[發明專利]一種新型脫汞催化劑

無效

• 申請號: 201110438877.5
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102764655A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 韓粉女;許琦;倉輝;郁桂云;蔡照勝;陸玉
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J23/22;B01D53/86;B01D53/64
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技術領域

本發明屬于分離技術領域，可用于煙氣脫單質汞。

背景技術

近年來，人們注意到煤燃燒過程中產生的有害金屬元素對環境有較大的影響，其中汞就是危害極大的元素之一。由于汞在環境和生物體內具有特別高的積累性，因此即使是在濃度非常低的情況下，它對人類和野生動植物也有相當大的毒性，美國環保局將汞定義為一種具有高度危險的元素。燃煤鍋爐作為造成環境汞污染的主要人為排放源(根據美國環保署的數據，大氣環境中約31％的汞來自于燃煤電廠的煤燃燒，人為汞排放源居第一位^[1])，已經在世界范圍引起廣泛關注。通常燃煤電站的汞排放濃度在0.8～5μg·m^-3之間，大氣汞濃度在2～5ng·m^-3之間。盡管汞排放濃度看起來很低，但是相對大氣汞濃度來說很高了，約高400～1000倍。世界范圍內煤中汞含量一般在0.012～0.33mg·kg^-1，平均汞含量約為0.13mg·kg^-1，我國煤中汞的平均含量為0.22mg·kg^-1[2]。我國一次性能源以煤炭為主，每年的煤炭消耗量在20億噸左右，1995年全國燃煤共排放汞302.9噸，其中向大氣中排汞量為213.8噸，排入灰渣及產品中的汞為89.07噸。自1978至1995年，我國燃煤工業累計向大氣排放汞達到2493.8噸，汞排放量的年平均增長速度為4.8％，其中汞排放最大的行業為電力。1999年～2003年燃煤電站煤炭消耗量平均每年遞增9.3％，向大氣的汞排放量年平均增長率達到了9.59％。隨著經濟的快速增長，用于電力行業的燃煤量在逐年增長，因此造成了向大氣的汞排放量每年都在遞增的現狀，所以控制燃煤煙氣中的汞排放已成為控制大氣中汞的一個主要方向^[3]。

燃煤煙氣中的汞主要以顆粒汞、氣態二價汞和單質汞三種形式存在，其中顆粒態汞易被除塵設備收集，氣態二價汞易溶于水且易附著在顆粒物上，可以被常規的污染物控制設備除去，例如濕式煙氣脫硫裝置、慣性除塵器、靜電除塵器或布袋除塵器。相反，元素態汞極易揮發且難溶于水，因而煙氣脫硫裝置、顆粒物控制系統很難捕獲元素態汞。基于汞的這些特點以及當前燃煤煙氣汞的污染現狀，目前研究者們提出了各種各樣的汞的控制技術，主要有除塵設備脫汞技術、吸附劑脫汞技術、催化氧化技術、濕法煙氣脫硫法裝置脫汞技術、溶液吸收法脫汞技術以及其它一些脫汞技術。靜電除塵器除汞能力有限，布袋除塵器能除去約70％的汞，但由于受煙氣高溫影響，同時自身存在濾袋材質差、壽命短、壓力損失大、運行費用高等限制了除塵設備脫汞技術的使用^[4，5]。濕法煙氣脫硫法裝置脫硫設施溫度低，有利于二價汞的吸收，是目前最有效的凈化設備，但該設施除單質汞能力小。吸附法是目前研究的最多的脫汞方法，吸附劑有活性炭、飛灰、鈣基吸附劑、沸石材料等。研究的最多的是改性活性炭，活性炭法汞的脫除效率高，但費用高；飛灰、鈣基吸收劑費用低，但是對單質汞脫除效果一般。目前這些新型吸附劑的研究尚處于實驗室研究階段，并且向煙氣中添加吸附劑的方法需要增加新的設備，同時大大增加了后續粉塵處理量和處理的成本^[6]。

最近許多研究者研究催化劑脫汞，這些催化劑包括SCR催化劑、金屬及金屬氧化物、光催化劑。研究表明，SCR催化劑可以將元素汞氧化成二價汞，尤其是在氯化氫存在的條件下，但氨氣的存在嚴重地阻礙了汞的氧化，同時SCR系統對單質汞的氧化程度同煙氣中氯化氫的含量密切相關^[7-9]，目前SCR催化劑在工業上主要應用于煙氣脫硝；金屬氧化物需要負載在載體上才能夠脫汞，通常使用的載體為二氧化鈦、二氧化硅以及活性炭等，但該類催化劑容易容易中毒，難以再生，成本太高難以實現工業化^[10-12]；光催化劑脫汞率達到99％，但該項技術的成本比活性炭脫汞技術還高，因此該技術的工業化比較困難^[13]。

參考文獻：

[1]Office?of?Air?Quality?Planning?and?Standards?and?Office?of?Research?and?Development，U.S.Environmental?Protection?Agency.Mercury?Study?Reportto?Congress?Volume1：Executive?Summary.

EPA-452/R-97-003[R].Washington?DC：U.S.Government?Printing?Office，1997.