[發明專利]一種用于脫除煤氣中單質汞的吸附劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201610227368.0
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN105688819A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 王鈞偉;董彥杰;沈園園;秦偉;張慶平;方雯
• 申請（專利權）人: 安慶師范學院
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C10K1/32
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技術領域

本發明屬于煤氣凈化技術領域，涉及煤氣中單質汞的脫除凈化，具體是一種用于脫除煤 氣中單質汞的吸附劑及其制備方法。

背景技術

我國是能源消耗大國，煤炭在一次能源結構中占70％左右，且我國以煤為主的能源結構 在今后相當長時期內不會改變，預計到2050年煤炭的利用仍將占50％以上。汞是煤中含有的 痕量重金屬元素之一，在煤炭利用過程中會從煤中釋放出來，能夠飄浮在空氣中長途遷移， 并可通過食物鏈進入人體，由于其毒性及生物累積性，會對生態環境和人體健康產生嚴重危 害。全球每年排放到大氣中的汞約為5000噸，其中4000噸是由人類活動造成的。聯合國環境 規劃署的調查結果表明，煤炭的利用是最大的人為汞排放污染源。煤炭利用過程中的汞污染 控制，已受到世界各國的普遍重視。

煤氣化是清潔、高效利用煤炭的重要途徑，也是目前應用最為廣泛的潔凈煤技術。煤氣 的應用領域非常廣泛。煤氣化過程中，煤中的Hg會大部分以氣態Hg⁰和Hg²⁺化合物的形式釋 放進入氣相。煤氣中的Hg在煤氣的后續利用過程中會對管道、設備、催化劑以及生態環境和 人體健康造成危害，因此必須在粗煤氣使用之前將其凈化脫除。煤氣脫除Hg已成為煤炭清潔 利用的重要課題之一，引起人們的廣泛關注。

煤氣中Hg的形態受煤氣化過程中反應氣氛的影響較大，主要以氣態的Hg⁰和Hg²⁺化合物 的形式存在。Hg²⁺易溶于水，可以較容易地進行脫除。Hg⁰約占氣態Hg的40-60％，由于其揮 發性高且難溶于水，難以被現有的煤氣凈化裝置脫除，因而成為煤氣中Hg凈化脫除的難點和 重點。

目前，人們對煤氣化過程中Hg的釋放研究較多，但對于煤氣脫除Hg技術的研發還處于起 始階段，還缺乏有效的脫除方法，尚未形成經濟有效的控制技術。對于煤氣中Hg的脫除技術 的研發，還主要是借鑒燃煤煙氣脫除Hg技術，目前研究較多的是吸附劑吸附法。

吸附劑吸附法主要是采用吸附劑吸附煙/煤氣中的氣態Hg⁰和Hg²⁺，使它們富集于吸附劑 上成為吸附態Hg，然后經除塵裝置捕獲，以達到煙/煤氣脫Hg的目的。活性炭是目前研究和 使用最廣泛的吸附劑，利用向煙氣中噴入粉末狀活性炭脫除Hg的方法已經開始應用到工業 中。活性炭對Hg的脫除主要是靠物理吸附，受煙氣溫度及成分的影響很大。運用化學方法對 活性炭進行改性，可增強其對Hg的吸附能力。活性炭噴射技術的實際應用仍有一些問題必須 解決：活性炭與煙氣的接觸時間短、活性炭利用率低、消耗量大，成本很高。美國環保署(EPA) 和美國能源部(DOE)的估算結果表明：如采用活性炭噴射方式脫除燃煤煙氣中的Hg，每脫 除1鎊Hg需耗資2.5-7萬美元。鑒于利用活性炭脫除Hg的費用過高，研究人員開始研發新型、 價格低廉的吸附劑。

近年來的研究發現，金屬氧化物及負載的金屬氧化物具有脫除煤氣中Hg的活性。Wu等研 究了Fe₂O₃吸附劑對煤氣中Hg⁰的脫除(S.Wu，M.Uddin，E.Sasaoka，Characteristicsofthe removalofmercuryvaporincoalderivedfuelgasoverironoxidesorbents.Fuel85(2006) 213-218.)，發現Hg⁰可與H₂S在吸附劑上反應生成HgS，但該吸附劑只能在較低溫度60-100℃ 下保持較好的脫除Hg⁰效果。中國專利CN102430383B公開了一種負載Fe、Zn和/或Pd的氧化 物的y-Al₂O₃吸附劑，該吸附劑可同時脫除中溫煤氣中H₂S和Hg，煤氣中H₂S的脫除率最高可達 90％以上，Hg的最佳脫除效率可達到60％以上。

發明內容

本發明的目的是針對現有煤氣汞污染控制技術的缺乏與不足，提供一種成本低廉、制備 簡單、可高效脫除煤氣中Hg⁰的Fe₂O₃/炭質載體吸附劑。