来自烟道气脱硫系统的重金属的络合和除去技术方案

一种用于通过使用聚二硫代氨基甲酸化合物来减少由于化石燃料的燃烧引起的汞向环境中排放的方法。所述聚二硫代氨基甲酸化合物用于使用烟道气脱硫系统或洗涤器捕获来自所得到的烟道气的汞。所述方法将聚二硫代氨基甲酸化合物与洗涤器结合使用，以捕获汞并且减少汞随烟道气的排放和/或再排放。所述方法是减少汞的毒性水平的独特的工艺，它允许使用煤作为清洁的和更加环境友好的燃料来源。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 本申请是申请人纳尔科公司提交的申请日为2008年12月8日、申请号为 200880119153. 0、专利技术名称为"来自烟道气脱硫系统的重金属的络合和除去"的专利技术专利申 请的分案。 版权通知 本专利文件的公开内容的一部分含有或可能含有受版权保护的材料。版权所有者 不反对任何人完全以其在专利和商标局专利文件或记录中出现的形式对本专利文件或本 专利公开内容进行影印复制，但是在其他方面在任何情况下保留全部的版权权利。
本专利技术涉及减少由于煤和/或其他碳基燃料的燃烧引起的汞向环境中的排放 (emission)。本专利技术涉及通过烟道气脱硫系统或洗涤器捕获来自烟道气的汞的方法。本发 明证明了减少汞的毒性水平的方法，该方法允许使用煤作为清洁的和更加环境友好的燃料 来源。 背景 世界上对电的需求持续增长。为了保持与增长的需求一致，煤被视为一种发电来 源。当前，燃烧煤生产美国所产生电力的大约50%。在发电厂中煤的燃烧导致能量的释放， 也导致固体废物例如残渣和粉煤灰的产生，以及烟道气排放物（fluegasemissions)进入 环境中。排放标准，如由美国环境保护局（EPA)制定的1990清洁空气法修正案（TheClean AirActAmendmentsof1990)所明确表达的，要求评估来自公共事业发电厂的有害空气 污染物。 主要的气体排放物是标准污染物（criteriapollutant)(例如二氧化硫、二氧化 氮、颗粒材料以及一氧化碳）。大气中全部二氧化硫的大约三分之二和二氧化氮的四分之一 可归因于通过燃烧煤和其他燃料实现的发电。 次要排放物取决于正在被燃烧的煤或燃料的类型，但是包括例如汞、硒、砷和硼。 燃煤电站锅炉（coal-firedutilityboiler)已知是美国的人为萊排放物的主要来源。在 2000年12月，EPA宣布他们意图管制来自燃煤电站锅炉的汞排放物，尽管事实是并不存在 捕获或控制由煤的燃烧所释放的汞的水平的已得到证明的最佳适用技术（BAT)。缺乏对于 汞的迅速的、可靠的、连续监测方法已经使这更加复杂。 萊以范围从0. 02至lppm的浓度存在于煤中这一事实始终存在。萊作为硫化物存 在，或与有机物质相缔合。在燃烧时，萊作为气态元素萊（gaseouselementalmercury)和 其他汞化合物释放和排放至烟道气中。汞在烟道气中以固相和气相（分别为颗粒结合的汞 (particulate-boundmercury)和汽相萊）出现。所谓的固相萊实际上是被吸附在灰和/ 或碳粒子表面上的汽萊。可以通过现有的粒子控制装置（particlecontroldevice，PO)) 捕获固相汞，所述粒子控制装置例如静电除尘器（ESP)和织物过滤器（FF)，后者有时被称 为袋滤室。 对EPA在 1999 年根据MercuryInformationCollectionRequest(萊信息收集 要求，ICR)收集的数据的综述显示出，单独的P⑶可以捕获燃料中总汞的20%至42%。当 然，这种策略的效率取决于燃料组成、操作温度和P⑶的设计。事实上，已经发现与冷ESP 相比，织物过滤器倾向于展现更好的颗粒负载的汞除去，这是由于在过滤器中形成滤饼。滤 饼含有吸收和/或吸附汞的成分，例如未反应的碳、活性炭、铁和粉煤灰。因而，滤饼可以作 为促进汽相汞和被捕获的固体颗粒之间的气固反应的位点。数据表明目前FF可以实现多 达82 %的汞捕获。 汞和它的化合物中的许多的挥发性导致总汞的很大部分在烟道气中作为汽相汞 存在。汽相汞主要由元素汞和被氧化的汞组成，这些形式的相对量取决于例如煤中氯化物 的量、煤中氧化铁水平和粉煤灰中的其他成分。形态（speciation)，是指汽相萊的形式，是 开发和设计汞排放物的捕获策略的关键参数。通常具有构成汽相汞的两种形式的汞。所述 形式是离子汞（例如Hg2+)和元素汞（Hg°)。 已经开发出用于控制来自燃煤锅炉的汞排放物的几种控制策略。这些方法中的 某些包括注入活性炭、改性活性炭、各种化学催化剂和无机吸着剂。遗憾的是，这些策略中 没有任何一个除去全部的来自烟道气的汞。基于随煤进入系统的汞的量，效率的范围从低 达30%至高达80%。此外，这些技术或者对副产物产生不需要的影响，例如影响粉煤灰的 质量，或者产生对于发电厂来说另外的废物流（wastestream)。二者都导致发电厂的更高 的操作成本。一个有前景的策略是利用现有的空气污染控制装置或APCD，以增加或用作除 去汽相汞的主要方式。APCD的两个例子是半干式和湿式洗涤器或烟道气脱硫器（FlueGas Desulfurizer，FGD)。半干式FGD也被称为喷雾干燥吸收器或SDA。 硫的氧化物（S0X)法规遵从要求使用几种控制策略中的至少一种。在美国使用的 三种这样的策略是在煤燃烧期间向锅炉中的吸着剂注入，以及湿式烟道气脱硫器或干式烟 道气脱硫器。目前燃煤发电厂的大约3%正在使用吸着剂注入。F⑶洗涤中85%使用湿式 洗涤器技术并且12%使用干式洗涤器（或SDA，也被称为半干式）技术。相比于干式洗涤 实现的80%的S0X*除效率，湿式洗涤器实现大于90%的S0，去除效率。在湿式洗涤器中， 将烟道气与含有碱性1丐矿物（alkalinecalciummineral)例如石灰或石灰石的衆料接触。 S0X被吸附至水中，并且反应形成亚硫酸钙。已经表明，与S0，捕获同时，湿式F⑶可以用于 从烟道气中捕获汽相汞。 半干式洗涤器包括喷雾干燥吸收器，喷雾干燥吸收器通过与在湿式洗涤器中发生 的那些反应相似的反应将sox吸收在浆料吸着剂（通常是石灰）上而操作。湿式洗涤器和 半干式洗涤器APCD设备之间的主要不同是，在后者中，吸着剂在通过颗粒或PM排放控制装 置例如ESP或FF收集之前被干燥。在前者中，PM控制装置放在湿式洗涤器之前。在2005 年8月举办的第2届US-ChinaN0XandS02ControlWorkshop(中美氮氧化物和二氧化硫 控制研讨会）上的一次展不中，MarsulexPowerGroup，GEEnvironmentalServicesand Marsulex的一家合资企业，在比较半干式洗涤器和湿式洗涤器时说明，"化学反应与湿式石 灰FGD中的化学反应是相同的，但是由于与同时发生的干燥处理有关系，涉及到更多的动 力学"。 元素汞是水不溶性的并且不会被湿式FGD除去。相比之下，烟道气中的离子汞是 水溶性的并且被除去。ICR汞数据表明，离子汞被湿式F⑶有效地除去接近90%。因此，一 种用于汞捕获的策略是在煤的燃烧期间氧化所有汞并且在湿式洗涤器中捕获离子汞。URS 与DOE/NETL共同进行的工作已经刚刚研究了这样的策略。在这种策略的实施中具有两个 关键的技术步骤。第一个是离开锅炉和煤的汽相汞的完全氧化。URS，除了别的以外，正在开 发完成该步骤的策略和技术。迄今为止，他们已经证实，与煤类型无关，汽相汞形态可以大 量地转化为100%的离子汞。这种控制策略的实施中第二个关键的技术步骤是离子汞的吸 着和在湿式洗涤器中的除去。在前不久所确定的问题是，存在在湿式洗涤器液体中发生的 反应，该反应将离子汞还原为元素汞并且导致洗涤过的烟道气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于防止烟道气湿式洗涤器过程中汞的再排放的方法，所述方法包括：燃烧煤炭，从而产生烟道气；以及使得所述烟道气通入烟道气湿式洗涤器过程，所述烟道气湿式洗涤器过程包括洗涤液和聚二硫代氨基甲酸化合物；所述聚二硫代氨基甲酸化合物具有500至100,000的分子量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯·A·凯泽尔，伊藤贾·沙赫，安东尼·G·索姆斯，拉斯·E·凯普纳，彼得·坦艾克，拉尔夫·韦斯克，
申请(专利权)人：纳尔科公司，
类型：发明
国别省市：美国;US