[發(fā)明專利]用于從廢氣中去除汞的吸附劑

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010189333.5
• 申請(qǐng)日: 2006-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN101829543A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·-C·曹;S·J·蓬托尼奧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 普萊克斯技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B01J20/20
• 分類號(hào): B01J20/20;B01J20/30;B01D53/86;B01J20/04;B01J27/08;B01J27/138;B01D53/64
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 龐立志;林毅斌

本申請(qǐng)是2006年3月13日提交的題為“用于從廢氣中去除汞的吸附劑”的PCT/US2006/008895號(hào)發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)，原申請(qǐng)進(jìn)入中國(guó)國(guó)家階段獲得的國(guó)家申請(qǐng)?zhí)枮?00680016613.8。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及用于從廢氣流中去除汞的催化吸附劑和這種催化吸附劑的制備方法。

背景技術(shù)

汞對(duì)人類和環(huán)境的毒性是長(zhǎng)期已知的。例如已知汞暴露會(huì)對(duì)人體造成神經(jīng)損害。在1950′s在Minamata，Japan發(fā)生了汞的有害影響的特別破壞性實(shí)施例，其中乙醛制備的有機(jī)汞副產(chǎn)物被排放到當(dāng)?shù)睾常摳碑a(chǎn)物被魚吸收并代謝。通過(guò)食用該海灣的魚，報(bào)道了當(dāng)?shù)鼐用裰袕V泛的神經(jīng)系統(tǒng)損害和出生缺陷。

用于各種燃燒工藝的煤通常包含約0.1ppm的汞。僅在美國(guó)，每年有50噸的汞作為煙道氣中的蒸汽被排放。經(jīng)過(guò)化學(xué)和生物處理，這種汞可以被千倍濃縮到魚中，由此以有害的水平進(jìn)入人類的食物供應(yīng)中。

從空氣、水、天然氣和其它工業(yè)物流中去除痕量汞的努力具有長(zhǎng)期的歷史，然而，從煤燃燒廢氣物流中去除汞是非常不同的問(wèn)題。

用于從室溫下的空氣或烴中去除汞的現(xiàn)有技術(shù)通常與從廢氣流中去除汞具有有限的相關(guān)性。汞具有較高的原子量，吸附溫度是重要的問(wèn)題。在室溫下，與碳進(jìn)行分散相互作用足以使汞原子穩(wěn)定。在約300°F(很多廢氣物流的溫度)下，然而，物理吸附不再能夠抑制揮發(fā)的元素汞。

此外，與快速運(yùn)動(dòng)的廢氣流的足夠的接觸時(shí)間是汞去除的另一問(wèn)題。廢氣從燃燒產(chǎn)生到通過(guò)排氣管釋放的總時(shí)間通常小于10秒。作為分散的粉末，其中飛行在廢氣中的吸附劑為約2秒，或者作為在袋式集塵器中袋上的濾餅，廢氣和由過(guò)濾器捕獲的活性碳之間的接觸時(shí)間小于1秒。

對(duì)通過(guò)廢氣清潔的活性和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的需求不能適當(dāng)通過(guò)常規(guī)填充床適當(dāng)測(cè)試。常規(guī)的填充床不足以進(jìn)行廢氣清潔，因?yàn)閺U氣的體積很大，用于將其壓縮并將其推過(guò)填充床的費(fèi)用過(guò)高。對(duì)于“飛行中吸附”或“過(guò)濾吸附”，與廢氣的接觸時(shí)間比常規(guī)的填充床的量級(jí)小很多。因此，常規(guī)填充床的測(cè)試結(jié)果對(duì)廢氣具有有限的相關(guān)性。

涉及從廢氣中去除汞的其它問(wèn)題包括廢氣流中降低濃度含量的汞。廢氣流中汞的含量為μg/m³級(jí)別，而在很多其它工業(yè)工藝中的汞含量在mg/m³的級(jí)別(例如垃圾焚化)。很多早期的工作涉及非煤燃燒鍋爐的蒸汽，認(rèn)為包含5μg/m³范圍內(nèi)的汞的排放物是完全純化的。這比廢氣中汞的最初濃度并不低多少。

首先，現(xiàn)有技術(shù)將汞的吸附認(rèn)為是在吸附劑和汞之間的問(wèn)題。盡管在室溫下的空氣和烴物流中確認(rèn)如此，但廢氣包含高極性或活性的組分，其可以對(duì)汞的去除同時(shí)扮演干擾和允許的角色。一種用于廢氣的典型組成包括約：6％O₂、12％CO₂、8％H₂O、1600ppm?SO₂、400ppm?NO、50ppm?HCl、20ppm?NO₂和12μg/m³的元素汞。

現(xiàn)有技術(shù)中從煤燃燒鍋爐的廢氣中去除汞的嘗試包括各種技術(shù)。一種方法集中在在燃燒之前將鹵化物鹽添加到煤中，使得燃燒過(guò)程產(chǎn)生鹵化氫氣體，然后將粉末碳在下游以較低溫度注入到廢氣中。通過(guò)鹵化氫氣體、活性碳和汞之間的相互作用捕獲一些汞。另一種方法為將鹵化氫或鹵素與活性碳一起添加到較低溫度的廢氣中。

Karlsruhe(1934)的美國(guó)專利號(hào)1,984,164提出用浸漬鹵素的碳或硅膠或其它吸附劑用于從室內(nèi)空氣中去除汞。其它現(xiàn)有技術(shù)的嘗試包括在燃燒之前將鹵化物鹽添加到煤中，由于這些鹽已知是非常穩(wěn)定的。該燃燒過(guò)程將鹵化物氧化為鹵素，進(jìn)一步與氫氣反應(yīng)生成鹵化氫。例如，F(xiàn)elsvang等(1995)的美國(guó)專利號(hào)5,435,980建議在燃燒之前或燃燒過(guò)程中將氯化物或含氯的物質(zhì)添加到煤中，或者將HCl添加到干燥-吸收區(qū)域內(nèi)或其上游的廢氣中。

Nelson，Jr的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?004/0003716?A1公開了一種用于從燃燒器中去除汞和含汞化合物的方法，通過(guò)將吸附劑添加到該廢氣流中。通過(guò)用含溴氣體處理含碳基體制備吸附劑。溴氣體通過(guò)吸入、攝取或皮膚接觸已知是非常有毒的。HBr已知也是腐蝕性的。此外，溴和HBr化合物是由活性的，能夠容易地添加到烯烴中。此外，溴是對(duì)芳香族化合物有活性的。