专利名称：气流处理方法
技术领域：
本公开涉及处理气流，例如至少包含汞的气流的方法。
背景技术：
发电工业期望控制汞排放。该行业正在探寻控制来自产热系统的汞排放的更容易的方法。目前实践的已建立的控制汞排放的方法为向燃料或燃料气体添加含卤素化合物以提高汞的氧化，因此通过吸附剂和洗涤液促进其捕获(参见美国专利6，808，692号和美国专利6，878，358号，两者通过引用合并至此)。
发明内容
A.组合物本发明提供了包含具有以下通式(SiO2)x(OH)yMzSaF的化合物的组合物其中，M为以下金属或类金属阳离子中的至少一种硼、镁、招、I丐、钛、银、猛、铁、钴、镍、铜、锌、错、钥、钯、银、镉、锡、钼、金和铋；其中，s为选自以下至少一种的硫类物质硫化盐、二硫代氨基甲酸盐、聚合物类二硫代氨基甲酸盐和多硫化盐；其中可选择存在F且所述F为具有O. 01至100%的表面覆盖率的以下物质的至少一种含硫有机娃烧、含胺有机娃烧和含烧基有机娃烧；并且其中，y/x的摩尔比等于O. 01至O. 5, x/z的摩尔比等于3至300,并且a/z的摩尔比为I至5。本发明还提供了包含具有通式(SiO2)15-Cu1S5的化合物的组合物。B.由方法得到的产品本发明进一步提供了通过从包含具有以下通式(SiO2)x(OH)yMzSaF的化合物的组合物中过滤水性类材料而生产的产品，其中，M为以下金属或类金属阳离子中的至少一种硼、镁、招、 丐、钛、银、猛、铁、钴、镍、铜、锌、错、钥、钮、银、镉、锡、钼、金和秘；其中，S为选自以下至少一种的硫类物质硫化盐、二硫代氨基甲酸盐、聚合物类二硫代氨基甲酸盐和多硫化盐；其中可选择存在F且所述F为具有O. 01至100%的表面覆盖率的以下物质的至少一种官能化的有机娃烧、含硫有机娃烧、含胺有机娃烧和含烧基有机娃烧；并且其中，y/x的摩尔比等于O. 01至O. 5，x/z的摩尔比等于3至300，并且a/z的摩尔比为I至5 ;并且其中，在水类衆料中包含3wt%至15wt%的所述化合物。本发明还提供了由在100°C至350°C的温度干燥组合物生产的产品，其中所述组合物包括包含以下通式(SiO2)x(OH)yMzSaF的化合物M选自以下金属或类金属阳离子硼、镁、招、 丐、钛、银、猛、铁、钴、镍、铜、锌、错、钥、钮、银、镉、锡、钼、金和秘；其中，S为选自以下至少一种的硫类物质硫化盐、二硫代氨基甲酸盐、聚合物类二硫代氨基甲酸盐和多硫化盐；其中可选择存在F且所述F为具有O. 01至100%的表面覆盖率的以下物质的至少一种官能化的有机娃烧、含硫有机娃烧、含胺有机娃烧和含烧基有机娃烧；并且其中，y/x的摩尔比等于O. 01至O. 5, x/z的摩尔比等于3至300,并且a/z的摩尔比为I至5。
C.制造方法本发明提供了形成二氧化硅类产品/组合物的方法，包含a.提供包含在具有小于或等于pH 7的pH值的溶液中的含二氧化硅前体(SCP) ；b.可选地，用一种或多种金属物质掺杂所述SCP，其中当所述溶液具有小于或等于pH 7的pH值时发生所述掺杂；c.调节所述溶液的PH至大于7 ；d.向所述溶液中添加有效量的盐，以使所述溶液的导电率大于或等于4mS，其中所述添加在步骤Ic中的pH调节之前、同时或之后发生；e.可选地，过滤并干燥所述SCP jPf.可选地，将步骤e的干燥产品与与官能团反应，并且可选地，其中，所得的官能化的干燥产品为以下至少一种掺杂官能化金属氧化物或金属硫化物的二氧化硅产品。本发明还提供了形成二氧化硅类产品/组合物的方法，包含a.提供包含在具有大于7的pH值的溶液中的含二氧化硅前体(SCP) ；b.调节所述溶液的pH至小于或等于7 ;c.可选地，用一种或多种金属物质掺杂所述SCP，其中当所述溶液具有小于或等于pH 7的PH值时发生所述掺杂；d.调节所述溶液的pH至大于7 ;e.向所述溶液中添加有效量的盐， 以使所述溶液的导电率大于或等于4mS，其中所述添加在步骤2d中的pH调节之前、同时或之后发生；f.可选地，过滤并干燥所述SCPjPg.可选地，将步骤f的干燥产品与官能团反应，并且可选地，其中，所得的官能化干燥产品为以下至少一种掺杂官能化金属氧化物或金属硫化物的二氧化硅产品。D.使用方法本发明提供了处理含汞气流的方法，包含在颗粒物质收集装置之前将吸附剂加入所述气流，以吸收至少部分含汞化合物，其中所述吸附剂包含含具有以下通式(SiO2),(OH)yMzSaF的化合物的组合物其中，M为以下金属或类金属阳离子中的至少一种硼、镁、招、 丐、钛、银、猛、铁、钴、镍、铜、锌、错、钥、钮、银、镉、锡、钼、金和秘；其中，S为选自以下至少一种的硫类物质硫化盐、二硫代氨基甲酸盐、聚合物类二硫代氨基甲酸盐和多硫化盐；其中可选择存在F且所述F为具有O. 01至100%的表面覆盖率的以下物质的至少一种官能化的有机娃烧、含硫有机娃烧、含胺有机娃烧和含烧基有机娃烧；并且其中，y/x的摩尔比等于O. 01至O. 5, x/z的摩尔比等于3至300,并且a/z的摩尔比为I至5。
具体实施例方式本申请中提到的任何发明和公开的申请通过引用合并于此。如上所述，本发明提供了包含具有硫成分的化合物的组合物，具体地，具有通式(SiO2)x(OH)yMzSaF的化合物其中，M选自以下金属或类金属阳离子中的至少一种硼、镁、招、 丐、钛、银、猛、铁、钴、镍、铜、锌、错、钥、钮、银、镉、锡、钼、金和秘；其中，S为选自以下至少一种的硫类物质硫化盐、二硫代氨基甲酸盐和聚合物类二硫代氨基甲酸盐、多硫化盐；其中可选择存在F且所述F为具有0.01至100%的表面覆盖率的以下物质的至少一种官能化的有机娃烧、含硫有机娃烧、含胺有机娃烧和含烧基有机娃烧；并且其中，y/x的摩尔比等于O. 01至O. 5, x/z的摩尔比等于3至300,并且a/z的摩尔比为I至5。所述化合物可为各种形式和相对于所述组合物的组分的比例。此外，各种产品可包含本发明所涵盖的所述化合物。例如以下化合物实施方式可单独存在，通过化学和/或物理手段被进一步改性，或整合入其它产品，例如消费或工业产品。在另一个实施方式中，本发明还提供了包含具有通式(SiO2)15Cu1S5的化合物的组合物。在另一个实施方式中，在所述水类衆料中包含3wt%至15wt%的所述化合物。在另一个实施方式中，在湿滤泥形式中包含15wt%至40wt%的所述化合物。在另一个实施方式中，在粉末形式中包含40wt%至99wt%的所述化合物。在另一个实施方式中，所述化合物具有5至200 μ m的粒径，包含3至500nm范围内的聚合纳米颗粒。在另一个实施方式中,所述化合物具有30m2/g至800m2/g的表面积。在另一个实施方式中,所述化合物具有O. 3cc/g至2. Occ/g的孔隙容量。
在另一个实施方式中，通过从包含具有以下通式(SiO2)x(OH)yMzSaF的化合物的组合物中过滤水类材料生产产品，其中，M选自以下至少一种硼、镁、铝、钙、钛、钒、锰、铁、钴、镍、铜、锌、错、钥、钮、银、镉、锡、钼、金和秘；其中，S为选自以下至少一种的硫类物质硫化盐、二硫代氨基甲酸盐、聚合物类二硫代氨基甲酸盐和多硫化盐；其中可选择存在F且所述F为具有O. 01至100%的表面覆盖率的以下物质的至少一种官能化的有机硅烷、含硫有机娃烧、含胺有机娃烧和含烧基有机娃烧；并且其中，y/x的摩尔比等于O. 01至O. 5,x/z的摩尔比等于3至300，并且a/z的摩尔比为I至5 ;且其中在水类浆料中包含3wt%至15wt%的所述化合物。在另一个实施方式中，通过在100°C至350°C的温度下干燥组合物生产产品，其中，所述组合物包含具有以下通式(SiO2)x(OH)yMzSaF的化合物，其中，M为以下金属或类金属阳离子巾的至少一种硼、镁、招、 丐、钛、银、猛、铁、钴、镍、铜、锌、错、钥、钮、银、镉、锡、钼、金和铋；其中，S为选自以下至少一种的硫类物质硫化盐、二硫代氨基甲酸盐、聚合物类二硫代氨基甲酸盐和多硫化盐；其中可选择存在F且所述F为具有O. 01至100%的表面覆盖率的以下物质的至少一种官能化的有机娃烧、含硫有机娃烧、含胺有机娃烧和含烧基有机娃烧；并且其中，y/x的摩尔比等于O. 01至O. 5, x/z的摩尔比等于3至300,并且a/z的摩尔比为I至5。所述化合物可由各种途径制造，例如美国专利公开20070231247号，其通过引用
合并于此。如上所述，本发明包含的含二氧化硅的产品可通过以下方法制造。一种方法由酸性起点开始。在一个实施方式中，所述方法包含形成二氧化硅类产品，包含步骤a.提供包含在具有小于或等于pH 7的pH值的溶液中的含二氧化硅前体(SCP) ；b.可选地，用一种或多种金属物质掺杂所述SCP，其中，当所述溶液具有小于或等于pH 7的pH值时发生所述掺杂；c.调节所述溶液的pH至大于7 ;d.向所述溶液中添加有效量的盐，以使所述溶液的导电率大于或等于4mS，其中，所述添加在步骤Ic中的pH调节之前、同时或之后发生；e.可选地，过滤并干燥所述SCP ;和f.可选地，使步骤e的干燥产品与官能团反应，并且可选地，其中，所得的官能化干燥产品为以下至少一种掺杂官能化金属氧化物或金属硫化物的二氧化硅
女口
广叩ο在另一个实施方式中，步骤f中的所述官能团为有机硅烷。在另一个实施方式中，含娃前体选自以下至少一种娃酸、娃胶、原娃酸四乙酯和分散的气相二氧化硅。
在另一个实施方式中，步骤1(a)中的SCP的pH范围为3至4。在另一个实施方式中，通过以基于顶端速度的6至23m/s的剪切速度将所述SCP的分子与碱性溶液混合/反应，调节所述SCP的pH至大于7。在另一个实施方式中，所述方法进一步包含通过用混合室将所述SCP和碱性溶液混合，调节所述SCP的pH至大于7。混合室的实例在美国专利7，550，060号“用于将化学物质输送到工艺流中的方法和装置”中说明。该发明通过引用合并于此。在一个实施方式中，所述混合室包括具有一个或多个进口和出口的第一管道；具有一个或多个进口和出口的第二管道，其中，所述第一管道固定到所述第二管道上，并横切(transverse)所述第二管道；具有一个或多个进口和出口的混合室，其中，所述第二管道固定到所述混合室，并且其中所述第一管道的所述出口和所述第二管道的所述出口与所述混合室连接；和连接所述混合室的所述出口并固定到所述混合室的接头。混合室然后可被附着在容器上或与容器相连，所述容器容纳/加工通过(例如管道)的混合的产品。在一个实施方式中，所述混合室然后可被附着在容器上或与容器相连，所述容器容纳/加工产生于所述SCP的所述pH调节的混合的产品。 此外，可米用Ultra Turax,型号UTI-25 (可购自位于Wilmington, NC的IKAO股份有限公司)混合装置。设想本发明的方法中可采用任何合适的反应器或混合装置/室。在另一个实施方式中，所述方法进一步包含通过使所述SCP与碱性溶液混合产生大于或等于2000的雷诺数以调节所述SCP的pH至大于7，以形成二氧化硅类产品。在另一个实施方式中，所述方法进一步包含通过在过渡流的条件下使所述SCP与碱性溶液结合，即具有2000至4000的雷诺数，以调节所述SCP的pH至大于7，以形成二氧化硅类产品。在另一个实施方式中，所述方法进一步包含通过在湍流的条件下使所述SCP与碱性溶液结合，即具有大于或等于4000的雷诺数，以调节所述SCP的pH至大于7，以形成二氧
化硅类产品。在另一个实施方式中，通过使用选自以下至少一种的化学品将所述SCP的pH调节至7至11 :氢氧化铵、碳酸铵、例如但不限于氢氧化钠和/或氢氧化钾的矿物碱、例如但不限于三甲基氢氧化铵的有机碱、碱性硅酸盐、例如但不限于硫化钠的硫化盐、例如但不限于多硫化钙和/或多硫化钠的含多硫化物的盐。在另一个实施方式中，过滤并干燥步骤d中所得的浆料，以使所述被干燥和过滤的产品的固含量由约5被％增加到约99wt%。在另一个实施方式中，通过在有机溶剂、超临界溶剂和无溶剂工艺中的至少一种工艺中控制水解并将硅烷冷凝在二氧化硅表面用有机硅烷对步骤e中所述被干燥的制品进行表面处理。另一个方法包括由碱性起点开始。在一个实施方式中，所述方法包含形成二氧化硅类产品，包含步骤a.提供包含在具有大于7的pH的溶液中的含二氧化硅的前体(SCP) ；b.调节所述溶液的pH至小于或等于7 ;c.可选地，用一种或多种金属物质掺杂所述SCP，其中，所述掺杂发生在当所述溶液具有小于或等于7的pH时；d.调节所述溶液的pH至大于7 ；e.向所述溶液中添加有效量的盐，以使所述溶液的电导率大于或等于4mS，其中，所述添加发生在步骤2d中pH调节之前、同时或之后；f.可选地过滤并干燥所述SCP ;和&可选地，使步骤f中干燥的产品与官能团反应，并且可选地，其中，所得的官能化干燥产品为以下至少一种掺杂官能化金属氧化物或金属硫化物的二氧化硅产品。在另一个实施方式中，步骤g中的所述官能团为有机硅烷。在另一个实施方式中，所述含二氧化硅前体为选自以下至少一种硅酸、硅胶、原硅酸四乙酯和分散的气相二氧化硅。在另一个实施方式中，通过使用以下至少一种调节所述含二氧化硅前体的pH 碳酸、例如但不限于乙酸的有机酸、例如但不限于磺酸和/或盐酸的矿物酸，以使pH减小到2至7的范围内。在另一个实施方式中，通过乙酸将所述SCP的pH调节到3至4的范围内。在另一个实施方式中，通过使用选自以下至少一种化学品将所述SCP的pH调节至 7至11的pH范围内氢氧化铵、碳酸铵、矿物碱、有机碱、碱性硅酸盐、硫化盐和含多硫化物的盐。在另一个实施方式中，过滤并干燥步骤e中所得的浆料，以使所述被干燥和过滤的产品的固含量由约5被％增加到约99wt%。在另一个实施方式中，有机溶剂、超临界溶剂和无溶剂工艺中的至少一种工艺中，步骤f中所述被干燥的制品通过受控的水解和硅烷冷凝用有机硅烷表面处理到二氧化硅表面。在另一个实施方式中，通过在有机溶剂、超临界溶剂和无溶剂工艺中的至少一种工艺中控制水解并将硅烷冷凝在二氧化硅表面用有机硅烷对步骤e中所述被干燥的制品进行表面处理。在另一个实施方式中，通过用混合室将所述SCP和碱性溶液混合，调节所述SCP的pH至大于7。混合室的实例在美国专利7，550，060号“用于将化学物质输送到工艺流中的方法和装置”中说明。该发明通过引用合并于此。在一个实施方式中，所述混合室包括具有一个或多个进口和出口的第一管道；具有一个或多个进口和出口的第二管道，其中，所述第一管道固定到所述第二管道，并横切所述第二管道；具有一个或多个进口和出口的混合室，其中，所述第二管道固定到所述混合室，并且其中所述第一管道的所述出口和所述第二管道的所述出口与所述混合室连接；和连接所述混合室的所述出口并固定到所述混合室的接头。混合室然后可被附着在容器上或与容器相连，所述容器容纳/加工通过(例如管道)的混合的产品。在一个实施方式中，所述混合室然后可被附着在容器上或与容器相连，所述容器容纳/加工产生于所述SCP的所述pH调节的混合的产品。此外，可米用Ultra Turax,型号UTI-2 (可购自位于Wilmington, NC的IKAO股份有限公司，)混合装置。设想本发明的方法中可采用任何合适的反应器或混合装置/室。在另一个实施方式中，所述方法进一步包含通过使所述SCP与碱性溶液混合产生大于或等于2000的雷诺数以调节所述SCP的pH至大于7，以形成二氧化硅类产品。在另一个实施方式中，所述方法进一步包含通过在过渡流的条件下使所述SCP与碱性溶液结合，即具有2000至4000的雷诺数，以调节所述SCP的pH至大于7，以形成二氧化硅类产品。
在另一个实施方式中，所述方法进一步包括通过在湍流的条件下使所述SCP与碱性溶液结合，即具有大于或等于4000的雷诺数，以调节所述SCP的pH至大于7，以形成二氧化硅类产品。本发明的硫类物质可选自以下代表的但不是旨在限制的列表中的至少一种硫化盐、二硫代氨基甲酸盐、聚合物类二硫代氨基甲酸盐和多硫化盐。硫化盐可为但不限于硫化钠、硫化钾、和/或例如硫化铜的金属硫化物。二硫代氨基甲酸盐可为但不限于二甲基二硫代氨基甲酸盐(DMDTC)或二乙基二硫代氨基甲酸盐(DEDTC)。聚合物类二硫代氨基甲酸盐包含含RnCS2官能团的有机聚合物，其中R为直链或支链烷基。可商购的聚合物类二硫代氨基甲酸盐的实例在通过引用合并于此的美国专利5，164，095号和美国专利5，346，627号中说明。可用于本发明中的多硫化物的包括但不限于多硫化钠和多硫化钙。可用于本发明中的有机硅烷在本领域中众所周知，并通常可由R(4_a)-SiXa表示，其中，a可为I至3。所述有机官能团R-可为包含官能团，例如丙基、丁基、3-氯丁基、胺、硫醇和它们的组合的任何脂肪烃或烯烃。X代表可水解的烷氧基，典型地为甲氧基或乙氧基。一些实例为3-硫轻丙基娃烧和疏丙基娃烧。
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在制备本发明的组合物时，添加盐以提高所述反应溶液的电导率到4mS。可用的盐的实例包括，但不限于碱和碱金属的卤化物、硫酸盐、磷酸盐和硝酸盐，例如亚硫酸钠、氯化钾、氯化钠、硝酸钠、硫酸钙和磷酸钾。本领域技术人员公知为了达到期望电导率而添加的盐的量可根据盐的选择而变化。硫醇和胺通常由含具有通式-B-(SH)或-B-(NH2)的胺或硫羟基的有机和无机化合物表示，其中，B为直链或支链的由碳原子组成的基团，例如-(CH2)n-,其中，η为I至15，具体地，其中η为I至6，并且最优选η为3。可通过各种工艺使用所述包含二氧化硅的化学品。如上所述，本公开涉及处理含汞气流的方法，包含在颗粒物质收集装置之前将吸附剂加入所述气流，以吸收至少部分含汞化合物，其中所述吸附剂包含含具有以下通式(SiO2)x(OH)yMzSaF的化合物的组合物其中，M为以下金属或类金属阳离子中的至少一种硼、镁、招、 丐、钛、银、猛、铁、钴、镍、铜、锌、错、钥、钮、银、镉、锡、钼、金和秘；其中，S为选自以下至少一种的硫类物质硫化盐、二硫代氨基甲酸盐、聚合物类二硫代氨基甲酸盐和多硫化盐；其中可选择存在F且所述F为具有O. 01至100%的表面覆盖率的以下物质的至少一种官能化的有机娃烧、含硫有机娃烧、含胺有机娃烧和含烧基有机娃烧；并且其中，y/x的摩尔比等于O. 01至O. 5, x/z的摩尔比等于3至300,并且a/z的摩尔比为I至5。在一个实施方式中，所述颗粒物质收集装置为以下装置的一种或多种静电沉淀(ESP)、过滤、惯性分离、袋滤室、旋风分离器、喷雾干燥吸收器、湿法烟气脱硫装置或它们的任意组合。在另一个实施方式中，所述气流来自热产生系统，所述热产生系统包含以下至少一个燃烧系统；发电站燃烧系统；煤燃烧系统；垃圾焚烧系统；炉；用于采矿操作的炉；回收锅炉；煤的气化加工流；煤气生产流；生物质燃烧系统和矿石加工系统。在另一个实施方式中，通过用载体气体将所述吸附剂加入气流中使所述吸附剂暴露于气流；可选地，其中，所述载体气体为空气或氮气；可选地，其中，所述载体气体被加入所述颗粒控制装置的上游；并且，可选地，其中，所述颗粒物质收集装置包含以下装置的至少一种ESP、袋滤室或旋风分离器。
在另一个实施方式中，通过使用例如喷雾干燥器将吸附剂作为与碱性硫氧化物吸附剂的共混浆料而将所述吸附剂加入气流中，所述碱性硫氧化物吸附剂例如但不限于天然碱、氢氧化钙、石灰、熟石灰或含氧化钙的化合物或材料或例如在通过引用合并于此的美国专利公开号5，334，564和5，520, 898中说明的他们的混合物。在另一个实施方式中，所述碱性硫氧化物吸附剂在所述吸附剂的上游使用。在又一个实施方式中，通过例如FSI (炉内喷)的方法，由所述吸附剂中所述单独添加含碱性硫氧化物的吸附剂。在另一个实施方式中，通过将所述吸附剂放入使所述气流通过的固定床装置中以向所述气流使用所述吸附剂。在另一个实施方式中，所述吸附剂与I至50%的其它无机吸附剂，例如铝矽酸盐、含二氧化硅材料或沸石或它们的组合结合。
在另一个实施方式中，吸附剂组合物进一步包含I至50%的活性炭。在另一个实施方式中，所述吸附剂以I至50%的比例与的活性炭混合，所述活性炭可通过通过引用合并于此的美国专利6，521，021号中说明的取碳工艺(Thief Carbonprocess)生产。在另一个实施方式中，所述吸附剂组合物进一步包含I至50%的二氧化硅类或铝矽酸盐类汞吸附剂，如在通过引用合并于此美国专利7，572,421号中说明。在另一个实施方式中，所述方法进一步包含向烟道气体使用氧化剂。在另一个实施方式中，所述氧化剂在所述吸附剂前使用。在另一个实施方式中，所述氧化剂选自由不耐热卤素分子、溴化钙和含卤素化合物组成的组中，所述含卤素化合物例如但不限于溴化氢、氯化氢、溴化铵、氯化铵、氯化钠、溴化钠、氯化钙或它们的组合。在另一个实施方式中，有多个颗粒物质收集装置；可选地，其中，所述颗粒物质收集装置的一个顺序安装在另一个颗粒物质收集装置的后面。在另一个实施方式中，通过将所述吸附剂加热到至少500°C以解吸已经被吸收到所述吸附剂上的所述汞而使吸附剂再生。在另一个实施方式中，所述吸附剂或者吸附剂与其它材料的组合被包含在用于过滤袋滤室中的纤维袋中。在另一个实施方式中，通过例如FSI的方法从所述吸附剂单独添加所述含碱性硫氧化物的吸附剂。在另一个实施方式中，将所述吸附剂与其它结合，所述无机汞吸附剂例如但不限于天然的或合成的铝矽酸盐、硅酸盐或二氧化硅类材料。在另一个实施方式中，所述活性炭被卤素化活性炭取代或与活性炭混合，所述卤素化活性炭可为但不限于氯化的活性炭或溴化的活性炭。在另一个实施方式中，所述活性炭由碳类起始材料制备，例如但不限于煤、褐煤、木材、木材副产品或树皮。在另一个实施方式中，应用吸附剂或组合物到气流以控制汞排放的方法可通过本领域中已知的各种方法完成，例如，通过喷枪、例如燃料源(如煤)的额外的介质、传送带、一个或多个与燃烧系统相连的口，例如非对称放置的口。
在另一个实施方式中，所述气流包含至少一种以下卤素氯化物、溴化物、碘化物和它们的盐。在另一个实施方式中，所述氧化剂在对所述烟道气的所述处理前与所述吸附剂结
口 ο在另一个实施方式中，所述氧化剂在以下至少一个时间点被应用到所述气流将所述吸附剂应用到所述烟道气的之前、之后和同时。在另一个实施方式中，所述氧化剂通过一个或多个介质传送到所述气流中。在另一个实施方式中，所述介质为煤，并且所述气流至少来自煤燃烧系统。在另一个实施方式中，所述吸附剂进一步包含一种或多种卤素。
在另一个实施方式中，所述吸附剂能在所述气流中被追踪。在另一个实施方式中，所述吸附剂包含能够被一种或多种分析技术或定量方案量化的一个或多个部分或一个或多个官能团。在另一个实施方式中，所述部分是磁性的。例如，所述磁性部分可被并入本公开中说明的含二氧化硅颗粒及其等价形式。本领域普通技术人员能够将该部分例如磁性的部分，并入例如含二氧化硅颗粒的颗粒中。在另一个实施方式中，通过测量荧光和/或吸光度，监测所述吸附剂。在另一个实施方式中，所述方法进一步包含根据所述系统中汞的水平监测汞排除系统并用加入所述吸附剂作为回应。实施例实施例I :在该实施例中，将2180g的7wt%硅酸加到包含450g去离子(DI)水和150g的硅并加热到90°C的溶液(heel)中。所述硅酸通过蠕动泵以10ml/min的速度用3小时加到5L
反应瓶中。在24. 6g DI水中制备包含16. 4g的25wt%的氨溶液和5. 84g的碳酸铵的溶液。所述溶液被快速加入反应瓶，因此溶液的粘度显著增加。搅拌所述混合物30分钟，然后以20ml/min加入任何剩余的硅酸。一旦完成硅酸加入，关闭加热并冷却溶液。过滤所述二氧化硅浆料并在150°C冷冻干燥以制得干粉。在Quantachrome的Auto sorb-1 C装置上对粉末进行氮吸收分析。样品在300°C脱气2小时，然后以多点BET (Brunauer, Emmett和Teller一一种表面积检测)表征表面积、总孔隙体积和BJH(Barrett-Joyner-Halenda)吸附孔隙大小分布。物理数据表明每克354平方米的表面积、I. 19cc/g的孔隙体积和13. 5nm的孔隙直径。实施例2:在该实施例中，将1414g的8. 3wt%硅酸加到包含16. 3g硫酸铜、400g DI水和200g硅酸并加热到90°C的溶液中。所述硅酸通过蠕动泵以8ml/min的速度用3小时加到5L反
应瓶中。在200g DI水中制备包含17. 3g的25wt%的硫化钠和11. 8g 25wt%的氨水的溶液。在加入硅酸的3小时后将所述溶液快速加入反应瓶，其中溶液的粘度显著增加。搅拌所述混合物30分钟，然后以16ml/min加入任何剩余的硅酸。一旦完成硅酸加入，关闭加热并冷却溶液。
过滤掺杂CuS的二氧化娃衆料并在105°C干燥以生产干粉。在Quantachrome的Autosorb-IC装置上对粉末进行氮吸收分析。样品在105°C脱气4小时，然后以多点BET表征表面积、总孔隙体积和BJH吸附孔隙大小分布。氮吸收分析表明每克321平方米的表面积、I. 46cc/g的孔隙体积和18. 2nm的孔隙直径。实施例3 在该实施例中，制备三种溶液A)12kg的纳尔科N8691 二氧化硅溶胶，B)溶于5. 24kg DI水的396g的硫酸铜和360g的冰醋酸，和C)溶于16kg DI水I. Ikg的多硫化钙溶液和900g的25wt%的氨水。将溶液B加到溶液A中，然后以高剪切速度顺序加入溶液C。过滤前揽祥混合物I至2分钟。纳尔科N8691可从位于1601 West Diehl Road, Naperville, IL. 60563的纳尔科公司获得。在565F过滤和快速干燥掺杂CuS的二氧化娃衆料，以生产干粉。在Quantachrome的Autosorb-IC装置上对粉末进行氮吸收分析。样品在105°C脱气4小时，然后以多点BET 表征表面积、总孔隙体积和BJH吸附孔隙大小分布。氮吸收分析表明每克227平方米的表面积、O. 45cc/g的孔隙体积和7. 9nm的孔隙直径。实施例4:在该实施例中，制备三种溶液A)2kg的纳尔科N8691 二氧化硅溶胶，B)溶于887gDI水的53. 2g的硫酸铁和60g的冰醋酸，和C)溶于2667g DI水的184g的多硫化钙溶液和150g的25wt%的氨水。将溶液B加到溶液A中，然后以高剪切速度顺序加入溶液C。在过滤前搅拌混合物I至2分钟。过滤和在565F快速干燥所述硫化铁掺杂的二氧化硅浆料，以生产干粉。应用例在空气预热器和颗粒控制装置之间的位置将吸附剂注入燃煤发电站的烟道气中。为进行该注入，所述吸附剂由给料仓给料，并通过位于烟道气导管的注射喷枪由空气运送至工作的位置内，从而提供所述材料在烟道气内的良好分散，覆盖导管的全部横截面区域。重量分析确定吸附剂填料速率，并根据期望的汞捕获目标将其设定在O. I至lOlb/MMacf的范围内。通过用Appendix K吸附带和连续汞释放监视器(Hg-CEMs)测量烟道气的汞浓度，并通过测量灰烬中的汞水平，验证所述吸附剂从气流捕获汞。专利申请中说明的组分的组合一个实施方式中，物质权利要求的组合物包括吸附剂组分和相关的组合物的各种组合，例如组成颗粒的摩尔比。在又一个实施方式中，要求保护的组合物包括从属权利要求的组合。在又一个实施方式中，具体组分的范围或等价物应包括在范围内的各个组分或范围内的范围。在另一个实施方式中，用途权利要求的方法包括吸附剂组分和相关的组合物的各种组合，例如组成颗粒的摩尔比。在又一个实施方式中，要求保护的用途的方法包括从属权利要求的组合。在又一个实施方式中，具体组分的范围或等价物应包括在范围内的各个组分或范围内的范围。在另一个实施方式中，制造方法的权利要求包括吸附剂组分和相关的组合物的各种组合，例如PH控制。在又一个实施方式中，要求保护的用途的方法包括从属权利要求的组合。在又一个实施方式中，具体组分的范围或等价物应包括在范围内的各个组分或范围内的范围。·
权利要求
1.一种处理含汞气流的方法，包含在颗粒物质收集装置之前将吸附剂加入所述气流，以吸收至少部分含汞化合物，其中所述吸附剂包含含具有以下通式(SiO2)x(OH)yMzSaF的化合物的组合物其中，M为以下金属或类金属阳离子中的至少一种硼、镁、铝、钙、钛、钒、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、钥、钯、银、镉、锡、钼、金和秘；其中，S为选自以下至少一种的硫类物质硫化盐、二硫代氨基甲酸盐、聚合物类二硫代氨基甲酸盐和多硫化盐；其中可选择存在F且所述F为具有O. 01至100%的表面覆盖率的以下物质的至少一种官能化的有机娃烧、含硫有机娃烧、含胺有机娃烧和含烧基有机娃烧；并且其中，所述y/x的摩尔比等于O.01至O. 5,所述x/z的摩尔比等于3至300,并且所述a/z的摩尔比为I至5。
2.如权利要求I所述的方法，其中，所述颗粒物质收集装置为以下装置的一种或多种静电沉淀(ESP)、过滤、惯性分离、袋滤室、旋风分离器和喷雾干燥器吸收器和湿法烟气脱硫 装直。
3.如权利要求I所述的方法，其中，所述气流来自热产生系统，并且，其中，所述热产生系统为以下至少一种燃烧系统；发电站燃烧系统；煤燃烧系统；垃圾焚烧系统；炉；用于采矿操作的炉；回收锅炉；煤气化加工流；煤气生产流；生物质燃烧系统和矿石加工系统。
4.如权利要求I所述的方法，其中，所述吸附剂通过如下方式应用到所述气流(i)作为与碱性硫氧化物吸附剂的共混浆料应用，且可选地所述碱性硫氧化物吸附剂在所述吸附剂的上游；( )将所述吸附剂放入所述气流通过的固定床装置；和/或(iii)在液化床装置中在所述气流中混入所述吸附剂。
5.如权利要求I所述的方法，其中，所述吸附剂组合物进一步包含I至50%的活性炭。
6.如权利要求I所述的方法，其中，进一步包含应用氧化剂到所述烟道气体。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述氧化剂为以下至少一种不耐热卤素分子、溴化钙和含卤素化合物。
8.如权利要求I所述的方法，其中，通过加热所述吸附剂到至少500°C以解吸已经被吸收到所述吸附剂上的所述汞而使所述吸附剂再生。
9.如权利要求I所述的方法，其中，气流包含至少一种以下卤素氯化物、溴化物、碘化物和它们的盐。
10.如权利要求6所述的方法，其中，在所述烟道气的所述处理之前，将所述氧化剂与所述吸附剂结合。
11.如权利要求6所述的方法，其中，氧化剂在以下至少一个时间点被应用到所述气流将所述吸附剂应用到所述烟道气的之前、之后和同时。
12.如权利要求I所述的方法，其中，所述吸附剂进一步包含一种或多种卤素。
13.如权利要求I所述的方法，其中，所述吸附剂能通过测量荧光和/或吸光度在所述气流中被追踪或监控。
14.如权利要求I所述的方法，其中，所述吸附剂包含能够被一种或多种分析技术或定量方案量化的一个或多个部分或官能团。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述部分为磁性的。
全文摘要
公开了处理含汞气流的方法。该方法包括在颗粒物质收集装置之前将吸附剂加入所述气流，以吸收至少部分含汞化合物，其中所述吸附剂包含含具有以下通式(SiO2)x(OH)yMzSaF的化合物的组合物其中，M为以下金属或类金属阳离子中的至少一种硼、镁、铝、钙、钛、钒、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、钼、钯、银、镉、锡、铂、金和铋；其中，S为选自以下至少一种的硫类物质硫化盐、二硫代氨基甲酸盐、聚合物类二硫代氨基甲酸盐和多硫化盐；其中可选择存在F且所述F为具有0.01至100%的表面覆盖率的以下物质的至少一种官能化的有机硅烷、含硫有机硅烷、含胺有机硅烷和含烷基有机硅烷；并且其中，所述y/x的摩尔比等于0.01至0.5，所述x/z的摩尔比等于3至300，并且所述a/z的摩尔比为1至5。
文档编号B01D53/14GK102883792SQ201180023158
公开日2013年1月16日 申请日期2011年4月6日 优先权日2010年4月8日
发明者布鲁斯·A·凯泽, 尼古拉斯·S·埃冈, 理查德·米姆纳 申请人:纳尔科公司