去水。EP 1,176,120公开了从氨中将水以及其它杂质除至含量小于0.1ppm的方法，该方法通过氨与多孔载体上具有氧化锰和/或氧化镍作为活性成分的吸附剂接触，然后和沸石接触。吸附剂是通过在温度高于5000℃(对于锰)和高达3500℃(对于镍)的氢中还原金属氧化物制备的。氨可以进一步经过孔隙直径在4-10埃之间的合成沸石床来除去氧、二氧化碳和水分。EP 0 484,301 B1和EP 0 470,936 B1描述了从氨中除去氧以及其它杂质气体的方法，该方法通过使用由不同量的锆(Zr)、钒(V)和铁(Fe)组成的金属合金的氢化吸气剂，优选组成为70％Zr、24.6％V和5.4％Fe。US 6,110,258和US 6,395,070公开了从气体，特别是酸性气体中除去水的方法，该方法是通过气体与二氧化硅和铝的比例在大约10以上的沸石接触。在沸石与气体接触之前先将沸石加热到温度650℃以上。US 4,983,363描述了从各种气体，例如胂、膦和氨中除去水、氧以及其它杂质的装置，是通过与包括带有阴离子(对杂质有反应活性)的高表面积载体的清除剂接触。U.S.5,531,971公开了通过与沉积在聚合的或大网络的聚合物载体上的热解金属净化剂接触来提纯气流例如氢气、氢化物气体和氮气的方法。热解金属选自元素周期表中的IA族。通过沸石例如A和X的物理吸附同样广泛地用作除去水的方法。-->这些物理吸附剂是有效的并且具有良好的惰性气体提纯能力。但是，它们的效率和从氨以及其它氢化物气体中除水的能力是不够的。因此，需要有效除去水的新的吸附剂。
技术实现思路
本专利技术涉及一种在从氢化物气体，特别是氨和惰性气体中除去水的方法中的改进，其是通过将氢化物气体或惰性气体与干燥剂在有效除去水的条件下接触。用于显著地将所述氢化物或惰性气体中的含水量降至痕量级的改进在于使用最大氧化态的至少一种第1族的金属氧化物和至少一种第2族的氧化物作为干燥剂。通过实施本专利技术可以获得显著的优点，代表性的优点包括：从氨以及其它氢化物气体中将水和二氧化碳清除至基本上不能检测的界限的能力，例如，减少到40ppb和更少；和使用在极低水分压条件下对水具有很高亲合力、大容量和良好的水吸收动力学的清除剂的能力。本专利技术的基础是，已经发现通过将气态氢化物或惰性气流经过含有至少一种碱金属氧化物和至少一种碱土金属氧化物的混合物的干燥吸附剂，可以将氢化物和惰性气体，特别是氨中的水清除到痕量级。在此使用的术语“痕量”是指大约40ppb或更少的水。如果残留痕量级的二氧化碳，这些二氧化碳也可以通过该干燥剂除去。这些吸附剂常常结合进在线使用纯化器和嵌入纯化器以依照要求除去杂质水。典型地，氢化物气体和惰性气体释放到含水量百万分之500(ppm)，通常是100ppm和更少的吸附剂体系中。在准备释放气体的起始方法中，通过低温方式或使用沸石吸附剂来降低含水量。许多应用，特别是在电子工业，要求氢化物气体的水含量在ppb级范围，例如，低于40ppb(检测极限)并且越低越好。虽然很多干燥吸附剂可以将氢化物气体的含水量降至40ppb级和40ppb以下，但是这些干燥吸附剂常常在低水分压下没有足够的容量以适于在例如在线和大批纯化中应用。-->应用于本专利技术的干燥吸附剂包含碱金属氧化物和碱土金属氧化物的混合物。碱金属氧化物可以包含氧化锂、氧化钠、氧化钾、氧化铯，和碱土金属氧化物可以包含氧化镁、氧化钙、氧化钡和氧化锶。根据需要可以包括与干燥剂结合的其它金属氧化物，包括氧化锰、氧化镍和氧化铁。通过先用对应金属盐的水溶液或非水溶液浸渍载体，将包含作为干燥吸附剂的第1族和第2族的金属氧化物的混合金属氧化物负载到惰性载体上。合适的金属盐的例子是硝酸盐、草酸盐、苯甲酸盐、乳酸盐、酒石酸盐、乙酸盐、琥珀酸盐和甲酸盐。虽然优选水，但是其它溶剂也能用于溶解金属盐，这些溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮或醚。使用本领域公知的方法可以完成用盐水溶液浸渍载体，例如，初期润湿、喷雾浸渍和热自发分散。浸渍载体在某种意义上是实现基于载体和混合金属氧化物的总重，混合金属氧化物的重量负载占大约10至大约90％，优选30-40％(以重量计)的有效方法。使用载体允许增加对干燥剂的表面积和给予存在于气体中痕量级的水更好的接触。 浸渍后，在大约50℃至120℃将载体-盐复合物干燥大约2至16小时。然后，通过在流动气体中加热来活化干燥的浸渍载体，例如，在空气中，温度大约为200℃-600℃，典型地为400至550℃，将盐分解成对应的氧化物。活化期间流动氧化性气体的停留时间取决于活化温度，大约是0.5至30秒；优选10秒。通过保持复合材料在金属盐的分解温度或分解温度以上至少约1小时，本文档来自技高网...
【技术保护点】
在从氢化物或惰性气体中除去水的方法中，包括将所述氢化物或惰性气体的气流与有效量的干燥剂在有效吸附所述水分的条件下接触，对该方法的改进包括： 利用包含至少一种第１族的金属氧化物和至少一种第２族的金属氧化物的金属氧化物的混合物作为干燥剂。
【技术特征摘要】
US 2003-12-8 10/7305051、在从氢化物或惰性气体中除去水的方法中，包括将所述氢化物或惰性气体的气流与有效量的干燥剂在有效吸附所述水分的条件下接触，对该方法的改进包括：利用包含至少一种第1族的金属氧化物和至少一种第2族的金属氧化物的金属氧化物的混合物作为干燥剂。2、权利要求1的方法，其中金属氧化物的混合物分散在多孔载体上。3、权利要求2的方法，其中第1族的碱金属氧化物选自钠、钾、锂和铯的氧化物。4、权利要求3的方法，其中第2族的金属氧化物选自钙、镁、锶和钡的氧化物。5、权利要求4的方法，其中多孔载体的表面积至少为100m2/g。6、权利要求5的方法，其中载体是氧化铝。7、权利要求4的方法，其中形成金属氧化物的活化温度是200-600℃。8、权利要求4的方法，其中干燥剂选自K2O/MgO和Cs2O/MgO。9、权利要求4的方法，其中第1族的碱金属氧化物与第2族的碱土金属氧化物的摩尔比为0.1-10。10、权利要求9的方法，其中第1族的碱金属氧化物与第2族的碱土金属氧化物的摩尔比为0.3-5。11、权利要求10的方法，其中混合金属氧化物的...
【专利技术属性】
技术研发人员：RL姜，RD惠特利，吴定军，CC董，MB劳，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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