用于除汞的吸附剂的制作方法_3

文档序号:8286955阅读:来源:国知局
面积,例如对于纯净材料来说大于100m2/g。高表面积 材料可以为酸性气体或SOx减除提供改进的动力学和能力,同时补充卤素化合物和其他添 加的氧化剂以提供元素汞的氧化。由于碱剂是高度极性材料,其可能与水结合或键合,因此 在各种不同实施方式中,碱剂可以与主要汞吸附剂作为物理混合物组合,并且一般可以不 存在于吸附剂表面上或不包含在吸附剂孔眼结构中。
[0032] 在其他实施方式中,可以将汞吸附材料用一种以上妨碍水的吸收和运输的疏水性 增强剂或实现类似结果的其他吸附剂处理方法进行处理,以增强吸附材料的疏水性。实施 方式不限于被处理的汞吸附材料的类型或用疏水性增强剂处理汞吸附材料的方式。例如, 在某些实施方式中,可以将汞吸附材料用一定量的可以与表面形成永久键合的一种以上元 素卤素进行处理。元素卤素可以是任何卤素例如氟(F)、氯(Cl)或溴(Br),并且在一些实 施方式中,元素卤素可以是氟(F)。在其他实施方式中,汞吸附材料可以用疏水性增强剂例 如氟盐、有机氟化合物或含氟聚合物例如TEFLON?处理。
[0033] 在这样的实施方式中,可以通过将汞吸附材料与有机氟化合物或含氟聚合物一起 研磨,来实行处理。在其他实施方式中,可以将用作汞吸附材料的炭吸附剂用无机酸例如但 不限于盐酸、硝酸、硼酸和硫酸,在高温例如高于约400°C或高于600°C或高于800°C下进行 处理。对于这样的处理来说,酸的浓度不是关键的,并且可以使用低至1. 0重量百分数以下 的浓度。不希望受到理论限制,这样的处理可以增强疏水性并降低在氧和水存在下二氧化 硫向硫酸的催化氧化的活性。这样的处理的迹象,可以在高的接触pH以及单独的炭与未经 这样的处理的相同炭相比分解过氧化氢的趋势减少中发现。
[0034] 吸附材料可以以本领域中已知的任何方式与氧化剂、含氮化合物、疏水剂、酸性气 体抑制剂或其他除汞剂(合称为"添加剂")组合。例如,在某些实施方式中,可以通过浸渍 将一种以上添加剂导入到吸附材料的表面上,在浸渍中,将吸附材料浸泡在添加剂的液体 混合物中,或者将添加剂的液体混合物喷洒或以其他方式涂覆到吸附材料。这样的浸渍过 程产生添加剂被分散在吸附材料表面上的吸附材料。
[0035] 在各种其他实施方式中,吸附材料的处理可以与一种以上添加剂作为干燥混合物 合并,其中吸附剂粒子被分开并与具有基本上相同尺寸的添加剂粒子脱离。例如,在某些 实施方式中,可以通过将活性炭与一种以上添加剂共同粉碎至小于或等于约12 μπκ小于或 等于约10 μπι或小于约7 μπι的平均粒径(MPD)来提供。不希望受到理论限制,通过共同 粉碎来减小吸附剂和添加剂的平均粒径,允许吸附剂和添加剂紧邻,但是添加剂不被包含 在吸附剂孔眼结构内。已发现这些干燥混合物在促进快速和选择性的汞吸附中惊人地有 效。已显示,当将吸附剂的所有组分合并并共同粉碎或以其他方式减小尺寸至小于或等于 约12 μπι的平均粒径时,这种效应特别有效。共同粉碎可以通过任何手段来进行。例如,在 各种不同实施方式中,共同粉碎可以使用碗磨机、滚磨机、球磨机、喷磨机或其他磨机或本 领域技术人员已知的用于减小干燥固体粒径的任何粉碎装置来进行。
[0036] 尽管不希望受到理论限制,但小的MH)可以在卤化物有效地氧化汞的同时提高汞 吸附的选择性。因此,吸附材料和添加剂的干燥混合物可以允许在注入的吸附剂中包含更 高百分率的活性卤化物和碱剂。通过用添加剂的水性溶液进行处理而用添加剂浸渍的汞吸 附剂,例如可商购的含溴炭吸附剂、特别是用元素溴浸渍的炭吸附剂,可以只在吸附剂的表 面上保留低百分率的添加剂,并且浸渍倾向于堵塞多孔汞吸附剂的孔眼,减少可用于汞吸 附的表面积。相反,干燥混合物中的添加剂百分率可以高于约IOwt. %、高于约15wt. %、高 于约20wt. %或高于约30wt. %并且高达约50wt. %、高达约60wt. %或高达约70wt. %,并 且不表现出汞吸附效率的降低。
[0037] 尽管在某些实施方式中共同粉碎是有用的,但吸附材料和添加剂可以通过任何方 法合并。例如,在某些实施方式中,吸附材料和一种以上添加剂可以通过将材料掺混或混合 成单一汞吸附剂来合并,然后可以将其注入到烟道气流中。在其他实施方式中,合并可以在 使用期间进行,以便将吸附材料和一种以上添加剂承装在不同储料器中并同时注入到烟道 气流中。
[0038] 其他实施方式涉及通过将包括上述汞吸附剂的汞吸附剂注入到烟道气流中,从烟 道气除汞的方法,汞吸附剂包含吸附材料和一种以上氧化剂、含氮化合物、疏水剂、酸性气 体抑制剂或其他除汞剂。本文中描述的吸附剂可用于吸附任何烟道气流中的汞。例如,各 种实施方式的吸附剂可用于没有或具有极低S03含量的烟道气流或含有高浓度的其他酸 性气体例如HCl、HF或NOx物质的烟道气流中。
[0039] 在某些实施方式中,汞吸附材料和一种以上添加剂可以在注入到烟道气流中之 前,通过例如将汞吸附材料与一种以上添加剂混合或掺混来合并。在其他实施方式中,可以 将汞吸附材料和一种以上添加剂分开地注入到烟道气流中并在烟道气流本身中混合。在其 他实施方式中,可以将汞吸附材料和一种以上添加剂在烟道气流的不同部分中导入到烟道 气流中。例如,在某些实施方式中,可以将吸附材料和添加剂同时并在烟道气流的同一部分 处导入到烟道气流中。在其他实施方式中,可以将添加剂例如卤化物盐导入到锅炉或烟道 气流的上游部分中,并且可以将吸附剂和一种以上其他添加剂同时或分开地在烟道气流的 一个以上下游部分中导入到烟道气流中。
[0040] 实施例
[0041] 尽管已参考某些优选实施方式对本发明进行了相当详细的描述,但其他变化形式 是可能的。因此,随附的权利要求书的精神和范围不应被限制于本说明书中包含的描述和 优选形式。本发明的各个方面将参考下面的非限制性实施例来说明。
[0042] 实施例1
[0043] 调查了各种不同活性水平的活性炭从烟道气除汞的能力。活性是基于重量碘值 (ASTM D-4607)和体积碘值,使用颗粒材料的密度(ASTM D2854)将重量碘值转变成体积碘 值。炭都具有约7um的尺寸,并且单独地或作为与30% w/w的溴化按的干燥混合物注入到 静电除尘器(ESP)上游的测试烟道气中。结果根据除去烟道气流中90%的汞所需的Ibs/ hr量来报告。
[0044] 图1和2示出了基本炭(无添加剂)和基本炭(base carbon)与30% w/w的溴化 铵的干燥混合物的性能曲线。图1示出了重量碘值(mg/g)与达到90%除汞所需的吸附剂 的量的关系,图2示出了体积碘值(mg/cc)与90%除汞所需的吸附剂的量之间的关系。表 1示出了用于计算体积碘值的表观密度和重量碘值。
[0045] 表 1
[0046]
【主权项】
1. 一种汞吸附材料,该汞吸附材料包含体积碘值高于约450mg/CC的吸附材料。
2. 根据权利要求1所述的采吸附材料,其中,所述体积碘值为约500mg/cc至约650mg/ cc〇
3. 根据权利要求1所述的汞吸附材料,其中,所述体积碘值为约500mg/cc至约700mg/ CCo
4. 根据权利要求1所述的汞吸附材料,其中,所述吸附材料选自由活性炭、再生活性 炭、石墨、石墨稀、炭黑、沸石、二氧化娃、娃胶、粘土及其组合所组成的组。
5. 根据权利要求1所述的汞吸附材料,其中,所述吸附材料是源自于煤的活性炭。
6. 根据权利要求1所述的汞吸附材料,其中,所述吸附材料具有约1ym至约30ym的 平均粒径(MPD)。
7. 根据权利要求1所述的汞吸附材料,该汞吸附材料还包含一种以上氧化剂。
8. 根据权利要求7所述的汞吸附材料,其中,所述一种以上氧化剂选自由氯、溴、碘、溴 化铵、氯化铵、次氯酸钙、次溴酸钙、次碘酸钙、氯化钙、溴化钙、碘化钙、氯化镁、溴化镁、碘 化镁、氯化钠、溴化钠、碘化钠、三氯化钾、三溴化钾、三碘化钾及其组合所组成的组。
9. 根据权利要求7所述的汞吸附材料,其中,所述一种以上氧化剂占总吸附材料的约 5wt. %至约 50wt. %。
10. 根据权利要求1所述的汞吸附材料,该汞吸附材料还包含一种以上氮源。
11. 根据权利要求10所述的汞吸附材料,其中,所述一种以上氮源选自由含铵化合物、 含氨化合物、含胺化合物、含酰胺化合物、含亚胺化合物、含季铵化合物及其组合所组成的 组。
12.
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