用于从废气中去除汞的吸附剂制造技术

本发明专利技术提供了通过用分散的卤化物盐掺杂活性炭形成的催化吸附剂。此处提供的该催化吸附剂在室温下是稳定且无害的，然后在升高温度下会化学吸附废气流中典型的那些。本发明专利技术还提供了制备该掺杂的活性炭吸附剂的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及用于从废气流中去除汞的催化吸附剂和这种催化 吸附剂的制备方法。
技术介绍
汞对人类和环境的毒性是长期已知的。例如已知汞暴露会对人体造成神经损害。在1950's在Minamata, Japan发生了汞的有害影响的特别 破坏性实施例，其中乙醛制备的有机汞副产物被排放到当地海湾，该副 产物被鱼吸收并代谢。通过食用该海湾的鱼，报道了当地居民中广泛的 神经系统损害和出生缺陷。用于各种燃烧工艺的煤通常包含约0.1 ppm的汞。仅在美国，每年 有50吨的汞作为烟道气中的蒸汽被排放。经过化学和生物处理，这种 汞可以被千倍浓缩到鱼中，由此以有害的水平进入人类的食物供应中。从空气、水、天然气和其它工业物流中去除痕量汞的努力具有长期 的历史，然而，从煤燃烧废气物流中去除汞是非常不同的问题。用于从室温下的空气或烃中去除汞的现有技术通常与从废气流中 去除汞具有有限的相关性。汞具有较高的原子量，吸附温度是重要的问 题。在室温下，与碳进行分散相互作用足以使汞原子稳定。在约300°F (很多废气物流的温度)下，然而，物理吸附不再能够抑制挥发的元素 汞。此外，与快速运动的废气流的足够的接触时间是汞去除的另 一 问 题。废气从燃烧产生到通过排气管释放的总时间通常小于10秒。作为 分散的粉末，其中飞行在废气中的吸附剂为约2秒，或者作为在袋式集 尘器中袋上的滤饼，废气和由过滤器捕获的活性碳之间的接触时间小于 1秒。对通过废气清洁的活性和反应动力学的需求不能适当通过常规填 充床适当测试。常规的填充床不足以进行废气清洁，因为废气的体积4艮 大，用于将其压缩并将其推过填充床的费用过高。对于"飞行中吸附"或"过滤吸附，，，与废气的接触时间比常规的填充床的量级小很多。因 此，常规填充床的测试结果对废气具有有限的相关性。涉及从废气中去除汞的其它问题包括废气流中降低浓度含量的汞。废气流中汞的含量为ng/n^级别，而在很多其它工业工艺中的汞含 量在mg/n^的级别(例如垃圾焚化)。很多早期的工作涉及非煤燃烧锅 炉的蒸汽，认为包含5吗/m、范围内的汞的排放物是完全纯化的。这比废 气中汞的最初浓度并不低多少。首先，现有技术将汞的吸附认为是在吸附剂和汞之间的问题。尽管 在室温下的空气和烃物流中确认如此，但废气包含高极性或活性的组 分，其可以对汞的去除同时扮演干扰和允许的角色。 一种用于废气的典 型组成包括约6%02、 12%C02、 8%H20、 1600 ppmSO2、 400ppmNO、 50 ppm HC1、 20 ppm N02和12昭/m3的元素汞。现有技术中从煤燃烧锅炉的废气中去除汞的尝试包括各种技术。一 种方法集中在在燃烧之前将卣化物盐添加到煤中，使得燃烧过程产生卣 化氲气体，然后将粉末碳在下游以较低温度注入到废气中。通过卣化氢 气体、活性碳和汞之间的相互作用捕获一些汞。另一种方法为将卣化氢 或卣素与活性碳一起添加到较低温度的废气中。Karlsruhe ( 1934 )的美国专利号1,984,164提出用浸渍卣素的碳或 硅胶或其它吸附剂用于从室内空气中去除汞。其它现有技术的尝试包括 在燃烧之前将卣化物盐添加到煤中，由于这些盐已知是非常稳定的。该 燃烧过程将卣化物氧化为卣素，进一步与氢气反应生成卣化氢。例如， Felsvang等(1995 )的美国专利号5,435,980建议在燃烧之前或燃烧过程 中将氯化物或含氯的物质添加到煤中，或者将HC1添加到干燥-吸收区 域内或其上游的废气中。Nelson, Jr.的美国专利申请号2004/0003716 Al公开了 一种用于从燃 烧器中去除汞和含汞化合物的方法，通过将吸附剂添加到该废气流中。 通过用含溴气体处理含碳基体制备吸附剂。溴气体通过吸入、摄取或皮 肤接触已知是非常有毒的。HBr已知也是腐蚀性的。此外，溴和HBr化 合物是由活性的，能够容易地添加到烯烃中。此外，溴是对芳香族化合 物有活性的。Maes ( 2003 )等的美国专利号6,533,842 Bl公开了包含约40 %碳、 40%氢氧化钙、10%氯化铜和10% Kl3浸渍的碳的粉末吸附剂用于从高温、高水分的气流中去除汞。在2000年12月，美国Environmental Protection Agency ( EPA)指定了需要控制来自煤燃烧的发电装置的汞排放物的规章决定。因此在从废气流中去除汞的领域中，需要提供在废气温度范围内具 有改进的吸附性质并可以经济并有效制备的吸附剂。专利技术概述本专利技术提供了催化吸附剂，其中面化物盐分散在活性碳上，活性碳 的氧化催化活性促使形成汞的囟化物。同时，活性碳的吸附剂性质保留 了由此形成的汞的卣化物。本专利技术认为尽管卣化物盐在室温下是稳定且 无害的，但这些负载的活性碳能够在通常在废气流中发现的升高的温度 下，以及在废气中通常的活性组分的存在下，能够形成汞的卣化物。这 些汞的卣化物保留在活性碳的表面。此外，与相同的原料制成的未掺杂 的活性碳相比，提高的吸附剂性能和更快速的吸附导致需要更小质量的 吸附剂。有掺杂剂(即闺化物盐)的活^碳、。;于P依照本专利技术的卣化物盐的掺杂 剂的阳离子可以为石咸金属、石咸土金属或过渡金属(例如Na、 Ca、 Mg、 Cu和K)。包含的阴离子可以为溴化物或氯化物。特别优选的掺杂剂包 括但不局限于NaCl、 CaCl2、 CuCl2、 CuBr2、 NaBr、 KBr、 CaBr2和 MgBr2。在室温下该卣化物盐对汞和活性碳是惰性的。在升高温度(例如 200~ 570°F)和在典型的废气组成存在下，形成汞的卣化物并保持在活 性碳上。尽管并不希望被任何理论支持，但认为会发生以下或以下的组 合中的任何或所有。氧化剂(例如废气中的氧气形式或活性碳上的氧化 剂)使汞氧化，掺杂剂的阴离子为被氧化剂氧化的汞离子提供了相反离 子。可选择地或除此之外，氧化剂氧化盐中的阴离子，氧化的阴离子有 氧化汞，在活性碳上形成了汞的卣化物。除此之外或可选择地，废气中 存在的酸性气体与掺杂剂盐发生反应生成囟化氢。然后该囟化氢被氧化 剂氧化，产生卣素。然后该卣素与汞反应形成汞的卣化物，然后被活性 碳所吸附。本专利技术还提供了经济和安全的制备这种掺杂的活性碳吸附剂的方法。本专利技术的催化组合物可以有多种方法制备。在一种实施方式中，可以通过以下方法制备催化吸附剂将活性碳放置在包含卣化物盐的水溶 液中形成混合物，然后搅拌该混合物直至形成均相浆液，然后干燥该活 性碳使来自水溶液的水蒸发，并将卣化物盐分散在活性碳表面上。本专利技术人认为燃烧煤发电的条件和活化含碳进料以制备活性碳的 条件是非常不同的。例如，燃烧腔中锅炉的温度非常高，有足够氧化存 在的所有碳的氧气。因此可以使卣化物盐氧化，并经过复杂反应产生卤 化氢。相反，在碳活化过程中的温度范围为约1200~ 2000。F，比锅炉温 度要低得多。快速消耗少量氧化剂，使碳的表面保持还原性。因此，卤 化物盐可以完好无损地通过活化工艺。因此活性碳的掺杂可以通过掺杂 煤来实现。假定在约270°F的废气中在活性碳上的面化物盐对汞使活性物盐完好无损。在另 一种示例性的制备方法中，可以通过将含碳进料和卣化物盐的 预先浸渍和干燥的混合物或囟化物盐和含碳进料的干燥混合物与活化 气流一起加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在升高温度下从废气流中去除汞的催化吸附剂组合物，包含：　　　　在其上分散有卤化物盐的活性碳，该卤化物盐具有阳离子和阴离子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：CC曹，SJ蓬托尼奥，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]