烟气吸着剂、其生产方法及其用于从气体流中去除汞的用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及特别是在半干（⑶S)、高含水量（SDA)和全湿式S02洗涤器中用作汞吸 着剂时具有优良的性能特征的吸着剂，以及用于生产此类性能增强型吸着剂的方法，及此 类新颖吸着剂从气体流和水溶液或水流中去除汞和可能地一种或多种其它重金属的用途。
[0002] 背景
[0003] 气相溴化粉末状活性碳（例如，由AlbemarleCorporation生产的B-PAC)是在含 汞气体流中用于汞排放控制的有效吸着剂。Nelson，Jr.的美国专利第6, 953, 494号是对 溴化粉末状活性碳吸着剂的合成和用法的各种参考之一。
[0004] 可商购获得的溴化含碳吸着剂中约70%至约100%的溴是水可浸出（WL)的。因 为吸着剂再循环到系统中，所以这种可浸出的溴在半湿式so2洗涤器（例如循环吸附洗涤 器（⑶S))、高含水量洗涤器（例如喷雾干燥吸附器（SDA))和全湿式S02洗涤器中对溴化含 碳吸着剂的性能有负面影响。同样，溶解的溴类物质可对从这些S02洗涤器排出的废水有 负面影响。
[0005] 如果可以找到一种有效增加溴化含碳吸着剂中在暴露于水或含水悬浮液或水溶 液之后仍存在于吸着剂中的水不可浸出（NWL)组分和/或物质的量的方式，即减少在处理 和/或使用期间通过暴露于水或含水体系或在暴露于水或含水体系之后从吸着剂中去除 的最初存在于吸着剂中的含溴组分和/或物质的量的方式，将具有相当大的优势。如果可 以实现这个目标，则这样将增强此类吸着剂在半干式CDS、高含水量SDA和全湿式502洗 涤器中的实用性。另外，此类吸着剂将用于装备有作为颗粒控制设备的湿式静电除尘器 (WESP)的车间中。
[0006] 据信本发明已经以有效且经济高效的方式成功地实现了前述目标。
[0007] 发明的非限制性概述
[0008] 本发明在其中一个实施方案中提供了一种用于增加溴化含碳吸着剂的表面上水 不可浸出（NWL)溴类物质的分数的方法。依据该实施方案，在溴化（优选气相溴化）之前、 期间和/或之后按足以增加吸着剂对溴类物质水浸出的抗性的量，用分子内含有至少一个 烯烃双键的有机化合物处理（接触）含碳基质。当进行含碳基质的溴化时，这些物质之间 的接触时间应足够长以达到所需溴化水平。这继而帮助防止由于吸着剂溴含量的水浸出引 起的吸着剂的效力丧失。
[0009] 在以上操作方法中，烯烃处理剂被含碳吸着剂吸附并且变成以某种方式与含碳吸 着剂牢固缔合或键合，不管吸着剂本身在用烯烃处理剂处理之前、期间和/或之后是否被 溴化。令人惊讶地，在溴化之前、期间和/或之后的此类处理增加了溴化含碳吸着剂表面上 耐水（抗水萃取）溴类物质的量。实现这种有利结果的实际机制目前未知。已知的是溴阴 离子（Br)和物理吸附的Br2物质是水可浸出的，而可能涉及共价、化学吸附和/或其它机 制的其它形式不可被水浸出并且依据本发明用烯烃处理剂处理导致溴化含碳吸着剂对由 于水浸出引起的溴和/或含溴组分和/或物质损失的抗性更高。
[0010] 正如下文将要更详细地显示那样，本发明已经使得能够形成其中水可浸出性溴 类物质的量从70 %降低到低于10 %的溴化含碳吸着剂。而且，这样处理的NWL溴化粉末 状活性碳吸着剂的汞捕获性能与尚未经受此类处理的溴化粉末状活性碳吸着剂（即，商用 B-PAC)类似。因此在迄今为止进行的实验工作中用烯烃处理剂本身处理对由溴化产生的汞 螯合效力尚无显著不良影响。如本文（包括权利要求）所使用，术语"螯合、螯合性和螯合 的"中的每一个以及术语"捕获"意指或是指去除。
[0011] 因此在本发明的另一个实施方案中，提供了一种在处理或使用期间暴露于水、水 溶液和/或水悬浮液时，对水浸出的抗性增加的溴化含碳吸着剂组合物，其中所述吸着剂 在溴化（优选气相溴化）之前、期间和/或之后与烯烃处理剂接触。此类接触使用一定量的 足以增加溴化吸着剂对溴类物质水浸出的抗性的烯烃处理剂进行。溴化优选为气相溴化。
[0012] 本发明的再一个实施方案是一种用于从含汞气体流中去除汞和/或含汞化合物 和/或物质，和/或用于从气体流中去除一种或多种其它重金属或其它污染物的方法，所述 方法包括以下步骤：
[0013] ?提供通过以下制备的溴化含碳吸着剂：用有效量的呈气体或液体形式的含溴化 合物处理含碳基质以增强含碳基质吸附汞和/或含汞化合物和/或物质的能力，并且在用 含溴化合物处理（溴化处理）之前、期间和/或之后，按足以增加吸着剂对溴和/或含溴组 分和/或物质通过水的水浸出的抗性的量，用至少一种烯烃处理剂处理含碳基质；
[0014] ?将已经用呈气体或液体形式的含溴化合物和至少一种烯烃处理剂处理的吸着 剂注入含有汞和/或一种或多种其它重金属或其它污染物的气体流中，由此一定量的所述 吸着剂按足以从这样处理的气体流中吸附汞和/或含汞化合物和/或物质和/或一种或多 种其它重金属或其它污染物的量广泛分散于所述气体流的至少一部分中；以及
[0015] ?从这样处理的气体流中收集并去除吸着剂。
[0016] 本发明的又一个实施方案是一种用于生产对溴类物质水浸出的抗性增加的溴化 含碳吸着剂的方法，所述方法包括使含碳基质与呈气体或液体形式的含溴化合物接触足够 长时间，以增强含碳基质吸附汞和/或含汞化合物和/或物质的能力，并且使所述含碳基质 与量足以增加溴化吸着剂对由于水浸出引起的溴类物质损失的抗性的烯烃处理剂接触。
[0017] 本发明的另一个实施方案是一种用于生产对溴类物质水浸出的抗性增加的溴化 吸着剂的方法。所述方法包括使溴化含碳吸着剂与至少一种烯烃处理剂接触。
[0018] 在其中供给本发明的含溴化合物或烯烃处理剂以与含碳基质接触形成本发明的 溴化含碳吸着剂的所有情况下，供给的含溴化合物和/或烯烃处理剂的总量应足以达到提 供其正使用的功能的适合目标量。即，要供给的含溴化合物的目标总量应至少足以提高所 得溴化的和经烯烃处理的含碳基质的汞去除效力。类似地，要供给的烯烃处理剂的总量应 至少足以提高溴化的和经烯烃处理的含碳基质对溴类物质水浸出的抗性。因此，应该控制 含溴化合物和烯烃处理剂各自的供料速度，以致各自的供料时间具有足够持续时间以在适 合时间段内提供适合目标量的各种物质。因此供料速度越高，供料时间越短，并且相反，供 料速度越低，供料时间越长。
[0019] 从随后的描述、所附权利要求和附图看，本发明以上和其它实施方案和特征将变 得更加显而易见。
[0020] 附图简述
[0021] 图1是说明实验中水可浸出性溴（如果有的话）的程度的柱状图，其中4种不同 的溴化粉末状活性碳组合物（由AlbemarleCorporation经由气相溴化生产）和4种不同 的溴化物盐浸渍的粉末状活性碳组合物，其中一种是自另一个生产商可商购获得的产品， 并且其中三种是在实验室通过盐浸渍方法制备而成。这些结果说明了在本发明之前的现有 技术。
[0022] 图2是说明了比较几种类型的溴化粉末状活性碳组合物在装备有捕获微粒的织 物过滤器的SDA中的汞控制特征的全面汞控制试验的结果的图表。在这些试验中，评价了 一种溴化粉末状活性碳组合物，B-PAC(由AlbemarleCorporation经由气相溴化生产）和 两种不同的溴化物盐浸渍的粉末状活性碳组合物，BrsaltPACB和BrsaltPACC，二者均 可商购获得。用B-PAC获得的更佳的汞减少结果归因于B-PAC吸着剂中一些溴通过其再循 环和再利用而保留。这些结果也说明了在本发明之前的现有技术。
[0023] 图3是说明了 6种不同的溴化粉末状活性碳组合物中水可浸出性溴类物质和水不 可浸出性溴类物质的柱状图。在该柱状图中，实施例1、2、3和4是包括用气态溴和烯烃处 理剂（环己烯）处理商用PAC的本发明的组合物，并且比较实施例1和2是非本发明的组 合物，因为虽然用气态溴和盐相溴化物（NaBr)溴化，但是其未经烯烃处理剂处理。图3的 数据也在表1中出现。
[0024] 图4是比较在水萃取之前和之后实施例1、2、3和4的萊吸附程度的柱状图。图4 还显示在水萃取之后比较实施例1和2的汞吸附程度下降。因为几乎没有溴留在表面上， 所以比较实施例2中吸着剂的汞去除降低至约普通PAC的水平。比较实施例1的汞吸附比 普通PAC高，大概是因为其在水萃取之后保留了其约30%的溴。同样在该柱状图中，实施例 1、2、3和4说明了依据本发明实现的结果。比较实施例1和2是使用非本发明的溴化粉末 状活性碳组合物实现的结果。图3和4之间的差异在